Un nouveau test multi-biomarqueurs pour la surveillance quantitative non invasive des lésions rénales
Feb 22, 2022
Drew Watson1, Joshua YC Yang1,2,3et al
Résumé:Les normes de soins actuelles pourun reinfonction, la protéinurie et la créatinine sérique (SCr) sont de mauvais prédicteurs du stade précoceun reinmaladie. Des mesures capables de détecterchroniqueun reinmaladiedans ses premiers stades sont nécessaires pour permettre une intervention thérapeutique et réduire les effets indésirables dechroniqueun reinmaladie. Nous avons développé le Kidney Injury Test (KIT) et un nouveau score KIT basé sur la mesure composite et la validation de plusieurs biomarqueurs sur un ensemble unique de 397 échantillons d'urine. Le test est réalisé sur des échantillons d'urine qui ne nécessitent aucun traitement sur le site de prélèvement et sans séquençage ni amplification de cible. Nous avons cherché à vérifier que le test KIT prédéfini, le score KIT et les seuils cliniques sont en corrélation avec leschroniqueun reinmaladie(MRC) et peuvent fournir des informations prédictives sur l'état de l'insuffisance rénale précoce au-delà des seules mesures de la protéinurie et de la fonction rénale. Des analyses statistiques sur six marqueurs d'ADN, de protéines et de métabolites ont été effectuées sur un sous-ensemble d'échantillons d'urine de taches résiduelles avecMRCqui ont satisfait aux contrôles de qualité des performances des tests des patients fréquentant les laboratoires cliniques de l'Université de Californie à San Francisco (UCSF) dans le cadre d'une étude prospective en cours approuvée par l'IRB. Les critères d'inclusion comprenaient une sélection de patients avecMRCet témoins sains normaux ; les critères d'exclusion comprenaient des informations incomplètes ou manquantes pour la classification des échantillons, des retards logistiques dans le transport/traitement des échantillons d'urine ou un faible volume d'échantillon, et une lésion rénale aiguë. Régression logistique multivariée deun reinblessureles statistiques de statut et de rapport de vraisemblance ont été utilisées pour évaluer la contribution du score KIT pour la prédiction deun reinblessurel'état et le stade de l'IRC ainsi qu'évaluer la contribution potentielle du score KIT pour la détection de l'IRC à un stade précoceMRCau-delà des mesures traditionnelles de la fonction rénale. Les échantillons d'urine ont été traités par une immunosonde exclusive pour mesurer l'ADN acellulaire (cfDNA), le cfDNA méthylé, la clustérine, CXCL10, les protéines totales et la créatinine. Le score KIT et le groupe de risque stratifié du score KIT (élevé versus faible) avaient une sensibilité et une spécificité pour la détection de l'état de l'insuffisance rénale (sain ou sain).MRC) de 97,3 % (IC à 95 % : 94,6 à 99,3 %) et de 94,1 % (IC à 95 % : 82,3 à 100 %). De plus, chez les patients ayant une fonction rénale normale (taux de filtration glomérulaire estimé (DFGe) > 90), le score KIT identifie clairement ceux qui présentent des facteurs de risque prédisposant àMRC, qui n'a pas pu être détecté par eGFR ou protéinurie (p < 0.001).="" le="" score="" kit="" révèle="" un="" fardeau="" de="" lésions="" rénales="" qui="" peut="" encore="" être="" reconnu="" de="" manière="" incomplète,="" ouvrant="" la="" porte="" à="" une="" détection,="" une="" intervention="" et="" une="" préservation="" de="" la="" fonction="" rénale="" plus="">
Mots clés:Kit de dosage ; chroniqueun reinmaladie; biomarqueur; non invasif; urine; DFGe ; cfDNA
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1. Introduction
Chroniqueun reinmaladie(CKD) est un problème de santé publique mondial, avec un fardeau mondial de 850 millions de personnes.MRCest désormais reconnue comme une « épidémie cachée », car la plupart des patients atteints d'IRC à un stade précoce (~11 % de la population adulte mondiale) ne sont pas reconnus, car ils ne présentent pas de symptômes et ne sont pas conscients de leur risque accru de problèmes cardiaques, d'infections , hospitalisation et insuffisance rénale. Par conséquent, l'IRC n'est souvent pas considérée comme un problème de santé majeur, même si elle touche deux fois le nombre de diabétiques (422 millions) et plus de 20 fois le nombre de personnes atteintes de cancer (42 millions) ou du VIH/SIDA (36,7 millions).
CKD is defined as a reduced renal reserve, persisting for >3 mois et/ou un diagnostic préalable d'une affection avec un risque connu deun reindamage [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 de surface corporelle) ne sont pas détectés. L'eGFR a une faible sensibilité pour la détection précoce de la MRC, car la redondance inhérente de la réserve rénale masque l'augmentation précoce du SCR. Les biopsies rénales, souvent déclenchées à des stades plus avancés d'IRC, ont une valeur pour évaluer la pathologie, mais sont invasives, coûteuses [4] et ne peuvent pas être utilisées pour la surveillance en série de la progression de l'IRC.
