JP6416778B2 - 急性腎臓損傷 - Google Patents

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Description

発明の分野
本発明は、急性腎臓損傷を予測し、処置する方法に関する。
発明の背景
急性腎臓損傷(AKI)は、心肺バイパス(CPB)の頻度が高く、重篤な合併症である。AKIは、尿排出量の低減がしばしば付随する、糸球体濾過速度(GFR)の比較的急な低下を特徴とする、新規のまたは悪化した腎機能不全である(Mehta et al 2007, J Vasc Surg. 46(5):1085;著者返信1085)。AKIは任意の原因の一過性血圧低下の発症の後に最も一般的に起こるが、腎毒素またはレントゲン写真の造影剤に反応して起こることもある。AKIの臨床像は、全ての入院患者の5〜7%で見出すことができ、複合外科手術との関連でより一般的であるかもしれない。定義次第では、AKIは心肺バイパス(CPB)の後に成人の最大3〜40%で起こる。心臓手術の合併症としてAKIを経験した患者の中で、死亡の確率は軽度の場合の4倍から腎不全の場合の15倍を超える確率に増加する。1〜5%の症例での腎臓置換療法を必要とする重度のAKIは、最大70%の死亡率と関連している。
CPB関連のAKIの病因は、複雑であり且つ多因子性のものであり、以下のいくつかの損傷経路を含む:腎血流減少、拍動流の減損、低体温、粥状塞栓形成および全身性炎症応答。損傷のこれらの機構は、異なる時間に異なる強度で活動的であるようであり、おそらく相乗的に作用する。現行の臨床診療では、急性腎臓損傷(AKI)は、RIFLE(危険、損傷、不全、喪失、末期(risk, injury, failure, loss, end stage))またはAKIN(急性腎臓損傷ネットワーク)などの様々なAKI定義システムを使用して、血清クレアチニンの増加を検出することによって典型的に診断される(Bellomo 2005 Intensive Care Med. 33(3):409-13。Epub 2006 Dec 13.、Bagshaw et al 2008 23(5):1569-74。Epub 2008 Feb 15)。しかしながら、血清クレアチニンは、いくつかの理由のために腎臓機能の急変中の信頼できない指標物質である。第1に、血清クレアチニン濃度は腎臓機能の約50%が失われてしまうまで変化しないかもしれない。第2には、数日かかる可能性がある定常状態に到達するまで、血清クレアチニンは腎臓機能を正確に反映しない。最後に、クレアチニンの血清中レベルは、いくつかの腎臓以外の因子、例えば年齢、性別、人種、血管内容量、筋肉代謝、薬物および栄養により影響される。これらの理由の全てによりAKIの診断がかなりの遅れることが助長され、その時点ではかなりの腎損傷が起こってしまっており、この損傷は部分的または完全に不可逆的なものである可能性がある(Bagshaw et al 2007, Curr Opin Crit Care. 13(6):638-44)。術前危険因子に基づき、腎臓置換術理論(RRT)につながる重度のAKIの予測のために様々な臨床アルゴリズムが提案されてきたが、より程度の低い腎損傷の早期診断のための客観的検査は広く利用可能なものではない。
血清クレアチニンが上昇する前に、CPB中およびその後にAKIの信頼できる早期予測を可能にすることができるバイオマーカーの臨床有用性を評価する必要性がある。そのようなバイオマーカーを同定する能力は、非常に初期の時点でのAKI患者において急性腎不全のリスク層別化および期間予測を助け、したがって有効な予防または治療戦略をもたらす。
発明の要旨
現在、心肺バイパス手術(CPB)などの心臓手術の後の術後期に、急性腎臓損傷(AKI)を速やかに(0〜48時間)診断する方法がない。本発明は、CPBなどの心臓手術の後にAKIの早期予測を可能にするだけでなく、本発明のバイオマーカーは、初めて、AKIの重症度のグレードを分類するためにさらに使用することもでき、AKIを起こす危険があると予測される患者のために適当な治療的介入を施与することを可能にする。
一態様では、本発明は、心臓手術の後に対象で急性腎臓損傷(AKI)損傷の重症度を評価する方法であって、
心臓手術の後24時間以内に対象から得た生体試料で表1および/または表2の1つまたは複数のマーカーを測定するステップと、
表1のバイオマーカーの1つまたは複数の測定されたレベルに基づいて危険スコアを生成するステップであって、危険スコアが所定のカットオフを超える場合、対象はRIFLE I/Fを起こす危険があると判定されるステップと、
任意選択で、対象がRIFLE I/Fを起こす危険があると判定されない場合は、表2から選択されるバイオマーカーの1つまたは複数の測定されたレベルに基づいて危険スコアをさらに生成するステップであって、危険スコアが所定のカットオフを超える場合、対象はRIFLE Rを起こす危険があると判定され、または危険スコアが所定のカットオフより低い場合、対象はAKIを起こす危険がないと判定されるステップと、
を含む方法を含む。
一例において、対象がRIFLE I/Fを起こす危険があるかどうか判定するために、表1の2つ、3つ、4つまたはそれ以上のバイオマーカーが測定される。別の例において、対象がRIFLE Rを起こす危険があるかどうか判定するために、表2の2つまたは3つのバイオマーカーが測定される。別の例において、対象がRIFLE I/FもしくはRIFLE Rを起こす危険があるかまたはAKIを起こす危険がないか判定するために、表1および表2の2つまたはそれ以上のバイオマーカーが測定される。
対象がRIFLE I/Fを起こす危険があるかどうか判定するために使用することができる単一のマーカーおよび組合せの例を、表14に示す。対象がRIFLE Rを起こす危険があるかどうか判定するために使用することができる組合せの例を、表15に示す。他の組合せの例は、表3に示す。
別の態様では、本発明は、心臓手術の後に対象で急性腎臓損傷(AKI)損傷の重症度を評価する方法であって、
心臓手術の後24時間以内に対象から得た生体試料でTFF3を測定するステップと、
バイオマーカーの測定されたレベルに基づいて危険スコアを生成するステップであって、所定のカットオフと比較したときの危険スコアが、対象がRIFLE I/Fを起こす危険があるかどうかの指標となるステップと、
を含む方法を含む。
別の態様では、本発明は、心臓手術の後に対象で急性腎臓損傷(AKI)損傷の重症度を評価する方法であって、
心臓手術の後24時間以内に対象から得た生体試料でA1−ミクログロブリンを測定するステップと、
バイオマーカーの測定されたレベルに基づいて危険スコアを生成するステップであって、所定のカットオフと比較したときの危険スコアが、対象がRIFLE I/Fを起こす危険があるかどうかの指標となるステップと、
を含む方法を含む。
別の態様では、本発明は、心臓手術の後に対象で急性腎臓損傷(AKI)損傷の重症度を評価する方法であって、
心臓手術の後24時間以内に対象から得た生体試料で、IL−18、シスタチンC、NGAL、TFF3、クラステリン、B2−ミクログロブリンおよびA1−ミクログロブリンからなる群から選択されるバイオマーカーの少なくとも1つを測定するステップと、
バイオマーカーの1つまたは複数の測定されたレベルに基づいて危険スコアを生成するステップであって、所定のカットオフと比較したときの危険スコアが、対象がRIFLE I/F、RIFLE Rを起こす危険があるか、またはAKIの危険がないかの指標となるステップと、
を含む方法を含む。
さらに別の態様では、本発明は、心臓手術の後に対象で急性腎臓損傷(AKI)損傷の重症度を評価する方法であって、
心臓手術の後24時間以内に対象から得た生体試料で、IL−18、シスタチンC、NGAL、TFF3、クラステリンおよびA1−ミクログロブリンからなる群から選択されるバイオマーカーの少なくとも1つを測定するステップと、
バイオマーカーの1つまたは複数の測定されたレベルに基づいて危険スコアを生成するステップであって、危険スコアが、対象がRIFLE I/Fを起こす危険があるかどうかの指標となるステップと、
を含む方法を含む。
さらに別の態様では、本発明は、心臓手術の後に対象で急性腎臓損傷(AKI)損傷の重症度を評価する方法であって、
心臓手術の後24時間以内に対象から得た生体試料で、TFF3、B2−ミクログロブリンおよびA1−ミクログロブリンからなる群から選択されるバイオマーカーの少なくとも1つを測定するステップと、
バイオマーカーの1つまたは複数の測定されたレベルに基づいて危険スコアを生成するステップであって、危険スコアが、対象がRIFLE Rを起こす危険があるかまたはAKIを起こす危険がないかの指標となるステップと、
を含む方法を含む。
別の態様では、本発明は、心臓手術の後に対象で急性腎臓損傷(AKI)の発症を診断または予測する方法であって、心臓手術の後24時間以内に対象から得た生体試料で、IL−18、シスタチンC、NGAL、TFF3、クラステリン、B2−ミクログロブリンおよびA1−ミクログロブリンから選択されるバイオマーカーの少なくとも4つを測定するステップであって、そのレベルはAKIの指標となるか、またはAKIの発症の前兆となる(predictive)ステップを含む方法を含む。
別の態様では、本発明は、心臓手術の後に対象で急性腎臓損傷(AKI)の発症を診断または予測する方法であって、以下のいずれかを測定するステップを含む方法を含む:
