JP2013539030A - 腎障害のバイオマーカー - Google Patents

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Abstract

本発明は、腎臓疾患の予防および処置の分野に関する。腎臓疾患の処置は、長期透析の必要性、または長期透析の予想に応じて調整することができる。例えば、長期透析処置の予測は、慢性腎臓疾患の発生に関連する尿中バイオマーカーをモニタリングすることによって決定することができる。例えば、およそ14日間測定したヒアルロン酸、細胞死受容体5、および/またはトランスフォーミング増殖因子β1の正規化された経時変化を用いて、急性腎臓障害に罹患している患者における回復と非回復のリスクを確立することができる。

Description

政府支援に関する申告
本発明は、国立糖尿病・消化器・腎疾病研究所(National Institutes of Diabetes And Digestive And Kidney Diseases)によって与えられた助成金番号5R01DK070910−03のもとで政府支援によってなされた。政府は本発明において一定の権利を有する。
本発明は、腎臓疾患の予防および治療の分野に関する。腎臓疾患の治療は、長期透析の必要性、または長期透析の予想に応じて調整することができる。例えば、長期透析治療の予測は、慢性腎臓疾患の発生に関連する尿中バイオマーカーをモニタリングすることによって決定することができる。例えば、およそ14日間測定したヒアルロン酸、細胞死受容体5、および/またはトランスフォーミング増殖因子β1の正規化された経時変化を用いて、急性腎臓障害に罹患している患者における回復と非回復のリスクを確立することができる。
慢性腎臓疾患(CKD)は、先進国が直面している、最も大きくかつ最も速く増加している健康上の懸念のうちの1つであると考えられている。米国では、単独で、2,600万人がCKDを有し、さらに2,000万人以上が、CKDのリスクが高い。CKDは透析および心疾患に至り、したがって、それに伴う医療費が総計数十億ドルになる。CKDの主要な原因は急性腎臓障害(AKI)であり、これも、特に、透析(または関連する腎臓支持技法)が必要である場合に、健康管理費用の大幅な増加を伴う。
慢性腎臓疾患は多くの異なる因子の結果として発生する可能性があるが、とりわけ、遺伝的素因および/または急性腎臓障害の結果として発生し得る。腎臓障害の程度も、長期死亡率が上昇していくことに関連づけられる。例えば、退院後1年以内の致死率は、重篤な、透析を必要とするAKIの患者では64%までの高さになり得る。さらに、現在使用されている腎臓機能/障害のマーカー、例えば、血清クレアチニンレベルなどは、腎臓疾患の長期の転帰を識別することにおいては不十分である。開始因子に関係なく、慢性腎臓疾患は、長期透析(すなわち、例えば、腎置換療法またはRRT)が必要である患者の割合が高い。この治療は高価であり、時間を消費し、また、これらに限定されないが、血管狭窄症および/または血栓症(thromobosis)を含めた不都合な副作用が生じ得る。
したがって、AKIの患者の早期の同定およびその後の階層化を可能にし、腎臓機能の回復の予測もするバイオマーカーの開発は、当技術分野における必要性が高い臨床的ツールである。
本発明は、腎臓疾患の予防および治療の分野に関する。腎臓疾患の治療は、長期透析の必要性、または長期透析の予想に応じて調整することができる。例えば、長期透析治療の予測は、慢性腎臓疾患の発生に関連する尿中バイオマーカーをモニタリングすることによって決定することができる。例えば、およそ14日間測定したヒアルロン酸、細胞死受容体5、および/またはトランスフォーミング増殖因子β1の正規化された経時変化を用いて、急性腎臓障害に罹患している患者における回復と非回復のリスクを確立することができる。
一実施形態では、本発明は、腎機能に対する障害、腎機能の低下および/または急性腎不全に罹患している、または罹患するリスクがある被験体において、本発明の1つまたは複数の腎臓障害マーカーを測定することにより、診断、鑑別診断、リスクの階層、モニタリング、分類および治療レジメンの決定を行うための方法および組成物を意図している。
一実施形態では、本発明は、a)i)急性腎障害(acute renal injury)の少なくとも1つの症状を示す患者と、ii)患者から得た、少なくとも1種の腎バイオマーカーを含む生体液試料とを準備するステップと、b)試料中の少なくとも1種の腎バイオマーカーの値を含む患者の値を測定するステップと、c)患者について腎臓の回復の確率を患者の値に基づいて予測するステップとを含む方法を意図している。一実施形態では、腎臓の回復が、急性腎障害が発症してから少なくとも60日以内に起こることが予測される。一実施形態では、試料を腎障害が発症してから少なくとも14日以内に得る。一実施形態では、試料を腎障害が発症してから1日以内に得る。一実施形態では、予測するステップは、患者の値と閾値の相関を示すことを含む。一実施形態では、予測閾値は、尿中ヒアルロン酸の値を含む。一実施形態では、尿中ヒアルロン酸の予測閾値はクレアチニン1mg当たりおよそ12μgである。一実施形態では、尿中ヒアルロン酸の値についての予測閾値は、少なくとも0.70の受信者動作特性曲線下面積(AUC ROC)値を含む。一実施形態では、予測閾値は、ヒアルロン酸の値および少なくとも1つの臨床徴候値を含む。一実施形態では、尿中ヒアルロン酸の値および少なくとも1つの臨床徴候値についての予測閾値は、少なくとも0.75の受信者動作特性曲線下面積(AUC ROC)値を含む。一実施形態では、予測閾値は、尿中トランスフォーミング増殖因子β1の値を含む。一実施形態では、尿中トランスフォーミング増殖因子β1の値についての予測閾値は、クレアチニン1mg当たりおよそ274pgである。一実施形態では、トランスフォーミング増殖因子β1の値についての予測閾値は、少なくとも0.70の受信者動作特性曲線下面積(AUC ROC)値を含む。一実施形態では、予測閾値は、尿中トランスフォーミング増殖因子β1の値および少なくとも1つの臨床徴候値を含む。一実施形態では、尿中トランスフォーミング増殖因子β1および少なくとも1つの臨床徴候値についての予測閾値は、少なくとも0.74の受信者動作特性曲線下面積(AUC ROC)値を含む。一実施形態では、予測閾値は、尿中細胞死受容体5の値を含む。一実施形態では、尿中細胞死受容体5の値についての予測閾値はクレアチニン1mg当たりおよそ2.7ngである。一実施形態では、尿中細胞死受容体5の値についての予測閾値は、少なくとも0.70の受信者動作特性曲線下面積(AUC ROC)値を含む。一実施形態では、予測閾値は、尿中細胞死受容体5の値および1つの臨床徴候値を含む。一実施形態では、尿中細胞死受容体5の値および少なくとも1つの臨床徴候値についての予測閾値は、少なくとも0.76の受信者動作特性曲線下面積(AUC ROC)値を含む。一実施形態では、予測閾値は、少なくとも1つの臨床徴候値を含む。一実施形態では、臨床徴候値は、年齢、SOFAスコア、チャールソン併存疾患指数、またはAPACHE IIスコアで構成される群から選択される。一実施形態では、少なくとも1つの臨床徴候値は、少なくとも0.71の受信者動作特性曲線下面積(AUC ROC)値を含む。一実施形態では、患者の値は、少なくとも2つの臨床徴候値を含む。一実施形態では、少なくとも2つの臨床徴候値は、少なくとも0.74の複合受信者動作特性曲線下面積(AUC ROC)値を含む。一実施形態では、少なくとも2つの臨床徴候値は、年齢およびチャールソン併存疾患指数を含む。
一実施形態では、本発明は、被験体のリスクの階層を同定する腎臓の状態を評価するための方法であって、a)i)急性腎障害の少なくとも1つの症状を示す患者と、ii)患者から得た、少なくとも1種の腎バイオマーカーを含む生体液試料とを準備するステップと、b)試料中の少なくとも1種の腎バイオマーカーの値を含む患者の値を測定するステップと、c)患者の値とバイオマーカーの閾値の相関を示すステップであって、リスクの階層が同定されるステップとを含む方法を意図している。一実施形態では、相関を示すステップにより、正に向かう腎バイオマーカーの値がさらに同定される。一実施形態では、相関を示すステップにより、負に向かう腎バイオマーカーのマーカー値がさらに同定される。一実施形態では、患者の値は、尿中ヒアルロン酸の値および少なくとも1つの臨床徴候値を含む。一実施形態では、患者の値は、トランスフォーミング増殖因子β1の値を含む。一実施形態では、患者の値は、細胞死受容体5の値を含む。一実施形態では、患者の値は、少なくとも1つの臨床徴候値をさらに含む。一実施形態では、試料を、急性腎障害が発症してから少なくとも14日以内に得る。一実施形態では、リスクの階層は、I期、II期、またはIII期で構成される群から選択される改変されたリスク(Risk)、障害(Injury)、機能不全(Failure)、機能喪失(Loss)基準(RIFLE)を含む。一実施形態では、I期はリスクカテゴリーを含む。一実施形態では、II期は障害カテゴリーを含む。一実施形態では、III期は機能不全カテゴリーを含む。一実施形態では、リスクの階層は、腎臓の回復の可能性を割り当てることを含む。一実施形態では、腎臓の回復の可能性は、およそ0.70である閾値を上回る受信者動作特性曲線下面積(AUC ROC)を有するバイオマーカーの値を含む。一実施形態では、リスクの階層は、腎臓が回復しない可能性を割り当てることを含む。一実施形態では、腎臓が回復しない可能性は、およそ0.70である閾値を下回る受信者動作特性曲線下面積(AUC ROC)を有するバイオマーカーの値を含む。一実施形態では、リスクの階層は、患者の臨床転帰リスクを決定することを含む。一実施形態では、臨床転帰リスクは、腎機能の改善を含む。一実施形態では、臨床転帰リスクは腎機能の低下を含む。一実施形態では、腎機能の低下は腎障害を含む。一実施形態では、腎障害は進行性である。一実施形態では、臨床転帰リスクは機能喪失カテゴリーを含む。一実施形態では、臨床転帰リスクは末期腎不全カテゴリーを含む。一実施形態では、臨床転帰リスクの出現の可能性は、患者の受信者動作特性曲線下面積(AUC ROC)の値と相関する。一実施形態では、機能喪失カテゴリーの可能性は、およそ0.5〜0.3にわたるAUC ROC値の範囲内で増加する。一実施形態では、機能喪失カテゴリーの可能性は、AUC ROC値が0.5を上回ると減少する。一実施形態では、末期腎不全カテゴリーの可能性は、AUC ROC値が0.3を下回ると増加した。一実施形態では、末期腎不全カテゴリーの可能性は、AUC ROC値がおよそ0.3を上回ると減少する。一実施形態では、リスクの階層は、今後の腎機能の低下についての被験体のリスクを決定することを含む。一実施形態では、今後の腎機能の低下についての被験体のリスクは、AUC ROC値が0.5を下回ると増加する。一実施形態では、今後の腎機能の低下についての被験体のリスクは、AUC ROC値が0.5を上回ると減少する。一実施形態では、今後の腎機能の低下は、体液試料を被験体から得た時点から180日以内に起こる可能性がある。一実施形態では、今後の腎機能の低下は、18ヶ月、120日、90日、60日、45日、30日、21日、14日、7日、5日、96時間、72時間、48時間、36時間、24時間、12時間、またはそれ以下で構成される群から選択される期間内に起こる可能性がある。一実施形態では、腎機能の低下は、体液試料を被験体から得た時点から0時間において起こり、それにより、現在の状態の診断がもたらされる。
一実施形態では、本発明は、a)腎疾患に関する既存のリスクファクターを少なくとも1種含む被験体を準備するステップと、b)被験体を、腎疾患の既存のリスクファクターの少なくとも1種に基づいてリスクの階層について選択するステップとを含む方法を意図している。一実施形態では、既存のリスクファクターは腎バイオマーカーを含む。一実施形態では、腎バイオマーカーは、尿中ヒアルロン酸、尿中トランスフォーミング増殖因子1β、または尿中細胞死受容体5で構成される群から選択される。一実施形態では、リスクの階層は、I期、II期、またはIII期で構成される群から選択される改変されたリスク、障害、機能不全、機能喪失(RIFLE)を含む。一実施形態では、I期はリスクカテゴリーを含む。一実施形態では、II期は障害カテゴリーを含む。一実施形態では、III期は機能不全カテゴリーを含む。一実施形態では、リスクの階層は機能不全カテゴリーを含む。一実施形態では、リスクの階層は、末期腎疾患カテゴリーを含む。一実施形態では、リスクカテゴリーは、およそ0.6〜0.7にわたるAUC ROC値を含む。一実施形態では、障害カテゴリーは、およそ0.5〜0.6にわたるAUC ROC値を含む。一実施形態では、機能不全カテゴリーは、およそ0.4〜0.5にわたるAUC ROC値を含む。一実施形態では、機能喪失カテゴリーは、およそ0.3〜0.4にわたるAUC ROC値を含む。一実施形態では、末期腎疾患カテゴリーは、0.3を下回るAUC ROC値を含む。一実施形態では、腎疾患は、腎前性疾患、内因性腎疾患、または腎後性急性腎不全疾患で構成される群から選択される。一実施形態では、被験体は、主要血管手術、冠動脈バイパス術、または他の心臓手術を受けていること、または受けたことで構成される群から選択される少なくとも1つの医学的状態をさらに含み、被験体は既存のうっ血性心不全、子癇前症、子癇、糖尿病、高血圧症、冠動脈疾患、タンパク尿、腎機能不全、正常範囲を下回る糸球体濾過、硬変症、正常範囲を上回る血清クレアチニン、または敗血症を有する。一実施形態では、被験体は、非ステロイド性抗炎症薬、シクロスポリン、タクロリムス、アミノグリコシド、ホスカルネット、エチレングリコール、ヘモグロビン、ミオグロビン、イホスファミド、重金属、メトトレキサート、放射線不透過性造影剤、またはストレプトゾトシンで構成される群から選択される少なくとも1つの化合物に曝露されることをさらに含む。一実施形態では、被験体を、腎機能、腎機能の低下、または急性腎不全で構成される群から選択される障害の既存の診断に基づいてリスクの階層について選択する。
一実施形態では、本発明は、被験体における腎障害を診断するための方法を意図している。一実施形態では、該方法は、腎臓の状態を評価して、被験体が、腎機能に対する障害、腎機能の低下、またはARFに罹患しているかどうかを評価することをさらに含む。これらの実施形態では、アッセイ測定値、例えば、HA、DR5、および/またはTGFβ1の測定された濃度は、腎臓の状態の変化の出現または不出現と相関する。一実施形態では、診断方法は、腎機能に対する障害の出現または不出現を診断することを含む。一実施形態では、アッセイ測定値は、そのような障害の出現または不出現と相関する。一実施形態では、診断方法は、腎機能の低下の出現または不出現を診断することを含む。一実施形態では、アッセイ測定値は、腎機能の低下を引き起こす障害の出現または不出現と相関する。一実施形態では、診断方法は、ARFの出現または不出現を診断することを含む。一実施形態では、アッセイ測定値は、ARFを引き起こす障害の出現または不出現と相関する。一実施形態では、診断方法は、被験体について、腎置換療法が必要であると診断することを含む。一実施形態では、アッセイ測定値は、腎置換療法の必要性と相関する。一実施形態では、診断方法は、被験体について、腎移植が必要であると診断することを含む。一実施形態では、アッセイ測定値は、腎移植の必要性と相関する。一実施形態では、測定された濃度(複数可)のそれぞれを閾値と比較することができる。一実施形態では、測定された濃度(複数可)をそれぞれ閾値と比較することができ、「正に向かう腎臓障害マーカー」または「負に向かう腎臓障害マーカー」のいずれかが同定される。
一実施形態では、本発明は、被験体における腎臓の状態をモニタリングすることを含む方法を意図している。一実施形態では、モニタリングは、被験体における腎臓の状態の変化の出現または不出現と相関する。一実施形態では、腎臓の状態が低下する。一実施形態では、被験体は、腎機能障害に罹患している。一実施形態では、被験体は、急性腎不全に罹患している。一実施形態では、被験体は、腎前性ARF、腎性ARF、または腎後性ARFに関する1種または複数種の公知のリスクファクターが既存であることに起因して、腎機能に対する障害のリスクがある。一実施形態では、測定された濃度(複数可)を閾値と比較することができる。一実施形態では、測定された濃度(複数可)をそれぞれ閾値と比較することができ、「正に向かう腎臓障害マーカー」、または「負に向かう腎臓障害マーカー」のいずれかが同定される。
一実施形態では、本発明は、被験体における腎障害を分類するための方法を意図している。一実施形態では、該方法は、被験体における腎臓の状態を評価することを含む。一実施形態では、腎臓の状態により、腎前性、腎性、または腎後性で構成される群から選択される腎障害が決定される。一実施形態では、腎臓の状態により、急性管状障害、急性糸球体腎炎、急性尿細管間質性腎炎、急性血管性腎症、または浸潤性疾患で構成される群から選択される腎障害が決定される。一実施形態では、腎臓の状態により、被験体が特定のRIFLE病期に進行する可能性が割り当てられる。一実施形態では、アッセイ測定値、例えば、HA、DR5、および/またはTGFβ1の測定された濃度。一実施形態では、測定された濃度は、特定の障害分類および/または障害細分類と相関する。一実施形態では、測定された濃度を閾値と比較することができる。一実施形態では、測定された濃度は閾値を上回り、特定の分類が割り当てられる。一実施形態では、測定された濃度は閾値を下回り、異なる分類を割り当てることができる。
一実施形態では、本発明は、a)i)急性腎臓障害を示す患者と、ii)患者に由来する少なくとも2つの尿試料とを準備するステップと、b)尿試料において持続的に上昇しているヒアルロン酸を検出するステップと、c)患者について、長期透析を必要とすることを予測するステップとを含む方法を意図している。一実施形態では、重篤な腎臓障害に対する置換療法を開始した後1日目および14日目に試料を採取する。一実施形態では、該方法は、慢性腎臓疾患の患者を診断することをさらに含む。一実施形態では、診断は、腎臓障害の少なくとも60日後に起こる。一実施形態では、該方法は、患者を慢性腎臓疾患予防計画に入れることをさらに含む。
一実施形態では、本発明は、a)i)慢性腎臓疾患が発生するリスクがある、急性腎臓障害を示す患者と、ii)患者に由来する少なくとも2つの尿試料を準備するステップと、b)尿試料において持続的に上昇しているヒアルロン酸を検出するステップと、c)患者を治療して慢性腎臓疾患を予防するステップとを含む方法を意図している。一実施形態では、腎臓疾患の14日後に治療するステップを開始する。
一実施形態では、本発明は、a)i)急性腎臓障害に罹患している患者と、ii)患者から複数の尿中ヒアルロン酸レベルおよび尿中クレアチニンレベルをある期間にわたって得ることを準備するステップと、b)尿中クレアチニンレベルに対して正規化された尿中ヒアルロン酸レベルの経時変化を構築するステップと、c)慢性腎臓疾患の発生を予測するステップとを含む方法を意図している。一実施形態では、予測するステップは長期の腎置換療法(すなわち、例えば、透析)を含む。
定義
本明細書で使用される場合、「腎機能に対する障害」とは、腎機能の測定値の急激な(すなわち、例えば、14日以内の、好ましくは7日以内の、より好ましくは72時間以内の、およびさらに好ましくは48時間以内の)測定可能な低下である。そのような腎機能に対する障害は、例えば、糸球体濾過量(GFR)または推定GFR(eGFR)の減少、尿量(urine output)の低下、血清クレアチニンの増加、血清シスタチンCの増加、腎置換療法(すなわち、例えば、透析)の必要性などによって同定することができる。
本明細書で使用される場合、「腎機能の改善」とは、腎機能の測定値の急激な(すなわち、例えば、14日以内の、好ましくは7日以内の、より好ましくは72時間以内の、およびさらに好ましくは48時間以内の)測定可能な増加である。GFRを測定および/または推定するための好ましい方法は、本明細書で以下に記載されている。
本明細書で使用される場合、「腎機能の低下」とは、0.1mg/dL(≧8.8μmol/L)以上の血清クレアチニンの絶対的な増加、20%(ベースラインから1.2倍)以上の血清クレアチニンの百分率の増加、または尿量の低下(証明された1時間当たり0.5ml/kg未満の乏尿)によって同定される、腎臓機能の急激な(すなわち、例えば、14日以内の、好ましくは7日以内の、より好ましくは72時間以内の、およびさらに好ましくは48時間以内の)低下である。
本明細書で使用される場合、「急性腎不全」または「ARF」とは、0.3mg/dl(≧26.4μmol/l)以上の血清クレアチニンの絶対的な増加、50%(ベースラインから1.5倍)以上の血清クレアチニンの百分率の増加、または尿量の低下(証明された少なくとも6時間にわたる1時間当たり0.5ml/kg未満の乏尿)によって同定される腎臓機能の急激な(すなわち、例えば、14日以内の、好ましくは7日以内の、より好ましくは72時間以内の、およびさらに好ましくは48時間以内の)低下である。この用語は、「急性腎臓障害」または「AKI」と同義である。
本明細書で使用される場合、分析物の「シグナルを存在または量と関連づけること」という用語は、既知濃度の被験体の分析物を用いて算出した検量線を用いたアッセイ測定値を指す。当業者には、アッセイから得られたシグナルは、多くの場合、例えば、1種または複数種の抗体と、例えば抗体が結合するエピトープ(複数可)を含有する標的生体分子(すなわち、例えば、分析物)および/またはポリペプチドの間に形成された複合体の直接的な結果であることが理解されよう。そのようなアッセイにより、全長のバイオマーカーを検出することができ、アッセイの結果は被験体のバイオマーカーの濃度として表すことができるが、アッセイからのシグナルは、実際には、試料中に存在するそのような「免疫反応性」ポリペプチド全ての結果である。
本明細書で使用される場合、アッセイにより生理的に関連性のある濃度の分析物の存在または量を示す検出可能なシグナルが生じ得る場合に、アッセイは、分析物を「検出するために環境設定されている」。例えば、抗体エピトープは、通常およそ8アミノ酸であり、したがって、免疫測定法を、被験体のマーカーを検出するために環境設定することができ、これにより、マーカー配列に関連するポリペプチドも、これらのポリペプチドがアッセイにおいて使用される1種または複数種の抗体に結合するために必要なエピトープ(複数可)を含有する限りは検出される。
