Obrazloženje i dizajn projekta precizne medicine bubrega.

Abstract

Hronična bubrežna bolest (CKD) i akutna povreda bubrega (AKI) su česte, heterogene i morbidne bolesti. Mehanistička karakterizacija CKD i AKI kod pacijenata može olakšati precizni medicinski pristup prevenciji, dijagnozi i liječenju. Projekt Kidney Precision Medicine ima za cilj etički i bezbedno dobijanje biopsija bubrega od učesnika sa CKD ili AKI, kreiranje referentnog atlasa bubrega i karakterizaciju podgrupa bolesti radi stratifikacije pacijenata na osnovu molekularnih karakteristika bolesti, kliničkih karakteristika i povezanih ishoda. Dodatni cilj je identificirati kritične ćelije, puteve i mete za nove terapije i preventivne strategije. Ovaj projekt je multicentrična prospektivna kohortna studija odraslih osoba s CKD ili AKI koji su podvrgnuti protokolarnoj biopsiji bubrega u svrhu istraživanja.

Ovo istraživanje se fokusira na bolesti bubrega koje su najraširenije i stoga značajno opterećuju javno zdravlje, uključujući CKD koji se pripisuje dijabetesu ili hipertenziji i AKI koji se pripisuje ishemijskim i toksičnim ozljedama. Referentna tkiva bubrega (na primjer, biopsije živog donora bubrega) će također biti procijenjena. Tradicionalna i digitalna patologija će biti kombinovana sa transkriptomskom, proteomskom i metabolomskom analizom bubrežnog tkiva, kao i dubokom kliničkom fenotipizacijom za nadgledanu i nenadgledanu analizu podgrupa i analizu sistemske biologije. Učesnici će se prospektivno pratiti deset godina kako bi se utvrdili klinički ishodi. Tipovi ćelija, lokacije i funkcije bit će okarakterizirane u pogledu zdravlja i bolesti u otvorenom, pretraživom, online atlasu bubrežnog tkiva. Svi podaci iz projekta Kidney Precision Medicine biće dostupni naučnicima, kliničarima i pacijentima za široku upotrebu.

Akutna ozljeda bubrega je naglo pogoršanje funkcije bubrega zbog različitih faktora. Ovo može biti uzrokovano faktorima kao što su infekcija, lijekovi, blokada bubrega, transfuzijska reakcija, trauma, ishemija bubrega, itd. Uz brzo liječenje, funkcija bubrega se obično vraća, ali ako su bubrezi ozbiljno oštećeni, mogu se razviti simptomi kronične bubrežne bolesti. Prema našem otkriću, Cistanche utječe na akutnu ozljedu bubrega, Cistanche također sadrži niz prirodnih spojeva i aminokiselina, koje mogu zaštititi strukturu i funkciju bubrežnih tubularnih stanica, i promovirati popravak i regeneraciju bubrežnih tubularnih stanica, čime se potiče oporavak i popravka bubrega.

Click cistanche tubulosa pogodnosti

Izjava izdavača:

Ovo je PDF datoteka članka koji je prošao poboljšanja nakon prihvatanja, kao što je dodavanje naslovne stranice i metapodataka, te formatiranje radi čitljivosti, ali još uvijek nije konačna verzija zapisa. Ova verzija će biti podvrgnuta dodatnom kopiranju, montaži i pregledu prije nego što bude objavljena u svom konačnom obliku, ali mi pružamo ovu verziju kako bismo omogućili ranu vidljivost članka. Napominjemo da se tokom procesa proizvodnje mogu otkriti greške koje bi mogle utjecati na sadržaj, a odnose se i sva pravna odricanja odgovornosti koja se odnose na časopis.

Otkrivanja

IHdB izvještaj konsalting za Boehringer-Ingelheim, Cyclerion Therapeutics, George Clinical, Goldfinch Bio i Ironwood. JK izvještava o savjetovanju za Aethlon; AM Pharma; Astute Medical/bioMérieux; Astellas; Balmes Transplantation; Baxter; Citosorbenti; GE; Hepa Wash; Indalo Therapeutics; Jafron; Lowell Therapeutics; Mallinckrodt; MDSG; Nxstage; Oncogna; Oxford PG; PhotoPhage; Potrero; RenalSense; TES Pharma i udio u PhotoPhageu. KK izvještaj savjetodavnog odbora za Goldfinch Bio, Boston. SR izvještaj savjetodavnog odbora za Bayer. JS prijavljuje vezu sa Maze i Goldfinch Bio. KS prijavljuje kapital u SygnaMap. Konsalting KT izvještaja za Eli Lilly, Boehringer-Ingelheim, AstraZeneca, Goldfinch Bio, Gilead, Novo Nordisk i Bayer. SW izveštava o odnosima sa Harvardskim institutom za klinička istraživanja/Baim, Cerus, Strataca, Venbio, Taekda, CVS, JNJ, Mass Medical International, GSK, Allena, Wolters Kluewer, Oxidien, Kantum, BioMarin. JH (Himmelfarb) izvještava o savjetovanju za Pfizer, savjetodavni odbor za RenalytixAI, Maze Therapeutics, Akebia, Chinook Therapeutics i osnivača AKTIV-X.

Ključne riječi

hronična bolest bubrega; akutna povreda bubrega; precizna medicina; dijabetes; hipertenzija.

