Biomarkers for Urinary Tract Infection and Pyelonephritis

摘要 我们目前的尿路感染（UTI）床边测试不够准确。最佳可用测试 对于UTI，白细胞酯酶（LE）测试的敏感性仅为79%，这意味着21%的儿童患有UTI， 真正的UTI被遗漏，使他们永久性肾瘢痕形成的风险增加。LE的87%特异性 测试意味着13%的没有UTI的人将被错误地诊断为UTI，并接受抗菌药物 治疗因此，开发更敏感和特异性的检测用于诊断UTI，这是我们的目标。 第一个目标是作出重要贡献。我们将收集3,334例连续发热患者的尿液样本， 1个月至3岁的儿童与推定的UTI，并在样本的情况下，对照从这个较大的 人群，我们将进行转录组学（mRNA）和多重炎症蛋白分析，以确定 尿标记物，区分儿童与UTI发热儿童无UTI。有希望的标记将是 在从第二个地点的3,334名儿童中选出的样本中进行了验证。目前临床上的第二个局限性是 UTI的方法源于缺乏可靠的标志物来区分膀胱感染的儿童和 儿童肾脏感染（肾盂肾炎）。因为肾盂肾炎的准确标记物还没有 确定，所有患有UTI的发热儿童通常被认为患有肾盂肾炎（即，用抗生素治疗 10天，并接受肾脏超声检查），尽管大约只有40%的人患有肾盂肾炎。到 确定肾盂肾炎的准确标记物，这是我们的第二个目标，我们将招募100名发热儿童， UTI，并对他们的尿液样本进行转录组学和多重炎症蛋白分析。 将使用Tc 99 m-二巯基琥珀酸（DMSA）扫描确认肾盂肾炎。我们将验证 在第二个地点的100名儿童的独立样本中发现了有希望的标记。UTI的诊断尤其 对于由大肠杆菌以外的细菌引起的儿童感染具有挑战性。因此，我们的第三个目标 将开发用于诊断这些儿童UTI的测试。使我们的研究与众不同的特征 包括（1）连续发热受试者入组（这将最大限度地减少偏倚）;（2）使用导管插入术， 收集所有尿液样本（这将最大限度地减少错误分类）;（3）及时处理尿液样本，（4） 使用一种从少量尿液中组装高质量RNA文库的新方法，以及（5）选择 进行培训和验证。从拟议项目的结果预计（1）确定容易 检测尿蛋白，以准确诊断有或无大肠杆菌感染的儿童的UTI。杆菌 感染，（2）开发UTI和肾盂肾炎的RNA特征，其可用作诊断UTI和肾盂肾炎的金标准。 （3）建立一个大型的标本库，以备将来研究之用。

ABSTRACT   Our current bedside tests for urinary tract infections (UTI) are not sufficiently accurate. The best available test  for UTI, the leukocyte esterase (LE) test, has a sensitivity of only 79%, meaning that 21% of children with a  true UTI are missed, placing them at increased risk for permanent renal scarring. The 87% specificity of the LE  test means that 13% of those without UTI will be incorrectly diagnosed as having UTI and receive antimicrobial  treatment. Accordingly, development of more sensitive and specific tests for the diagnosis of UTI, which is our  first aim, represents an important contribution. We will collect urine specimens from 3,334 consecutive febrile  children aged 1 month to 3 years with presumed UTI and, in a sample of cases and controls from this larger  population, we will perform transcriptomics (mRNA) and multiplex inflammatory protein analysis to identify  urinary markers that distinguish children with UTI from febrile children without UTI. Promising markers will be  validated in a sample selected from 3,334 children from a second site. A second limitation in the current clinical  approach to UTI stems from the lack of reliable markers to distinguish children with bladder infection from  children with kidney infection (pyelonephritis). Because accurate markers for pyelonephritis have not been  identified, all febrile children with UTI are generally assumed to have pyelonephritis (i.e., treated with antibiotics  for 10 days and undergo renal ultrasonography) even though approximately only 40% have pyelonephritis. To  identify accurate markers for pyelonephritis, which is our second aim, we will enroll 100 febrile children with  UTI and perform transcriptomics and multiplex inflammatory protein analysis on their urine samples.  Pyelonephritis will be confirmed using Tc99m-­dimercaptosuccinic acid (DMSA) scan. We will validate  promising markers in an independent sample of 100 children from a second site. Diagnosis of UTI is especially  challenging in children with infections caused by bacteria other than Escherichia coli. Accordingly, our third aim  will be to develop tests for the diagnosis of UTI in these children. Features that will differentiate our study  include (1) enrollment of consecutive febrile subjects (which will minimize bias);; (2) use of catheterization to  collect all urine samples (which will minimize misclassification);; (3) timely processing of the urine samples, (4)  use of a novel method of assembling high-­quality RNA libraries from small amounts of urine, and (5) selection  of different sites for training and validation. Results from the proposed project are expected to (1) identify easy  to measure urinary proteins that can be used to accurately diagnose UTI in children with and without E. coli  infection, (2) develop RNA signatures for UTI and pyelonephritis which can be used as a gold standard in  future studies, and (3) establish a large specimen bank for use in future studies.