CN106456664A - 脂质组学生物标志物 - Google Patents
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Abstract
用于丙型肝炎和相关病症、治疗肝纤维化和肝细胞癌脂质组学标志物。给予这类对象的试剂可以是亚胺糖,其可以是对丙型肝炎有效的。这类亚胺糖可以是例如以下物质之一:N‑取代的脱氧野尻霉素及其药学上可接受的盐、N‑取代的脱氧半乳糖野尻霉素及其药学上可接受的盐,以及N‑取代的Me‑脱氧半乳糖野尻霉素及其药学上可接受的盐。一种评估丙型肝炎感染或者所述感染所致或相关病症的方法。该方法包括:从有此需要的对象获得生物样品;测定所述生物样品中至少一种丙型肝炎脂质组学生物标志物的水平;以及比较所述水平与所述丙型肝炎脂质组学生物标志物的对照水平以评估对象中的丙型肝炎感染或者所述感染所致或相关病症。
Description
相关申请的交叉参考
本申请要求2013年5月2日提交的美国临时申请第61/818,621号的权益,该申请的内容通过引用全文纳入本文。
技术领域
本发明涉及诊断和/或预测疾病和医疗病症,且具体涉及使用脂质组学生物标志物进行这类诊断和/或预测。
发明内容
一个实施方式是一种评估丙型肝炎感染或者所述感染所致或相关病症的方法。该方法包括:(a)从有此需要的对象获得生物样品;(b)测定所述生物样品中至少一种丙型肝炎脂质组学生物标志物的水平;以及(c)比较(b)的所述水平与所述丙型肝炎脂质组学生物标志物的对照水平以评估对象中的丙型肝炎感染或者所述感染所致或相关病症。
另一个实施方式是一种评估对治疗应答的方法,包括:(a)向有此需要的对象给予试剂;(b)随后从该对象中获得生物样品;(c)测定该生物样品中葡糖神经酰胺、乳糖神经酰胺和鞘磷脂中至少一种的去饱和指数;以及(d)比较该去饱和指数值与对照去饱和指数值以评估对所述试剂的应答,与对照值相比,较高的测定的去饱和指数值表示对象对该试剂产生应答和/或该试剂提供了治疗益处。
另一个实施方式是一种鉴定丙型肝炎患者的方法,该患者不太可能对包括干扰素和利巴韦林中至少一种的丙型肝炎治疗产生应答。该方法包括:(a)从患有丙型肝炎感染的对象中获得生物样品;(b)定该生物样品的脂蛋白中葡糖神经酰胺、乳糖神经酰胺和鞘磷脂中至少一种的去饱和指数值;以及(c)比较该测定值与对照去饱和指数值,如果测定值高于对照去饱和值,则该对象可能不对包括干扰素和利巴韦林中至少一种的丙型肝炎治疗产生应答和/或可能不接受治疗益处。
附图简要说明
图1示意性显示用于所选实验的所选亚胺糖:a)N-丁基-脱氧野尻霉素(NB-DNJ;UV-1或美格鲁特);b)N-(9-甲氧基壬基)-脱氧野尻霉素(N9-DNJ或UV-4);c)N-(5-金刚烷-1-基-甲氧基-戊基)-脱氧野尻霉素(金刚烷-戊基-dNM;AMP-DNM或AMP-DNJ);d)N-(N-丁基)脱氧野尻霉素(NB-DGJ);e)N-(7-氧杂-壬基)-1,5,6-三脱氧-1,5-亚氨基-D-半乳糖醇(N-7-氧杂-壬基MeDGJ)(UT231-B);f)N-(N-{4’-叠氮基-2’-硝基苯基}-6-氨基己基)脱氧野尻霉素(NAP-DNJ或UV-5)。这些化合物的共有特征是具有桥环氮原子代替相应糖分子的氧。UV-1/NB-DNJ/美格鲁特是的活性药物成分(API)元件,其是用于治疗戈谢病的葡糖神经酰胺的抑制剂。虽然具有半乳糖型头部基团,但NB-DGJ是葡糖神经酰胺合成酶的特异性抑制剂,其对ERα葡糖苷酶没有抑制活性(不同于其差向异构类似物NB-DNJ,NB-DNJ还抑制葡糖苷酶)。
图2提供了感染和未感染状态的肝癌细胞中测得的总脂肪酸含量。显示了细胞脂质的水解后各测试组的脂肪酸甲酯总量。
图3a-b提供了来自图1的多种化合物的处理下和丙型肝炎病毒(HCV)感染的影响下肝癌细胞的总细胞脂肪酸组成的分析结果。显示的数字是脂肪酸甲酯分析测得的各脂肪酸的组成百分比。数据栏使用Microsoft Excel 2007的默认设置并“垂直”编码以使用红色高亮显示每个分子种类的变化(a)且蓝色高亮显示总组成的变化(a)。(先前的编码强调不显眼的少数种类的变化)。
图4a-f比较了不同类型的细胞之间总细胞脂肪酸组成中特定脂肪酸的百分比。a)米德酸(mead acid);b)二十二碳六烯酸(DHA);c)油酸;d)亚油酸;e)棕榈油酸w9;f)棕榈油酸w7。图4a-f显示亚胺糖影响未感染状态中的脂肪酸组成。来自脂肪酸甲酯分析的特定脂肪酸显示为组成百分比,即作为感染或亚胺糖处理结果而变化的那些。感染的样品在各图左侧(最左边的七条)。
图5a-b提供了感染和亚胺糖化合物影响下的全局性去饱和指数和全局性延伸指数。来自脂肪酸甲酯分析的全局性脂肪酸分析的结果(图3)表示为所示非必需脂肪酸的去饱和和延伸指数。未感染的细胞=浅色条,感染的细胞=深色条。
图6显示测得的未感染的细胞(左柱)和感染的细胞(右柱)的胆固醇酯的细胞脂肪酸组成。测量了最丰富的胆固醇酯种类,如材料和方法中所述,并表示为组成丰度百分比。浅色条=未感染的,深色条=感染的。
图7提供了表格,其中显示感染和亚胺糖化合物的影响下的细胞甘油三酯组成。检测的多种甘油三酯物质的组成丰度百分比列为“垂直”数据条,描述了各分子种类的总丰度的变化。
图8显示感染状态中甘油三酯组成的变化。甘油三酯分子组成的变化显示为与未感染状态相比的‘倍数变化’,其中着重显示了丰度显著变化的稀有种类。暗色(蓝色)柱=受感染降低,浅色(红色)柱=受感染升高。
图9提供了表格,其中显示感染和亚胺糖影响下磷脂酰胆碱(酯形式)的分子组成。列举了PC分子种类的丰度变化——箭头显示感染状态中的升高和降低。
图10显示感染和亚胺糖影响下磷脂酰胆碱(酯形式)脂肪酸的组成。描述了PC的酯形式(缩醛磷脂形式)的组成丰度。
图11a-g显示感染和亚胺糖影响下溶血磷脂酰胆碱的脂肪酸组成。显示了各溶血PC种类的组成丰度(百分比)。浅色条=未感染的,深色条=感染的。
图12提供了表格,显示感染和亚胺糖影响下的磷脂酰乙醇胺(PE)分子组成。列举了PE种类的百分比丰度(数据栏垂直编码)以强调感染和未感染状态之间的变化。箭头显示受感染影响升高或降低的种类。
图13提供了表格,显示感染影响下的磷脂酰丝氨酸(PS)分子种类。在PS的情况中,在亚胺糖的影响下感染和未感染状态中不存在显著变化。以比例显示PS分子种类的丰度百分比以及未感染和感染状态之间的变化。
图14提供了表格,显示感染和亚胺糖影响下的磷脂酰肌醇(PI)分子种类。PI仅具有四种分子种类。使用数据栏垂直编码其丰度以显示感染后单个分子种类的丰度变化。
图15a-f显示感染和亚胺糖影响下鞘脂的细胞丰度。在多种处理下,鞘脂‘神经酰胺’(Cer)、糖基神经酰胺(GlcCer)和乳糖神经酰胺(LacCer)的细胞丰度显示为纳摩尔/mg蛋白质。
图16提供了葡糖神经酰胺的主要组分和判别分析的结果。将主要组分分析(左)和判别分析应用于处理对比未处理的整个数据集以及亚胺糖处理对比未处理的细胞。经PCA鉴定,GlcCer 24:1和GlcCer 24:0之间的差异可以解释数据集中的大多数变化。在该分析中未区分来自感染或未感染培养物的未处理的样品,然而,所有亚胺糖处理(在未感染或感染状态中)都可与未处理的样品区分(椭圆代表95%置信区间)。
图17提供了感染和亚胺糖影响下磷脂酰胆碱分子种类的主要组分(PCA)和判别分析。PCA和判别分析清楚地区分了PC分子种类,形成两个主要的组‘感染’(方框的左半边)和未感染(方框的右半边),在F1维度上彼此区分(占数据集中变化的91.3%),其在该情况中代表单饱和种类(如PC32:1)的减少,而饱和的PC32:0和34:0和富PUFA的PC(PC34:4和PC38:5)受感染而富集(还参见图9箭头所指的各栏)。不同于GlcCer的PCA和判别分析所观察到的结果,在PC的情况中,感染的亚胺糖处理的细胞无法与未处理的感染的细胞区分(这类差别仅占F2(垂直)维度的一部分,其仅包含数据集中6.79%的变化)。使用PE获得了类似的结果,即未清楚地区分亚胺糖处理的感染的细胞与未处理的感染的细胞——与亚胺糖处理的作用相比,感染的作用占主导地位。
图18a-d显示感染和亚胺糖化合物的影响下细胞中GlcCer的去饱和指数(24:1/24:0)。在图16所述的PCA和判别分析后(其鉴定了24:1和24:0种类之间的变化(Δ-9处)作为数据集中的主要变化),使用相应的GlcCer去饱和指数对各细胞样品和处理作图(a,b)。应注意,虽然是‘Δ-9’,但GlcCer的去饱和指数在感染和未感染的状态之间没有变化(反映PCA和判别分析的发现)。还对LacCer(其由GlcCer产生)的去饱和指数进行了作图(c,d)。
发明详述
除非另有说明,“一”或“一个”表示一个或多个。
本发明发现,可通过测定获自对象的生物学样品中一种或多种脂质组学生物标志物(其可以是脂质代谢物)的水平并比较测定的水平与对照水平来评估丙型肝炎感染和/或相关病症,如肝纤维化、肝硬化和肝细胞癌。
术语“脂质组学标志物”或“脂质组学生物标志物”可指来自具有疾病或病症(如丙型肝炎和/或相关病症)的对象的生物样品与对照生物样品之间脂质组成的特定差异,所述对照生物样品可以是一个或多个健康个体的样品或一个或多个不具有该疾病或病症的个体的样品。在一些实施方式中,术语“脂质组学标志物”或“脂质组学生物标志物”可指来自具有疾病或病症(如丙型肝炎和/或相关病症)的对象的生物样品与对照生物样品之间一种或多种脂质组分或其代谢物的绝对丰度的特定差异。而在一些实施方式中,术语“脂质组学标志物”或“脂质组学生物标志物”可指来自具有疾病或病症(如丙型肝炎和/或相关病症)的对象的生物样品与对照生物样品之间脂质组分或其代谢物的相对丰度的特定差异。
“生物样品”包括从可用于诊断或监测实验的生物体获得的多种样品类型。该术语包括生物来源的血液和其它液体样品,固体组织样品如活检样品或组织培养物或由其衍生的细胞,以及它们的后代。此外,该术语可包括循环的肿瘤或其他细胞。该术语具体包括临床样品,也包括细胞培养物中的细胞、细胞上清液、细胞裂解物、血清、血浆、尿液、羊水、生物流体和组织样品。该术语还包含获得后经任何方式处理的样品,如试剂处理、溶解或对某些组分的富集。
