sST2在CAP患者的预后风险预测中的用途

摘要

本发明涉及sST2在制备用于预测CAP患者的预后风险的方法中使用的试剂盒中的用途。具体涉及根据患者的sST2水平单独预测风险，或者联合sST2水平与CURB‑65评分，或者联合sST2水平与PSI评分来预测风险。本发明可以对CAP患者预后风险进行有效预测，从而能提前进行临床干预，进而改善CAP患者的预后。

说明书

技术领域

本发明涉及sST2在疾病风险预测中的用途，具体涉及sST2在CAP患者的院内预后风险预测中的用途。

背景技术

社区获得性肺炎(CAP)是目前世界上最常见的肺部传染性疾病之一，也是发展中国家小于5岁儿童和发达国家大于65岁人群死亡的主要原因。一项基于大量人群的研究显示，在被确诊为CAP的住院人群中，21％需要ICU治疗，6％需要侵入性机械通气，2％死亡。临床上对于CAP患者的风险分级和预后评估是非常重要的，准确预测可以让临床医生提前知悉患者急性发病的预期结果，且对严重不良事件(死亡，严重并发症)的准确量化有助于临床医生做一些初步的管理决策，如治疗地点(医院/家里)，医疗干预的强度(普通病房/ICU病房)，诊断性实验室检查的强度和抗生素的使用。目前的医疗系统对于CAP的诊断，病原体检测，风险分级，预后的实践均存在诸多不足。我们迫切需要一种准确，简便的方法对CAP进行评估。

发明内容

生长刺激表达基因2蛋白(ST2)，作为IL-33的重要受体，是Toll样/白介素(IL)-1受体超家族的成员，主要由介导Th2型反应的造血细胞和上皮细胞所分泌，分为两种亚型：跨膜形式(ST2L)和游离形式(sST2)。过去几年里，sST2已被发现可作为多种疾病的生物标志物。然而，目前sST2作为CAP生物标志物的潜力还有待发掘。本申请探索CAP患者入院时的sST2水平与病情严重程度的相关性，同时分析其是否能作为一项重要的预测指标来评估患者院内预后。此外，我们还评估了sST2水平能否协同提高现有预后风险指标CURB-65评分、PSI评分的预测价值。

根据本发明的一方面，提出一种预测CAP患者的院内预后风险的方法，依据CAP患者的sST2水平预测预后风险。

在一实施例中，根据sST2水平从低到高排列，可将个体的预后风险等级分类为从低到高的多个组，包括例如但不限于，无风险组、低风险组、中风险组、高风险组中的一个或多个。

在优选实施例中，与预后风险预测相关的sST2的水平通常为大于约50.0ng/ml、51.0ng/ml、52.0ng/ml、53.0ng/ml、54.0ng/ml、55.0ng/ml、56.0ng/ml、57.0ng/ml、58.0ng/ml、59.0ng/ml、60.0ng/ml、61.0ng/ml、62.0ng/ml、63.0ng/ml、64.0ng/ml、65.0ng/ml、66.0ng/ml、67.0ng/ml、68.0ng/ml、69.0ng/ml、70.0ng/ml、71.0ng/ml、72.0ng/ml、73.0ng/ml、74.0ng/ml、75.0ng/ml、76.0ng/ml、77.0ng/ml、78.0ng/ml、79.0ng/ml、80.0ng/ml、81.0ng/ml、82.0ng/ml、83.0ng/ml、84.0ng/ml、85.0ng/ml、86.0ng/ml、87.0ng/ml、88.0ng/ml、89.0ng/ml、90.0ng/ml。与高危预后风险预测相关的sST2的水平优选为大于约72.8ng/ml。

根据本发明的另一方面，提出一种预测CAP患者的院内预后风险的方法，依据CAP患者的sST2水平和CURB-65评分的复合指标，预测预后风险。

具体的，与预后风险预测相关的sST2水平和CURB-65评分的复合指标为CAP患者的CURB-65评分加上sST2评分之和的值；其中CURB-65评分为本领域公知标准，详见后文描述；

