Research into biomarkers for early detection of Autosomal Dominant Polycystic Kidney Disease

Promovendus/a: Asmin Andries

Promotor(en): Prof. dr. Ann Van Schepdael, Prof. dr. Djalila Mekahli

Autosomaal dominante polycystische nierziekte (ADPKD), de meest voorkomende erfelijke nierziekte, wordt hoofdzakelijk veroorzaakt door mutaties in het polycystic kidney disease 1 gen (PKD1) ofwel het PKD2 gen. ADPKD wordt gekenmerkt door de continue groei van ontelbare cysten in de nieren, met als gevolg dat de nieren vergroten en hun normale architectuur verliezen. In de loop van de jaren neemt het aantal cysten gestaag toe, waardoor het cysteweefsel het gezonde nierweefsel verdringt. Hoewel de continue groei van cysten begint in de vroege kindertijd, ontwikkelen de meeste patiënten pas symptomen vanaf hun 30ste levensjaar. Dit laatste leidt uiteindelijk tot ‘end-stage kidney disease’ of nierfalen, met als enige behandeling een nierdialyse of een niertransplantatie.

Aangezien de ziektesymptomen zich pas op volwassen leeftijd ontwikkelen, wordt het meeste onderzoek uitgevoerd in de latere stadia van de ziekte. Dit onderzoek heeft alvast geleid tot een geneesmiddel dat de groei van de cysten vertraagt, maar dit heeft nog niet geleid tot een oplossing om de groei van de cysten te stoppen. Bovendien begint de cystevorming al vanaf de vroege kinderjaren en is er dus nood aan een goede vroege biomerker om een vroege diagnose te kunnen stellen zodat de patiënten snel geholpen kunnen worden. Via verschillende chromatografische methoden gaat dit project op zoek naar eventuele vroege oxidatieve stress biomerkers voor ADPKD, met als doel dat deze merkers de ziekte al kunnen karakteriseren bij jonge kinderen en bijgevolg vanaf het begin van de pathologie. Tegenwoordig is er een stijgende trend voor het gebruik van enerzijds allantoïne, een metaboliet van de purine afbraakcascade en tevens een afbraakproduct van urinezuur, en anderzijds de allantoïne/urinezuur ratio als oxidatieve stress merker in mensen.

Hoewel allantoïne vaker en vaker gebruikt wordt om oxidatieve stress aan te tonen bij mensen, is deze merker nog niet onderzocht in patiënten met ADPKD, laat staan in kinderen. Om een breder zicht te krijgen op deze cascade, hebben wij gekozen om een volledig nieuwe HPLC-UV methode te ontwikkelen voor de simultane bepaling van allantoïne en adenosine in humane urinestalen. Na de validatie van deze nieuwe HPLC-UV methode blijkt ze te voldoen aan de vooropgestelde eisen van zowel de U.S. Food and Drug Administration (FDA) als de European Medicines Agency (EMA) richtlijnen. Hierdoor konden we onze ontwikkelde methode gebruiken om onze hypothese te testen van meer oxidatieve stress, en dus een hogere concentratie urinaire allantoïne en een verhoogde urinaire allantoïne/urinezuur verhouding in urine van kinderen met ADPKD in vergelijking met gezonde kinderen, alsook in volwassenen met zowel ADPKD als volwassenen met een andere chronische nieraandoening. Onze vooropgestelde hypothese werd niet bevestigd door deze experimenten.

Om deze resultaten meer te ondersteunen, werd er ook een nieuwe HILIC-MS/MS methode ontwikkeld om allantoïne te kunnen detecteren in humane plasma stalen. Naast het ontwikkelen van deze methode, zochten we ook een manier om zogenaamd ‘stripped plasma’ aan te maken. Deze HILIC-MS/MS methode werd ook gevalideerd aan de hand van de vooropgestelde eisen van de FDA en EMA. Hierbij werd vastgesteld dat de inter-dag variatie niet binnen de vooropgestelde grenzen valt. De accuraatheid van de laagste concentratie, de lower limit of quantitation, voldeed evenzeer niet aan de eisen. Ondanks deze tekortkomingen, konden we een pilootstudie opstarten met deze methode om plasma stalen van volwassenen te analyseren. De bekomen resultaten bevestigen onze hypothese, zijnde dat er meer oxidatieve stress aanwezig was in stalen van patiënten met ADPKD.

Samenvattend kunnen we besluiten dat dit PhD project interessante bevindingen aan het licht heeft gebracht, dewelke best verder zouden worden onderzocht. Een grotere pediatrische cohort, evenals de inclusie van gezonde volwassenen, worden aanbevolen voor verdere experimenten.