Dynamiczny profilowanie LZO w oddechu jako nieinwazyjne narzędzie do oceny adekwatności hemodializy

Uzasadnienie i tło adekwatność hemodializy (HD) jest powszechnie podsumowana przez małe wskaźniki prześwitu, takie jak KT/V. Jednak wyniki skoncentrowane na pacjencie nie zawsze poprawiają się dzięki samemu usuwaniu mocznika. Osoby otrzymujące HD często doświadczają przewlekłego stanu zapalnego niskiego stopnia, dysfunkcji immunologicznej i szerokich zaburzeń metabolicznych, które nie są chwytane przez kinetykę mocznika. Oddech zawiera śladowe lotne związki organiczne (LZO) wytwarzane przez endogenne i egzogenne procesy metaboliczne. Wcześniejsze badania sugerują, że przewlekła choroba nerek (CKD) i końcowa choroba nerek (ESKD) zmieniają chemię oddechu, w tym związki takie jak amoniak, alkan i aldehydy. Profilowanie LZO Dynamic (Pre- vs. Post-Dialysis) może zatem zapewnić szybkie, nieinwazyjne okno na natychmiastowe efekty leczenia i szersze środowisko moczkowe.

Badanie to rozszerza wcześniejsze prace o (1) zbieranie sparowanych próbek oddechu przed i po rutynowej sesji HD, (2) parowanie analiz oddechu z kompleksowymi biochemią krwi i pomiarami immunologicznymi oraz (3) integrację zasobów transkryptomicznych publicznego z obserwowanymi odczytami immunologicznymi w szerszych kontekstach sygnalizacji immunologicznej. Nadrzędnym celem jest ocena, czy sygnatury oddechowe LZO-alonowe czy w połączeniu z wskaźnikami krwi mogą być praktycznymi wskaźnikami adekwatności dializy do użytku klinicznego i badań.

Cele badań Podstawowy cel: Charakteryzowanie dynamicznych zmian w wydychanych LZO podczas jednej sesji HD i ocena, czy zmiany te śledzą konwencjonalne wskaźniki adekwatności i klinicznie istotne wskaźniki krwi.

Cele wtórne obejmują: (a) opisanie różnic w profilach LZO w oddechu między osobami w zakresie utrzymania HD i zdrowymi dorosłymi; (b) identyfikacja wskaźników krwi, które zmieniają się w trakcie pojedynczej sesji HD i które odbiegają od typowych zakresów odniesienia; oraz (c) badanie powiązań między cechami pochodzącymi z oddechu a podpisami immunologicznymi/metabolicznymi przy użyciu publicznie dostępnych zestawów danych transkryptomicznych.

Przegląd projektu badania Jest to przekrojowe badanie obserwacyjne przeprowadzone w Szanghaju Second People's Hospital (Department of Nephrology, Dialiysis Unit). Uczestnikami są dorośli na temat utrzymania HD i wieku/zdrowych dorosłych dorosłych. W przypadku grupy HD próbki oddechu i krwi są zbierane bezpośrednio przed i po rutynowym leczeniu; Zdrowi uczestnicy zapewniają pojedynczą próbkę oddechu i krwi podczas jednej wizyty. Nie podaje się leku ani urządzenia badawczego, a opieka kliniczna nie ulega zmianie.

Ustawienie i osi czasu studium jednoskutowego w Szanghaju Second People's Hospital. Rejestracja jest planowana od 1 września 2025 r. Do 1 grudnia 2025 r. Oczekuje się, że analizy próbkowania i laboratoryjne wystąpią między grudnia 2025 r. A grudnia 2026 r., A następnie integracja danych i rozpowszechnianie do 30 czerwca 2027 r.

Procedury próbkowania Kolekcja oddechu: Oddech zębodołowy jest rejestrowany przy użyciu zatwierdzonych, obojętnych torb z kolekcją lub urządzeniami na standardowe procedury operacyjne (SOP). W przypadku uczestników HD uzyskano dwie próbki: jedna zebrana przed rozpoczęciem rutynowej sesji HD i jedna zebrana niezwłocznie po zakończeniu tej samej sesji. Próbki otoczenia/puste są pobierane wraz z próbkami pacjentów w celu monitorowania tła środowiskowego. Próbki są transportowane w warunkach, które minimalizują utratę LZO i szybko przetwarzane zgodnie z SOP.