其中当sST2水平大于约50.0ng/ml、51.0ng/ml、52.0ng/ml、53.0ng/ml、54.0ng/ml、55.0ng/ml、56.0ng/ml、57.0ng/ml、58.0ng/ml、59.0ng/ml、60.0ng/ml、61.0ng/ml、62.0ng/ml、63.0ng/ml、64.0ng/ml、65.0ng/ml、66.0ng/ml、67.0ng/ml、68.0ng/ml、69.0ng/ml、70.0ng/ml、71.0ng/ml、72.0ng/ml、73.0ng/ml、74.0ng/ml、75.0ng/ml、76.0ng/ml、77.0ng/ml、78.0ng/ml、79.0ng/ml、80.0ng/ml、81.0ng/ml、82.0ng/ml、83.0ng/ml、84.0ng/ml、85.0ng/ml、86.0ng/ml、87.0ng/ml、88.0ng/ml、89.0ng/ml、90.0ng/ml，优选地为大于约72.8ng/ml时，sST2评分设为1，否则sST2评分设为0。

在一实施例中，根据sST2水平评分加上CURB-65评分之和的值从小到大排列，可将个体的预后风险等级分类为从低到高的多个组，包括例如但不限于，无风险组、低风险组、中风险组、高风险组中的一个或多个。

在优选实施例中，CURB-65评分加上sST2评分之和的值区间在0-6，可分为高危(4-6)、中危(2-3)和低危(0-1)三个等级。

根据本发明的又一方面，提出一种预测CAP患者的院内预后风险的方法，依据CAP患者的sST2水平和PSI评分的复合指标，预测预后风险。

具体的，与预后风险预测相关的sST2水平和PSI评分的复合指标为CAP患者的PSI评分加上sST2评分之和的值；其中PSI评分为本领域公知标准，详见后文描述；

其中当sST2水平大于约50.0ng/ml、51.0ng/ml、52.0ng/ml、53.0ng/ml、54.0ng/ml、55.0ng/ml、56.0ng/ml、57.0ng/ml、58.0ng/ml、59.0ng/ml、60.0ng/ml、61.0ng/ml、62.0ng/ml、63.0ng/ml、64.0ng/ml、65.0ng/ml、66.0ng/ml、67.0ng/ml、68.0ng/ml、69.0ng/ml、70.0ng/ml、71.0ng/ml、72.0ng/ml、73.0ng/ml、74.0ng/ml、75.0ng/ml、76.0ng/ml、77.0ng/ml、78.0ng/ml、79.0ng/ml、80.0ng/ml、81.0ng/ml、82.0ng/ml、83.0ng/ml、84.0ng/ml、85.0ng/ml、86.0ng/ml、87.0ng/ml、88.0ng/ml、89.0ng/ml、90.0ng/ml，优选地为大于约72.8ng/ml时，sST2评分设为1，否则sST2评分设为0；

在一实施例中，根据sST2水平评分加上PSI评分之和的值从小到大排列，可将个体的预后风险等级分类为从低到高的多个组，包括例如但不限于，无风险组、低风险组、中风险组、高风险组中的一个或多个。

在优选实施例中，PSI评分加上sST2评分之和的值区间在1-6，患者分为高危(5-6)、中危(4)、低危(1-3)三个等级。

本发明术语“预后风险”包括但不限于院内预后风险。

本发明研究对象是人类患者，但本发明方案经适应性修改理应适用于包括人和其它动物的“个体”。

本申请涉及测量CAP患者的sST2水平。通常在从患者获得的离体样品中测量sST2的水平。样品通常包括患者的体液。体液样品可以是血液﹑血浆﹑血清﹑尿﹑脑脊液或关节液样品。样品优选为血浆样品。本领域已知的标准方法都可用于测定sST2水平，比如免疫学测定方法。免疫学测定方法包括荧光免疫层析法和酶联免疫分析法。也可采用其他测定方法用于测定sST2水平，比如高效液相色谱分离和荧光检测。但本申请并不意图限制sST2水平的检测方式，这对本申请实质内容没有影响。

本发明还涉及包括用于测量CAP患者sST2水平从而确定其是否有高危预后风险的诊断试剂盒。优选地，试剂盒通常包含特异性结合sST2的一种或多种抗体。例如，试剂盒可包括单克隆抗体、多克隆抗体、单链抗体、嵌合抗体、CDR移植的抗体或人源化抗体。抗体可以是完整的免疫球蛋白分子或其片段，诸如Fab、F(ab')2或Fv段。如果存在多于一种抗体，则抗体优选地具有不同的非重叠决定簇以使得它们可同时结合sST2。