Uvod

Hronična bolest bubrega (CKD) i akutna ozljeda bubrega (AKI) su uobičajene, morbidne bolesti koje rezultiraju značajnim opterećenjem za pacijente, njihove porodice i društvo. Među odraslim osobama u Sjedinjenim Državama, prevalencija CKD je čak 14 posto (37 miliona ljudi), s prevalencijom od 25 posto ili više za one s dijabetesom ili hipertenzijom.1,2 AKI pogađa 10-15 posto svih hospitaliziranih pacijenata, s posebno visokom stopom incidencije među pacijentima sa sepsom i drugim stanjima koja zahtijevaju prijem u jedinice intenzivne njege.3,4 CKD i AKI mogu napredovati do zatajenja bubrega, a osobe sa CKD i AKI doživljavaju visoke stope kardiovaskularnih događaja, infekcija i mortalitet.4–7 Globalno, kao rezultat toga, CKD i AKI su povezani sa ogromnim morbiditetom.6

Ostvaren je značajan napredak u našem razumijevanju patofiziologije CKD i AKI. Na primjer, brojni putevi su uključeni u razvoj CKD-a zbog dijabetesa, genotip APOL1 je identificiran kao jaka determinanta CKD-a kod Afroamerikanaca, a ocrtani su molekularni putevi koji posreduju ishemijsko oštećenje bubrega.8-11

Bez obzira na to, dokazano je da nekoliko terapija sprječava CKD ili njegovu progresiju, a trenutno ne postoji dokazani pristup upravljanju za sprječavanje ili poboljšanje toka AKI.6 Životinjski modeli, iako su kritični za procjenu mehanizama ozljede, često ne rekapituliraju vjerno ljudske bolesti , a intervencije efikasne u ovim modelima ne odnose se nužno na ljude.12,13 Kod ljudi su pojedinačna stanja bolesti i zahvaćeni putevi rijetko poznati, dijelom zato što se bubrežno tkivo ne uzima rutinski za analizu u kliničkoj njezi. Zajedno, ove prepreke otežavaju određivanje prioriteta za razvoj lijekova, provedbu djelotvornih kliničkih ispitivanja novih terapeutskih agenasa i prevođenje znanja u zdravlje ljudskih bubrega.14–17

Obrazloženje za preciznu medicinu bubrega

CKD i AKI se dijagnosticiraju i klasificiraju grubo, uglavnom na osnovu procijenjene brzine glomerularne filtracije (eGFR) i izlučivanja proteina u urinu za CKD i kratkoročnih promjena u serumskom kreatininu i izlučenju urina za AKI.4,18,19 Iako je korisno za stadijaciju i epidemiologiju , ove kliničke procjene nemaju detaljan uvid u osnovne molekularne mehanizme ili strukturne povrede koje doprinose heterogenosti CKD i AKI, uključujući razlike koje mogu doprinijeti poznatim rasnim i etničkim disparitetima u riziku od bolesti bubrega.

Nedostatak mehaničke osnove u trenutnoj taksonomiji bolesti bubrega ima značajne posljedice za identifikaciju novih mehanizama bolesti, razvoj terapeutskih ciljeva i rutinsku kliničku njegu. Na primjer, važne molekularne mehanizme ljudske bubrežne bolesti može biti teško otkriti kada su prisutni u relativno maloj podskupini pacijenata. Štaviše, ako terapija efikasno cilja relevantni molekularni mehanizam, korist od tog tretmana u kliničkom ispitivanju ili kliničkoj praksi može biti razvodnjena među pacijentima s različitim putevima bolesti koji nisu ciljani intervencijom.20 Ova zagonetka daje obrazloženje za razvoj novih definicije bolesti zasnovane na molekularnom mehanizmu, omogućavajući terapiju usmjerenu na specifične molekularne procese odgovorne za ozljedu bubrega i njeno napredovanje kod pacijenta ili podgrupe pacijenata sa sličnim fenotipovima molekularne bolesti.

Precizna medicina se odnosi na strategije prevencije i liječenja koje uzimaju u obzir individualnu varijabilnost.21 Kada je bivši predsjednik Barack Obama najavio Inicijativu za preciznu medicinu 2015., on je preciznu medicinu nazvao „pružanjem pravih tretmana, u pravo vrijeme, svaki put do prava osoba.22" Ovaj pristup zahtijeva detaljno razumijevanje molekularne osnove zdravlja i bolesti. Napredak tehnologije sada nudi priliku bez presedana za ispitivanje kritičnih ćelija i puteva koristeći duboku molekularnu fenotipizaciju, uključujući analizu DNK, RNK, proteina i metabolita.

U 2016. godini, Nacionalni institut za dijabetes i bolesti probave i bubrega (NIDDK) sazvao je radionicu kako bi istražio da li i kako se precizna medicina može koristiti za poboljšanje dijagnoze i upravljanja CKD i AKI. Na radionici, pacijenti, kliničari, akademski istraživači, bioetičari i predstavnici industrije razgovarali su o mogućnostima, resursima i preprekama za dobijanje i ispitivanje ljudskih tkiva bubrega kako bi se unaprijedila precizna medicina bubrega. Iste godine, NIDDK je objavio seriju zahtjeva za prijavu za projekat precizne medicine bubrega (KPMP), koji je započeo u jesen 2017.

Ukupni ciljevi

KPMP nastoji redefinirati CKD i AKI integracijom dubokih molekularnih fenotipova s ​​kliničkim karakteristikama, digitalnom patologijom i kliničkim ishodima. Konkretno, ukupni ciljevi KPMP-a su (1) etički i bezbedno dobiti biopsije bubrega od učesnika sa CKD ili AKI, (2) kreirati referentni atlas bubrega, (3) karakterizirati podgrupe bolesti radi stratifikacije pacijenata na osnovu molekularnih mehanizama bolesti i povezane ishode, i (4) identificirati kritične ćelije, puteve i mete za nove terapije. Na kraju, ovaj pristup može omogućiti dijagnozu ključnih puteva bolesti na individualnom nivou, identificirati obećavajuće ciljeve za intervenciju, olakšati evaluaciju novih intervencija kroz ciljana klinička ispitivanja, pomoći u validaciji biomarkera za dijagnozu i liječenje i promovirati primjenu precizne medicine na pacijenata sa CKD i AKI.

Za postizanje ciljeva KPMP-a potrebno je bubrežno tkivo ljudi sa uobičajenim oblicima CKD i AKI. Pacijenti koji imaju CKD koji se pripisuje dijabetesu ili hipertenziji ili AKI koji se pripisuje ishemijskoj ili toksičnoj ozljedi rijetko se podvrgavaju biopsiji bubrega ili to rade samo kada je njihova klinička slika neuobičajena. Kao rezultat toga, studije klinički indiciranih biopsija bubrega mogu previše predstavljati neobične uzroke bolesti ili ne mogu identificirati najčešće mehanizme bolesti. Učinkovito procjenjivanje heterogenosti prikaza CKD i AKI, stoga, zahtijeva uključivanje nove grupe ljudi spremnih da dobrovoljno doniraju tkivo bubrega koji inače vjerovatno ne bi bili podvrgnuti biopsiji bubrega kao dio uobičajene kliničke skrbi. Shodno tome, prvi cilj KPMP-a je etički i bezbedno pribavljanje tkiva od takvih učesnika studije.