心臓手術の後24時間以内に対象から得た生体試料中の、そのレベルはAKIの指標となるか、AKIの発症の前兆となる、TFF3、ならびにIL18、シスタチンC、NGAL、クラステリン、B2−ミクログロブリンおよびA1−ミクログロブリンから選択されるバイオマーカーの少なくとも1つ、
心臓手術の後24時間以内に対象から得た生体試料中の、そのレベルはAKIの指標となるか、AKIの発症の前兆となる、A1−ミクログロブリン、ならびにIL18、シスタチンC、NGAL、クラステリン、B2−ミクログロブリンおよびTFF−3から選択されるバイオマーカーの少なくとも1つ、または
心臓手術の後24時間以内に対象から得た生体試料中の、そのレベルはAKIの指標となるか、AKIの発症の前兆となる、クラステリン、ならびにIL18、シスタチンC、NGAL、A1−ミクログロブリン、B2−ミクログロブリンおよびTFF−3から選択されるバイオマーカーの少なくとも1つ。
上記の方法では、CPB手術などの心臓手術の後に対象で尿クレアチニン(uCr)を、および対象での急性腎臓損傷(AKI)の発症の予測因子としてマーカーの各々とuCrとの比を測定することもできる。一例において、対象でAKIの発症および重症度を予測するために、少なくとも1つのバイオマーカー/uCrの加重線形組合せ(weighted linear combination)がレシーバー動作特性(ROC)曲線下面積分析(Receiver-Operating Characteristic area under the curve analysis)と共に使用される。
さらに別の態様では、本発明は、心臓手術の後24時間以内に採取された患者の試料中の、表1および表2に示す1つまたは複数のバイオマーカーの定量的測定のための診断キットであって、バイオマーカーのレベルは、対象がAKIを起こすかどうかおよびAKIの重症度に関する指標となるキットを含む。
本発明のバイオマーカーは、当技術分野で公知である任意のデバイスまたは方法を使用して測定することができる。一例では、心臓手術の後に対象で急性腎臓損傷(AKI)の発症を診断または予測するための看護現場デバイス(a point of care device)が使用される。一例では、デバイスは、心臓手術の後24時間以内に対象から得た生体試料で表1からの少なくとも1つのマーカーおよび表2からの1つのマーカーを測定するために使用され、そのレベルはAKIおよびAKIの重症度の指標となる。心臓手術の例にはCPBが含まれる。
図1は、手術前後の異なる時点での尿クレアチニン標準化の後のIL−18値の箱ひげ図(ボックスプロット)である。 図2は、手術前後の異なる時点での尿クレアチニン標準化の後のNGAL値の箱ひげ図である。 図3は、手術前後の異なる時点での尿クレアチニン標準化の後のTFF3値の箱ひげ図である。
発明の詳細な説明
患者の遺伝子およびプロテオーム(protenomic)プロファイルは、疾患の診断のために使用することができること、または治療処置への患者の応答を決定することができることを示唆する証拠が増加している。様々な疾患を処置するために利用できる多数の療法があるならば、遺伝子およびタンパク質因子の判定は、例えば特定の手術または薬物への患者の応答を予測するかまたは変化させるために使用することができる。これらの因子の判定は、より優れた処置および早期の介入を提供するために使用することができた。
心肺バイパス手術(CPB)の重篤な合併症は急性腎臓損傷(AKI)であり、それは腎臓機能の急激な喪失を指す。CPB後のAKIは、その診断が遅れる(一般的に事象から1〜5日後)ことによる重篤な合併症であり、3〜40%の発生率を有し、死亡率の増加および慢性腎臓疾患の危険にしばしばつながることがある。急性腎臓損傷の統一された定義を確立するために、Acute Dialysis Quality Initiativeは、危険、損傷、不全、喪失および末期腎臓(RIFLE)分類を策定した。
RIFLEは急性腎臓損傷の重症度の増加の3つのグレードである危険(risk)(クラスR)、損傷(injury)(クラスI)および不全(failure)(クラスF)を規定する。RIFLE分類は、ベースライン状態からの血清クレアチニンまたは尿排出量のいずれかの変化に基づいて、急性腎臓損傷の重症度の3つのグレードを提供する。例えば、ベースラインと比較した以下の血清クレアチニン(SCr)レベルを、患者の病期診断のために使用することができる:
血清クレアチニン(SCr)だけに基づくAKIの診断は、SCr測定の変動性を含む限界を有し、患者の水分補給状態または体液管理によって影響を受ける可能性がある。さらに、SCrはあまり感受性ではなく、しばしば損傷が起こってから1〜5日後にのみ起こる。優れたベースライン腎機能を有する一部の患者は、「腎予備力(renal reserve)」によるSCrの増加なしに腎臓損傷が起こる可能性がある。AKIのためのRIFLEの別の要素である尿排出量は、特にCPBの後のAKIに関してはSCrと同様に遅く、感受性でない。したがってAKIの診断およびグレーディングのために現在実施されている方法は、不十分である。本発明は、CPB手術などの心臓手術の後のAKIの早期予測を可能にし、AKIを起こすCPB患者への治療的有益性を最大にする可能性を提供する。
本明細書に記載される方法は、心臓手術の後に患者がAKIを起こすかどうか早期に(例えば、24時間以内に)予測するために、特にAKIの重症度を予測するために使用することができる尿中のタンパク質バイオマーカーの1つまたは複数の同定に一部基づく。本発明により、RIFLEを使用するAKIのグレーディングのための現在認識されるシステムに適合させようと試みるとき、本発明を使用して患者を3つのグレードに分類することができる。具体的には、本発明のバイオマーカーは、個体が手術後にRIFLE危険クラスIまたはF(本明細書においてRIFLE I/Fと呼ぶ)を起こしそうかどうか予測することができる。個体がRIFLE I/Fを有していないと判定される場合は、その個体がRIFLE Rを起こす可能性について個体をさらに評価することができる。個体がRIFLE Rカテゴリーに分類されないと評価される場合は、その個体はAKIを起こす可能性が低い個体であると評価される。
したがって、本方法は、個体がRIFLE I/F、RIFLE Rを起こす可能性があるか、AKIを起こす可能性がないかを予測する手段を提供する。
本発明の方法はCPBまたはCABGなどの心臓手術に適用できるだけでなく、AKIをもたらし、AKIの重症度レベルの判定が有益であろういかなる手術(身体的外傷)または事象にも適用できる。企図される手術には、心臓手術および移植手術ほかを含めることができる。
バイオマーカー
本発明は、CPBなどの心臓手術の後48時間(例えば0.5、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、20、24、28、30、34、38、40、42、44、46または48時間)以内にAKIを指示し、グレード分けするために、特定のタンパク質バイオマーカーを使用することができるとの知見に基づく。特に、上に説明されるようにAKIの重症度の3つの群を予測することができるように、腎臓バイオマーカーを2つの群に分けることができることが判明した。バイオマーカーの第1の群は、重度のAKI(RIFLEモデルによって解釈される「損傷」および「不全」と同等;RIFLE I/F)の指標となり、表1に示され、マーカーの第2の群は、より穏やかなAKI(RIFLEによって解釈される「危険」と同等、RIFLE R)の指標となり、表2に示される。
一例では、危険スコアを生成して、その危険スコアを所定のカットオフと比較することによって個体がRIFLE I/Fを起こす危険があるかどうか判定するために、TFF3またはA1−ミクログロブリンなどの単一のバイオマーカーを使用することができる。
別の例では、危険スコアを生成して、その危険スコアを所定のカットオフと比較することによって個体がRIFLE I/Fを起こす危険があるかどうか最初に判定するために、TFF3またはA1−ミクログロブリンなどの単一のバイオマーカーを使用することができ、個体がRIFLE I/Fを有しないと判定される場合は、危険スコアを生成して、その危険スコアを所定のカットオフと比較することによってその個体がRIFLE Rを起こす危険があるかどうか判定するためにその単一のマーカーを任意選択で使用することもできる。個体がRIFLE I/FまたはRIFLE Rを有しないと判定される場合は、その個体はAKIを起こすいかなる危険も有しないと評価される。
別の例では、CPBから48時間以内、例えば12、8、4時間以下以内にAKIの重症度を予測し、グレード分けするために、RIFLE I/Fバイオマーカー(表1)および/またはRIFLE Rバイオマーカー(表2)の組合せを使用することができることが判明した。
別の例では、本発明のバイオマーカーには、表1に列挙される少なくとも1つのバイオマーカータンパク質および表2に列挙される少なくとも1つのバイオマーカータンパク質が含まれる。バイオマーカーの任意の組合せを選択することができる。組合せの例を、下の表3に示す。
バイオマーカータンパク質の検出
