Use of interferon-stimulated gene expression level in renal transplant patients’ blood as biomarkers for diagnosis of rejection

Abstract

Purpose: Antibody-mediated rejection (ABMR) has been recognized as a major cause of graft loss. Early diagnosis is crucial for the effective treatment of patients with ABMR. Detecting the blood expression of interferon-stimulated gene (ISG) might offer a non-invasive way to differentiate patients with ABMR from patients with stable graft function (SGF), urinary tract infection (UTI), T cell-mediated rejection (TCMR) and interstitial fibrosis/tubular atrophy (IFTA). Methods: A total of 185 adult kidney transplant recipients were recruited, including ABMR (n=20), SGF (n=51), UTI (n=17), Borderline (BL) (n=22), TCMR type I (n=19), TCMR type II/III (n=26) and IFTA (n=30) patients. Total RNA was isolated from the whole blood of patients at the time of biopsy. Quantitative real-time PCR and ELISA were performed to measure the expression levels of ISGs, which included IFIT1, IFIT3, RSAD2, ETV7, IFI44, IFI44L. The mRNA and protein expression levels of ISGs in different patient groups were compared with each other by the Mann-Whitney U test. Receiver operating characteristics (ROC) analysis was performed to assess the diagnostic value for those markers distinguishing ABMR patients from other patients. Results: mRNA expression levels of IFIT1, IFIT3, RSAD2, ETV7 were significantly up-regulated in the blood of ABMR patients compared to the SGF group (P<0.05). The protein expression of these genes showed no significant differences compared to those of the SGF group (P>0.05). The ETV7 mRNA expression level in ABMR was significantly higher than in the SGF, BL, TCMR type II/III groups and significantly lower in the UTI group (P<0.05). The area under the ROC curve (AUC) for ETV7 mRNA expression distinguishing ABMR from all other groups is 0.69 (95% CI: 0.60-0.78, P=0.006) with a sensitivity of 0.95 and a specificity of 0.50. The AUC for ETV7 mRNA expression distinguishing the ABMR group from the SGF group is 0.83 (95% CI: 0.74-0.92, P<0.001) with a sensitivity of 0.95 and a specificity of 0.70. Conclusions: The measurement of the ETV7 mRNA expression level might offer a novel and non-invasive approach for differentiating ABMR from other complications after kidney transplantation.

Einleitung: Antikörper-vermittelte Abstoßung (ABMR) wurde als Hauptursache für Transplantatverlust erkannt. Eine frühe Diagnose ist entscheidend für eine wirksame Behandlung von Patienten mit ABMR. Der Nachweis der Expression von Interferon-stimulierten Gene (ISG) könnte einen nicht-invasiven Weg zur Differenzierung von ABMR von Patienten mit stabiler Transplantatfunktion (SGF), Harnwegsinfektion (UTI), T-Zell-vermittelter Abstoßung (TCMR) und interstitieller Fibrose / tubuläre Atrophie (IFTA) bieten. Methoden: Insgesamt wurden 185 adulte Nierentransplantationsempfänger einschließlich ABMR (n=20), SGF (n=51), UTI (n=17), Borderline (BL) (n=22), TCMR Typ I (n =19), TCMR Typ II/III (n=26) und IFTA (n=30) rekrutiert. Gesamt-RNA wurde zum Zeitpunkt der Biopsie aus Vollblut von Patienten isoliert. Quantitative Echtzeit-PCR und ELISA wurden durchgeführt, um das Expressionsniveau von ISG zu messen, die IFIT1, IFIT3, RSAD2, ETV7, IFI44, IFI44L enthielten. Die mRNA- und Proteinexpressionsniveaus von ISG in verschiedenen Patientengruppen wurden durch den Mann-Whitney-U-Test miteinander verglichen. Eine Receiver Operating Characteristics (ROC) Analyse wurde durchgeführt, um den diagnostischen Wert für die Unterscheidung von ABMR-Patienten von anderen zu bewerten. Ergebnisse: Die mRNA-Expressionsspiegel von IFIT1, IFIT3, RSAD2, ETV7 waren im Blut von ABMR-Patienten im Vergleich zur SGF-Gruppe signifikant erhöht (P<0,05). Der Proteinexpressionsgrad zeigte keine signifikanten Veränderungen im Vergleich zur SGF-Gruppe (P>0,05). ETV7-mRNA Expressionsniveau in ABMR war signifikant höher als in den SGF, BL, TCMR Typ II / III-Gruppen und signifikant niedriger in der UTI-Gruppe (P<0,05). Der ETV7-Fläche unter der ROC-Kurve (AUC), der ABMR von allen anderen Gruppen unterscheidet, ist 0,69 (95% CI: 0,60-0,78, P=0,006) mit einer Sensitivität von 0,95 und einer Spezifität von 0,50. Die AUC von ABMR zur Unterscheidung von der SGF- Gruppe ist 0,83 (95% CI: 0,74-0.92, P<0,001) mit einer Sensitivität von 0,95 und einer Spezifität von 0,70. Schlussfolgerungen: Die Messung der ETV7-mRNA-Expression könnte einen neuen und nicht-invasiven Ansatz darstellen, eine ABMR von anderen Komplikationen nach Nierentransplantation zu differenzieren.