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摘要
目的埃默裏心血管生物庫(EmCAB)是一個正在進行的心導管插入術患者的前瞻性登記，它的建立是為了識別與心血管疾病的病理過程和治療相關的新因素。
參與者在亞特蘭大的三個艾莫利醫療中心接受心導管檢查的年齡在18歲及以上的患者被要求參加這個前瞻性登記。大約95%的人同意參與。約有7000名獨立患者被登記。目前的數據集包含詳細的表型、患者結局、基因組學、蛋白質生物標誌物、再生標誌物、轉錄組分析、代謝組學分析和不良心血管結局的縱向隨訪。
發現到目前為止到目前為止，EmCAB有大約3000個主要心血管事件。約48%的EmCAB參與者有超過5年的隨訪。它是發現心血管疾病預後的新預測因子的重要資源，包括基因組學、轉錄組學、蛋白質生物標記物、氧化應激標記物和循環祖細胞。一些循環炎症標誌物已被證明可以改善風險預測指標，超過標準的風險因素。
未來的計劃未來的綜合組學分析將為心血管研究社區提供後續機製確認研究的機會，這將促進有效的個性化治療的發展，導致針對個體患者的臨床護理。
- 心血管結果
- 冠心病
- 生物標誌物
- 縱向隊列
這是一篇根據創作共用署名非商業性(CC BY-NC 4.0)許可發布的開放獲取文章，該許可允許其他人以非商業性的方式發布、混編、改編、構建本作品，並以不同的條款許可其衍生作品，前提是原始作品被正確引用且使用是非商業性的。看到的:http://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/
來自Altmetric.com的統計
本研究的優勢和局限性
埃默裏心血管生物庫豐富了主要心血管結局事件發生率高的冠狀動脈疾病患者，為二級風險預測和預防策略的研究提供了充足的統計數據。
多種組學數據(如基因組學、轉錄組學、代謝組學)的可用性為在精準醫學背景下發現新的結果預測標記提供了機會。
患者從單一的醫療保健係統招募。雖然治療異質性被最小化，但結果可能不能推廣到其他患者。
根據可用資源的不同，並非所有患者都可以使用所有數據類型。
簡介
心血管疾病(CVD)是世界上最常見的潛在死亡原因，估計占全球所有死亡的31%。到2030年，44%的美國成年人預計將患有某種形式的心血管疾病。1盡管在1980年到2000年間，心血管疾病的死亡率下降了40%2從2004年到2014年，25%1在美國，發病率和患病率持續上升。3.此外，心血管疾病在美國的發病率和衛生支出中占很大比重。4因此，公共衛生的一個優先事項是製定精確的風險評估工具和具有成本效益的預防和治療戰略。而傳統的心血管疾病風險因素(包括年齡、性別、種族、高血壓、血脂異常、吸煙和糖尿病)主要是心血管疾病的風險發展中冠狀動脈疾病5個6在已經患有CAD的患者中，它們在預測患者預後方麵的作用較小(10年CVD風險c統計值≈0.82，二次心血管事件c統計值≈0.62)。7 8新的生物標誌物和遺傳圖譜可能更好地解決風險評估的不足。目前迫切需要識別新的生物標誌物，並開發精確的診斷測試，以更好地對已確診的CAD患者進行風險分層，以改進疾病管理策略。