该生物样品可以是对象的体液或身体组织的样品。例如,该生物样品可以是来自对象的血液、血浆、血清、唾液、胆汁、尿液、粪便或脑脊液的样品或来源于对象的细胞、组织或器官(如肝)的样品。在许多实施方式中,可优选使用血液、血浆或血清作为生物样品。可使用多种技术来获得生物样品。
“个体”、“对象”、“宿主”和“患者”在本文中互换使用,指任何需要诊断、处理或治疗的动物对象,如哺乳动物对象。在一个优选的实施方式中,该个体、对象、宿主或患者是人。其他对象可包括但不限于:牛、马、狗、猫、豚鼠、兔、大鼠、灵长类动物、土拨鼠、鸭和小鼠。
在一些实施方式中,可在测定脂质组学生物标志物的水平前对生物样品进行预处理。这类预处理可例如涉及分离生物样品的至少一个部分并测定该分离的部分中的脂质组学标志物水平。这类分离部分可以是,例如,脂蛋白部分(如极低密度脂蛋白部分或低密度蛋白部分)、甘油酯部分(如甘油三酯部分),或磷脂部分。在一些实施方式中,该分离部分可以是高密度脂蛋白部分或外来体部分,参见例如Keller,Sanderson等(参见下文参考文献)。对于特定组分的分离,可使用合适的分离技术,例如离心、萃取、分级、超滤、蛋白质沉淀或色谱分离。
而在一些实施方式中,可对未预处理或未分级的样品测定脂质组学标志物的水平。
在一些实施方式中,优选测定获自禁食状态的对象的未预处理或未分级样品的脂质组学标志物水平,其可以指最后一餐前至少1小时或至少1.5小时或至少2小时或至少2.5小时或至少3小时,例如早晨早餐前。
而在一些实施方式中,测定获自餐后状态的对象的未预处理或未分级样品的脂质组学标志物水平。
测定脂质组学生物标志物的水平可以是定量或半定量的。在一些实施方式中,定量测定可涉及测定一种或多种脂质代谢物的绝对含量或浓度。而在一些实施方式中,定量测定可涉及相对于一种或多种其他代谢物测定一种或多种脂质代谢物的相对含量或浓度。例如,在一些实施方式中,可测定至少一种代谢物A的含量或浓度与至少一种代谢物B的含量或浓度的比例。
可使用多种技术来测定脂质组学标志物的水平。在一些实施方式中,测定脂质组学标志物的水平可涉及使用色谱技术,例如液相色谱(LC)、高效液相色谱(HPLC)、气相色谱(GC)、薄层色谱、尺寸排阻或亲和色谱。在一些实施方式中,测定脂质组学标志物的水平可涉及使用质谱技术,例如气相色谱质谱(GC-MS)、液相色谱质谱(LC-MS)、直接输注质谱或傅立叶变换离子-回旋加速器-共振质谱(FT-ICR-MS)、毛细管电泳质谱(CE-MS)、高效液相色谱质谱(HPLC-MS)、四极质谱、任何连续偶联质谱(如MS-MS或MS-MS-MS)、电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)、热解质谱(Py-MS)、离子迁移率质谱或电离飞行时间质谱(TOF)。合适的技术公开于,例如,Nissen,Journal of Chromatography A,703,1995:37-57、美国专利号4,540,884或美国专利号5,397,894。
在一些实施方式中,测定脂质组学标志物的水平可涉及使用以下技术之一:核磁共振(NMR)、磁共振成像(MRI)、傅立叶变换红外分析(FT-IR)、紫外(UV)光谱、折射率(RI)、荧光检测、放射化学检测、电化学检测、光散射(LS)、分散性拉曼光谱或火焰电离检测(FID)。在一些实施方式中,可使用脂肪酰酯分析来测定例如特定脂蛋白部分(如特定血液脂蛋白部分)的脂肪酰组成。在一些实施方式中,可使用LC-MS来测定单个脂质物质,如磷脂或鞘脂。
在一些实施方式中,测定脂质组学标志物的水平可涉及使用具有在线质谱的气相色谱(GCMS)和/或LCMS2(具有在线二维质谱的高效液相色谱),其中使用合适的内部标准品并使用软件工具(如脂质质谱分析软件(LIMSA),参见例如Haimi等MethodsMol.Biol.2009,580,285-94)用于数据处理。
在一些实施方式中,测定脂质组学标志物的水平可涉及特定的化学或生物试验。该试验可利用一种或多种试剂,其特异性识别脂质代谢物的化学结构或能够基于其与其他化合物相互作用的能力或在生物读取系统中引发应答的能力特异性鉴定脂质代谢物。例如,在一些实施方式中,可使用免疫试验,其中特异性针对待测分析物的试剂(如抗体)用于测量靶物质的丰度。
在一些实施方式中,测定脂质组学标志物的水平可涉及使用两种或更多种上文所述技术。
在一些实施方式中,丙型肝炎脂质组学标志物可以是生物样品中米德酸的丰度(即含量或浓度)。与对照丰度值相比,较高的米德酸丰度值可表示对象具有丙型肝炎感染或这类感染所致或相关病症。
在一些实施方式中,米德酸的丰度可用作肝细胞癌的生物标志物。在这类情况中,与对照丰度值相比,较高的米德酸丰度值表示对象具有肝细胞癌。
用于测定米德酸丰度的样品可以是生物流体样品,如血浆、血液或血清。在一些实施方式中,可对未处理或未分级的样品测定米德酸丰度。而在一些实施方式中,可对样品的具体部分(例如极低密度脂蛋白部分)测定米德酸丰度。
在一些实施方式中,可在对象处于禁食状态时获得用于测定米德酸丰度的生物样品,其可以指最后一餐前至少1小时或至少1.5小时或至少2小时或至少2.5小时或至少3小时。在一些实施方式中,禁食时间优选不超过24小时。而在一些实施方式中,可在对象处于餐后状态时获得用于测定米德酸丰度的生物样品。
在一些实施方式中,脂质新生(de novo lipogenesis)的至少一种非必需脂肪酸副产物(如棕榈油酸(C16:1ω9和ω7)和油酸(C18:1ω9))的丰度(即含量或浓度)可用作丙型肝炎或这类感染所致或相关病症的生物标志物。在这类情况中,与对照丰度值相比,较低的测得丰度值可表示对象具有丙型肝炎感染或这类感染所致或相关病症。
在一些实施方式中,非必需脂肪酸的去饱和指数(其可以是例如血液脂蛋白部分(如VLDL部分)的脂质中存在的非必需脂肪酸的去饱和指数)可用作丙型肝炎或这类感染所致或相关病症的生物标志物。在这类情况中,与对照去饱和指数相比,较低的去饱和指数可表示对象具有丙型肝炎感染或这类感染所致或相关病症。与一些其他生物标志物(如病毒血症)相比,这类生物标志物可以更好地测量肝损伤。该去饱和指数可以是例如((16:1ω-7+16:1ω-9)/16:0)比例,即16:1ω-7和16:1ω-9脂肪酸的合并丰度与16:0脂肪酸丰度的比例。
在一些实施方式中,生物样品中非必需脂肪酸的延伸度可用作丙型肝炎感染或这类感染所致或相关病症的生物标志物。在这类情况中,与对照延伸值相比,生物样品测得的较高的延伸值可表示对象具有丙型肝炎感染或这类感染所致或相关病症。与一些其他生物标志物(如病毒血症)相比,这类生物标志物是肝损伤的较好的指示物。该延伸度可使用例如(18:1ω-7/16:1ω-7)比例来测定,即18:1ω-7脂肪酸和16:1ω-7脂肪酸的丰度的比例。
在一些实施方式中,丙型肝炎感染或这类感染所致或相关病症的脂质组学生物标志物可以是至少一种多不饱和ω-6和ω-3脂肪酸(如花生四烯酸和二十二碳六烯酸)的丰度。在这类情况中,与对照丰度值相比(其可以是未感染HCV的一个或多个健康个体的丰度值),较高的生物样品中测定的这类丰度值可表示对象具有丙型肝炎感染或这类感染所致或相关病症。与一些其他生物标志物(如病毒血症)相比,这类生物标志物是肝损伤进展的较好的指示物。
在一些实施方式中,生物样品的胆固醇酯概况中的一种或多种脂肪酸的丰度(即浓度或含量)可用作丙型肝炎感染或这类感染所致或相关病症的脂质组学生物标志物。为测量胆固醇酯概况,可使用分离技术(如色谱纯化)从生物样品中纯化胆固醇酯。在某些情况中,这类脂肪酸可以是至少一种多不饱和必需ω-3或ω-6脂肪酸,如20:4脂肪酸、20:5脂肪酸、22:6脂肪酸和22:5脂肪酸。在这类情况中,与对照丰度值相比,一种或多种这类多不饱和脂肪酸中测得的较高的丰度值可表示对象具有丙型肝炎感染或这类感染所致或相关病症。与一些其他生物标志物(如病毒血症)相比,这类生物标志物是肝损伤进展的较好的指示物。在某些情况中,胆固醇酯概况中某些脂肪酸的缺乏可表示在受感染个体中的肝细胞上HCV的存在或HCV的作用。在这类情况中,该脂肪酸可以是至少一种单不饱和脂肪酸,其可以是例如16:1脂肪酸和18:1脂肪酸。在这类情况中,与对照丰度值相比,一种或多种这类单不饱和脂肪酸中测得的较低的丰度值可表示对象具有丙型肝炎感染或这类感染所致或相关病症。
在一些实施方式中,生物样品中的一种或多种甘油三酯的丰度(即浓度或含量)可用作丙型肝炎感染或这类感染所致或相关病症的脂质组学生物标志物。这类甘油三酯可以是,例如,C54:5-C18:0甘油三酯;C54:6-C18:1甘油三酯;C56:5-C20:4甘油三酯或C56:7-C22:6甘油三酯。在这类情况中,与对照丰度值相比,较高的甘油三酯丰度值可表示对象具有丙型肝炎感染或这类感染所致或相关病症。
在一些实施方式中,可对未处理或未分级的生物样品(如血浆、血液或血清样品)测定甘油三酯生物标志物的丰度。而在一些实施方式中,可在生物样品的一部分(如极低密度脂蛋白部分和甘油三酯部分)中测定甘油三酯生物标志物的丰度。在一些实施方式中,可在从禁食状态的对象获得的生物样品中测定甘油三酯生物标志物的丰度,即最后一餐前至少1小时或至少1.5小时或至少2小时或至少2.5小时或至少3小时。而在一些实施方式中,可在从餐后状态的对象获得的生物样品中测定甘油三酯生物标志物的丰度。为测定C54:5-C18:0甘油三酯;C56:5-C20:4甘油三酯或C56:7-C22:6甘油三酯的丰度,优选使用获自禁食状态中对象的未分级的生物样品,如血浆、血液或血清样品。或者,对于这些生物标志物,可使用生物样品的一部分,如极低密度脂蛋白部分和甘油三酯部分。可在获自禁食或餐后状态的对象的未分级生物样品(如血浆、血液或血清样品)中测定C54:6-C18:1甘油三酯的丰度。
在一些实施方式中,生物样品的磷脂中的一种或多种脂肪酸的丰度(即浓度或含量)可用作丙型肝炎感染或这类感染所致或相关病症的脂质组学标志物。在一些实施方式中,生物样品的酯键连接的磷脂中的一种或多种脂肪酸的丰度(即浓度或含量)可用作这类脂质组学标志物。例如,在一些实施方式中,生物样品的二酯形式的磷脂酰胆碱中至少一种脂肪酸的丰度可以是脂质组学标志物。这类脂肪酸可例如选自PC 32:1种类、PC 32:0种类、PC 34:0种类、PC 34:4种类和PC 34:5种类。在这类情况中,与各自的对照值相比,PC 32:0种类、PC 34:0种类、PC 34:4种类和PC 34:5种类中至少一种的较高丰度值表示对象具有丙型肝炎感染或这类感染所致或相关病症。与相应对照值相比,32:1种类的较低丰度值也表示对象具有丙型肝炎感染或这类感染所致或相关病症。