「関連するマーカー」という用語は、本明細書では、バイオマーカー、例えば、本明細書に記載の腎バイオマーカー(すなわち、例えば、腎臓障害マーカー)のうちの1つなどに関して使用される。関連するマーカーとは、特定のマーカーの1種もしくは複数種の断片、変異体など、または、マーカー自体の代理として、もしくは独立したバイオマーカーとして検出することができる特定のマーカーの生合成の親を指す場合もある。この用語は、生体試料中に存在する、結合性タンパク質、受容体、ヘパリン、脂質、糖などの追加的な種と複合体を形成するバイオマーカー前駆体に由来する1種または複数種のポリペプチドも指す。
「被験体」または「患者」という用語は、本明細書で使用される場合、ヒトまたは非ヒト生物体を指す。したがって、本明細書に記載の方法および組成物は、ヒトの疾患および動物の疾患に同等に適用可能である。さらに、被験体または患者は生きている生物体であることが好ましいが、本明細書に記載の本発明は、死後の分析においても同様に用いることができる。好ましい被験体または患者はヒトであり、これは、本明細書で使用される場合、疾患または状態について診療を受けている生きているヒトを指す。
「分析物」という用語は、本明細書で使用される場合、任意の測定された化合物または分子を指す。試料(すなわち、例えば、体液試料)中の分析物を測定することが好ましい。そのような試料は、被験体もしくは患者から得てもよく、または、被験体もしくは患者にもたらされることが意図された生物材料から得てもよい。例えば、試料は、被験体への可能な移植について評価された腎臓から得ることができ、したがって、分析物の測定値を用いて、腎臓を既存の損傷について評価することができる。
「体液試料」という用語は、本明細書で使用される場合、対象とする被験体、例えば、患者または移植ドナーなどの診断、予後判定、分類または評価の目的で得られる任意の体液の試料を指す。ある特定の実施形態では、そのような試料は、進行中の医学的状態の転帰または治療レジメンの医学的状態に対する効果を決定する目的で得ることができる。好ましい体液試料としては、これらに限らないが、血液、血清、血漿、脳脊髄液、尿、唾液、痰、または胸水が挙げられる。さらに、特定の体液試料は、分画手順または精製手順の後、例えば、全血を血清または血漿成分に分離した後に、より容易に分析することができる。
「診断」という用語は、本明細書で使用される場合、専門の医療関係者が、患者が所与の疾患または状態に罹患しているかどうかの確率(すなわち、例えば、可能性)を推定および/または決定することができる方法を指す。本発明の場合では、「診断」は、本発明の腎バイオマーカーについてのアッセイ(すなわち、例えば、免疫測定法)の結果について、場合によって他の臨床徴候と一緒に相関を示して、試料を得てアッセイした被験体または患者について急性腎障害または急性腎不全の出現または不出現を決定することを含む。そのような診断を「決定する」ことは、診断が100%正確であることを意味するものではない。したがって、例えば、測定されたバイオマーカーのレベルが所定の診断閾値を下回ることにより、被験体における疾患の出現の可能性がより大きいことが示され得、それに対して、測定されたバイオマーカーのレベルがその所定の診断閾値を上回ることにより、同じ疾患の出現の可能性がより低いことが示され得る。
「予後判定」という用語は、本明細書で使用される場合、特異的な臨床転帰が出現する確率(すなわち、例えば、可能性)を指す。例えば、予後判定の指標のレベルまたはレベルの変化は、今度は罹患(例えば、腎機能の悪化、将来のARF、または死亡)の確率の上昇に関連し、患者における有害な転帰の「可能性の増加を示す」とみなされる。
「RIFLE」基準という用語は、本明細書で使用される場合、急性腎臓障害(AKI)の画一的な定義に基づいて、腎臓についてのリスク、障害、機能不全、機能喪失、および末期腎疾患の分類を確立するための腎臓の状態の任意の定量的臨床的評価を指す。Kellum、Crit. Care Med. 36巻:S141〜45頁(2008年);およびRicciら、Kidney Int. 73巻、538〜546頁(2008年)、それぞれの全体が参照により本明細書に組み込まれる。
「改変されたRIFLE基準」という用語は、本明細書で使用される場合、AKI患者を階層化するための代替の分類を提供し、I期、II期、および/またはIII期を含み得る。Mehtaら、Crit. Care 11巻:R31頁(2007年)、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
「I期」という用語は、本明細書で使用される場合、血清クレアチニンの、0.3mg/dL以上(≧26.4μmol/L)の増加および/またはベースラインから150%(1.5倍)以上の増加によって特徴付けられるRIFLEのリスクカテゴリーを含むリスクの階層を指す。あるいは、このカテゴリーは、尿量が6時間超にわたって1時間当たり0.5mL/kg未満であることによって定義することができる。
「II期」という用語は、本明細書で使用される場合、血清クレアチニンの、ベースラインから200%超(>2倍)の増加によって特徴付けられるRIFLEの障害カテゴリーを含むリスクの階層を指す。あるいは、このカテゴリーは、尿量が、12時間超にわたって1時間当たり0.5mL/kg未満であることによって定義することができる。
「III期」という用語は、本明細書で使用される場合、血清クレアチニンの、ベースラインから300%超(>3倍)の増加および/または少なくとも44μmol/Lの急性の増加を伴う血清クレアチニン≧354μmol/Lによって特徴付けられるRIFLEの機能不全カテゴリーを含むリスクの階層を指す。あるいは、このカテゴリーは、尿量が24時間にわたって1時間当たり0.3mL/kg未満であること、または12時間にわたって無尿であることによって定義することができる。
「リスクカテゴリー」という用語は、本明細書で使用される場合、RIFLE分類を指し、血清クレアチニンの点では少なくともベースラインから1.5倍の任意の増加、または尿産生がおよそ6時間にわたって1時間当たり体重1kg当たり<0.5mlであることを意味する。
「障害カテゴリー」という用語は、本明細書で使用される場合、RIFLE分類を指し、血清クレアチニンの点ではベースラインから少なくとも2.0倍の任意の増加、または尿産生が12時間にわたって<0.5ml/kg/hrであることを意味する。
「機能不全カテゴリー」という用語は、本明細書で使用される場合、RIFLE分類を指し、血清クレアチニンの点ではベースラインから少なくとも3.0倍の任意の増加、または尿中クレアチニン>355μmol/l(>44の上昇を伴う)、または尿量が24時間にわたって0.3ml/kg/hrを下回る、または少なくとも12時間にわたって無尿であることを意味する。
「機能喪失カテゴリー」という用語は、本明細書で使用される場合、臨床転帰リスクおよび/またはRIFLE分類を指し、臨床転帰リスクは、4週間を超える腎置換療法の持続的必要性があることによって特徴付けられる。
「末期腎疾患カテゴリー」または「ESRDカテゴリー」という用語は、本明細書で使用される場合、3ヶ月を超える透析の必要性があることによって特徴付けられる臨床転帰リスクおよび/またはRIFLE分類を指す。
「臨床転帰リスク」という用語は、本明細書で使用される場合、腎臓の回復または腎臓の非回復のいずれかに向かう医学的予後判定を指す。
「腎バイオマーカー」という用語は、本明細書で使用される場合、慢性腎臓疾患の進行性の発生に関連する任意の生物学的化合物を指す。特に、腎バイオマーカーは、腎臓障害マーカーであってよい。例えば、腎バイオマーカーは、ヒアルロン酸、細胞死受容体5、トランスフォーミング増殖因子β1、またはそれらの代謝産物および/もしくは誘導体のいずれかを含んでよい。
「正に向かうバイオマーカー」という用語は、本明細書で使用される場合、疾患または状態に罹患している被験体において、その疾患または状態に罹患していない被験体と比較して上昇することが決定される任意のバイオマーカーを指す。
「負に向かうバイオマーカー」という用語は、本明細書で使用される場合、疾患または状態に罹患している被験体において、その疾患または状態に罹患していない被験体と比較して低下することが決定される任意のバイオマーカーを指す。
「正に向かう腎バイオマーカーの値」という用語は、本明細書で使用される場合、測定されたバイオマーカーの濃度が指定閾値を上回る場合に被験体に割り当てられた、今後の腎機能に対する障害に罹患することの可能性が、測定されたバイオマーカーの濃度が指定閾値を下回る場合に割り当てられた可能性と比較していくらかでも増加すること(すなわち、例えば、確率が増加すること)を指す。あるいは、測定されたバイオマーカーの濃度が指定閾値を下回る場合、測定されたバイオマーカーの濃度が指定閾値を上回る場合に割り当てられた可能性と比較して、腎機能に対する障害の不出現の可能性の増加を被験体に割り当てることができる。あるいは、測定されたバイオマーカーの濃度が閾値を下回る場合、腎機能の改善を被験体に割り当てることができる。正に向かう腎臓障害マーカーは、これらに限定されないが、急性腎臓障害、AKIの悪化した病期への進行、死亡率、腎置換療法の必要性、腎毒素(renal toxin)を取り除く必要性、末期腎疾患、心不全、脳卒中、心筋梗塞、慢性腎臓疾患への進行などのうちの1つまたは複数の可能性の増加を含んでよい。
「負に向かう腎バイオマーカーの値」という用語は、本明細書で使用される場合、測定されたバイオマーカーの濃度が指定閾値を下回る場合に被験体に割り当てられた、今後の腎機能に対する障害に罹患することの可能性が、測定されたバイオマーカーの濃度が閾値を上回る場合に割り当てられた可能性と比較していくらかでも増加すること(すなわち、例えば、確率が増加すること)を指す。あるいは、測定されたバイオマーカーの濃度が閾値を上回る場合に、測定されたバイオマーカーの濃度が閾値を下回る場合に割り当てられた可能性と比較して、腎機能に対する障害の不出現の可能性の増加を被験体に割り当てることができる。あるいは、測定されたバイオマーカーの濃度が閾値を上回る場合に、腎機能の改善を被験体に割り当てることができる。負に向かう腎臓障害マーカーは、これらに限定されないが、急性腎臓障害、AKIの悪化した病期への進行、死亡率、腎置換療法の必要性、腎毒素を取り除く必要性、末期腎疾患、心不全、脳卒中、心筋梗塞、慢性腎疾患への進行などのうちの1つまたは複数の可能性の増加を含んでよい。
「既存の」および「既存であること」という用語は、本明細書で使用される場合、体液試料を被験体から得た時点で存在する任意のリスクファクター(すなわち、例えば、腎バイオマーカー)を意味する。
「予測すること」という用語は、本明細書で使用される場合、予後判定および/または階層化リスク割り当てを成す方法であって、医療従事者が、バイオマーカーの情報を、場合により関連する臨床徴候および/または人口統計学的情報と一緒に解析する方法を指す。
「急性腎疾患/急性腎不全/急性腎障害」という用語は、本明細書で使用される場合、窒素性廃棄物(例えば、尿素窒素など)および血液中のクレアチニンの保持をもたらす、数時間から数日間にわたる腎機能の任意の進行性の悪化を指す。これらの物質が保持されることは、高窒素血症とも称することができる。Current Medical Diagnosis & Treatment 2008年、第47版、McGraw Hill、New York、785〜815頁、その全体が参照として本明細書に組み込まれる。
「慢性腎疾患/慢性腎不全/慢性腎障害」という用語は、本明細書で使用される場合、例示的な症状として、これらに限定されないが、高リン酸血症(すなわち、例えば、>4.6mg/dl)または低糸球体濾過量(すなわち、例えば、体表1.73m当たり1分当たり<90ml)を挙げることができる医学的状態を指す。しかし、多くのCKD患者は、通常の血清リン酸レベルを3ヶ月以上にわたる糸球体濾過量の持続的な低下と併せて、または、通常のGFRを持続的な腎臓の構造的異常の証拠と併せて有し得る。いくつかの場合には、慢性腎臓疾患と診断された患者は、通常の血液恒常性(すなわち、例えば、尿素またはリン酸レベル)を維持するために血液透析される。あるいは、「慢性腎臓疾患」とは、患者が、i)3ヶ月以上にわたる、体表1.73m当たり1分当たり<60miのGFRの持続的な低下;またはii)3ヶ月以上にわたる、GFRが低下しなくとも、腎機能の構造的もしくは機能的な異常のいずれかを有する医学的状態を指す。腎臓の構造的または解剖学的な異常は、これらに限定されないが、持続的な微量アルブミン尿またはタンパク尿または血尿または腎嚢胞の存在と定義することができる。慢性腎不全(慢性腎臓疾患)は、数ヶ月から数年にわたる腎機能の異常な損失にも起因し得る。Current Medical Diagnosis & Treatment 2008年、第47版、McGraw Hill、New York、785〜815頁、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
「約」という用語は、本明細書において、任意のアッセイ測定値に関して使用される場合、所与の測定値の+/−5%を指す。
「無症候性」という用語は、本明細書で使用される場合、腎疾患および/または腎障害を有さない患者および/または被験体を指し、腎疾患および/または腎障害の症状としては、これに限定されないが、3ヶ月未満にわたって糸球体濾過量の低下(すなわち、例えば、体表1.73m当たり1分当たりおよそ70〜89ml)を有することが挙げられる。
「糸球体濾過量」という用語は、本明細書で使用される場合、腎臓機能を決定することができる任意の測定値を指す。一般に、通常の糸球体濾過量は、体表1.73m当たり1分当たりおよそ120〜90mlにわたる。糸球体濾過量が体表1.73m当たり1分当たり90ml未満である場合に、腎臓機能の欠陥が想定される。糸球体濾過量が体表1.73m当たり1分当たりおよそ30mlよりも低くなる場合、腎臓機能不全の可能性が高い。透析は、球体濾過量が体表1.73m当たり1分当たりおよそ15mlよりも低くなる場合に頻繁に開始される。
「腎不全」という用語は、本明細書で使用される場合、腎臓の、電解質を失うことなく廃棄物を除去し、尿を濃縮する能力の、任意の急性の、突発性の、および/または慢性の損失を指す。
「生体試料」という用語は、本明細書で使用される場合、生きている生物体に由来する任意の物質を指す。例えば、試料は、尿試料、血清試料、血漿試料、および/または全血試料として、血液に由来するものであってよい。あるいは、試料は、例えば、生検により採取された組織に由来するものであってよい。そのような組織試料は、例えば、腎臓組織、血管組織および/または心臓組織を含んでよい。生体試料は、これらに限定されないが、尿、唾液、または汗を含めた体液も含んでよい。
「試薬」という用語は、本明細書で使用される場合、他の物質を検出、測定、作製するためなどに、化学反応を生じさせるために使用される任意の物質を指す。
本明細書で使用される「抗体」という用語は、抗原またはエピトープに特異的に結合することができる、1種または複数種の免疫グロブリン遺伝子に由来する、それに倣う、またはそれに実質的にコードされる任意のペプチドもしくはポリペプチド、またはその断片を指す。例えば、Fundamental Immunology、第3版、W.E. Paul編、Raven Press、N.Y.(1993年);Wilsonら、J. Immunol. Methods 175巻:267〜273頁(1994年);およびYarmushら、J. Biochem. Biophys. Methods 25巻:85〜97頁(1992年)を参照されたい。抗体という用語は、これらに限定されないが、抗原結合部分、すなわち、これらに限定されないが、(i)Vドメイン、Vドメイン、CドメインもしくはCHドメインを含む一価の断片であるFab断片;(ii)ヒンジ領域においてジスルフィド架橋によって連結した2つのFab断片を含む二価の断片であるF(ab’)断片;(iii)VドメインおよびCH1ドメインを含むF断片;(iv)抗体の単一の腕のVドメインおよびVドメインを含むFv断片、(v)Vドメインを含むdAb断片(Wardら、Nature 341巻:544〜546頁(1989年));または(vi)単離された相補性決定領域(CDR)を含めた、抗原への結合能を保持する断片、サブシーケンス、および/または相補性決定領域(CDR)によって例示される「抗原結合部位」を包含する。「抗体」という用語を参照することにより、単鎖抗体も包含される。
「エピトープ」という用語は、本明細書で使用される場合、抗体に特異的に結合することができる任意の抗原性決定因子を指す。エピトープは、通常、化学的に活性な表面分子、例えば、アミノ酸または糖の側鎖などを提示し、通常、特異的な三次元構造特性、ならびに特異的な電荷特性を有する。立体構造エピトープおよび非立体構造エピトープは、変性溶媒の存在下では、立体構造エピトープとの結合は失われる可能性があるが、非立体構造エピトープとの結合は失われない可能性があるという点で区別することができる。
「相関を示すこと」という用語は、本明細書においてバイオマーカーの使用に関して使用される場合、患者における任意のバイオマーカー(複数可)の存在および/または量を、所与の状態に罹患していることが分かっている、もしくはそのリスクがあることが分かっている人におけるその存在および/もしくは量、または所与の状態がないことが分かっている人におけるその存在および/もしくは量と比較することを指す。多くの場合、これは、疾患の出現もしくは不出現またはいくつかの今後の転帰の可能性を示すものとして選択された所定の閾値に対するバイオマーカーの濃度という形でアッセイ結果を比較するという形態を取る。
図1は、急性腎臓障害を示す患者における、尿中クレアチニンに対して正規化された尿中ヒアルロン酸排泄量を示す例示的なデータを提供する。重篤な急性腎臓障害に対する置換療法を開始した後1〜14日の間に試料を取得した(すなわち、D1、D7およびD14)。示されているデータは、腎臓障害の28日後に回復した患者または回復しなかった患者(それぞれR28およびNR28)のデータを表す。 図2は、腎臓障害の28日後に回復した患者または回復しなかった患者(それぞれR28およびNR28)から、D1、D7および/またはD14において取得した尿試料間の絶対的差異を示す例示的なデータを提供する。 図3は、腎臓障害から60日後に回復した患者または回復しなかった患者(それぞれR60およびNR60)から、D1、D7および/またはD14において取得した尿試料間の絶対的差異を示す例示的なデータを提供する。 図4は、腎臓障害の28日後に回復した患者または回復しなかった患者(それぞれR28およびNR28)から、D1、D7および/またはD14において取得した尿試料間の相対的差異を示す例示的なデータを提供する。 図5は、腎臓障害から60日後に回復した患者または回復しなかった患者(それぞれR60およびNR60)から、D1、D7および/またはD14において取得した尿試料間の相対的差異を示す例示的なデータを提供する。 図6は、HA排泄量がD1とD14の間に持続的に上昇した場合の、腎臓障害から60日後の患者における透析の予測の感度が高いことを示す例示的なデータを提供する。 図7は、AKIが発症した後最初の21日間の尿中TGF−β1/クレアチニン比のデータを示す例示的なデータを提供する。比率は、7日目および14日目のどちらにおいても回復しなかった患者において有意に高かった。
本発明は、腎臓疾患の予防および治療の分野に関する。腎臓疾患の治療は、長期透析の必要性、または長期透析の予想に応じて調整することができる。例えば、長期透析治療の予測は、慢性腎臓疾患の発生に関連する尿中バイオマーカーをモニタリングすることによって決定することができる。例えば、およそ14日間測定したヒアルロン酸、細胞死受容体5、および/またはトランスフォーミング増殖因子β1の正規化された経時変化を用いて、急性腎臓障害に罹患している患者における回復と非回復のリスクを確立することができる。
当技術分野において、AKIを治療し、CKDを予防するための研究努力を、長期の予後判定に従って調整することができれば、より有効な臨床的な戦略を実行できることが長年望まれている。そのような方法を用いて、腎臓機能が回復しないことが予測される患者に選択的に侵攻的な治療を提供することができる。逆に、順調な予後判定を有する患者は、より侵攻的な介入およびそれらの潜在的な有害作用なしですまされる。
本明細書で提示されている種々の実施形態により、以前は臨床医の、腎疾患および/または腎障害からどの患者が回復し、どの患者が回復しないかを正確に予測する能力を妨げていた、当技術分野における種々の問題が解決された。
I.腎臓障害および/または腎臓疾患
腎臓は、体からの水および溶質の排泄に関与する。その機能としては、酸塩基平衡の維持、電解質濃度の調節、血液量の制御、および血圧の調節が挙げられる。そのようなものとして、障害および/または疾患による腎臓機能の損失により、実質的な罹患率および死亡率がもたらされる。腎障害の詳細な考察は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、Harrison’s Principles of Internal Medicine、第17版、McGraw Hill、New York、1741〜1830頁において提供される。腎臓は側腹部(脊柱のどちらかの側面の上腹部の背部)に位置する。腎臓は、腹部の深部にあり、脊椎、下胸郭、および背中の強力な筋肉により保護されている。この位置づけにより、腎臓は多くの外力から保護される。腎臓は非常に血管が多い臓器であり、これは腎臓が大きな血液供給を有することを意味するので、肉付きがよい。障害が起こると、重篤な出血が生じる恐れがある。
腎臓は、供給または排出する血管の損傷によって障害を受ける可能性がある。これは、動脈瘤、動静脈瘻、動脈閉塞、または腎静脈血栓症の形態であり得る。出血の程度は、障害の位置および程度に左右される。腎臓は、中心に(内側に)損傷を受けた場合にも大量に出血する恐れがあり、これは、生命にかかわる障害である。幸運にも、鈍的外傷によって引き起こされる大半の腎臓障害は末梢で起こり、腎臓の挫傷のみを引き起こす(通常、自己限定性プロセス)。
診断未確定の腎臓状態、例えば、血管筋脂肪腫(良性腫瘍)、腎盂尿管移行部閉塞(先天性UPJ閉塞症または後天性UPJ閉塞症)、および他の障害などを有する人は、腎臓障害に対する感受性がより高く、合併症が起こる場合、それが重症である可能性がより高い。腎臓障害および出血の他の原因は、医学的手技である。腎臓生検、腎瘻チューブ設置、または他の外科手術により、動脈と静脈の間の異常な接続(動静脈瘻)が引き起こされる可能性がある。これは通常、自己限定性の問題であるが、通常、綿密な観察が必要である。腎臓に対する障害により、尿路が攪乱され、腎臓からの尿の漏出が引き起こされる可能性もある。