冠心病的病因是複雜的、多因素的。冠狀動脈粥樣硬化的發生是遺傳易感性、環境暴露和多種危險因素相互作用的結果。CAD的易感性在不同的受試者之間差異很大，部分原因可能是基因組和表觀遺傳的差異。此外，環境、行為和心理社會因素對CAD的發生和發展有重大影響。重要的是，動脈粥樣硬化可以被視為一種進行性疾病，其亞臨床階段可能先於斑塊的發展，表現為血管功能障礙。一旦發生動脈粥樣硬化斑塊形成，疾病可進入一個較長的穩定期，即斑塊生長緩慢，無任何症狀或伴有穩定的缺血症狀。另外，CAD可能發展為不穩定或急性冠狀動脈綜合征，包括不穩定型心絞痛、心肌梗死(MI)，甚至心源性猝死。這些階段的潛在病理生理學觸發和機製明顯不同。這些因素可能隻有通過對這些表型的仔細描述和隨後的基因測序、基因表達和表觀遺傳學分析的應用，最終通過對蛋白質和代謝物的研究才能被發現。
埃默裏心血管生物庫(EmCAB)成立於2003年，用於對患有或不患有阻塞性CAD的大量人群進行詳細的表型分析和隨訪。目的是確定與CVD的病理過程和治療相關的新因素。EmCAB是對在埃默裏大學醫院、格雷迪紀念醫院和埃默裏中城醫院這三個埃默裏醫療中心接受心導管插入術的患者的前瞻性注冊，由埃默裏大學伍德拉夫基金會、幾家NIH和其他撥款支持。多年來，EmCAB的規模持續增長，迄今已招募了7000名獨特的患者。目前的EmCAB數據集包含有關臨床變量的全部信息，包括通過問卷調查和從整個人口的電子健康記錄中提取的數據獲得的詳細家族史和社會心理因素。在數據集的各個子集中，我們有血管功能測量、結果、基因組學、蛋白質生物標記物、再生標記物、轉錄組學分析、代謝組學分析和不良心血管結果的縱向隨訪。EmCAB提供的豐富而複雜的數據為各種重要的、未解決的研究問題的綜合分析提供了無與倫比的機會，如CAD嚴重程度的-組學特征，疾病進展和心血管事件的新預測因子。
隊列描述
所有18歲及以上在亞特蘭大的三個艾莫利醫療中心接受心導管檢查的患者都被要求參加這個前瞻性登記。如果患者患有先天性心髒病、嚴重瓣膜性心髒病、嚴重貧血、最近輸過血、心肌炎、活動性炎症病史、癌症，或不能或不願提供同意書，則排除在外(約5%)。該研究獲得了Emory大學(Atlanta, Georgia, USA)的機構審查委員會(IRB)的批準，並每年更新一次。所有參與者在登記時都提供了書麵知情同意書。隨著幾乎每天都有新的研究對象獲得同意，EmCAB繼續增加標本和數據。為了促進未來的研究，生物樣本庫獲得了IRB的批準，可用於生物標本的未來測試和去識別數據的分析。
表1總結本隊列的患者特征。入學的平均年齡是63歲。大約三分之二是男性，72%是白人，24%是黑人，2%是亞裔，1%是西班牙裔。75%的患者在入組時患有阻塞性冠狀動脈疾病(定義為>50%主要心外膜血管管腔狹窄)，11%的患者冠狀動脈造影正常(狹窄<10%)。約25%有心肌梗死史，8%有急性心肌梗死，36%有心衰史。大多數人(44%)退休，34%有工作，16%有殘疾，6%沒有工作。約51%的人高中畢業，有或沒有接受過大學教育，36%的人有大學學位(16%接受過研究生教育)。大多數(67%)已婚;25%喪偶、離異或分居;8%從未結過婚。
後續的措施
後續電話采訪由訓練有素的研究人員進行，並計劃在首次注冊後1年和5年進行電話采訪。由於資源有限，實際隨訪時間長達12年。不良CVD事件，包括死亡、非致死性心肌梗死、急性冠脈綜合征、心力衰竭、住院、心髒手術(如血運重建)、中風和外周動脈疾病事件被記錄。如果患者經曆過主要的心血管疾病事件，如心血管死亡、心肌梗死、住院或中風，則使用醫療記錄進行驗證。當研究參與者死亡時，研究人員從多個來源收集信息，以確認事件和事件發生的時間。查詢社會保障死亡指數、國家記錄、訃告、醫院記錄和死亡證明，並聯係家屬獲取詳細信息。事件裁決委員會指定所有心血管事件的最終仲裁，並裁定死亡原因。