试剂盒可另外包括一种或多种使得以上提到的方法的实施方案中的任一种能够被执行的其他试剂或器械。此类试剂或器械包括以下的一种或多种：适宜的缓冲液(水溶液)、从样品分离sST2的工具、从患者获得样品的工具(诸如器皿或包括针的器械)或包括可在其上进行定量反应的孔的支持体。试剂盒可以任选地包括使得试剂盒能够用于本发明的方法的说明书或有关该方法可对哪些个体执行的详细资料。

附图说明

图1.sST2水平和患者分组关系

a：未达到临床稳定期的CAP患者的入院血清sST2水平显著高于达到临床稳定期患者；b：CAP患者入院时血清sST2水平与PSI等级显著正相关；c：CAP患者入院时血清sST2水平与CURB-65等级显著正相关。*P<0.05；**P<0.01；***P<0.001；

图2.入院血清sST2水平预测CAP患者主要结局的效力

a：在ROC曲线分析中，入院血清sST2水平预测CAP患者临床稳定期的AUC(95％CI)为0.95(0.90-0.99)，PCT的AUC(95％CI)为0.75(0.54-0.95)，CRP的AUC(95％CI)为0.83(0.70-0.96)；b：将高水平sST2水平定义为≥72.8ng/ml，用Kaplan Meier曲线展示根据sST2水平预测CAP患者的临床稳定期，HR(95％CI)为0.13(0.06-0.26)，P<0.001；

图3.分别用单独CURB-65评分(模型1)和CURB-65评分+sST2(模型2)制作的风险分级模型

a：在ROC曲线分析中，模型1(和模型2的AUC分别是0.89和0.96，P<0.05；

b：依照CURB-65评分，将患者分为高危(3-5)、中危(2)、低危(0-1)三个等级，以低危组作为对照，高危组和中危组的HR(95％CI，P)分别是0.15(0.07-0.33，<0.001)和0.54(0.30-0.98，0.043)；c：当sST2≥72.8ng/ml时，复合指数为CURB-65+1，或当sST2＜72.8ng/ml时，复合指数为单独CURB-65。依照CURB-65+sST2评分，将患者分为高危(4-6)、中危(2-3)、低危(0-1)三个等级，以低危组作为对照，高危组和中危组的HR(95％CI，P)分别是和0.05(0.01-0.15，<0.001)和0.32(0.19-0.55，<0.001)；

图4.分别用单独PSI评分和PSI评分+sST2制作的风险分级模型

a：在ROC曲线分析中，模型3(单独PSI评分)和模型4(PSI评分+sST2)的AUC分别是0.93和0.96，P<0.05；b：依照PSI评分，将患者分为高危(5)、中危(4)、低危(1-3)三个等级，以低危组作为对照，高危组和中危组的HR(95％CI，P)分别是0.05(0.01-0.19，<0.001)和0.18(0.10-0.34，<0.001)；

c：当sST2≥72.8ng/ml时，复合指数为PSI+1，或当sST2＜72.8ng/ml时，复合指数为单独PSI。依照PSI+sST2评分，将患者分为高危(5-6)、中危(4)、低危(1-3)三个等级，以低危组作为对照，高危组和中危组的HR(95％CI，P)分别是0.06(0.03-0.14，<0.001)和0.27(0.14-0.53，<0.001)。

具体实施方式

1.试验方法：

1.1研究设计

研究通过了广州医科大学附属第一医院伦理审查会批准。所有参与者均签署书面知情同意书。所有受试者均于入院第一天开始进行血检，血气分析，并收集患者一般信息。收集患者入院当天(0-24h)的静脉血样。抽血后，全血标本在3000g及室温下离心15min，分装血清和血浆，并保存在-80℃，等待检测分析。

1.2研究患者及实验室检验

研究中纳入2020年5月至2020年9月间于广州医科大学附属第一医院住院治疗的20岁或以上CAP患者。研究中CAP定义为患者胸部影像学上出现新的浸润，并伴有一种以上的急性呼吸道症状和体征：咳嗽，咳痰，呼吸困难，核心体温达38.0℃或以上，听诊闻及异常呼吸音，白细胞计数高于10*10