De multiples déclencheurs et facteurs de risque déclenchent la cascade deun reindommages dansMRC, avec progression vers l'insuffisance rénale (CKD 5). Il y a plus de 10 millions de personnes dans le monde qui ont besoin d'une thérapie de sauvetage des reins avec un soutien à vie par la dialyse ou la transplantation rénale. Bien que la dialyse et la greffe fournissent un remplacement fonctionnel du rein, elles sont toutes deux encore gênées par des impacts négatifs variables sur la morbidité et la mortalité des patients. Il existe également un impact marqué de l'IRC sur d'autres systèmes d'organes du corps ;MRCles patients ont des risques plus élevés d'infections, de décès cardiovasculaires et de cancer [5].
La détection précoce des lésions rénales est cruciale, car le traitement dansMRC1–2 peut entraîner une préservation rénale en inversant ou en ralentissant la progression des lésions rénales [6]. Actuellement, les dosages urinaires disponibles sont incapables de détecter de faibles niveaux d'insuffisance rénale [7–14] et ont principalement été évalués dans l'insuffisance rénale aiguë (IRA), avec une faible discrimination pour l'IRC [9]. Ainsi, il existe un besoin critique non satisfait de développer des diagnostics sensibles, quantitatifs et non invasifs pour détecter les MRC 1 à 3. La détection et le traitement précoces de l'IRC atténueraient la charge mondiale de morbidité et réduiraient l'énorme charge financière pesant sur les budgets nationaux des soins de santé [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) mais avec des facteurs de risque prédisposant à la MRC. Ce rapport décrit le processus de sélection de biomarqueurs, de développement d'algorithmes et de validation indépendante du score KIT en tant que nouveau diagnostic pour l'évaluation et la quantification des stades précoce et avancé.un reindégâts.
2. Section expérimentale
2.1. Sélection des patients
De l'urine résiduelle aléatoire a été recueillie auprès de 1169 patients séquentiels des laboratoires cliniques de l'Université de Californie à San Francisco (UCSF), pendant 3 mois, d'octobre 2016 à janvier 2017, dans le cadre d'essais cliniques de routine au Parnassus et à Mission Bay laboratoires cliniques du campus. La sélection des échantillons pour un diagnostic d'IRC a été enrichie en sélectionnant des échantillons d'urine provenant des cliniques de néphrologie, de diabète ou de cardiologie de l'UCSF. Pour faciliter la puissance statistique, l'étude a été enrichie pour les patients à risque accru de maladie rénale, en utilisant les critères suivants : le patient avait un diagnostic confirmé d'IRC (code ICD10 N18 [22]), pas de diagnostic d'IRC mais un diagnostic actuel de diabète , hypertension ou maladie auto-immune, pas d'IRC mais antécédents familiaux positifs d'IRC, pas d'IRC mais âgé de plus de 60 ans ou issu d'une minorité ethnique. Les patients atteints d'IRA n'ont pas été inclus dans cette étude, avec la justification suivante : (1) cette première étude sur KIT est axée sur le développement et la validation des mesures quantitatives et fonctionnelles du score KIT dans un continuum chronique de progression de la maladie rénale. L'IRA a une trajectoire différente avec un début et une résolution aigus ; (2) L'IRA peut avoir une résolution complète ou incomplète de la blessure, ainsi la réduction du score KIT après la résolution de l'IRA deviendra cliniquement interprétable lorsque les plages du score KIT auront été définies dans cet article pour différents stades fonctionnels de l'IRC ; (3) L'IRA est une cause de risque d'IRC, mais la majorité des cas d'IRC, comme le diabète et l'hypertension, ne commencent pas par l'IRA. Une étude du KIT Score dans l'IRA est prévue en tant qu'étude de suivi.
Aux fins du développement du score KIT, la cause pertinente de l'IRC ou le facteur de risque prédisposant à l'IRC a été capturé à partir des dossiers de santé électroniques (DSE), ainsi que des variables démographiques et du SCr, pour permettre le calcul du DFGe [23]. Pour chaque patient, la présence et la cause de la maladie rénale ont été confirmées par un examen clinique des dossiers médicaux et de laboratoire. Les causes les plus courantes d'IRC dans cette cohorte étaient : les maladies systémiques à médiation immunitaire pouvant entraîner des lésions rénales (telles que la néphrite lupique, la polyarthrite rhumatoïde, le syndrome de Sjögren), l'hypertension, le diabète (type 1 et 2), la maladie glomérulaire (ces cas étaient biopsie confirmée par une néphropathie à IgA, une glomérulonéphrite membranoproliférative ou une glomérulosclérose segmentaire focale) et une uropathie obstructive (vessie neurogène, valves urétrales postérieures et hydronéphrose). Dans la cohorte de patients atteints d'IRC, 74,8 % des patients présentaient au moins 2 diagnostics cliniques pertinents pour le développement et la progression de l'IRC, tandis que 13,3 % des patients souffraient de diabète et d'hypertension comme facteurs de risque de lésions rénales doubles en l'absence d'un diagnostic clinique d'IRC. , reflétant la forte prévalence de ces comorbidités dans la population générale. La cause de l'IRC n'a pas été filtrée et toutes les causes contributives de l'IRC ont été saisies.