收集的其他信息包括隨訪冠狀動脈造影數據、共病(高血壓、糖尿病、心律失常、瓣膜性心髒病、阻塞性睡眠呼吸暫停和癌症)的發展和藥物(阿司匹林、鉑維、β受體阻滯劑、鈣通道阻滯劑、血管緊張素轉化酶抑製劑/血管緊張素受體阻滯劑(ACEI/ARB)、醛固酮拮抗劑、利尿劑、硝酸酯、降脂劑、抗凝劑)的變化。此外，收集詳細的問卷來評估抑鬱症(患者健康問卷9)、心絞痛頻率(西雅圖心絞痛問卷)、身體活動(杜克活動狀態指數)、功能狀態(紐約心髒協會分類)和吸煙狀況。
主要不良事件發生率(全因死亡或心肌梗死)在1年內為6.4%，在3年內為13%，記錄的主要事件約有1500起。包括血運重建在內的所有事件發生率在1年內為17%，3年內為25%，到目前為止共發生約3000起事件。圖1顯示每個主要心血管事件隨時間的累積發生率。約96%的患者有隨訪數據，中位隨訪時間為3.5年(IQR: 1.7-6.7年)，拒絕繼續隨訪的比例為3.3%。這些患者往往更健康(高血壓72% vs 79%， P=0.01;糖尿病29% vs 35%， P=0.05;血脂異常65% vs 71%， P=0.04;阻塞性CAD 70% vs 77%， P=0.02;心衰病史29% vs 37%， P=0.02)，與同意聯係的組相比。此外，這些患者中有全職工作的人更多(36% vs 29%， P=0.01)。
埃默裏心血管生物庫中心血管死亡、全因死亡和死亡/心肌梗死的累積發生率。心肌梗死,心肌梗死。
研究措施
在登記時，對患者進行訪談，收集有關心導管插管前人口統計學特征、病史、詳細家族史、藥物使用、健康行為(酒精/藥物使用)、睡眠質量、月經史、心理因素和神經心理功能的信息。此外，研究人員還審查了醫療記錄，以確認自我報告的心肌梗死和其他慢性疾病史，並記錄以前的血管造影檢查結果和冠狀動脈血管重建史。實驗室數據收集包括鈉、鉀、肌酐、白蛋白、b型利鈉肽、血尿素氮、血紅蛋白、葡萄糖、糖化血紅蛋白(糖化血紅蛋白)、全血計數、血脂譜。記錄入組時的綜合血管造影結果。此外，受試者在1年和5年隨訪。到目前為止，96%的患者可獲得詳細的隨訪數據(如上所述)。
用於獲得生化數據(即DNA、RNA、祖細胞、蛋白質組學、代謝組學和生物標誌物分析)的其他血液樣本由護士或醫生在一夜禁食後給抗凝劑前從插入心導管的動脈導管中收集，並存儲在−80°C的Paxgene管中(QIAGEN, San Diego, California, USA)。這些數據可用於患者的子集;具體來說，我們使用液相色譜質譜(LC/MS)對1500例EmCAB患者的>20 000個代謝物進行了高分辨率代謝組學分析。樣品用液相色譜-傅立葉變換質譜(Accela-LTQ Velos Orbitrap;m/z範圍從85到850)，10 μ L注射體積使用雙色譜設置(陰離子交換和C18)和甲酸/乙腈梯度。用含有內部標準混合物的乙腈進行提取，並保持在4°C的自動采樣器中直到注射。電噴霧電離用於正離子模式。數據提取采用apLCMS9使用xMSanalyzer進行修改10作為m/z特征，其中m/z特征由m/z(質量電荷比)、保留時間和離子強度(色譜峰的綜合離子強度)定義。許多m/z特征的身份是通過先前的研究通過串聯質譜離子分離模式、真實標準協同洗脫和跨平台驗證而知道的。利用Metlin質譜數據庫和京都基因與基因組百科全書(KEGG) (http://www.genome.jp/kegg/pathway.html)數據庫使用10 PPM的質量錯誤閾值(相對m/z誤差×106)。