在一些实施方式中,生物样品的二酯形式的磷脂酰乙醇胺中至少一种脂肪酸的丰度(如浓度或含量)可用作丙型肝炎感染或这类感染所致或相关病症的脂质组学标志物。这类脂肪酸可选自,例如,a)米德酸;b)至少一种棕榈油酸,如16:1ω-7和ω-9酸;或c)至少一种必需ω-3或ω-6脂肪酸,如20:3ω-3、20:4ω-6、20:5ω-3、22:6ω-3、22:5ω-3和22:4ω-6。在这类情况中,与各自对照丰度值相比,测得的米德酸或至少一种必需ω-3或ω-6的较高丰度值可表示对象具有丙型肝炎感染或这类感染所致或相关病症。与各自对照值相比,至少一种棕榈油酸的较低丰度值也表示对象具有丙型肝炎感染或这类感染所致或相关病症。
在一些实施方式中,生物样品的二酯形式的磷脂酰丝氨酸中至少一种脂肪酸的丰度(即浓度或含量)可用作丙型肝炎感染或这类感染所致或相关病症的脂质组学标志物。这类脂肪酸可以是例如38:3种类或40:6种类。在这类情况中,与各自对照值相比,38:3种类和40:6种类中至少一种的较高的丰度值可表示对象具有丙型肝炎感染或这类感染所致或相关病症。
在一些实施方式中,生物样品的二酯形式的磷脂酰肌醇中至少一种脂肪酸的丰度(即浓度或含量)可用作丙型肝炎感染或这类感染所致或相关病症的脂质组学标志物。这类脂肪酸可以是,例如,PI 38:3种类、PI 36:4种类、PI 38:4种类或PI38:5种类。在这类情况中,与各自对照丰度值相比PI 38:3种类测得的较高的丰度值或与各自对照丰度值相比PI36:4种类、PI 38:4种类和PI 38:5种类中至少一种测得的较低的丰度值可表示对象具有丙型肝炎感染或这类感染所致或相关病症。
在一些实施方式中,生物样品的至少一种溶血磷脂酰胆碱中至少一种脂肪酸的丰度(即浓度或含量)可用作丙型肝炎感染或这类感染所致或相关病症的脂质组学标志物。这类脂肪酸可以是16:1种类、16:0种类、20:4种类或22:6种类。在这类情况中,与各自对照值相比16:0种类、20:4种类和22:6种类中至少一种测得的较高的丰度值或与各自对照值相比16:1种类测得的较低的丰度值可表示对象具有丙型肝炎感染或这类感染所致或相关病症。
在一些实施方式中,为测定酯键连接的磷脂酰胆碱和酯键连接的磷脂酰乙醇胺中脂肪酸的丰度,优选使用生物样品的一部分,如生物样品的极低密度脂蛋白部分。
本发明的生物标志物可用于诊断丙型肝炎感染或这类感染所致或相关病症。在这类情况中,对照水平或对照值可指健康个体中测得的生物标志物的水平或值,所述个体不具有丙型肝炎感染或这类感染所致或相关病症。该对照水平或值也可以是健康个体群体上平均的水平或值。
本发明的生物标志物可用于评估丙型肝炎感染或这类感染所致或相关病症的进展或消退。在这类情况中,该对照水平或该对照值可指较早时间同一对象中测定的生物标志物的水平或值。
本发明的生物标志物可用于评估某一试剂对丙型肝炎感染或这类感染所致或相关病症的作用。在这类情况中,该对照水平或该对照值可指例如向对象给予试剂前测定的生物标志物的水平或值。
本发明的生物标志物还可用于评估对丙型肝炎感染或这类感染所致或相关病症的治疗的应答。在这类情况中,该对照水平或该对照值可指例如向对象给予治疗前测定的生物标志物的水平或值。
本发明的发明人还公开了对治疗的应答,其可涉及向对象给予治疗剂,其中使用脂质组学生物标志物,其可以是获自对象的生物样品的葡糖神经酰胺、乳糖神经酰胺和鞘磷脂中至少一种的去饱和指数。与对照值(即给予试剂前获得的对象的样品中测定的值)相比,较高的测定的去饱和指数值可表示该对象对该试剂产生应答。这类去饱和指数可以是24:1/24:0比率。
在一些实施方式中,可在生物样品的极低密度脂蛋白部分中测定去饱和指数。
在一些实施方式中,可测定葡糖神经酰胺和乳糖神经酰胺之一中的去饱和指数。而在一些实施方式中,可测定葡糖神经酰胺和乳糖神经酰胺中的去饱和指数。
在一些实施方式中,除去饱和指数标志物外,还可使用生物样品的葡糖神经酰胺的丰度(即浓度或量)评估对治疗的应答。在这类情况中,与对照值(即给予试剂前的值)相比,降低的葡糖神经酰胺丰度(特别是VLDL血液部分中的丰度)可表示该对象对该治疗产生应答。
在一些实施方式中,该对象可以是患有丙型肝炎感染或相关病症(如肝纤维化或肝细胞癌)的对象。给予这类对象的试剂可以是亚胺糖,其可以是对丙型肝炎有效的。这类亚胺糖可以是例如以下物质之一:N-取代的脱氧野尻霉素及其药学上可接受的盐、N-取代的脱氧半乳糖野尻霉素及其药学上可接受的盐,以及N-取代的Me-脱氧半乳糖野尻霉素及其药学上可接受的盐。示例性亚胺糖可包括但不限于:N-丁基-脱氧野尻霉素及其药学上可接受的盐和N-(7-氧杂-壬基)-1,5,6-三脱氧-1,5-亚氨基-D-半乳糖醇及其药学上可接受的盐。在例如美国专利号7,612,093和6,465,487中公开了有效针对丙型肝炎的亚胺糖。
在一些实施方式中,该对象可以是患有溶酶体贮积症(如戈谢病或C型尼曼-皮克病)的对象。给予这类对象的试剂可以是亚胺糖,其可以是对溶酶体贮积症有效的。这类亚胺糖可以是例如以下物质之一:N-取代的脱氧野尻霉素及其药学上可接受的盐、N-取代的脱氧半乳糖野尻霉素及其药学上可接受的盐,以及N-取代的Me-脱氧半乳糖野尻霉素及其药学上可接受的盐。示例性亚胺糖可包括但不限于:N-丁基脱氧野尻霉素及其药学上可接受的盐;N-壬基脱氧野尻霉素及其药学上可接受的盐以及N-丁基脱氧半乳糖野尻霉素及其药学上可接受的盐。有效针对丙型肝炎的亚胺糖公开于例如美国专利号5,472,969;5,525,616;5,580,884;5,656,641;5,786,369;5,798,366;5,801,185;6,291,657;6,465,488;6,495,570;6,610,703;6,660,749;6,696,059;7,348,000。
在一些实施方式中,该对象可以是患有糖尿病(例如患有II型糖尿病)的对象。给予这类对象的试剂可以是胰岛素敏化剂,其可以是例如亚胺糖、双胍或噻唑烷二酮。胰岛素敏化亚胺糖的一个示例可以是N-(5-金刚烷-1-基-甲氧基戊基)-DNJ及其药学上可接受的盐。噻唑烷二酮胰岛素敏化剂的示例包括但不限于吡格列酮和罗格列酮。双胍胰岛素敏化剂的一个非限制性示例是二甲双胍。通常,双胍和胰岛素敏化剂是本领域技术人员已知的。
本发明还假设可通过测定获自丙型肝炎患者的生物样品的脂蛋白中葡糖神经酰胺、乳糖神经酰胺和鞘磷脂中至少一种的去饱和指数值来鉴定这类患者,所述患者不太可能对包括给予至少一种干扰素(如peg化的干扰素α)和利巴韦林的丙型肝炎治疗产生应答(非应答者患者)。如果测定的去饱和指数值显示高于对照去饱和指数值,该患者可能不会对包括至少一种干扰素和利巴韦林的丙型肝炎治疗产生应答。在这类情况中,除了干扰素和/或利巴韦林治疗外或者用于代替干扰素和/或利巴韦林治疗,还可向经鉴定的非应答者患者给予替代性治疗。这类替代性治疗可涉及给予亚胺糖,其可有效地针对丙型肝炎,例如公开于美国专利号7,612,093和6,465,487中的那些。该去饱和指数可以是24:1/24:0比率。在一些实施方式中,该替代性治疗可包括给予直接作用的抗病毒剂,其可以是,例如,HCV蛋白酶的抑制剂(如特拉匹韦或伯克匹韦)或聚合酶抑制剂。
在一些实施方式中,可在生物样品的极低密度脂蛋白部分中测定去饱和指数。
在一些实施方式中,可测定葡糖神经酰胺和乳糖神经酰胺之一中的去饱和指数。而在一些实施方式中,可测定葡糖神经酰胺和乳糖神经酰胺中的去饱和指数。
本发明还提供了试剂盒,其可包含(a)用于测量一种或多种脂质组学生物标志物水平的一种或多种试剂以及(b)用法说明。这类试剂盒可提供用于测量1、2、3、4、5、10或更多种脂质组学生物标志物水平的1、2、3、4、5、10、15、20或更多种试剂。在一些实施方式中,该试剂盒可包含一种或多种用于免疫试验的试剂。在一些实施方式中,该试剂盒可包含一种或多种用于MS试验的试剂。在一些实施方式中,该试剂可以是针对脂质代谢物(如脂肪酸)的抗体。制备抗体的方法是本领域普通技术人员已知的。
在一些方面中,该试剂盒可包含(a)针对脂质代谢物(如脂肪酸)的抗体以及(b)用法说明。在一些方面中,该试剂盒还可包含:(c)针对第二脂质代谢物(如脂肪酸)的第二抗体。在一些方面中,该试剂盒还包含(d)针对第三脂质代谢物(如脂肪酸)的第三抗体。
本发明可通过以下实施例更详细地说明,但应理解本发明不受其限制。
实施例
在使用复制型丙型肝炎病毒(HCVcc)感染的影响下和使用多种抗病毒亚胺糖化合物(其是ER葡糖苷酶和/或葡糖神经酰胺合成酶的抑制剂)处理的影响下研究肝癌细胞的脂质组成。在不存在感染的情况下,未处理的肝癌细胞在细胞的全局性脂肪酸概况中显示显著升高的不饱和非必需脂肪酸水平,表明必需脂肪酸缺乏的组成型状态。具体而言,米德酸(二十碳三烯酸,20:3ω-9)高度升高。感染显著抑制脂肪酸的从头合成(证据是米德酸和单饱和脂肪酸的含量降低)且导致高度多不饱和必需ω-3和ω-6脂肪酸的富集。感染提高了细胞的脂肪酸含量且显著改变了磷脂、三甘油酯和胆固醇酯的脂肪酰基组成,提高内源合成的非必需脂肪酰基链的长度和饱和度,并提高了膜和储存性脂形式中必需高度多不饱和脂肪酸的掺入。亚胺糖化合物降低葡糖神经酰胺的丰度,但也令人吃惊地提高其饱和度。对亚胺糖响应的葡糖神经酰胺丰度和饱和度的这些变化可存在于感染和未感染的状态中。与HCV的作用相反,这些亚胺糖刺激从头脂质合成和米德酸产生,但仅限于未感染状态。这些新观察到的细胞脂质组成方面的改变(指示致癌转化、HCV感染和对亚胺糖处理的应答)可用作丙型肝炎疾病活性的诊断性和/或预后性标志物和用于肝细胞癌的诊断。
丙型肝炎和相关病症