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>Retard de 24 h dans le traitement des échantillons pour des raisons logistiques. Après le processus de filtrage ci-dessus, nous avons eu une sélection finale de 343 échantillons d'urine uniques provenant de 343 patients. Nous avons également obtenu des échantillons d'urine supplémentaires de 54 témoins sains sélectionnés parmi des volontaires en bonne santé, avec une RCS normale, aucune protéinurie et aucun facteur de risque identifiable d'IRC. L'étude a adhéré aux déclarations d'Helsinki et d'Istanbul et a été approuvée par le comité d'examen institutionnel de l'UCSF (IRB 16-21108) et l'exigence de consentement éclairé a été levée par l'IRB.
2.2. Méthodes de dosage du KIT
2.2.1. Traitement des échantillons
Les échantillons d'urine ont été recueillis dans des récipients stériles (prise propre, mi-vide), indépendamment de l'hématurie ou de la protéinurie micro ou macroscopique. Les échantillons d'urine ont été centrifugés à 2000× g pendant 30 min à 4 oC. Le surnageant a été séparé du culot d'urine contenant les cellules et les débris cellulaires. Le pH du surnageant a été ajusté à 7,0 à l'aide de Tris – HCl et stocké à _80 oC dans le biorépertoire UCSF jusqu'à une analyse plus approfondie.
2.2.2. KIT Biomarqueurs
KIT entre des mesures normalisées de 6 biomarqueurs primaires d'urine. Le premier biomarqueur était l'ADN acellulaire (cfDNA): en tant que mesure de la charge apoptotique totale des lésions rénales [24], mesurée par une immunosonde chimioluminescente complémentaire d'oligonucléotide biotinylé propriétaire pour cibler spécifiquement les fragments de cfDNA dans les lésions rénales [25]. Cette approche surmonte les limites du traitement fastidieux des échantillons, de l'amplification PCR coûteuse [26], de la détection des SNP ([27,28] ou des méthodes de séquençage de l'ADN [29], autrement utilisées pour mesurer l'ADNc dans le sang [27,30]. Les marqueurs mesurés par ELISA comprennent le cfDNA méthylé (m-cfDNA) pour affiner la proportion de cfDNA qui peut être plus pertinente pour les lésions parenchymateuses rénales [31,32] ; CXCL10, comme marqueur d'inflammation [33-37] ; la clustérine, comme marqueur marqueur de lésion tubulaire rénale [38,39] ; protéines totales, en tant que marqueur tardif de lésion glomérulaire [40,41] ; et créatinine, en tant que marqueur de normalisation car elle peut être affectée par la masse corporelle, la nutrition et/ou l'hydratation et utilisée pour éviter la nécessité d'une collecte d'urine chronométrée [42,43].
2.3. Analyses statistiques
2.3.1. Développement de la partition KIT
Un échantillonnage aléatoire a été utilisé pour diviser la 397-cohorte de patients en un ensemble d'entraînement (n=233, avec 37 témoins sains), stratifié en fonction de l'état de l'insuffisance rénale. La modélisation en forêt aléatoire a été utilisée pour identifier les relations entre les différents marqueurs pour la détection de l'IRC avec une sensibilité élevée. Des modèles prédictifs ont été formés à l'aide de méthodes statistiques et d'apprentissage automatique pour le développement de l'algorithme KIT Score, sur les six biomarqueurs d'ADN et de protéines sélectionnés et la partition multidimensionnelle de ces mesures de dosage était basée sur des seuils cliniques identifiés en incorporant le SCr et un risque connu supplémentaire. variables pour l'IRC telles que la race, le sexe et l'âge. Enfin, un modèle linéaire simple incorporant la partition résultante a été développé dans le score KIT avec un seuil supplémentaire pour l'évaluation du risque faible et élevé d'IRC.
2.3.2. Validation des scores du KIT
Un sous-ensemble de validation indépendant de 164 patients, avec 17 témoins sains, a ensuite été utilisé pour valider de manière prospective le test KIT pré-spécifié et le score KIT. La régression logistique a été utilisée pour comparer le modèle (complet) avec les tests de référence actuels, les protéines urinaires seules et l'eGFR. Une valeur de p <0.01 pour="" le="" test="" du="" rapport="" de="" vraisemblance="" correspondant="" a="" été="" considérée="" comme="" significative.="" des="" analyses="" de="" régression="" logistique="" ont="" été="" effectuées="" pour="" évaluer="" l'exactitude="" du="" seuil="" de="" score="" kit="" prédéfini="" pour="" les="" groupes="" de="" risque="" de="" score="" kit="" catégorique="" (faible="" et="" élevé).="" la="" sensibilité="" et="" la="" spécificité="" du="" score="" kit="" quantitatif="" et="" qualitatif="" résultant,="" ainsi="" que="" des="" intervalles="" de="" confiance="" à="" 95="" %,="" ont="" été="">
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), chez des volontaires sains (eGFR > 90) qui ne présentent aucun facteur de risque prédisposant connu. Une valeur de p < 0,01="" était="" considérée="" comme="">
3. Résultats
Sur les 1 169 patients recrutés et les échantillons d'urine prélevés, 201 échantillons répondaient aux critères d'exclusion de faible volume d'urine et ont été triés à partir d'une analyse plus approfondie, laissant 968 patients (données démographiques dans le tableau 1). La distribution de la protéinurie chez ces 968 patients (0 à 5 469,73 ; médiane (IQR) de 4,69 (0–39,11) mg/mmol) et la plage de DFGe (calculée pour tous les patients atteints d'IRC [23] (Figure 1C) ) souligne que nous avons capturé le spectre de la maladie CKD (figure 1A). De cette cohorte, 397 patients et échantillons uniques ont survécu aux critères d'exclusion (voir Méthodes). Les étiologies de leurs lésions rénales englobaient un large éventail de maladies, l'hypertension étant une cause contributive pour 42 % des patients (Figure 1B). Plus de 60 pour cent des patients avaient plus d'une cause contributive à leur lésion rénale. Étant donné qu'il s'agit d'une réalité pour la plupart des patients atteints d'IRC, en particulier lorsqu'ils progressent vers les stades ultérieurs de l'IRC, le score KIT a été modélisé pour détecter les lésions rénales, quelle que soit la cause sous-jacente. Bien que la protéinurie soit l'étalon-or actuel pour l'évaluation non invasive des lésions rénales, il n'y avait aucune corrélation entre le DFGe et le rapport protéine/créatinine urinaire (R2=0.0087) et, comme l'ont montré d'autres chercheurs [44 ], la protéinurie était médiocre pour catégoriser les stades de l'IRC (Figure 2).
