Un nou test multi-biomarker pentru monitorizarea cantitativă neinvazivă a leziunilor renale
Feb 22, 2022
Drew Watson1, Joshua YC Yang1,2,3et al
Abstract:Standardul actual de măsuri de îngrijire pentrurinichifuncţie, proteinuria și creatinina serică (SCr) sunt predictori slabi ai stadiului incipientrinichiboala. Măsuri care pot detectacronicrinichiboalaîn stadiile sale incipiente sunt necesare pentru a permite intervenția terapeutică și pentru a reduce rezultatele adverse alecronicrinichiboala. Am dezvoltat testul pentru leziuni renale (KIT) și un nou scor KIT bazat pe măsurarea compozită și validarea mai multor biomarkeri într-un set unic de 397 de probe de urină. Testul se efectuează pe probe de urină care nu necesită prelucrare la locul de colectare și fără secvențierea sau amplificarea țintei. Am căutat să verificăm dacă testul KIT predefinit, Scorul KIT și pragurile clinice se corelează cu cele stabilite.cronicrinichiboala(CKD) și poate oferi informații predictive cu privire la starea precoce a leziunii renale, mai presus de măsurarea proteinuriei și a funcției renale. Analizele statistice pe șase markeri de ADN, proteine și metaboliți au fost efectuate pe un subset de mostre de urină reziduală cuCKDcare a îndeplinit controalele calității performanței testelor de la pacienții care frecventează laboratoarele clinice de la Universitatea din California, San Francisco (UCSF), ca parte a unui studiu prospectiv în curs de desfășurare, aprobat de IRB. Criteriile de includere au inclus o selecție de pacienți cu confirmareCKDși controale normale sănătoase; criteriile de excludere au inclus informații incomplete sau lipsă pentru clasificarea probelor, întârzieri logistice în transportul/prelucrarea probelor de urină sau volum scăzut al probei și leziuni renale acute. Regresia logistică multivariată arinichirănirestatisticile privind starea și raportul de probabilitate au fost utilizate pentru a evalua contribuția Scorului KIT pentru predicțiarinichirănirestarea și stadiul CKD, precum și evaluarea contribuției potențiale a scorului KIT pentru detectarea stadiului incipientCKDdincolo de măsurile tradiționale ale funcției renale. Probele de urină au fost procesate de o imunosondă proprie pentru măsurarea ADN-ului fără celule (cfDNA), cfDNA metilat, clusterină, CXCL10, proteină totală și creatinina. Scorul KIT și grupul de risc cu scor KIT stratificat (înalt versus scăzut) au avut o sensibilitate și o specificitate pentru detectarea stării de leziune renală (sănătoasă sauCKD) de 97,3 la sută (95 la sută CI: 94,6–99,3 la sută) și 94,1 la sută (95 la sută CI: 82,3–100 la sută). În plus, la pacienții cu funcție renală normală (rata estimată de filtrare glomerulară (eGFR) > 90), Scorul KIT îi identifică în mod clar pe cei cu factori de risc predispozanți pentruCKD, care nu a putut fi detectat prin eGFR sau proteinurie (p < 0.001).="" scorul="" kit="" descoperă="" o="" povară="" a="" leziunilor="" renale="" care="" poate="" fi="" încă="" incomplet="" recunoscută,="" deschizând="" ușa="" pentru="" detectarea,="" intervenția="" și="" conservarea="" mai="" devreme="" a="" funcției="">
Cuvinte cheie:Testul KIT; cronicrinichiboala; biomarker; neinvaziv; urină; eGFR; cfADN
A lua legatura:joanna.jia@wecistanche.com/ WhatsApp: 008618081934791
1. Introducere
Cronicrinichiboala(CKD) este o problemă de sănătate publică la nivel mondial, cu o povară globală de 850 de milioane de oameni.CKDeste acum recunoscută ca o „epidemie ascunsă”, deoarece majoritatea pacienților cu stadii incipiente de CKD (~11% din populația adultă a lumii) rămân nerecunoscuți, deoarece nu prezintă simptome și nu sunt conștienți de riscul crescut de probleme cardiace, infecții. , spitalizare și insuficiență renală. Prin urmare, CKD nu este adesea considerată o problemă majoră de sănătate, chiar dacă afectează de două ori numărul diabeticilor (422 milioane) și de peste 20 de ori numărul persoanelor cu cancer (42 milioane) sau HIV/SIDA (36,7 milioane).
CKD is defined as a reduced renal reserve, persisting for >3 luni și/sau un diagnostic prealabil al unei afecțiuni cu risc cunoscut pentrurinichidamage [1]. CKD is defined in a five-stage classification system for the assessment of kidney injury as patients advance towards the need for dialysis or transplantation [2]. The current standard of care tests, the blood-based serum creatinine (SCr) assay (and its use to calculate the estimated glomerular filtration rate or eGFR [3]) and protein in the urine, detect CKD 3–5 (eGFR of s60 mL/min/1.73 m2 of body surface area). However, most cases of CKD 1–2 (CKD >60 ml/min/1,73 m2 suprafață corporală) nu sunt detectate. RFGe are o sensibilitate scăzută pentru detectarea precoce a CKD, deoarece redundanța inerentă a rezervei renale maschează creșterea precoce a SCr. Biopsiile de rinichi, adesea declanșate cu stadii mai avansate de CKD, au valoare pentru evaluarea patologiei, dar sunt invazive, costisitoare [4] și nu pot fi utilizate pentru monitorizarea în serie a progresiei CKD.
Declanșatorii multipli și factorii de risc încep cascadarinichidaune înCKD, cu progresie spre insuficiență renală (CKD 5). Există peste 10 milioane de oameni în întreaga lume care au nevoie de terapie de salvare a rinichilor cu sprijin pe tot parcursul vieții din dializă sau transplant de rinichi. Deși dializa și transplantul asigură înlocuirea funcțională a rinichilor, ambele sunt încă grevate de diferite efecte adverse asupra morbidității și mortalității pacienților. Există, de asemenea, un impact marcat al CKD asupra altor sisteme de organe din organism;CKDpacienții au un risc mai mare de infecții, decese cardiovasculare și cancer [5].