约3%的世界人口感染丙型肝炎病毒(Marcellin 1999,引用参见下文参考文献部分),其是慢性肝病(包括肝纤维化、肝硬化和肝细胞癌)的主要原因。此外,丙型肝炎病毒感染是美国和欧洲肝移植的最常见迹象(Chen和Morgan 2006)。该感染是在约50%的病例中是“可治愈的”(即存在持续的病毒学应答),具体治疗方法为PEG化干扰素α与利巴韦林联用的组合治疗(干扰素+利巴韦林),但需要最多一年治疗的这类疗法的副作用是显著的(例如干扰素的流感样症状)(Awad,Thorlun等2010;Pawlotsky 2011)。随着使用最近批准的新型‘直接作用’抗病毒剂(例如蛋白酶抑制剂特拉匹韦或伯克匹韦)和开发中的药物如吉利德公司(Gilead)的GS-7977(曾用名PI-7977,一种核苷酸类似物聚合酶抑制剂),治愈率提高。这些新药具有可观的前景,但其面对病毒的高突变能力的长期成功程度,以及其与其他药物联用以预防感染复发同时避免使用干扰素及其伴随的副作用的成功程度仍有待观察(Pawlotsky 2011)。此外,新批准的药物是昂贵的,且保险和医疗预算有限,从而出于药物经济学的原因,重要的是了解哪些患者可能需要昂贵的新疗法和哪些患者对于历史上形成的医疗标准(干扰素+利巴韦林)具有适当应答。同样地,重要的是能够预测哪些患者将经历疾病的快速进展且可能比其他人更需要更具攻击性的治疗或肝移植。
可预期血流中丙型肝炎病毒的量可以是感染的患者中肝疾病严重程度的良好的测量物。然而,这尚未被证明:即,被认为最可能指示肝病理学(但使患者疼痛并处于显著风险中)的肝活检样品与病毒血症(血液中的病毒量,通过相对非侵入性血液取样方法评估)之间没有清楚的关系(Hollingsworth RC 1996)。迄今为止,非侵入性预后研究已用于通过测量血液中的蛋白质生物标志物来检测纤维化(后续硬化的指示物)的开始和进展。为此,已开发了一组蛋白质生物标志物(例如,FibroTest,在美国称作FibroSure)(Castéra,Vergniol等2005)(Gangadharan,Bapat等2012)。这些蛋白质生物标志物测试能够在临产前阶段检测指示硬化开始的纤维化(FibroTest),且其他蛋白质生物标志物(如我们发现的新型标志物)具有作为有用的疾病活性指示物的潜力。但是,越来越需要使用非侵入性或最低侵入性方法获得病毒对肝病理学影响的早期指示。此外,感兴趣的还有鉴定预测对特定治疗应答的生物标志物或生物标志物组,从而确保使用患者最可能产生应答的适当药物或药物组合治疗患者,即所谓‘个性化’或‘分层’医疗。基于固有有限的医疗预算,这类努力平衡了患者的最大利益和社会的最大利益(包括具有类似医疗需要程度的患有不同疾病的其他患者)。
迄今为止建立得最好的预测丙型肝炎病毒感染中治疗应答的生物标志物示例是IL28B基因的多态性,其预测对PEG-干扰素-α与利巴韦林组合(其直至目前仍是治疗丙型肝炎患者的‘标准护理’)的持续病毒学应答。然而,IL28多态性的预测值本身不强,不足以用于决定患者是否将对任何特定治疗方案产生应答的临床判断。然而,似乎IL28多态性可能与其他遗传多态性具有叠加或协同值或可同样地与其他生物标志物策略(如基于生物标志物的蛋白质)联用以帮助作出关于治疗的决定,作出决定的新型治疗环境中因为新批准的药物和开发中的新药而具有较多的药物选择。然而,迄今为止,丙型肝炎感染的生物标志物策略聚焦于蛋白质和遗传标志物,且尚未研究或鉴定使用脂质组学生物标志物的可能性。
丙型肝炎病毒明显依赖肝细胞的细胞脂质代谢(具体而言是胆固醇代谢)以进行其复制循环(Barba,Harper等1997;Sagan,Rouleau等2006;Aizaki,Morikawa等2008;Amemiya,Maekawa等2008;Burlone和Budkowska 2009;Lyn,Kennedy等2009;McLauchlan2009;Ogawa,Hishiki等2009;Diamond,Syder等2010;Herker,Harris等2010;Syed,Amako等2010;Merz,Long等2011;Miyoshi,Moriya等2011;Clark,Thompson等2012;Moriishi和Matsuura 2012;Rodgers,Villareal等2012)。在体内,丙型肝炎病毒后代以包膜病毒颗粒的形式(即脂质膜包膜病毒颗粒)出现于细胞的内质网,其与‘脂病毒颗粒’形式的极低密度脂蛋白(VLDL)相关。为感染新细胞,该颗粒必须结合细胞表面受体(包括四旋蛋白(tetraspanin)、清除剂受体-B1和LDL-受体),SRB1和LDL-R是脂蛋白受体。这些受体与‘脂阀’相关(富含胆固醇和饱和鞘糖脂的膜微结构域)。一旦加入细胞的内体,病毒还必须与胆固醇受体‘C型尼曼-皮克病样蛋白1’(NPCL1)相互作用以逃逸至胞质中(Sainz,Barretto等2012)。一旦加入细胞胞质,该病毒推翻内质网的脂质代谢以建立其自身细胞群‘膜性网’以支持其自身复制设备的功能。病毒颗粒的组装发生在脂质液滴上(ER中VLDL的中间前体),通过核心蛋白质与液滴表面的结合起始。完整的病毒颗粒随后出现作为与VLDL相关的脂病毒颗粒并重复整个循环。
发明人假设,由于HCV操纵并利用肝细胞脂质代谢的许多方面以用于其自身复制,其必然对细胞的脂质组成具有特异性和可测量的影响,并还意识到这些变化将以肝分泌的血液脂蛋白的改变的脂质组成形式体现于血液中(具体而言是VLDL的组分),以及能够随着肝生物活检试样的变化来进行分析。此外,发明人意识到,感染的细胞上HCV的“脂质组学印迹”是测量病毒对其宿主细胞影响的测量值,即对于肝脂质代谢的影响,其可以是比病毒血症更好的疾病活性标志物,因为其更直接地反映病毒对于肝功能和病理学的不良作用,且因为其代表复杂的针对病毒感染的细胞代谢应答的总和,其可能受多个基因多态性的影响——其各自具有微弱贡献,且单独具有受限制的预测值。此外,发明人认识到,丙型肝炎感染的患者的血浆和活检样品中脂质组学特征的预后值代表目前未使用的生物标志物来源,其可与遗传多态性和蛋白质组学生物标志物联用以实现对特定治疗方案的应答以及纤维化、硬化和肝细胞癌的发展速率和风险的增强的预测准确性。发明人还认识到,来源于在脂质代谢中非常活跃的肝细胞的肝细胞癌本身具有其自身的特征性脂质组学特征-反映肝细胞的转化状态中脂质代谢特性中的变化,且血液脂蛋白脂质组成形式的肝细胞癌的特征可用于肝癌的早期检测,目前使用现有生物标志物(如α-胎蛋白,其不是由HCC全局性表达(表达于约80%的病例中(Huo,Hsia等2007)))检测肝癌是不可靠的。因此,发明人研究了复制型HCVcc感染对于肝细胞癌细胞(Huh7.5)的脂质组学的影响,以及未感染和感染的细胞对亚胺糖药物的脂质组学应答和脂质组学组成,所述亚胺糖药物是ERα-葡糖苷酶和葡糖神经酰胺合成酶的抑制剂,且已知影响蛋白质折叠(通过葡糖苷酶抑制)(Branza-Nichita,Durantel等2001;Chapel,Garcia等2006;Chapel,Garcia等2007)和/或通过抑制葡糖神经酰胺合成酶影响脂质代谢(Platt,Reinkensmeier等1997;Butters,Dwek等2003;Butters,Dwek等2005),且通过抑制β-葡糖苷酶-2(GBA2)–一种中性外溶酶体葡糖神经酰胺酶(Boot,Verhoek等2007)。
感染和未感染细胞的脂肪酸含量
测量了未感染和感染状态中肝癌细胞的总脂肪酸含量(游离的以及脂质的脂肪酰链)(图2)。感染的细胞的脂肪含量高得多(3-5倍),但未立即观察到该升高的原因。例如,这些细胞可输入脂肪(通过脂蛋白受体);同样地其可输出脂肪(作为脂蛋白)且还可通过从头脂质合成再度利用。下文列举了理由以表明感染的细胞的脂肪含量增加涉及输入这些人细胞无法制备的必需脂肪酸(可能作为脂蛋白的脂质组分),且此外不可能通过感染状态中受高度抑制的从头脂质合成来产生高脂肪含量。降低的脂蛋白输出(肝细胞中HCV感染的已知特征)是这些观察的另一种可能解释。
未感染细胞的全局性细胞脂肪酸组成
为获得感染和亚胺糖对宿主细胞脂质组学影响的总体印象,首先检查总脂质提取物的酸性转甲基化后未感染细胞的总脂肪酸组成(以脂肪酸甲基酯的形式)。该分析包括非酯化和酯化脂肪酸(后者包括部分胆固醇酯、甘油三酯和多种磷脂以及鞘脂)图3。令人吃惊地在未处理、未感染的宿主细胞中发现了非常高含量的‘米德酸’(20:3ω-9,占总脂肪酸的13%)。米德酸通过链延长和去饱和的反应由棕榈酸(C16:0)(从头脂质生成的中间产物)生成。原代肝细胞表达比培养的Huh7.5肝癌细胞低得多的米德酸水平(以其脂肪酸概况的百分比计)(Claude Wolf,个人通讯)。
米德酸在人和动物体内必需脂肪酸消耗的病症中总体增加(Siguel,Chee等1987;Duffin,Obukowicz等2000)。米德酸的增加因此表示未感染的宿主细胞有效地消耗必需脂肪酸,即亚油酸(18:2ω-6)和α-亚油酸(18:3ω-3),其是主要膳食必需脂肪酸(是高度多不饱和脂肪酸的合成所需的,包括ω-6花生四烯酸和ω-3二十二碳六烯酸)。
该观察可表明HCC患者中的肝癌细胞,不同于健康肝细胞,可分泌米德酸作为脂蛋白(如VLDL)的脂质元素的脂肪酰基链,且此外这类VLDL组成中的变化可在必需脂肪酸的饮食波动的表面中维持。不同于α-胎蛋白(其是临床上有用的肝细胞癌的蛋白质生物标志物),发明人假设VLDL组成中的这些变化在HCC患者中体现得更广泛,这独立于其是否对血清α-胎蛋白(经典的HCC生物标志物)呈阳性。同样地,发明人假设VLDL中基于增加的米德酸的诊断测试可以是比α-胎蛋白(其在约80%的患者子集中增加)更灵敏和可靠的潜在肝细胞癌指示物,且这类测试可与HCC诊断中的至少一种其他测试互补,以诊断精确性和可靠性的形式提供协同或叠加的数值。
HCVcc感染的细胞的全局性脂肪酸组成