1.3sST2检测

根据厂商说明书，采用免疫荧光干式定量法检测患者血清样本中sST2的水平。血清sST2用Jet-iStar 3000仪器(中翰盛泰生物技术有限公司，杭州，中国)进行检测。

1.4PSI和CURB-65评分

患者入院时，收集其年龄、性别、合并症(肿瘤、肝病、充血性心衰、脑血管病、肾病)、神志状况、呼吸次数、收缩压/舒张压、体温、脉搏、动脉血PH、血尿素氮、血纳、血糖、HCT、PaO2、胸腔积液等临床信息，分别做PSI、CURB-65评分。在PSI评分中，评分为1-3的患者定义为低危患者、评分4为中危患者、评分5为高危患者；在CURB-65评分中，评分为0-1的患者定义为低危患者、评分2为中危患者、评分3-5为高危患者。(具体操作标准参见MarrasTK,Gutierrez C,Chan CK.Applying a Prediction Rule To Identify Low-RiskPatients With Community-Acquired Pneumonia.CHEST 2000,118(5):1339-1343；LimWS,van der Eerden MM,Laing R,Boersma WG,Karalus N,Town GI,Lewis SA,MacfarlaneJT.Defining community acquired pneumonia severity on presentation tohospital:an international derivation and validation study.THORAX 2003,58(5):377-382.)

1.5检验统计

用Shapiro-Wilk检验评估数据正态性。非正态数据用中位数(四分位数)表示。两组或两组数据以上分别采用Mann-WhitneyU检验或Kruskal-Wallis检验进行比较。分类数据采用卡方检验或Fisher精确检验进行比较。数据之间的相关性均用Spearman相关系数进行比较。采用COX回归分析计算各因素的危险比(HR)并建立了多因素COX回归模型。用时间相关的接收器工作特性曲线(时间依赖ROC)来评估指标和模型的预测病人临床稳定期能力。使用ROC曲线的曲线下面积(AUC)，净重新分类指数(NRI)和综合判别改善指数(IDI)来比较模型的预测效能。P<0.05被认为具有统计学意义。使用SPSS 22.0(IBM,New York,USA)和R语言4.0.2(Bell Laboratories)对数据进行统计分析。

2.试验结果：

2.1患者特征

一共有251名患者符合研究初步要求。56名患者因缺乏必要随访信息而排除，4名患者年龄低于20岁被排除，29名确诊为继发性医院获得性肺炎患者被排除，33名患者因缺乏进行PSI评分及CURB-65评分所需的临床信息被排除，36名患者因其他影响机体正常免疫功能疾病(13名肺移植患者、12名人类免疫缺陷病毒、11名活动性肺结核)而排除，最终纳入了93名CAP患者。患者基本信息如表1所示。经过30天的院内观察，其中共14名患者未达到临床稳定期(3位死于脓毒性休克、1位死于多器官衰竭、5位转院、9位仍在接受治疗)，共有79名患者达到了临床稳定期。相较于临床稳定期患者，未达到临床稳定期患者年龄更大，PSI和CURB-65评分更高，同时NT-proBNP、PCT、CRP、SAA、血尿素氮、淋巴细胞计数、D-二聚体和氧合指数(PaO2/FiO2)水平更高。未达到临床稳定期患者与临床稳定期患者的性别、HBP、IL-6、白细胞计数、中性粒细胞计数无显著差异(表1)。

表1.患者特征

M,男；F,女；PSI,肺炎严重指数；HBP,肝素结合蛋白；IL-6,白介素-6；NT-proBNP,N型末端脑利钠肽前体；PCT,降钙素原；sST2,可溶性生长刺激表达基因2蛋白；CRP,C反应蛋白；SAA,血清淀粉样蛋白A；BUN,血液尿素氮；氧合指数,PaO2/FiO2；

2.2sST2水平及与其他临床指标间的相关性分析

我们发现未达到临床稳定期CAP患者初入院时的sST2水平显著高于临床稳定期患者(137.95vs14.00 ng/ml,P<0.001，图1a)。另外，初入院sST2水平与CAP患者的PSI等级(r＝0.810，P<0.001)和CURB-65等级(r＝0.641,P<0.001)密切相关(图1b，图1c)。

