suPAR Michigan M2C2 Heterogenitäts-Kohortenstudie

Die Michigan Medicine COVID-19-Kohorte (M2C2) ist die größte Subkohorte der Internationalen Studie über Entzündungen bei COVID-19 (ISIC). Die M2C2 umfasst konsekutive, systematisch eingeschlossene Erwachsene (≥18 Jahre) mit bestätigter SARS-CoV-2-Infektion, die speziell wegen COVID-19 vom 1. Februar 2020 bis zum 1. Juni 2021 an der University of Michigan hospitalisiert wurden. Erwachsene Patienten, die während des Studienzeitraums in teilnehmenden US-Krankenhäusern mit bestätigter COVID-19-Infektion hospitalisiert waren und bei denen der Baseline-suPAR-Wert innerhalb von 48 Stunden nach Aufnahme mit dem suPARnostic TurbiLatex-Assay auf Roche cobas c501 an Plasma-Proben gemessen wurde. Die Kohorte spiegelt reale US-Daten wider und umfasst rassisch und ethnisch diverse Populationen mit typischen US-Belastungen durch Adipositas, Diabetes und chronische Nierenerkrankungen.

STICHPROBENGRÖSSENBEGRÜNDUNG - STUDIE 3 (US-HETEROGENITÄTSSTUDIE) Protokoll: VG-DENO-US-001, Version 1.2 Zur Aufnahme in: De Novo eSTAR, Klinischer Evidenz-Abschnitt (Studie 3)

1. ZIELSETZUNG ________________________________________ Das Ziel dieser Studie ist es, den vorgegebenen, gesperrten klinischen Schwellenwert von suPAR ≥6 ng/mL zur Vorhersage von schwerem Atemversagen (SRF) innerhalb von 30 Tagen in einer US-Population mit vergleichbaren demografischen Merkmalen wie der Zielanwendungspopulation zu validieren, wie von der FDA angefordert. Die Stichprobengröße wurde so festgelegt, dass sie eine ausreichende Präzision für die primären diagnostischen Leistungskennzahlen bei diesem festen Schwellenwert bietet.
2. STUDIENDESIGN-ÜBERLEGUNGEN ________________________________________ Da der Schwellenwert von 6 ng/mL aus früheren Studien (Studien 1 und 2) gesperrt und vorgegeben ist, ist die primäre Analyse eine 2x2-Klassifikationstabelle. Es wird keine Schwellenwertoptimierung oder Modellanpassung durchgeführt. Die Stichprobengröße wird daher von der Präzision (Breite der 95%-Konfidenzintervalle) von Sensitivität, NPV und AUC bestimmt – nicht von der Teststärke im traditionellen Sinn.

3. ANNAHMEN

   ________________________________________ Die Annahmen stammen aus der ISIC Michigan Medicine-Kohorte (Hayek et al., J Med Virol 2024; PMID 38235904; N=1.962 US-COVID-19-Patienten) und aus der europäischen SPARCOL-Validierung (Studie 2; Chalkias et al., Eur J Clin Invest 2022; PMID 35435245; N=254): Parameter Quelle Verwendeter Wert

   ________________________________________ SRF-Ereignisrate ISIC Michigan 15 % (~14,8 %) 30-Tage-Mortalitätsrate ISIC Michigan 10 % Anteil mit suPAR <6 ng/mL ISIC Michigan ~45 % Anteil schwarz ISIC Michigan ~21 % Anteil hispanisch ISIC Michigan ~5 % Erwartete Sensitivität (≥6 ng/mL) SPARCOL (Studie 2) 90 % (konservativ) Erwarteter NPV (≥6 ng/mL) SPARCOL (Studie 2) 96 % (konservativ) Erwartete AUC SPARCOL (Studie 2) 0,70 (konservativ) Durchgehend werden konservative Schätzungen (niedriger als in SPARCOL beobachtet) verwendet, um sicherzustellen, dass die Studie angemessen dimensioniert ist, selbst wenn die US-Leistung moderat niedriger ist als die europäische Leistung.