Detectarea precoce a afectarii rinichilor este esențială, deoarece tratamentul înCKD1–2 poate duce la conservarea rinichilor fie prin inversarea, fie prin încetinirea progresiei leziunii renale [6]. În prezent, testele de urină disponibile nu pot detecta niveluri scăzute de leziuni renale [7–14] și au fost evaluate în principal în leziunea renală acută (AKI), cu o discriminare slabă pentru CKD [9]. Astfel, există o nevoie critică nesatisfăcută de a dezvolta diagnostice sensibile, cantitative, non-invazive pentru a detecta CKD 1-3. Detectarea precoce și tratamentul precoce al CKD ar atenua povara globală a bolii și ar reduce povara financiară masivă asupra bugetelor naționale de asistență medicală [15-21].
The primary aim of this study was to perform an assessment of multiple novels and known urine biomarker measurements to conduct an inexpensive, portable assay, called the Kidney Injury Test (KIT) in consecutive patients presenting with CKD at a large tertiary health care system, and develop and independently validate a quantitative KIT Score to reflect the diferent CKD stages. The KIT assay performance was also directly compared to the current standard of care tests (eGFR and proteinuria). A secondary aim was to explore the accuracy of the KIT assay to detect and quantitate kidney injury in CKD 1–2, i.e., subjects with normal eGFR (>60) dar cu factori de risc predispozanți pentru IRC. Acest raport descrie procesul de selecție a biomarkerilor, dezvoltarea algoritmului și validarea independentă a Scorului KIT ca un diagnostic nou pentru evaluarea și cuantificarea atât a stadiilor incipiente, cât și a celor târzii.rinichideteriora.
2. Sectiunea Experimentala
2.1. Selectarea pacientului
Urina reziduală, la întâmplare, a fost colectată de la 1169 de pacienți secvențiali de la laboratoarele clinice de la Universitatea din California, San Francisco (UCSF), timp de 3 luni, din octombrie 2016 până în ianuarie 2017, ca parte a testelor clinice de rutină la Parnassus și Mission Bay. laboratoarele clinice din campus. Selectarea probelor pentru un diagnostic de CKD a fost îmbogățită prin selectarea probelor de urină obținute de la clinicile de nefrologie, diabet sau cardiologie de la UCSF. Pentru a facilita puterea statistică, studiul a fost îmbogățit pentru pacienții cu risc crescut de boală renală, folosind următoarele criterii: pacientul a avut un diagnostic confirmat de CKD (cod ICD10 N18 [22]), nici un diagnostic de CKD, dar un diagnostic actual de diabet. , hipertensiune arterială sau boală autoimună, fără CKD, dar antecedente familiale pozitive de CKD, fără CKD, dar cu vârsta peste 60 de ani sau din statutul de minoritate etnică. Pacienții cu AKI nu au fost incluși în acest studiu, cu următorul argument: (1) acest prim studiu asupra KIT este axat pe dezvoltarea și validarea metricilor cantitative și funcționale ale Scorului KIT într-un continuum cronic de progresie a bolii renale. AKI are o traiectorie diferită cu debut și rezoluție acută; (2) AKI poate avea o rezoluție completă sau incompletă a leziunii, astfel reducerea Scorului KIT după rezoluția AKI va deveni interpretabilă clinic atunci când intervalele Score KIT au fost stabilite în această lucrare pentru diferite stadii funcționale ale CKD; (3) AKI este o cauză a riscului de IRC, dar majoritatea cazurilor de IRC, cum ar fi diabetul și hipertensiunea arterială, nu încep cu AKI. Un studiu al scorului KIT în AKI este planificat ca studiu de urmărire.
În scopul dezvoltării scorului KIT, cauza relevantă a CKD sau factorul de risc predispozant pentru CKD a fost surprinsă din fișele electronice de sănătate (EHR), împreună cu variabilele demografice și SCr, pentru a permite calcularea eGFR [23]. Pentru fiecare pacient, prezența și cauza bolii renale au fost confirmate printr-o revizuire clinică a dosarelor medicale și de laborator. Cele mai frecvente cauze ale CKD în această cohortă au fost: bolile sistemice mediate imun care pot provoca leziuni renale (cum ar fi nefrita lupică, artrita reumatoidă, sindromul Sjogren), hipertensiunea arterială, diabetul (tip 1 și 2), bolile glomerulare (aceste cazuri au fost biopsie confirmată cu nefropatie IgA, glomerulonefrită membranoproliferativă sau glomeruloscleroză focală segmentară) și uropatie obstructivă (vezica urinară neurogenă, valve uretrale posterioare și hidronefroză). În cohorta de pacienți cu IRC, 74,8% dintre pacienți au avut 2 sau mai multe diagnostice clinice care ar fi relevante pentru dezvoltarea și progresia IRC, în timp ce 13,3% dintre pacienți aveau diabet și hipertensiune arterială ca factori de risc dubli de leziune renală în absența unui diagnostic clinic de IRC. , reflectând prevalența ridicată a acestor comorbidități în populația generală. Cauza CKD nu a fost filtrată și toate cauzele care contribuie la CKD au fost capturate.
To avoid degradation of the biomarkers in the KIT assay, urine samples were either processed within an hour of collection or stored at 4 C and processed within 24 h. Samples were discarded or not included for analysis in this study if the sample volume was less than 2 mL, there were insufficient data to confirm patient CKD diagnosis, or there was a>Întârziere de 24 de ore în procesarea probei din motive logistice. După procesul de filtrare de mai sus, am avut o selecție finală de 343 de probe unice de urină de la 343 de pacienți. Am obținut, de asemenea, probe de urină suplimentare de la 54 de martori sănătoși selectați de la voluntari care aveau o sănătate bună, cu SCr normal, fără proteinurie și fără factori de risc identificabili pentru IRC. Studiul a aderat la Declarațiile de la Helsinki și Istanbul și a fost aprobat de consiliul de evaluare instituțional al UCSF (IRB 16-21108), iar IRB a renunțat la cerința de consimțământ informat.
2.2. Metode de testare KIT
2.2.1. Prelucrarea probelor
Probele de urină au fost colectate în recipiente sterile (captură curată, gol în mijlocul fluxului), indiferent de hematurie sau proteinurie micro- sau macroscopică. Probele de urină au fost centrifugate la 2000 × g timp de 30 de minute la 4 oC. Supernatantul a fost separat de peletul de urină care conținea celule și resturile de celule. pH-ul supernatantului a fost ajustat la 7,0 utilizând Tris–HCl și stocat la _80oC în Biorepository UCSF până la analize ulterioare.
