Ανάπτυξη νέων συνδυασμένων βιοτεχνολογικών τεχνικών και αλγορίθμων για την αξιολόγηση βιοδεικτών καρδιαγγειακών ασθενειών

Abstract

The objective was to assess biomarkers between symptomatic vs. asymptomatic patients, and to construct a classification and regression tree (CART) algorithm for their discrimination.For that reason 136 patients were enrolled. They were symptomatic (high risk) (N=82, stenosis degree ≥50%, proven to be responsible for ischemic stroke the last six months) and asymptomatic (low risk) (N=54, stenosis degree ≤50%). Levels of Fibrinogen, matrix metalloproteinase-1 (MMP-1), tissue inhibitor of metalloproteinase-1 (TIMP-1), soluble intercellular adhesion molecule (SiCAM), soluble vascular cell adhesion molecule (SvCAM), Adiponectin and Insulin were measured on a Luminex 3D platform and their differences were evaluated; subsequently a CART model was created and evaluated.As far as the results concerned all measured biomarkers, except Adiponectin, had significantly higher levels in symptomatic patients. The constructed CART prognostic model had 97.6% discrimination accuracy on symptomatic patients and 79.6% on asymptomatic, while the overall accuracy was 90.4%. Moreover the population was split into training and test sets for CART validation.To conclude significant differences were found in the biomarkers between symptomatic and asymptomatic patients. The CART model proved to be a simple decision making algorithm linked with risk probabilities and provided evidence to identify and therefore treat patients being at high risk for cardiovascular disease.

Ο στόχος ήταν να αξιολογηθούν οι βιοδείκτες μεταξύ συμπτωματικών και ασυμπτωματικών ασθενών και να κατασκευαστεί ένας αλγόριθμος ταξινόμησης και παλινδρόμησης (CART) για τη διάκρισή τους.Για αυτό το λόγο συμμετείχαν 136 ασθενείς. Αυτοί ήταν συμπτωματικοί (υψηλού κινδύνου) (Ν=82, βαθμός στένωσης ≥50%, αποδεδειγμένο ότι συνέβη ισχαιμικό εγκεφαλικό επεισόδιο τους τελευταίους έξι μήνες) και ασυμπτωματικοί (χαμηλού κινδύνου) (Ν=54, βαθμός στένωσης ≤50%). Μετρήθηκαν τα επίπεδα του Ινωδογόνου, της Μεταλλοπρωτεϊνάσης-1 (MMP-1), του Αναστολέα ιστού της μεταλλοπρωτεϊνάσης-1 (TIMP-1), του Διαλυτού διακυτταρικού μορίου προσκόλλησης (SiCAM), του Διαλυτού μορίου προσκόλλησης αγγειακού κυττάρου (SvCAM), της Αδιπονεκτίνης και της Ινσουλίνης στην πλατφόρμα Luminex 3D και αξιολογήθηκαν οι διαφορές τους. Στη συνέχεια δημιουργήθηκε και αξιολογήθηκε ένα μοντέλο CART. Όσον αφορά τα αποτελέσματα, όλοι οι μετρούμενοι βιοδείκτες, εκτός από την Αδιπονεκτίνη, εμφάνισαν σημαντικά υψηλότερα επίπεδα σε συμπτωματικούς ασθενείς. Το κατασκευασμένο προγνωστικό μοντέλο CART είχε 97,6% ακρίβεια διάκρισης σε συμπτωματικούς ασθενείς και 79,6% σε ασυμπτωματικούς, ενώ η συνολική ακρίβεια ήταν 90,4%. Επιπλέον, ο πληθυσμός χωρίστηκε σε σετ εκπαίδευσης και δοκιμών για επικύρωση του CART. Συμπερασματικά, βρέθηκαν σημαντικές διαφορές στους βιοδείκτες μεταξύ συμπτωματικών και ασυμπτωματικών ασθενών. Το μοντέλο CART αποδείχθηκε ότι είναι ένας απλός αλγόριθμος λήψης αποφάσεων που συνδέεται με τις πιθανότητες κινδύνου και παρείχε στοιχεία για τον εντοπισμό και ως εκ τούτου τη θεραπεία ασθενών που διατρέχουν υψηλό κίνδυνο για καρδιαγγειακή νόσο.