CPBなどの心臓手術の後に対象が特定のグレードのAKIを起こす可能性の増加を有するかどうか判定するために、表1および表2に開示されるバイオマーカータンパク質が測定される。一般的に、本発明の方法は、尿、血液、血清または血漿などの対象の生体流体試料で対象のバイオマーカータンパク質を検出するために使用される。一例では、表1で特定されるRIFLE I/Fマーカーまたは表2で特定されるRIFLE Rマーカーが心臓手術後の患者の血清または血漿試料から測定され、血清中レベルは、上述のRIFLE基準によって判定されるAKIの発症および重症度を予測するために使用される。別の例では、表1で特定されるRIFLE I/Fバイオマーカーまたは表2で特定されるRIFLE Rバイオマーカーが心臓手術後の患者の尿試料から測定され、尿中レベルはAKIの発症および重症度を予測するために使用される。任意選択で、事象後の患者での血清クレアチニン(sCr)および/または尿クレアチニン(uCr)を標準化のために測定し、使用することもできる。
本発明の方法の実施で使用される生体試料は、対象から収集される新鮮試料もしくは冷凍試料であるか、または既知の診断、処置および/もしくは転帰履歴を有する保管試料であってもよい。特定の実施形態では、本発明の方法は、試料を処理せずにまたは限定的処理により尿試料自体で実施される。
一部の例では、対象のバイオマーカータンパク質は、手術前に、例えば手術の0〜24時間前、および/または手術(例えば、CPB)から48時間以内、例えば手術直後、0時、それ以後の任意の時間、例えば0〜0.5、約0〜1、約0〜2、約0〜3、約0〜4、約0〜5、約0〜6、約0〜7、約0〜8、約0〜9、約0〜10、もしくは約0.5〜4時間、もしくは約0.5〜8時間、もしくは約0.5〜12時間、もしくは約0.5〜24時間、もしくは約0.5〜48時間以内の任意の時間;または約0.5時間、もしくは約1時間、もしくは約2時間、もしくは約3時間、もしくは約4時間、もしくは約5時間、もしくは約6時間、もしくは約7時間、もしくは約8時間、もしくは約9時間、もしくは約10時間、もしくは約11時間、もしくは約12時間、もしくは約24時間以内に測定することができる。別の例では、対象のバイオマーカータンパク質は、ICUへの入院の後に測定することができる。この明細書では、「約」はプラスマイナス10パーセントの範囲を表すために定量的用語で用いられる。さらに、「約」が定量的用語と併用される場合、値プラスマイナス10パーセントに加えて、定量的用語の正確な値も企図され、記載されるものと理解される。例えば、用語「約3パーセント」は正確に3パーセントを明示的に企図し、記載し、含む。
本明細書に記載されるバイオマーカーレベルは直接に計算することができる、あるいはクレアチニン(または任意の他の適当なマーカー)などの標準化バイオマーカーとの比として計算および/または表現することができる。例えば、TFF3レベルは、同じ試料タイプでのクレアチニンレベルの比として計算および/または表現することができる(例えば、そのレベルは、尿1ミリリットルあたりのTFF3のng数をmg/ml尿で表す尿クレアチニンで割り算したものとして表すことができる)。
本発明の方法は、事象後にバイオマーカーの存在下で表1または表2の尿バイオマーカーを測定し、変化の動態を使用して患者でのAKIの発症および重症度を予測することを含むこともできる。実際、バイオマーカーはそれらのダイナミックレンジに基づいて特異的に選択される、すなわち損傷前のベースラインレベルと比較して、または非AKI対象のレベル(正常範囲)と比較してそれらのレベルが損傷の結果強くモジュレートされるバイオマーカーが好ましい。実施例7も参照。
一実施形態では、変化の動態を測定する場合、陽性のパーセント変化はRIFLE RのAKIと関連し、より陽性のパーセント変化はRIFLE I/Fの前兆となる。
尿バイオマーカータンパク質レベルは、限定されずに免疫沈降アッセイ、質量分析、ウエスタンブロット法を含む当業者に公知である任意のアッセイを使用して、およびディップスティックにより従来の技術を使用して測定することができる。一実施形態では、尿中のバイオマーカータンパク質のレベルは、イムノアッセイによって検出される。イムノアッセイには、限定されずに、酵素結合免疫吸着検定法(ELISA)とも呼ばれる酵素免疫検定法(EIA)、放射線免疫検定法(RIA)、拡散イムノアッセイ(DIA)、蛍光免疫検定法(FIA)、化学発光イムノアッセイ(CLIA)、計数イムノアッセイ(CIA)、ラテラルフロー免疫クロマトグラフィーアッセイとしても知られるラテラルフロー試験またはイムノアッセイ(LFIA)、および磁気イムノアッセイ(MIA)が含まれる。
比較のために、患者からの尿試料中のバイオマーカータンパク質のレベルは、標準化値として使用される測定された尿Crレベルに対して測定することができる。
個体がRIFLE I/Fの危険を起こす可能性があるかどうか予測するために使用される、尿などの試料中の表1のバイオマーカーのレベル、または、個体がRIFLE Rを起こす可能性があるかどうかを測定するために使用される表2のバイオマーカーのレベルは、任意のタンパク質結合剤を使用して判定することができる。一部の実施形態では、タンパク質結合剤はバイオマーカータンパク質に特異的に結合するリガンドであり、例えば、合成ペプチド、化学物質、小分子、または抗体もしくは抗体断片もしくはその変異形であってもよい。一部の実施形態では、タンパク質結合剤はリガンドまたは抗体または抗体断片であり、一部の実施形態では、タンパク質結合剤は好ましくは検出可能に標識される。
本発明の一実施形態では、抗体を使用するイムノアッセイは、表1および/または表2のバイオマーカータンパク質の尿中レベルを測定するために使用される。本明細書で用いるように、用語「抗体」には、抗体のポリクローナル、モノクローナルまたは他の精製された調製物が含まれ、組換え抗体には、ヒト化抗体、二重特異的抗体、および抗体分子に由来する少なくとも1つの抗原結合決定因子を有するキメラ分子が含まれる。使用される抗体は、例えば任意のアイソタイプ(IgG、IgA、IgM、IgEなど)の完全抗体を含むものとし、測定されるバイオマーカータンパク質と特異的に同じく反応性であるその断片を含む。抗体の断片の非限定例には、タンパク分解および/または組換え断片、例えばペプチドリンカーによって連結されるVLおよびVHドメインを含有する、Fab、F(ab’)2、Fab’、Fv、dAbおよび単鎖抗体(scFv)が含まれる。scFvは、共有結合または非共有結合で連結して、2つ以上の結合部位を有する抗体を形成することができる。
本発明の方法で有益なバイオマーカータンパク質は、当技術分野で公知である。
バイオマーカータンパク質に対する抗体は、当業者に公知である方法を使用して生成することができる。あるいは、市販抗体を使用することができる。一実施形態では、対象のバイオマーカーを分析するための市販のキット、例えばRBMが入手できる。
一実施形態では、抗体は検出可能に標識される。
本明細書で用いるように「検出可能に標識される」には、測定可能な手段によって標識される抗体が含まれ、限定されずに酵素、放射能、蛍光および化学発光で標識される抗体が含まれる。抗体は、検出可能なタグ、例えばc−Myc、HA、VSV−G、HSV、FLAG、V5、HISまたはビオチンで標識されてもよい。
一実施形態では、抗体は、抗体を酵素に連結することによって検出可能に標識される。酵素は、その基質に曝露させたとき、次に、例えば分光光度的、蛍光定量的または視覚的手段によって検出することができる化学部分を生成するような方法で基質と反応する。本発明の抗体を検出可能に標識するために用いることができる酵素には、リンゴ酸脱水素酵素、ブドウ球菌ヌクレアーゼ、デルタ−V−ステロイドイソメラーゼ、酵母アルコール脱水素酵素、アルファ−グリセロリン酸脱水素酵素、トリオースリン酸イソメラーゼ、西洋ワサビペルオキシダーゼ、アルカリホスファターゼ、アスパラギナーゼ、グルコースオキシダーゼ、ベータ−ガラクトシダーゼ、リボヌクレアーゼ、ウレアーゼ、カタラーゼ、グルコース−VI−リン酸脱水素酵素、グルコアミラーゼおよびアセチルコリンエステラーゼが含まれるが、これらに限定されない。
抗体を蛍光化合物で標識することも可能である。蛍光標識抗体を適切な波長の光に曝露させると、蛍光によりその存在を次に検出することができる。最も一般的に使用される蛍光標識化合物には、CYE色素、フルオレセインイソチオシアネート、ローダミン、フィコエリトリン、フィコシアニン、アロフィコシアニン、o−フタルアルデヒドおよびフルオレスカミンがある。ランタニド系の標識などの蛍光放射金属を使用して、抗体を検出可能に標識することもできる。これらの金属は、ジエチレントリアミンペンタ酢酸(DTPA)またはエチレンジアミン四酢酸(EDTA)のような金属キレート化基を使用して抗体に付着させることができる。
抗体は、それを化学発光化合物に結合することによって検出可能に標識することもできる。化学反応の過程中に発生する発光の存在を検出することによって、化学発光−抗体の存在が次に判定される。特に有益な化学発光標識化合物の例は、ルミノール、ルシフェリン、イソルミノール、セロマティックアクリジニウムエステル、イミダゾール、アクリジニウム塩およびシュウ酸エステルである。
一例では、RIFLE I/FおよびRIFLE Rのレベルを判定するために使用されるアッセイは、競合的イムノアッセイなどのイムノアッセイである。別の実施形態では、イムノアッセイは非競合的イムノアッセイである。
別の実施形態では、尿中のバイオマーカータンパク質のレベルは、ELISAアッセイによって検出される。当業者に周知であるELISAの異なる形、例えば標準ELISA、競合的ELISAおよびサンドイッチELISAがある。ELISAの標準技術は、"Methods in Immunodiagnosis", 2nd Edition, Rose and Bigazzi, eds. John Wiley & Sons, 1980;Campbell et al., "Methods and Immunology", W. A. Benjamin, Inc., 1964;およびOellerich, M. 1984, J. Clin. Chem. Clin. Biochem., 22:895-904に記載される。