2.2.2. KIT Biomarkeri
KIT introduce măsurători normalizate a 6 biomarkeri primari de urină. Primul biomarker a fost ADN-ul fără celule (cfDNA): ca măsură a sarcinii apoptotice totale a leziunii renale [24], măsurată printr-o imunosondă chimioluminiscentă complementară cu oligonucleotide biotinilate 5' pentru a ținti în mod specific fragmentele de cfDNA în leziunile renale [25]. Această abordare depășește limitările procesării eșantioanelor consumatoare de timp, amplificării PCR costisitoare [26], detecției SNP ([27,28] sau metodelor de secvențiere ADN [29], altfel folosite pentru a măsura cfDNA în sânge [27,30]. Markerii măsurați prin ELISA includ cfDNA metilat (m-cfDNA) pentru a rafina proporția de cfDNA care poate fi mai relevantă pentru leziunea parenchimală renală [31,32]; CXCL10, ca marker al inflamației [33-37]; clusterin, ca un marker al leziunii tubulare renale [38,39]; proteina totală, ca marker tardiv al leziunii glomerulare [40,41]; și creatinina, ca marker de normalizare, deoarece poate fi afectată de masa corporală, nutriție și/sau hidratare și utilizată. pentru a evita necesitatea unei colectări cronometrate a urinei [42,43].
2.3. Analize statistice
2.3.1. Dezvoltarea scorului KIT
Eșantionarea aleatorie a fost utilizată pentru a împărți 397-cohorta de pacienți într-un set de antrenament (n=233, cu 37 de controale sănătoase), stratificat în funcție de starea leziunii renale. Modelarea forestieră aleatorie a fost utilizată pentru a identifica relațiile dintre diferiții markeri pentru detectarea IRC cu sensibilitate ridicată. Modelele predictive au fost antrenate folosind metode statistice și de învățare automată pentru dezvoltarea algoritmului KIT Score, pentru toți cei șase biomarkeri ADN și proteine selectați, iar partiția multidimensională a acestor măsurători de analiză s-a bazat pe praguri clinice identificate prin încorporarea SCr și a riscului suplimentar cunoscut. variabile pentru CKD, cum ar fi rasa, sexul și vârsta. În cele din urmă, un model liniar simplu care încorporează partiția rezultată a fost dezvoltat în Scorul KIT cu un prag suplimentar pentru evaluarea riscului scăzut și ridicat de CKD.
2.3.2. Validarea scorului KIT
Un subset de validare independent de 164 de pacienți, cu 17 martori sănătoși, a fost utilizat ulterior pentru a valida prospectiv testul KIT pre-specificat și Scorul KIT. Regresia logistică a fost utilizată pentru a compara modelul (complet) cu standardul actual al testelor de îngrijire, numai proteinele din urină și eGFR. O valoare p < 0.01="" pentru="" testul="" corespunzător="" raportului="" de="" probabilitate="" a="" fost="" considerată="" semnificativă.="" au="" fost="" efectuate="" analize="" de="" regresie="" logistică="" pentru="" a="" evalua="" acuratețea="" pragului="" de="" scor="" kit="" pre-specificat="" pentru="" grupurile="" de="" risc="" de="" scor="" kit="" categoriale="" (scăzut="" și="" ridicat).="" au="" fost="" calculate="" sensibilitatea="" și="" specificitatea="" scorului="" kit="" cantitativ="" și="" calitativ="" rezultat,="" împreună="" cu="" intervalele="" de="" încredere="" de="">
T-test and logistic regression were used to compare the pre-defined KIT Score and model patient status (individuals predisposed to CKD versus healthy subjects), to assess its ability to distinguish subjects with early stages of CKD (eGFR 60–90, CKD 2) and normal eGFR but with predisposing risk factors for developing kidney damage (>90, CKD 1), de la voluntari sănătoși (eGFR > 90) care nu au factori de risc predispozanți cunoscuți. O valoare p < 0,01="" a="" fost="" considerată="">
3. Rezultate
Din cei 1169 de pacienți recrutați și probe de urină colectate, 201 probe au îndeplinit criteriile de excludere ale volumului scăzut de urină și au fost triați din analize ulterioare, rămânând 968 de pacienți (datele demografice din tabelul 1). Distribuția proteinuriei la acești 968 de pacienți (0 la 5469,73; mediană (IQR) de 4,69 (0–39,11) mg/mmol) și intervalul eGFR (calculat pentru toți pacienții cu BRC [23] (Figura 1C) ) subliniază că am capturat spectrul bolii CKD (Figura 1A). Din această cohortă, 397 de pacienți și mostre unice au supraviețuit criteriilor de excludere (vezi Metode). Etiologiile leziunii lor renale au cuprins o gamă largă și multiple de boli, hipertensiunea arterială fiind o cauză contributivă pentru 42% dintre pacienți (Figura 1B). Peste 60 la sută dintre pacienți au avut mai mult de o cauză care a contribuit la leziunile lor renale. Având în vedere că aceasta este o realitate pentru majoritatea pacienților cu CKD, în special pe măsură ce progresează în stadiile ulterioare ale CKD, Scorul KIT a fost modelat pentru a detecta leziunile renale, indiferent de cauza subiacentă. În ciuda faptului că proteinuria este standardul de aur actual pentru evaluarea neinvazivă a leziunii renale, nu a existat nicio corelație între eGFR și raportul proteină/creatinină urinară (R2=0.0087) și, așa cum au arătat alți investigatori [44 ], proteinuria a fost slabă la etapele de clasificare ale CKD (Figura 2).