在約1300名患者的3488名參與者和全基因組基因分型(Illumina多種族全球陣列)中，共分析了105個候選單核苷酸多態性(SNPs)。使用14 111個探針的基因表達數據(Illumina HT-12珠陣列)可用於338例患者。我們對循環祖細胞(CD34+細胞亞群)進行了廣泛的表型分析，這是對2000例>患者內源性再生能力的測量。免疫分析和高效LC/MS的可用性使炎症蛋白生物標誌物的鑒定成為可能。在3500-6000名參與者中測量了以下蛋白質生物標誌物的循環水平:hs-cTn(高敏心髒肌鈣蛋白)，hs-CRP(高敏C反應蛋白)，suPAR(可溶性尿激酶型纖溶酶原激活物受體)，FDP(纖維蛋白降解產物)和HSP-70(熱休克蛋白)。高靈敏度肌鈣蛋白i由Abbott Laboratories (Abbott Park, Illinois, USA)測定。血清CRP和FDP測量由GenWay生物技術(聖地亞哥)分公司FirstMark使用夾心免疫分析法測定。血清HSP-70采用夾心ELISA(研發係統，明尼阿波利斯，明尼蘇達州，美國)檢測，並由FirstMark優化。血漿suPAR水平測量使用市售試劑盒(suPARnostic試劑盒;Virogates,哥本哈根,丹麥)。 Oxidative markers including plasma aminothiols, cysteine and glutathione and their oxidised counterparts are available in 1500 patients.表2總結EmCAB數據庫中可用的患者數據類型。
除所列數據外表2，埃默裏臨床數據倉庫提供了綜合和抽象縱向電子病曆數據的臨床特征、共病和實驗室值(如血壓、體重、糖化血紅蛋白、尿蛋白和血清肌酐)。在埃默裏大學注冊日期之前和之後的所有訪問都可以進行抽象。此外，抽象可以根據研究目的定製，以獲得特定時間段的數據。總之，該隊列中CAD的大樣本量和高事件率提供了進行CVD結果研究的獨特機會，以回答在其他基於人群的隊列中可能不可能出現的各種研究問題。
發現
EmCAB已被用作發現臨床結果的新預測因子(包括生物標誌物和分子特征)的數據資源。基因組學:我們在2334例參加EmCAB的白人患者中證實了9p21風險位點促進動脈粥樣硬化及其進展。11此外，在308例間隔至少6個月進行兩次或兩次以上冠狀動脈造影的EmCAB患者中，我們測量了Gensini評分隨時間的變化，發現rs10757278 SNP與CAD進展之間的相關性(P=0.023)，風險變異純合子>的CAD進展幾率是野生型組的3倍。隨後，基於11種疾病相關SNPs的綜合遺傳風險評分(GRS)被開發出來預測不良心血管事件。在2597名EmCAB受試者中，我們確定了年齡<50歲有心肌梗死病史的病例和年齡≥50歲無心肌梗死病史的對照組。以60歲和70歲為切點重複分析。GRS被發現與流行的MI顯著相關(圖2)並將c統計提高了1.7%。12此外，EmCAB還參與了許多大規模的基因關聯研究，包括尋找動脈粥樣硬化的變體，13日14CAD、15 - 17日心肌梗死18和死亡率。13日14日19近年來，EmCAB還參與了GENIUS-CHD聯盟，這是一個評估遺傳變異的影響並確定後續冠心病結局決定因素的全球合作努力。轉錄組:我們進一步探索了外周血基因表達譜，以評估其預測急性心肌梗死和/或心血管死亡的能力。在338例患有CAD的EmCAB受試者中，我們使用Illumina HT-12微陣列在兩個階段(發現n=175，複製n=163)分析了基因表達，並進行了全基因組關聯研究。健康組與心肌梗死組間表達差異顯著，t淋巴細胞信號通路相關基因整體下調，炎症基因上調。表達量性狀位點分析為MI樣本轉錄本豐度的局部遺傳調控改變提供了證據。