High-resolution multiplexed antibody-omics and interpretable machine learning unveil novel pathogenic mechanisms in kidney transplant rejection
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Antibody-mediated rejection (AbMR), driven by donor-specific alloantibodies (DSAs), is a major cause of late-stage kidney allograft failure, leading to premature graft loss in over half of affected patients. Despite efforts to link DSA features (e.g., HLA-specific IgG titers) to rejection risk, the immune mechanisms distinguishing DSA+ patients who develop AbMR remain unclear. In this first-in-class study, we develop a sample-sparing and cost-effective technique to generate the most comprehensive biophysical profile of DSAs reported to date. Further, given the complex pathological context and heterogeneity of samples we use a novel interpretable machine learning algorithm to learn signatures reflecting putative causal mechanisms of transplant rejection. We identify distinct mechanistically informative signatures at early and late times post-transplant. These antibody signatures, reflecting both quality and quantity of the humoral response, successfully discriminate DSA+ patients with and without AbMR. In addition to recapitulating known features of AbMR, our analyses reveal a significant and previously underappreciated role for IgM responses and glycosylation patterns, including sialylation and galactosylation, in both early and late rejection. Our identified signatures hold across two independent and geographically distinct cohorts. Leveraging biomedical and computational innovation, we resolve prior inconsistencies in the field by implementing an unbiased systems framework identifying biophysical trends. These trends include selective enrichment of class I HLA-specific IgM and class II HLA-specific IgG responses in late and early rejection, respectively, which were overlooked earlier due to assay and methodological limitations. Corresponding functional relevance of putative causal signatures is further supported by observations from a murine model of chronic rejection, where we observe a significant increase in serum IgM-DSA associated with high risk of rejection as compared to serum IgG-DSA, warranting further exploration into the role of IgM in AbMR. Finally, addressing the lack of a comprehensive approach for pre-diagnosis of late AbMR patients reflecting the complex pathology of late AbMR and heterogeneity of samples (with time post-transplant ranging from 1-10 years), we formulate a risk score from our signatures. This composite risk score, combining IgM and sialylation metrics robustly predicts late AbMR with high sensitivity and specificity, offering a clinically actionable tool for early risk stratification. Together, leveraging our innovative pipeline we show the distinct roles of antibody isotypes/subclasses and glycosylation in disease progression, with IgM and glycosylation signatures showing strong diagnostic and prognostic value. Ultimately, the modularity of approach establishes a generalizable framework for understanding a plethora of complex immune-mediated tissue injury contexts beyond kidney transplantation.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,002 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,002 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».