Scopul principal al acestui studiu a fost acela de a dezvolta un scor KIT compus de la {{0}} (risc scăzut) la 100 (risc ridicat) și de a evalua prospectiv capacitatea unui scor KIT cantitativ pentru detectarea leziunilor renale. cu un grad ridicat de sensibilitate si specificitate. Arătăm că, deși măsurile actuale ale funcției renale (eGFR și proteinurie) sunt predictive pentru CKD în stadiu avansat (Tabelul 2), scorul KIT cantitativ de la 0 (riscul cel mai mic) la 100 (riscul cel mai mare) oferă informații predictive.
privind starea leziunii renale peste și dincolo de proteinurie și numai funcția renală (raportul de probabilitate x {{0}}.507, valoarea p < 0,0001)="" și="" depășește="" standardul="" actual="" de="" teste="" de="" îngrijire="" (tabelul="" 3).="" creatinina="" urinară="" este="" utilizată="" în="" scopuri="" de="" normalizare="" în="" algoritmul="" kit="" și="" pentru="" controale="" pentru="" variațiile="" diurne="" și="" de="" hidratare="" (evitând="" astfel="" necesitatea="" oricărei="" prelevări="" de="" urină="" temporizate)="" și="" nu="" a="" fost="" semnificativă="" pentru="" stadiul="" ckd="" în="" analizele="" multivariate="" (valoarea="" p="0).">
We also developed a qualitative KIT Score, an approach that can have important implications for population kidney risk assessment. A pre-defined risk threshold of 18.5 was established in the training data, allowing the separation of the KIT Scores into low (s18.5) and high risk (>18.5) grupe de leziuni renale. Acest lucru a fost confirmat în setul de teste pentru a furniza informații predictive cu privire la starea leziunii renale dincolo de proteinurie și eGFR (raportul de probabilitate a fost x=44.244, valoarea p <>
Sensibilitatea și specificitatea estimate a Scorului KIT pentru detectarea CKD este de 97,3% (IC bootstrap 95%: 94,6, 99,3%) și, respectiv, 94,1% (IC bootstrap 95%: 82,3, 100%). În schimb, sensibilitatea și specificitatea proteinuriei au fost de 46,9% (IC bootstrap 95%: 38,8, 55,8%) și, respectiv, 88,2% (IC bootstrap 95%: 70,6, 100%), pentru aceleași probe. În mod similar, sensibilitatea SCr a fost de 65,6 la sută (IC bootstrap 95 la sută: 57,4, 73,8 la sută). Estimarea valorilor predictive negative și pozitive ale Scorului KIT este dependentă de rata de prevalență a bolii, astfel încât rata de prevalență a hipertensiunii arteriale poate fi folosită ca exemplu. Prevalența hipertensiunii în populația generală din SUA este de aproximativ 33 la sută. În consecință, valoarea predictivă estimată pozitivă și negativă a scorului KIT cantitativ pentru hipertensiune arterială ar fi de ~ 89,1 la sută și, respectiv, 98,2 la sută.
Arătăm mai jos contribuția biomarkerilor individuali la Scorul KIT (Tabelul 4). Abundența cfDNA în urină a fost foarte variabilă în diferitele categorii de boală renală și nu a corelat independent cu stadiul CKD. Corelațiile dintre biomarkerii individuali au fost mici (cea mai mare corelație R2=0.14 a fost între eGFR și proteină), sugerând că fiecare dintre biomarkeri furnizează informații independente pentru predicția stării de leziune renală. Analizele componentelor principale (PCA) (Figura 2B) elucidează relația dintre combinațiile liniare independente ale biomarkerilor cu variabilitatea totală în măsurătorile testelor și evidențiază contribuția importantă a m-cfDNA, cf-DNA și CXCL10 ca oferind valoare independentă în generarea KIT Score compus. Clusterin a fost singurul biomarker al stării de leziune renală care nu a fost semnificativ în analizele multivariate (valoarea p=0.1671). Acești factori evidențiază faptul că, în ciuda datelor publicate privind corelațiile dintre abundența cfDNA din sânge și disfuncția rinichilor [27,28], cfDNA urinar în aceste situații nu ar fi suficient singur și este util să includă mai mulți biomarkeri pentru dezvoltarea scorului KIT compus pentru Evaluarea CKD.
CXCL10 is a key inflammatory cytokine dysregulated in immune-mediated renal injury [45–51]. To evaluate where CXCL10 identifies a specific cause of CKD, such as immune-mediated causes of renal injury from systemic lupus erythematosus, rheumatoid arthritis, antineutrophil cytoplasmic antibody (ANCA)-positive vasculitis, we evaluated which CKD categories had a high abundance of urinary CXCL10. Interestingly, only ~30% of the immune-mediated cohort had very high CXCL10 values (>100 pg/mL), în timp ce, în multe probe de leziuni renale mediate imun, aceste valori au fost scăzute și pot reflecta remisiunea bolii sau expunerea la imunoterapie. Spre surprinderea noastră, ~ 30% dintre cohortele hipertensive și diabetice au avut, de asemenea, niveluri urinare ridicate de CXCL10, fără nicio boală sistemică mediată imun identificată. Nu a existat nicio asociere între nivelurile urinare de CXCL10 și stadiul CKD.
Figure 2C displays the KIT Score, shown here as a function of CKD stage (based on the eGFR) and matched with presence (red dots) or absence (black dots) of proteinuria (threshold cut of urine protein/creatinine ratio of >0.2). The healthy controls are marked in green and are shown in a pre-CKD 1 or CKD 0 stage where the eGFR is >90 mL/min/1,73 m2 ca în CKD 1, fără proteinurie sau risc identificat de leziuni renale. Este important de reținut că ~15% dintre controalele sănătoase testate aici au o creștere ușoară a Scorului KIT (chiar peste pragul de risc ridicat de 18,5). În această etapă a studiului, nu putem identifica dacă aceste controale sănătoase cu scoruri KIT mai mari au factori de risc nedetectați pentru leziuni renale, deoarece toți subiecții au fost de-identificați.