來自10個轉錄本的第一主成分(PC1)評分在發現階段捕獲了238個基因的協方差，顯著預測了複製和組合樣本的心血管死亡風險。PC1評分低的患者的風險明顯高於高評分的患者，c統計提高了9% (P=0.03)。20.蛋白質生物標記物:免疫分析的可用性使得炎症蛋白生物標誌物CRP、FDP、HSP-70和suPAR能夠作為CAD患者未來死亡和心肌梗死風險的預後預測因子。我們將這些生物標誌物組合成一個綜合生物標誌物風險評分，通過在約3000名EmCAB患者中對主要不良事件風險進行分層的每一個升高的標誌物加1分來計算。圖3）.21日22結果提示多種病理生理通路的激活的重要性，在循環中測量，直接影響預後。氧化應激:我們還表明，在1411例伴有CAD的EmCAB患者中，氧化應激的高負荷(以胱氨酸水平較高、穀胱甘肽水平較低或氧化-還原性氨基硫醇比率改變為衡量標準)與細胞功能障礙、衰老、CVD的危險因素以及事件和心肌梗死相關。23循環祖細胞:循環祖細胞計數(CD34+或CD34+/CD133+)減少，表明修複能力下降，被發現與這些患者死亡風險升高有關。24重要的是，CD34+/CD133+細胞計數改善了標準風險因素之外的風險預測指標。
在埃默裏心血管生物庫中，遺傳風險評分與心肌梗死(MI)在不同年齡組的五分位數組之間的關係。給出了調整後的ORs和95% ci。協變量包括性別、體重指數、糖尿病、高血壓、高脂血症、吸煙和冠狀動脈疾病家族史。
每一類生物標誌物風險評分的全因死亡(A)、心血管死亡(B)和全因死亡/心肌梗死(C)的累積發生率圖。
的優點和缺點
EmCAB的目標是確定CVD進展和結局的新決定因素。該隊列的主要優勢包括廣泛收集的流行病學和詳細的臨床數據，來自單一醫療係統的大型患者隊列，最大限度地減少了治療的異質性，以及患者臨床數據和結果的長期隨訪信息。最重要的是，這一患者群體擁有所有入選受試者的冠狀動脈造影信息，CAD的存在豐富，各種主要心血管結局的事件發生率高，為二級風險預測和預防策略的研究提供了充足的統計力量。此外，遺傳和分子分析數據的可用性為發現重要特征提供了機會，以改善精準醫學背景下的臨床結果預測。一個潛在的缺點是，患者僅從埃默裏醫療係統招募，結果可能不能推廣到其他CAD患者。另一個限製是可用的資源會隨著時間的推移而變化，因此並不是所有的數據類型都可以在所有患者中使用。最終目標是招募總共12000名EmCAB患者，每種數據類型的樣本量繼續增加。
致謝
我們非常感謝與會者的支持。我們要感謝埃默裏生物銀行團隊、埃默裏臨床心血管研究所和亞特蘭大臨床和轉化科學研究所的成員，感謝他們招募參與者、編譯數據和製備樣本。具體而言，我們要感謝M Awad、A Alkhoder、J Hartsfield、N Ghasemzadeh、D Eapen、R Patel、H Aida、M Gafeer和N Abdelhadi協助收集數據。
參考文獻
腳注
貢獻者YK管理EmCAB數據並撰寫手稿。SSH重新設計了數據庫並更新了數據收集工具，這極大地提高了數據質量。AAQ是EmCAB的PI，並建立了埃默裏生物銀行。SSH、PS、AST和AAQ對手稿進行了嚴格的修改。所有作者同意對這項工作的所有方麵負責。
相互競爭的利益沒有宣布。
病人的同意獲得的。
倫理批準埃默裏IRB。
來源和同行評審不是委托;外部同行評議。
數據共享聲明EmCAB委員會歡迎合作，數據庫將與調查人員共享。外部研究人員可以通過聯係首席研究員Arshed Quyyumi (aquyyum@emory.edu)並獲得其授權來訪問EmCAB數據。