L'objectif principal de cette étude était de développer une échelle de score KIT composite allant de {{0}} (risque faible) à 100 (risque élevé) et d'évaluer de manière prospective la capacité d'un score KIT quantitatif pour la détection des lésions rénales avec un degré élevé de sensibilité et de spécificité. Nous montrons que, bien que les mesures actuelles de la fonction rénale (DFGe et protéinurie) soient prédictives d'une IRC à un stade avancé (Tableau 2), le score quantitatif KIT gradué de 0 (risque le plus faible) à 100 (risque le plus élevé) fournit des informations prédictives
sur l'état des lésions rénales au-delà de la protéinurie et de la fonction rénale seule (rapport de probabilité x {{0}}.507, valeur de p < 0,0001), et="" surpasse="" les="" tests="" de="" référence="" actuels="" (tableau 3).="" la="" créatinine="" urinaire="" est="" utilisée="" à="" des="" fins="" de="" normalisation="" dans="" l'algorithme="" kit="" et="" contrôle="" les="" variations="" diurnes="" et="" d'hydratation="" (évitant="" ainsi="" la="" nécessité="" d'un="" prélèvement="" d'urine="" chronométré)="" et="" n'était="" pas="" significative="" pour="" le="" stade="" ckd="" dans="" les="" analyses="" multivariées="" (valeur="" 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) groupes de lésions rénales. Cela a été confirmé dans l'ensemble de tests pour fournir des informations prédictives sur l'état des lésions rénales au-delà de la protéinurie et de l'eGFR (rapport de probabilité était x=44.244, valeur p <>
La sensibilité et la spécificité estimées du score KIT pour la détection de l'IRC sont respectivement de 97,3 % (IC bootstrap à 95 % : 94,6, 99,3 %) et 94,1 % (IC bootstrap à 95 % : 82,3, 100 %). En revanche, la sensibilité et la spécificité de la protéinurie étaient de 46,9 % (IC bootstrap à 95 % : 38,8, 55,8 %) et 88,2 % (IC bootstrap à 95 % : 70,6, 100 %), respectivement, pour les mêmes échantillons. De même, la sensibilité du SCr était de 65,6 % (IC bootstrap à 95 % : 57,4 ; 73,8 %). L'estimation des valeurs prédictives négatives et positives du score KIT dépend du taux de prévalence de la maladie, ainsi le taux de prévalence de l'hypertension peut être utilisé comme exemple. La prévalence de l'hypertension dans la population générale des États-Unis est d'environ 33 %. Par conséquent, la valeur prédictive positive et négative estimée du score KIT quantitatif pour l'hypertension serait d'environ 89,1 % et 98,2 %, respectivement.
Nous montrons la contribution des biomarqueurs individuels au score KIT ci-dessous (tableau 4). L'abondance de cfDNA dans l'urine était très variable dans les différentes catégories d'insuffisance rénale et n'était pas indépendamment corrélée au stade de l'IRC. Les corrélations entre les biomarqueurs individuels étaient faibles (la plus grande corrélation R2=0.14 était entre l'eGFR et la protéine), ce qui suggère que chacun des biomarqueurs fournit des informations indépendantes pour la prédiction de l'état des lésions rénales. Les analyses en composantes principales (PCA) (figure 2B) élucident la relation entre les combinaisons linéaires indépendantes des biomarqueurs et la variabilité totale des mesures de dosage et mettent en évidence la contribution importante du m-cfDNA, cf-DNA et CXCL10 comme fournissant une valeur indépendante dans le génération du score composite KIT. La clustérine était le seul biomarqueur de l'état de l'insuffisance rénale qui n'était pas significatif dans les analyses multivariées (valeur de p=0.1671). Ces facteurs soulignent que, malgré les données publiées sur les corrélations entre l'abondance du cfDNA sanguin et le dysfonctionnement rénal [27,28], le cfDNA urinaire dans ces contextes ne suffirait pas seul, et il est utile d'inclure plusieurs biomarqueurs pour développer le score KIT composite pour Évaluation de la MRC.