Tabelul 5 arată o defalcare a scorului KIT mediu în funcție de stadiul CKD și pentru voluntari sănătoși și observăm o traiectorie semnificativă de creștere a scorului KIT prin avansarea stadiului CKD. Scorul KIT poate distinge cu ușurință CKD 1 și 2 (28,9; 95% CI: 27,9, 29,9) de voluntarii sănătoși fără CKD (11.0; 95% CI: 9,5, 12,6); valoarea p < 0.00001).="" în="" comparație="" cu="" martorii="" sănătoși,="" există="" o="" asociere="" puternică="" între="" scorul="" kit="" și="" predispoziția="" la="" leziuni="" renale,="" chiar="" și="" la="" subiecții="" cu="" funcție="" renală="" normală="" în="" ckd="" 1="" (egfr=""> 90), cu un raport de probabilitate de x=148.4 (valoarea p LR < 0,0001)="" și="" un="" prag="" de="" analiză="" de="" 18,5="" au="" avut="" o="" sensibilitate="" și="" o="" specificitate="" de="" 92,9="" (ic="" exact="" 95="" la="" sută:="" 87,0="" la="" sută,="" 96,7="" la="" sută)="" și,="" respectiv,="" 94,4="" la="" sută="" (ic="" exact="" 95="" la="" sută:="" 84,6,="" 98,8="" la="" sută).="" același="" efect="" a="" fost="" amplificat="" suplimentar="" pentru="" capacitatea="" testelor="" kit="" de="" a="" detecta="" atât="" ckd="" 1,="" cât="" și="" 2,="" cu="" un="" raport="" de="" probabilitate="" x="196,5" (valoarea="" p="" lr="">< 0,0001),="">
the >18.5 KIT Score threshold having a sensitivity of 95.8% (exact 95% CI: 92.2, 98.1%) for early CKD detection. A total of 60% of patients in CKD 1 have elevated KIT Scores >18,5, deși au funcție renală „normală” și nu prezintă proteinurie. Aceștia sunt exact pacienții țintă pe care vrem să-i captăm cu testul KIT, deoarece CKD în stadiu incipient ar fi nedetectată de standardul actual de teste de îngrijire. De fapt, Scorul KIT identifică 92% dintre pacienții cu CKD 1 care nu au proteinurie ca având leziuni renale precoce. În CKD 2-3, deși aproximativ 60 la sută dintre pacienți nu au proteinurie, Scorul KIT detectează toți pacienții ca fiind cu risc ridicat și oferă diferite măsuri cantitative pentru povara leziunilor CKD a fiecărui pacient. În CKD 4-5, proteinuria și scorurile KIT sunt mai concordante, deoarece afectarea rinichilor este avansată și proteinuria este recunoscută ca un marker tardiv al leziunii renale.
Astfel, aceste rezultate colective demonstrează în mod clar că testul își atinge obiectivele primare și secundare de a prezice leziunile renale cu o sensibilitate mai mare decât standardul actual de teste de îngrijire (eGFR, SCr, proteinurie) și, spre deosebire de testele noastre clinice actuale, Scorul KIT poate identifica cu precizie stadiile foarte incipiente ale CKD în screening-ul populației.
4. Discutie
Forța motrice din spatele dezvoltării testului KIT și a scorului KIT a fost o recunoaștere a sarcinii masive și în creștere a leziunii renale nerecunoscute [52], agravată de slăbiciunea standardului actual de teste de îngrijire [53] în descoperirea povara reală și „ascunsă” a bolii renale. Urmărirea leziunilor renale la indivizi prin prelevarea de urină a fost întotdeauna un obiectiv extrem de dorit, deoarece semnalul biologic din urină poate oferi o fereastră foarte informativă asupra sănătății rinichilor. Cu toate acestea, un test de urină pentru a prezice leziuni renale, indiferent de cauza de bază, rămâne o necesitate nesatisfăcută clinic și o provocare biochimică de executat, deoarece există multe substanțe care interferează în urină, cum ar fi proteazele [54,55], ducând la degradarea biomarkerilor și variație inter-individuală mare a pH-ului urinei - toate acestea pot încurca dezvoltarea unui test de laborator robust. Studiile proteomice țintite [56–59], alimentate de prelevarea de urină protocolizată din studii clinice prospective, pe o perioadă de un deceniu (în laboratoarele noastre de la Universitatea Stanford și UCSF), au condus la dezvoltarea procedurilor operaționale standard (SOP) pentru colectarea urinei, stabilizare , prelucrarea, evaluarea substanțelor interferente, conservarea și transportul de la locații îndepărtate la un laborator central de procesare [60]. În plus, peste un deceniu de studii transcripționale și de proteomică urinară bazate pe LC-MS/MS [48,50,58,61–64] au condus la o înțelegere biologică mai profundă a leziunii renale în diferite cauze ale CKD, ceea ce a condus selecția. de biomarkeri pentru includerea în testul KIT pentru a reprezenta leziuni în diferite compartimente intra-renale.
Această căutare cuprinzătoare ne-a condus la șase biomarkeri: cADN, cfDNA metilat, clusterină, CXCL10, creatinina și proteina urinară. ADN-ul fără celule a fost recunoscut ca un marker sensibil al poverii bolii în plasma pacienților cu boli autoimune [65,66] și tumori [67]. Cu toate acestea, utilitatea lor în plasmă este limitată în stabilirea bolilor și morbidităților multiple, deoarece sarcina totală de cfDNA ar reflecta procesele cumulative ale diferitelor boli, în timp ce măsurarea ADN-ului fără celule specifice unui organ sau loc în plasmă necesită tehnologii avansate de secvențiere și bioinformatică [68,69]. Cu toate acestea, deoarece cfDNA în urină reflectă în mod specific contribuțiile de la rinichi, testul KIT cfDNA permite detectarea extrem de sensibilă a leziunilor renale printr-un test ELISA ieftin. Măsurarea fragmentelor metilate de cfDNA oferă o specificitate suplimentară cu privire la tipul de leziune. În timp ce hipermetilarea globală a fost asociată cu leziuni renale legate de imun și fibroză crescută, hipometilarea globală este asociată cu declinul renal legat de îmbătrânire și leziuni renale de ischemie-reperfuzie [31,32,70]. Ca și în ceea ce privește rațiunea noastră în măsurarea cfDNA, constatăm că schimbările globale ale stării de metilare a cfDNA permit o discriminare precisă între stările de boală renală, fără a fi nevoie de secvențierea loci-specifică sau PCR.
CXCL10 a fost bine stabilit ca un marker al leziunii mediate imun într-o varietate de contexte datorită rolului său ca ligand pentru receptorul CXCR3 [33,34,37,45,51,71]. Am arătat anterior că CXCL10 și cfDNA, măsurate prin testul KIT, pot detecta disfuncția cronică a alogrefei pulmonare în transplantul pulmonar, precum și respingerea în transplantul de rinichi [35,72,73]. În mod surprinzător, ceea ce am descoperit în studiul de față este că există un număr semnificativ de pacienți cu boli renale tradiționale non-imune, cum ar fi hipertensiunea arterială și diabetul de tip 2, care aveau CXCL10 crescut, indicând potențial o utilitate mai largă în detectarea precoce- stadiu de leziune renală. Studiile anterioare au identificat diabetul de tip 2 ca având o componentă semnificativă mediată de CXCL10-[74] și au identificat CXCL10 produs de celule endoteliale ca un factor care contribuie la hipertensiunea esențială [75]. Descoperirile noastre sugerează că CXCL10 poate identifica nu numai pacienții cu leziuni renale mediate imun, ci și pe cei din alte cauze, cei care tind să se prezinte insidios cu simptome clinice tardive în raport cu progresia bolii.