使用HCV感染显著降低米德酸的细胞含量(超过20倍,图4)。其还降低了从头脂质生成中其他非必需脂肪酸副产物(即棕榈油酸(C16:1w9和w7)和油酸(C18:1w9))的丰度(与未感染的状态相比)。然而,另一种来自从头脂质生成的非必需脂肪酸异油酸(C18:1ω-7)未变化。HCV降低米德酸和从头脂质合成的其他副产物丰度的机制或该作用(可能是细胞代谢的自我保护反应)的原因并不确切清楚,但从头脂质合成的中间产物棕榈酸酯(16:0)的可用性似乎不是限制性因素,因为该脂肪酸的组成丰度未因感染而变化。这可能表明,具体而言,HCV可抑制合成米德酸所需的进一步去饱和以及链延长。(米德酸在人细胞中由棕榈酸(16:0)产生,其产生的连续去饱和和延长步骤涉及Δ-9去饱和酶、Δ-6和Δ-5去饱和酶,以及延长酶ELOVL6和ELOVL5)。应注意,大鼠中的饮食胆固醇已被观察到抑制肝中Δ-6和Δ-5去饱和酶的活性(这两者都是米德酸合成所需的)(Muriana,Vazquez等1992;Bernasconi,Garda等2000)。虽然本发明不受其作用理论的限制,但米德酸合成的抑制可因此是HCV感染所致细胞胆固醇增加的结果:例如HCV已知增加细胞胆固醇(Sagan,Rouleau等2006;Kapadia,Barth等2007;Waris,Felmlee等2007;Ye 2007))。感染的状态中观察到的非必需(内源性合成)脂肪酸去饱和的降低还可来源于高度多不饱和必需脂肪酸(如花生四烯酸和二十二碳六烯酸)的作用,其因感染而(令人吃惊地)增加(参见后文)且已知其抑制肝中所有三种相关去饱和酶(Δ-9、Δ-6和Δ-5)的表达(Cho,Nakamura等1999;Cho,Nakamura等1999;Ntambi 1999)。观察到感染的细胞中Δ-9去饱和指数降低(图5),这符合感染的状态中升高的PUFA或胆固醇。
感染的状态中非必需脂肪酸的降低的去饱和增加的延长
原则上,感染的状态中米德酸的减少可以是上文所述去饱和酶活性降低或延长减少的结果,因为其合成需要这两种类型的酶。然而,脂肪酸延长不因感染而降低,而是相反(在全局性脂肪酸概况中)在感染的状态中脂肪酸延长增加,如同(18:1ω-7/16:1ω-7)的比率所评估的那样(图5),这是ELOVL-1和ELOVL-6的合并活性的功能。相反地,在感染的状态中去饱和酶活性降低。因此,Δ-9去饱和酶(也称作硬脂酰-CoA去饱和酶-1,SCD1)对棕榈酸(16:0)和硬脂酸(18:0)进行去饱和。16:1/16:0比率因感染而降低,表明Δ-9去饱和酶活性的降低:即Δ-9去饱和酶活性评估为棕榈酸丰度与棕榈酸种类的比率((16:1ω-7+16.1ω-9)/16:0),其被发现在感染的状态中降低。该分析可表明感染的状态中Δ-9去饱和酶活性的降低,以及增加的延长。这些发现(涉及Δ-9去饱和酶)符合降低的米德酸水平,指示去饱和酶-6和5的活性降低,使得降低的去饱和酶活性(Δ-9、Δ-6和Δ-5)是感染状态中非必需不饱和脂肪酸(包括米德酸)水平降低的可能原因。
亚胺糖对于全局性脂肪酸组成的影响
在未感染的状态中,通常发现亚胺糖在抗病毒浓度下提高全局性脂肪酸组成的已经较高的米德酸组分(图4)。在亚胺糖化合物之一(AMP-DNJ)的情况下,米德酸含量几乎翻倍。亚胺糖的这些作用是统计学显著的。
亚胺糖对米德酸生产的刺激似乎是去饱和酶Δ-6和Δ-5的活性进一步增加的结果,即高于和大于这些培养的细胞中组成型高水平,其证据是其已经较高的米德酸含量。亚胺糖的这一影响与HCV感染恰恰相反,但矛盾的是未在感染的状态中检测到,其很大程度受病毒影响的支配。未感染的状态中亚胺糖的这一作用可显示对细胞进行亚胺糖处理后胰岛素敏感度的提高。因此,这些化合物之一(AMP-DNJ,也称作AMP-DNM)在肥胖小鼠中改进肝胰岛素敏感度、降低脂肪酸合成酶活性并消除肝脂质沉着症(Bijl,Sokolovic等2009)。此外,胰岛素刺激Δ-6去饱和酶表达和活性(其是米德酸合成的速率限制因素(Wang,Botolin等2006)),其可支持亚胺糖提高胰岛素灵敏度的假设。发明人假设,II型糖尿病是HCV感染对象中(对干扰素+利巴韦林)治疗应答的阴性预后指示物,且从HCV感染中治愈的患者也治愈了胰岛素耐受(Clement,Pascarella等2009;Eslam,Khattab等2011)可表明亚胺糖的胰岛素敏化作用在亚胺糖的抗病毒治疗中可以是有利的,这是通过其对抗支持病毒复制的肝细胞中潜在的代谢缺陷。
HCV感染对于全局性脂肪酸组成的必需多不饱和脂肪酸组分的影响
必需脂肪酸亚油酸和α亚油酸无法由哺乳动物细胞合成。此外,发现(在上文中)细胞非常缺乏这些必需脂肪酸。因此,令人吃惊地发现感染状态中高度多不饱和ω-6和ω-3脂肪酸(如花生四烯酸和二十二碳六烯酸)的丰度显著增加。虽然本发明不受其作用理论的限制,感染状态中这些高度多不饱和种类相对丰度的增加可简单地反映以下事实:其不再被来自从头脂质生成的内源性合成的脂肪酸稀释,其受病毒抑制。
由于在复制子和感染性病毒系统中游离状态的多不饱和脂肪酸(PUFA)(如二十二碳六烯酸)都对HCV具有抗病毒性(Leu,Lin等2004;Kapadia和Chisari 2005;Miyoshi,Moriya等2011),感染的细胞中高含量的这类PUFA也都是较令人吃惊的。虽然本发明不限于其作用理论,但可能感染状态中胆固醇酯和甘油三酯的高ω-3和ω-6PUFA含量(见下文)可反映病毒支持将这些脂肪酸隔离至脂质液滴中的趋势,其中其抑制病毒复制的能力是受限的。
感染状态中观察到的细胞ω-3和ω-6高度多不饱和脂肪酸的令人吃惊的增加可表明,这些脂肪酸血浆水平的增加可定量表示HCV感染的程度,或HCV感染对于肝功能的代谢影响,然而,这些必需脂肪酸(EFA)是常见的膳食组分(肉中富含(ω-6)和鱼中富含(ω-3)),使得基于全局性血浆脂肪酸概况中这些脂肪酸标志物丰度的生物标志物测量可容易地被饮食中的改变混淆。可能需要更复杂的分析丰富,其注意饮食对于总脂质脂肪酸概况的潜在混淆作用。
单个脂质类型的脂肪酸组成
胆固醇酯在未感染和感染的状态中测量胆固醇酯的最常见的脂肪酸种类。感染导致胆固醇酯的脂肪酸组成的显著变化(图6),其中必需ω-3和ω-6脂肪酸(20:4、20:5、22:6和22:5)显著增加5-14倍,且不转化为EFA形式的单饱和种类(16:1、18:1)减少:即,胆固醇酯反映与感染对全局性脂肪酸概况类似的改变,且因此可对培养的肝癌细胞的全局性概况产生重大影响。不同于全局性概况,在亚胺糖的影响下,感染或未感染状态中胆固醇酯的脂肪酸概况都没有明显差异,但在胆固醇酯脂肪酸概况分析中没有检测到米德酸(正常情况下不是胆固醇酯中的主要组分)。由于胆固醇酯是脂质液滴的主要组分,其是极低密度脂蛋白(VLDL)的中间前体,且由于VLDL是HCV脂病毒颗粒的脂蛋白组分,因此可从中明显地看到,富含EFA种类的胆固醇酯的增加可以是丙型肝炎病毒感染的有用的生物标志物,或用于评估受感染的患者中HCV感染对于肝细胞的代谢影响。
甘油三酯甘油三酯形成脂质液滴的主要组分,其(与胆固醇酯一起)形成分泌的VLDL和脂病毒颗粒的核心。基于我们本文中发展的理论,即血液VLDL/脂病毒脂质组分可能是HCV感染对于肝细胞代谢作用的灵敏的指示物,因此甘油三酯是特别感兴趣的。不同于其中每个分子仅存在一条脂肪酰基链的胆固醇酯,对于甘油三酯而言存在三条,且对于倾向存在于各位置中脂肪酰基链,这三个位置不是等价的,表明合成酶的底物偏好性以及细胞中游离脂肪酸前体的可用性(Berry2009)。甘油三酯生物合成的这些特征对较大多样性的脂肪酰基同分异构组合物提供比其他脂质类别多的自由度。图7显示所发现的不同甘油三酯种类的组成百分比以及感染和亚胺糖对于该组成的影响。
应注意,最丰富的甘油三酯种类‘C52:2-C16:1’(其含有棕榈油酸(16:1),代表所要甘油三酯种类的四分之一至三分之一)的组成丰度实际未被感染改变。然而,在一些较次要的甘油三酯种类中存在非常显著的变化。因此,9种甘油三酯种类的丰度降低大于2倍,而6种甘油三酯种类的丰度增加大于2倍.最大的变化存在于以下甘油三酯种类,其在感染后增加大于15倍:
C54:5-C1 C54:6-C1 C56:5-C2 C56:7-C2
8:0 8:1 0:4 2:6
应注意,C54:6-C18:1因感染增加96倍,但其仍仅蛋白感染状态中1.7%的甘油三酯组成。诸如这些的变化在常规临床诊断测试中使用的传统血液甘油三酯分析中不显著,因为这些测试测量总甘油三酯且不根据脂肪酸组成或分子种类来分解甘油三酯种类。还应注意,含有非常多双价且明确含有必须脂肪酸的种类C56:5-C20:4(含有花生四烯酸20:4)和C56:7-C22:6(含有二十二碳六烯酸)在感染状态中大幅增加(大于16倍),但仍仅包含总细胞甘油三酯池的次要组分(图8)。
完全饱和种类C44:0-C16:0在感染状态中下降五倍,使得血液甘油三酯或VLDL中该甘油三酯种类丰度的降低可用于测定丙型肝炎病毒对于肝脂质代谢的作用。亚胺糖化合物对于甘油三酯脂肪酸组成没有系统性影响,例外之处是倾向于提高未感染状态中该饱和种类丰度并矛盾地降低感染状态中该种类的丰度。亚胺糖对于该特定甘油三酯种类的微弱影响预期不会具有特定的诊断或预后重要性。
磷脂酰胆碱不同于PC的醚键合形式(见下文),酯键合磷脂PC、PE、PS和PI的脂肪酸组成因感染而广泛常见,如同PC的溶血形式那样。对于PC二酯形式,单饱和PC32:1种类的水平因感染降低而包含的PC32:0和34:0和富PUFA的PC(PC34:4和PC38:5)因感染升高(图9)。因为整个分子种类的同分异构模糊性,在该研究中无法明确区分米德酸或其他单个多不饱和脂肪酸。然而,感染状态中观察到的多不饱和脂肪酰基形式的PC的增加确认了并与对于全局性脂肪酸概况和胆固醇酯概况的上文分析的令人吃惊的结果一致,即随着将这些不饱和形式掺入膜磷脂中,感染状态中必需多不饱和脂肪酰基种类的丰度增加。
醚磷脂形式的PC(即过氧化物酶体中合成的‘缩醛磷脂’形式)的脂肪酸组成实际上未因感染而变化(图10)。ER中进行的酯键合磷脂的选择性重建显示HCV在磷脂重建方面具有隔室特异性作用,影响ER而非过氧化物酶体,符合其紧密依赖于ER以生成‘膜性网’(如前所述)磷脂液滴上其核心蛋白组装(与ER紧密相关)以及其从ER出芽为脂蛋白颗粒。
溶血-PC的分析(图11)提供了解析上文所述同分异构模糊性的机会。对于溶血-PC(其来源于二酯PC但仅具有一条脂肪酰基链),感染状态中不饱和棕榈酸减少(16:1)且16:0相反地增加,这与上文关于Δ-9去饱和指数的观察一致且表明全局性概况中这些普遍的变化也反映于膜以及储存脂质中。同样地,对于溶血-PC,在20:4(花生四烯酸)和22:6中存在明确增加,表明这些在感染状态中更丰富的必需脂肪酸也找到了其通往膜脂质的道路。
磷脂酰乙醇胺 在PE的二酯形式的分析中(图12),明确鉴定到了米德酸(C20:3ω-9)。根据全局性脂肪酸概况,感染导致米德酸减少约大于20倍,而(仅在未感染状态中)亚胺糖处理导致米德酸水平升高–最高两倍,这取决于亚胺糖化合物。同样地,感染导致棕榈油酸(16:1ω-7和ω-9)的显著减少和必需ω-3和ω-6脂肪酸(20:3ω-3;20:4ω-6;20:5ω-3;22:6ω-3;22:5ω-3;和22:4ω-6)的显著增加。这些PE的脂肪酰基组成的发现有利地确认了脂肪酸全局性概况、胆固醇酯概况和二酯-PC概况的发现。然而,不同于二酯PC概况,对于PE,(与单饱和形式相比)饱和形式的丰度没有平衡性增加,其可表明,对于PE,感染可对其膜融合和分裂性质产生重大影响(例如,细胞分裂、从ER中病毒出芽等所需的性质)。