本明細書に記載されるELISA法については、抗バイオマーカー抗体の既知量を固体表面に固定し、次に、抗原バイオマーカーが固定化抗体(第1の抗体)に結合することができるように対象のバイオマーカーを含有する尿試料を表面に洗い流す。あらゆる未結合のバイオマーカーおよび尿試料中に存在するいかなるバイオマーカー以外のタンパク質も除去するために、表面を洗浄する。検出抗体(第2の抗体)を表面に加える。検出抗体は、対象中のバイオマーカーに特異的である。ELISAの実施は、抗バイオマーカー抗体の既知量を、固体支持体(通常、ポリスチレンマイクロタイタープレート)の上に非特異的に(表面への吸着を通して)、または特異的に(「サンドイッチ」ELISAでの、抗バイオマーカー抗体に特異的な別の抗体による捕捉を通して)固定化することを含む。試料のバイオマーカータンパク質の固定化の後、検出抗体を加え、抗原との複合体を形成する。
一実施形態では、測定する各バイオマーカータンパク質に特異的な少なくとも2つの抗体を使用して、表1からの少なくとも1つのバイオマーカーおよび表2からの少なくとも1つのバイオマーカーのレベルを選択して、測定する。別の実施形態では、測定する各バイオマーカータンパク質に特異的な少なくとも3つの抗体を使用して、第1のバイオマーカータンパク質、第2のバイオマーカータンパク質および第3のバイオマーカータンパク質を規定する3つのバイオマーカータンパク質(少なくとも1つは表1から、1つは表2から選択される)のレベルを測定し、各抗体は、測定する第1のバイオマーカータンパク質、第2のバイオマーカータンパク質または第3のバイオマーカータンパク質と特異的に反応する。一実施形態では、測定する各バイオマーカータンパク質に特異的な少なくとも4つの抗体を使用して、第1、第2、第3および第4のバイオマーカータンパク質を規定する4つのバイオマーカータンパク質(少なくとも1つは表1から、1つは表2から選択される)のレベルを測定する。
別の実施形態では、試料中の表1および/または表2のバイオマーカーのレベルは、看護現場検査(POC)としても知られるオンザスポットアッセイによって検出される。POCは、患者看護の現場またはその近くでの診断検査と規定され、例えばこの場合にはPOCはICU内であってもよい。提供される例によって明白になるように、本発明は、心臓手術の後最初の1〜24時間以内のRIFLE I/FもしくはRIFLE Rの発症、またはAKIの無発症およびそのグレード分けに関して、患者の状態に関する正確な読取りを提供することができる。POCは、患者に便利で迅速な検査をもたらす。これは、患者がタイムリーに結果を受け取る可能性を増加させる。POCは、移動可能で、持ち運びができる携帯機器(例えば、血糖メーター、神経伝導研究デバイス)および検査キット(例えば、CRP、HBA1C、ホモシステイン、HIV唾液アッセイなど)の使用を通して達成される。POC検査は、当技術分野、特にイムノアッセイで周知である。例えば、POC診断キットにLFIA検査ストリップまたはディップスティックを容易に組み込むことができる。当業者は、異なるフォーマットを使用してPOCのためにイムノアッセイを改変することができ、例は微流動デバイスフォーマットまたは検査ストリップフォーマットでのELISAである。
一実施形態では、尿中のバイオマーカータンパク質のレベルは、免疫クロマトグラフィーアッセイとしても知られるラテラルフローイムノアッセイ検査(LFIA)、またはストリップ検査によって検出される。LFIAは、流体試料中の標的バイオマーカー抗原の存在(または不在)を検出するために、表1および/または表2のタンパク質を検出することができる単純なデバイスである。自宅検査、看護現場検査または検査室用途のための医学診断のために使用される、多くのLFIA検査が現在ある。LFIA検査は、検査試料が毛管作用を通して固体基質に沿って流れる形のイムノアッセイである。試料が検査に加えられた後、それは、試料と混ざり、抗体または抗原で前処理された系またはゾーンに遭遇する基質を移動させる着色試薬に遭遇する。
別の実施形態では、尿中のバイオマーカータンパク質のレベルは、拡散イムノアッセイ(DIA)によって検出される。このアッセイでは、マイクロチャネル、例えば微流動チップ内の流れと垂直である分子の輸送は、抗原と抗体の間の結合によって影響を受ける。流体試料中の分析物またはバイオマーカーの検出のための微流動拡散イムノアッセイは、当技術分野で、例えば米国特許第6,541,213号;第6,949,377号;第7,271,007号;米国特許出願第20090194707号;第20090181411号;Hatch et al., 2001, Nature Biotechnology 19(5): 461-465; Kに記載されている。
別の例では、POC検査デバイスは、参照により本明細書に組み込まれる、US20060263894に開示されるピエゾ(またはピロ)フィルムに基づく。このPOC検査を使用する一実施形態では、ピエゾフィルムは、本発明の表1および/または表2に開示される1つまたは複数のバイオマーカーに対する抗体でコーティングされる。一例では、POCデバイスは、ピエゾフィルムが存在するチャンバーにつながる毛細管を有するカートリッジである。毛細管の内部表面は、ピエゾフィルムに結合する抗体と異なる分子部位であるが、表1および/または表2に開示されるバイオマーカーに同様に特異的に結合することができる、本発明の表1および/または表2に開示される1つまたは複数のバイオマーカーに対する第2の抗体の乾燥層でコーティングされる(今回は炭素粒子に連結される)。体液試料は、カートリッジ内のピエゾフィルム検査領域まで、炭素−抗体コンジュゲートを溶解しつつ毛細管に沿って移動する。炭素コンジュゲートと混合された試料がピエゾフィルムに到達すると、本発明の表1および/または表2に開示される1つまたは複数のタンパク質バイオマーカーが検査試料中に存在する場合は、両方の抗体に同時に結合する。この反応は、本発明の表1および/または表2に開示される1つまたは複数のバイオマーカーが2セットの抗体の間に詰められている、「サンドイッチ」をもたらす。サンドイッチ反応は、炭素粒子をピエゾフィルムに連結させる。反応中、デスクトップ読取装置は、フラッシング発光ダイオード(LED)を使用して試料を数ミリ秒おきに照らす。フィルムに連結された炭素粒子は光を吸収してそれを熱に変換し、熱はフィルムを変形させて電荷を生成する。より多くの炭素粒子がフィルムに連結されるに従って、光の各パルスはより大きな熱伝達を、したがってより大きな電荷をもたらす。電荷の変化速度は、試料中の本発明の表1および/または表2に開示される1つまたは複数のバイオマーカーの濃度に比例する。ピエゾフィルム越えの電荷の経時的測定は、試料中のタンパク質バイオマーカー濃度の尺度となる。
上記のシステムを使用する別の実施形態では、競合アッセイフォーマットを用いることができる。この例では、表1および/または表2に列挙されるバイオマーカーの1つまたは複数に対する抗体がピエゾフィルムにコーティングされ、毛細管の内部は炭素標識にコンジュゲートされるバイオマーカータンパク質誘導体の乾燥層でコーティングされる。体液試料が毛細管に沿って移動すると、それは炭素−タンパク質コンジュゲートを溶解する。炭素コンジュゲートと混合させた試料がピエゾフィルムに到達すると、試料中のバイオマーカータンパク質はコーティングされたバイオマーカー抗体に関してタンパク質コンジュゲートと競合し、タンパク質バイオマーカーの濃度はピエゾフィルム越しの経時的変化を測定することによって判定することができる。あるいは、試料タンパク質および抗体が結合することができる表1および/または表2に示すバイオマーカーの1つまたは複数のバイオマーカー誘導体は、ピエゾフィルムに結合する。この例では、毛細管の内面は、炭素で標識したバイオマーカー抗体の乾燥層でコーティングされる。試料が抗体−炭素コンジュゲートを溶解すると、試料中のバイオマーカータンパク質は抗体への結合に関してバイオマーカー誘導体と競合する。タンパク質バイオマーカーの濃度は、ピエゾフィルム越しの経時的変化を測定することによって判定することができる。これらのアッセイで使用される競合者は、バイオマーカー抗体結合部位に関してバイオマーカータンパク質と競合することができる任意の分子、ペプチドまたはその誘導体であってもよい。バイオマーカー誘導体は、任意の公知の標識、例えばビオチン化標識または炭素にコンジュゲートさせることができる。
キット
本発明の実施形態は、診断キットおよび診断キットを含む製造品をさらに提供する。キットは、ヒトでAKIを予測するための手段を含むことができる。
一実施形態では、キットは尿試料中のバイオマーカータンパク質のレベルに応答性である指示薬を含み、バイオマーカータンパク質は表1からの少なくとも1つのバイオマーカーおよび表2からの少なくとも1つのバイオマーカーから選択される。例については表3を参照する。キットは、尿試料収集のためのカップまたは管、または任意の他の収集デバイスをさらに含むことができる。別の実施形態では、キットは、検査結果の解釈を記載する少なくとも1つの図および/または説明書を任意選択でさらに含むことができる。
データ分析