Proteina totală din urină și clusterina sunt markeri bine stabiliți ai disfuncției renale [38,40,41], iar creatinina este bine validată în domeniu ca biomarker de normalizare [42,43]. În mod surprinzător, constatăm că clusterina, după analize multivariate, nu este semnificativă în modelul nostru de leziune renală în contextul celorlalți biomarkeri ai noștri. Acest lucru se poate datora unui număr de cauze, inclusiv corelarea acesteia cu raportul dintre proteinele totale și creatinina, ale cărui componente sunt deja incluse în model [38], precum și variația mare a punctului datorată ritmurilor ultradiene ale nivelurile plasmatice și urinare corelate ale clusterinei [76,77].
Detectarea precoce a leziunii renale are ramificații foarte importante în limitarea ratei de progresie a BRC și în impactul pozitiv asupra asistenței medicale la nivel mondial. Deoarece modificările hemodinamice renale sunt extrem de sensibile la perturbațiile sistemice, o gestionare îmbunătățită a principalelor cauze subiacente ale CKD ar fi un beneficiu imediat, în special controlul îmbunătățit și strict al tensiunii arteriale [78], stabilitatea și controlul strict al hiperglicemiei [79] și detectarea precoce și imunomodularea promptă pentru abrogare a inflamației și leziunilor renale în bolile sistemice mediate imun, cum ar fi lupusul eritematos sistemic [80] și artrita reumatoidă [81]. Creșterile persistente și timpurii ale scorului ar putea declanșa imagistica renală pentru a evalua uropatia obstructivă, cu intervenție promptă pentru a preveni presiunea intrarenală ridicată și fibroza interstițială renală progresivă și abandonul tubular. Depistarea precoce a leziunii renale va avea loc cel mai probabil în mediul de asistență medicală primară, unde disponibilitatea unui test rapid, simplu, cu o citire cantitativă a scorului de risc renal, poate declanșa o trimitere mai devreme la un nefrolog pentru controlul tensiunii arteriale, diete. modificarea, tratamentul bolii coronariene și/sau vasculare periferice, cauza de bază a IRC și luarea în considerare a terapiilor de conservare a rinichilor [82,83]. Abilitatea de a urmări cantitativ rezoluția scorului KIT în timp oferă o oportunitate de a urmări rezoluția leziunilor renale. Pe lângă opțiunile de utilizare a medicamentelor sau a sprijinului pentru a controla mai bine boala sistemică, noile medicamente reno-protectoare, cum ar fi inhibitorii SGLT2 și altele [84], evidențiază și mai mult cât de esențial este să fie capabil să detecteze foarte precoce leziunile renale, să trateze și inversează-l.
Întârzierile în detectarea leziunilor renale și, în consecință, trimiterea pacientului este un obstacol semnificativ în a aduce pacienții noi în regimuri de tratament eficiente, în timp ce aceștia au încă șansa de a maximiza beneficiile terapiilor de conservare a rinichilor. Pentru a sublinia cât de mulți pacienți „pierde” oportunitatea de a diagnostica CKD în stadiile anterioare ale bolii, pacienții cu IRST folosesc departamentul de urgență la o rată de șase ori mai mare decât rata medie națională pentru adulții din SUA – jumătate dintre acestea ducând la internare în spital. [85]. Astfel, pe lângă utilizarea scorului KIT pentru a urmări recuperarea renală, este o valoare extraordinară folosirea acestui test pentru a urmări progresia leziunii renale, astfel încât să poată fi efectuate intervenții după cum este necesar pentru a stabiliza progresia traiectoriei scorului KIT. Observația că o treime dintre pacienții cu etiologie IRC din cauza hipertensiunii arteriale sau diabetului au, de asemenea, un mediu imunitar/inflamator puternic ca parte a leziunii lor renale sugerează că aprecierea eterogenității biologice a diferitelor boli categorice de către valorile biomarkerilor individuale din testul KIT, și alte studii interogative, vor permite abordări mai personalizate ale tratamentului pentru pacienții cu BRC.
Sunt planificate și în curs de desfășurare studii prin care o evaluare în serie a scorului KIT predefinit cu testul KIT predefinit ne va permite să evaluăm valoarea biomarkerilor individuali în test în timpul leziunii renale și recuperării renale. În plus, stabilim colaborări cu parteneri farmaceutici în care evaluarea în serie a testului KIT poate fi utilizată ca mijloc de urmărire neinvazivă și precisă a leziunilor renale precoce din nefrotoxicitatea medicamentului, inerente multor imunomodulatori, cum ar fi calcineurina. inhibitori [86] și agenți anti-TNF [87]; agenți chimioterapeutici cum ar fi cisplatina [88], aminoglicozide [89] și imunoterapii mai noi [90], precum și expunerea la medii de contrast radionuclizi în scopuri imagistice [91]. Cohorte suplimentare sunt asamblate pentru analiză în care pacienții au fost urmăriți longitudinal pe parcursul progresiei CKD, ceea ce ne va permite să înțelegem mai bine traiectoria granulară a Scorului KIT și, eventual, să contribuie la rafinarea stadiilor CKD.
Deoarece biomarkerii testului au fost aleși și testul a fost dezvoltat cu intenția specifică de a detecta leziuni renale foarte precoce, am observat, de asemenea, că testul KIT poate detecta că un mic procent de controale „normale” afișează scoruri KIT în urină care plutesc la valorile înalte. pragul de risc de 18,5. Deși nu este confirmat, este posibil ca acesta să nu fie zgomot de analiză și aceste cazuri să fie adevărate pozitive cu identificarea foarte timpurie a riscului de leziune renală în stadiul pre-CKD 1 sau CKD 0. Deoarece 96% dintre persoanele cu BRC nu realizează că o au [92], o provocare semnificativă în dezvoltarea modelelor de leziuni renale este probabilitatea mare ca pacienții recrutați ca martori sănătoși să aibă de fapt o boală renală în stadiu incipient. De exemplu, proiectul de longevitate umană, condus de Craig Venter cu testul Health Nucleus, a secvențiat pe scară largă și a efectuat teste de screening suplimentare ale adulților fără simptome și a găsit corelații clinice ale potențialei boli la 21% dintre participanții la studiu „sănătoși”, inclusiv urologie. /boli renale, sugerând necesitatea unui screening crescut. Acest lucru este valabil mai ales pentru bolile în care intervenția timpurie poate întârzia sau chiar inversa progresia bolii. Găsim că CKD și leziunile renale în ansamblu sunt o boală exemplară în care acest lucru este adevărat, deoarece numeroasele intervenții terapeutice și stilul de viață pot preveni progresia ulterioară a declinului funcției renale [6,82,83,92].