Zbieranie krwi: Peryferyjna krew żylna jest zbierana w tych samych punktach czasowych dla uczestników HD (przed i po sesji) i raz dla zdrowych dorosłych. Testy obejmują rutynowe biochemia i pomiary związane z odpornością, jak określono w protokole. Wszystkie próbki są oznaczone tylko kodowanymi identyfikatorami.

Metody analityczne Analiza LZO: Chromatografia gazowa-masa masowa (GC-MS) stosuje się do względnej identyfikacji i kwantyfikacji LZO. Przebiegi analityczne obejmują wewnętrzne standardy i kontrole jakości w celu monitorowania stabilności czasu retencji, dokładności masy i dryfu sygnału. Dekonwolucja chromatograficzna, dopasowanie szczytowe i adnotacja złożona po laboratoryjnych SOP; Przypuszczalne identyfikacje są przypisywane przy użyciu bibliotek widmowych, w stosownych przypadkach. Tam, gdzie możliwe, funkcje kandydata są potwierdzone przy użyciu autentycznych standardów.

Testy krwi: Około 97 parametrów obejmujących ogólną biochemię, stan zapalny i wskaźniki immunologiczne są mierzone za pomocą klinicznie zatwierdzonych metod. Laboratoryjne procedury kontroli jakości i harmonogramy konserwacji instrumentów są zgodne z standardami szpitala.

Wyniki i miary (informacyjne, nieduplikatyczne) W celu uniknięcia powielania modułem miar wyników, podaje się tylko podsumowanie wysokiego poziomu. Badanie ocenia (a) zmiany w Pre/Post w cechach kandydujących VOC wśród uczestników HD i (b) różnice między grupami (HD vs. zdrowe) w profilach LZO w oddechu. Wybierz wskaźniki krwi są analizowane pod kątem zmian przed/postu i kontekstualizowane w stosunku do zwyczajowych przedziałów odniesienia. Zapoznaj się z zarejestrowanymi miarami wyników dla określonych punktów końcowych i definicji.

Uzasadnienie wielkości próby Próbka docelowa obejmuje około 22 osób na HD i około 23 zdrowych dorosłych. Porównanie dwóch-proporcji dla reprezentatywnej funkcji Binarnej LZO (dodatnie wskaźnik wykrywania) poinformowało wielkość próby: Zakładając P0 ≈ 0,40 u zdrowych dorosłych i P1 ≈ 0,80 przeddializy, przy czym α = 0,05 (dwustronne) i 80% mocy, oszacowana wielkość próby na grupę wynosi około 20, co pozwoli na niewielkie atrakcję. Punkty końcowe krwi są uważane za eksploracyjne i nie były używane do zasilania badania.

Zarządzanie danymi i poufność przechwytywania danych wykorzystuje podwójne wprowadzanie danych do wyników laboratoryjnych, automatycznego zakresu i kontroli logiki oraz rutynowego zarządzania rozbieżnością. Kodowane identyfikatory są używane we wszystkich próbkach i formularzach przypadków; Klucz ponownej identyfikacji jest przechowywany osobno z ograniczonym dostępem. Dane elektroniczne znajdują się na bezpiecznych, kontrolowanych dostępu serwerom z regularnymi tworzeniem kopii zapasowych i szlaków audytu. Procedura blokowania danych jest zaimplementowana przed końcowymi analizami.

Kontrola jakości i zapewnienie jakości (QC/QA) Standaryzowane SOP regulują przygotowanie, gromadzenie oddechu i krwi uczestnik, obsługa, przechowywanie, działanie instrumentów i przetwarzanie danych. Przebiegi GC-MS obejmują puste miejsca, standardy wewnętrzne i zbiorcze próbki kontroli jakości w celu monitorowania efektów wsadowych i precyzji analitycznej. Przedstawione kryteria akceptacji (na przykład okna czasowe retencji, dokładność masowej i względne odchylenie standardowe między powtórzeniami QC) są wykorzystywane do oznaczania funkcji przeglądu lub wykluczenia. Miesięczne przegląd integralności danych dotyczą kompletności i spójności.