Ključni rezultat KPMP-a je atlas bubrega koji prikazuje tipove ćelija i funkcije u zdravlju i bolesti. Atlas će biti interaktivni alat koji integrira molekularne podatke s kliničkom prezentacijom, podacima o slikama i kliničkim ishodima. Standardizovana i mašinski interpretabilna nomenklatura bubrega (ontologija) će biti razvijena da podrži razmenu podataka i integraciju i izgradnju novih alata za analizu podataka. Molekularni podaci generirani novim testovima koje su razvili, optimizirali i implementirali istraživači KPMP-a bit će integrirani s digitalnom patologijom i kliničkim fenotipovima koristeći pristup sistemske biologije za generiranje novih podtipova bolesti i ciljeva za terapiju (Slika 1).23,24

Organizacija studija

KPMP u velikoj mjeri uključuje pacijente, nefrologe, radiologe, patologe, pružaoce primarne zdravstvene zaštite, intenziviste, koordinatore istraživanja, menadžere projekata, etičare, informatičare, istraživače iz različitih disciplina i druge koji ulažu u poboljšanje zdravlja ljudi s bubrežnom bolešću. Lokacije za regrutaciju i ispitivanje tkiva su povezane i organizirane od strane centralnog čvorišta koje sadrži administrativno jezgro, centar za koordinaciju podataka i centar za vizualizaciju podataka (https://kpmp.org/consortium-members/). Studiju nadgledaju tri nezavisna tijela, uključujući Odbor za praćenje sigurnosti podataka, centralni institucionalni odbor za reviziju (Univerzitet Washington, St. Louis) i eksternu ekspertsku komisiju koju je sazvao NIDDK.

Pacijenti voze KPMP

Definišuća karakteristika KPMP-a je uspostavljanje ravnopravnog partnerstva sa pacijentima koji imaju bolest bubrega. Pacijenti su bili integralno uključeni u KPMP tokom cijelog trajanja i na svim nivoima procesa dizajniranja.25 Pacijenti sa bubrežnom bolešću bili su uključeni u NIDDK radionicu o preciznoj medicini bubrega 2016. kako bi se usmjerio etički i izvodljiv pristup biopsijama bubrega usmjerenim na istraživanje. . Pacijenti sa svih lokacija KPMP-a su takođe bili pozvani da prisustvuju prvom sastanku Upravnog odbora KPMP-a, a početni pacijenti su kasnije radili sa istražiteljima kako bi regrutovali druge predstavnike kako bi ilustrovali raznolikost ciljne populacije KPMP-a.

Kako je protokol istraživanja razvijen, pacijenti su informisali studiju o najboljim praksama za angažovanje i učestvovali u izradi KPMP obrasca informisanog pristanka (Tabela 1). Na razvoj protokola uticala je perspektiva pacijenata o prednostima i opterećenjima studijskih procedura. Pacijenti su se snažno zalagali za uključivanje raznolike i reprezentativne populacije u studiju, angažovanje upisanih učesnika u studiji kao istraživačkih partnera i vraćanje rezultata studije na potpuno transparentan i blagovremen način. Pacijenti su zastupljeni u svakom komitetu KPMP, uključujući i Upravni odbor, gde aktivno učestvuju i vode kao vršnjaci. Ovi doprinosi su pomogli da se protokol istraživanja učini prikladnim za potencijalne učesnike i osigura da će konačni proizvodi KPMP-a biti optimalno orijentisani prema vrijednostima i preferencijama pacijenata.

Dizajn studija

KPMP je multicentrična prospektivna kohortna studija ljudi sa CKD ili AKI koji se podvrgavaju protokolarnoj biopsiji bubrega pri ulasku u studiju. Potpuni protokol studije i detaljni priručnici o procedurama su besplatno dostupni na kpmp.org/researcher-resources. KPMP se fokusira na bolesti bubrega koje su najraširenije i stoga značajno opterećuju javno zdravlje. Za CKD, ovo su prezentacije koje se klinički pripisuju dijabetesu, hipertenziji ili oboje. Za AKI, ovo su prezentacije koje se pripisuju sepsi, ishemijskoj ili toksičnoj ozljedi. Neki pacijenti kojima je ponuđena biopsija bubrega za kliničku indikaciju mogu izabrati da učestvuju u KPMP istraživačkom protokolu umesto standardne kliničke biopsije i da obezbede dodatno tkivo za potrebe istraživanja. Međutim, očekuje se da većina učesnika koji dobrovoljno učestvuju u KPMP-u inače ne bi bila podvrgnuta biopsiji bubrega.

Strategije upisa uključuju regrutaciju iz kliničkih susreta (npr. klinika, hitna pomoć ili boravak u bolnici), elektronske izvore zdravstvenih informacija (npr. postojeći registri i elektronski zdravstveni kartoni), te mreže zajednice i domet. Pristupi specifični za lokaciju optimiziraju strategije zapošljavanja u skladu sa njihovim lokalnim zdravstvenim ustanovama i ciljnom(im) populacijom(ima). Centar za koordinaciju podataka KPMP-a prati demografske karakteristike i karakteristike bolesti upisanih učesnika, upoređuje ove karakteristike sa karakteristikama osnovne ciljne populacije i šalje ove podatke nazad na sajtove za regrutovanje kako bi se po potrebi odredili prioriteti za regrutovanje. U tu svrhu, savjetodavni odbori zajednice na svakom mjestu za zapošljavanje olakšavaju angažman lokalne populacije pacijenata i grupa za zagovaranje.