O limitare a designului actual al studiului este utilizarea unei populații îmbogățite pentru subiecții CKD dintr-un loc de îngrijire terțiară. Subiecții obținuți din mai multe setări de screening și comunitare pot fi mai reprezentativi pentru populația generală, în special pentru detectarea BRC în stadiu incipient. În plus, studiul a fost transversal și este posibil să nu fi reprezentat pe deplin CKD în stadiu incipient și târziu. Sunt planificate studii longitudinale care monitorizează pacienții cu semne de IRC în stadiu incipient pentru evaluarea îmbunătățită a capacităților de detectare precoce a Scorului KIT și pentru impactul detecției precoce asupra progresiei IRC. În cele din urmă, este posibil să se mărească în continuare Scorul KIT cu biomarkeri suplimentari pentru a permite un diagnostic diferențial îmbunătățit al CKD și pentru a minimiza nevoia de măsurare a creatininei serice și a proteinuriei.
Impactul economic pozitiv al detectării precoce a leziunilor renale și al tratamentului acestuia nu poate fi subliniat. Aproape o treime din bugetul Medicare este dedicat gestionării leziunilor și bolilor renale în SUA. Pierderea funcției renale în CKD 5 adaugă o povară fiscală suplimentară de ~80 USD,000 pe an, datorită suportului pentru dializă. Deși transplantul renal permite pacienților să renunțe la dializă, deficitul de donatori renali, atât vii, cât și cadaveri, transplantul renal, cu o procedură inițială a costului de ~100 USD,000, urmat de costuri cu medicamente de întreținere de ~20 USD,{{ 6}}/an, are ca rezultat doar o mică scădere în bugetul Medicare pentru dializă [93]. Traiectoria numărului de pacienți cu BRC este de așteptat să continue să crească la nivel mondial, cu tendințe mai mari în obezitate, ducând la creșterea numărului de persoane cu hipertensiune arterială și diabet [94]. În plus, variațiile etnice ale bolilor renale provoacă probleme naționale de îngrijire a sănătății, necesitând screeningul populației cu biopsii renale pentru depistarea precoce a leziunii renale din cauza bolii renale IgA în Asia de Sud-Est [95], unde boala renală IgA este cauza principală a insuficienței renale. . Includerea unui test sensibil non-invaziv pentru leziunea renală, pentru a înlocui procedurile de biopsie invazive, cu costuri ridicate și cu morbiditate ridicată, ar avea ca rezultat beneficii socio-economice majore pentru aceste populații expuse riscului.
Cistanche tubulosa previne bolile și leziunile renale, faceți clic aici pentru a obține mostra
În concluzie, acest studiu oferă modelul biomarkerilor testului KIT, procesul de dezvoltare a algoritmului testului KIT, definiția Scorului KIT și performanța acestuia pentru detectarea precoce a leziunilor renale și comparația sa directă cu standardul actual de teste de îngrijire. Acest studiu propune că testul KIT ar putea fi utilizat (1) ca test de screening atunci când există o preocupare de comorbidități despre care se știe că cresc riscul de CKD, cum ar fi morbiditatea cardiovasculară, obezitatea, diabetul, fără documente privind anormalitatea rinichilor. funcția prin teste curente; (2) ca test adjuvant pentru a monitoriza sarcina și progresia precisă a IRC la pacienții în care testele standard actuale de îngrijire au detectat deja leziuni renale, adică pacienți cu IRC preexistentă cunoscută în diferite stadii ale bolii renale; (3) pentru a permite evaluarea sensibilă a recuperării după leziuni renale atunci când sunt expuse la diferite terapii reno-protectoare și opțiuni de management. Sunt necesare și planificate studii suplimentare pentru screening-ul longitudinal al pacienților de-a lungul timpului, pentru a înțelege mai bine istoria naturală a progresiei BRC, beneficiile detectării, intervenției și monitorizării precoce, precum și punctele de infecție în care leziunea BRC devine fixă și progresivă. .
Contribuții ale autorului:MMS, JYCY, DW și TKS au conceput studiul și experimentele; JML, ID, VL, SS, DL, KS, RS, AC, PC.L. și ML, au efectuat experimente; DW, JYCY, RDS și MMS au analizat datele; DW, JYCY și MMS au făcut cifrele; JYCY, DW, RDS, TKS și MMS au elaborat și revizuit lucrarea; toți autorii au revizuit în mod critic manuscrisul pentru conținutul intelectual important și au aprobat versiunea finală a manuscrisului. MMS a avut acces deplin la toate datele din studiu și își asumă responsabilitatea pentru integritatea datelor și acuratețea analizei datelor.
Finanțarea:MMS și TKS au sprijin de cercetare din partea NIH (NIAID și NIDDK). Finanțatorii nu au avut niciun rol în proiectarea studiului, colectarea datelor, analiză, decizia de publicare sau pregătirea manuscrisului.
Mulțumiri:Suntem recunoscători pentru ajutorul medicilor, coordonatorilor clinici, personalului de cercetare, pacienților și familiilor pacienților.
Conflicte de interes:MMS, DW și JYCY sunt fondatorii KIT Bio, Inc. (Los Altos, CA, SUA), IP pentru care este deținută exclusiv de Regents, University of California San Francisco și licențiată către KIT Bio. Toți ceilalți autori nu declară nici un conflict de interese
1. KIT Bio, 665 3rd Street, San Francisco, CA 94107, SUA; drew@kit.bio (DW); joshua.yang@ucsf.edu (JYCY)
2. Departamentul de Chirurgie, Universitatea din California San Francisco, San Francisco, CA 94143, SUA;
reuben.sarwal@ucsf.edu (RDS); tara.sigdel@ucsf.edu (TKS); juliane.liberto@ucsf.edu (JML);
izabella.damm@ucsfmedctr.org (ID); victorialouie11@gmail.com (VL); shristisigdel@gmail.com (SS); peichen@berkeley.edu (P.-CL)
3. Master în Programul de Medicină Translațională, Universitatea din California Berkeley, Berkeley, CA 94720, SUA; devonlivingstone@berkeley.edu (DL); katherine_soh@berkeley.edu (KS); archakra@berkeley.edu (AC); liangmichael@berkeley.edu (ML)
Referințe
1. KDIGO 2012. Ghid de practică clinică pentru evaluarea și managementul bolii cronice de rinichi; KDIGO: Bruxelles, Belgia, 2013.