Rozważania etyczne Badanie jest zgodne z deklaracją Helsinek i obowiązującymi przepisami krajowymi. Uczestnicy wyrażają pisemną świadomą zgodę przed jakichkolwiek procedur specyficznych dla badania. Ponieważ badanie nie jest interwencyjne i jest zgodne z rutynową opieką dla uczestników HD, ryzyko jest minimalne i ograniczone przede wszystkim do dyskomfortu w żyły i przypadkowych wyników badań laboratoryjnych.

Ryzyko i uczestników pobieranie obciążenia oddechu jest nieinwazyjne, a losowanie krwi pociągają za sobą krótkie, niewielkie dyskomfort dla większości uczestników. Poszczególni uczestnicy nie może mieć bezpośredniej korzyści klinicznej. Potencjalna korzyść społeczna obejmuje postępy w kierunku prostych, nieinwazyjnych markerów adekwatności dializy, które mogą informować o podejmowaniu decyzji klinicznych.

Tabele funkcji LZO wstępne i czyszczenie danych (LZO i krew) ulegają odejmowaniu tła przy użyciu sparowanych próbek otoczenia, wyrównania czasu retencji i normalizacji sygnału (na przykład wewnętrznej normalizacji standardowej i/lub normalizacji prądu jonu całkowitego). Intensywności są transformowane logarytmicznie odpowiednio i skalowane. Funkcje o słabej odtwarzalności w próbkach QC lub nadmiernej braku są usuwane. W przypadku wartości poniżej limitów wykrywania imputacja może wykorzystywać niewielką stałą (np. Pół minimalnej wartości niezerowej) w analizach czułości.

Wskaźniki krwi są sprawdzane pod kątem wiarygodności fizjologicznej i flag analitycznych. Odstające są badane przy użyciu solidnych metod; Korekty lub wyłączenia są zgodne z predefiniowanymi regułami udokumentowanymi w planie zarządzania danymi.

Obsługa brakujących danych Jeśli brakuje ≤5% dla zmiennej, można zastosować analizy kompletnych w przypadku kontroli czułości. W przypadku wyższych poziomów braku, które przyjęło, że brakuje losowo, do skorygowanych analiz można zastosować wielokrotne przypisanie przez równania łączone (myszy). Wyniki, które zasadniczo brakują, nie-at-random (np. Z powodu niepowodzenia technicznego) są rozwiązywane poprzez analizy wrażliwości, w tym granice najlepszych/najgorszych, w stosownych przypadkach.

Analizy planu analizy statystycznej przebiegają zgodnie z określonym planem ograniczenia mnogości i elastyczności analitycznej. Zmienne ciągłe są podsumowane jako średnia ± SD lub mediana (IQR); Zmienne kategoryczne jako liczby i wartości procentowe. Porównania Pre/Post w grupie HD wykorzystują sparowane testy t lub testy podpisane przez Wilcoxona, jako odpowiednie. Porównania między grupami (HD vs. zdrowe) Użyj testów T/ANOVA lub Mann-Whitney U/Kruskal-Wallis. Kontrola fałszywego odkrycia (FDR) za pośrednictwem Benjamini-Hochberg jest używana do wielu funkcji LZO i wskaźników krwi.

W przypadku modelowania wielowymiarowego liniowe lub uogólnione modele liniowe oceniają powiązania między wybranymi cechami LZO a towarzyszami klinicznymi (na przykład wiek, płeć, dializa vintage, zmiana masy międzykształtnej, współistniejące), jak udokumentowano w planie analizy statystycznej (SAP). W stosownych przypadkach solidna regresja lub transformacja stosuje się w celu złagodzenia nienormalności. Związki między LZO a wskaźnikami krwi są oceniane za pomocą korelacji Spearmana i regulacji korelacji częściowej dla kluczowych zmiennych towarzyszących.