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), alors que, dans de nombreux échantillons de lésions rénales à médiation immunitaire, ces valeurs étaient faibles et peuvent refléter la rémission de la maladie ou l'exposition à l'immunothérapie. À notre grande surprise, environ 30 % des cohortes hypertendues et diabétiques présentaient également des taux urinaires élevés de CXCL10, sans aucune maladie systémique à médiation immunitaire identifiée. Il n'y avait pas d'association entre les taux urinaires de CXCL10 et le stade 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 comme dans CKD 1, sans protéinurie ni risque identifié de lésion rénale. Il est important de noter qu'environ 15 % des témoins sains testés ici ont une légère élévation de leur score KIT (juste au-dessus du seuil de risque élevé de 18,5). À ce stade de l'étude, nous ne pouvons pas identifier si ces témoins sains avec des scores KIT plus élevés ont des facteurs de risque non détectés de lésions rénales, car tous les sujets ont été anonymisés.
Le tableau 5 montre une répartition du score KIT moyen par stade CKD et pour les volontaires sains, et nous notons une trajectoire significative d'augmentation du score KIT en avançant le stade CKD. Le score KIT peut facilement distinguer les IRC 1 et 2 (28,9 ; IC à 95 % : 27,9, 29,9) des volontaires sains sans IRC (11.0 ; IC à 95 % : 9,5, 12,6) ; valeur p < 0.00001).="" par="" rapport="" aux="" témoins="" sains,="" il="" existe="" une="" forte="" association="" entre="" le="" score="" kit="" et="" la="" prédisposition="" aux="" lésions="" rénales,="" même="" chez="" les="" sujets="" ayant="" une="" fonction="" rénale="" normale="" en="" ckd="" 1="" (egfr=""> 90), avec un rapport de vraisemblance de x=148.4 (valeur de p LR < 0,0001)="" et="" un="" seuil="" de="" test="" de="" 18,5="" avaient="" une="" sensibilité="" et="" une="" spécificité="" de="" 92,9="" (ic="" exact="" à="" 95 % :="" 87,0 %,="" 96,7 %)="" et="" 94,4 %="" (ic="" exact="" à="" 95 % :="" 84,6,="" 98,8 %),="" respectivement.="" ce="" même="" effet="" a="" été="" encore="" amplifié="" pour="" la="" capacité="" des="" tests="" kit="" à="" détecter="" à="" la="" fois="" les="" ckd="" 1="" et="" 2,="" avec="" un="" rapport="" de="" vraisemblance="" x="196,5" (valeur="" 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, même s'ils ont une fonction rénale "normale" et pas de protéinurie. Ce sont exactement les patients cibles que nous voulons capturer avec le test KIT, car leur IRC à un stade précoce ne serait pas détectée par les tests de référence actuels. En fait, le score KIT identifie 92 % des patients atteints d'IRC 1 qui n'ont pas de protéinurie comme ayant une lésion rénale précoce. Dans l'IRC 2–3, bien qu'environ 60 % des patients ne présentent pas de protéinurie, le score KIT détecte tous les patients comme étant à haut risque et fournit différentes mesures quantitatives pour le fardeau des lésions IRC de chaque patient. Dans les CKD 4–5, la protéinurie et les scores KIT sont plus concordants à mesure que les lésions rénales sont avancées et que la protéinurie est reconnue comme un marqueur tardif de lésion rénale.
Ainsi, ces résultats collectifs démontrent clairement que le test atteint ses objectifs primaires et secondaires de prédiction des lésions rénales avec une plus grande sensibilité que les tests de référence actuels (eGFR, SCR, protéinurie) et, contrairement à nos tests cliniques actuels, le score KIT peut identifier avec précision les stades très précoces de l'IRC dans les dépistages de population.
4. Discussion
La force motrice derrière le développement du test KIT et du score KIT était la reconnaissance du fardeau massif et croissant des lésions rénales non reconnues [52], aggravé par la faiblesse des tests de référence actuels [53] pour découvrir le fardeau réel et « caché » de la maladie rénale. Le suivi des lésions rénales chez les individus par prélèvement d'urine a toujours été un objectif hautement souhaitable, car le signal biologique de l'urine peut fournir une fenêtre très informative sur la santé du rein. Néanmoins, un test d'urine pour prédire une lésion rénale, quelle que soit la cause sous-jacente, reste un besoin cliniquement non satisfait et un défi biochimique à exécuter, car il existe de nombreuses substances interférentes dans l'urine telles que les protéases [54,55], entraînant une dégradation des biomarqueurs et variance interindividuelle élevée du pH de l'urine, ce qui peut compliquer le développement d'un test de laboratoire robuste. Des études protéomiques ciblées [56–59], alimentées par des prélèvements d'urine protocolés à partir d'essais cliniques prospectifs, s'étendant sur une décennie (dans nos laboratoires de l'Université de Stanford et de l'UCSF), ont conduit au développement de procédures opératoires normalisées (SOP) pour la collecte d'urine, la stabilisation , traitement, évaluation des substances interférentes, conservation et transport depuis des sites distants vers un laboratoire central de traitement [60]. En outre, plus d'une décennie d'études protéomiques urinaires transcriptionnelles et basées sur LC-MS/MS [48, 50, 58, 61–64] ont abouti à une compréhension biologique plus approfondie des lésions rénales dans différentes causes d'IRC, ce qui a conduit à la sélection de biomarqueurs à inclure dans le test KIT pour représenter les lésions dans différents compartiments intra-rénaux.