各腎臓は、1日当たり約1700リットルの血液を濾過し、体液および老廃物を濃縮して1日当たり約1リットルの尿にする。これに起因して、腎臓は、ほとんど全ての他の臓器よりも多く体内の毒性物質に曝露される。したがって、腎臓は、毒性物質からの障害に対して感受性が高い。鎮痛薬腎症は、腎臓に対する毒性損傷の最も一般的な型の1つである。鉛、洗浄剤、溶媒、燃料、または他の腎毒性化学物質(腎臓に対して毒性になり得るもの)に曝露されることにより、腎臓が損傷する可能性がある。尿酸などの体内老廃物の過剰な蓄積(痛風で、または骨髄、リンパ節、もしくは他の障害の治療で起こり得る)によっても腎臓が損傷する可能性がある。
薬剤、感染、または他の障害に対する免疫応答によって引き起こされる炎症(腫脹および余分の免疫細胞が存在することによる刺激)も、腎臓の構造に障害を与える可能性があり、通常、種々の型の糸球体腎炎または急性尿細管壊死(組織死)が引き起こされる。自己免疫障害によっても、腎臓が損傷する可能性がある。腎臓に対する障害により、症状が最小であるか症状がない短期の損傷がもたらされる可能性がある。あるいは、腎臓に対する障害は、出血およびそれに伴うショックが原因で生命にかかわる恐れがある、または急性腎不全または慢性腎不全に至る可能性がある。
尿管の障害(腎臓から膀胱に尿を運搬する管に対する障害)も、外傷(鈍性または穿通性)、医学的手技による合併症、および後腹膜における他の疾患、例えば、後腹膜線維症(RPF)、後腹膜肉腫、または転移性リンパ節陽性癌などによって引き起こされる可能性がある。医学療法(例えば、OB/GYN手術、事前放射線照射または事前化学療法、および以前の腹骨盤手術など)により、尿管の障害のリスクが増加する。
A.急性腎臓機能不全
急性(突発性)腎臓機能不全は、腎臓の、電解質を失うことなく廃棄物を除去し、尿を濃縮する能力の突発性の損失である。腎臓損傷には、これらに限定されないが、外傷、外科手術、重症の疾病、敗血症性ショック、出血、熱傷、または脱水によって引き起こされる極度の低血圧で起こり得る血流の減少、急性尿細管壊死(ATN)、腎臓に直接障害を与える感染、例えば、急性の腎盂腎炎または敗血症など、尿路閉塞症(閉塞性尿路疾患)、自己免疫性腎臓疾患、例えば、間質性腎炎または急性腎炎症候群など、腎臓の細い血管内で凝固を引き起こす障害、特発性血小板減少性血栓性紫斑病(ITTP)、輸血反応、悪性高血圧症、強皮症、溶血性尿毒症症候群、分娩時の障害、例えば、出血性胎盤剥離または前置胎盤などを含めた多くの可能性のある原因が存在する。
急性腎臓機能不全の症状としては、これらに限定されないが、尿量の減少(乏尿)、排尿停止(無尿)、夜間多尿、足首、足、および脚の腫脹、全身の腫脹、体液貯留、特に手または足の感覚低下、食欲減退、口内に金属味を感じること、持続的なしゃっくり、精神状態もしくは気分の変化、激昂、嗜眠状態、嗜眠、せん妄もしくは錯乱、昏睡、気分の変化、注意力の問題、幻覚、緩慢、遅鈍、動き、発作、手の振戦(ふるえ)、数日間続き得る悪心もしくは嘔吐、容易に挫傷を受けること、持続的な出血、鼻出血、血便、側腹部疼痛(肋骨と臀部の間)、疲労、呼気臭、または高血圧を挙げることができる。
急性腎不全(ARF)は、急性腎臓障害(AKI)とも称することができ、糸球体濾過量(GFR)の急激な(すなわち、例えば、一般には約48時間〜1週間以内に検出される)低下によって特徴付けられ得る。この濾過能の損失により、通常は腎臓によって排泄される窒素性老廃物(尿素およびクレアチニン)および非窒素性老廃物の保持、尿量の減少、またはその両方がもたらされる。ARFは、入院の約5%、心肺バイパス術の4〜15%、および集中治療室入院では30%に至るまでを悪化させることが報告されている。ARFは、因果関係で腎前性、腎性、または腎後性にカテゴリー化することができる。内因性腎疾患は、さらに糸球体の異常、尿細管の異常、間質の異常、および血管の異常に分けることができる。それらのそれぞれのリスクファクターと関連づけて説明されているARFの主要な原因が以下に要約されている。表1を参照されたい;それらの全体が参照により本明細書に組み込まれるMerck Manual、第17版、第222章。
虚血性ARFの場合では、疾患の過程は、4つの期に分けることができる。発症期は数時間から数日間続き、その間に、腎臓の灌流の低下が障害に発展する。糸球体限外濾過が減少し、細管内の壊死組織片が原因で濾液の流れが減少し、障害を受けた上皮を通じて濾液の逆漏出が起こる。腎障害は、この期の間に腎臓の再灌流に媒介されるものであり得る。発症期の後に進展期が続き、これは、虚血性障害および炎症の継続によって特徴付けられ、内皮損傷および血管の鬱血を伴う。維持期は1〜2週間続き、その間に、腎細胞傷害が起こり、糸球体濾過および尿量が最小に達する。その後に回復期が続く場合があり、ここで腎臓の上皮が修復され、GFRが徐々に回復する。これにもかかわらず、ARFの被験体の生存率は、約60%という低さであり得る。
放射線造影剤(造影剤とも称される)および他の腎細胞毒素、例えば、シクロスポリン、アミノグリコシドを含む抗生物質およびシスプラチンなどの抗癌薬などによって引き起こされる急性腎臓障害は、数日間から約1週間にわたって顕在化する。造影剤腎症(CIN、放射線造影剤によって引き起こされるAKIである)は、腎内血管収縮(虚血性障害を導く)、および腎尿細管上皮細胞に対して直接毒性である反応性酸素種の生成によって引き起こされると考えられている。CINは、古典的には、急性である(24〜48時間以内に発症する)が、血中尿素窒素および血清クレアチニンを可逆的に上昇させる(3〜5日間ピークになり、1週間以内に消散する)。
一般に報告されている、AKIを定義し、検出するための基準は、急激な(一般には、約2〜7日以内または入院期間内)血清クレアチニンの上昇である。AKIを定義し、検出するために血清クレアチニンの上昇を用いることはよく確立されているが、血清クレアチニンの上昇の大きさおよびAKIを定義するためにそれを測定する時間は、刊行物の間で相当変動する。伝統的に、血清クレアチニンの比較的大きな増加、例えば、100%、200%など、2mg/dLを超える値に対して少なくとも100%の増加、および他の定義が、AKIを定義するために用いられる。しかし、最近は、AKIを定義するためにより小さな血清クレアチニンの上昇を用いる傾向にある。
例えば、血清クレアチニンの上昇とAKIの関係は、健康リスクに関連することが報告されている。Praughtら、Curr Opin Nephrol Hypertens 14巻:265〜270頁(2005年);およびChertowら、J Am Soc Nephrol 16巻:3365〜3370頁(2005年)(どちらの参考文献も、その全体が参照により本明細書に組み込まれる)。これらの刊行物に記載の通り、急性の腎機能の悪化(AKI)ならびに死亡および他の有害な転帰のリスクの増加は、現在は、血清クレアチニンの非常に小さな増加と関連することが公知である。これらのクレアチニンの増加は、相対的な(パーセント)値または名目上の値として決定することができる。血清クレアチニンの、障害前の値からわずか20%の相対的な増加は、急性の腎機能の悪化(AKI)および健康リスクの増加を示すことが報告されているが、AKIおよび健康リスクの増加を定義するためにより一般的に報告される値は、少なくとも25%の相対的な増加である。わずか0.3mg/dL、0.2mg/dL、または、さらには0.1mg/dLの名目上の増加は、腎機能の悪化および死亡リスクの増加を示すことが報告されている。AKIを定義するために、血清クレアチニンのこれらの閾値までの上昇について、種々の期間、例えば、2日間、3日間、7日間、または患者が病院もしくは集中治療室にいる時間と定義される可変性の期間にわたる期間が用いられている。これらの試験により、腎機能の悪化またはAKIに対する血清クレアチニンの上昇(または上昇する期間)の特定の閾値はなく、血清クレアチニンの上昇の大きさが増すにつれてリスクが連続的に増加することが示されている。
別の試験では、血清クレアチニンレベルと手術後の死亡率の相関が示された。心臓の手術の後、血清クレアチニンが穏やかに降下した患者(すなわち、例えば、およそ−0.1〜−0.3mg/dL)では死亡率が最低であったが、一方、死亡率がそれよりも高かった患者は、血清クレアチニンが大きく降下したこと(すなわち、例えば、−0.4mg/dL以上)、または血清クレアチニンが増加したことに関連づけられた。Lassniggら、J Am Soc Nephrol 15巻:1597〜1605頁(2004年)、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。これらの所見により、外科手術の48時間以内にクレアチニンの小さな変化により検出されるような腎機能の非常にわずかな変化でさえ、患者の転帰を予測するものになり得ることが示唆された。
臨床試験および臨床診察においてAKIを定義するために血清クレアチニンを用いる統合された分類体系が、AKI患者を階層化するために提唱された。Bellomoら、Crit Care 8巻(4号):R204〜212頁(2004年)、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。例えば、血清クレアチニンの25%の上昇により、造影剤腎症を定義することができる。McColloughら、Rev Cardiovasc Med. 7巻(4号):177〜197頁(2006年)、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。さまざまなグループが、AKIを検出するために血清クレアチニンを用いるためのわずかに異なる基準を提唱しているが、共通見解は、腎機能の悪化を特徴付けるAKIを検出するためには、血清クレアチニンの小さな変化、例えば、0.3mg/dL(すなわち、例えば、およそ25%)などが十分であること、ならびに血清クレアチニンの変化の大きさがAKIの重症度および死亡リスクの指標になり得ることである。
数日間にわたる血清クレアチニンの連続的な測定は、AKI患者を検出し診断するための容認された方法であるが、血清クレアチニンは、一般には、AKI患者の診断、評価およびモニタリングにおいていくらかの限定を有すると考えられている。AKIに対して診断的とみなされる血清クレアチニンがおよそ0.3mg/dL(25%)まで上昇する期間は、使用される定義に応じて、48時間以上であり得る。
AKIにおける細胞傷害は、数時間にわたって起こり得るので、48時間またはそれ以降において検出される血清クレアチニンの上昇は、障害についての遅れた指標になり、したがって、血清クレアチニンに依拠することでAKIの診断を遅らせる可能性がある。さらに、血清クレアチニンは、正確な腎臓状態の優良な指標ではなく、腎臓機能が急速に変化するAKIの最急性期の間に治療が必要である。本発明のいくつかの実施形態によって定義されるまで、AKIの患者の一部が完全に回復するかどうか、または一部が透析(短期または長期)を必要とするかどうか、または一部が、これらに限定されないが、死亡、主要な有害な心臓事象もしくは慢性腎臓疾患を含めた他の有害な転帰を有するかどうかを決定するための方法は存在しなかった。血清クレアチニンは濾過率のマーカーであるので、これによりAKIの原因(腎前性、腎性、腎後性の閉塞症、アテローム塞栓性など)またはカテゴリーまたは内因性腎疾患の障害の位置(例えば、尿細管起源、糸球体起源または間質性起源)を弁別することはできない。尿量も同様に限定される。
これらの限定により、特に初期および無症状期において、しかし腎臓の回復および修復が起こり得る場合には後期においても、AKIを検出し、評価するためのよりよい方法の必要性が強調される。さらに、AKIを有するリスクがある患者をよりよく同定する必要性がある。
B.慢性腎臓機能不全
急性腎不全とは異なり、慢性腎不全は、ゆっくりと悪化する。慢性腎不全は、ほとんどの場合、段階的な腎臓機能の損失を引き起こす任意の疾患に起因する。慢性腎不全は、軽度の機能障害から重篤な腎臓機能不全までにわたる。慢性腎不全は、末期腎疾患(ESRD)に至る可能性がある。
慢性腎不全は、通常、腎臓の内部構造がゆっくりと損傷を受けるにつれ、数年にわたって起こる。初期では、症状がない場合がある。実際、進行はゆっくりとしているので、腎臓機能が通常の10分の1未満になるまで症状が生じない可能性がある。
慢性腎不全およびESRDは、米国において1,000人に2人超に影響を及ぼしている。糖尿病および高血圧が最も一般的な原因の2つであり、大多数の症例を占める。他の主要な原因としては、これらに限定されないが、アルポート症候群、鎮痛薬腎症、任意の型の糸球体腎炎(最も一般的な原因のうちの1つ)、腎結石および感染症、閉塞性尿路疾患、多嚢胞性腎臓疾患、または逆流性腎症が挙げられる。慢性腎不全は、体内への体液および老廃物の蓄積をもたらし、血液中の窒素老廃物(高窒素血症)の蓄積および全身の不健康を導く。大多数の体系が慢性腎不全の影響を受ける。
最初の症状としては、これらに限定されないが、疲労、頻繁なしゃっくり、全身の不快感、全身性そう痒(そう痒症)、頭痛、悪心、嘔吐、または故意でない体重減少を挙げることができる。さらに、後期の症状としては、これらに限定されないが、吐物もしくは便に血液が混じること、嗜眠状態、錯乱、せん妄、オルコーマを含めた覚醒の減少、手、足、もしくは他の領域の感覚低下、容易に挫傷を受けるもしくは出血すること、尿量の増加もしくは減少、筋肉の単収縮もしくは痙直、発作、または皮膚内部および皮膚上の白色結晶(尿毒症性霜)を挙げることができる。
サイトカインおよび他の炎症マーカーの循環レベルは慢性腎不全の患者において著しく上昇する。これは、生成の増加、除去の減少、またはその両方によって引き起こされる可能性がある。しかし、腎機能自体が尿毒症性炎症促進性環境にどの程度まで寄与するかについては十分に確立されていない。炎症と糸球体濾過量(GFR)の関係は、腎置換療法を開始してすぐの患者176名(年齢、52+/−1歳;GFR、6.5+/−0.1mL/分)において報告された。Pecoits−Filhoら、「Associations between circulating inflammatory markers and residual renal function in CRF patients」Am J Kidney Dis. 41巻(6号):1212〜1218頁(2003年)。例えば、感受性が高いC反応性タンパク質(hsCRP)、腫瘍壊死因子−アルファ(TNF−アルファ)、インターロイキン−6(IL−6)、ヒアルロナン、およびネオプテリンの循環レベルを、一晩の絶食後に測定した。その後、患者を、GFR中央値(6.5mL/分)に従って2つの群に細分した。GFRの範囲が狭いにもかかわらず(1.8〜16.5mL/分)、hsCRP、ヒアルロナン、およびネオプテリンのレベルは、低GFRのサブグループにおいて有意に高く、GFRと、IL−6(rho=−0.18;P<0.05)、ヒアルロナン(rho=−0.25;p<0.001)、およびネオプテリン(rho=−0.32;P<0.0005)との間に有意な負の相関が認められた。多変量解析において、年齢およびGFRは炎症と関連したが、心臓血管疾患および糖尿病とは関連しなかった。これらの結果により、GFRが低いこと自体が炎症性の状態に関連することが示され、これにより、腎臓による炎症促進サイトカインの排除が損なわれること、尿毒症におけるサイトカインの生成が増加すること、または炎症の腎機能に対する有害作用が示唆される。
C.透析
透析(すなわち、例えば、腎置換療法)は、腎臓が毒性物質(不純物または廃棄物)を血液から除去することができない場合にそれを行う方法であり、いくつかの異なる方法を用いて実施することができる。例えば、腹膜透析では、腹部の内側の腹膜を使用することによって廃棄物を濾過することができる。腹部に毒素の除去を補助する特別な溶液を満たす。この溶液をしばらくの間腹部に留め、その後排出する。この透析の形態は自宅で実施することができるが、毎日行わなければならない。あるいは、血液透析は、血液を、体の外側の特別なフィルターを通して循環させることによって実施することができる。血液は毒素の除去を補助する溶液と一緒にフィルターを通って流れる。
透析では、血管に血液を出入りさせる特別な方式を用いる。この出入りは一過性または恒久的であり得る。一過性の出入りは、許容できる血流を支持することができる大静脈内に中空管を設置した透析カテーテルの形態を取る。大多数のカテーテルは、緊急の状況で、短期間使用されている。しかし、トンネルカテーテルと称されるカテーテルは、持続的な期間に、多くの場合、数週間から数ヶ月にわたって使用することができる。恒久的な出入りは、動脈と静脈を外科的に接続することにより創出される。これにより、静脈が血液を高圧で受けとることが可能になり、これにより静脈の壁が肥厚する。この静脈は穿刺の繰り返しを処理することができ、優れた血流速度も提供する。動脈と静脈の接続は、血管(動静脈瘻、またはAVF)または合成の橋(動静脈移植片、またはAVG)を使用して行うことができる。血液を体内の出入り点から透析機に向ける。ここで、血液は透析液と称される特別な溶液に逆流する。血液の化学的な不均衡および不純物を補正し、次いで血液を体に戻す。一般には、大部分の患者は血液透析を1週間ごとに3セッション受ける。各セッションは3〜4時間続く。
透析の目的は、血液を濾過すること、老廃物を除去すること、体内の水分を調節すること、電解質平衡を維持すること、または血液のpHを7.35から7.45の間に維持することを含めた腎臓機能を補助することである。さらに、透析により、そうでなければ患者が死亡する、適正に働いていない腎臓の機能の一部を置き換えることができる。
透析は、ほとんどの場合、腎臓機能不全の患者に対して用いられるが、透析により、急性の状況において薬物または毒物を直ちに除去することもできる。この技法により、急性腎臓機能不全または慢性腎臓機能不全の人の命を救うことができる。
II.尿中腎バイオマーカー
現在、AKI後の腎臓の回復を改善するため、または短期および長期の腎臓に関する転帰を改善するための有効な治療は存在しない。さらに、回復を予測するための方法も不足している。腎疾患および/または腎障害を早期検出するためのバイオマーカーの新たな役割は、腎臓の臨床的転帰を予測するための新しい予後判定ツールを同定することに役立ち得る。腎臓の回復のバイオマーカーの潜在的な候補としては、これらに限定されないが、再生および増殖を導く経路において発現される分子ならびに線維症およびアポトーシスのマーカーが挙げられる。さらに、腎障害バイオマーカーは、初期の消散、したがって回復のオッズの増加を区別する機能も果たし得る。
急性腎臓障害(AKI)の推定発生率は100万人の集団当たりおよそ2,000人であり、この率は増加している。Aliら、「Incidence and outcomes in acute kidney injury:a comprehensive population−based study」J Am Soc Nephrol 18巻:1292〜1298頁(2007年)。世界中の集中治療室に入院している全ての人のうちおよそ5%が透析を必要とする重篤なAKIを発生している。Uchinoら、「Acute renal failure in critically ill patients:a multinational, multicenter study」JAMA 294巻:813〜818頁(2005年)。最近の、米国における多施設試験により、生存している重篤なAKIの約60%未満の患者のみで、2ヶ月のうちに腎機能が回復したことが見いだされた。Palevskyら、「Intensity of renal support in critically ill patients with acute kidney injury」N Engl J Med 359巻:7〜20頁(2008年)。したがって、多数のAKIの患者が末期腎疾患(ESRD)に進行する。
しかし、AKIの患者の何分の1かは腎臓機能を回復できないので、回復を改善すること、または腎臓の支持(例えば、初期透析)をもたらすことを目的とする介入は、どの患者が回復し、どの患者が回復しないかを決定するいくつかの手段(すなわち、例えば、非侵襲的なバイオマーカーの利用可能性)なしでは、適切に選択的に標的化することができない。現在、AKI後の回復に対する臨床的なリスク予測は非常に限られている。したがって、腎機能の回復の早期予測を可能にする非侵襲的なバイオマーカーを開発することは、腎疾患を管理するための技術分野において長年切実に必要とされている。
そのような非侵襲的なバイオマーカー(すなわち、例えば、尿中バイオマーカー)を同定することにより、長期の予後判定が著しく改善され、それによりAKIを治療し、ESRDを予防するために研究努力が調整される。言い換えれば、どの患者で腎臓機能が回復しないかを予測する能力を有することにより、臨床医が、限定されている資源を、これらの予測されたリスクがある患者に対する侵攻的な治療介入の開発および適用に焦点を合わせることが可能になる。逆に、順調な予後判定を有する患者は、より侵攻的な介入およびそれらの潜在的な有害作用なしですまされ、それにより、医学的資源が必要な患者に届き、全体的な医療費が減ることになる。
一実施形態では、本発明は、被験体における腎機能を評価するための方法および組成物を意図している。本明細書に記載の通り、本明細書に記載の種々の腎臓障害マーカーの測定値は、腎機能に対する障害、腎機能の低下、および/または急性腎不全(急性腎臓障害とも称される)に罹患している、または罹患するリスクがある被験体における診断、予後判定、リスクの階層、病期分類、モニタリング、カテゴリー化ならびにさらなる診断および治療レジメンの決定のために使用することができる。
本明細書に記載の腎バイオマーカーは、リスクの階層のために、個別に、または複数の腎バイオマーカーを含むパネルで用いることができる。一実施形態では、リスクの階層により、今後、i)腎機能に対する障害;ii)腎機能の低下への進行;iii)ARFへの進行;またはiv)腎機能の改善などのリスクがある被験体が同定される。一実施形態では、リスクの階層は、i)腎機能に対する障害に罹患している被験体;ii)腎機能の低下に進行した被験体;またはiii)ARFに進行した被験体などを同定することを含み、現存する疾患が診断される。一実施形態では、リスクの階層により、腎機能の劣化および/または改善をモニタリングする。一実施形態では、リスクの階層により、これらに限定されないが、腎機能の改善または悪化、死亡リスクの減少または増加、被験体において腎置換療法(すなわち、血液透析、腹膜透析、血液濾過、および/または腎移植を開始または継続することが必要になるリスクの減少または増加、被験体が腎機能に対する障害から回復するリスクの減少または増加、被験体がARFから回復するリスクの減少または増加、被験体が末期腎疾患に進行するリスクの減少または増加、被験体が慢性腎不全に進行するリスクの減少または増加、被験体が移植された腎臓の拒絶反応を受けるリスクの減少または増加などを含めた今後の医学的な転帰を予測する。