磷脂酰丝氨酸,对于PS的二酯形式,感染导致38:3种类减少约大于2倍,预计包括18:0和米德酸(20:3ω-9),表明与其他脂质类别相比较低的全局性脂肪酸概况变化的可塑性(plasticity)(图13)。较少的可塑性可反映较低的PS转换率。此外,感染可减少40:6种类。然而,不清楚在分解的水平下该PS种类是否代表含有与C18:0配对的单个22:6或一对C20:3的种类。
磷脂酰肌醇 仅具有四种分子种类的PI的二酯形式显示感染后脂肪酸组成的显著变化(图14)。感染与各情况中PI38:3水平降低6倍且剩余富PUFA的PI种类(PI36:4、38:4和38:5)的比例提高2倍相关。感染导致了PI组成的最大转变(不同于亚胺糖处理),其导致38:4大量替代38:3种类。由于PI38:3的假定结构是18:0/20:3,感染后的变化符合感染状态中米德酸(20:3ω-9)的可用性降低,其被感染状态中最丰富的脂肪酸花生四烯酸(20:4ω-6)代替:即从18:0/20:3(硬脂/米德)转变为18:0/20:4(硬脂/花生四烯)。仅在未感染的状态中,在亚胺糖化合物存在的情况下有PI38:3种类水平增加的趋势,微弱地反映全局性脂肪酸概况中发现的亚胺糖对米德酸的强增加。PI主要涉及胞内信号转导基质,且PI脂肪酸组成的变化(由感染或亚胺糖处理导致)可预期影响PI介导的胞内信号转导(例如影响胰岛素敏感度)。应注意,花生四烯酸(ω-6)阻断了胰岛素对PI3激酶的激活,阻止其通过P38MAP激酶诱导葡萄糖6-磷酸脱氢酶(Talukdar,Szeszel-Fedorowicz等2005)。此外,感染导致的PI脂肪酸组成的变化可将PI的底物行为朝向PI3激酶改变。此外,还因其他原因(不同于胰岛素耐受性)认为这一由感染导致的PI组成变化可以在丙型肝炎病毒感染中具有病理学重要性。因此,PI是用于类二十烷酸合成的花生四烯酸的主要来源,且感染状态中PI花生四烯酸的3倍增加可通过提高这些生物活性产物的生物合成来增强对该病毒的宿主炎症应答。
生物标志物鉴定的磷脂脂肪酸概况的重要性
肝分泌HCV病毒颗粒作为脂病毒颗粒的一部分(上文所述),其包含与VLDL颗粒相关的HCV病毒颗粒。虽然不分明不受其作用理论的限制,但发明人假设由于VLDL颗粒的脂质表面主要包含PC和PE,病毒对于PC和PE的细胞脂肪酸概况的任何作用都将反映为感染的患者血液中VLDL的脂肪酸概况的变化。对于PC,仅观察到感染后二酯形式的脂肪酸概况的变化。随后,VLDL中二酯形式的PC的变化可能在鉴定生物标志物方面最令人感兴趣,且醚形式的组成可以是有用的对照。首先,在这一方面,应注意PC32:1种类因感染降低而包含的PC32:0和34:0和富PUFA的PC(PC34:4和PC38:5)因感染升高。因此,二酯PC的32:1种类的降低以及(32:0;34:0;34:4和38:5)种类的升高将显示HCV对于肝细胞磷脂代谢的活性。
对于PE,在未感染状态中米德酸升高,其可反映为肝细胞癌来源的血液VLDL颗粒中升高的米德酸,使得血液VLDL米德酸含量可用作肝细胞癌的有用的标志物。此外,感染导致棕榈油酸(16:1ω-7和ω-9)的显著减少和必需ω-3和ω-6脂肪酸(20:3ω-3;20:4ω-6;20:5ω-3;22:6ω-3;22:5ω-3;和22:4ω-6)的显著增加。感染状态的血浆VLDL特征中的后一群变化可指示HCV感染对于肝细胞的影响,且可用于生物标志物目的。
PI和PS仅是VLDL的次要磷脂组分,其作为HCV感染的生物标志物的用处不大。然而,VLDL中PI中米德酸或PI的38:3种类的水平的降低可以是HCV感染影响的有用的指示物。同样VLDL中PI和PS水平(通常限于血浆膜和ER的胞内小叶(intracellular leaflet))的升高可表明HCV感染。因此,HCV感染期间发生的肝细胞凋亡可导致膜对称性增加以及后续的脂质(如PI和PS)富集(其通常很大程度上被排除在VLDL之外)目前在VLDL的表面磷脂单层中出现较高的丰度。
感染对比未感染以及处理对比未处理的细胞中鞘糖脂的丰度和脂肪酸组成
以抗病毒浓度使用亚胺糖处理感染或未感染的细胞通过抑制葡糖神经酰胺合成酶显著降低了‘糖基神经酰胺’的细胞浓度(本发明的制品分析无法区分葡糖和半乳糖形式)(图15)。在乳糖神经酰胺的情况中这些作用甚至更明显,所述乳糖基神经酰胺是葡糖神经酰胺的明确产物(与‘糖基神经酰胺’相反,其相对于葡萄糖或半乳糖在该制品分析中是模糊的)。这些结果可以预期,因为先前已知大多数测试的化合物是葡糖神经酰胺合成酶的抑制剂。
然而,出乎意料的是,还发现亚胺糖处理改变了葡糖神经酰胺的脂肪酸组成,但令人吃惊的是(基于上述观察到的感染对主要和次要细胞脂质的广泛重建和Δ-9全局性去饱和指数的变化)感染未改变GlcCer的脂肪酸组成。相反地,亚胺糖导致GlcCer的链延长和去饱和(后一作用在这两种作用中较强)。这些现象(去饱和和链延长)存在于类似的感染和未感染的状态中。图16描述葡糖神经酰胺去饱和的这些药物应答,且图17显示这些变化对鞘脂(GlcCer和LacCer)是特异性的,即不显示于PC和PE中。
GlcCer脂肪酸组成的变化(类似的感染和未感染的状态中对亚胺糖应答产生的增加的去饱和)在一定程度上可与感染状态中降低的去饱和酶活性的观察和推断(较早作出)相悖,但根据上述观察,亚胺糖诱导的GlcCer去饱和的程度在感染的状态中较低。这些变化可用GlcCer的‘去饱和指数’(即C24:1/C24:0的丰度比率,即神经酸/二十四烷酸脂肪酰基链的摩尔比)方便地表示(图18)。发现亚胺糖提高了GlcCer和LacCer的去饱和指数(后者的程度较低)。相反地,该指数在相关鞘脂神经酰胺(GlcCer的中间前体)中未变化(未显示)。可因此表明,GlcCer合成酶的亚胺糖抑制剂存在的情况下不饱和GlcCer的累积可代表LacCer合成酶(半乳糖基转移酶-I)或更复杂的鞘糖脂的生物合成通路中较后的酶对于饱和形式的偏好,而非由这些化合物对于Δ-9去饱和酶活性的作用所介导,其在受感染的状态中被明显抑制(证据为上文中细胞的全局性脂肪酸概况)。或者,这些变化可预期导致合成掺入较大比例不饱和链的神经节苷脂,即此时LacCer合成酶的GlcCer前体池是极度主要不饱和的;或导致以LacCer合成的竞争性抑制剂形式作用的不饱和形式GlcCer的干扰,如下文所述。
由于GlcCer和LacCer是神经节苷脂的主要前体(Butter,Dwek等2005;Fuller2010),且因为神经节苷脂是脂阀的重要组分(与鞘磷脂和胆固醇一起)(Quinn2010),发明人假设GlcCer细胞丰度的降低可预期降低细胞膜阀的丰度和/或尺寸,或改变其功能特性。此外,由于HCV在其复制循环的若干阶段期间高度依赖于脂阀(Aizaki,Lee等2004;Matto,Rice等2004;Aizaki,Morikawa等2008;Weng,Hirata等2010),可能的情况是,亚胺糖导致的脂阀丰度降低或功能变化可解释其针对HCV的抗病毒作用。此外,观察到除降低GlcCer的丰度外,葡糖神经酰胺的亚胺糖抑制剂还令人吃惊地提高GlcCer的去饱和,其还可预期为影响脂阀的量和性质:即在脂阀(其是特征性‘饱和’微结构域)中掺入不饱和神经节苷脂可改变其结构和功能。由于神经节苷脂的病理性累积使胆固醇陷入细胞膜中(如同神经节苷脂贮积病(如戈谢病)中那样),可能的情况是,亚胺糖可影响胆固醇划分或运输。例如,消耗脂阀的神经节苷脂组分可从阀中释放胆固醇,提高其在膜中的‘游离’浓度。因此,除其直接作用于脂阀外,亚胺糖还可通过从膜阀中释放胆固醇来介导其抗病毒作用,其结果是GlcCer的丰度或脂肪酸组成的变化。
从脂阀中释放胆固醇可假性表示对细胞‘胆固醇过载’的状态,导致释放的胆固醇对胆固醇合成的反馈抑制,消耗病毒复制所需的胆固醇。
用于生物标志物目的的鞘糖脂丰度和去饱和的重要性
如上文所述,血液脂蛋白中葡糖神经酰胺的丰度以及葡糖神经酰胺和乳糖神经酰胺的去饱和指数可用作治疗性使用亚胺糖时抗病毒疗法对比HCV有效性的指示物。同样地,这些指数可用作遗传性溶酶体贮积症(如戈谢(Gaucher)和C型尼曼-皮克(Niemann-Pick)病)中对葡糖神经酰胺合成酶抑制剂治疗应答的测量值。虽然葡糖神经酰胺的神经节苷脂产物的丰度已在实验上用作戈谢病中治疗应答的生物标志物,但没有教导使用葡糖神经酰胺的去饱和指数作为这类疾病中对葡糖神经酰胺合成酶抑制剂的治疗应答的生物标志物。同样地,虽然鞘脂(即神经酰胺、鞘磷脂和脑苷脂)和全局性血浆脂肪酸概况概况中神经酸(24:1)的丰度在I型糖尿病的大鼠和鼠模型中降低(Fox,Bewley等2011),但迄今为止未教导葡糖神经酰胺的去饱和指数可用作II型糖尿病中疾病活性或对胰岛素敏化剂应答的标志物。本发明中,发明人表明,代谢综合征和II型糖尿病的特征可以是VLDL中葡糖神经酰胺的去饱和指数升高(由于高胰岛素血症),且使用胰岛素敏化剂(如选自亚胺糖、双胍和噻唑烷二酮)进行治疗可通过改善胰岛素灵敏度(特别是相对于由胰岛素刺激的组织的葡萄糖摄取应答,以及肝产生的葡萄糖的减少)和校准高胰岛素血症将该指数降低至正常值。
考虑到代谢综合征和II型糖尿病是使用干扰素+利巴韦林治疗HCV的应答的不良预后指示物(Clement,Pascarella等2009;Eslam,Khattab等2011),这也表明血液VLDLGlcCer和/或LacCer的去饱和指数可用于鉴定不太可能对干扰素+利巴韦林产生应答的HCV感染的对象。例如,具有异常高的GlcCer或LacCer去饱和指数(表示为24:1/24:0的比例)的HCV感染的患者(例如具有由未诊断的代谢综合征导致的高胰岛素血症)较不可能对干扰素+利巴韦林产生应答,且可能需要使用新批准的药物进行更剧烈的治疗(单独或与彼此联用或与干扰素+利巴韦林联用)。类似地,这类患者比其他HCV感染的患者更可能对使用葡糖神经酰胺合成酶的亚胺糖抑制剂的疗法产生应答,其通过改善组织(包括肝)中的胰岛素灵敏度来减少高胰岛素血症。通过确保丙型肝炎患者接受其更可能产生应答的药物,患者可因此受益并降低治疗成本。