本発明の方法では、測定される各バイオマーカーのレベルは、uCR、または1つもしくはいくつかの対照タンパク質もしくは内因性代謝産物の平均、または尿比重による標準化の後の値に一般的に変換される。生成される値は、次にAKIソフトウェアアルゴリズムに提供されてスコアを生成するために使用され、スコアは、AKIを起こす可能性のある対象を選択し、AKIの重症度を予測するために、次に所定のカットオフと比較される。
一例において、対象でAKIの発症を予測するために、表1の少なくとも1つのバイオマーカー/uCrおよび表2の1つのバイオマーカー/uCrの加重線形組合せがレシーバー動作特性(ROC)曲線下面積分析と共に使用される。
試料分析操作を促進するために、読取装置によってデバイスから得られるデータは、デジタル式コンピュータを使用して分析してもよい。一般的に、コンピュータはデバイスからデータの受け取りおよび保存、ならびに集めたデータの分析および報告、例えばバックグラウンドの減算、対照が適切に性能を発揮したことの検証、シグナルの標準化、ハイブリダイズした標的の量を判定するための蛍光データの解釈、バックグラウンドの標準化等のために適切にプログラムされる。
一例では、本発明の方法では、CPB手術などの心臓手術を受ける患者からの尿試料は手術後に収集され、任意選択で、ベースラインとして手術前にも収集される。術後試料、および任意選択でベースライン試料のために、尿試料は表1および/または2に示すバイオマーカーのいずれかについて測定される。本発明のバイオマーカーのレベルを標準化するために、尿クレアチニンを測定することもできる。下に示す方法を含めて、当技術分野の任意の方法によってデータを分析することができる。
方法1:前処理のみ
ステップ1:手術の前と後に表1および表2のバイオマーカーの1つまたは複数を測定する。
ステップ2:表1のバイオマーカーの処理した測定値の各々を、マーカー特異的カットオフと比較する。マーカー特異的カットオフを超えるマーカーの数を、判定する。前で特定された数のマーカーがカットオフを超える場合は、患者はRIFLE I/Fカテゴリーに属すると分類される。全てのマーカーがカットオフを超えること、または1つ以外の全てのマーカー、または2つ以外の全てのマーカーなど、または単一のマーカーだけがカットオフを超えることが必要かもしれない。患者がRIFLE I/Fとして分類される場合は、評価はここで終わり、そうでなければ評価は次のステップに進行することができる。
ステップ3:表2のバイオマーカーの全ての処理したマーカー測定値の加重平均をとり、結果を前に特定したカットオフと比較する。使用される加重は全てのバイオマーカーについて同じであってもよいが、それらは各マーカーに特異的であってもよい。加重平均がカットオフを上回る場合は、結果をRIFLE Rとして分類する。患者がRIFLE Rとして分類されない場合は、次のステップに進む。
ステップ4:患者を「AKIなし(No AKI)」として分類する。
方法2:前処理および尿クレアチニン標準化。
ステップ1:手術の前と後に表1および表2のバイオマーカーの1つまたは複数ならびに尿クレアチニンを測定する。
ステップ2:尿クレアチニン以外の全ての測定されたバイオマーカーについて、マーカーの値を尿クレアチニンの値で割り算する。
ステップ3:表1のマーカーの処理したマーカー測定値の各々を、マーカー特異的カットオフと比較する。マーカー特異的カットオフを超えるマーカーの数を、判定する。前で特定された数のマーカーがカットオフを超える場合は、患者はRIFLE I/Fカテゴリーに属すると分類される。全てのマーカーがカットオフを超えること、または1つ以外の全てのマーカー、または2つ以外の全てのマーカーなど、または単一のマーカーだけがカットオフを超えることが必要かもしれない。患者がRIFLE I/Fとして分類される場合は、評価はここで終わり、そうでなければ評価は次のステップに進行することができる。
ステップ4:表2の単一のマーカーの測定値または表2のマーカーの全ての処理したマーカー測定値の加重平均をとり、結果を前に特定したカットオフと比較する。使用される加重は全てのマーカーについて同じであってもよいが、それらは各マーカーに特異的であってもよい。加重平均がカットオフを上回る場合は、結果をRIFLE Rとして分類する。患者がRIFLE Rとして分類されない場合は、次のステップに進む。
ステップ5:患者を「AKIなし」として分類する。
方法3:前処理およびベースライン標準化
ステップ1:手術の前と後に表1および表2のバイオマーカーの1つまたは複数ならびに尿クレアチニンを測定する。
ステップ2:各バイオマーカーについて、術後試料の値をベースライン試料の値で割り算する。各々の引き続くステップのために、これらの生じた値を使用する。
ステップ3:表1のマーカーの処理したマーカー測定値の各々を、マーカー特異的カットオフと比較する。マーカー特異的カットオフを超えるマーカーの数を、判定する。前で特定された数のマーカーがカットオフを超える場合は、患者はRIFLE I/Fカテゴリーに属すると分類される。全てのマーカーがカットオフを超えること、または1つ以外の全てのマーカー、または2つ以外の全てのマーカーなど、または単一のマーカーだけがカットオフを超えることが必要かもしれない。患者がRIFLE I/Fとして分類される場合は、評価はここで終わり、そうでなければ評価は次のステップに進行することができる。
ステップ4:表2の単一のマーカーの測定値または表2のマーカーの全ての処理したマーカー測定値の加重平均をとり、結果を前に特定したカットオフと比較する。使用される加重は全てのマーカーについて同じであってもよいが、それらは各マーカーに特異的であってもよい。加重平均がカットオフを上回る場合は、結果をRIFLE Rとして分類する。患者がRIFLE Rとして分類されない場合は、次のステップに進む。
ステップ5:患者を「AKIなし」として分類する。
方法4:前処理、尿クレアチニンおよびベースライン標準化
ステップ1:手術の前と後に、尿クレアチニンを含む表1および/または表2のバイオマーカーのいずれかを測定する。
ステップ2:各バイオマーカーおよびベースラインならびに術後試料について、マーカーの値を同じ試料の尿クレアチニンの値で割り算する。生じた値を次のステップのために使用する。
ステップ3:各バイオマーカーについて、術後試料の値をベースライン試料の値で割り算する。各々の引き続くステップのために、これらの生じた値を使用する。
ステップ4:表1のマーカーの処理したマーカー測定値の各々を、マーカー特異的カットオフと比較する。マーカー特異的カットオフを超えるマーカーの数を、判定する。前で特定された数のマーカーがカットオフを超える場合は、患者はRIFLE I/Fカテゴリーに属すると分類される。全てのマーカーがカットオフを超えること、または1つ以外の全てのマーカー、または2つ以外の全てのマーカーなど、または単一のマーカーだけがカットオフを超えることが必要かもしれない。患者がRIFLE I/Fとして分類される場合は、評価はここで終わり、そうでなければ評価は次のステップに進行する。
ステップ5:表2のマーカーの全ての処理したマーカー測定値の加重平均をとり、結果を前に特定したカットオフと比較する。使用される加重は全てのマーカーについて同じであってもよいが、それらは各マーカーに特異的であってもよい。加重平均がカットオフを上回る場合は、結果をRIFLE Rとして分類する。患者がRIFLE Rとして分類されない場合は、次のステップに進む。
ステップ6:患者を「AKIなし」として分類する。
追加の分類法:
患者をRIFLE I/F、RIFLE RまたはAKIなしと分類するための上記の分類法の代わりに、いくつかの他の標準の分類ツールを同様に使用することができた。可能な方法は、限定されずに以下のものであってもよい:
・線形回帰、ロジスティック回帰、多項回帰
・ペナルティー線形またはロジスティックまたは多項回帰
・サポートベクターマシン(Support Vector Machines)
・線形判別分析
・二次判別分析
・分類および回帰ツリー
・ランダムフォレスト(Random Forests)
当技術分野で訓練された人々にとって、これらおよび他の類似の方法は全て標準とみなされ、上記の分類ステップのいずれかに容易に適用できる。これらおよび他の方法のより詳細な参考文献については、Hastie, Tibshirani and Friedmanによる"Elements of Statistical Learning"を参照する。
試料分析操作を促進するために、得られるデータは、デジタル式コンピュータを使用して分析してもよい。一般的に、コンピュータは、デバイスからのデータの受け取りおよび保存、ならびに集めたデータの分析および報告、例えばバックグラウンドの減算、対照が適切に性能を発揮したことの検証、シグナルの標準化、ハイブリダイズした標的の量を判定するための蛍光データの解釈、バックグラウンドの標準化等のために適切にプログラムされる。
急性の腎臓処置
AKIの処置のために、抗アポトーシス/抗壊死薬剤、抗炎症剤、抗敗血剤、様々な増殖因子および血管拡張薬などの新規治療薬剤の臨床検査を使用することができるが、結果は満足できるものでない。AKIのための満足できる治療薬剤の欠如は、特にAKIの診断のために適する早期バイオマーカーの欠如のためであり、したがって、早期介入の実行をほとんど不可能にしている。
当技術分野に、AKIを処置する多くの方法があり、例えば、処置戦略には以下のものがある:
・流体管理の変更
・処置レジメンの変更(腎毒性薬物を腎毒性の低い他の薬物に交換する、腎毒性薬物による処置を中止する、薬物製剤を腎毒性の低い製剤に変更する)
・腎臓を害するか、既存の腎臓損傷を悪化させる可能性のある処置/臨床ルーチンを避ける(例えば血管造影、造影色素の投与)