一実施形態では、本発明は、被験体における腎臓の状態を評価するための方法を意図している。一実施形態では、該方法は、被験体に由来する体液試料を提供する。一実施形態では、該方法は、これらに限定されないが、ヒアルロン酸(HA)、細胞死受容体5(DR5)、またはトランスフォーミング増殖因子β1(TGFβ1)で構成される群から選択される1種または複数種の腎バイオマーカーを検出するために体液試料を用いるアッセイを実施することを含む。次いで、アッセイ測定値、例えば、測定されたHA、DR5および/またはTGFβ1の濃度について、閾値との相関を示して、被験体の腎臓の状態を確立する。
患者の腎臓の状態を確立するための相関としては、これらに限定されないが、アッセイ測定値と、本明細書に記載の被験体のリスクの階層、診断、予後判定、病期分類、分類およびモニタリングのうちの1つまたは複数との相関を示すことを挙げることができる。したがって、本発明は、本発明の1種または複数種の腎バイオマーカーを、腎疾患および/または腎障害を評価するために利用する。
これらの方法において使用するための所望の閾値に到達するために種々の方法を用いることができる。例えば、閾値は、正常な被験体の集団から、そのような正常な被験体において測定したところ、バイオマーカーの75パーセンタイル、85パーセンタイル、90パーセンタイル、95パーセンタイル、または99パーセンタイルを示す腎バイオマーカーの濃度を選択することによって決定することができる。あるいは、閾値は、被験体の「疾患の」集団、例えば、障害に罹患している、または障害の素因を有する(例えば、ARFへの進行またはいくつかの他の臨床転帰、例えば、死亡、透析、腎移植など)集団から、そのような疾患の被験体において測定したところ、バイオマーカーの75パーセンタイル、85パーセンタイル、90パーセンタイル、95パーセンタイル、または99パーセンタイルを示す腎バイオマーカーの濃度を選択することによって決定することができる。別の代替では、閾値は、同じ被験体における腎バイオマーカーの事前測定値から決定することができる;すなわち、被験体におけるバイオマーカーのレベルの時間的な変化を用いて、リスクを被験体に割り当てることができる。
しかし、前述の考察は、本明細書において意図されている腎バイオマーカーが、対応する個々の閾値との比較に限られることを意味するものではない。アッセイ結果を組み合わせるための他の方法は、多変量ロジスティック回帰、対数線形モデリング、神経回路網解析、mのうちのn解析(n−of−m analysis)、決定木解析、マーカー比の算出などの使用を含んでよい。この一覧は、限定的なものではない。これらの方法では、個々のバイオマーカーを組み合わせることによって決定される複合的な結果を、それ自体がバイオマーカーであるかのように処理することができる;すなわち、個々のバイオマーカーについて本明細書に記載されている複合的な結果に対して閾値を決定し、個々の患者についての複合的な結果をこの閾値と比較することができる。
一実施形態では、本発明は、腎障害および/または腎疾患後の腎機能の回復を予測するための尿中ヒアルロン酸(HA)バイオマーカーを意図している。一実施形態では、バイオマーカーを同定することにより、治療の強さを調整し、それにより、不必要な長期の合併症を予防するための患者の階層化がもたらされる。
一実施形態では、本発明は、腎障害および/または腎疾患の長期の予後判定を、腎障害および/または腎疾患の発症後早期に予測するステップを含む方法を意図している。一実施形態では、該方法では、重篤な急性腎臓障害に対する置換療法を開始した後D1〜D14の間に尿中HAが持続的に上昇する場合、長期透析が予測される。一実施形態では、該方法では、重篤な急性腎臓障害に対する置換療法を開始した後にD1〜D14の間に尿中HAが持続的に上昇する場合、長期透析が予測される。一実施形態では、長期透析は、腎臓障害後少なくとも60日間を含む。一実施形態では、長期透析は、腎臓疾患の診断後少なくとも60日間を含む。
本明細書において提供される一部のデータは、異なるRRT用量のAKI生存に対する作用を試験した大規模多施設無作為化対照試験に登録された患者43名から収集した。一実施形態では、AKI生存は尿中ヒアルロン酸(HA)バイオマーカーと相関した。発明の機構を理解する必要はないが、HA(すなわち、例えば、ヒアルロナンまたはヒアルロン酸)は、硫酸化されていないグルコサミノグリカンを含むと考えられており、また、結合組織、上皮組織、および神経組織全体を通して広範に分布していると考えられている。HAは、細胞外マトリックス内のいくつかの成分のうちの1つであり、細胞増殖および遊走、細胞外マトリックスの合成および分解を媒介することにより、組織修復およびリモデリングに関与する可能性があるとも考えられている。例えば、断片化HAは、組織傷害の間に蓄積し、傷害部位の種々の免疫細胞による炎症性遺伝子の発現を刺激し得ることが観察された。さらに、HAのクリアランスの欠陥により持続的な炎症が生じることが認められている。
一実施形態では、透析依存が60日間を超える場合、バイオマーカーにより腎機能の非回復が予測される。一実施形態では、腎機能の非回復は、バイオマーカーが、少なくとも14日間にわたってその最初の値よりも上昇することを含む。一実施形態では、バイオマーカーの予測は、受信者動作特性(ROC)分析によって裏付けられる。一実施形態では、ROC解析により、これらに限定されないが、近似曲線下面積および/または台形(ウィルコクソン)面積を含めた算出ももたらされる。一実施形態では、近似曲線下面積=0.9686であり、推定標準誤差=0.0518を有する。一実施形態では、台形(ウィルコクソン)面積=0.9692であり、推定標準誤差=0.0568を有する。)図5を参照されたい。
A.ヒアルロン酸
ヒアルロン酸(HA)は、in vivoでは大多数の細胞外マトリックスの高分子質量の成分として存在する、遍在する結合組織グルコサミノグリカンであると考えられている。HAは、通常の腎臓の皮質間質の主要な構成物としては同定されていない。Hansellら、「Hyaluronan content in the kidney in different states of body hydration」Kidney Int 58巻:2061〜2068頁(2000年)。それにもかかわらず、HAは、多数の疾患によって引き起こされる急性腎障害および慢性腎障害のどちらの後にも腎近位尿細管上皮細胞(PTC)付近で発現されている。Sibalicら、「Upregulated renal tubular CD44, hyaluronan, and osteopontin in kdkd mice with interstitial nephritis」Nephrol Dial Transplant 12巻:1344〜1353頁(1997年);およびLewingtonら、「Expression of CD44 in kidney after acute ischemic injury in rats」Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol 278巻:R247〜254頁(2000年)。さらに、間質性HAの沈着の増加は、タンパク尿および進行性腎疾患の腎機能の両方と相関する。Sanoら、「Localization and roles of CD44, hyaluronic acid and osteopontin in IgA nephropathy」Nephron 89巻:416〜421頁(2001年)。
HAがその主要な受容体であるCD44と結合することにより、炎症細胞上で発現されるHAとCD44の相互作用を通じて炎症が促進される。Melinら、「Ischemia−induced renal expression of hyaluronan and CD44 in diabetic rats」Nephron Exp Nephrol 103巻:e86〜94頁(2006年)。HA/CD44結合により、マイトジェン活性化プロテインキナーゼ(MAPK)経路が活性化し、PTC遊走が増強し、これは、上皮細胞−線維芽細胞の分化転換および進行性腎線維症に関係づけられるプロセスである。Yangら、「Dissection of key events in tubular epithelial to myofibroblast transition and its implications in renal interstitial fibrosis」Am J Pathol 159巻:1465〜1475頁(2001年)。糖尿病の被験体由来の虚血性腎臓、腎内HA含有量は、24時間後にはすでに増加し始め、虚血/再灌流(I/R)の1〜8週間後には有意であった。Okajima K:「Regulation of inflammatory responses by natural anticoagulants」Immunol Rev 184巻:258〜274頁(2001年)。
ヒアルロン酸(当技術分野ではヒアルロン酸およびヒアルロナンとしても公知であり、HAと省略される)は、N−アセチル−D−グルコサミン単位とD−グルクロン酸単位が交互になった直鎖状の非分枝多糖鎖を含むグルコサミノグリカンである。Laurentら、「Hyaluronan」FASEB J 6巻:2397〜2404頁(1992年);およびDelpechら、「Hyaluronan:fundamental principles and applications in cancer」J Intern Med 242巻:41〜48頁(1997年)。HAは、細菌および動物の両方を含めた種々の型の生物材料に遍在的に存在する。ヒトでは、HAは、臍部索、眼の硝子体液、軟骨および滑液において高濃度で見いだされる。CSF、リンパ液、血液、血清および尿中には少量のHAが存在する。HAのレベルは、関節リウマチ、肝硬変、およびウィルムス腫瘍などの疾患と関連づけられている。HAは、一般に、非特異的な腫瘍と関連づけられるが、その使用は、特に臨床的な腫瘍の発見、療法および管理には今まで適用されていない。HAは、癌を含めたいくつかの病態生理学的な状態において役割を果たすことが公知である。
例えば、HAレベルは、特定の動物腫瘍モデル(例えば、ウサギV2細胞腫)およびヒトの癌(例えば、肺癌、ウィルムス腫瘍、乳癌など)において上昇することが示されている。Knudsonら、「The role and regulation of tumor associated hyaluronan」In: The Biology of Hyaluronan(J. Whelan編)、150〜169頁、New York、Wiley Chichister(Ciba Foundation Symposium 143)、1989年)。腫瘍組織では、HAは、腫瘍細胞の接着および遊走を支持し、また、免疫サーベイランスに対していくらかの防御を提供する。
HAの小さな断片は、血管新生を刺激することも観察されており、そのような断片は膀胱癌患者の尿および腫瘍組織において見いだされる。Sattarら、「Does hyaluronan have a role in endothelial cell proliferation of the synovium?」Semin Arthritis Rheum 22巻:37〜43頁(1992年);Lokeshwar VB、Selzer MG. Differences in hyaluronic acid mediated functions and signaling in arterial, microvessel, and vein−derived human endothelial cells. J Biol Chem 2000年;275巻:27641〜27649頁。ヒアルロン酸断片は、エンドグリコシダーゼであるHAaseがHAポリマーを分解するときに生成される。Csoka TB、Frost GI、Stern R. Hyaluronidases in tissue invasion. Invasion Metastasis 1997年;17巻:297〜311頁;および55. Roden L, Campbell P, Fraser JR, Laurent TC, Petroff H、Thompson JN. Enzymatic pathways of hyaluronan catabolism. In: Whelan J編 The Biology of Hyaluronan. New York:Wiley Chichister 1989年:60〜86頁。HA検査は、腫瘍悪性度にかかわらず、膀胱がんを検出すると示唆されてきた。Lokeshwar VB、Obek C、Pham HT、Wei D、Young MJ、Duncan RC. Urinary hyaluronic acid and hyaluronidase: markers for bladder cancer detection and evaluation of grade. J Urol 2000年;163巻:348〜356頁。
標準のBTA−Statと比較した、膀胱腫瘍の再発をモニタリングするためのHA−HAase検査の有効性が最近報告された。Lokeshwarら、Bladder Tumor Markers for Monitoring Recurrence and Screening Comparison of Hyaluronic Acid−Hyaluronidase and BTA−Stat Tests Cancer 95巻:61〜72頁(2002年)。この試験により、HA−HAase検査などの生化学検査により、膀胱鏡検査より前に膀胱がんの再発を検出することができることが示唆された。そのような早期検出により、転帰の点で臨床的利点をもたらすことができれば、膀胱鏡検査は、再発をモニタリングすることにおいて検査の感度、特異度、および正確度を判定するための最終的なゴールドスタンダードのままではない可能性がある。これについての興味深い推論は、前立腺がん患者の治療および前立腺全摘除術または放射線療法後の前立腺特異的抗原の増加であると思われる。HA−HAase検査は、膀胱がんの再発をモニタリングするための膀胱鏡検査の有効な補助になり得る。感度90%および正確度86%を超えると、HA−HAase検査は、膀胱がんの再発をモニタリングするための膀胱鏡検査の有効な補助になり得る。偽陽性のHA−HAase検査は、5ヶ月以内の有意な再発のリスクを有する。したがって、生化学検査の組合せにより、膀胱がんの再発を有効にモニタリングすることが可能であり、それにより、サーベイランス膀胱鏡検査手順の数を最小限50%減らすことが可能になり得る。
ヒアルロニダーゼ(HAase)は、HAのN−アセチルグルコサミニック(acetylglucosaminic)結合を加水分解することによってHAを分解するエンドグリコシダーゼ的な(endoglycosidic)酵素である。HAのヒアルロニダーゼによる限られた分解により、血管新生性である、特異的な長さ(約3〜25二糖ユニット)のHA断片が生成する(Westら、Angiogenesis induced by degradation products of hyaluronic acid. Science、228巻:1324〜1326頁、1985年)。脊椎動物では、ヒアルロニダーゼは、中性のpH(最適pH5.0)で活性であるものと、酸性のpH(pH3.5〜4.0)で活性であるものの2つのクラスにカテゴリー化することができる(Rodenら、Enzymatic pathways of hyaluronan catabolism. In: The Biology of hyaluronan、(J. Whelan編)、60〜86頁、New York、Wiley Chichister(Ciba Foundation Symposium 143)、1989年;Westら、同書;Gold, Purification and properties of hyaluronidase from human liver. Biochem. J.、205巻:69〜74頁、1982年;FraserおよびLaurent、Turnover and metabolism of Hyaluronan. in: Biology of Hyaluronan、(J. Whelan編)、41〜59頁、New York、Wiley Chichister(Ciba Foundation Symposium 143)、1989年;Zhuら、Molecular cloning of a mammalian hyaluronidase reveals identity with hemopexin, a serum heme−binding protein. J. Biol. Chem.、269巻:32092〜32097頁、1994年;Linら、A hyaluronidase activity of the sperm plasma membrane protein PH−20 enables sperm to penetrate the cumulus layer surrounding the egg. J. Cell Biol.、125巻:1157〜1163頁、1995年)。例えば、精巣ヒアルロニダーゼは中性型であるが、肝臓ヒアルロニダーゼは最適pHが酸性である。HAおよびヒアルロニダーゼの両方の協奏的な作用は、胚発生、脈管形成、血管リモデリング、免疫サーベイランスおよび腫瘍の進行の間に重要な役割を果たすことが公知である(McCormickおよびZetter、Adhesive interactions in angiogenesis and metastasis. Pharmacol. Ther.、53巻:239〜260頁、1992年;Hobarthら、Topical chemo−prophylaxis of superficial bladder cancer by mitomycin C and adjuvant hyaluronidase, Eur. Urol.、21巻:206〜210頁、1992年;Knudsonら、The role and regulation of tumor−associated hyaluronan. In: The Biology of Hyaluronan(J. Whelan編)150〜169頁、New York、Wiley, Chichester(Ciba Foundation Symposium 143)、1989年;Linら、Urinary hyaluronic acid is a Wilms’ tumor marker. J. Ped. Surg.、30巻:304〜308頁、1995年;Sternら、Hyaluronidase levels in urine from Wilms’ tumor patients. J. Natl. Cane. Inst.、83巻:1569〜1574頁、1991年)。
B.細胞死受容体5
細胞死受容体5(DR5)は、腫瘍壊死因子関連アポトーシス誘導リガンド(TRAIL)によって活性化されるアポトーシス促進性受容体であると考えられている。TRAILは、広範囲の細胞においてアポトーシスを誘導する内在性アポトーシス誘導リガンドの可溶性の形態であり、その後の炎症および線維症の一因となっていると考えられている。TRAILまたはDR5を欠損したマウスは炎症およびその後の線維症の出現に対して比較的抵抗性であることが報告されている。Wangら、「Over−expression of C/EBP−alpha induces apoptosis in cultured rat hepatic stellate cells depending on p53 and peroxisome proliferator−activated receptor−gamma」Biochem Biophys Res Commun 380巻:286〜291頁(2009年);およびTakedaら、「Death receptor 5 mediated−apoptosis contributes to cholestatic liver disease」Proc Natl Acad Sci U S A 105巻:10895〜10900頁(2008年)。
本明細書で提示されているデータは、炎症、敗血症、急性腎臓障害、および急性腎不全に関連する一連の尿中タンパク質のスクリーニング方法を例示している。このパネルから、尿中細胞死受容体5(DR5)を重篤なAKI後の回復の潜在的なバイオマーカーとして同定した。細胞死受容体5(TRAILR2としても公知である)は、腫瘍壊死因子(TNF)スーパーファミリーの一部であり、腫瘍壊死因子関連アポトーシス誘導リガンド(TRAIL)の受容体である。TRAILがその受容体(DR4およびDR5)に結合すると、事象のカスケードが開始され、NFkBの活性化およびアポトーシスが導かれる。Shettyら、「Tumor necrosis factor−related apoptosis inducing ligand (TRAIL) up−regulates death receptor 5 (DR5) mediated by NFkB activation in epithelial cell lines」Apoptosis 7巻:413〜420頁(2002年)。
一実施形態では、本発明は、AKI後の腎機能回復を予測することができるDR5を含む尿中バイオマーカーを意図している。一実施形態では、本発明は、AKI後の治療の強さおよび長期の合併症の予防について患者を階層化することができるDR5を含む尿中バイオマーカーを意図している。
C.トランスフォーミング増殖因子β1
トランスフォーミング増殖因子−β1(TGFβ1)は、これらに限定されないが、増殖、分化およびアポトーシスを含めた多くの細胞機能を行う分泌タンパク質であると考えられている。TGFβ1は、細胞外マトリックスの成分の合成を刺激し、コラゲナーゼ産生を低下させることによって直接作用し得る、または、主要な病因に関係なく末期腎臓機能不全で起こる糸球体硬化症、間質性線維症および尿細管萎縮において役割を果たし得る結合組織成長因子(CTGF)などの他の線維形成促進因子(profibrogenic factor)を通じて間接的に作用し得る。Wolf G.、「Renal injury due to renin−angiotensin−aldosterone system activation of the transforming growth factor−beta pathway」Kidney Int 70巻:1914〜1919頁(2006年)。TGFβ1は、また、虚血/再灌流(I/R)後にも高度に発現され、内皮細胞の表現型の移行を誘導して、線維芽細胞/筋線維芽細胞表現型に分化転換させることによって血管の損失を促進する。