虽然血液VLDL甘油三酯中棕榈油酸16:1/16:0的去饱和指数已被提出用作代谢疾病的标志物(Peter,Cegan等2009),即在代谢综合征中升高,该标志物策略无法预测本发明鉴定的葡糖神经酰胺去饱和指数的具体值,其凭借坚定(adamantly)化合物AMP-DNJ/AMP-DNM反映的亚胺糖的胰岛素致敏作用而与胰岛素敏感性特别相关,其表明葡糖神经酰胺涉及胰岛素信号转导的调控。此外,这些结果可显示,16:1/16:0比例(不同于葡糖神经酰胺的去饱和指数)倾向于在受感染的细胞中降低,其中HCV感染降低该比例(至少在受感染细胞的全局性脂肪酸概况的情况中),限制其在HCV感染的情况下用作代谢疾病的标志物。
诊断测试的实施
血液含有若干不同的脂蛋白形式,其中一些在摄入食物后随时间动态变化。例如,脂肪以乳糜微粒的形式被吸收,其在餐后最高且在进食后相当迅速地小时(六小时内)。这些乳糜微粒主要含有膳食脂肪且包含甘油三酯、甘油二酯、胆固醇酯、游离胆固醇、磷脂和游离脂肪酸。相反地,VLDL是肝的产物且含有重建和重新包装的甘油三酯和胆固醇酯以及表面磷脂,根据发明人的假说,这些物质都会受到HCV感染对细胞脂质代谢的代谢作用的影响。虽然对于一些经鉴定适用于评估HCV对肝细胞代谢影响的多种脂质生物标志物而言,其血浆中的测量易于被乳糜微粒形式的膳食脂质的不同背景混淆,但在禁食或餐后状态的未分级的血浆中测量时一些经鉴定的标志物(如C54:6-C18:1甘油三酯(感染后升高96倍))仍是有用的。此外,人血浆的全局性脂肪酸概况的最新研究显示多种脂肪酸种类的丰度被控制在狭窄的限制内(Lamaziere,Wolf等2012),表明背景膳食波动对于本文所述丙型肝炎的脂质分子概况生物标志物的作用不会严重到使其无法用作HCV感染的代谢影响的生物标志物,但应理解对于生物标志物目的而言,血浆的直接全局性脂肪酸概况的可用性有限(Flowers 2009)。然而,对于膳食血浆脂质中动态变化的混淆作用,存在至少两种解决方案。
在禁食环境下,VLDL是血液中甘油三酯的主要脂蛋白储库(Flowers 2009;Peter,Cegan等2009)。因此,在禁食环境下,血浆甘油三酯组成可与VLDL甘油三酯组成相当。因此,至少相对于本文中特征为指示HCV感染对肝代谢作用的甘油三酯分子种类概况而言,可预期在禁食状态中未分级血浆的分析可适用于本发明所述的生物标志物目的。
背景膳食脂质的混淆问题的第二解决方案是通过合适的分离技术从血液中分离VLDL,例如密度梯度超速离心或通过色谱方法。同样地(在甘油三酯的情况下)从血浆中纯化甘油三酯可通过薄层色谱或HPLC实现。用于从人血浆中分离VLDL和甘油三酯部分的合适方法参见例如Peter等2009。
对于测量葡糖神经酰胺的去饱和指数(24:1/24:0),应理解对于上文所述其他标志物(例如特别是甘油三酯种类)而言,VLDL(其来源于肝)也是适当的待分析血液脂蛋白。然而,应理解,在循环的鞘脂中鞘磷脂的丰度比葡糖神经酰胺高得多(Hammad,Pierce等2010)。除测量VLDL中葡糖神经酰胺的去饱和以外,还可容易或更敏感地测量鞘磷脂的24:1/24:0去饱和指数,发明人发现该指数受到亚胺糖的影响,影响方式类似于葡糖神经酰胺与去饱和指数。
材料和方法
Huh7.5和Jc1 HCV细胞培养:人肝癌细胞中可复制型HCV的细胞培养方法基本如先前所述(Pollock,Nichita等2010)。Huh7.5细胞(阿帕斯公司(Apath,LLC))生长于附加有100U/ml青霉素、100μg/ml链霉素、2mM L-谷氨酰胺、1x MEM和10%FBS的DMEM中。所有孵育都在37℃/5%CO2下进行。对未感染和HCVcc感染的细胞测定亚胺糖处理对于细胞脂质概况的作用。为使用HCV毒株Jc1(基因型2a)感染细胞,使用已知效价的病毒储液以感染复数(MOI)=0.02在病毒存在的情况下将Huh7.5细胞孵育1小时。将细胞传代约2周以允许感染达到接近100%细胞(通过HCV核心蛋白质免疫荧光测定),从而避免部分感染的培养物中未感染的细胞稀释‘感染的’脂质组学特征。随后在亚胺糖存在或不存在的情况下将HCV感染和未感染的细胞孵育4天,此时使用胰蛋白酶/EDTA收获,在冰冷的PBS中清洗3次,使用台盼蓝染色计数,并在脂质概况分析前将最终的细胞沉淀重悬于甲醇:丙酮(体积1:1)中。使用Bradford蛋白质测定试验(伯乐公司(Bio-Rad))将小体积的各样品用于总蛋白质估计。
脂质组学方法
“总脂质”脂肪酸概况:先前已描述了通过GCMS进行“总脂质”FA测量的方法(Wolf2008;Quinn,Rainteau等2009)。简言之,使用Bligh和Dyer的方法(Bligh和Dyer 1959)用氯仿萃取经培养肝癌Huh7.5细胞的沉淀。简言之,向沉淀的经培养肝癌Huh7.5细胞的氯仿脂质提取物中添加十七烷酸作为内部标准品。将溶剂提取物真空干燥并使用甲醇/H2SO4(18N,2%v/v)对干脂质膜在70℃下转甲基化1小时。惰性氮气/氩气气氛,并添加丁基化羟基甲苯(BHT)作为抗氧化剂。特氟隆密封的一次性玻璃管用于最小化多不饱和脂肪酸的过氧化。冷却后,加入水(1/2:v/v)并将FA甲基酯(FAME)萃取至己烷。在氮气流下浓缩己烷提取物并转移至配备200μl玻璃插件的自动进样器中(Agilent 5975;91940雷祖里,法国)。在GCMS仪器的无分流模式中注射1μl的等分试样(Agilent 5975;91940雷祖里,法国)。在极性结合的聚乙二醇毛细管柱(Omegawax;西格玛-奥德里奇公司,L'Isle d'Abeau Chesnes 38297圣屈昂坦法拉维耶,法国(Saint-Quentin Fallavier,France))上分离不饱和的FAME异构体(ω双键位置位于n3、n6、n7、n9)。使用氨作为试剂气体在化学离子化模式中测试加合物(FAME+NH+ 4)(约10-4托,源温度约100℃)。相对于内部标准品(十七烷酸)进行标准化并使用Ponderal校准混合物(Mix-37,色谱科(Supelco)-西格玛-奥德里奇公司,L'Isle d'AbeauChesnes 38297圣屈昂坦法拉维耶,法国)校准应答常数后通过峰面积积分来进行定量。
总胆固醇(GCMS):将总(酯化和非酯化)胆固醇和固醇代谢物衍生化为三甲基甲硅烷醚并通过GCMS进行概况分析(参见Chevy,Illien等2002;Chevy,Humbert等2005)。简言之,向脂质氯仿提取物中添加d7-氯仿(阿凡提极性脂质公司(Avanti Polar Lipids),脂质MS标准品,阿拉巴斯特,阿拉巴马州35007)和表粪甾醇(epicoprostanol)(西格玛-奥德里奇公司(Sigma-Aldrich))作为内部标准品。在进行上文所述脂肪酸转甲基化以进行FAME制备后,在氮气流下干燥己烷提取物。使用0.5ml BSTFA(N,O-双(三甲基甲硅烷基)三氟乙酰胺)和TMCS 1%(三甲基氯硅烷)(Supelco,西格玛-奥德里奇公司,38297圣屈昂坦法拉维耶)对固醇在60℃下甲硅烷基化60分钟。蒸发过量的试剂并将甲硅烷基化固醇溶解在己烷中用于GC注射。在中等极性连接的二苯基-二甲基-聚硅氧烷毛细管柱(RTX50;RF公司(Restek France),利塞法国9109)上在200-250℃下分离胆固醇和代谢物。通过正模式中特征性离子片段的峰积分来实现相对于Ponderal校准混合物的检测和定量(电子冲击能量70eV)。
LCMS2脂质组学测量:先前已在方法综述中详细描述了LCMS2方法(Ivanova,Milne等2007;Myers,Ivanova等2011)。简言之,从沉淀的Huh7.5细胞中制备磷脂氯仿提取物。向提取物中加入内部脂质标准品的混合物(阿凡提极性脂质公司,脂质MAPS MS标准品,阿拉巴斯特,阿拉巴马州35007)。在聚乙烯醇官能化的二氧化硅柱(PVASil,YMC,ID 4mm,长度250mm,英特奇姆公司(Interchim),蒙特吕松03100,法国)上通过HPLC(Agilent 1200系列)分离各脂质类别。较少的极性脂质(甘油三酯、甘油二酯、胆固醇酯、神经酰胺、葡糖神经酰胺和乳糖神经酰胺)在5-15分钟之间通过溶剂系统己烷/异丙醇/水乙酸铵10mM(40/58/2v/v)洗脱。随后通过溶剂己烷/异丙醇/水乙酸铵10mM(40/50/10v/v)洗脱磷脂,其以以下顺序在15-60分钟时以极性递增的函数形式洗脱:磷脂酰乙醇胺、溶血磷脂酰乙醇胺、磷脂酰丝氨酸、磷脂酰肌醇、磷脂酰胆碱、鞘磷脂、溶血磷脂酰胆碱。洗脱的脂质传输至波谱仪的电喷射界面(图波离子公司(TurboIon),弗雷明汉,马萨诸塞州01701,美国)。以正模式进行脂质离子化以检测M+NH4 +和M+H+。将源与以“碰撞诱导解离”模式(或“前体”模式)运行的三重四极质谱仪(API3000,ABSciex公司,加拿大多伦多)偶联以监测连续洗脱的脂质类别的特征性片段离子。使用软件LIMSA在制备用于培养的肝癌细胞的文库中鉴定特征性片段离子的前体分子种类(Haimi,Chaithanya等2009)。在鉴定脂质的分子种类时,制备离子对(前体/产物离子)的列表以通过多反应监测(MRM)来定量。相应的MEM峰经时间积分。相对于适当脂质类型标准品计算脂质含量,假定该类别中所有分子种类的应答常数相等。
统计方法:使用软件(2011.2版;插件软件公司(Addinsoft),法国)进行比较脂质和脂肪酸概况的统计方法。如详述的那样进行参数测试、多变量分析、关联测试和回归分析(Golmard 2012)。
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虽然前文描述了具体优选的实施方式,应理解本发明不限于此。本领域技术人员应理解,可对公开的实施方式进行多种修改且这类修改旨在包含在本发明的范围内。
说明书中引用的所有出版物、专利申请和专利都通过全文引用纳入本文。
Claims (57)
1.一种评估丙型肝炎感染或者所述感染所致或相关病症的方法,所述方法包括:
(a)从有此需要的对象获得生物样品;
(b)测定所述生物样品中至少一种丙型肝炎脂质组学生物标志物的水平;以及
