JP2018536846A - バイオマーカ信号を個人化するための方法およびこれを使用した医療処置 - Google Patents
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Abstract
Description
i)被験者または被験者のグループから、1または複数のマーカMのゼロ、1または複数の値を測定する段階と、
ii)段階i)における1または複数のマーカに対して測定されたゼロ、1または複数の値にアダプティブベイジアンモデルを適用し、被験者または被験者のグループにおける各マーカMに対する期待値の個人分布を導出する段階と、
iii)個人分布から、各マーカMに対する所与の特異度水準についてのいくつかの個人基準Zスコアおよび個人基準範囲を導出する段階と、
iv)被験者または被験者のグループにおける1または複数のマーカMに対して、1または複数の追加の値を測定する段階と、
v)1または複数の測定値を、1または複数の個人基準Zスコアおよび個人基準範囲と比較する段階と
を備え、
1または複数の個人基準Zスコアおよび範囲からの1または複数の測定値の偏差は、被験者または被験者のグループにおける生物学的または生理的な状態または変動を示す。
i)被験者から得られた全血サンプルおよび/または血清サンプルにおける1または複数のマーカMの値を測定する段階であって、1または複数のマーカは、ヘモグロビン濃度(HbC)、トランスフェリン、クレアチニン、血小板、低比重リポタンパク(LDL)、アルブミン、総タンパク、カルシウム、コレステロール、トリグリセリド、チロキシン、白血球、血小板クリット(PCT)、好中球、および単球を含む群から選択される、測定する段階と、
ii)段階i)における1または複数のマーカに対して測定された値にアダプティブベイジアンモデルを適用し、各マーカMに対する個人Zスコアを導出する段階と、
iii)各マーカMに対する個人Zスコアから、血漿量に関連付けられたZスコアを導出する段階と、
iv)血漿量に関連付けられたZスコアを、1または複数の予め選択された基準Zスコアと比較する段階と
を備え、
1または複数の予め選択された基準Zスコアに対するZスコアの偏差は、血漿量変動を示す。
i)被験者または被験者のグループから、1または複数のマーカMのゼロ、1または複数の値を測定する段階と、
ii)段階i)における1または複数のマーカに対して測定されたゼロ、1または複数の値にアダプティブベイジアンモデルを適用し、被験者または被験者のグループにおける各マーカMに対する期待値の個人分布を導出する段階と、
iii)個人分布から、各マーカMに対する所与の特異度水準についてのいくつかの個人基準Zスコアおよび個人基準範囲を導出する段階と、
iv)被験者または被験者のグループにおける1または複数のマーカMに対して、1または複数の追加の値を測定する段階と、
v)1または複数の測定値を、1または複数の個人基準Zスコアおよび個人基準範囲と比較する段階と
を備え、
1または複数の個人基準Zスコアおよび範囲からの1または複数の測定値の偏差は、被験者または被験者のグループにおける生物学的または生理的な状態または変動を示す。
i)この被験者から得られた全血サンプルおよび/または血清サンプルにおける1または複数のマーカMの値を測定する段階であって、この1または複数のマーカは、ヘモグロビン濃度(HbC)、トランスフェリン、クレアチニン、血小板、低比重リポタンパク(LDL)、アルブミン、総タンパク、カルシウム、コレステロール、トリグリセリド、チロキシン、白血球、血小板クリット(PCT)、好中球、および単球を含む群から選択される、測定する段階。
ii)段階i)における1または複数のマーカに対して測定された値にアダプティブベイジアンモデルを適用し、各マーカMに対する個人Zスコアを導出する段階。
iii)各マーカMに対するこの個人Zスコアから、血漿量に関連付けられたZスコアを導出する段階。
iv)血漿量に関連付けられたこのZスコアを、1または複数の予め選択された基準Zスコアと比較する段階。