本明細書で提示されているデータにより、腎臓の生理機能に関連する一連の尿中タンパク質がスクリーニングされる。このパネルから、尿中トランスフォーミング増殖因子β1(TGF−β1)を重篤なAKI後の腎臓の回復の潜在的なバイオマーカーとして同定した。TGF−β1は、胎生発育ならびに組織の治癒および修復に関与する成長因子である。TGF−β1は、腎尿細管上皮細胞のシグナル伝達に関与することが公知である。Sakuraiら、「An in vitro tubulogenesis system using cell lines derived from the embryonic kidney shows dependence on multiple soluble growth factors」Proc Natl Acad Sci USA 94巻:6279〜6284頁(1997年)。
一実施形態では、本発明は、AKI後の腎機能回復を予測することができるTGF−β1を含む尿中バイオマーカーを意図している。一実施形態では、本発明は、AKI後の治療の強さおよび長期の合併症の予防について患者を階層化することができるTGF−β1を含む尿中バイオマーカーを意図している。
D.臨床試験結果
1.実験計画
最近の腎臓回復試験(BioMARK)は、Veterans Affairs/National Institutes of Health(VA/NIH)Acute Renal Failure Trial Network試験(以下、ATN試験と称される)の一部として行われた、観察に基づくコホート試験であった。ATN試験は、急性腎臓障害の重症の患者における腎置換療法に対する2つの戦略の多施設の前向き試験を含んだ。ATN試験は、2003年11月から2007年7月の間、Veterans Administration and university関連医療センター27か所で行われた。成人患者(18歳以上)の全員が急性尿細管壊死と臨床的に一致したAKIを有し(虚血性障害または腎毒性障害および乏尿または血清クレアチニンの増加の臨床的環境と定義される)、腎置換療法(RRT)が必要であり、加えて1つまたは複数の腎臓ではない臓器系の不全または敗血症を有した。
除外基準は、:i)ベースラインの血清クレアチニンが男性では2mg/dl超、もしくは、女性では1.5mg/dl超であること;ii)臨床的に、急性尿細管壊死以外の病因に起因すると考えられるAKI;iii)事前腎移植;iv)妊娠;v)嵌頓;vi)体重が120kgを超えること;vii)RRTの候補でないこと;viii)瀕死の状態であること;またはix)不可逆的な医学的状態が原因で、28日生存することが予測されない患者を含んだ。適格の患者は、無作為化の前に断続的な血液透析の2回以上のセッションもしくは持続的な低効率透析、または、24時間を超える連続的な腎置換療法を受けることはできない。
ATN試験の補助試験として、University of Pittsburgh Medical Center、Pittsburgh VA Medical Center、Cleveland Clinical Foundation、University of Texas Health Science Center at Houston、およびWashington University Medical Centerにおいて登録された一部の患者に、選択された前向きバイオマーカー(すなわち、例えば、ヒアルロン酸、トランスフォーミング増殖因子β1、または細胞死受容体5)の連続的な測定を受けるよう求めた。この特定の試験には、バイオマーカー決定に関する追加的な同意書が必要であり、これらの5か所のセンターから合計76症例が分析のために利用可能であり、試験に含めた。Institutional Review Boards of the University of Pittsburghおよび関与する現場全てから認可を得た。
2.データの収集および分析
試験参加者の医療記録を前向きに再調査して、ベースラインの人口統計的特性、連続的な腎機能、および/または乏尿の存在(尿量1日当たり<400mlによって定義される)を含めた入院データを検索した。敗血症の存在を、全身性炎症反応症候群基準を用いることによって定義した。腎臓の回復の定義は、2nd International Consensus Conference of the acute dialysis quality initiative(ADQI)groupから改変した。腎機能の回復は、長期生存または透析非依存によって定義した。非回復は、非生存または透析非依存によって定義した。
新鮮な尿中試料を以下の時間に得た:登録後1日目、7日目、および14日目。尿を4℃、1000×gで5分間遠心分離した後、尿試料を分注し、−80℃で保管した。どの試料も試験前に解凍・再凍結しなかった。尿中クレアチニン濃度を、市販の酵素アッセイ(DZ072B、Diazyme labs、California、USA)を用いて測定し、尿中HAを、市販のアッセイ(Echelon Biosciences、Salt Lake City、USA)を用いて測定し、TGFβ1を、市販のアッセイ(R&D、Minneapolis、USA)を用いて測定した。全てそれぞれの製造者の説明書に従って測定した。DR5を自動分析機器(IMMULITE(登録商標);Diagnostic Products Corp、Los Angeles、California)を使用して化学発光免疫測定法によって測定した。
透析非依存としての回復の転帰を、60日目に起こると定義した。登録の60日後までにAKIから回復した患者と回復できなかった患者の間でベースラインの特性を比較した。連続的なデータを平均±SDとして表し、スチューデントのt検定またはウィルコクソン順位和検定を用いて比較した。カテゴリーデータを、割合として表し、カイ二乗検定またはフィッシャーの正確確率検定を用いて比較した。腎バイオマーカーのレベルを、尿中クレアチニン濃度によって正規化し、各時点で解析した。次いで、各患者について、最初の14日以内の最も大きな相対的変化を用い、1日目および最後の利用可能な測定値と比較して解析を実施した。次いで、ロジスティック回帰をデータセットに適合させて潜在的なバイオマーカーのそれぞれとAKIの回復の間の関連性を評価した。したがって、受信者動作特性曲線下面積(AUC ROC)を作成して、各腎バイオマーカーの予測の正確度を評価した。最適なカットオフ点は、感度および特異度の最大の合計によって決定した。各腎バイオマーカーの、従来の臨床的予測因子に対する付加的な予測能力を評価するために、臨床的予測モデルをAUC ROC解析に基づいて同定し、次いで、この臨床モデルに各腎バイオマーカーを個別に加えた。組み合わせたモデルのAUC ROCを臨床モデルのAUC ROCと比較した。解析は全て、SAS9.0(SAS Institute、Cary、NC)を有意水準0.05で使用して実施した。
3.結果
患者76名の臨床的特性が表2に要約されている。
a.1日目の要約
回復群と非回復群には同数の患者が存在した。性別、人種、ベースラインの腎機能、または1日目の臨床的な評価スコア(すなわち、例えば、APACHE IIスコアおよび/またはクリーブランド診療所ICU ARF腎不全スコア)の点で、回復群と非回復群の間に有意差は見いだされなかった。1日目の平均年齢、無作為化前にICUに入室していた期間、チャールソン併存疾患指数、総SOFAスコアは全て、回復群と比較して非回復群において有意に高かった。AKIの原因については、虚血の百分率が、回復群では76.3%であるのと比較して、非回復群では最も高いこと(97.4%)が観察された。同様に、敗血症も非回復群では回復群よりも多くの場合にAKIに関与することが認められた(それぞれ71.05%対60.53%)。
b.60日目の回復予測
個々のバイオマーカーの組合せの5種の異なるモデルを、60日目までの回復を予測するための最良のROC曲線下面積(AUC ROC)についてスクリーニングした。表3を参照されたい。
データにより、14日目のHA、14日目のTGFβ1、およびDR5の最後の利用可能な値が、AUC ROCが0.70〜0.89にわたり、AKI回復の最良の予測因子であったことが実証されている。最適化された臨床モデルは年齢とチャールソン併存疾患指数の組合せであり、AKI回復について有意であるAUC ROC0.74を示した。尿中腎バイオマーカーを臨床モデルに加えるとAUC ROCの大きな改善が観察された。HA、DR5、およびTGFβ1の相対的変化と組み合わせた臨床モデルの指標のAUC ROCは、それぞれ、0.83、0.86、0.84および0.91であり、AUC ROCは、14日目のHAを年齢と組み合わせると0.97に到達した(上記のモデル全てにおいてP<0.001;表4)。
各尿マーカーについての有意な時点を、最大AUC ROC値を選択することによって判定した。臨床的閾値は、上記の5種のモデルの感度および特異度の最大の合計を同定することによって決定した。表3を参照されたい。14日目のHAが、12mcg/mg.Crにおいて感度0.93および特異度0.83の最高値を有することが観察された。感度は低いが、DR5最後の利用可能な値、および14日目のTGFβ1も予測的であると決定された。表5を参照されたい。
ベースラインの腎機能、敗血症、APACHE IIスコアまたはRRTの強さの組合せに関しては、回復群と非回復群の間に有意差は見いだされなかった。しかし、非回復群の患者は、より高齢であり、腎虚血を有する可能性がより高く、RRT前のICUへの入室がより長く、併存疾患がより多く、SOFAスコアがより高いことが見いだされた。データにより、年齢、1日目の総SOFAスコアおよびチャールソン併存疾患指数の組合せが好ましい臨床的な予測モデルを構成することが示唆されている。
これらのデータにより、尿中バイオマーカーであるHA、DR5、およびTGFβ1の相対的変化が、AKIの有害な転帰と有意に相関することも実証されている。これらの3種の腎バイオマーカーは、それぞれ、進行中の腎臓の細胞外マトリックスの沈着、細胞のアポトーシス、内因性細胞表現型分化転換および尿細管上皮細胞傷害の生物学的プロセスを表す。発明の機構を理解する必要はないが、1日目の値は傷害の強さおよび内部の細胞応答を表すので、これらの腎バイオマーカーの相対的変化により、個々のベースラインの特性にかかわらず、回復の程度が表されると考えられている。さらに、14日目のHAと転帰の間の強力な関連性により、細胞外マトリックスの沈着が腎臓回復のプロセスにおいて役割を果たし得ることが示唆されている。
III.腎臓の状態のアッセイ測定値
特定の腎バイオマーカーアッセイ測定値の、2つの集団を区別する能力は、ROC解析を用いて確立することができる。例えば、「第1の」亜集団(すなわち、例えば、1つまたは複数の今後の腎臓の状態の変化の素因がある集団)および「第2の」亜集団(すなわち、例えば、1つまたは複数の今後の腎臓の状態の変化の素因がない集団)から確立されたROC曲線。これらのROC曲線を算出し、これらのROC曲線下面積を確立することにより、特異的なアッセイ測定値の予測力が定量化される。いくつかの実施形態では、本明細書に記載のアッセイ測定値によって確立された予測力は、0.5超、好ましくは少なくとも0.6超、より好ましくは0.7超、さらに好ましくは少なくとも0.8超、なおより好ましくは少なくとも0.9超、最も好ましくは少なくとも0.95超のAUC ROCを含む。
A.免疫測定法
一般に、免疫測定法は、被験体のバイオマーカーを含有する試料、またはそれを含有する疑いがある試料を、バイオマーカーに特異的に結合する少なくとも1種の抗体と接触させることを伴う。次いで、試料中のポリペプチドと抗体が結合することによって形成された複合体の存在または量を示す検出可能なシグナルを生成させる。次いで、検出可能なシグナルを試料中のバイオマーカーの存在または量と関連づける。生物学的なバイオマーカーの検出および分析に関する多数の方法およびデバイスが報告されている。例えば、それぞれ、全ての表、図面、および特許請求の範囲を含めたその全体が参照により本明細書に組み込まれる米国特許第6,143,576号;同第6,113,855号;同第6,019,944号;同第5,985,579号;同第5,947,124号;同第5,939,272号;同第5,922,615号;同第5,885,527号;同第5,851,776号;同第5,824,799号;同第5,679,526号;同第5,525,524号;および同第5,480,792号、ならびにThe Immunoassay Handbook、David Wild編 Stockton Press、New York、1994年を参照されたい。
多数の免疫測定のデバイスおよび方法では、被験体のバイオマーカーの存在または量に関連するシグナルを生成させるために、標識された分子を種々のサンドイッチアッセイ形式、競合的アッセイ形式、または非競合的アッセイ形式で利用することができる。適切なアッセイ形式は、クロマトグラフィーによる方法、質量分析による方法、およびタンパク質「ブロッティング」方法も包含する。さらに、バイオセンサーおよび光学的な免疫測定法などの特定の方法およびデバイスを用いて、標識された分子を必要とせずに分析物の存在または量を決定することができる。例えば、それぞれ、全ての表、図面および特許請求の範囲を含めたその全体が参照により本明細書に組み込まれる米国特許第5,631,171号;および同第5,955,377号を参照されたい。これらの免疫測定法を実施するためのロボット器械は、これらに限定されないが、Beckman ACCESS(登録商標)システム、Abbott AXSYM(登録商標)システム、Roche ELECSYS(登録商標)システム、Dade Behring STRATUS(登録商標)システムを含め、市販されている。しかし、例えば、酵素結合免疫測定法(ELISA)、放射免疫測定法(RIA)、競合結合測定法など任意の適切な免疫測定法を利用することができる。
免疫測定法において使用するために、抗体または他のポリペプチドを種々の固体支持体上に固定化することができる。特異的な結合メンバーを固定化するために使用することができる固相としては、これらに限定されないが、固相結合アッセイにおける固相として開発および/または使用される固相が挙げられる。適切な固相の例としては、これらに限定されないが、メンブレンフィルター、セルロースに基づく紙、ビーズ(ポリマー粒子、ラテックス粒子および常磁性粒子を含めた)、ガラス、シリコンウエハ、微小粒子、ナノ粒子、TentaGel、AgroGel、PEGAゲル、SPOCCゲル、およびマルチウェルプレートが挙げられる。例えば、アッセイストリップは、固体支持体上のアレイに抗体または複数の抗体をコーティングすることによって調製することができる。次いで、このストリップを試験試料に軽く浸し、次いで、直ちに洗浄および検出ステップで処理して、着色されたスポットなどの測定可能なシグナルを生成させる。抗体または他のポリペプチドは、アッセイデバイスの特定の帯域に、アッセイデバイス表面に直接コンジュゲートすることによって、または間接的な結合によって、結合させることができる。間接的な結合の例では、抗体または他のポリペプチドを、粒子または他の固体支持体上に固定化し、その固体支持体をデバイス表面に固定化することができる。
ある特定の実施形態では、尿中腎バイオマーカーアッセイ方法は、免疫測定法を含む。例えば、そのようなアッセイにおいて使用するための抗体は、この用語が下で定義されている通り、被験体の腎バイオマーカーのエピトープに特異的に結合することができ、かつ、それと「関連する」1種または複数種のポリペプチドにも結合することができる。一実施形態では、被験体の腎バイオマーカーは、完全長のマーカー(すなわち、例えば、タンパク質)である。一実施形態では、被験体の腎バイオマーカーは、タンパク質断片マーカー(すなわち、例えば、ペプチド)である。これらに限定されないが、尿、血液、血清、唾液、涙、および血漿を含めた体液試料と適合する多数の免疫測定形式が利用可能である。
この点について、免疫測定法から得られた検出可能なシグナルは、1種または複数種の抗体と、抗体が結合するために必要なエピトープ(複数可)を含有する標的生体分子(すなわち、例えば、分析物)およびポリペプチドの間で形成された複合体の直接的な結果であってよい。そのようなアッセイにより全長のバイオマーカーを検出し、アッセイの結果を被験体のバイオマーカーの濃度として表すことができるが、アッセイからのシグナルは、実際には、試料中に存在するそのような「免疫反応性の」ポリペプチド全ての結果であり得る。バイオマーカーの発現は、タンパク質測定(すなわち、例えば、ドットブロット、ウエスタンブロット、クロマトグラフィー法、質量分析など)および核酸測定(mRNAの定量化)を含めた免疫測定法以外の手段によって決定することもできる。この一覧は、限定的なものではない。
前述の方法ステップは、本明細書に記載の方法において腎バイオマーカーアッセイ測定値が単独で使用されていることを意味するものと解釈されるべきではない。そうではなく、追加的な変数または他の臨床徴候を本明細書に記載の方法に含めることができる。例えば、本明細書に記載のリスクの階層方法、診断方法、分類方法、モニタリング方法などを、これらに限定されないが、人口統計学的情報(例えば、体重、性別、年齢、人種)、病歴(例えば、家族歴、外科手術の種類、既存の疾患、例えば、動脈瘤、うっ血性心不全、子癇前症、子癇、糖尿病、高血圧症、冠動脈疾患、タンパク尿、腎機能不全、または敗血症など、曝露された毒素の種類、例えば、NSAID、シクロスポリン、タクロリムス、アミノグリコシド、ホスカルネット、エチレングリコール、ヘモグロビン、ミオグロビン、イホスファミド、重金属、メトトレキサート、放射線不透過性造影剤、またはストレプトゾトシンなど)、臨床的変数(例えば、血圧、温度、呼吸数)、リスクスコア(APACHEスコア、PREDICTスコア、UA/NSTEMIに対するTIMIリスクスコア、Framinghamリスクスコア)、糸球体濾過量、推定糸球体濾過量、尿産生速度、血清クレアチニン濃度または血漿クレアチニン濃度、尿中クレアチニン濃度、ナトリウムの分画排泄率、尿中ナトリウム濃度、尿中クレアチニンと血清クレアチニンまたは血漿クレアチニンの比率、尿比重、尿浸透圧、尿中尿素窒素と血漿尿素窒素の比率、血漿BUNとクレアチニンの比率、尿中ナトリウム/(尿中クレアチニン/血漿クレアチニン)として算出された腎不全指数、血清好中球ゼラチナーゼ(NGAL)濃度または血漿好中球ゼラチナーゼ(NGAL)濃度、尿中NGAL濃度、血清シスタチンC濃度または血漿シスタチンC濃度、血清心筋トロポニン濃度または血漿心筋トロポニン濃度、血清BNP濃度または血漿BNP濃度、血清NTproBNP濃度または血漿NTproBNP濃度、および血清proBNP濃度または血漿proBNP濃度を含めた、患者集団に関連づけられる1つまたは複数の臨床徴候と組み合わせることができる。1種または複数種の腎バイオマーカーアッセイ測定値と組み合わせることができる他の腎機能の測定値は、本明細書で以下に記載されている。Harrison’s Principles of Internal Medicine、第17版、McGraw Hill、New York、1741〜1830頁;およびCurrent Medical Diagnosis & Treatment 2008年、第47版、McGraw Hill、New York、785〜815頁、それぞれの全体が参照により本明細書に組み込まれる。
2種以上のバイオマーカーを測定する場合、個々のバイオマーカーは、同時に得た試料において測定することができ、または、異なる(例えば、初期または後期)時間に得た試料から決定することができる。個々のバイオマーカーを同じ体液試料または異なる体液試料に対して測定することもできる。例えば、1種の腎バイオマーカーを血清試料または血漿試料において測定することができ、別の腎バイオマーカーを、尿試料において測定することができる。さらに、可能性の割り当てには、腎バイオマーカーアッセイ測定値と、1種または複数種の追加的な変数の時間的変化を組み合わせることができる。
B.検出可能な標識
検出可能な標識からの検出可能なシグナルの生成は、種々の光学的方法、音波による方法、および電気化学的方法を用いて実施することができる。検出様式の例としては、これらに限定されないが、蛍光、放射化学的検出、反射率、吸収、電流測定、コンダクタンス、インピーダンス、干渉法、偏光解析法などが挙げられる。いくらかのこれらの方法では、シグナルを生成させるために、固相抗体を変換器(例えば、回析格子、電気化学センサなど)とカップリングすることができ、一方、他の方法では、シグナルは、固相抗体から空間的に離れた変換器によって生成される(例えば、励起光源および光学検出器を使用する蛍光光度計)。この一覧は、限定的なものではない。抗体に基づくバイオセンサーを使用して分析物の存在または量を決定することもでき、場合によって、標識された分子の必要性がなくなる。
生物アッセイには、検出するための方法が必要であり、アッセイ測定値を定量化するための最も一般的な方法のうちの1つは、試験される生物系の構成成分のうちの1つに対して親和性を有する検出可能な標識をタンパク質または核酸にコンジュゲートすることである。上記の免疫測定法において使用される検出可能な標識としては、これらに限定されないが、それ自体が検出可能な分子(例えば、蛍光部分、電気化学的標識、ecl(電気化学発光)標識、金属キレート、コロイド金属粒子など)ならびに検出可能な反応生成物が生じることによって間接的に検出することができる分子(例えば、西洋ワサビペルオキシダーゼ、アルカリホスファターゼなどの酵素)または、それ自体を検出することができる特異的な結合分子(例えば、第2の抗体に結合する標識された抗体、ビオチン、ジゴキシゲニン、マルトース、オリゴヒスチジン、2,4−ジニトロベンゼン(dintrobenzene)、ヒ酸フェニル(phenylarsenate)、ssDNA、dsDNAなど)を用いることによって間接的に検出することができる分子を挙げることができる。