Cette recherche approfondie nous a conduit à six biomarqueurs : ADNc, cfDNA méthylé, clusterine, CXCL10, créatinine et protéine urinaire. L'ADN acellulaire a été reconnu comme un marqueur sensible de la charge de morbidité dans le plasma des patients atteints de maladies auto-immunes [65,66] et de tumeurs [67]. Cependant, leur utilité dans le plasma est limitée dans le cadre de multiples maladies et morbidités, car la charge totale de cfDNA refléterait les processus cumulatifs de diverses maladies, tandis que la mesure de l'ADN acellulaire spécifique à un organe ou à un site dans le plasma nécessite des technologies de séquençage avancées et bioinformatique [68,69]. Cependant, étant donné que le cfDNA dans l'urine reflète spécifiquement les contributions du rein, le test KIT cfDNA permet une détection extrêmement sensible des lésions rénales via un test ELISA peu coûteux. La mesure des fragments méthylés de cfDNA fournit une précision supplémentaire concernant le type de blessure. Alors que l'hyperméthylation globale a été associée à des lésions rénales d'origine immunitaire et à une augmentation de la fibrose, l'hypométhylation globale est associée à un déclin rénal lié au vieillissement et à des lésions d'ischémie-reperfusion rénale [31,32,70]. Comme pour notre raisonnement dans la mesure du cfDNA, nous constatons que les changements globaux dans l'état de méthylation du cfDNA permettent une discrimination précise entre les états de maladie rénale sans avoir besoin d'un séquençage loci-spécifique ou d'une PCR.
CXCL10 a été bien établi comme marqueur de lésion à médiation immunitaire dans divers contextes en raison de son rôle de ligand pour le récepteur CXCR3 [33, 34, 37, 45, 51, 71]. Nous avons précédemment montré que CXCL10 et cfDNA, tels que mesurés via le test KIT, peuvent détecter un dysfonctionnement chronique de l'allogreffe pulmonaire lors d'une transplantation pulmonaire ainsi qu'un rejet lors d'une transplantation rénale [35, 72, 73]. De manière frappante, ce que nous avons trouvé dans la présente étude est qu'il existe un nombre important de patients atteints de maladies rénales traditionnellement non immunitaires, telles que l'hypertension et le diabète de type 2, qui avaient un taux élevé de CXCL10, indiquant potentiellement une utilité plus large dans la détection des maladies rénales précoces. lésion rénale de stade. Des études antérieures ont identifié le diabète de type 2 comme ayant une composante médiée par la CXCL 10-significative [74] et ont identifié la CXCL10 produite par les cellules endothéliales comme un contributeur à l'hypertension essentielle [75]. Nos résultats suggèrent que CXCL10 peut identifier non seulement les patients atteints de lésions rénales à médiation immunitaire, mais également ceux d'autres causes, ceux qui ont tendance à se présenter insidieusement avec des symptômes cliniques tardifs par rapport à la progression de la maladie.
Les protéines totales urinaires et la clustérine sont des marqueurs bien établis du dysfonctionnement rénal [38, 40, 41] et la créatinine est bien validée sur le terrain en tant que biomarqueur normalisant [42, 43]. Étonnamment, nous constatons que la clustérine, après analyses multivariées, n'est pas significative dans notre modèle de lésion rénale dans le contexte de nos autres biomarqueurs. Cela peut être dû à un certain nombre de causes, notamment sa corrélation avec le rapport protéines totales sur créatinine, dont les composants sont déjà inclus dans le modèle [38], ainsi qu'à la forte variation ponctuelle due aux rythmes ultradiens des niveaux plasmatiques et urinaires corrélés de clustérine [76,77].
La détection précoce des lésions rénales a des ramifications très importantes pour limiter le taux de progression de l'IRC et avoir un impact positif sur les soins de santé dans le monde. Comme les changements hémodynamiques rénaux sont extrêmement sensibles aux perturbations systémiques, une meilleure prise en charge des principales causes sous-jacentes de l'IRC serait un bénéfice immédiat, en particulier le contrôle amélioré et strict de la pression artérielle [78], la stabilité et le contrôle strict de l'hyperglycémie [79], et détection précoce et immunomodulation rapide pour l'abrogation de l'inflammation et des lésions rénales dans les maladies systémiques à médiation immunitaire telles que le lupus érythémateux disséminé [80] et la polyarthrite rhumatoïde [81]. Des élévations persistantes et précoces du score pourraient déclencher une imagerie rénale pour évaluer une uropathie obstructive, avec une intervention rapide pour prévenir une pression intra-rénale élevée et une fibrose interstitielle rénale progressive et un décrochage tubulaire. La détection précoce des lésions rénales se produira très probablement dans le cadre des soins primaires, où la disponibilité d'un test simple à débit rapide avec une lecture quantitative du score de risque rénal peut déclencher une référence plus précoce à un néphrologue pour le contrôle de la pression artérielle, diététique la modification, le traitement des maladies coronariennes et/ou vasculaires périphériques, la cause sous-jacente de l'IRC et l'examen des thérapies conservatrices rénales [82,83]. La possibilité de suivre quantitativement la résolution du score KIT au fil du temps offre la possibilité de suivre la résolution des lésions rénales. En plus des choix d'utiliser des médicaments ou un soutien pour mieux contrôler la maladie systémique, de nouveaux médicaments réno-protecteurs, tels que les inhibiteurs du SGLT2 et d'autres [84], soulignent davantage à quel point il est crucial de pouvoir détecter très tôt une lésion rénale, traiter et inversez-le.