Informirani pristanak se posmatra kao longitudinalni proces koji uključuje pacijente, pacijentove savjetnike od povjerenja, kliničke pružaoce usluga i obučeno osoblje KPMP-a i obuhvata dane (za AKI) do sedmica (za CKD), u zavisnosti od kliničke prezentacije. Proces uključuje pružanje pristupa opsežnim obrazovnim materijalima uz pismeni informirani pristanak i osmišljen je tako da osigura da učesnici u potpunosti razumiju obim studije i moguće rizike.

Kriterijumi za uključivanje su dizajnirani tako da se uključi populacija koja je široko reprezentativna za ova klinička stanja, uključujući rane kliničke prezentacije (Tabela 2). Za CKD, učesnici su ograničeni na one sa procijenjenim GFR većim ili jednakim 30 mL/min/1,73m2 kako bi se povećala vjerovatnoća identifikacije abnormalnosti koje iniciraju i propagiraju relativno ranu bolest, pružajući najveću priliku za intervenciju.

Za AKI, kriterijumi podobnosti su dizajnirani da odaberu učesnike sa minimalnom osnovnom CKD, što bi moglo da zbuni identifikaciju mehanizama specifičnih za AKI. Od pacijenata koji se podvrgavaju perkutanoj biopsiji bubrega potrebno je nadalje imati povišen serumski kreatinin koji se održava ili je praćen dokazima o ozljedi parenhima,26 dok pacijenti koji se podvrgavaju laparotomskoj biopsiji bubrega (obično u akutnoj urgentnoj ambulanti) imaju inkluziju za široku kliniku. uključuju rani AKI ili visok rizik od neposredne AKI. Posebne populacije su također upisane. Za CKD, ljudi s dugotrajnim dijabetesom tipa 1 bez dokaza o CKD ("otpornici" za dijabetičku bolest bubrega) procjenjuju se u potrazi za putevima povezanim sa zaštitom od CKD. Za AKI, ljudi koji su podvrgnuti eksploratornoj laparotomiji koji imaju dokaze rane disfunkcije bubrega ili su pod visokim rizikom od razvoja AKI postoperativno prolaze otvorenu biopsiju u vrijeme operacije.

Kriterijumi za isključenje su dizajnirani prvenstveno da zaštite sigurnost učesnika. Ovi kriterijumi za isključenje zasnovani su na objavljenoj literaturi i kliničkom iskustvu i uglavnom su se fokusirali na smanjenje rizika od krvarenja (Tabela 2). Dodatni kriteriji isključuju osobe s bubrežnim bolestima koje su već pod istragom drugih velikih kohortnih studija (npr. osobe s glomerularnim poremećajima i policističnom bubrežnom bolešću) i one s neobičnim kliničkim scenarijima za koje jedinstvene abnormalnosti mogu biti u osnovi bolesti, ali za koje ne bi bio angažiran nedovoljan broj sudionika izvući smislene zaključke u vezi s patogenezom.

Učesnici se prate 10 godina od trenutka biopsije bubrega kroz kombinaciju godišnjih ličnih studijskih posjeta i intervalnih posjeta na daljinu kako bi se dokumentirali klinički važni događaji, uključujući gubitak funkcije bubrega, zatajenje bubrega, intervalne hospitalizacije, kardiovaskularne događaje i smrtnost ( Tabela 3). Učesnici upisani za AKI imaju dodatnu ličnu studijsku posjetu tri mjeseca nakon biopsije bubrega kako bi se uspostavila klinička baza nakon AKI. Nadzor nad elektronskim zdravstvenim kartonima i nacionalnim bazama podataka kao što su sistem podataka o bubrezima Sjedinjenih Država i Nacionalni indeks smrti dopunit će ove pristupe, posebno za dugotrajnije praćenje. Ekstenzivno biorepozitorijum seruma, plazme i cirkulirajućih leukocita sačuvanih za analizu DNK i RNK, tempirani i spot uzorci urina i uzorci stolice prikupljaju se u vrijeme biopsije bubrega i ličnih studijskih posjeta. Uzorci biorepozitorija se pohranjuju za buduće projekte koji imaju za cilj dalje razumijevanje patogeneze bolesti i razvoj i validaciju biomarkera koji odražavaju heterogenost bolesti. Trenutno nema planova za ponavljanje biopsije bubrega u KPMP-u, ali bi se to moglo razmotriti u budućnosti.

Biopsija bubrega

Središnji dio KPMP istraživačkog protokola je biopsija bubrega, koja se koristi za generiranje tradicionalne dijagnoze zasnovane na histologiji, kao i novih molekularnih fenotipova. Etičko postupanje biopsija bubrega je apsolutni zahtjev KPMP-a i bio je u fokusu rasprave tokom planiranja i razvoja. Općenito, tokom procesa planiranja, liječnici i naučnici su smatrali da, iako biopsije bubrega u planiranoj populaciji mogu povremeno dati korisne informacije za dijagnozu ili prognozu, malo je vjerovatno da će većina pojedinačnih učesnika imati direktnu korist od njihove biopsije.

Predstavnici pacijenata izrazili su širi koncept potencijalnih koristi, cijeneći znanje o procesu njihove bolesti čak i ako to ne mijenja medicinsku terapiju, kao i mogućnost da altruistički doprinose svojim zajednicama kroz otkrića. Bez obzira na potencijalne koristi, biopsija bubrega nosi inherentne rizike, uključujući rizik od ozbiljnih komplikacija kao što su potreba za transfuzijom krvi, hospitalizacija, gubitak bubrega i smrt.27,28 KPMP je izvršio sistematski pregled komplikacija biopsije bubrega kako bi ih kvantificirao rizike za potencijalne učesnike i njihove pružaoce usluga.29 Štaviše, KPMP ima za cilj da minimizira ove rizike i da ih otkrije kroz sveobuhvatan proces informisane saglasnosti koji je transparentan i poštuje individualnu autonomiju. Pored toga, KPMP će prospektivno prikupljati podatke i o koristima (za učesnike i kliničke pružaoce usluga) i o rizicima kako bi se vremenom poboljšao informirani pristanak i bolje kvantificirali rezultati biopsije za širu zajednicu.

