Epidemiologische, genetische and translationale Analysen Radiomicsbasierter Nierenmerkmale in zwei großen populations-basierten Studien

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Dr. Elias Kellner; Professorin Dr. Anna Köttgen; Dr. Maximilian Russe
• Fachliche Zuordnung: Nuklearmedizin, Strahlentherapie, Strahlenbiologie ; Epidemiologie und Medizinische Biometrie/Statistik ; Medizinische Physik, Biomedizinische Technik ; Nephrologie
• Förderung: Förderung seit 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 428212052

Die Nierenfunktion wird in der klinischen Versorgung routinemäßig mittels Serumkreatinin sowie Albumin und Kreatinin im Urin beurteilt und zur Diagnose und Einstufung chronischer Nierenerkrankungen (CKD) verwendet. 10% der erwachsenen Bevölkerung sind betroffen. Limitationen der konventionellen Marker, wie z.B. die Beeinflussung ihrer Konzentrationen durch nieren-unabhängige Faktoren, erschweren eine akkurate Schätzung der Nierenfunktion und präzise Risikovorhersagen. Bildgebende Marker für die Nierenfunktion und -erkrankungen stellen eine vielversprechende, ergänzende Informationsquelle dar. In der ersten Förderperiode des SPP 2177 haben wir abdominale MR-Bilder von >11.000 Teilnehmern der populationsbasierten Nationalen Kohorte (NAKO) in Deutschland verwendet, um ein neuronales Netzwerk für die automatische Vorhersage von bildgebenden Nierenmarkern (z. B. Gesamt-, Kortex-, Medulla- und Hilus-Volumen; Zysten) zu trainieren und anzuwenden, ihre Verteilung zu untersuchen und sie mit traditionellen Nierenfunktionsmarkern und -erkrankungen zu korrelieren. Dabei konnten wir in Regressionsanalysen bekannte Korrelate (z.B. zwischen niedrigerer eGFR und kleineren Nierenvolumina) bestätigen und neue Zusammenhänge identifizieren, wie z.B. zwischen dem Vorliegen von Diabetes und größeren Kortexvolumina (mit glomerulärer Hyperfiltration vereinbar) oder einem differenziellen Effekt von höherem Lebensalter auf Medulla- und Hilus-Volumina. Auf der Grundlage dieser erfolgreichen Vorarbeiten schlagen wir drei wissenschaftliche Ziele für die zweiten Förderperiode vor: i) Ausweitung der entwickelten Bearbeitungsstrategie auf alle NAKO Teilnehmer mit MR-Bildern N>30.000), Identifizierung klinischer Korrelationen von Bildgebungsmarkern, Anwendung der Bearbeitungsstrategie auf MR-Bilder aus einer unabhängigen, zweiten bevölkerungsbasierten Studie (UK Biobank), und Validierung der klinischen Korrelate in dieser Studie. ii) Durchführung von genomweiten Assoziationsstudien zu bildgebenden Markern der Niere einschließlich der Nierenkompartimente und neueren, mittels unserer Methoden identifizierten Markern in der UK Biobank. iii) VorwärtsTranslation (klinische Implementierung, Entscheidungshilfe) und Rückwärts-Translation (Transferlernen für z.B. eine verbesserte Segmentierung) auf der Grundlage von Daten aus der klinischen Routine, die mit Kontrastmittel durchgeführt wurden, mit Anwendung auf die NAKO-Bilder, die ohne Kontrastmittel erstellt wurden. Die vorgeschlagenen Ziele werden neue Marker für die Nierenfunktion und -erkrankungen hervorbringen, welche die Diagnose, Klassifizierung und Überwachung von CKD erleichtern werden. Dies ist aufgrund der steigenden Inzidenz von CKD und der daraus resultierenden Herausforderung für die Gesundheitsversorgung dringend erforderlich. Basierend auf den entwickelten Methoden sollen auch die Interaktions- und Fortbildungsmöglichkeiten innerhalb der Radiomics-Gemeinschaft auf nationaler und internationaler Ebene gefördert werden.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 2177: Radiomics: Nächste Generation der Medizinischen Bildgebung
• Mitverantwortliche: Dr. Martin Büchert; Dr. Wilfried Reichardt; Dr. Marco Reisert; Dr. Peggy Sekula