Les retards dans la détection des lésions rénales et, par conséquent, l'orientation des patients sont un obstacle important à l'introduction de nouveaux patients dans des schémas thérapeutiques efficaces alors qu'ils ont encore une chance de maximiser les avantages des thérapies de préservation rénale. Pour souligner combien de patients "manquent" l'occasion d'un diagnostic d'IRC aux premiers stades de leur maladie, les patients atteints d'IRT utilisent le service des urgences à un taux six fois plus élevé que le taux moyen national pour les adultes américains, dont la moitié entraîne une hospitalisation. [85]. Ainsi, en plus d'utiliser le score KIT pour suivre la récupération rénale, il est extrêmement utile d'utiliser également ce test pour suivre la progression des lésions rénales afin que des interventions puissent être effectuées au besoin pour stabiliser la progression de la trajectoire du score KIT. L'observation qu'un tiers des patients présentant une étiologie CKD due à l'hypertension ou au diabète ont également un fort milieu immunitaire/inflammatoire dans le cadre de leur lésion rénale suggère que l'appréciation de l'hétérogénéité biologique des différentes maladies catégorielles par les valeurs individuelles des biomarqueurs dans le test KIT, et d'autres études interrogatives, permettront des approches plus personnalisées du traitement des patients atteints d'IRC.
Des études en cours sont planifiées et en cours dans lesquelles une évaluation en série du score KIT prédéfini avec le test KIT prédéfini nous permettra d'évaluer la valeur des biomarqueurs individuels dans le test pendant les lésions rénales et la récupération rénale. De plus, nous mettons en place des collaborations avec des partenaires pharmaceutiques où l'évaluation en série du test KIT peut être utilisée comme un moyen de suivre de manière non invasive et précise les lésions rénales précoces dues à la néphrotoxicité des médicaments, inhérentes à de nombreux immunomodulateurs, tels que la calcineurine inhibiteurs [86] et anti-TNF [87] ; agents chimiothérapeutiques tels que le cisplatine [88], les aminoglycosides [89] et les nouvelles immunothérapies [90], ainsi que l'exposition à des produits de contraste radionucléides à des fins d'imagerie [91]. Des cohortes supplémentaires sont en cours d'assemblage pour analyse où les patients ont été suivis longitudinalement au cours de la progression de l'IRC, ce qui nous permettra de mieux comprendre la trajectoire granulaire du score KIT et peut-être d'aider à affiner les stades de l'IRC.
Comme les biomarqueurs du test ont été choisis et que le test a été développé avec l'intention spécifique de détecter une lésion rénale très précoce, nous avons également observé que le test KIT peut détecter qu'un petit pourcentage de contrôles "normaux" affichent des scores KIT d'urine qui oscillent au niveau le plus élevé. seuil de risque de 18,5. Bien que cela ne soit pas confirmé, il est possible qu'il ne s'agisse pas d'un bruit de test et que ces cas soient de vrais positifs avec une identification très précoce du risque de lésion rénale au stade pré-CKD 1 ou CKD 0. Comme 96 % des personnes atteintes d'IRC ne réalisent pas qu'elles en sont atteintes [92], un défi important dans le développement de modèles d'insuffisance rénale est la forte probabilité que les patients recrutés comme témoins sains aient en fait une maladie rénale à un stade précoce. Par exemple, le projet de longévité humaine, dirigé par Craig Venter avec le test Health Nucleus, a séquencé de manière approfondie et effectué des tests de dépistage supplémentaires d'adultes sans symptômes et a trouvé des corrélats cliniques de maladie potentielle chez 21 % des participants "en bonne santé" à l'étude, y compris des tests urologiques. /maladies rénales, suggérant la nécessité d'un dépistage accru. Cela est particulièrement vrai pour les maladies où une intervention précoce peut retarder ou même inverser la progression de la maladie. Nous trouvons que l'IRC et les lésions rénales dans leur ensemble sont une maladie exemplaire dans laquelle cela est vrai, car de nombreuses interventions thérapeutiques et liées au mode de vie peuvent empêcher la poursuite de la progression du déclin de la fonction rénale [6, 82, 83, 92].
Une limitation de la conception actuelle de l'étude est l'utilisation d'une population enrichie pour les sujets CKD à partir d'un site de soins tertiaires. Les sujets issus d'un plus grand nombre de dépistages et de milieux communautaires peuvent être plus représentatifs de la population générale, en particulier pour la détection de l'IRC à un stade précoce. De plus, l'étude était transversale et n'a peut-être pas pleinement représenté les stades précoce et avancé de l'IRC. Des études longitudinales surveillant les patients présentant des signes d'IRC à un stade précoce sont prévues pour améliorer l'évaluation des capacités de détection précoce du score KIT et pour l'impact de la détection précoce sur la progression de l'IRC. Enfin, il peut être possible d'augmenter davantage le score KIT avec des biomarqueurs supplémentaires pour permettre un diagnostic différentiel amélioré de l'IRC et minimiser le besoin de mesurer la créatinine sérique et la protéinurie.