Vodeći princip u izvođenju biopsije bubrega je optimizacija sigurnosti pacijenata. Bezbednost je naglašena kroz KPMP razvojem bezbednosne kulture, specifičnih bezbednosno orijentisanih protokola i procedura za praćenje i prilagođavanje protokola prema potrebi (Tabela 4). Mnogi elementi KPMP protokola za biopsiju bubrega su standardizirani, dok su neki elementi fleksibilni kako bi se uklopili u proceduralna stručnost na pojedinačnim KPMP lokacijama za zapošljavanje.

Sve perkutane biopsije bubrega izvode iskusni, KPMP certificirani operateri koristeći 16-igle za mjerenje i navođenje u realnom vremenu. KPMP sertifikovani operateri moraju dokazati da su uradili 35 biopsija u protekle dvije godine sa stopom velikih komplikacija manjom od 10 posto, a 85 posto biopsija mora biti adekvatne za dijagnozu. Dozvoljeno je maksimalno pet prolaza da bi se postigao cilj od tri biopsijske jezgre. Operateri mogu biti nefrolozi ili radiolozi. Za učesnike koji se podvrgavaju otvorenoj laparotomiji, hirurzi će obaviti biopsije pomoću 16-iglica za mjerenje s direktnom vizualizacijom bubrega. Kontrolne liste se koriste kako bi se osiguralo da se sve biopsije izvode samo pod odgovarajućim uvjetima, uključujući osiguravanje da su vitalni znakovi i laboratorijski parametri unutar sigurnosnih granica. Neželjeni događaji se prospektivno utvrđuju i prate od strane interne komisije za bezbednost i donošenje odluka KPMP-a, kao i eksternog odbora za praćenje bezbednosti podataka i jednog institucionalnog odbora za reviziju.

Obrada i analiza bubrežnog tkiva

Jedan od glavnih izazova za KPMP je maksimiziranje upotrebe ograničenog bubrežnog tkiva dostupnog i za tradicionalnu patološku dijagnozu i za višestruke molekularne evaluacije. U tu svrhu, patolozi, istraživači i nefrolozi koji se protežu na svim lokacijama KPMP-a poduzeli su zajednički napor da osmisle konsenzus protokol za obradu tkiva biopsije bubrega (Slika 2). Protokol je zasnovan na nizu pilot studija i uključuje rigoroznu kontrolu kvaliteta u svakom koraku. Biopsijsko tkivo bubrega trijagira patolog u paketu za biopsiju, a najoptimalnije jezgro biopsije se bira za tradicionalnu histološku evaluaciju koristeći algoritame dostupne na kpmp.org/researcher-resources/. Ovo dijagnostičko jezgro se obrađuje lokalno na mjestu za regrutaciju za svjetlosnu mikroskopiju, imunofluorescenciju i elektronsku mikroskopiju, a izvještaj o kliničkoj patologiji zasnovan na ovom jezgru se generiše i vraća učesniku i timu kliničke nege. Bilo koje preostalo tkivo iz ovog jezgra se zatim šalje u centralno biorepozitorijum za istraživačku upotrebu kako bi se stavilo na raspolaganje lokacijama za ispitivanje tkiva za multipleksirane slikovne studije. Druga dva jezgra se ekspeditivno obrađuju za duboku molekularnu fenotipizaciju i zamrzavaju za transport do centralnog biorepozitorija na Univerzitetu u Mičigenu.

Sve lokacije formalno pokazuju spremnost za biopsiju bubrega i očuvanje tkiva, uključujući certifikaciju za održavanje stručnosti. Svi reagensi i zalihe se šalju kao standardizirani, prethodno označeni kompleti iz centralnog biorepozitorija. Slajdovi generirani na mjestima za regrutaciju skeniraju se centralno za digitalno gledanje i analizu, a tkivo namijenjeno za istraživačke studije šalje se u centralno biorepozitorijum i zatim distribuira na mjesta za ispitivanje tkiva.

Tehnologije primijenjene na snimanje raspona tkiva bubrega, transkriptomiku, proteomiku i prostornu metabolomiku (Slika 2). Očekuje se da će se ove tehnologije razvijati, a dodatne tehnologije će biti dodane. Kontrola kvaliteta je naglašena tokom obrade i analize, uključujući veliku pažnju na preanalitičke uslove kao što su rukovanje tkivom i skladištenje, pouzdanost testa, poređenja između tehnologija i pomeranje i pomeranje u testovima tokom vremena.

Referentna tkiva bubrega

Referentna tkiva bubrega ispitana korištenjem KPMP tehnologija su potrebna za popunjavanje atlasa bubrega u zdravstvenom stanju i pružanje konteksta za bolesti bubrega. Nefrektomija i tkiva bubrega preminulih donora korišćeni su u KPMP pilot studijama za optimizaciju protokola i razvoj početne verzije referentnog atlasa.30,31 Međutim, ove metode nabavke su podložne artefaktima uključujući ishemiju koja može značajno promeniti ekspresiju gena i proteina i metabolita. sadržaj u tkivima. Stoga, KPMP razvija partnerstva i protokole za dobijanje boljih izvora zdravog referentnog tkiva bubrega od živih donatora bubrega, kao i ljudi bez klinički evidentne bolesti bubrega koji se podvrgavaju invazivnim procedurama bubrega, na primjer, perkutanoj nefrolitotomiji za izolovanu nefrolitijazu. Ova referentna tkiva će biti obrađena i ispitana pomoću KPMP protokola i uključena u KPMP atlas tkiva.

Rezultati studija

KPMP utvrđuje niz rezultata u skladu sa njegovim sveobuhvatnim ciljevima (Tabela 3). Oni počinju procjenom rizika i koristi od same biopsije bubrega jer je iskustvo s biopsijama bubrega u ciljnoj populaciji ograničeno. Rezultati biopsije bubrega utvrđuju se putem prospektivnih upitnika koji se daju učesnicima, kliničarima i istraživačima, kao i pažljivim nadzorom neželjenih događaja. Osim toga, razvoj atlasa bubrežnog tkiva otvorenog koda i podtipova bolesti zasnovanih na molekulama smatraju se eksplicitnim rezultatom KPMP-a.