ここで、1または複数の予め選択された基準Zスコアに対するこのZスコアの偏差は、血漿量変動を示す。
赤血球容積(L)=HbM(g)÷(MCHC(g/dL)×10)
血液量(L)=HbM(g)÷(HbC(g/dL)×10÷0.91)
血漿量(L)=血液量(L)−赤血球容積(L)
−全バイオマーカのZスコアの合計にそれぞれのマーカの係数を掛けたものとして計算される血漿量に関連付けられたZスコアの第1推定値(Z(Mi)推定値)を確立する段階。
−各観察結果Miに関連付けられる変動の残差(R)を
−これらのマーカの変動における残差の正規確率分布として計算される各マーカMにおける変動の間の一貫性に関連付けられた重み関数を確立する段階。
−Zスコアの推定値(Z(Mi)推定値)を重み関数によって重み付けすることにより、血漿量に関連付けられたZスコアを計算する段階。
バイオマーカの被験者間変動と被験者内変動が正規分布によって良好に表されることが既知であるような特殊な場合、単純なアルゴリズムを使用してこの方法は適用され得る。その手順およびアルゴリズムが表2に与えられる。そうでない場合、この方法を実行するためにベイズ推論手法が必要である。
A=65
B=90
X1=1/(1/65+1/17)=13.5
X2=13.5×90/65+13.5×95/17=94.1
PRED_ME=94.1
PRED_VAR=13.5+17=30.5
最小値は94.1−2.58×sqrt(30.5)=80に等しく、最大値は94.1+2.58×sqrt(30.5)=108に等しい。第2の観察結果RES(2)=94g/Lは、区間[80−108]g/L内に収まる。
A=13.5
B=94.1
X1=1/(1/13.5+1/17)=7.5
X2=7.5×94.1/13.5+7.5×93/17=93.3
PRED_ME=93.3
PRED_VAR=7.5+17=24.5
25−53歳の33人の健康な被験者が、6ヶ月にわたってモニタリングされた。研究の始めに、CO−再呼吸法を使用して、全被験者のヘモグロビン質量(HbM)が決定された。毎月、血清サンプル(10mLのBD血清バキュテイナ)および全血サンプル(4mLのBD K2 EDTAバキュテイナ)が採取された。血液採取に続いて、参加者達は、HbMの測定のために同じCO−再呼吸法を実行した(Schmidt W,Prommer N. The optimised CO−rebreathing method: a new tool to determine total haemoglobin mass routinely. Eur J Appl Physiol. 2005 Dec;95(5−6):486−95)。毎月の測定の間の時間は、最小で9日、最大で56日と少し変動した。被験者達の体重もまたモニタリングされた。6ヶ月目において、最後の静脈血液採取およびCO−再呼吸操作(その前の5ヶ月のように実行された)が完了した後、33人の被験者達は、血漿量の急な最大増加を促進するように設計された運動負荷を実行した。この運動負荷は、標準的な実験室条件下における、サイクルエルゴメータでの30分の最大ステップテストを含んでいた。運動直後、および運動の1時間後の静脈血が採取された。
赤血球容積=HbM(g)÷MCHC×100
血液量=HbM(g)×100÷HbC÷0.91
血漿量=血液量−赤血球容積
33人の被験者に対する48の血液変数の9度の採取により、全部で14,256の測定値をもたらした。
図3は、全33被験者について、体重に対してプロットされたヘモグロビン質量の値を示す(R2=0.61)。平均、分散の被験者間および被験者内成分が、全48変数について表1に示される。急な運動負荷後に得られたデータは、バイオマーカの正常な変動を表さないので、分散の分析から除外された。次に、計算された分散の成分をパラメータとして、アダプティブベイジアンモデルが全ての変数に適用された。同じ被験者に由来するデータから導出されたパラメータの使用を防ぐため、一被験者抜き交差検証手順が使用された。適応モデルの適用は、望ましくない被験者間変動の除去を可能にし、血漿量シフトによって引き起こされる信号の検出を大幅に容易にすることを可能にする。
