Nierenbiopsien sind für die Diagnose der Lupus-Nephritis (LN) unerlässlich. Da es sich dabei um ein invasives Verfahren handelt, wird das Ansprechen auf eine Behandlung dagegen häufig anhand der Proteinurie bestimmt. Allerdings ist diese kein guter Indikator für die Krankheitsaktivität. Nun hat ein Team um Dr. Andrea Fava, Assistenzprofessor für Medizin in der Abteilung für Rheumatologie am Johns Hopkins Medicine in Baltimore (USA) ein neuartiges nichtinvasives Biomarker-Panel vorgestellt. Dieses ermögliche eine „zuverlässige Vorhersage aussagekräftiger und umsetzbarer histologischer Befunde“ bei Menschen mit aktiver proliferativer LN, so Dr. Fava gegenüber den Teilnehmenden der Jahrestagung des American College of Rheumatology (ACR) 2024.¹ „Im Gegensatz zur Proteinurie, bei der eine Entzündung nicht von einer Schädigung unterschieden werden kann, umfasst dieses Panel für histologische Aktivität eine Kombination von 12 Proteinen, die mit intrarenaler Entzündung in Verbindung stehen“, sagte Dr. Fava, der auch Direktor für translationale Lupus-Forschung am Johns Hopkins ist.

Prof. Dr. Alfred Kim, außerordentlicher Professor für Medizin an der Washington University in St. Louis (USA), der nicht an der Forschung beteiligt war, wies auf den potenziellen Wert eines zuverlässigen Biomarker-Panels hin. „Wenn wir Biomarker im Urin haben, die stark mit der histologischen Aktivität korrelieren, würde dies die Behandlung von LN grundlegend verändern“, sagte Prof. Kim gegenüber Medscape Medical News. „Derzeit ist der Goldstandard, eine weitere Nierenbiopsie durchzuführen, um festzustellen, ob die Therapie anschlägt. Aber das ist invasiv und viele Betroffene möchten keine weitere Nierenbiopsie durchführen. Umgekehrt ist der einfachste Weg, die Aktivität von Lupus-Nephritis zu beurteilen, eine Urinanalyse, bei der der Proteingehalt im Urin im Mittelpunkt steht. Aber die Proteinurie hat auch ihre Grenzen.“

„Die wichtigste [Einschränkung] ist, dass die Proteinurie nicht zwischen behandelbaren Entzündungen und chronischen Schäden unterscheiden kann“, so Dr. Fava. „Wir brauchen also bessere Biomarker, denn Biomarker, die die Gewebebiologie in Echtzeit widerspiegeln können, können eine personalisierte Behandlung leiten“, sagte er. Prof. Kim stimmte zu, dass „wirksame Biomarker ein großer ungedeckter Bedarf bei LN sind.“ Und er ergänzte: „Stellen Sie sich eine Welt vor, in der die Diagnose von LN allein durch Biomarker im Urin gestellt werden kann und eine Biopsie überflüssig wird. Sowohl Patientinnen und Patienten als auch die ärztliche Gemeinschaft werden von dieser Möglichkeit begeistert sein.“

Dr. Fava beschrieb den Hintergrund, wie sein Forschungsteam festlegte, welche Biomarker getestet werden sollten. Zuvor hatten sie 225 Personen mit LN, bei denen eine klinisch indizierte Nierenbiopsie durchgeführt wurde, in die Studie aufgenommen und bei diesen zu Studienbeginn sowie 12, 24 und 52 Wochen nach der Biopsie Urinproben entnommen.

Von den 225 eingeschlossenen Personen hatten 9 % eine rein mesangiale LN (Klasse I-II), 25 % eine rein membranöse LN (Klasse V), 24 % eine gemischte LN (Klasse III oder IV mit oder ohne V), 38 % eine proliferative LN (Klasse III oder IV) und 4 % eine LN mit fortgeschrittener Sklerose (Klasse VI). Anhand dieser Proben wurden 1.200 Proteine quantifiziert und ihre Korrelation mit der histologischen Aktivität untersucht. „Interessant war, dass bei Personen, die nach 1 Jahr als Responder eingestuft wurden, viele dieser Proteine bereits nach 3 Monaten abnahmen, was darauf hindeutet, dass eine wirksame Immunsuppression die intrarenale Entzündung reduziert und wir dies in Echtzeit erfassen können“, so Dr. Fava.

Die Forschenden machten sie sich deshalb daran, zu bestimmen, ob sie einen Urin-Biomarker für histologisch aktive LN entwickeln könnten, der bei der klinischen Entscheidungsfindung nützlich sein könnte. Dabei konzentrierten sie sich auf einen, der eine aktive proliferative LN mit einem NIH-Aktivitätsindex-Score > 2 erkennen konnte.

Unter den 179 Teilnehmenden waren 47,5 % Schwarze, 27,9 % Weiße und 14,5 % Asiaten; 10,1 % gaben eine andere Zugehörigkeit an. Die überwiegend weibliche Gruppe (86,6 %) hatte ein Durchschnittsalter von 37 Jahren. Von den LN-Klassen hatten etwa ein Drittel (34,6 %) eine rein proliferative Erkrankung, 17,9 % eine gemischte proliferative, 27,9 % eine rein membranöse, 11,7 % eine Klasse I oder II und 5 % eine Klasse VI.