KPMP takođe prati učesnike za tradicionalnije zdravstvene ishode, uključujući napredovanje CKD-a, ishode AKI (za učesnike AKI) i druge zdravstvene događaje, kao što je definisano u Tabeli 4. Podaci za ove ishode se dobijaju putem nadzora elektronskih zdravstvenih kartona, USRDS registar, i nacionalni indeks smrti uz lične i studijske posjete na daljinu. Ulažu se sveobuhvatni napori da se učesnici zadrže za kliničko praćenje, pri čemu predstavnici pacijenata širom KPMP-a i savetodavni odbori zajednice za zapošljavanje igraju ključnu ulogu u razvoju i implementaciji sveobuhvatnih planova angažovanja i zadržavanja.

Veličina uzorka

Trenutno nema dovoljno podataka za izračunavanje pouzdanih procjena snage ili veličine uzoraka potrebnih za postizanje ciljeva KPMP-a. Stoga, KPMP planira da upiše 200 učesnika, broj koji se smatra sigurnim i izvodljivim s obzirom na složenost kliničkog protokola, tokom prve faze (do sredine-2022). Biopsije ovih učesnika će se koristiti za procenu bezbednosti, generisanje početnih verzija referentnog atlasa bubrega (zajedno sa referentnim tkivima) i identifikaciju inicijalnih podgrupa bolesti zasnovanih na mehanizmu. Štoviše, biopsije ovih sudionika će se koristiti za razumijevanje varijabilnosti unutar bubrežnih ćelija slične loze, između različitih tipova ćelija, preko uzoraka tkiva iste osobe, između pojedinaca sa istim podtipom bolesti bubrega, između podtipova bolesti i u povezanosti podtipovi bolesti sa kliničkim ishodima za proučavane populacije i tehnologije koje koristi KPMP. Ovi podaci će voditi proračune veličine uzorka za budući rad.

Atlas bubrega

Novi atlas bubrežnog tkiva koji karakteriše tipove ćelija, lokacije i funkcije u zdravlju i bolesti biće centralni proizvod KPMP napora. Atlas će integrirati digitalnu patologiju, transkriptomiku, proteomiku i metabolomiku s kliničkim podacima, predstaviti skup kuriranih multiskalarnih dvo- i trodimenzionalnih mapa bubrežnog tkiva i ponuditi alate za analizu i vizualizaciju korisnicima (Slika 3). Ontologije će biti razvijene da semantički integrišu ove komponente i povežu ih sa komplementarnim izvorima podataka. Atlas će sadržavati podatke o referentnom tkivu bez kliničkih bolesti kako bi se pomoglo u razumijevanju strukture i funkcije bubrega u novim detaljima, kao i skupove podataka koji sadrže rezultate upisanih sudionika KPMP-a sa CKD ili AKI, definirane pomoću biopsije bubrega i detaljnih kliničkih karakteristika. Najsavremeniji algoritmi će se koristiti za pregled digitalne histologije i pretraživanje strukturnih karakteristika u realnom vremenu. Atlas bubrega će biti dostupan putem kpmp.org i omogućiće pristup svim obrađenim i sirovim podacima (nakon čišćenja) koje generiše KPMP. Portali ulaska će biti uspostavljeni za uobičajeno očekivane tipove korisnika, uključujući kliničare, patologe, naučnike i pacijente.

Platforma otvorenog koda

KPMP je zamišljen kao platforma otvorenog koda za ekspeditivno dijeljenje novih podataka sa pacijentima, kliničarima i naučnicima koji istražuju zdravlje i bolesti bubrega ili široko istražuju ljudsku biologiju. Kao takvi, istraživači KPMP-a su posvećeni tome da podatke učine dostupnim javnosti čim prođu interne kontrole kvaliteta, počevši od proleća 2020., istovremeno štiteći privatnost učesnika. U tu svrhu, KPMP podaci su dostupni za preuzimanje, dostupni preko KPMP web stranice, kpmp.org. Podaci koji nose rizik individualne identifikacije zahtijevaju ugovor o korištenju podataka za pristup koji predviđa da se neće pokušavati ponovno identificirati učesnici. KPMP politike razmjene podataka, protokoli i priručnici procedura također su besplatno dostupni na web stranici studije.

Da bi maksimizirao integraciju, širenje i saradnju, KPMP je razvio i koristi ontologije za klasifikaciju svih prikupljenih podataka. Ontologije su sistemi koji klasifikuju simptome, znakove, stanja i njihove odnose. Korišćenje uobičajenih ontologija može olakšati kombinovanje podataka u različitim studijama.32 KPMP je preuzeo vodeću ulogu u razvoju i usavršavanju ontologija bolesti bubrega. Na primjer, KPMP je bio domaćin međunarodnog ontološkog sastanka fokusiranog na bubrege u Seattleu, WA tokom ljeta 2018.

Partnerstva

KPMP takođe podstiče nova partnerstva, uključujući partnerstva sa akademskim istraživačima, zdravstvenim sistemima i industrijom. Takva partnerstva se aktivno traže putem zahtjeva za objavljivanje prilika za finansiranje (https://kpmp.org/opportunitypool/), a mogu se pokrenuti i putem pomoćnih studija za pristup učesnicima ili uzorcima KPMP-a. Konkurentni grantovi za putovanja se nude za predstavljanje istraživačkih postera na sastancima Upravnog odbora KPMP, za koje se posebno podstiču mladi istraživači da se prijave. Pored toga, KPMP je dizajniran da se integriše i sinergije sa drugim naporima atlasa, kao što su HuBMAP (https://commonfund.nih.gov/hubmap), GUDMAP (https://gudmap.org) i Atlas ljudskih ćelija (https: //www.humancellatlas.org/). Politike KPMP eksterne saradnje i pomoćnih studija dostupne su na kpmp.org.