固相および検出可能な標識コンジュゲートの調製は、多くの場合は、化学的架橋剤の使用を含む。架橋試薬は、少なくとも2つの反応性基を含んでよく、一般に、同種官能性(homofunctional)架橋剤(同一の反応性基を含有する)と異種官能性(heterofunctional)架橋剤(同一でない反応性基を含有する)に分けられる。アミン、スルフヒドリルを通じてカップリングする、または非特異的に反応する同種二官能性(homobifunctional)架橋剤は、多くの商業的な供給源から入手可能である。マレイミド、アルキルおよびハロゲン化アリール、アルファ−ハロアシルおよびピリジルジスルフィドはチオール反応性基であり、スルフヒドリルと反応してチオールエーテル結合を形成すると考えられているが、一方ピリジルジスルフィドはスルフヒドリルと反応して混合ジスルフィドを生じさせる。ピリジルジスルフィド生成物は切断可能である。イミドエステルもタンパク質−タンパク質架橋結合のために非常に有用である。上首尾のコンジュゲーションのためにそれぞれ異なる特質を組み合わせた種々の異種二官能性(heterobifunctional)架橋剤が市販されている。
C.ヒアルロン酸アッセイ
尿中ヒアルロン酸は、アッセイするまで−20℃で保管した、最初に採取された排尿(クリーンキャッチ)尿検体によって決定することができる。HAアッセイは、ビオチン化プロテオグリカンG1ドメイン(HA結合)領域を用いるヒアルロナンに対するELISAプレートに基づくアッセイに基づいてよい。Fosangら Matrix、10巻:306〜313頁(1990年)。一実施形態では、このアッセイを、ヒト臍帯HA(25μg/ml)をコーティングした96ウェルマイクロタイタープレートを使用することによって改変することができ、それを、尿検体のリン酸緩衝食塩水(PBS)+0.05%のTween20(PBS+Tween)中段階希釈物、およびビオチン化したウシ鼻軟骨HA結合タンパク質(1μg/ml)と一緒にインキュベートする。室温で16時間インキュベートした後、ウェルをPBS+Tween中で洗浄した。これらのウェルに結合したHA結合タンパク質を、アビジン−ビオチン検出システムおよびABTS(2,2’アジノ−ビス(3−エチル−ベンゾチアゾリン−6−スルホン酸))基質(Vector Laboratories、Burlingame、Calif.)を用いて定量化した。標準グラフは、吸収(405nm)対ヒト臍帯HA濃度(ng/ml)をプロットすることによって調製することができる。このグラフを使用して、尿検体の各希釈物中のHA濃度を算出することができる。いくつかのそのような決定から、各試料中の平均HA濃度を決定し、次いで尿試料中のクレアチニン濃度(mg/ml)に対して正規化した。
上記の本発明のHAアッセイでは、およそ500ng/mlのカットオフ限界を用いると、感度約88%で膀胱癌が検出されることが示されている。Lokeshwarら Methods for detection and evaluation of bladder cancer 米国特許第6,350,571号(参照により本明細書に組み込まれる)。発明の機構を理解する必要はないが、HA濃度のカットオフ限界は変動し得、また、集団拡散を考慮しなければならないと考えられている。HA濃度のカットオフ限界を、長期透析に対する適切な予測因子に到達するように設定することは、これらに限定されないが、年齢、食事、試料中のタンパク質の濃度、環境の影響、遺伝的背景、水分補給状態(hydration status)、病歴、体調、性別、体重などを含めた因子を考慮することを伴う。
一実施形態では、HAアッセイは、固相の表面上にHAを吸着させることを含む。発明の機構を理解する必要はないが、HAは、ヒト臍帯などの任意の都合のよい供給源に由来してよい。固相は、ニトロセルロースなどを含めた任意の従来の固相であってよく、マイクロタイターウェルであることが好ましい。固相上にHAを吸着させた後、固相の表面を、慣習的な緩衝液(複数可)を用いて洗浄することが好ましい。固相の表面には、なおHAまたは他の分子をカップリングすることができる部位が残っているので、試料を加える前に、HAが吸着しなかった固相のいかなる部分をも覆うために遮断物質を加えることが好ましい。適切な遮断物質の例としては、ウシまたは他の動物に由来するγ−グロブリンおよびアルブミンが挙げられる。ウシ血清アルブミンが好ましい。固相の空いている部位を遮断した後、固相の表面を慣習的な緩衝液(複数可)を用いて洗浄することが好ましい。
次に、HA結合タンパク質(HABP)を、腎臓障害を有する疑いがある人から採取した生体液の試料の存在下で、コーティングした固体支持体に加え、HABPが、固体支持体上にコーティングされたHAおよび尿中HA(もし存在すれば)に結合することが可能な条件下でインキュベートする。インキュベートの時間および条件は、広範囲の限界内で変動し得るが、インキュベートの時間が約4〜約16時間であり、インキュベーション温度が約4℃〜約37℃であることが良好である。しかし、それよりも長いか短いインキュベーション時間およびそれよりも高いか低いインキュベーション温度も可能である。
本発明のアッセイで用いるために適したHABPは、ウシ鼻軟骨(Tengblad、Biochim. Biophys. Acta、578巻:281〜289頁、1979年)、ブタ喉頭軟骨(Fosangら、Matrix、10巻:306〜313頁、1990年)などのいくつもの供給源から容易に精製することができる。HABPが、コーティングされたHAおよび/または試料HAに結合した後、固相の表面を慣習的な緩衝液(複数可)を用いて洗浄することが好ましい。次に、固体支持体上にコーティングされたHAに結合したHABPの量を決定する。HABPはビオチン化されており、アビジン−酵素コンジュゲートおよび着色された生成物を生成する酵素に対する任意の基質と一緒にインキュベートした後に結合したHABPが可視化されることが好ましい。そのような検出システムでは、標識として放射活性を使用せず、多数のマーカー(すなわち、酵素分子)を固体支持体に結合したHABPのそれぞれに対して固定化し、酵素のターンオーバーを通じてシグナル(すなわち、着色された生成物)を増幅する。しかし、任意の従来のマーカー系を、HABPと共に使用することができる。
適切なマーカー系の例としては、酵素、蛍光、化学発光、酵素−基質、同位元素マーカー、放射標識などが挙げられる。固体支持体上にコーティングされたHAに結合したHABPの量の決定はアビジン−ビオチン検出システムを介することが好ましい。別の有用なマーカー系では、ケラチン硫酸およびケラチン硫酸反応性抗体を使用する。尿中HAレベルは、マイクロタイタープレートリーダーを用いて有益に決定することができ、標準グラフから推定することができる。次いで、コーティングされたHAとカップリングしたHABPの量は、生体液の試料を採取した患者における膀胱癌の存在との相関を示し得る。
HAアッセイのために、精製されたヒアルロン酸を標準物質として使用することが好ましい。
上記のアッセイにおいて使用するHA結合断片は、ヒト臍帯HA(約500mg)から、37℃、種々の時間間隔にわたって20,000ユニットの精巣ヒアルロニダーゼ(Sigma Chemical Co.、St.Louis、Mo.)を用いて消化することによって単離することができる。生成したHA断片をセファデックス(Sephadex)G−50カラム(1.5×120cm)で分離した。10mlの画分を採取し、ウロン酸含有量についてアッセイした(BitterおよびMuir、A modified uronic acid carbazole reaction. Anal. Biochem.、4巻:330〜334頁、1962年)。画分を混ぜ合わせてF1、F2およびF3の3つの調製物を得た。各画分中の還元末端の数を、Dygertアッセイによって決定した(Dygertら、Determination of reducing sugars with improved precision. Anal. Biochem.、13巻:367〜374頁、1965年)。HAの直鎖多糖またはその断片はそれぞれ単一の還元末端を含有するので、各断片の鎖長を、ウロン酸1モル当たりの還元末端の数から算出した。各画分内のオリゴ糖のサイズ範囲も、H標識したHA(Lokeshwarら、Ankyrin binding domain of CD44 (GP85) is required for the expression of hyaluronic acid−mediated adhesion function. J. Cell Biol.、126巻1099〜1109頁、1994年に記載の通り調製した)をHA消化の間に組み入れ、断片をゲル電気泳動およびフルオログラフィーによって分析することによって決定した。
したがって、本発明の一実施形態では、長期透析は、腎臓障害および/または腎臓疾患を有する疑いがある患者から採取した生体液の試料(例えば、尿検体など)中のHAを定量的に測定することによって予測することができる。ラジオアッセイ、サンドイッチアッセイ、阻害アッセイなどを含めた任意の従来のアッセイ方法体系を使用して、HAの存在および測定値を決定することができる。しかし、HAは、競合結合測定法によって測定することが好ましい。本発明のアッセイは、ELISA試験と同じように働くが、抗体補体機構(antibody completing mechanism)は用いないことがより好ましい。
一実施形態では、長期透析は、
(a)固体支持体(マイクロタイターウェルが好ましい)をHAでコーティングするステップと、
(b)HA結合タンパク質(HABP)を、コーティングした固体支持体と、腎臓障害および/または腎臓疾患を有する疑いがある人から採取した生体液の試料(例えば、尿試料など)の存在下、HABPが固体支持体上にコーティングされたHAおよび試料中のHA(もし存在すれば)に結合することが可能な条件下で接触させ、インキュベートするステップと、
(c)固体支持体上にコーティングされたHAに結合したHABPの量を決定し、そこから、試料中に存在するHAの量を決定するステップと
を含む方法を用いて予測することができる。
発明の機構を理解する必要はないが、HAが試料中に存在する場合、例えば、標準物質との比較によって決定された通りコーティングされたHAに結合するHABPは少ないと考えられている。言い換えれば、コーティングされたHAに結合したHABPの量の低下(すなわち、対照と比較して)が、試料中に存在するHAの上昇を意味することになる。一実施形態では、尿中HAの上昇により、長期透析が予測される。
一実施形態では、該方法は、結合したHABPに付随する、またはそれによって生じるシグナルを検出するステップをさらに含んでよい。発明の機構を理解する必要はないが、固体支持体上にコーティングされたHAに結合したHABPの量を用い、そこから試料中に存在するHAの量を決定することができると考えられている。例えば、固体支持体に結合したビオチン化HABPの間接的な測定として、着色された生成物の吸収を測定するためにマイクロタイタープレートリーダーを使用することができる(例えば、アビジン−酵素コンジュゲートおよび標識された基質を使用して、着色された生成物を生成させる)。最大の吸収は、HAをコーティングしたウェルを、いかなるHAまたはHAを含有する試料も存在しない単独の緩衝液と一緒にインキュベートすることによって得ることができる。次いで、ng/ウェルまたは0.2mlのHAに対する吸収をプロットすることによって標準グラフを作成することができる。この標準グラフを用いて、試料の各希釈物中のHA濃度(ng/ml)を算出することができる。いくつかのそのような決定から各試料中の平均HA濃度を決定することができる。クレアチニン濃度を決定することができ、したがってHA濃度を正規化することができる。
一実施形態では、患者が長期透析を必要とするようになるかどうかの予測は、正規化された尿中HAレベルから以下を算出することによって決定することができる:時間経過グラフから推定されるHA(ng/ml)×希釈因子/mg/ml尿中タンパク質。例えば、低吸収読み取りは尿試料中のHAが相当量であることを示すことになり、それ自体が患者における長期透析の必要性を示すことになる。
1.患者の尿からのHAおよびHA断片の単離
正常な被験体および患者由来の尿検体を10倍に濃縮し、PBSに対して広範囲にわたって透析することができる。透析した検体のそれぞれおよそ2ml(タンパク質約20mg)を、PBSを用いて平衡化したセファロース6CL−Bカラム(1.5×120cm)(Pharmacia、Piscataway、N.J.)に適用した。そのカラムに、1時間当たり7mlでPBSを流し、3.5mlの画分を採取した。その画分を、上記のELISA様アッセイによってHAについてアッセイした。標準の球状タンパク質マーカーおよび直鎖多糖、例えば、HAおよびHA断片などは異なる形状を有するので、ヒト臍帯静脈HA(Mr約2×10D)およびHA断片であるF1、F2およびF3を用いてカラムを較正した。
ELISA様アッセイは、尿検体中のHA濃度を決定するために、ビオチン化したHA結合タンパク質を使用することを伴ってよい。尿中HAレベル(すなわち、通常はng分量単位)は、水分補給状態および尿量の影響を受けることが見いだされているので、これらのレベルを尿中クレアチニン含有量に対して正規化した。
D.アッセイの相関
いくつかの実施形態では、腎バイオマーカーアッセイ測定値は、1つまたは複数の今後の腎機能の変化と相関する。一実施形態では、リスクの階層は、被験体の今後の腎機能の改善に対する可能性(すなわち、例えば、確率)を決定することを含む。
一実施形態では、腎バイオマーカーアッセイ測定値は、そのような今後の腎機能の改善の可能性と相関する。一実施形態では、該方法は、そのような今後の腎機能に対する障害の可能性と相関する。一実施形態では、リスクの階層は、急性腎不全(ARF)の進行に対する被験体のリスクを決定することを含む。
一実施形態では、腎バイオマーカーアッセイ測定値は、そのような急性腎不全(ARF)の進行の可能性と相関する。一実施形態では、リスクの階層方法は、被験体の転帰リスクを決定することを含む。
一実施形態では、アッセイ測定値は、被験体が罹患している腎障害に関連する臨床転帰の出現の可能性と相関する。
したがって、測定された濃度の値(複数可)をそれぞれ閾値と比較することができ、「正に向かう腎臓障害マーカー」、または「負に向かう腎臓障害マーカー」のいずれかが同定される。一実施形態では、リスクの階層は、今後の腎機能の低下に対する被験体のリスクを決定することを含む。いくつかの実施形態では、該方法により、体液試料を被験体から得た時点から180日以内に被験体の事象が起こる可能性が高い、または低いという可能性、リスク、または確率が割り当てられる。いくつかの実施形態では、割り当てられる可能性、リスク、または確率は、これらに限定されないが、18ヶ月、120日、90日、60日、45日、30日、21日、14日、7日、5日、96時間、72時間、48時間、36時間、24時間、12時間、またはそれ以下を含めた期間内に起こる被験体の事象に関する。あるいは、体液試料を被験体から得た時点から0時間にリスクを割り当てることは、現在の状態の診断と等しい。
診断閾値の選択は、とりわけ、疾患の確率、異なる検査閾値における真の診断および誤った診断の分布、ならびに診断に基づいた治療(または治療できないこと)の影響の推定値を考察することを伴う。例えば、非常に効果的であり、かつリスクのレベルが低い特定の療法を施すことを考える場合、臨床医は実質的な診断の不確実性を受容することができるので、検査はほとんど必要ない。他方、治療の選択肢の有効性が低く、かつリスクが高い状況では、臨床医は多くの場合、より高い程度の診断の確実性を必要とする。したがって、診断閾値の選択には費用対効果分析が必要になる。
1.閾値
さまざまなやり方で適切な閾値を決定することができる。例えば、急性心筋梗塞を診断するための1つの推奨される診断閾値には心筋トロポニンが用いられ、ここで、診断閾値は正常な集団において測定された心筋トロポニン濃度97.5パーセンタイルに設定される。診断閾値を決定するための別の方法は、同じ患者由来の連続的な試料を測定することを含み、事前の「ベースライン」の結果を用いてバイオマーカーのレベルの時間的変化をモニタリングする。
集団研究を用いて閾値を選択することもできる。例えば、第二次世界大戦中にレーダー画像を解析するために開発された信号検出理論の分野から受信者動作特性(「ROC」)が生じ、ROC解析は多くの場合、「疾患にかかっている」亜集団と「疾患にかかっていない」亜集団を区別するための閾値を選択するために用いられる。予測力は、偽陽性(すなわち、例えば、人が、検査で陽性であるが実際には疾患を有さない場合)の出現と偽陰性(すなわち、例えば、人が実際には疾患を有する場合に検査で陰性であり、健康であると示唆される場合)の出現が釣り合う。ROC曲線を描くためには、決定閾値が連続的に変動するにしたがって真陽性率(TPR)および偽陽性率(FPR)を決定する。TPRは感度と等しく、FPRは(1−特異度)と等しいので、ROCグラフは、時には感度対(1−特異度)プロットと称される。完璧な検査のROC曲線下面積は1.0になり、ランダムな検査の面積は0.5になる。閾値は、許容できるレベルの特異度および感度がもたらされるように選択され、通常、特異度値と感度値を合計することによって決定される。したがって、算出された閾値が大きいほど、解析における特異的なアッセイ測定値の予測力が大きくなる。
この場合、「疾患にかかっている」とは、1つの特性(すなわち、例えば、疾患もしくは状態の存在またはいくつかの転帰の出現)を有する集団を指し、「疾患にかかっていない」集団は、同じ特性を欠くものとする。単一の決定閾値がそのような方法の最も単純な適用であるが、多数の決定閾値を用いることができる。例えば、第1の閾値を下回ると、比較的高い信頼度で疾患の非存在を割り当てることができ、第2の閾値を上回ると、同様に、比較的高い信頼度で疾患の存在を割り当てることができる。2つの閾値の間は、不定であるとみなすことができる。これは、単に本質的に例示的であるものとする。
閾値の比較に加えて、アッセイ測定値と患者の分類(すなわち、例えば、疾患の出現または不出現、転帰の可能性など)の相関を示すための他の方法としては、これらに限定されないが、決定木、ルールセット、ベイズ法、および神経回路網法が挙げられる。これらの方法により、被験体または患者が複数の分類のうちの1つの分類に属する程度を示す確率の値を得ることができる。
多数の閾値を用いて被験体および/または患者の腎臓の状態を評価することもできる。例えば、多数の閾値方法は、1つまたは複数の今後の腎臓の状態の変化、障害の出現、分類などの素因がある「第1の」亜集団と、そのような単一の群に入る素因がない「第2の」亜集団と組み合わせることができる。次いで、この組合せ群を3つ以上の同等の部分(すなわち、例えば、細区分の数に応じて、三分位数、四分位数、五分位数など)に細分する。被験体がどの細区分に入るかに基づいて、被験体にオッズ比を割り当てる。三分位数の実施形態を考える場合、最低または最高の三分位数を、他の細区分と比較するための参照として用いることができる。この参照細区分にはオッズ比1を割り当てる。第2の三分位数には、第1の三分位数と比較したオッズ比を割り当てる。すなわち、第2の三分位数のどれかは、第1の三分位数のどれかと比較して、1つまたは複数の今後の腎臓の状態の変化を受ける可能性が3倍高い。第3の三分位数にも同様に、第1の三分位数と比較したオッズ比を割り当てる。
2.特異度および感度
いくつかの実施形態では、1種もしくは複数種の腎バイオマーカー、またはそのようなバイオマーカーの複合物の測定された濃度を連続的な変数として処理することができる。例えば、任意の特定のバイオマーカーの濃度を、対応する、被験体の今後の腎機能の低下、障害の出現、分類などの確率に変換することができる。あるいは、閾値により、被験体集団を、「第1の」亜集団(例えば、1つまたは複数の今後の腎臓の状態の変化、障害の出現、分類などの素因がある)、およびそのような素因がない「第2の」亜集団などの「ビン」に分離することにおいて許容できるレベルの特異度および感度がもたらされ得る。
一実施形態では、以下の検査の測定値の正確度の1つまたは複数で第1の集団と第2の集団が分離されるように閾値を選択する:
i)オッズ比が1超、好ましくは少なくとも約2以上もしくは約0.5以下、より好ましくは少なくとも約3以上もしくは約0.33以下、さらに好ましくは少なくとも約4以上もしくは約0.25以下、なおより好ましくは少なくとも約5以上もしくは約0.2以下、最も好ましくは少なくとも約10以上もしくは約0.1以下であること、
ii)特異度が0.5超、好ましくは少なくとも約0.6、より好ましくは少なくとも約0.7、さらに好ましくは少なくとも約0.8、なおより好ましくは少なくとも約0.9、最も好ましくは少なくとも約0.95であり、対応する感度が、0.2超、好ましくは約0.3超、より好ましくは約0.4超、さらに好ましくは少なくとも約0.5、なおより好ましくは約0.6、さらにより好ましくは約0.7超、さらに好ましくは約0.8超、より好ましくは約0.9超、最も好ましくは約0.95超であること、
iii)感度が、0.5超、好ましくは少なくとも約0.6、より好ましくは少なくとも約0.7、さらに好ましくは少なくとも約0.8、なおより好ましくは少なくとも約0.9、最も好ましくは少なくとも約0.95であり、対応する特異度が、0.2超、好ましくは約0.3超、より好ましくは約0.4超、さらに好ましくは少なくとも約0.5、なおより好ましくは約0.6、さらにより好ましくは約0.7超、さらに好ましくは約0.8超、より好ましくは約0.9超、最も好ましくは約0.95超であること、
iv)感度が少なくとも約75%であり、それと組み合わせて、特異度が少なくとも約75%であり、陽性可能性比(感度/(1−特異度)として算出される)が1超、少なくとも約2、より好ましくは少なくとも約3、さらに好ましくは少なくとも約5、最も好ましくは少なくとも約10であること、または
v)陰性可能性比((1−感度)/特異度として算出される)が1未満、約0.5以下、より好ましくは約0.3以下、最も好ましくは約0.1以下であること。
種々の検査の測定値の正確度が報告されており、所与のバイオマーカーの有効性を決定するために用いられている。Fischerら、Intensive Care Med. 29巻:1043〜1051頁(2003年)。これらの正確度測定値としては、これらに限定されないが、感度および特異度、予測値、可能性比、診断オッズ比、およびAUC ROC値が挙げられる。例えば、AUC ROC値は、分類器により、無作為に選択された陽性例が無作為に選択された陰性例よりも上位に位置づけられる確率と等しい。したがって、AUC ROC値は、2つの群のデータが連続的である場合に考えられる2つの群において得られたスコア間の中央値の差異について検定するマンホイットニーのU検定、またはウィルコクソンの順位検定と等しいと考えることができる。