我们还评估了CAP患者入院时sST2水平与其他实验室指标间的相关性(表2)。发现sST2水平与NT-Pro、PCT、CRP、SAA、白细胞计数、中性粒细胞计数、中性粒细胞比例、D-二聚体显著正相关(P<0.05)，与淋巴细胞计数及其比例、氧合指数(PaO2/FiO2)显著负相关。但sST2与HBP、IL-6之间的相关性并不显著(P>0.05)

表2.sST2和实验室指标之间的相关性

R＝相关系数；HBP,肝素结合蛋白；IL-6,白介素-6；NT-proBNP,N型末端脑利钠肽前体；PCT,降钙素原；sST2,可溶性生长刺激表达基因2蛋白；CRP,C反应蛋白；SAA,血清淀粉样蛋白A；氧合指数,PaO2/FiO2.

2.3sST2水平与临床稳定期之间的相关性分析

我们用ROC曲线和COX回归模型来评估sST2在预测CAP患者临床稳定期中的作用。sST2预测CAP患者达到主要终点的AUC为0.95(P<0.001)，显著高于PCT(AUC:0.75，P＝0.01)和CRP(AUC:0.83，P＝0.001)，且用尤登指数得出sST2的CUT-OFF值为72.8ng/ml(敏感性为92.9％，特异性为87.3％)(图2a)。Kaplan Meier曲线分析发现，与低sST2(<72.8ng/ml)相比，高sST2(≥72.8ng/ml)的患者达到临床终点的概率更低，HR为0.13(95％CI:0.06-0.26)，P<0.001(图2b)。我们分别对sST2水平，CURB-65评分和PSI评分进行了单因素COX回归分析和多因素COX回归分析。在单因素分析中，高sST2、高CURB-65(3-5)评分、高PSI(5)评分均可预测患者的临床稳定期，其危险比分别为0.13(95％CI 0.06-0.26，P<0.001)、0.15(95％CI 0.07-0.33,P<0.001)和0.05(95％CI 0.01-0.19，P<0.001)(表3).在多因素分析中，高sST2(≥72.8ng/ml)和高PSI评分(5)仍能预测CAP患者的主要终点，危险比分别为0.33(95％CI0.15-0.74，P<0.01)和0.14(95％CI 0.03-0.80，P<0.05)；然而，高CURB-65(3-5)评分与患者主要终点之间的相关性就没有显著意义(P＝0.497)(表3)。

表3.sST2水平和CURB-65预测临床稳定性的效果.

95％CI,95％置信区间.

2.4sST2水平在CURB-65评分预测CAP患者临床稳定期上的加性效应

为了确认在风险分级上sST2是否对CURB-65评分有相加效应，我们比较了两个生存回归模型在预测患者主要终点方面的能力，模型1为单独使用CURB-65评分的单因素模型，模型2为使用CURB-65评分和CAP患者初入院的sST2建立的多因素COX回归模型。当模型2和模型1比较时，其AUC分别是0.96和0.89(P均<0.05)(图3a)，且NRI为1.18(95％CI 90.68-1.67，P<0.001)，IDI为0.16(95％CI 0.04-0.28，P＝0.01)。因此，与模型1相比，模型2能更准确地对CAP患者进行风险分级(图3b，图3c)。

为了在临床中便捷使用sST2对CAP患者进行风险分级，我们定义了一个复合指标即CURB-65+1(当CAP患者入院时sST2≥72.8ng/ml)或单独CURB-65(当入院时sST2<72.8ng/ml)时。在模型1中，CURB-65评分在0-1的患者分到低危组(n＝60)，评分为2的患者到中危组(n＝16)，评分为3-5的患者到高危组(n＝17)，以低危组为比较，中危组和高危组的危险比分别为0.54(95％CI0.30-0.98，0.043)和0.15(95％CI 0.07-0.33，<0.001)；在模型2中，CURB-65+1的评分为0-1的患者分到低危组(n＝55)，2-3的患者到中危组(n＝25)，4-6的患者到高危组(n＝13)，以低危组为比较，中危组和高危组的危险比分别为0.32(95％CI0.19-0.55，<0.001)和0.05(95％CI 0.01-0.15，<0.001)。

