Enhanced Biochemical Monitoring for Aortic Aneurysm Disease

加强主动脉瘤疾病的生化监测

基本信息

项目摘要

PROJECT SUMMARY Aortic Aneurysm (AA) represents a major cause of morbidity and mortality in the United States and continues to be a difficult management problem for cardiovascular surgeons. This disease weakens the vessel wall and leads to dilation that can progress to rupture in the absence of symptoms. At present, the diagnosis of aneurysm disease is highly dependent on costly, advanced imaging techniques such as computed tomography (CT) and magnetic resonance imaging (MRI). There are no point-of-care plasma biomarker assays currently available that either screen for AAs or follow disease progression to inform optimal timing for surgical intervention. To develop novel assays capable of diagnosing, locating, tracking, and assessing diameter (or risk) of AAs: We have assembled an extensive clinical plasma biorepository and selected instruments that are quantitative, scalable, reproducible, and able to be automated. Using this repository, as well as newly collected blood samples, we will test the hypothesis that quantification of aneurysm biomarkers enables enhanced biochemical monitoring for AA. In aneurysm tissue enhanced proteolysis results in pathological remodeling and progressive dilation. This breakdown of normally long-lasting matrix molecules, such as elastin and collagen, emphasizes the involvement of Matrix Metalloproteinases (MMPs), and their endogenous regulators, the Tissue Inhibitors of Matrix Metalloproteinases (TIMPs). These enzymes degrade all components of the vessel wall and are attributed to the development and progression of aneurysm disease. MicroRNAs represent a class of small non-coding RNA that regulate translation and a subset are secreted by aortic cells during progression of AA. Extracellular Vesicles (EVs) have been identified as critical mediators of cell-to-cell communication and extracellular matrix remodeling. EVs contain multiple MMPs, TIMPs, microRNAs, and the transforming growth factor (TGF)-ß, all which influence signaling pathways and contribute to degradation of the vascular wall. Experiments conducted by this laboratory show that when an aneurysm presents, a unique set of these circulating molecules also emerge. These signature profiles are different among AA location, subtype, and size. Accordingly, experiments and testing will demonstrate the following three aims. First, AA can be identified in plasma by profiling the MMP:TIMP ratio because it provides a unique metric of proteolytic activity within the aortic wall. Second, that the subset of microRNAs secreted from aortic cells under stress is correlated linearly to aortic diameter and pathological progression of AA. Third, circulating Extracellular Vesicle (EV) size, structure, and composition is altered in patients with AA subtypes and profiling them constitutes a diagnostic assay. Even if one aim should fail as a diagnostic assay, another can take its place; nevertheless, this study will provide mechanistic data and insight into upstream pathways involved in AA progression. Combined, this study will advance the development of a standardized screening assay for early diagnosis and risk stratification to mitigate life-threatening aortic complications.
项目概要 主动脉瘤(AA)是美国发病率和死亡率的主要原因,并且仍在继续 对于心血管外科医生来说,这种疾病是一个棘手的治疗问题。 导致扩张,在没有症状的情况下可能进展为破裂。目前,动脉瘤的诊断。 疾病高度依赖于昂贵的先进成像技术,例如计算机断层扫描 (CT) 和 目前尚无可用的即时护理血浆生物标志物检测方法。 筛查 AA 或跟踪疾病进展,以确定手术干预的最佳时机。 能够诊断、定位、跟踪和评估 AA 直径(或风险)的新型检测方法:我们有 组装了一个广泛的临床血浆生物样本库和精选的定量、可扩展、 使用这个存储库以及新收集的血液样本,我们将可重复且能够自动化。 检验动脉瘤生物标志物的量化能够增强 AA 生化监测的假设。 在动脉瘤组织中,增强的蛋白水解导致病理重塑和进行性扩张。 通常持久的基质分子(例如弹性蛋白和胶原蛋白)的分解强调了参与 基质金属蛋白酶 (MMP) 及其内源性调节剂、基质组织抑制剂 金属蛋白酶 (TIMP) 这些酶可降解血管壁的所有成分,并归因于 MicroRNA 代表一类小的非编码 RNA,它与动脉瘤疾病的发生和进展密切相关。 调节翻译,并在 AA 进展过程中由主动脉细胞分泌。 (EV)已被确定为细胞间通讯和细胞外基质重塑的关键介质。 EV 含有多种 MMP、TIMP、microRNA 和转化生长因子 (TGF)-ß,所有这些都会影响 信号通路并有助于血管壁的降解。 研究表明,当动脉瘤出现时,一组独特的循环分子也会出现。 AA 位置、亚型和大小之间的配置文件有所不同。 因此,实验和测试将证明以下三个目标:首先,可以识别 AA。 通过分析 MMP:TIMP 比率来检测血浆,因为它提供了主动脉内蛋白水解活性的独特指标 其次,压力下主动脉细胞分泌的 microRNA 子集与主动脉呈线性相关。 第三,循环细胞外囊泡(EV)的大小、结构和病理进展。 AA 亚型患者的成分发生改变,对其进行分析可构成诊断分析。 即使一个目标作为诊断分析失败了,但另一个目标可以取代它,这项研究将会实现。 这项研究提供了有关 AA 进展的上游途径的机制数据和见解。 将推进用于早期诊断和风险分层的标准化筛查测定的开发 减轻危及生命的主动脉并发症。

项目成果

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New Directions in Diagnostics for Aortic Aneurysms: Biomarkers and Machine Learning.
主动脉瘤诊断的新方向:生物标志物和机器学习。
  • DOI:
  • 发表时间:
    2024-01-31
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Alexander, Kyle C;Ikonomidis, John S;Akerman, Adam W
  • 通讯作者:
    Akerman, Adam W
Paradoxical Changes: EMMPRIN Tissue and Plasma Levels in Marfan Syndrome-Related Thoracic Aortic Aneurysms.
矛盾的变化:马凡综合征相关胸主动脉瘤中 EMMPRIN 组织和血浆水平。
  • DOI:
  • 发表时间:
    2024-03-08
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Alexander, Kyle C;Anderson, Carlton W;Agala, Chris B;Tasoudis, Panagiotis;Collins, Elizabeth N;Ding, Yiwen;Blackwell, John W;Willcox, Danielle E;Farivar, Behzad S;Kibbe, Melina R;Ikonomidis, John S;Akerman, Adam W
  • 通讯作者:
    Akerman, Adam W
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