Izazovi

Početni izazovi KPMP-a uključuju razvoj novog protokola koji je siguran, etički, rigorozan, izvodljiv i prihvatljiv za učesnike. Ovaj izvještaj naglašava osnovne aspekte ovog protokola, a daljnji izvještaji će pružiti dodatne detalje u vezi sa angažmanom pacijenata, obradom tkiva i patologijom, molekularnim ispitivanjem i vizualizacijom podataka. Brojni dodatni izazovi ostaju. Kontrola kvaliteta se mora održavati tokom prikupljanja i analize tkiva i podataka. Konačne količine bubrežnog tkiva moraju se podijeliti na više informativnih tehnologija, uključujući obećavajuće nove tehnologije koje se pojavljuju tokom studije. Mora biti upisan dovoljan broj učesnika kako bi se pozabavili svim izvorima varijabilnosti, čiji obim još nije u potpunosti definisan. Status bubrežnog tkiva u jednom trenutku mora biti povezan sa bolestima koje se razvijaju tokom vremena i sa dugoročnim kliničkim ishodima. Za kreiranje novih klasifikacija bolesti mogu biti potrebni bogati klinički fenotipski podaci o funkciji bubrega iznad i izvan eGFR i albuminurije. Podaci će biti dostupni za javnu upotrebu na način koji promovira integraciju sa komplementarnim resursima, oslanjajući se na zajedničke metapodatke i ontologije koje zahtijevaju dalji razvoj.

Vizija za budućnost

KPMP je nova inicijativa koja nastoji redefinirati i reklasificirati uobičajene bolesti bubrega kombinacijom duboke molekularne fenotipizacije s kliničkim karakteristikama, inovativnom digitalnom patologijom i relevantnim kliničkim ishodima. Podaci koje generiše KPMP će poboljšati bazu znanja za širok spektar istraživanja unutar i izvan nefrologije, organizovanih u atlas tkiva bubrega i distribuiranih kroz platformu otvorenog koda. Kratkoročni ciljevi ovog rada uključuju razvoj novih podtipova bubrežnih bolesti zasnovanih na mehanizmima koji su uobičajeni, ali heterogeni i koji pomažu u identifikaciji i određivanju prioriteta ciljeva za intervenciju. Takav napredak bi podržao klinička ispitivanja, omogućavajući testiranje na platformama i druge inovativne metode testiranja nove dijagnostike i tretmana.33

U tom procesu, KPMP ima za cilj da redefiniše dijagnozu i razumijevanje i CKD i AKI. Sveobuhvatno će procijeniti ulogu biopsije bubrega u dijagnostici i liječenju ovih bolesti bubrega. Očekuje se da će nove metode molekularne analize, digitalne patologije, tehnike snimanja i bioinformatike postati standard za dijagnozu bolesti bubrega, a mogu se razviti i novi protokoli za smanjenje rizika od biopsije bubrega, olakšati pravilan odabir pacijenata i identificirati one koji može imati najviše koristi od procedure. Ovi doprinosi bi trebali poboljšati profil koristi i rizika biopsije bubrega i povećati njenu upotrebu u kliničkoj praksi. Sami pacijenti mogu biti ovlašteni da zatraže opciju biopsije bubrega od svojih ljekara. Osim toga, mogu se razviti biomarkeri za preciznu identifikaciju patologije bubrega. Precizna medicina bubrega nudi bezbroj mogućnosti za unapređenje nauke i zdravlja, a KPMP zajedno sa sličnim istraživačkim inicijativama potaknut će interesovanje za nefrologiju kako bi potaknuo novu generaciju na inovacije na temelju KPMP fondacije.

Konačno, cilj KPMP-a je poboljšanje zdravlja pacijenata sa bubrežnim oboljenjima i rizikom od njih, omogućavanjem dijagnoze i liječenja na individualnom nivou. Da bi postigli ovaj cilj, istraživači KPMP-a namjeravaju unaprijediti precizno zdravlje bubrega tako što će klasifikovati podgrupe bolesti radi stratifikacije pacijenata na osnovu molekularnih mehanizama bolesti i identifikovanja kritičnih ćelija i puteva kao meta za nove kliničke strategije. Podaci će biti vizualizirani i diseminirani kroz novi atlas bubrežnog tkiva i javno dijeljeni kako bi se katalizirali novi dijagnostički i terapijski pristupi za CKD i AKI.

Reference

1. Centri za kontrolu i prevenciju bolesti. Web stranica Sistema za nadzor kronične bubrežne bolesti. https://nccd.cdc.gov/CKD (pristupljeno 26. avgusta 2019.

2. Afkarian M, Zelnick LR, Hall YN, et al. Kliničke manifestacije bolesti bubrega kod odraslih osoba s dijabetesom u SAD-u, 1988–2014. JAMA 2016; 316(6): 602–10. [PubMed: 27532915]

3. Al-Jaghbeer M, Dealmeida D, Bilderback A, Ambrosino R, Kellum JA. Podrška kliničkom odlučivanju za bolničku AKI. J Am Soc Nephrol 2018; 29(2): 654–60. [PubMed: 29097621]

4. Kellum JA, Lameire N, Grupa KAGW. Dijagnoza, evaluacija i liječenje akutne ozljede bubrega: sažetak KDIGO (1. dio). Crit Care 2013; 17(1): 204. [PubMed: 23394211]

5. Chawla LS, Eggers PW, Star RA, Kimmel PL. Akutna ozljeda bubrega i kronična bolest bubrega kao međusobno povezani sindromi. N Engl J Med 2014; 371(1): 58–66. [PubMed: 24988558]

6. Levin A, Tonelli M, Bonventre J, et al. Globalno zdravlje bubrega 2017. i dalje od mape puta za zatvaranje praznina u njezi, istraživanju i politici. Lancet 2017; 390(10105): 1888–917. [PubMed: 28434650]

7. Fox CS, Matsushita K, Woodward M, et al. Povezanost mjera bubrežne bolesti sa smrtnošću i završnom bolešću bubrega kod osoba sa i bez dijabetesa: meta-analiza. Lancet 2012; 380(9854): 1662–73. [PubMed: 23013602]

8. Breyer MD, Susztak K. Sljedeća generacija terapeutika za kroničnu bolest bubrega. Nature Reviews Drug Discovery 2016; 15(8): 568–88. [PubMed: 27230798]

9. Genovese G, Friedman DJ, Ross MD, et al. Povezanost tripanolitičkih varijanti ApoL1 s bolešću bubrega kod Afroamerikanaca. Science (New York, NY 2010; 329(5993): 841–5.