我们评估了模型2中不同分组病人的特征。在高危组组病人中，PSI评分显著高于低危组(P<0.001)；sST2显著高于中危组和低危组(P<0.001，P＝0.03)；实验室感染指标，如PCT、CRP、SAA，均显著高于低危组(P均<0.05)，达到主要终点的概率为23.08％(3/13)。在中危组病人中，PSI评分显著高于低危组(P＝0.001)；sST2显著高于低危组(P<0.001)；实验室常见感染指标如PCT、CRP、SAA，均显著高于低危组(P均<0.05)，达到主要终点的概率为84.00％(21/25)；在低危组患者中，PSI评分，sST2指标和上述实验感染指标显著降低，达到主要终点概率为100％(55/55)。

2.5sST2水平在PSI评分预测CAP患者临床稳定期上的加性效应

同样，为了确认对风险分级上sST2是否对PSI评分有相加效应，我们比较了两个生存回归模型在预测患者主要终点方面的能力，模型3为单独使用PSI评分的单因素模型，模型4为使用PSI评分和CAP患者初入院的sST2建立的多因素COX回归模型。当模型4和模型3比较时，其AUC分别是0.96和0.93(P均<0.05)(图4a)，且NRI为0.06(95％CI 0.01–0.12，P<0.05)，IDI为0.06(95％CI 0.01-0.12，P<0.05)。因此，与模型3相比，模型4能更准确地对CAP患者进行风险分级(图4b，图4c)。

为了在临床中便捷使用sST2对CAP患者进行风险分级，我们定义了一个复合指标即PSI+1(当CAP患者入院时sST2≥72.8ng/ml)或单独PSI(当入院时sST2<72.8ng/ml)时。在模型3中，PSI评分在1-3的患者分到低危组(n＝63)，评分为4的患者到中危组(n＝21)，评分为5的患者到高危组(n＝9)，以低危组为比较，中危组和高危组的危险比分别为0.18(95％CI 0.10-0.34，P<0.001)和0.05(95％CI 0.01-0.19，P<0.001)；在模型4中，PSI+1的评分为1-3的患者分到低危组(n＝60)，评分为4的患者到中危组(n＝13)，评分为5-6的患者到高危组(n＝20)，以低危组为比较，中危组和高危组的危险比分别为0.27(95％CI0.14-0.53，P<0.001)和0.06(95％CI 0.025-0.141，P<0.001)。

我们评估了模型4中不同分组病人的特征。在高危组组病人中，CURB-65评分显著高于低危组(P<0.001)；sST2显著高于低危组(P<0.001)；实验室感染指标，如PCT、CRP、SAA，均显著高于低危组(P均<0.05)，达到主要终点的概率为35.00％(7/20)。在中危组病人中，CURB-65评分显著高于低危组(P<0.001)；sST2显著高于低危组(P<0.001)；实验室常见感染指标如PCT、CRP、SAA，均显著高于低危组(P均<0.05)，达到主要终点的概率为92.31％(12/13)；在低危组患者中，PSI评分、sST2指标和上述实验感染指标显著降低，达到主要终点概率为100％(55/55)。

3.试验结论

本申请证实了入院sST2水平可反映CAP患者的疾病进展，并预测患者能否达到院内临床稳定期。在本研究中，我们发现未达到临床稳定期的CAP患者的初入院sST2水平显著高于达到临床稳定期患者；入院时sST2水平与揭示CAP患者预后水平的PSI、CURB-65评分呈正相关，且与揭示患者感染严重程度的权威指标CRP、SAA、PCT呈正相关；高水平的入院sST2水平(≥72.8ng/ml)可预测CAP患者的临床不稳定期，这充分展示了sST2在监测CAP患者方面的临床潜力。此外，我们将sST2水平分别与CURB-65评分和PSI评分相结合，结合后的模型在对CAP患者进行风险分级和预后监测方面的能力均显著高于单纯CURB-65评分和PSI评分，是更为有效的CAP风险分级复合模型。

在复合模型中，高危组意味着患者院内不良预后风险更高；患者发生严重感染及不良院内并发症(急性呼吸窘迫综合征、脓毒症、感染性休克)的风险更高；即使患者看似处于稳定状况下，也需要更加积极的治疗和密切观察。