・腎臓置換処置または支持療法を開始する
AKIの処置で使用される、入手可能な薬物:
− 腎臓灌流を増加させる薬物、例えばフェノールドーパム
− 炎症および酸化的ストレスを阻害する薬物、例えばN−アセチル−システイン
− 利尿剤、例えばフロセミド
− ドーパミン
− 心房性ナトリウム利尿ペプチド
− 組換えヒト(rh)IGF−1
− テオフィリン
AKIを処置する薬物候補または提案された処置戦略:
− P38阻害剤、例えばNovartis BCT197
− P53阻害剤、例えばQuark I5NP/Quark QPI−1002
− 鉄キレーター、例えばデフェリプロン
− 中性エンドペプチダーゼ(NEP)阻害剤および/またはエンドセリン変換酵素(ECE)阻害剤または骨形成タンパク質(BMP)ファミリーの鍵となる受容体の二重阻害剤活性化因子、例えばTHR−184
− メラノコルチン(アルファ−MSH)ペプチド類似体、例えばZP1480(ABT−719)またはAP214
− 炎症経路の阻害剤
− 幹細胞療法
本発明の方法は、表1および/または表2に存在する1つまたは複数のマーカーの濃度の判定に基づく、AKIの重症度の予測を可能にする。したがって、本発明の方法を使用して得られる結果に基づいて、医師は治療的介入の最良形態を判定することができるようになる。本発明は、個体がRIFLE I/F、RIFLE Rを起こす可能性があるかまたはAKIを起こす可能性はないかを判定することができ、そのことは各患者個々のために適当な治療戦略を選択するのに重要である。例えば、対象がRIFLE I/Fを起こすと予測される場合は、医師はおそらく透析などの支持腎機能療法で処置するであろうが、個体がRIFLE Rを起こすと予測される場合は、対象は透析を提供されないだろう。本発明は、心臓手術の後に個体がAKIのどのグレードの重症度を有するかについての予測を初めて可能にする。したがって、この技術革新は、AKIを処置または予防するためのパーソナライズされた療法の基礎であり、したがって患者の転帰を向上させるのを助ける。
実施例1: 臨床データの概要
この分析のためのデータは、心肺バイパス手術を受ける患者における観察的前向き調査研究で収集された。選択的手術を受けた18歳またはいかなる性別の、書面で同意した患者を試験に含めることができた。試験に登録された患者のうち、我々の分析で評価が可能であるために、患者は以下の基準を満たさなければならなかった:
− 患者は、研究を完了した
− 患者は、ベースライン/スクリーニング血清クレアチニン値ならびに24〜72時間のウィンドウ中に少なくとも2つの血清クレアチニン測定値を有する。血清クレアチニンは一般的に24時間おきに1回採取されるだけなので、実際上は、血清クレアチニンが12時間〜84時間のウィンドウ中にある場合は、この基準は満たされたとみなした。
− 患者は、1、2、4または8時間の時点で、少なくとも2つの収集された尿試料を有する
− 患者は、12、24または48時間の時点で収集される少なくとも1つの尿試料を有する。
研究では、合計220人の患者が登録され、そのうち200人が上の基準により評価が可能だった。
評価が可能な患者について、彼らのAKI状態も評価した。レベル「危険」、「損傷」または「不全」の1つのAKIを有すると評価されるために、患者の血清クレアチニンのベースラインからの変化は、少なくとも36時間の間閾値を上回らなければならない(腎前性高窒素血症による血清クレアチニンの一過性の上昇を排除するために)。さらに、手術から最初の7日以内に基準が満たされる場合にだけ、患者がAKIを有するとして数える(その頃までにCPB手術によって引き起こされるAKIが提示されているべきである)。血清クレアチニンの非常に短時間の増加を有するだけの患者がAKI症例と数えられないように、我々は36時間の時間ウィンドウを導入した。血清クレアチニンのそのような持続的増加が、腎臓への永続的損傷の非常により優れた評価を与えると我々は考える。詳細には、分類は以下の規則に従った:
− 患者が少なくとも36時間の間、ベースライン血清クレアチニンレベルから200%を超える増加を有する場合は、患者は「不全」として分類される。
− 患者が「不全」として分類されずに、少なくとも36時間ベースラインを少なくとも100%上回る血清クレアチニンの増加を有する場合は、患者は「損傷」として分類される。
− 患者が「損傷」または「不全」として分類されずに、少なくとも36時間の間、ベースラインを少なくとも50%上回る血清クレアチニンの増加を有する場合は、患者は「危険」として分類される。
− 患者が「危険」、「損傷」または「不全」として分類されない場合は、患者は「AKIなし」として分類される。
これらの基準は、CPB手術から7日以内に満たされなければならない。血清クレアチニンのベースライン値として、両方とも入手できる場合は我々はスクリーニングおよび手術前の値の平均を使用し、手術前の値が欠落している場合はスクリーニング値を、スクリーニング値が欠落している場合は手術前の値を使用する。スクリーニングおよび手術前の血清クレアチニン値の両方が欠落している患者は、評価不能であるとみなされる。バイオマーカーレベルを判定するためのキットは、KidneyMAP(登録商標)キットを使用するRules Based Medicine(RBM)から得られた。
200人の患者のうち、これらの基準により187人の患者を「AKIなし」、8人を「危険」、3人を「損傷」および2人を「不全」として分類した。鍵となる臨床変数の要約統計値の表を、下の表に提供する。
実施例2: 考慮中のバイオマーカーおよび前処理
各バイオマーカーについて、分析でそれらを使用する前に特定の前処理ステップを実施した。使用するアッセイの感度のために、尿中のマーカーが検出限界を下回り、したがって値が報告されないか、または定量限界を下回る(値は報告されえる)ことが起こる可能性がある。これらの両方の場合に、測定値はこのバイオマーカーおよび試料ロットの定量限界の半分に等しい値で置き換えられる。測定結果は、以後前処理測定値と呼ぶ。
我々の以下の分析では、この前処理測定値ならびに尿クレアチニン(UCREA)で標準化された測定値を使用する。この標準化のために、同じ尿試料からの尿クレアチニンの前処理測定値が使用される。標準化は、尿での前処理バイオマーカー測定値を、同じ尿試料からの前処理尿クレアチニン測定値によって割り算することによって実施する。これを、以下UCREA標準化バイオマーカー測定値と呼ぶ。
前処理およびUCREA標準化測定値に加えて、前処理およびUCREA標準化測定値のベースラインからの変化も評価する。これのために、患者の手術前の尿試料が入手できなければならない。手術前の尿試料が欠落している場合は、この患者のベースライン測定値からの変化は欠落しているとみなす。患者の前処理バイオマーカーについては、ベースラインからの変化倍率を得るために、前処理バイオマーカー測定値を、同じ患者の前処理ベースライン測定値によって割り算する。患者のUCREA標準化バイオマーカーについては、ベースラインからの変化倍率を得るために、UCREA標準化バイオマーカー測定値を、同じ患者の標準化ベースライン測定値によって割り算する。
全般的に、我々の分析では、前処理、標準化、ベースラインからの前処理変化倍率、およびベースライン測定値からのUCREA標準化変化倍率を全てのバイオマーカーについて考慮する。使用時に、これらの4つの導き出された変数の各々に底10への対数変換を適用する。
実施例3: モデルの一変量評価
考慮中の各バイオマーカーについて、2つの二成分エンドポイントに関してレシーバー動作曲線下面積(AUC)を計算する。第1の評価では、「損傷」または「不全」として分類される患者を「AKIなし」または「危険」として分類される患者と比較する。第2の評価では、「損傷」または「不全」のいずれかとして分類される患者を排除し、「危険」として分類される患者を「AKIなし」として分類される患者と比較するだけである。
実施例4: 「損傷」または「不全」を「危険」または「AKIなし」に対して分類する
患者を「危険」または「AKIなし」に対して「損傷」または「不全」として分類するときには、前処理、UCREA標準化、ベースラインからの前処理変化倍率、およびベースライン測定値からのUCREA標準化変化倍率を使用すると、バイオマーカーアルファ−1−ミクログロブリン(A1Micro)、クラステリン(CLU)、シスタチン−C(CYSC)、インターロイキン−18(IL−18)、好中球ゼラチナーゼ関連リポカリン(NGAL)およびトレフォイル因子3(TFF3)は、0〜48時間の範囲で性能を示す。
以下の表では、これらのバイオマーカーの各々について、4つの変換の各々について、ならびにICUへの到着から0、1、2、4、8、12、24および48時間後の各時点についてのデータを提示する。
前処理変換を使用するバイオマーカーA1Micro、CLU、CYSC、IL-18、NGALおよびTFF3については、表から、時点0、1、2、4、8、12、24および48時間について、「危険」または「AKIなし」と分類される者から「損傷」または「不全」と分類されるAKI患者を識別するためにこれらのマーカーを使用することができることがわかる。全てのこれらのマーカーについて、1時間、2時間、4時間、8時間および48時間の時点は特に優れた性能を示す。さらに、この例ではAKIの重度の症例を分類するために、マーカーA1Micro、CYSC、IL-18、NGALおよびTFF3が特に優れている。