血清中で測定された一組の濃度に基づく変数における被験者内変動から開発された血漿量のマーカは、血漿量の変動のうちの3分の2を上回る部分を説明する。興味深いことに、典型的なヘモグロビン濃度の測定と共に血漿量のマーカを導出することは、ヘモグロビン質量の変動を推定することを可能にする。言い換えると、赤血球容積および血漿量の両方のマーカは、体液バランスおよび赤血球造血の両方をモニタリングするための単純な血液検査から容易に導出され得る。この方法は、CKDを有する患者の血液透析治療、大きな手術および貧血の治療と管理を受けている患者の輸液療法のためを含む、赤血球容積と血漿量との間の厳密なバランスが必要とされる全ての領域に適用され得る。
Claims (22)
- 被験者または被験者のグループにおけるバイオマーカデータからの信号の前記検出を増強する方法であって、
i)前記被験者または被験者のグループから、1または複数のマーカMのゼロ、1または複数の値を測定する段階と、
ii)段階i)における前記1または複数のマーカに対して測定された前記ゼロ、1または複数の値にアダプティブベイジアンモデルを適用し、前記被験者または被験者のグループにおける各マーカMに対する期待値の個人分布を導出する段階と、
iii)前記個人分布から、各マーカMに対する所与の特異度水準についてのいくつかの個人基準Zスコアおよび個人基準範囲を導出する段階と、
iv)前記被験者または被験者のグループにおける1または複数のマーカMに対して、1または複数の追加の値を測定する段階と、
v)前記1または複数の測定値を、前記1または複数の個人基準Zスコアおよび個人基準範囲と比較する段階と
を備え、
前記1または複数の個人基準Zスコアおよび範囲からの前記1または複数の測定値の偏差は、前記被験者または被験者のグループにおける生物学的または生理的な状態または変動を示す、方法。 - 被験者の血漿量変動を決定する方法であって、
i)前記被験者から得られた全血サンプルおよび/または血清サンプルにおける1または複数のマーカMの値を測定する段階であって、前記1または複数のマーカは、ヘモグロビン濃度(HbC)、トランスフェリン、クレアチニン、血小板、低比重リポタンパク(LDL)、アルブミン、総タンパク、カルシウム、コレステロール、トリグリセリド、チロキシン、白血球、血小板クリット(PCT)、好中球、および単球を含む群から選択される、測定する段階と、
ii)段階i)における前記1または複数のマーカに対して測定された前記値にアダプティブベイジアンモデルを適用し、各マーカMに対する個人Zスコアを導出する段階と、
iii)各マーカMに対する前記個人Zスコアから、血漿量に関連付けられたZスコアを導出する段階と、
iv)血漿量に関連付けられた前記Zスコアを、1または複数の基準範囲と比較する段階と
を備え、
1または複数の基準範囲に対する前記Zスコアの偏差は、血漿量変動を示す、方法。 - 各マーカに対する前記個人Zスコアは、個人平均に対する個人変動を表す、請求項2に記載の方法。
- 1または複数のマーカMの値を測定する段階i)は、異なる時刻において数回実行される、請求項2に記載の方法。
- 各マーカMiに対する前記個人Zスコアは
ME(i,j)は被験者jに対する前記個人平均であり、VAR(i,j)は被験者jに対する前記個人分散であり、Miは時刻iにおける前記マーカのうちの1つの前記値を表す、請求項2から請求項4のいずれか1項に記載の方法。 - 段階iii)は、
全バイオマーカの前記Zスコアの前記合計に前記それぞれのマーカの係数を掛けたものとして計算される血漿量に関連付けられた前記Zスコアの第1推定値(Z(Mi)推定値)を確立する段階と、
各観察結果Miに関連付けられた前記変動の前記残差(R)を
前記マーカの前記変動における前記残差の前記正規確率分布として計算される各マーカMにおける前記変動の間の前記一貫性に関連付けられた重み関数を確立する段階と、