10. Bonventre JV, Yang L. Ćelijska patofiziologija ishemijske akutne povrede bubrega. J Clin Invest 2011; 121(11): 4210–21. [PubMed: 22045571]

11. Ralto KM, Rhee EP, Parikh SM. NAD( plus ) homeostaza u zdravlju i bolesti bubrega. Nature Reviews Nephrology 2020; 16(2): 99–111. [PubMed: 31673160]

12. Alpers CE, Hudkins KL. Mišji modeli dijabetičke nefropatije. Aktuelno mišljenje u nefrologiji i hipertenziji 2011; 20(3): 278–84. [PubMed: 21422926]

13. Brosius FC 3., Alpers CE, Bottinger EP, et al. Mišji modeli dijabetičke nefropatije. J Am Soc Nephrol 2009; 20(12): 2503–12. [PubMed: 19729434]

14. Bonventre JV, Basile D, Liu KD, et al. AKI: put naprijed. Clinical Journal of the American Society of Nephrology: CJASN 2013; 8(9): 1606–8. [PubMed: 23868899]

15. Breyer MD, Coffman TM, Flessner MF, et al. Dijabetička nefropatija: nacionalni dijalog. Clinical Journal of the American Society of Nephrology: CJASN 2013; 8(9): 1603–5. [PubMed: 23788618]

16. Kaskel F, Batlle D, Beddhu S, et al. Poboljšanje terapije i njege CKD-a: Nacionalni dijalog. Clinical Journal of the American Society of Nephrology: CJASN 2014; 9(4): 815–7. [PubMed: 24509296]

17. Bonventre JV, Boulware LE, Dember LM, et al. Nacionalni dijalog o istraživanju bubrega: priprema za napredak. Clinical Journal of the American Society of Nephrology: CJASN 2014; 9(10): 1806–11. [PubMed: 25225184]

18. KDIGO vodič za kliničku praksu za upravljanje lipidima u hroničnoj bubrežnoj bolesti. Kidney Int Suppl 2013; 3(3): 259–305.

19. Hall YN, Himmelfarb J. Klasifikacioni sistem CKD u eri precizne medicine. Clin J Am Soc Nephrol 2017; 12(2): 346–8. [PubMed: 27903598]

20. Lambers Heerspink HJ, Oberbauer R, Perco P, et al. Lijekovi koji ispunjavaju molekularnu osnovu dijabetesne bolesti bubrega: premošćavanje od molekularnog mehanizma do personalizirane medicine. Nephrol Dial Transplant 2015; 30 Dodatak 4: iv105–12. [PubMed: 26209732]

21. Collins FS, Varmus H. Nova inicijativa o preciznoj medicini. N Engl J Med 2015; 372(9): 793–5. [PubMed: 25635347]

22. Obama B. Primjedbe predsjednika o preciznoj medicini. 1 30, 2015. Dostupno na: https:// obamawhitehouse.archives.gov/the-press-office/2015/01/30/remarks-president-precision-medicine (pristupljeno 20. novembra 2019.).

23. Tavassoly I, Goldfarb J, Iyengar R. Primer sistemske biologije: osnovne metode i pristupi. Eseji iz biohemije 2018; 62(4): 487–500. [PubMed: 30287586]

24. Mulder S, Hamidi H, Kretzler M, Ju W. Pristup integrativne sistemske biologije za preciznu medicinu kod dijabetesne bolesti bubrega. Dijabetes, gojaznost i metabolizam 2018; 20 Suppl 3: 6–13.

25. Kimmel PL, Jefferson N, Norton JM, Star RA. Kako angažman zajednice poboljšava NIDDK istraživanje. Clin J Am Soc Nephrol 2019; 14(5): 768–70. [PubMed: 30917992]

26. Perazella MA, Coca SG, Hall IE, Iyanam U, Koraishy M, Parikh CR. Mikroskopija urina povezana je s težinom i pogoršanjem akutne ozljede bubrega kod hospitaliziranih pacijenata. Clin J Am Soc Nephrol 2010; 5(3): 402–8. [PubMed: 20089493]

27. Corapi KM, Chen JL, Balk EM, Gordon CE. Komplikacije krvarenja nativne biopsije bubrega: sistematski pregled i meta-analiza. Am J Kidney Dis 2012; 60(1): 62–73. [PubMed: 22537423]

28. Moledina DG, Luciano RL, Kukova L, et al. Komplikacije povezane s biopsijom bubrega kod hospitaliziranih pacijenata s akutnom bubrežnom bolešću. Clinical Journal of the American Society of Nephrology: CJASN 2018; 13(11): 1633–40. [PubMed: 30348813]

29. Poggio ED, McClelland RL, Blank K, et al. Sistematski pregled i meta-analiza komplikacija nativne biopsije bubrega. CJASN [u štampi] 2020.

30. Lake BB, Chen S, Hoshi M, et al. Cjevovod za sekvenciranje RNA s jednim jezgrom za dešifriranje molekularne anatomije i patofiziologije ljudskih bubrega. Nat Commun 2019; 10(1): 2832. [PubMed: 31249312]

31. Menon R, Otto EA, Hoover P, et al. Jednoćelijska transkriptomija identificira fokalne segmentne endotelne biomarkere remisije glomeruloskleroze. JCI insight 2020; 5(6).

32. Kohler S, Vasilevsky NA, Engelstad M, et al. Ontologija ljudskog fenotipa u 2017. Istraživanje nukleinskih kiselina 2017; 45(D1): D865–D76. [PubMed: 27899602]

33. Heerspink HJL, Perković V. Inovacije u dizajnu ispitivanja za ubrzanje terapijskog napretka u hroničnoj bubrežnoj bolesti: prelazak sa pojedinačnih ispitivanja na stalnu platformu. Clin J Am Soc Nephrol 2018; 13(6): 946–8. [PubMed: 29700075]

For more information:1950477648nn@gmail.com