UCREA標準化変換を使用するバイオマーカーA1Micro、CLU、CYSC、IL-18、NGALおよびTFF3については、表から、0、1、2、4、8、12、24および48時間の時点について、「危険」または「AKIなし」と分類される者から「損傷」または「不全」と分類されるAKI患者を識別するためにこれらのマーカーを使用することができることがわかる。全てのこれらのマーカーについて、1時間、2時間、4時間、8時間および48時間の時点は特に優れた性能を示す。さらに、この例ではAKIの重度の症例を分類するために、マーカーA1Micro、CYSC、IL-18、NGALおよびTFF3が特に優れている。
ベースライン変換からの前処理変化倍率(pre-processed fold-change)を使用するバイオマーカーA1Micro、CLU、CYSC、IL-18、NGALおよびTFF3については、表から、0、1、2、4、8、12、24および48時間の時点について、「危険」または「AKIなし」と分類される者から「損傷」または「不全」と分類されるAKI患者を識別するためにこれらのマーカーを使用することができることがわかる。全てのこれらのマーカーについて、1時間、2時間、4時間および48時間の時点は特に優れた性能を示す。さらに、この例ではAKIの重度の症例を分類するために、マーカーCLU、CYSC、IL-18およびNGALが特に優れている。
ベースライン変換からのUCREA標準化変化倍率を使用するバイオマーカーA1Micro、CLU、CYSC、IL-18、NGALおよびTFF3については、表から、0、1、2、4、8、12、24および48時間の時点について、「危険」または「AKIなし」と分類される者から「損傷」または「不全」と分類されるAKI患者を識別するためにこれらのマーカーを使用することができることがわかる。全てのこれらのマーカーについて、1時間、2時間、4時間および48時間の時点は特に優れた性能を示す。さらに、この例ではAKIの重度の症例を分類するために、マーカーCLU、CYSC、IL-18およびNGALが特に優れている。
実施例5: 「AKIなし」に対して「危険」に分類する
「AKIなし」と分類される患者に対して「危険」と分類されるAKI患者を比較する場合、バイオマーカーA1Micro、B2MicroおよびTFF3は、前処理、UCREA標準化、ベースラインからの前処理変化倍率、ベースラインからのUCREA標準化変化倍率の変換を使用すると、0〜48時間の範囲で性能を示す。
以下の表では、これらのバイオマーカー、変換、ならびに0、1、2、4、8、12、24および48時間の時点の各々についてのデータを提示する。
前処理変換を使用するバイオマーカーA1Micro、B2MicroおよびTFF3は、「AKIなし」患者に対して「危険」を分類する性能を示す。
UCREA標準化変換を使用するバイオマーカーA1Micro、B2MicroおよびTFF3は、「AKIなし」に対して「危険」を分類する性能を示す。マーカーの性能は、1、2および4時間の時点で特に優れている。
ベースラインからのUCREA標準化変化倍率を使用するバイオマーカーA1Micro、B2MicroおよびTFF3は、「危険」と分類される患者を「AKIなし」と分類される患者から識別する性能を示す。
ベースラインからのUCREA標準化変化倍率を使用するバイオマーカーA1Micro、B2MicroおよびTFF3は、「危険」と分類される患者を「AKIなし」と分類される患者から識別する性能を示す。
実施例6: モデルの多変量評価
モデルの多変量評価のために、我々が使用する分類問題に従い、一変量マーカーを多変量モデルに合わせるための異なる方法を使用する。
「危険」および「AKIなし」に対する「損傷」および「不全」患者の分類のために、観察が「正常な」患者とどのように異なるかについて評価するアプローチを使用する。第1のステップでは、モデル中のマーカーごとに、対数凹密度関数に適合するアプローチを使用して「AKIなし」と分類される患者のマーカーの分布を推定する。新たな観察を評価するとき、バイオマーカーごとに、「AKIなし」患者の推定される分布に関するp値が評価される。次に、それらを平均することによってp値を合体させる。p値を合体させるための我々が考慮した他の選択肢は、p値の対数の最小値、最大値または平均をとる。これらの方法の各々は、得られたモデルの感度/特異性曲線に関して特定のトレードオフを有する。ここでは、危険スコアのより小さい値は、「損傷」または「不全」と分類されるAKIを有するより高い危険に対応する。
「危険」または「AKIなし」に対して「損傷」または「不全」に分類するために、マーカーA1Micro、CLU、CYSC、IL−18、NGALおよびTFF3が考慮されている。我々はこれらのマーカーの全ての可能な組合せを考慮するが、同時の場合には多くても3つのマーカーに制限する。これらのモデルの各々について、モデルが達成するAUCに関して1時間、2時間および4時間の時点で分類性能を計算する。その後、3つのAUCを平均することによってモデルにランクをつける。表1に、1時間、2時間および4時間の時点でのAUCの平均によってソートされた、全てのこれらのモデルのリストが見出される。これらの3つの時点でのAUCも、同様に列挙される。この表で使用されるバイオマーカーデータは、尿クレアチニンによる標準化を使用して変換されている。
「AKIなし」カテゴリーの患者に対する「危険」カテゴリーの患者の分類のために、2つの異なるモデルを考慮する。第1のバージョンでは、変換後のままのバイオマーカーをとり、それらを平均する。得られたマーカーの平均は危険スコアであり、より高い値はAKIを有するより高い危険に対応する。第2のバージョンでは、「AKIなし」患者の群で平均値0および標準偏差1を有するように、バイオマーカーの各々を先ず標準化する。この標準化の後、モデル中のマーカーを平均し、この平均は危険スコアとして使用され、前と同じようにより高い値はAKIのより高い危険に対応する。表1に、1時間、2時間および4時間の時点でのAUCの平均によってソートされた、全てのこれらのモデルのリストが見出される。これらの3つの時点でのAUCも、同様に列挙される。この表で使用されるバイオマーカーデータは、尿クレアチニンによる標準化を使用して変換されている。
実施例7: 時間別のアッセイの範囲およびAKIの重症度
マーカーのダイナミックレンジに基づくマーカーの選択も実施した。この例では、IL−18、NGALおよびTFF3のためのアッセイの変動性の範囲を、異なる時点での異なるAKI群について示す。これらのグラフのために、尿クレアチニン標準化値を使用した。
図1は、手術の前と後の異なる時点での尿クレアチニン標準化の後のIL−18値の箱ひげ図を示す。示すデータは、プロッティングの前に対数を底10にとることによって先ず変換される。グラフは、「損傷/不全」患者を「AKIなし」または「危険」患者と比較するときの、100以上の係数のIL−18の変化倍率を図示する。
図1は、手術の前と後の異なる時点の尿クレアチニン標準化の後のNGAL値の箱ひげ図を示す。示すデータは、プロッティングの前に対数を底10にとることによって先ず変換される。グラフは、「損傷/不全」患者を「AKIなし」または「危険」患者と比較するときの、10以上の係数のNGALの変化倍率を図示する。
図3は、手術の前と後の異なる時点の尿クレアチニン標準化の後のTFF3値の箱ひげ図を示す。示すデータは、プロッティングの前に対数を底10にとることによって先ず変換される。グラフは、「損傷/不全」患者を「AKIなし」または「危険」患者と比較するときの、3以上の係数のTFFの変化倍率を図示する。さらにグラフは、手術後のTFF3レベルが、他のバイオマーカーよりもよく、例えばIL−18よりもよく、「危険」患者を「AKIなし」患者と区別することができることを示す。

本発明は、以下の態様を包含し得る。
[1]
心臓手術の後に対象で急性腎臓損傷(AKI)損傷の重症度を評価する方法であって、
心臓手術の後24時間以内に対象から得た生体試料で表1および/または表2の1つまたは複数のマーカーを測定するステップと、
表1のバイオマーカーの1つまたは複数の測定されたレベルに基づいて危険スコアを生成するステップであって、危険スコアが所定のカットオフを超える場合、対象はRIFLE I/Fを起こす危険があると判定されるステップと、
任意選択で、対象がRIFLE I/Fを起こす危険があると判定されない場合は、表2から選択されるバイオマーカーの1つまたは複数の測定されたレベルに基づいて危険スコアをさらに生成するステップであって、危険スコアが所定のカットオフを超える場合、対象はRIFLE Rを起こす危険があると判定され、または危険スコアが所定のカットオフより低い場合、対象はAKIを起こす危険がないと判定されるステップと、
を含む方法。
[2]
対象がRIFLE I/Fを起こす危険があるかどうか判定するために、表1の2つ以上のバイオマーカーが測定される、上記[1]に記載の方法。
[3]
対象がRIFLE I/Fを起こす危険があるかどうか判定するために、表1の3つ以上のバイオマーカーが測定される、上記[1]に記載の方法。
[4]
対象がRIFLE Rを起こす危険があるかどうか判定するために、表2の2つ以上のバイオマーカーが測定される、上記[1]に記載の方法。
[5]
対象がRIFLE Rを起こす危険があるかどうか判定するために、表2の3つのバイオマーカーが測定される、上記[1]に記載の方法。
[6]
対象がRIFLE I/FもしくはRIFLE Rを起こす危険があるかまたはAKIを起こす危険がないか判定するために、表1および表2の2つ以上のバイオマーカーが測定される、上記[1]に記載の方法。
[7]