上記の通り、適切な検査では、これらの種々の測定値に対する以下の結果の1つまたは複数が示され得る:特異度が0.5超、好ましくは少なくとも0.6、より好ましくは少なくとも0.7、さらに好ましくは少なくとも0.8、なおより好ましくは少なくとも0.9、最も好ましくは少なくとも0.95であり、対応する感度が、0.2超、好ましくは0.3超、より好ましくは0.4超、さらに好ましくは少なくとも0.5、なおより好ましくは0.6、さらにより好ましくは0.7超、さらに好ましくは0.8超、より好ましくは0.9超、最も好ましくは0.95超であること;感度が、0.5超、好ましくは少なくとも0.6、より好ましくは少なくとも0.7、さらに好ましくは少なくとも0.8、なおより好ましくは少なくとも0.9、最も好ましくは少なくとも0.95であり、対応する特異度が、0.2超、好ましくは0.3超、より好ましくは0.4超、さらに好ましくは少なくとも0.5、なおより好ましくは0.6、さらにより好ましくは0.7超、さらに好ましくは0.8超、より好ましくは0.9超、最も好ましくは0.95超であること;感度が少なくとも75%であり、それと組み合わせて、特異度が少なくとも75%であること;ROC曲線面積が0.5超、好ましくは少なくとも0.6、より好ましくは0.7、さらに好ましくは少なくとも0.8、なおより好ましくは少なくとも0.9、最も好ましくは少なくとも0.95であること;オッズ比が1とは異なる、好ましくは少なくとも約2以上もしくは約0.5以下、より好ましくは少なくとも約3以上もしくは約0.33以下、さらに好ましくは少なくとも約4以上もしくは約0.25以下、なおより好ましくは少なくとも約5以上もしくは約0.2以下、最も好ましくは少なくとも約10以上もしくは約0.1以下であること;陽性可能性比(感度/(1−特異度)として算出される)が1超、少なくとも2、より好ましくは少なくとも3、さらに好ましくは少なくとも5、最も好ましくは少なくとも10であること;および/または陰性可能性比((1−感度)/特異度として算出される)が1未満、0.5以下、より好ましくは0.3以下、最も好ましくは0.1以下であること。
E.臨床徴候アッセイ
追加的な臨床徴候を、本発明の腎バイオマーカーアッセイ測定値と組み合わせて、腎障害および/または腎疾患のリスクの階層、分類、診断、および/または予後判定に対する相関の感度および特異度を改善することができる。追加的な臨床徴候としては、これらに限定されないが、腎臓の状態に関連する他のバイオマーカーが挙げられる。
一般的なバイオマーカーの名称の後ろにそのバイオマーカーまたはその親のSwiss−Protエントリー番号が列挙された例としては、これらに限定されないが、:アクチン(P68133);アデノシンデアミナーゼ結合タンパク質(DPP4、P27487);アルファ−1−酸糖タンパク質1(P02763);アルファ−1−ミクログロブリン(P02760);アルブミン(P02768);アンジオテンシノゲナーゼ(angiotensinogenase)(Renin、P00797);アネキシンA2(P07355);ベータグルクロニダーゼ(P08236);B−2−ミクログロブリン(P61679);ベータガラクトシダーゼ(P16278);BMP−7(P18075);脳性ナトリウム利尿性ペプチド(proBNP、BNP−32、NTproBNP;P16860);カルシウム結合タンパク質ベータ(S100−ベータ、P04271);炭酸脱水素酵素(Q16790);カゼインキナーゼ2(P68400);カドヘリン−3(P07858);セルロプラスミン(P00450);クラスタリン(P10909);補体C3(P01024);システインリッチタンパク質(CYR61、O00622);チトクロムC(P99999);上皮成長因子(EGF、P01133);エンドセリン−1(P05305);エキソソームフェチュインA(Exosomal Fetuin−A)(P02765);脂肪酸結合タンパク質、心臓(FABP3、P05413);脂肪酸結合タンパク質、肝臓(P07148);フェリチン(軽鎖、P02793;重鎖P02794);フルクトース−1,6−ビスホスファターゼ(biphosphatase)(P09467);GRO−アルファ(CXCL1、(P09341);成長ホルモン(P01241);肝細胞成長因子(P14210);インスリン様成長因子I(P01343);免疫グロブリンG;免疫グロブリン軽鎖(カッパおよびラムダ);インターフェロンガンマ(P01308);リゾチーム(P61626);インターロイキン−1アルファ(P01583);インターロイキン2(P60568);インターロイキン−4(P60568);インターロイキン−9(P15248);インターロイキン−12p40(P29460);インターロイキン−13(P35225);インターロイキン−16(Q14005);L1細胞接着分子(P32004);乳酸デヒドロゲナーゼ(P00338);ロイシンアミノペプチダーゼ(P28838);メプチンA−アルファサブユニット(Q16819);メプリンA−ベータサブユニット(Q16820);ミッドカイン(P21741);MIP2−アルファ(CXCL2、P19875);MMP−2(P08253);MMP−9(P14780);ネトリン−1(O95631);中性エンドペプチダーゼ(P08473);オステオポンチン(P10451);腎乳頭抗原1(Renal papillary antigen)1(RPA1);腎乳頭抗原2(RPA2);レチノール結合タンパク質(P09455);リボヌクレアーゼ;S100カルシウム結合タンパク質A6(P06703);血清アミロイドP成分(P02743);ナトリウム/水素交換アイソフォーム(Sodium/Hydrogen exchanger isoform)(NHE3、P48764);スペルミジン/スペルミンN1−アセチルトランスフェラーゼ(P21673);TGF−ベータ1(P01137);トランスフェリン(P02787);トレフォイルファクター3(TFF3、Q07654);Toll様タンパク質4(O00206);総タンパク質量;尿細管間質性腎炎抗原(Q9UJW2);ウロモジュリン(Tamm−Horsfallタンパク質、P07911)が挙げられる。
1.リスクの階層の改善
リスクの階層の目的で、腎臓の状態の決定を改善する臨床徴候バイオマーカーとしては、これらに限定されないが、アディポネクチン(Q15848);アルカリホスファターゼ(P05186);アミノペプチダーゼN(P15144);カルビンジンD28k(P05937);シスタチンC(P01034);F1FO ATPアーゼのサブユニット8(P03928);ガンマグルタミルトランスフェラーゼ(P19440);GSTa(アルファ−グルタチオン−S−トランスフェラーゼ、P08263);GSTpi(グルタチオン−S−トランスフェラーゼP;GSTクラス−pi;P09211);IGFBP−1(P08833);IGFBP−2(P18065);IGFBP−6(P24592);内在性膜タンパク質1(Itml、P46977);インターロイキン−6(P05231);インターロイキン−8(P10145);インターロイキン−18(Q14116);IP−10(10kDaのインターフェロン−ガンマ誘導性タンパク質、P02778);IRPR(IFRD1、O00458);イソバレリル−CoAデヒドロゲナーゼ(IVD、P26440);I−TAC/CXCL11(O14625);ケラチン19(P08727);Kim−1(A型肝炎ウイルス細胞受容体1、O43656);L−アルギニン:グリシンアミジノトランスフェラーゼ(P50440);レプチン(P41159);リポカリン2(NGAL、P80188);MCP−1(P13500);MIG(ガンマ−インターフェロン−誘導性モノカインQ07325);MIP−1a(P10147);MIP−3a(P78556);MIP−1beta(P13236);MIP−1d(Q16663);NAG(N−アセチル−ベータ−D−グルコサミニダーゼ、P54802);有機イオントランスポーター(OCT2、O15244);オステップロテジェリン(O14788);P8タンパク質(O60356);プラスミノーゲン活性化因子阻害因子1(PAI−1、P05121);ProANP(1−98)(P01160);プロテインホスファターゼ1−ベータ(PPI−ベータ、P62140);Rab GDI−ベータ(P50395);腎カリクレイン(Q86U61);内在性膜タンパク質のRT1.B−1(アルファ)鎖(Q5Y7A8);可溶性腫瘍壊死因子受容体スーパーファミリーメンバー1A(sTNFR−I、P19438);可溶性腫瘍壊死因子受容体スーパーファミリーメンバー1B(sTNFR−II、P20333);組織メタロプロテイナーゼ阻害物質3(TIMP−3、P35625)が挙げられ;uPAR(Q03405)は、本発明の腎臓障害マーカーのアッセイ測定値と組み合わせることができる。
F.人口統計学的情報の徴候
本発明の腎バイオマーカーの測定値と組み合わせることができる他の臨床徴候としては、これらに限定されないが、体重、性別、年齢、人種を含めた人口統計学的情報、病歴、家族歴、外科手術の種類、既存の疾患、例えば、動脈瘤、うっ血性心不全、子癇前症、子癇、糖尿病、高血圧症、冠動脈疾患、タンパク尿、腎機能不全、もしくは敗血症など、曝露された毒素の種類、例えば、NSAID、シクロスポリン、タクロリムス、アミノグリコシド、ホスカルネット、エチレングリコール、ヘモグロビン、ミオグロビン、イホスファミド、重金属、メトトレキサート、放射線不透過性造影剤、もしくはストレプトゾトシンなど)、臨床的変数(例えば、血圧、温度、呼吸数)、リスクスコア(APACHEスコア、PREDICTスコア、UA/NSTEMIに対するTIMI Risk Score、Framingham Risk Score)、尿中総タンパク質量の測定値、糸球体濾過量、推定糸球体濾過量、尿産生速度、血清クレアチニン濃度もしくは血漿クレアチニン濃度、腎乳頭抗原1(RPA1)測定値;腎乳頭抗原2(RPA2)測定値;尿中クレアチニン濃度、ナトリウムの分画排泄率、尿中ナトリウム濃度、尿中クレアチニンと血清クレアチニンは血漿クレアチニンの比率、尿比重、尿浸透圧、尿中尿素窒素と血漿尿素窒素の比率、血漿BUNとクレアチニンの比率、および/または尿中ナトリウム/(尿中クレアチニン/血漿クレアチニン)として算出された腎不全指数が挙げられる。腎臓障害マーカーのアッセイ測定値と組み合わせることができる他の腎機能の測定値は、本明細書で下記されている。Harrison’s Principles of Internal Medicine、第17版、McGraw Hill、New York、1741〜1830頁;およびCurrent Medical Diagnosis & Treatment 2008年、第47版、McGraw Hill、New York、785〜815頁、それぞれの全体が参照により本明細書に組み込まれる。
腎バイオマーカー測定値と臨床徴候測定値をこのように組み合わせることは、多変量ロジスティック回帰、対数線形モデリング、神経回路網解析、mのうちのn解析、決定木解析などを用いることを含んでよい。この一覧は、限定的なものではない。
G.慣習的な腎臓の診断
上記の通り、「急性腎(または腎臓)障害」および「急性腎(または腎臓機能)不全」という用語は、本明細書で使用される場合、一般に、部分的に、血清クレアチニンのベースライン値からの変化の観点で定義される。ARFの大多数の慣習的な定義は、これに限定されないが、血清クレアチニン、そして多くの場合、尿量を用いることを含めた共通要素を有する。患者は、この比較において使用するために利用可能なベースラインの腎機能の測定値を伴わずに腎機能障害を示す場合がある。そのような事象では、患者が最初に有していた正常GFRを仮定することによってベースラインの血清クレアチニン値を推定することができる。
1.糸球体濾過量およびクレアチニン
糸球体濾過量(GFR)は、一般に、単位時間当たりの、腎(腎臓)糸球体毛細血管からボーマン嚢に濾過された体液の体積と定義される。糸球体濾過量(GFR)は、血液中の定常レベルを有し、障害なく濾過されるが、腎臓により再吸収も分泌もされない任意の化学物質を測定することによって算出することができる。GFRは、一般には、ml/分の単位で表される。
GFRを体表積に対して正規化することにより、1.73m当たりおよそ75〜100ml/分のGFRを想定することができる。したがって測定された量は、算出できる血液量に由来する尿中の物質の分量である。
糸球体濾過量(GFRまたはeGFR)を算出または推定するためにいくつかの異なる技法が用いられている。しかし、臨床診察では、クレアチニンクリアランスを用いてGFRを測定する。クレアチニンは、体で自然に産生される(クレアチニンは、筋肉において見いだされるクレアチンの代謝産物である)。クレアチニンは糸球体により障害なく濾過されるが、腎尿細管から活発に非常に少量で分泌もされ、したがって、クレアチニンクリアランスでは実際のGFRが10〜20%過大評価される。クレアチニンクリアランスを測定する容易さを考慮するとこの誤差限界は許容できる。
クレアチニンクリアランス(CCr)は、クレアチニンの尿中濃度(UCr)、尿流量(V)、およびクレアチニンの血漿中濃度(PCr)の値が既知であれば算出することができる。尿中濃度と尿流量の積によりクレアチニンの排泄率が得られるので、クレアチニンクリアランスはその排泄率(UCr×V)をその血漿中濃度で割ったものともいわれる。これは、一般には、数学的に
と表される。
一般に、ある朝の空の膀胱から翌朝の膀胱の内容物まで24時間の尿採取を行い、次いで比較血液検査を行う。
サイズが異なる人の間で結果の比較を可能にするために、多くの場合、CCrを体表積(BSA)に対して補正し、平均サイズの人間と比較してml/分/1.73mで表す。大多数の成人のBSAは平均1.7(1.6〜1.9)であるので、極度の肥満の患者またはきゃしゃな患者は、その患者のCCrをその患者の実際のBSAに対して補正するべきである。
クレアチニンクリアランス測定値の正確度は(採取が完了した時でさえ)糸球体濾過量(GFR)が低下するにつれてクレアチニン分泌が増加し、したがって血清クレアチニンの上昇が少ないことが原因で限定される。したがって、クレアチニンの排泄は、濾過量をはるかに超え、その結果、GFRが潜在的に大きく過剰評価される(2倍までもの差異)。しかし、臨床的な目的のためには、腎機能が安定であるのか、または悪化しているのか、または良くなっているのかを決定することが重要である。これは、多くの場合、血清クレアチニンを単独でモニタリングすることによって決定される。クレアチニンクリアランスと同様に、血清クレアチニンは、ARFの非定常状態ではGFRを正確には反映しない。それにもかかわらず、血清クレアチニンのベースラインからの変化の程度は、GFRの変化を反映する。血清クレアチニンは容易にかつ簡単に測定され、また、腎機能に対して特異的である。
尿量をmL/kg/時間ベースで決定するためには、1時間ごとに尿を採取し、測定することが適切である。例えば、累積的な24時間の出力のみが利用可能であり、患者の体重が提供されない場合には、RIFLE尿量基準の軽微な改変が説明されている。例えば、一部では、平均的な患者の体重を70kgと想定し、患者を以下に基づいてRIFLE分類に割り当てた:<35mL/時間(リスク)、<21mL/時間(障害)または<4mL/時間(不全)。Bagshawら、Nephrol. Dial. Transplant. 23巻:1203〜1210頁(2008年)。
2.治療レジメンの選択
腎臓の診断が得られたら、臨床医は、その診断と適合する治療レジメン、例えば、腎置換療法を開始すること、腎臓を損傷させることが公知である化合物の送達をやめること、腎移植、腎臓を損傷させることが公知である手順を遅延または回避すること、利尿薬の投与を加減すること、目標指向的療法を開始することなどを容易に選択することができる。本明細書に記載の診断方法と関連して、多数の疾患に対する種々の適切な治療が以前考察されている。例えば、Merck Manual of Diagnosis and Therapy、第17版 Merck Research Laboratories、Whitehouse Station、NJ、1999年を参照されたい。さらに、本明細書に記載の方法および組成物は予後判定情報を提供するので、本発明の腎バイオマーカーは、一定期間の治療をモニタリングするために用いることができる。例えば、予後判定の状態の改善または予後判定の状態の悪化により、特定の治療が効果的であること、または効果的でないことが示され得る。
IV.抗体
本明細書に記載の免疫測定法において使用される抗体は、本発明の腎臓障害マーカーに特異的に結合することが好ましい。「特異的に結合する」という用語は、上記の通り、抗体は、その抗体が結合するエピトープ(複数可)を提示している任意のポリペプチドに結合し得るので、抗体がその意図された標的に独占的に結合することを示すものではない。そうではなく、抗体は、その意図された標的に対する親和性が、適切なエピトープ(複数可)を提示していない非標的分子に対する親和性と比較して約5倍高い場合に「特異的に結合する」。抗体の標的分子に対する親和性は、非標的分子に対する親和性よりも少なくとも約5倍、好ましくは10倍、より好ましくは25倍、なおより好ましくは50倍、最も好ましくは100倍、またはそれ以上高いことが好ましい。いくつかの実施形態では、抗体は、少なくとも約10−1、および好ましくは約10−1から約10−1の間、約10−1から約1010−1の間、または約1010−1から約1012−1の間の親和性で結合する。
親和性は、K=koff/konとして算出することができる(koffは解離速度定数であり、Konは会合速度定数であり、Kdは平衡定数である)。親和性は、平衡状態で、さまざまな濃度(c)における標識されたリガンドの結合分画(r)を測定することによって決定することができる。データを、Scatchard方程式:r/c=K(n−r):r=結合したリガンドのモル/平衡状態の受容体のモル;c=平衡状態の遊離のリガンド濃度;K=平衡会合定数;およびn=受容体分子当たりのリガンド結合部位の数を用いてグラフ化する。図式解析により、Y軸上にr/cをプロットし、それに対してX軸上にrをプロットし、したがって、Scatchardプロットを生じさせる。Scatchard解析による抗体親和性測定は当技術分野において周知である。例えば、van Erpら、J Immunoassay 12巻:425〜443頁(1991年);およびNelsonら、Comput. Methods Programs Biomed. 27巻:65〜68頁(1988年)を参照されたい。
多数の刊行物で、選択された分析物と結合させるためのポリペプチドのライブラリーを作製し、スクリーニングするためのファージディスプレイ技術の使用が考察されている。例えば、Cwirlaら、Proc. Natl. Acad. Sci. USA 87巻:6378〜6382頁(1990年);Devlinら、Science 249巻:404〜406頁(1990年);Scottら、Science 249巻:386〜388頁(1990年);およびLadnerら、米国特許第5,571,698号(全ての参考文献が、参照により本明細書に組み込まれる)を参照されたい。ファージディスプレイ法の基本的な概念は、スクリーニングされるポリペプチドをコードするDNAとポリペプチドの物理的な結びつきを確立することである。この物理的な結びつきは、ポリペプチドをコードするファージゲノムを封入するカプシドの一部としてポリペプチドを提示するファージ粒子によってもたらされる。ポリペプチドとそれらの遺伝物質の間の物理的な結びつきが確立されることにより、異なるポリペプチドを担持する非常に多数のファージを同時に質量スクリーニングすることが可能になる。標的に対する親和性を有するポリペプチドを提示しているファージは標的と結合し、これらのファージは、親和性スクリーニングによって標的に濃縮される。これらのファージに提示されるポリペプチドの同一性は、それらのそれぞれのゲノムから決定することができる。次いで、これらの方法を用いて、所望の標的に対する結合親和性を有することが同定されたポリペプチドを、従来の手段によって大量に合成することができる。例えば、全ての表、図面および特許請求の範囲を含めたその全体が本明細書に組み入れられる米国特許第6,057,098号を参照されたい。
次いで、これらの方法によって生成された抗体を、精製された被験体のポリペプチドに対する親和性および特異性について第1のスクリーニングによって選択し、所要であれば、その結果を、結合から排除されることが望ましいポリペプチドを有する抗体の親和性および特異性と比較することができる。スクリーニング手順は、精製されたポリペプチドをマイクロタイタープレートの別々のウェルに固定化することを伴ってよい。次いで、潜在的な抗体または抗体群を含有する溶液をそれぞれのマイクロタイターウェルに入れ、約30分〜2時間インキュベートする。次いで、マイクロタイターウェルを洗浄し、標識された二次抗体(例えば、生じる抗体がマウス抗体である場合はアルカリホスファターゼとコンジュゲートした抗マウス抗体)をウェルに加え、約30分インキュベートし、次いで洗浄する。基質をウェルに加えると、固定化したポリペプチド(複数可)に対する抗体が存在するところに呈色反応が現れる。
次いで、このように同定された抗体を、選択されたアッセイデザインにおいて親和性および特異性についてさらに解析することができる。標的タンパク質に対する免疫測定法の展開において、精製された標的タンパク質は、選択された抗体を用いる免疫測定法の感度および特異度を判断するための標準物質として作用する。種々の抗体の結合親和性は異なる可能性があり、特定の抗体対(例えば、サンドイッチアッセイにおいて)が互いに、例えば立体的に干渉する可能性があるので、抗体のアッセイの性能は、抗体の絶対的な親和性および特異性よりも重要な尺度であり得る。
V.キット
いくつかの実施形態では、本発明は、本明細書に記載の方法を実施するためのデバイスおよびキットも意図している。適切なキットは、記載されている腎臓障害マーカーのうちの少なくとも1つについてのアッセイを実施するために十分な試薬を、記載されている閾値の比較を実施するための説明書と一緒に含む。
ある特定の実施形態では、そのようなアッセイを実施するための試薬はアッセイデバイス内に提供され、そのようなアッセイデバイスをそのようなキットに含めることができる。好ましい試薬は、1種または複数種の固相抗体を含んでよく、固相抗体は、固体支持体に結合させた意図されたバイオマーカー標的(複数可)を検出する抗体を含む。サンドイッチ免疫測定法の場合では、そのような試薬は、1種または複数種の検出可能に標識された抗体も含んでよく、検出可能に標識された抗体は、検出可能な標識に結合した意図されたバイオマーカー標的(複数可)を検出する抗体を含む。アッセイデバイスの一部として提供することができる追加的な任意選択の要素は、本明細書で以下に記載されている。