L'impact économique positif de la détection précoce des lésions rénales et de son traitement ne peut être souligné. Près d'un tiers du budget de Medicare est consacré à la prise en charge des lésions et des maladies rénales aux États-Unis. La perte de la fonction rénale dans la CKD 5 ajoute une charge fiscale supplémentaire d'environ 80 USD000 par an en raison du soutien à la dialyse. Bien que la transplantation rénale permette aux patients de sortir de la dialyse, la pénurie de donneurs rénaux, vivants et cadavériques, la transplantation rénale, avec un coût initial de la procédure d'environ 100 $,000, suivie par des coûts de traitement d'entretien d'environ 20 $,{{ 6}}/an, n'entraîne qu'une légère baisse du budget de dialyse Medicare [93]. La trajectoire du nombre de patients atteints d'IRC devrait continuer à augmenter dans le monde, avec des tendances plus marquées à l'obésité, entraînant une augmentation du nombre de personnes souffrant d'hypertension et de diabète [94]. En outre, les variations ethniques des maladies rénales entraînent des problèmes de santé nationaux, nécessitant un dépistage de la population avec des biopsies rénales pour la détection précoce des lésions rénales dues à la maladie rénale à IgA en Asie du Sud-Est [95], où la maladie rénale à IgA est la principale cause d'insuffisance rénale. . L'inclusion d'un test non invasif sensible pour les lésions rénales, pour remplacer les procédures de biopsie invasives, coûteuses et à forte morbidité, entraînerait des avantages socio-économiques majeurs pour ces populations à risque.
En conclusion, cette étude fournit le plan directeur pour les biomarqueurs du test KIT, le processus de développement de l'algorithme du test KIT, la définition du score KIT et ses performances pour la détection précoce des lésions rénales, ainsi que sa comparaison directe avec les tests de référence actuels. Cette étude propose que le test KIT puisse être utilisé (1) comme test de dépistage lorsqu'il existe un risque de comorbidités connues pour augmenter le risque d'IRC, telles que la morbidité cardiovasculaire, l'obésité, le diabète, sans documentation d'anomalie rénale fonction par des dosages actuels ; (2) en tant que test complémentaire pour surveiller le fardeau et la progression précise de l'IRC chez les patients pour lesquels les tests de référence actuels ont déjà détecté une lésion rénale, c'est-à-dire les patients atteints d'IRC préexistante connue à différents stades de la maladie rénale ; (3) pour permettre l'évaluation sensible de la récupération d'une lésion rénale en cas d'exposition à diférentes thérapies réno-protectrices et options de prise en charge. D'autres études sont nécessaires et prévues pour le dépistage longitudinal des patients au fil du temps afin de mieux comprendre l'histoire naturelle de la progression de l'IRC, les avantages d'une détection, d'une intervention et d'une surveillance précoces, et les points d'infection où les lésions IRC deviennent fixes et progressives. .
Les contributions de l'auteur:MMS, JYCY, DW et TKS ont conçu l'étude et les expériences ; JML, ID, VL, SS, DL, KS, RS, AC, PC.L. et ML ont mené des expériences ; DW, JYCY, RDS et MMS ont analysé les données ; DW, JYCY et MMS ont fait les chiffres ; JYCY, DW, RDS, TKS et MMS ont rédigé et révisé le document ; tous les auteurs ont révisé le manuscrit de manière critique pour un contenu intellectuel important et ont approuvé la version finale du manuscrit. MMS a eu un accès complet à toutes les données de l'étude et assume la responsabilité de l'intégrité des données et de l'exactitude de l'analyse des données.
Financement:MMS et TKS bénéficient d'un soutien à la recherche du NIH (NIAID et NIDDK). Les bailleurs de fonds n'ont joué aucun rôle dans la conception de l'étude, la collecte des données, l'analyse, la décision de publier ou la préparation du manuscrit.
Remerciements :Nous sommes reconnaissants de l'aide des médecins, des coordonnateurs cliniques, du personnel de recherche, des patients et des familles de patients.
Les conflits d'intérêts:MMS, DW et JYCY sont les fondateurs de KIT Bio, Inc. (Los Altos, Californie, États-Unis), dont la propriété intellectuelle appartient exclusivement aux Regents, Université de Californie à San Francisco et sous licence à KIT Bio. Tous les autres auteurs ne déclarent aucun conflit d'intérêt
1. KIT Bio, 665 3rd Street, San Francisco, CA 94107, États-Unis ; drew@kit.bio (DW); joshua.yang@ucsf.edu (JYCY)
2. Département de chirurgie, Université de Californie à San Francisco, San Francisco, CA 94143, États-Unis ;
reuben.sarwal@ucsf.edu (RDS); tara.sigdel@ucsf.edu (TKS); juliane.liberto@ucsf.edu (JML);
izabella.damm@ucsfmedctr.org (identifiant) ; victorialouie11@gmail.com (VL); shristisigdel@gmail.com (SS) ; peichen@berkeley.edu (P.-CL)
3. Programme de maîtrise en médecine translationnelle, Université de Californie à Berkeley, Berkeley, CA 94720, États-Unis ; devonlivingstone@berkeley.edu (DL); Catherine_soh@berkeley.edu (KS ); archakra@berkeley.edu (CA) ; liangmichael@berkeley.edu (ML)
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