4. ANNAHMEKRITERIEN

Die folgenden vorgegebenen Annahmekriterien definieren die erfolgreiche Validierung von suPAR ≥6 ng/mL in der US-Population: 1. Untergrenze des 95%-KI für die Sensitivität überschreitet 80 % 2. Untergrenze des 95%-KI für den NPV überschreitet 90 % 3. 95%-KI für die AUC schließt 0,50 aus 4. STICHPROBENGRÖSSENBERECHNUNGEN

5.1 Primärer Endpunkt: Sensitivität für SRF innerhalb von 30 Tagen

Bei N=500 mit einer SRF-Rate von 15 % werden etwa 74 SRF-Ereignisse erwartet. Unter Verwendung der Normalapproximation zur exakten Clopper-Pearson-Methode:

Wenn wahre Sensitivität = 90 %:

Unteres 95%-KI = 0,90 - 1,96 * sqrt(0,90 * 0,10 / 74) = 0,832

Wenn wahre Sensitivität = 88 % (Worst-Case-Annahme):

Unteres 95%-KI = 0,88 - 1,96 * sqrt(0,88 * 0,12 / 74) = 0,806 Beide überschreiten den Annahmeschwellenwert von 80 %. N=500 liefert eine 95%-KI-Halbwertsbreite für die Sensitivität von etwa ±5,4 %, was für eine Validierungsstudie eines festen Schwellenwerts akzeptabel ist.

Zum Vergleich: Das minimale N zur Erfüllung dieses Kriteriums (unter Annahme einer wahren Sensitivität von 90 %) beträgt etwa 237 Patienten (35 SRF-Ereignisse). N=500 bietet einen erheblichen Spielraum über diesem Minimum.

5.2 Primärer Endpunkt: NPV Bei N=500 mit ~45 % der Patienten mit suPAR <6 ng/mL tragen etwa 225 Patienten zur NPV-Schätzung bei.

Wenn wahrer NPV = 96 %:

Unteres 95%-KI = 0,96 - 1,96 * sqrt(0,96 * 0,04 / 225) = 0,934

Wenn wahrer NPV = 95 %:

Unteres 95%-KI = 0,95 - 1,96 * sqrt(0,95 * 0,05 / 225) = 0,922 Beide überschreiten den Annahmeschwellenwert von 90 % mit erheblichem Spielraum. Die 95%-KI-Halbwertsbreite für den NPV beträgt etwa ±2,5 %.

5.3 Primärer Endpunkt: AUC Unter Verwendung der Hanley-McNeil-Methode mit N=500 (74 SRF-Ereignisse, 426 Nicht-Ereignisse):

Wenn wahre AUC = 0,70:

SE(AUC) = 0,038 Unteres 95%-KI = 0,70 - 1,96 * 0,038 = 0,625

Wenn wahre AUC = 0,72 (entsprechend SPARCOL):

SE(AUC) = 0,036 Unteres 95%-KI = 0,72 - 1,96 * 0,036 = 0,649 Beide schließen 0,50 mit großem Spielraum aus. Die AUC-95%-KI-Halbwertsbreite beträgt etwa 0,04.

5.4 Sekundärer Endpunkt: 30-Tage-Mortalität

Bei N=500 mit einer Mortalitätsrate von 10 % werden etwa 50 Todesfälle erwartet. Dies ist ausreichend für:

• Deskriptive 2x2-Tabelle bei suPAR ≥6 ng/mL - Kaplan-Meier-Analyse mit Log-Rank-Test
• Univariates Odds Ratio mit 95%-KI Es reicht nicht für eine vollständig adjustierte multivariable Regression aus, was als Einschränkung anerkannt wird (siehe Abschnitt 7).

5.5 Logistische Regression: Ereignisse pro Variable Bei ~74 SRF-Ereignissen und sparsamen Modellen, die auf ≤4 Kovariaten beschränkt sind, beträgt das Verhältnis von Ereignissen pro Variable (EPV) etwa 74/4 = 18,5, was das empfohlene Minimum von 10 (Peduzzi et al., J Clin Epidemiol 1996) überschreitet und sich dem konservativeren Schwellenwert von 20 annähert.