Uczenie maszynowe: Klasyfikatory kandydatów (np. Maszyny wektorowe wsparcia, losowe lasy i karna regresja logistyczna) są szkolone w celu rozróżniania stanów przed dializą i HD vs. zdrowe. Aby uniknąć wycieku informacji, na poziomie uczestnika tworzone są fałdy walidacji krzyżowej. Wybór modelu wykorzystuje zagnieżdżone lub powtarzane stratyfikowane 10-krotne walidację krzyżową z tunowaniem wewnętrznej pętli i oszacowania wydajności w pętli zewnętrznej. Pierwotne wskaźniki obejmują powierzchnię pod krzywą charakterystyki operacyjnej odbiornika (AUC), dokładność, czułość, swoistość i kalibracja (np. Skalowanie Platt). Interpretacja modelu jest oceniana za pomocą wartości SHAP w celu kwantyfikacji składek cech. Oszacowaniom wydajności towarzyszy 95% przedziały ufności poprzez ładowanie.

Analizy wrażliwości obejmują: (a) modele ponownego uruchomienia ze strategiami alternatywnej normalizacji lub imputacji; (b) z wyłączeniem funkcji o potencjalnych źródłach środowiskowych; (c) analizy stratyfikacyjne według kategorii adekwatności dializy zdefiniowanych w protokole zgodnie z przyjętymi wytycznymi praktyki klinicznej; oraz (d) powtarzanie porównań przy użyciu podejść nieparametrycznych. Analizy podgrup eksploracyjnych porównują pacjentów z CKD w stadium 5 sklasyfikowanych według adekwatności i innych czynników klinicznych.

Integracja z zewnętrznymi zasobami transkryptomicznymi (eksploracyjnymi) w celu kontekstualizacji ustaleń immunologicznych, mogą być zapytane o wyprostowanie zestawów danych dotyczących transkryptomicznych transkryptomicznych istotnych dla ESKD/HD (np. Peryferyjna lub zbiory danych PBMC). Analiza wariacji zestawu genów lub metody wzbogacania pojedynczej próbki podsumowują szlak i sygnatury typu komórkowego, które są następnie związane z zmierzonymi wskaźnikami krwi i cechami LZO w oddechu za pomocą korelacji i regresji. Te analizy eksploracyjne mają na celu generowanie hipotez mechanistycznych, a nie potwierdzać przyczynowość.

Uprzedzanie, mylące i niezawodne potencjalne uprzedzenia obejmują zanieczyszczenie LZO środowiskowe, efekty diety, stan palenia i choroby współistniejące. Kontrole obejmują pola otoczenia, przestrzeganie instrukcji przed kolacją, w stosownych przypadkach oraz dostosowanie kluczowych zmiennych towarzyszących. Analizy są stratyfikowane lub dostosowywane do takich czynników, jak wiek i płeć, z analizami wrażliwości wykluczających uczestników z głównymi odchyleniami protokołu.

Ustalenia dotyczące udostępniania danych i rozpowszechniania zostaną podsumowane w recenzowanych publikacjach i spotkaniach naukowych. Zidentyfikowane dane i kodeks analizy mogą być udostępniane na podstawie uzasadnionych wniosków i zatwierdzeń instytucjonalnych, z zastrzeżeniem prywatności, ograniczeń regulacyjnych i etycznych.

Ograniczenia Jako jednocent badanie obserwacyjne o skromnej wielkości próby, praca najlepiej postrzegać jako generując hipotezę. Identyfikacje LZO są względne, chyba że potwierdzone są autentyczne standardy, a wkłady środowiskowe/tła nie mogą być w pełni wyeliminowane. Potrzebne będą przyszłe badania z większymi, wieloośrodkowymi kohortami i znormalizowanymi zbieraniem oddechu w witrynach, aby potwierdzić markery kandydujące.

Wniosek Badanie to zawiera ustrukturyzowaną, nieinwazyjną ocenę dynamicznej chemii oddechu wraz z wskaźnikami krwi u osób otrzymujących hemodializę. Charakteryzując zmiany przed/post-dializy i integrację kontekstu odpornościowego, ma na celu zidentyfikowanie praktycznych sygnałów adekwatności dializy oraz rozwój zrozumienia biologii systemowej moczówki.