2. Levin, A.; Stevens, PE Rezumatul Ghidului KDIGO 2012 CKD: În culise, nevoie de îndrumare și un cadru pentru a merge mai departe. Rinichi Int. 2014, 85, 49–61. [CrossRef]
3. Levey, AS; Stevens, LA; Schmid, CH; Zhang, YL; Castro, AF; Feldman, HI; Kusek, JW; Eggers, P.; Van Lente, F.; Greene, T.; et al. O nouă ecuație pentru estimarea ratei de filtrare glomerulară. Ann. Intern. Med. 2009, 150, 604–612. [CrossRef] [PubMed]
4. Khati, NJ; Gorodenker, J.; Hill, MC Biopsii ale abdomenului ghidate cu ultrasunete. Ecografia Q. 2011, 27, 255–268. [CrossRef] [PubMed]
5. Fried, LF Funcția rinichilor ca predictor al mortalității noncardiovasculare. J. Am. Soc. Nefrol. 2005, 16, 3728–3735. [CrossRef]
6. Qaseem, A.; Hopkins, RH; Dulce, DE; Starkey, M.; Shekelle, P. Screeningul, monitorizarea și tratamentul CKD de la 1 la 3: un ghid de practică clinică de la CGC al ACP. Ann. Intern. Med. 2013, 159, 835–847. [PubMed]
7. Mishra, J.; Dent, C.; Tarabishi, R.; Mitsnefes, MM; Ma, Q.; Kelly, C.; Ruf, SM; Zahedi, K.; Shao, M.; Bean, J.; et al. Lipocalină asociată cu gelatinaza neutrofilă (NGAL) ca biomarker pentru leziuni renale acute după intervenția chirurgicală cardiacă. Lancet 2005, 365, 1231–1238. [CrossRef]
8. Parikh, CR; Jani, A.; Melnikov, VY; Faubel, S.; Edelstein, CL Interleukina urinară-18 este un marker al necrozei tubulare acute umane. A.m. J. Rinichi Dis. 2004, 43, 405–414. [CrossRef] [PubMed]
9. Han, WK; Bailly, V.; Abichandani, R.; Thadhani, R.; Bonventre, JV Kidney Injury Molecule-1 (KIM-1): Un biomarker nou pentru leziunea tubului proximal renal uman. Rinichi Int. 2002, 62, 237–244. [CrossRef] [PubMed]
10. Matteucci, E.; Carmellini, M.; Bertoni, C.; Boldrini, E.; Mosca, F.; Giampietro, O. Ratele de excreție urinară ale multiplelor indicatori renali după transplantul de rinichi: semnificația clinică pentru rezultatul timpuriu al grefei. Ren. Eșuează. 1998, 20, 325–330. [CrossRef]
11. Lybarger, JA; Lichtveld, MY; Amler, RW Testarea biomedicală pentru insuficiență renală a rinichilor pentru persoanele expuse la substanțe periculoase în mediu. Ren. Eșuează. 1999, 21, 263–274. [CrossRef]
12. Donadio, C.; Tramonti, G.; Lucchesi, A.; Giordani, R.; Lucchetti, A.; Bianchi, C. Gamma-glutamiltransferaza este un marker de încredere pentru efectele tubulare ale mediilor de contrast. Ren. Eșuează. 1998, 20, 319–324. [CrossRef] [PubMed]
13. Nouwen, EJ; De Broe, ME Fosfataza alcalină nespecifică intestinală umană versus țesut ca markeri urinari complementari pentru tubul proximal. Rinichi Int. Suppl. 1994, 47, S43–S51. [PubMed]
14. Gatta, A.; Mazzella, G.; Amodio, P.; Menon, F.; Angeli, P.; Schiaffino, E.; Schmid, C. Detectarea etapelor timpurii ale nefropatiei cu cadmiu - Comparația modelelor microscopice de lumină și electron cu excreția enzimelor urinare. Nephron 1989, 51, 20–24. [CrossRef] [PubMed]
15. Locatelli, F.; Del Vecchio, L.; Pozzoni, P. Importanța depistarii precoce a bolii cronice de rinichi. Nefrol. Apelează. Transplant. 2002, 17 (Supl. 11), 2–7. [CrossRef]
16. Remuzzi, G.; Ruggenenti, P.; Perico, N. Boli renale cronice: beneficii renoprotective ale inhibării sistemului renină-angiotensină. Ann. Intern. Med. 2002, 136, 604–615. [CrossRef]
17. Gansevoort, RT Prea multă nefrologie? Epidemia de CKD este reală și îngrijorătoare. O vedere PRO. Nefrol. Apelează. Transplant. 2018, 34, 577–580. [CrossRef]
18. Coresh, J.; Byrd-Holt, D.; Astor, BC; Briggs, JP; Eggers, PW; Lacher, DA; Hostetter, TH Conștientizarea bolii cronice de rinichi, prevalența și tendințele în rândul adulților din SUA, 1999 până în 2000. J. Am. Soc. Nefrol. 2005, 16, 180–188. [CrossRef] [PubMed]
19. Coresh, J.; Wei, GL; McQuillan, G.; Brancati, FL; Levey, AS; Jones, C.; Klag, MJ Prevalența hipertensiunii arteriale și a nivelului crescut al creatininei serice în Statele Unite: Constatări ale celui de-al treilea Sondaj național de examinare a sănătății și nutriției (1988-1994). Arc. Intern. Med. 2001, 161, 1207–1216. [CrossRef] [PubMed]
20. McClellan, WM; Knight, DF; Karp, H.; Brown, WW Detectarea precoce și tratamentul bolii renale la pacienții diabetici și hipertensivi spitalizați: diferențe importante între practică și ghidurile publicate. A.m. J. Rinichi Dis. 1997, 29, 368–375. [CrossRef]