対象がRIFLE I/Fを起こす危険があるかどうか判定するために、表14に示すバイオマーカー組合せのいずれかが測定される、上記[1]に記載の方法。
[8]
対象がRIFLE Rを起こす危険があるかどうか判定するために、表15に示すバイオマーカー組合せのいずれかが測定される、上記[1]に記載の方法。
[9]
心臓手術の後に対象で急性腎臓損傷(AKI)損傷の重症度を評価する方法であって、
心臓手術の後24時間以内に対象から得た生体試料で、IL−18、シスタチンC、NGAL、TFF3、クラステリン、B2−ミクログロブリンおよびA1−ミクログロブリンからなる群から選択されるバイオマーカーの少なくとも1つを測定するステップと、
バイオマーカーの1つまたは複数の測定されたレベルに基づいて危険スコアを生成するステップであって、所定のカットオフと比較したときの危険スコアが、対象がRIFLE
I/F、RIFLE Rを起こす危険があるか、またはAKIの危険がないかの指標となるステップと、
を含む方法。
[10]
心臓手術の後に対象で急性腎臓損傷(AKI)損傷の重症度を評価する方法であって、
心臓手術の後24時間以内に対象から得た生体試料で、IL−18、シスタチンC、NGAL、TFF3、クラステリンおよびA1−ミクログロブリンからなる群から選択されるバイオマーカーの少なくとも2つを測定するステップと、
少なくとも2つのバイオマーカーの測定されたレベルに基づいて危険スコアを生成するステップであって、危険スコアが、対象がRIFLE I/Fを起こす危険があるかどうかの指標となるステップと、
を含む方法。
[11]
心臓手術の後に対象で急性腎臓損傷(AKI)損傷の重症度を評価する方法であって、
心臓手術の後24時間以内に対象から得た生体試料で、TFF3、B2−ミクログロブリンおよびA1−ミクログロブリンからなる群から選択されるバイオマーカーの少なくとも1つを測定するステップと、
バイオマーカーの1つまたは複数の測定されたレベルに基づいて危険スコアを生成するステップであって、危険スコアが、対象がRIFLE Rを起こす危険があるかまたはAKIを起こす危険がないかの指標となるステップと、
を含む方法。
[12]
心臓手術の後に対象で急性腎臓損傷(AKI)の発症を診断または予測する方法であって、心臓手術の後24時間以内に対象から得た生体試料で、IL−18、シスタチンC、NGAL、TFF3、クラステリン、B2−ミクログロブリンおよびA1−ミクログロブリンから選択されるバイオマーカーの少なくとも4つを測定するステップであって、そのレベルはAKIの指標となるか、またはAKIの発症の前兆となるステップを含む、方法。
[13]
心臓手術の後に対象で急性腎臓損傷(AKI)の発症を診断または予測する方法であって、心臓手術の後24時間以内に対象から得た生体試料で、TFF3と、IL18、シスタチンC、NGAL、クラステリン、B2−ミクログロブリンおよびA1−ミクログロブリンから選択されるバイオマーカーの少なくとも1つとを測定するステップであって、そのレベルはAKIの指標となるか、またはAKIの発症の前兆となるステップを含む、方法。
[14]
心臓手術の後に対象で急性腎臓損傷(AKI)の発症を診断または予測する方法であって、心臓手術の後24時間以内に対象から得た生体試料で、A1−ミクログロブリンと、IL18、シスタチン、NGAL、クラステリン、B2−ミクログロブリンおよびTFF−3から選択されるバイオマーカーの少なくとも1つとを測定するステップであって、そのレベルはAKIの指標となるか、またはAKIの発症の前兆となるステップを含む、方法。
[15]
CPB手術の後に患者で尿クレアチニン(uCr)を測定するステップ、および前記患者で急性腎臓損傷(AKI)の発症の予測因子としてマーカーの各々とuCrとの比を判定するステップをさらに含む、上記項目のいずれかに記載の方法。
[16]
バイオマーカーが、心臓手術の後0時間〜12時間の間に測定される、上記項目のいずれかに記載の方法。
[17]
対象でAKIの発症を予測するために、少なくとも1つのバイオマーカー/uCrの加重線形組合せがレシーバー動作特性(ROC)曲線下面積分析と共に使用される、上記項目のいずれかに記載の方法。
[18]
心臓手術の後24時間以内に採取された患者の試料中の、表1および表2に列挙されるバイオマーカーのいずれか1つの定量的測定のための診断キットであって、バイオマーカーのレベルは、対象がAKIを起こすかどうかおよびAKIの重症度に関する指標となる、診断キット。
[19]
心臓手術の後に対象で急性腎臓損傷(AKI)の発症を診断または予測するための看護現場デバイスであって、心臓手術の後24時間以内に対象から得た生体試料で表1からの少なくとも1つのマーカーおよび表2からの1つのマーカーを測定するステップを含み、そのレベルはAKIおよびAKIの重症度の指標となる、看護現場デバイス。






Claims (13)

  1. 心臓手術の後に対象で急性腎臓損傷(AKI)の重症度を評価することを補助する方法であって、
    心臓手術の後24時間以内に対象から得た生体試料で、IL−18を、シスタチンC、TFF3(トレフォイル因子3)、クラステリンおよびA1−Mic(α−1−ミクログロブリン)からなる群から選択される少なくとも1つ以上のマーカーと組合せて測定するステップと、
    IL−18と、シスタチンC、TFF3(トレフォイル因子3)、クラステリンおよびA1−Mic(α−1−ミクログロブリン)からなる群から選択される少なくとも1つ以上のバイオマーカーの測定されたレベルに基づいて危険スコアを生成するステップであって、危険スコアが所定のカットオフを超える場合、対象はRIFLE I/Fを起こす危険があると判定されるステップと、
    象がRIFLE I/Fを起こす危険があると判定されない場合は、TFF3(トレフォイル因子3)、β−2 M(β−2 ミクログロブリン)およびA1−Mic(α−1−ミクログロブリン)からなる群から選択される1つ以上のバイオマーカーの測定されたレベルに基づいて危険スコアをさらに生成するステップであって、危険スコアが所定のカットオフを超える場合、対象はRIFLE Rを起こす危険があると判定され、または危険スコアが所定のカットオフより低い場合、対象はAKIを起こす危険がないと判定されるステップと、
    を含む方法。
  2. 対象がRIFLE I/Fを起こす危険があるかどうか判定するために、バイオマーカーIL−18と、シスタチンC、TFF3(トレフォイル因子3)、クラステリンおよびA1−Mic(α−1−ミクログロブリン)からなる群から選択される少なくとも1つのバイオマーカーが測定される、請求項1に記載の方法。
  3. IL−18およびTFF3を測定するステップを含む、請求項1〜2のいずれかに記載の方法。
  4. IL−18およびA1−ミクログロブリンを測定するステップを含む、請求項1〜2のいずれかに記載の方法。
  5. 対象がRIFLE I/Fを起こす危険があるかどうか判定するために、バイオマーカーIL−18と、シスタチンC、TFF3、クラステリンおよびA1−ミクログロブリンからなる群から選択される少なくとも2つのバイオマーカーが測定される、請求項1または2に記載の方法。
  6. IL−18、TFF3およびA1−ミクログロブリンを測定するステップを含む、請求項1または5のいずれかに記載の方法。
  7. IL−18、A1−ミクログロブリンおよびシスタチンCを測定するステップを含む、請求項1または5のいずれかに記載の方法。
  8. 対象から得た生体試料が尿である、請求項1〜7のいずれかに記載の方法。
  9. 心臓手術の後に患者で尿クレアチニン(uCr)を測定するステップ、および、請求項1に記載の危険スコアの生成において、マーカーの各々とuCrとの比を使用するステップをさらに含む、請求項1〜8のいずれかに記載の方法。
  10. バイオマーカーが、心臓手術の後0時間〜12時間の間に測定される、請求項1〜9のいずれかに記載の方法。
  11. 対象でAKIの発症を予測するために、少なくとも1つのバイオマーカー/uCrの加重線形組合せがレシーバー動作特性(ROC)曲線下面積分析と共に使用される、請求項1〜10のいずれかに記載の方法。
  12. 請求項1〜11のいずれか一項に記載の方法に従って心臓手術の後の対象において急性腎臓損傷(AKI)の発症および重症度を診断または予測するのに使用するための診断キットであって、前記キットは、対象から得た試料においてバイオマーカーIL−18と、TFF3、シスタチンC、クラステリン、B2−ミクログロブリンおよびA1−ミクログロブリンからなる群から選択される少なくとも1つ以上のバイオマーカーとの定量的測定のための手段を含み、前記試料は、心臓手術の後24時間以内に採取され、前記バイオマーカーのレベルは、対象がAKIを起こすかどうかおよびAKIの重症度に関する指標となる、診断キット。
  13. 請求項1〜11のいずれか一項に記載の方法に従って心臓手術の後に対象で急性腎臓損傷(AKI)の発症および重症度を診断または予測するのに使用するための看護現場デバイスであって、前記デバイスは、心臓手術の後24時間以内に対象から得た生体試料において、マーカーIL−18と、TFF3、シスタチンC、クラステリン、B2−ミクログロブリンおよびA1−ミクログロブリンからなる群から選択される少なくとも1つ以上のバイオマーカーとを測定するための手段を含み、そのマーカーのレベルは、対象がAKIを起こすかどうかおよびAKIの重症度の指標となる、看護現場デバイス。
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