いくつかの実施形態では、本発明は、記載されている腎臓障害マーカーを解析するためのキットを提供する。キットは、腎臓障害マーカーである少なくとも1種の抗体を含む少なくとも1つの試験試料を解析するための試薬を含む。キットは、本明細書に記載の診断的に相関を示すことおよび/または予後判定的に相関を示すことの1つまたは複数を実施するためのデバイスおよび説明書も含んでよい。好ましいキットは、サンドイッチアッセイを実施するための抗体対、または分析物についての競合的なアッセイを実施するための標識された種を含む。抗体対は、固相とコンジュゲートした第1の抗体および検出可能な標識とコンジュゲートした第2の抗体を含み、第1の抗体および第2の抗体のそれぞれが腎臓障害マーカーに結合することが好ましい。各抗体は、モノクローナル抗体であることが最も好ましい。キットを使用するため、および相関を示すための説明書は、その製造、輸送、販売または使用の間の任意の時点でキットに添付された、または別のやり方でキットに付随させた任意の書き込まれた資料または記録された資料を示すラベルの形態であってよい。例えば、ラベルという用語は、広告リーフレットおよびパンフレット、包装材料、説明書、オーディオカセットまたはビデオカセット、コンピュータディスク、ならびにキットに直接記された記述を包含する。
一実施形態では、本発明は、長期透析を予測するための診断用キットを意図している。一実施形態では、キットは、HAおよび/またはHAase、HABPとマーカーまたはマーカーとコンジュゲートしたHABP、ならびに生体試料(すなわち、例えば、尿試料)中のHAおよび/またはHAaseの存在を検出することにおいて使用するために適した補助的な試薬を含む。本発明で意図されている診断用キットの例は、慣習的な尿試験紙検査デバイスである。
一実施形態では、尿試験紙検査デバイスにより、長期透析を予測するためのHAアッセイを補助することができる。例えば、慣習的な方法体系を用いて、尿試験紙の形態の固相を使用して、HAを上記の通りアッセイすることができる。一実施形態では、尿試験紙をHAでコーティングすること、またはHAを浸透させることができ、尿試験紙を使用して、これに限定されないが、尿を含めた任意の生体液を検査することができる。
いくつかの実施形態では、本発明は、目的を実行し、言及された結果および利点、ならびに本発明に固有の結果および利点を得るために十分に適合されている。本明細書において提供される実施例は、好ましい実施形態を表し、例示的なものであり、本発明の範囲を限定するものではない。
(実施例1)
ヒト尿試料中の正規化されたヒアルロン酸
上記の通りヒト尿においてヒアルロン酸を決定した。2週間(すなわち、14日;D1〜D14)にわたって尿中のHAを採取し、分析することによって経時変化を生成した。提示されたデータは、腎臓障害に罹患した28日後に回復している患者および回復していない患者を示す(すなわち、例えば、R28=回復している患者;およびNR28=回復していない患者)。14日間の採取期間中、1日目(D1)、7日目(D7)、および14日目(D14)に試料を分析した。図1を参照されたい。
データにより、回復している患者については、ヒアルロン酸はD1において最も高く、D7およびD14では次第に減少したことが実証されている。対照的に、回復していない患者については、同じ期間にわたってヒアルロン酸は着実に増加した。データにより、ヒアルロン酸が腎臓障害からの回復と相関することが明白に示唆されている。
(実施例2)
ヒト尿試料中の絶対的な正規化されたヒアルロン酸レベル
本実施例におけるデータにより、腎臓障害後28日目(R28)および60日目(R60)のどちらにおいても回復を示す患者ならびに回復しなかった患者(NR28およびNR60)について実施例1に従って採取した腎臓障害後D1、D7、および/またはD14において取得した上記試料中の正規化された絶対的なヒアルロン酸レベル間の差異が調査される。
データにより、1日目と7日目の間、ならびに1日目と14日目の間に、回復している患者において正規化されたヒアルロン酸の排泄の明らかな低下(すなわち、例えば、この期間にわたる絶対的なヒアルロン酸の排泄の減少)が実証されたことが示されている。しかし、7日目と14日目の間の差異は無視できる、つまり、排泄率は変化しなかった。対照的に、回復していない患者では、正規化されたヒアルロン酸の排泄の1日目と7日目の間の差異、ならびに1日目と14日目の間の差異が明らかに増加したこと(すなわち、例えば、この期間にわたる絶対的なヒアルロン酸の排泄の増加)が実証された。また、排泄率は7日目と14日目の間で変化しなかった。図2および3を参照されたい。
(実施例3)
ヒト尿試料中の相対的な正規化されたヒアルロン酸レベル
この実施例では、実施例2によるデータを再プロットして、回復している患者と回復していない患者の間の差異の大きさをさらに例示している。特に、データは百分率として表される(すなわち、D7÷D1、D14÷D1、D7÷D14、またはD14÷D7)。
データにより、回復している患者では、相対的なヒアルロン酸の排泄が1日目と14日目の間で次第に減少し、14日目と7日目の間の相対的差異はほとんど無視できることが示されている。これは、回復している腎臓障害患者では経時的にヒアルロン酸が減少することを示唆する上記のデータの解釈と一致する。対照的に、データにより、回復していない患者では、相対的なヒアルロン酸の排泄は、期間全体を通して上昇したままであることが示されている。これは、回復していない腎臓障害患者では経時的にヒアルロン酸(hyaluronic)が上昇することを示唆する上記のデータの解釈と一致する。図4および5を参照されたい。
(実施例4)
腎臓障害後D14における長期透析の予測
実施例2に従って提示されたデータを解析し、再プロットして真陽性と偽陽性の関係を評価した。特に、尿中HA/クレアチニンの持続的な上昇(すなわち、D1における測定値とD14における測定値の間の差異)が存在した条件下では、患者が腎臓障害後D60の時点で長期透析の状態にあるかどうかの予測は高感度であった。図6を参照されたい。結論として、データにより、腎臓障害後D1〜D14の間に持続的な尿中HAの上昇が実証されている患者は、D60の時点で(そして、大概はその後も)透析を受けていることが示唆されている。
(実施例V)
TGF−β1によりAKI後の腎臓の回復が予測される
この試験は、AKIからの生存に対する異なる腎置換療法の用量の作用を試験する大規模な多施設無作為化対照試験の補助的なものであり、患者24名が含まれた。
尿中TGF−β1は、AKIが発症した14日後に、60日目までに腎機能が回復しなかった患者において、回復した患者と比較して有意に高かった(p<0.01)。図7を参照されたい。
AKIが発症した14日後に採取した試料を用いて、尿中TGF−β1の値によって60日目までの腎臓の回復が予測され、受信者動作特性曲線下面積(AUC ROC)は0.81(推定標準誤差=0.09)であった。さらに、1日目から14日目までの尿中TGF−β1の変化を考える場合、AUC ROC曲線下面積は、0.84(p<0.01)まで増加する。TGF−b1は、市販のELISAキット(R&D Systems、Minneapolis、MN)を使用して測定した。
(実施例VI)
細胞死受容体5(DR5)によりAKI後の腎臓の回復が予測される
この試験は、AKIからの生存に対する異なる腎置換療法の用量の作用を試験する、大規模な多施設無作為化対照試験の補助的なものであり、被験体25名が含まれた。
尿中DR5は、AKIが発症した14日後に、60日目までに腎機能が回復しなかった被験体において、回復した患者と比較して有意に高かった。表6を参照されたい。
表6.60日目までに腎機能が回復した被験体および回復しなかった被験体のDR5値。(A)は1日目および14日目に、回復しなかった被験体および回復した被験体について示された平均DR5値である。(B)は1日目および14日目に、回復しなかった被験体および回復した被験体について示された平均log DR5値である。
AKIが発症した14日後に採取した試料を用いて、尿中DR5値によって60日目までの腎臓の回復が予測され、受信者動作特性曲線下面積(AUC ROC)は0.90(p<0.02)であった。DR5は、市販の検査キット(Invitrogen、Carlsbad、CA)を使用して測定した。アッセイ系は、炎症性サイトカイン5−plex、+IL−10、TNF−R、およびTNF−Rを用いて多重化された細胞外Luminex(登録商標)ビーズプラットフォームに基づく。
本発明は、当業者がこれを行い、使用するために十分に詳しく記載され、例示されているが、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく種々の代替、改変、および改善が明白であるはずである。本明細書において提供される実施例は、好ましい実施形態を表し、例示的なものであり、本発明の範囲を限定するものではない。当業者により改変および他の使用が想起されるであろう。これらの改変は、本発明の主旨の範囲内に包含され、特許請求の範囲によって定義される。
本発明の範囲および主旨から逸脱することなく、本明細書に開示されている発明に対してさまざまな置換および改変を行うことができることは当業者には容易に明らかになるであろう。
本明細書に記載の特許および刊行物は全て、本発明が関する分野の当業者のレベルを示す。特許および刊行物は全て、個々の刊行物について具体的にかつ個別に参照により組み込まれることが示されたのと同じ程度に、参照により本明細書に組み込まれる。
本明細書に例示的に記載されている本発明は、本明細書において具体的には開示されていない任意の1つまたは複数の要素、1つまたは複数の限定の非存在下で実施することができることが適切である。したがって、例えば、本明細書の各例において、「含むこと(comprising)」、「から本質的になる(consisting essentially of)」および「からなる(consisting of)」という用語はいずれも、他の2つの用語のいずれかと交換することができる。使用されている用語および表現は、説明する用語として使用され、限定ではなく、そのような用語および表現の使用には、示され、記載されている特徴の等価物またはその部分のいずれをも排除する意図はなく、特許請求された本発明の範囲内で種々の改変が可能であることが理解される。したがって、本発明は、好ましい実施形態および任意選択の特徴によって具体的に開示されているが、当業者は本明細書に開示されている概念の改変および変形を用いることができること、ならびにそのような改変および変形は、添付の特許請求の範囲によって定義される本発明の範囲内であるとみなされることが理解されるべきである。
他の実施形態は、以下の特許請求の範囲内に記載されている。

Claims (76)

  1. a)
    i)急性腎障害の少なくとも1つの症状を示す患者と、
    ii)該患者から得た生体液試料であって、少なくとも1種の腎バイオマーカーを含む、生体液試料と
    を準備するステップと、
    b)該試料において、該少なくとも1種の腎バイオマーカーの値を含む、患者の値を測定するステップと、
    c)該患者について、腎臓の回復の確率を該患者の値に基づいて予測するステップと
    を含む、方法。
  2. 予測された確率の腎臓の回復が、前記急性腎障害の発症から少なくとも60日以内に起こる、請求項1に記載の方法。
  3. 前記試料を前記腎障害の発症から少なくとも14日以内に得る、請求項1に記載の方法。
  4. 前記試料を前記腎障害の発症から1日以内に得る、請求項1に記載の方法。
  5. 前記予測するステップが前記患者の値を閾値と関連付けることを含む、請求項1に記載の方法。
  6. 前記閾値が尿中ヒアルロン酸の値を含む、請求項5に記載の方法。
  7. 前記尿中ヒアルロン酸の閾値が、クレアチニン1mg当たりおよそ12μgである、請求項5に記載の方法。
  8. 前記尿中ヒアルロン酸の値についての前記閾値が、少なくとも0.70の受信者動作特性曲線下面積(AUC ROC)値を含む、請求項5に記載の方法。
  9. 前記閾値が、ヒアルロン酸の値および少なくとも1つの臨床徴候値を含む、請求項1に記載の方法。
  10. 前記尿中ヒアルロン酸の値および前記少なくとも1つの臨床徴候値についての前記閾値が、少なくとも0.75の受信者動作特性曲線下面積(AUC ROC)値を含む、請求項9に記載の方法。
  11. 前記閾値が尿中トランスフォーミング増殖因子β1の値を含む、請求項1に記載の方法。
  12. 前記尿中トランスフォーミング増殖因子β1の値についての前記閾値が、クレアチニン1mg当たりおよそ274pgである、請求項11に記載の方法。
  13. 前記尿中トランスフォーミング増殖因子β1の値についての前記閾値が、少なくとも0.70の受信者動作特性曲線下面積(AUC ROC)値を含む、請求項11に記載の方法。
  14. 前記閾値が、前記尿中トランスフォーミング増殖因子β1の値および少なくとも1つの臨床徴候値を含む、請求項1に記載の方法。
  15. 前記尿中トランスフォーミング増殖因子β1および前記少なくとも1つの臨床徴候値についての前記閾値が、少なくとも0.74の受信者動作特性曲線下面積(AUC ROC)値を含む、請求項14に記載の方法。
  16. 前記閾値が尿中細胞死受容体5の値を含む、請求項1に記載の方法。
  17. 前記尿中細胞死受容体5の値についての前記閾値が、クレアチニン1mg当たりおよそ2.7ngである、請求項16に記載の方法。
  18. 前記尿中細胞死受容体5の値についての前記閾値が、少なくとも0.70の受信者動作特性曲線下面積(AUC ROC)値を含む、請求項16に記載の方法。
  19. 前記閾値が、前記尿中細胞死受容体5の値および臨床徴候値を含む、請求項1に記載の方法。
  20. 前記尿中細胞死受容体5の値および前記少なくとも1つの臨床徴候値についての前記閾値が、少なくとも0.76の受信者動作特性曲線下面積(AUC ROC)値を含む、請求項19に記載の方法。
  21. 前記閾値が少なくとも1つの臨床徴候値を含む、請求項1に記載の方法。
  22. 前記臨床徴候値が、年齢、SOFAスコア、チャールソン併存疾患指数、およびAPACHE IIスコアからなる群より選択される、請求項21に記載の方法。
  23. 前記少なくとも1つの臨床徴候値が、少なくとも0.71の受信者動作特性曲線下面積(AUC ROC)値を含む、請求項21に記載の方法。
  24. 前記患者の値が、少なくとも2つの臨床徴候値を含む、請求項1に記載の方法。
  25. 前記少なくとも2つの臨床徴候値が、少なくとも0.74の受信者動作特性曲線下面積(AUC ROC)値を含む、請求項24に記載の方法。
  26. 前記少なくとも2つの臨床徴候値が、年齢およびチャールソン併存疾患指数を含む、請求項24に記載の方法。
  27. a)
    i)急性腎障害の少なくとも1つの症状を示す患者と、
    ii)該患者から得た生体液試料であって、少なくとも1種の腎バイオマーカーを含む、生体液試料と
    を準備するステップと、
    b)該試料において、該少なくとも1種の腎バイオマーカーの値を含む、患者の値を測定するステップと、
    c)該患者の値をバイオマーカーの閾値と関連づけるステップであって、リスクの階層が同定される、ステップと
    を含む、方法。
  28. 前記関連づけるステップにより、正に向かう腎バイオマーカーの値がさらに同定される、請求項27に記載の方法。
  29. 前記関連づけるステップにより、負に向かう腎バイオマーカーのマーカー値がさらに同定される、請求項27に記載の方法。
  30. 前記患者の値が、尿中ヒアルロン酸の値および少なくとも1つの臨床徴候値を含む、請求項27に記載の方法。
  31. 前記患者の値が、トランスフォーミング増殖因子β1の値を含む、請求項27に記載の方法。
  32. 前記患者の値が、細胞死受容体5の値を含む、請求項27に記載の方法。
  33. 前記患者の値が、少なくとも1つの臨床徴候値をさらに含む、請求項27に記載の方法。
  34. 前記試料を、前記急性腎障害の発症から少なくとも14日以内に得る、請求項27に記載の方法。
  35. 前記リスクの階層がリスクカテゴリーを含む、請求項27に記載の方法。
  36. 前記リスクの階層が障害カテゴリーを含む、請求項27に記載の方法。
  37. 前記リスクの階層が機能不全カテゴリーを含む、請求項27に記載の方法。
  38. 前記リスクの階層が、腎臓の回復の可能性を割り当てることを含む、請求項27に記載の方法。
  39. 前記腎臓の回復の可能性が、およそ0.70である閾値を上回る受信者動作特性曲線下面積(AUC ROC)を有する前記バイオマーカーの値を含む、請求項38に記載の方法。
  40. 前記リスクの階層が、前記腎臓が回復しない可能性を割り当てることを含む、請求項27に記載の方法。
  41. 前記腎臓が回復しない可能性が、およそ0.70である閾値を下回る受信者動作特性曲線下面積(AUC ROC)を有する前記バイオマーカーの値を含む、請求項40に記載の方法。
  42. 前記リスクの階層が、患者の臨床転帰リスクを決定することを含む、請求項27に記載の方法。
  43. 前記臨床転帰リスクが腎機能の改善を含む、請求項42に記載の方法。
  44. 前記臨床転帰リスクが腎機能の低下を含む、請求項42に記載の方法。
  45. 前記腎機能の低下が腎障害を含む、請求項44に記載の方法。
  46. 前記腎障害が進行性である、請求項45に記載の方法。
  47. 前記臨床転帰リスクが機能喪失カテゴリーを含む、請求項42に記載の方法。
  48. 前記臨床転帰リスクが末期腎不全カテゴリーを含む、請求項42に記載の方法。
  49. 前記臨床転帰リスクの出現の可能性が、患者の受信者動作特性(AUC ROC)曲線下面積値と関連付けられる、請求項42に記載の方法。
  50. 前記機能喪失カテゴリーの前記可能性が、およそ0.5〜0.3にわたるAUC ROC値の範囲内で増加する、請求項49に記載の方法。
  51. 前記機能喪失カテゴリーの前記可能性は、AUC ROC値が0.5を上回ると減少する、請求項49に記載の方法。
  52. 前記末期腎不全カテゴリーの前記可能性は、AUC ROC値が0.3を下回ると増加する、請求項49に記載の方法。
  53. 前記末期腎不全カテゴリーの前記可能性は、AUC ROC値がおよそ0.3を上回ると減少する、請求項49に記載の方法。
  54. 前記リスクの階層が、今後の腎機能の低下についての被験体のリスクを決定することを含む、請求項27に記載の方法。
  55. 前記今後の腎機能の低下についての被験体のリスクは、AUC ROC値が0.5を下回ると増加する、請求項54に記載の方法。
  56. 前記今後の腎機能の低下についての被験体のリスクは、AUC ROC値が0.5を上回ると減少する、請求項54に記載の方法。
  57. 前記今後の腎機能の低下が、前記体液試料を前記被験体から得た時点から180日以内に起こり得る、請求項54に記載の方法。
  58. 前記今後の腎機能の低下が、18ヶ月、120日、90日、60日、45日、30日、21日、14日、7日、5日、96時間、72時間、48時間、36時間、24時間、12時間、およびそれ未満からなる群より選択される期間内に起こり得る、請求項54に記載の方法。
  59. 前記腎機能の低下が、前記体液試料を前記被験体から得た時点から0時間において起きており、それにより、現在の状態の診断がもたらされる、請求項54に記載の方法。
  60. a)腎疾患に関する既存のリスクファクターを少なくとも1種含む被験体を準備するステップと、
    b)該被験体を、該腎疾患の既存のリスクファクターの少なくとも1種に基づいて、リスクの階層に関して選択するステップと
    を含む、方法。
  61. 前記既存のリスクファクターが腎バイオマーカーを含む、請求項60に記載の方法。
  62. 前記腎バイオマーカーが、尿中ヒアルロン酸、尿中トランスフォーミング増殖因子1β、および尿中細胞死受容体5からなる群より選択される、請求項61に記載の方法。
  63. 前記リスクの階層がリスクカテゴリーを含む、請求項61に記載の方法。
  64. 前記リスクの階層が障害カテゴリーを含む、請求項61に記載の方法。
  65. 前記リスクの階層が機能不全カテゴリーを含む、請求項61に記載の方法。
  66. 前記リスクの階層が機能喪失カテゴリーを含む、請求項61に記載の方法。
  67. 前記リスクの階層が末期腎疾患カテゴリーを含む、請求項61に記載の方法。
  68. 前記リスクカテゴリーが、およそ0.6〜0.7にわたるAUC ROC値を含む、請求項63に記載の方法。
  69. 前記障害カテゴリーが、およそ0.5〜0.6にわたるAUC ROC値を含む、請求項64に記載の方法。
  70. 前記機能不全カテゴリーが、およそ0.4〜0.5にわたるAUC ROC値を含む、請求項65に記載の方法。
  71. 前記機能喪失カテゴリーが、およそ0.3〜0.4にわたるAUC ROC値を含む、請求項66に記載の方法。
  72. 前記末期腎疾患カテゴリーが、0.3を下回るAUC ROC値を含む、請求項67に記載の方法。
  73. 前記腎疾患が、腎前性疾患、内因性腎疾患、および腎後性急性腎不全疾患からなる群より選択される、請求項60に記載の方法。
  74. 前記被験体が、主要血管手術、冠動脈バイパス術、または他の心臓手術を受けていること、または受けたこと、既存のうっ血性心不全、子癇前症、子癇、糖尿病、高血圧症、冠動脈疾患、タンパク尿、腎機能不全、正常範囲を下回る糸球体濾過、硬変症、正常範囲を上回る血清クレアチニン、および敗血症を有すること、からなる群より選択される少なくとも1つの医学的状態をさらに含む、請求項60に記載の方法。
  75. 前記被験体が、非ステロイド性抗炎症薬、シクロスポリン、タクロリムス、アミノグリコシド、ホスカルネット、エチレングリコール、ヘモグロビン、ミオグロビン、イホスファミド、重金属、メトトレキサート、放射線不透過性造影剤、またはストレプトゾトシンからなる群より選択される少なくとも1つの化合物に曝露されることをさらに含む、請求項60に記載の方法。
  76. 前記被験体を、腎機能、腎機能の低下、および急性腎不全からなる群より選択される障害の既存の診断に基づいて、リスクの階層に関してさらに選択する、請求項60に記載の方法。
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