6. ADÄQUATHEIT DER RASSE/ETHNISCHEN UNTERGRUPPEN

________________________________________

Basierend auf den Demografiedaten der ISIC Michigan-Kohorte:

Rasse/Ethnizität Erwartetes N Erwartete SRF-Ereignisse

________________________________________ Weiß ~325 ~48 Schwarz ~104 ~15 Hispanisch ~25 ~4 Asiatisch ~15 ~2 Andere ~31 ~5

Bei N=500:

• Die weiße Untergruppe (~325 Patienten, ~48 SRF-Ereignisse) ist ausreichend gepowert für eine eigenständige 2x2-Analyse mit Sensitivitäts-KI, die das Kriterium der unteren Grenze von 80 % erfüllt.
• Die schwarze Untergruppe (~104 Patienten, ~15 SRF-Ereignisse) ist ausreichend für die deskriptive Berichterstattung von Sensitivität, Spezifität, PPV und NPV mit 95%-KI und für einen Rasse-x-suPAR-Interaktionstest (unter Hinweis, dass frühere ISIC-Daten keine signifikante Interaktion zeigten, p=0,81).
• Hispanische und asiatische Untergruppen sind für eigenständige Analysen zu klein, werden aber deskriptiv berichtet und in die Gesamtanalyse einbezogen. Ihre Einbeziehung zeigt, dass die Studienpopulation die US-demografische Vielfalt widerspiegelt.

Diese Adäquatheit der Untergruppen ist ein Schlüsselvorteil von N=500 gegenüber einer kleineren Stichprobe. Bei N=300 wären nur ~62 schwarze Patienten (~9 SRF-Ereignisse) verfügbar, was deutlich weniger präzise rassenspezifische Schätzungen liefern würde.

7. GENANNTE EINSCHRÄNKUNGEN

• N=500 unterstützt keine vollständig adjustierte multivariable logistische Regression mit >4 Kovariaten (EPV <10). Dies ist akzeptabel, da die primäre Analyse (2x2-Klassifikation bei einem vorgegebenen Schwellenwert) keine multivariable Adjustierung erfordert.
• Hispanische und asiatische Untergruppen sind für eigenständige gepowerte Analysen zu klein. Diese Untergruppen werden deskriptiv berichtet.

• Formelle Nicht-Unterlegenheitsprüfungen der Sensitivität (USA vs. SPARCOL) würden eine größere Stichprobe erfordern. Der Vergleich wird deskriptiv durchgeführt, wobei das Annahmekriterium unabhängig auf die US-Daten angewendet wird (unteres 95%-KI > 80 %).

  8. SCHLUSSFOLGERUNG

Eine Stichprobengröße von N=500 aus der Michigan Medicine-Kohorte bietet:

• Angemessene Präzision für alle drei primären Annahmekriterien (unteres KI für Sensitivität > 80 %, unteres KI für NPV > 90 %, AUC schließt 0,50 aus), mit erheblichem Spielraum selbst unter konservativen Annahmen
• Ausreichende Ereignisse (~74 SRF, ~50 Todesfälle) für primäre und sekundäre Endpunktanalysen
• Die größte erreichbare schwarze Patientenuntergruppe (~104) innerhalb der verfügbaren Kohortenbeschränkungen, die eine aussagekräftige deskriptive Berichterstattung der rassenspezifischen diagnostischen Leistung ermöglicht
• EPV ≥18 für sparsame logistische Regression (≤4 Kovariaten)
• Wir haben zuvor erwogen, 1200 Proben zu messen, aber aus einem Gleichgewicht zwischen statistischer Strenge und praktischer Machbarkeit (Assay-Kosten, Datenextraktionsaufwand) haben wir die benötigte Anzahl auf N=500 neu berechnet, was laut Power-Berechnung eine angemessene Stichprobengröße für diese Validierungsstudie ist.

REFERENZEN

1. Hayek SS, Vasbinder A, Engoren M, et al. J Med Virol. 2024; 96(1):e29389. PMID: 38235904.
2. Chalkias A, Skoulakis A, Papagiannakis N, et al. Eur J Clin Invest. 2022;52(7):e13794. PMID: 35435245.
3. Altintas I, Eugen-Olsen J, Seppala S, et al. Biomark Insights. 2021;16. PMID: 34421295.
4. Peduzzi P, Concato J, Kemper E, et al. J Clin Epidemiol. 1996; 49(12):1373-1379.
5. FDA Q-Sub Q240207/A001 Meeting Minutes, 15. April 2024.
6. Hanley JA, McNeil BJ. Radiology. 1982;143(1):29-36.