Etwas mehr als die Hälfte der Teilnehmenden (55,7 %) sprachen nach 12 Monaten nicht auf die Behandlung an, während 25 % ein vollständiges Ansprechen und 19,3 % ein teilweises Ansprechen zeigten. Sowohl die 78 Teilnehmenden mit einem NIH-Aktivitätsindexwert > 2 als auch die 101 mit einem Wert ≤ 2 hatten jedoch einen Medianwert von 3 auf dem NIH-Chronizitätsindex. Und das Protein-Kreatinin-Verhältnis im Urin (2,8 in der Gruppe mit einem NIH-Aktivitätsindexwert > 2 und 2,4 in der anderen Gruppe) war zwischen den beiden Gruppen fast nicht zu unterscheiden, so Dr. Fava.

Anschließend trainierten sie mehrere Algorithmen auf 80 % der Daten, um die leistungsstärkste Gruppe von Proteinen (mit einer Fläche unter der Kurve [Area Under the Curve, AUC] von 90 %) für die Vorhersage eines NIH-Aktivitätsindex-Scores > 2 zu finden. Sie reduzierten zudem die Anzahl der Proteine, um die Praktikabilität und Leistung des Panels zu maximieren, so Dr. Fava, und identifizierten schließlich ein 12-Protein-Panel, das einen NIH-Aktivitätsindex-Score > 2 sehr gut vorhersagen konnte. Anschließend validierten sie dieses Panel anhand der restlichen 20 % der Daten. Der Trainingssatz hatte eine AUC von 90 % und der Testsatz wurde mit einer AUC von 93 % validiert.

Der 12-Protein-Panel-Score übertraf Anti-dsDNA, C3-Komplement und Proteinurie. Die Sensitivität betrug 81 %, die Spezifität 90 %, der positive prädiktive Wert 87 %, der negative prädiktive Wert 86 % und die Genauigkeit 86 %. Die Proteine mit der größten relativen Bedeutung waren CD163, Cathepsin S, FOLR2 und CEACAM-1. „Im Gegensatz zur Proteinurie standen diese Proteine mit entzündlichen Prozessen in Zusammenhang, die in den Nieren von Menschen mit Lupus-Nephritis auftreten, wie z. B. die Aktivierung von Makrophagen, Neutrophilen und Monozyten, Lymphozyten und Komplement“, so Dr. Fava.

Als sie für das Biomarker-Panel die Wahrscheinlichkeitsverläufe nach 3, 6 und 12 Monaten betrachteten, blieb bei den Non-Respondern über 1 Jahr hinweg die Wahrscheinlichkeit hoch, dass der NIH-Aktivitätsindex-Score > 2 blieb, während bei den Respondern der Kurvenverlauf nach 3 Monaten abnahm, was auf einen Rückgang der Nierenentzündung hindeutet (p < 0,001). 

Um festzustellen, ob das Panel als zuverlässiger Behandlungsendpunkt dienen könnte, beobachtete das Forschungsteam die Teilnehmenden bis zu 7 Jahre lang. Ein Drittel der Personen verlor während der Nachbeobachtungszeit mehr als 40 % ihrer Nierenfunktion. Das Team stellte fest, dass ein hoher Biomarker-Wert im Urin nach 12 Monaten einen zukünftigen Verlust der glomerulären Filtrationsrate unabhängig von einer Proteinurie vorhersagte.

Dieses Panel wurde speziell auf proliferative LN getestet, sodass „wir möglicherweise unterschiedliche Panels für jeden [LN-Typ] benötigen, um möglichst viele Betroffenen zu erfassen“, sagte Prof. Kim. „Ich denke, hier liegt die Goldgrube: Ein personalisierter medizinischer Ansatz, bei dem ein großes Biomarker-Panel ermittelt, welches kleinere Panel am besten zu einer Person passt, und dieses dann für das Monitoring verwendet wird.“

Prof. Kim wies auf eine wichtige potenzielle Einschränkung in der Studie hin, die die Verwendung von Proben bei der Entdeckung und Validierung von Biomarkern im Vergleich zur klinischen Praxis betrifft. „Die meisten Proben in Forschungsstudien werden eingefroren und dann aufgetaut, während Urin im klinischen Setting innerhalb weniger Stunden nach der Entnahme untersucht wird“, sagte er. „Führen Unterschiede bei der Probenverarbeitung dazu, dass ein Biomarker in einem Forschungsprojekt funktioniert, aber nicht in der klinischen Umgebung?“ Wahrscheinlicher sei jedoch das Gegenteil, nämlich dass gefrorene Proben einen stärkeren Abbau von Proteinen bedingen und potenziell nützliche LN-Biomarker-Kandidaten nie erkannt werden.

Eine weitere Herausforderung, fügte Prof. Kim hinzu, die jedoch nicht mit den Ergebnissen der Studie zusammenhängt, besteht darin, dass es für Diagnostikunternehmen schwierig ist, Kostenträger dazu zu bewegen, neue Tests zu übernehmen. Dies könnte zu einem Problem werden, wenn das Panel eine weitere Validierung durchläuft und anschließend von der zuständigen Behörde zugelassen wird.

Auf der ACR-Jahrestagung 2024 wurde ein neues 12-Protein-Panel aus Urin-Biomarkern vorgestellt, das sich noch in der Erforschung befindet. Das Biomarker-Panel konnte eine histologisch aktive Lupus-Nephritis mit einer Genauigkeit von 86 % voraussagen. Ein Rückgang des Biomarker-Scores nach 3 Monaten ging mit einer klinischen Reaktion nach 1 Jahr einher, und ein anhaltender Anstieg des Scores nach 1 Jahr sagte einen dauerhaften Verlust der Nierenfunktion voraus, „was den Score als Behandlungsendpunkt attraktiv macht“, sagte Dr. Fava bei der Vorstellung der Eregebnisse. „Nach weiterer Validierung könnte dieses Biomarker-Panel bei der Diagnose von Lupus-Nephritis helfen und Behandlungsentscheidungen leiten.“