A Canadian Study of Cisplatin Metabolomics and Nephrotoxicity (ACCENT): A Clinical Research Protocol

Can J Kidney Health Dis. 2021 Nov 17;8:20543581211057708. doi: 10.1177/20543581211057708. eCollection 2021.

Abstract

Background: Cisplatin, a chemotherapy used to treat solid tumors, causes acute kidney injury (AKI), a known risk factor for chronic kidney disease and mortality. AKI diagnosis relies on biomarkers which are only measurable after kidney damage has occurred and functional impairment is apparent; this prevents timely AKI diagnosis and treatment. Metabolomics seeks to identify metabolite patterns involved in cell tissue metabolism related to disease or patient factors. The A Canadian study of Cisplatin mEtabolomics and NephroToxicity (ACCENT) team was established to harness the power of metabolomics to identify novel biomarkers that predict risk and discriminate for presence of cisplatin nephrotoxicity, so that early intervention strategies to mitigate onset and severity of AKI can be implemented.

Objective: Describe the design and methods of the ACCENT study which aims to identify and validate metabolomic profiles in urine and serum associated with risk for cisplatin-mediated nephrotoxicity in children and adults.

Design: Observational prospective cohort study.

Setting: Six Canadian oncology centers (3 pediatric, 1 adult and 2 both).

Patients: Three hundred adults and 300 children planned to receive cisplatin therapy.

Measurements: During two cisplatin infusion cycles, serum and urine will be measured for creatinine and electrolytes to ascertain AKI. Many patient and disease variables will be collected prospectively at baseline and throughout therapy. Metabolomic analyses of serum and urine will be done using mass spectrometry. An untargeted metabolomics approach will be used to analyze serum and urine samples before and after cisplatin infusions to identify candidate biomarkers of cisplatin AKI. Candidate metabolites will be validated using an independent cohort.

Methods: Patients will be recruited before their first cycle of cisplatin. Blood and urine will be collected at specified time points before and after cisplatin during the first infusion and an infusion later during cancer treatment. The primary outcome is AKI, defined using a traditional serum creatinine-based definition and an electrolyte abnormality-based definition. Chart review 3 months after cisplatin therapy end will be conducted to document kidney health and survival.

Limitations: It may not be possible to adjust for all measured and unmeasured confounders when evaluating prediction of AKI using metabolite profiles. Collection of data across multiple sites will be a challenge.

Conclusions: ACCENT is the largest study of children and adults treated with cisplatin and aims to reimagine the current model for AKI diagnoses using metabolomics. The identification of biomarkers predicting and detecting AKI in children and adults treated with cisplatin can greatly inform future clinical investigations and practices.

Contexte: Le cisplatine, un agent utilisé en chimiothérapie pour traiter les tumeurs solides, entraîne de l’insuffisance rénale aiguë (IRA); un facteur de risque connu de néphropathie chronique et de mortalité. Le diagnostic de l’IRA repose sur des biomarqueurs qui ne sont mesurables qu’après l’apparition d’une lésion rénale et d’une déficience fonctionnelle; ce qui empêche le diagnostic et le traitement précoce de la maladie. La métabolomique s’efforce d’établir le profil des métabolites impliqués dans le métabolisme des tissus cellulaires en relation avec des facteurs liés à la maladie ou au patient. Une étude canadienne portant sur la métabolomique et la néphrotoxicité du cisplatine (ACCENT) s’est amorcée, elle explore la puissance de la métabolomique dans l’identification de nouveaux biomarqueurs permettant de prédire le risque de néphrotoxicité du cisplatine et d’en distinguer la présence. L’objectif étant de mettre en œuvre des stratégies d’intervention précoce, dès l’apparition de l’IRA, et de limiter la gravité de la maladie.

Objectifs: Décrire la conception et la méthodologie de l’étude ACCENT. Cette étude vise à établir et à valider des profils métabolomiques, dans l’urine et le sérum, associés au risque de néphrotoxicité médiée par le cisplatine chez les enfants et les adultes.

Type d’étude: Étude de cohorte prospective.

Cadre: Six centres canadiens d’oncologie (trois centres pédiatriques, un centre pour adultes et deux centres mixtes).

Sujets: L’étude porte sur 300 adultes et 300 enfants pour qui un traitement par cisplatine est prévu.

Mesures: L’IRA sera confirmée par mesure de la créatinine et des électrolytes dans le sérum et l’urine au cours de deux cycles de perfusion de cisplatine. De nombreuses variables relatives au patient et à la maladie seront recueillies prospectivement avant et pendant le traitement. Les analyses métabolomiques des échantillons de sérum et d’urine seront effectuées par spectrométrie de masse. Une approche métabolomique non ciblée sera utilisée pour analyser les échantillons avant et après les perfusions de cisplatine pour identifier les biomarqueurs candidats d’une IRA découlant du traitement par cisplatine. Les métabolites candidats seront validés dans une cohorte indépendante.

Méthodologie: Les patients seront recrutés avant le premier cycle de cisplatine. Le sang et l’urine seront recueillis à des moments précis, soit avant et pendant le traitement; plus précisément lors de la première perfusion, puis d’une perfusion subséquente au cours du traitement contre le cancer. Le principal critère d’évaluation est la présence d’IRA, laquelle sera établie selon la définition classique fondée sur la mesure de la créatinine sérique et d’une autre définition fondée sur les anomalies électrolytiques. Un examen des dossiers trois mois après la fin du traitement par cisplatine sera effectué afin de documenter la santé rénale et la survie des patients.

Limites: Il pourrait être impossible de corriger tous les facteurs confusionnels mesurés et non mesurés lors de l’évaluation de la prédiction de l’IRA à l’aide de profils de métabolites. La collecte de données sur plusieurs sites sera un défi.

Conclusion: ACCENT est la plus vaste étude portant sur des enfants et des adultes traités avec le cisplatine; cette étude tente de revoir le modèle actuel en utilisant la métabolomique pour diagnostiquer l’IRA. L’identification de biomarqueurs permettant de prédire et de détecter l’IRA chez les enfants et les adultes traités par cisplatine pourrait grandement éclairer les futures études et pratiques cliniques.

Renseignements sur l’enregistrement de l’essai clinique: ClinicalTrials.gov, insuffisance rénale induite par le cisplatine, NCT04442516.

Trial registration: ClinicalTrials.gov NCT04442516.

Keywords: acute kidney injury; cisplatin nephrotoxicity; cohort study; metabolomics; pediatrics.

Associated data

  • ClinicalTrials.gov/NCT04442516