前記重み関数によって前記Zスコアの前記推定値(Z(Mi)推定値)を重み付けすることにより、血漿量に関連付けられた前記Zスコアを計算する段階と
を有する、請求項2から請求項5のいずれか1項に記載の方法。 - 前記それぞれのマーカの係数は、好ましくは、ヘモグロビンC(HbC)に対しては約0.30、トランスフェリンに対しては約0.23、クレアチニンに対しては約0.23、血小板に対しては約0.25、低比重リポタンパク(LDL)に対しては約0.13、アルブミンに対しては約0.25、総タンパクに対しては約0.31、カルシウムに対しては約0.20、コレステロールに対しては約0.12、トリグリセリドに対しては約0.064、チロキシンに対しては約0.082、白血球に対しては約0.48、血小板クリット(PCT)に対しては約0.28、好中球に対しては約0.19、および単球に対しては約0.39である、請求項6に記載の方法。
- 前記1または複数のマーカは、ヘモグロビン濃度(HbC)、トランスフェリン、クレアチニン、血小板、低比重リポタンパク(LDL)、アルブミン、総タンパク、カルシウムを含む群から選択され、前記それぞれのマーカの係数は、好ましくは、ヘモグロビンC(HbC)に対しては0.43、トランスフェリンに対しては0.32、クレアチニンに対しては0.33、血小板に対しては0.33、低比重リポタンパク(LDL)に対しては0.20、アルブミンに対しては0.38、総タンパクに対しては0.47、およびカルシウムに対しては0.31である、請求項6に記載の方法。
- ゼロよりも大きなZスコアは血液希釈を示し、
2.3よりも大きなZスコアは強い血液希釈を示し、
ゼロよりも小さなZスコアは血液濃縮を示し、
−2.3よりも小さなZスコアは強い血液濃縮を示す、
請求項2から請求項8のいずれか1項に記載の方法。 - 前記基準範囲は、基準曲線およびデータ、健康な患者または以前に治療された患者に対するZスコアおよび測定を含む群から選択される、請求項2に記載の方法。
- 前記ヘモグロビン質量、前記赤血球容積および/または血液量を決定する段階をさらに備える、請求項2から請求項10のいずれか1項に記載の方法。
- 前記ヘモグロビン質量(HbM)は、前記CO−再呼吸法によって決定される、請求項11に記載の方法。
- 前記赤血球容積および血液量は、次の式
赤血球容積(L)=HbM(g)÷(MCHC(g/dL)×10)
血液量(L)=HbM(g)÷(HbC(g/dL)×10÷0.91)
を使用して、前記血液サンプルにおける、前記ヘモグロビン質量(HbM)、前記ヘモグロビン濃度(HbC)、および前記平均赤血球ヘモグロビン濃度(MCHC)の合同測定により決定される、請求項11に記載の方法。 - 血漿量の前記変動に信頼水準が関連付けられる、請求項2から請求項13のいずれか1項に記載の方法。
- 前記信頼水準は、前記重み関数の前記合計の前記指数関数に等しい、請求項14に記載の方法。
- 血漿量に関連付けられた前記Zスコアを計算するために使用される前記分散が、前記信頼水準によって重み付けされる、請求項14または請求項15に記載の方法。
- 被験者の体液バランスおよび赤血球造血をモニタリングするための、請求項2から請求項16に記載の方法の使用。
- 前記被験者は腎不全を有する被験者である、請求項17に記載の使用。
- 腎不全を有する前記被験者は、CKD、大きな手術および貧血の治療と管理を受けている患者における輸液療法を含む群から選択される、請求項18に記載の使用。
- 請求項1から請求項16のいずれか1項に記載の方法を実行するための装置。
- 前記装置は、マイクロプロセッサを有するデバイスである、請求項20に記載の装置。
- 前記デバイスは、コンピュータ、スマートフォン、タブレットまたはインターネットサーバである、請求項21に記載の装置。
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