(c)比较(b)的所述水平与所述丙型肝炎脂质组学生物标志物的对照水平以评估所述对象中的丙型肝炎感染或者所述感染所致或相关病症。
2.如权利要求1所述的方法,所述生物样品是所述对象的血清样品或所述对象的血浆样品。
3.如权利要求1所述的方法,所述对象是人。
4.如权利要求1所述的方法,其中,测定所述水平包括测定所述生物样品中米德酸的丰度,与对照丰度值相比,较低的测定的丰度值表示所述对象具有丙型肝炎感染或所述感染所致或相关病症。
5.如权利要求4所述的方法,与对照丰度值相比,较高的测定的丰度值表示所述对象具有肝细胞癌。
6.如权利要求4所述的方法,其中,测定米德酸的丰度包括测定所述生物样品的极低密度的蛋白质部分中的米德酸丰度。
7.如权利要求1所述的方法,其中,测定所述水平包括测定棕榈油酸和油酸中至少一种的丰度,与对照丰度值相比,较低的测定的丰度值表示所述对象具有丙型肝炎感染或所述感染所致或相关病症。
8.如权利要求1所述的方法,其中,测定所述水平包括测定所述生物样品中非必需脂肪酸的去饱和水平,与对照去饱和水平值相比,较低的所述去饱和水平值表示所述对象中的丙型肝炎感染或所述感染所致或相关病症。
9.如权利要求8所述的方法,其中,测定所述水平包括测定所述生物样品中细胞的(16:1ω-7+16:1ω-9)/16:0比例,与对照(16:1ω-7+16:1ω-9)/16:0比例值相比,所述样品中细胞的较低的(16:1ω-7+16:1ω-9)/16:0比例值表示所述对象中的丙型肝炎感染或所述感染所致或相关病症。
10.如权利要求1所述的方法,其中,测定所述水平包括测定所述生物样品中非必需脂肪酸的延伸,与对照延伸值相比,所述生物样品中较高的所述延伸值表示所述对象中的丙型肝炎感染或所述感染所致或相关病症。
11.如权利要求1所述的方法,其中,测定所述水平包括测定所述生物样品中多不饱和ω-6和ω-3脂肪酸中至少一种的丰度,与对照丰度值相比,所述生物样品中较高的所述丰度值表示所述对象中的丙型肝炎感染或所述感染所致或相关病症。
12.如权利要求11所述的方法,其中,测定所述水平包括测定所述生物样品中花生四烯酸和二十二碳六烯酸中至少一种的丰度,与对照丰度值相比,所述生物样品中较高的所述丰度值表示所述对象中的丙型肝炎感染或所述感染所致或相关病症。
13.如权利要求1所述的方法,所述测定包括测定所述生物样品的胆固醇酯概况中一种或多种脂肪酸的浓度。
14.如权利要求13所述的方法,所述一种或多种脂肪酸包括选自20:4脂肪酸、20:5脂肪酸、22:6脂肪酸和22:5脂肪酸的至少一种多不饱和必需ω-3和ω-6脂肪酸,与对照胆固醇酯概况多不饱和脂肪酸浓度相比,所述生物样品的所述胆固醇酯概况中较高的多不饱和脂肪酸浓度值表示所述对象中的丙型肝炎感染或所述感染所致或相关病症。
15.如权利要求13所述的方法,所述一种或多种脂肪酸包括选自16:1脂肪酸或18:1脂肪酸的至少一种单不饱和脂肪酸,与对照胆固醇酯概况单不饱和脂肪酸浓度相比,所述生物样品的细胞的所述胆固醇酯概况中单不饱和脂肪酸浓度值的降低表示所述对象中的丙型肝炎感染或所述感染所致或相关病症。
16.如权利要求1所述的方法,所述测定包括测定所述生物样品的至少一种甘油三酯的浓度。
17.如权利要求16所述的方法,所述至少一种甘油三酯选自C54:5-C18:0甘油三酯;C54:6-C18:1甘油三酯;C56:5-C20:4甘油三酯和C56:7-C22:6甘油三酯,与所述至少一种甘油三酯的对照值相比,较高的所述至少一种甘油三酯的浓度值表示所述对象中的丙型肝炎感染或所述感染所致或相关病症。
18.如权利要求16所述的方法,所述测定包括测定所述样品中C54:6-C18:1甘油三酯的浓度,与所述C54:6-C18:1甘油三酯的对照值相比,较高的所述C54:6-C18:1甘油三酯的值表示所述对象中的丙型肝炎感染或所述感染所致或相关病症。
19.如权利要求18所述的方法,所述生物样品是所述对象的未分级的血浆样品。
20.如权利要求16所述的方法,所述获得是在所述对象处于禁食状态时进行的。
21.如权利要求1所述的方法,所述测定包括测定所述生物样品的至少一种酯键合磷脂中至少一种脂肪酸的浓度。
22.如权利要求21所述的方法,所述测定包括测定所述生物样品的二酯形式的磷脂酰胆碱中至少一种脂肪酸的浓度,所述至少一种脂肪酸选自PC 32:1种类、PC 32:0种类、PC34:0种类、PC 34:4种类和PC 34:5种类,与其对照值相比,PC 32:0种类、PC 34:0种类、PC34:4种类和PC 34:5种类中至少一种的较高的浓度值或32:1种类的较低的浓度值表示所述对象中的丙型肝炎感染或所述感染所致或相关病症。
23.如权利要求1所述的方法,所述测定包括测定所述生物样品的至少一种溶血磷脂酰胆碱中至少一种脂肪酸的浓度,所述至少一种脂肪酸选自16:1种类、16:0种类、20:4种类、和22:6种类,与其对照值相比,16:0种类、20:4种类和22:6种类中至少一种的较高的浓度值或16:1种类的较低的浓度值表示所述对象中的丙型肝炎感染或所述感染所致或相关病症。
24.如权利要求23所述的方法,所述测定包括测定所述生物样品的二酯形式的磷脂酰乙醇胺中至少一种脂肪酸的浓度,所述至少一种脂肪酸选自a)米德酸;b)选自16:1ω-7和ω-9酸的至少一种棕榈油酸;c)选自20:3ω-3、20:4ω-6、20:5ω-3、22:6ω-3、22:5ω-3和22:4ω-6的至少一种必需ω-3或ω-6脂肪酸,与其对照值相比,米德酸或至少一种必需ω-3或ω-6脂肪酸的较高的浓度值或至少一种棕榈油酸的较低的浓度值表示所述对象中的丙型肝炎感染或所述感染所致或相关病症。
25.如权利要求24所述的方法,所述测定包括测定所述生物样品的二酯形式的磷脂酰丝氨酸中至少一种脂肪酸的浓度,所述至少一种脂肪酸选自38:3种类和40:6种类,与其对照值相比,38:3种类和40:6种类中至少一种的较高的浓度值表示所述对象中的丙型肝炎感染或所述感染所致或相关病症。
26.如权利要求21所述的方法,所述测定包括测定所述生物样品的二酯形式的磷脂酰肌醇中至少一种脂肪酸的浓度,所述至少一种脂肪酸选自PI 38:3种类、PI 36:4种类、PI38:4种类和PI 38:5种类,与其对照值相比,PI 38:3种类的较高的浓度值或PI 36:4种类、PI 38:4种类和PI 38:5种类中至少一种的较低的浓度值表示所述对象中的丙型肝炎感染或所述感染所致或相关病症。
27.如权利要求21所述的方法,所述测定包括测定所述生物样品的极低密度脂蛋白部分中酯键合磷脂酰胆碱和酯键合磷脂酰乙醇胺的至少一种中至少一种脂肪酸的浓度。
28.如权利要求1所述的方法,所述方法还包括分离所述生物样品的极低密度脂蛋白部分且所述测定包括测定所述生物样品的极低密度脂蛋白部分中至少一种丙型肝炎脂质组学生物标志物的水平。
29.如权利要求26所述的方法,所述分离通过密度超速离心或通过色谱进行。
30.如权利要求1所述的方法,还包括分离所述生物样品的甘油三酯部分且所述测定包括测定所述生物样品的甘油三酯部分中至少一种丙型肝炎脂质组学生物标志物的水平。
31.如权利要求1所述的方法,所述测定包括使用至少一种以下方法进行测定:气相色谱与质谱或液相色谱与质谱。
32.如权利要求1所述的方法,所述方法是鉴定、监测或评估丙型肝炎感染严重程度的方法。
33.如权利要求1所述的方法,所述方法是评估丙型肝炎感染进展或消退的方法。
34.如权利要求1所述的方法,所述方法是测定试剂对于所述丙型肝炎感染的作用的方法,所述方法还包括在所述获得之前向所述对象给予所述试剂,且在所述给予之前获得的所述对象的生物样品中测定对照水平。
35.如权利要求1所述的方法,所述方法是评估对所述丙型肝炎感染的治疗的应答的方法,所述方法还包括在所述获得之前向所述对象给予所述治疗,且在所述给予之前获得的所述对象的生物样品中测定对照水平。
36.一种评估对治疗应答的方法,所述方法包括:
(a)向有此需要的对象给予试剂;
(b)随后从所述对象中获得生物样品;
(c)测定所述生物样品中葡糖神经酰胺、乳糖神经酰胺和鞘磷脂中至少一种的去饱和指数;以及
(d)比较所述去饱和指数值与对照去饱和指数值以评估对所述试剂的应答,与对照值相比较高的测定的去饱和指数值表示所述对象对所述试剂产生应答。
37.如权利要求36所述的方法,所述生物样品是所述对象的血清样品或所述对象的血浆样品。
38.如权利要求36所述的方法,所述对象是人。
39.如权利要求36所述的方法,还包括分离所述生物样品的极低密度脂蛋白部分且所述测定包括测定所述生物样品的极低密度脂蛋白部分中去饱和指数的水平。
40.如权利要求39所述的方法,所述分离通过密度超速离心或通过色谱进行。
41.如权利要求36所述的方法,所述测定包括测定所述生物样品的脂蛋白中葡糖神经酰胺和乳糖神经酰胺的至少一种中的24:1/24:0比率。
42.如权利要求36所述的方法,所述测定包括测定所述生物样品的脂蛋白中葡糖神经酰胺和乳糖神经酰胺的去饱和指数。
43.如权利要求36所述的方法,所述方法还包括测定所述生物样品的脂蛋白中葡糖神经酰胺的浓度。
44.如权利要求36所述的方法,所述对象具有丙型肝炎感染和遗传性溶酶体贮积症中至少一种。
45.如权利要求44所述的方法,所述对象具有戈谢病或C型尼曼-皮克病。
46.如权利要求44所述的方法,所述试剂包括亚胺糖。
47.如权利要求46所述的方法,所述亚胺糖选自:N-取代的脱氧野尻霉素及其药学上可接受的盐、N-取代的脱氧半乳糖野尻霉素及其药学上可接受的盐,以及N-取代的Me-脱氧半乳糖野尻霉素及其药学上可接受的盐。
48.如权利要求47所述的方法,所述亚胺糖选自:N-丁基脱氧野尻霉素及其药学上可接受的盐;甲氧基壬基脱氧野尻霉素及其药学上可接受的盐;N-(5-金刚烷-1-基-甲氧基戊基)-DNJ及其药学上可接受的盐;N-丁基半乳糖脱氧野尻霉素及其药学上可接受的盐;N-(7-氧杂-壬基)-1,5,6-三脱氧-1,5-亚氨基-D-半乳糖醇及其药学上可接受的盐;以及N-(N-{4’-叠氮基-2’-硝基苯基}-6-氨基己基)脱氧野尻霉素或其药学上可接受的盐。
49.如权利要求36所述的方法,所述对象具有II型糖尿病且所述试剂是胰岛素敏化剂。
50.如权利要求49所述的方法,所述胰岛素敏化剂选自亚胺糖、双胍和噻唑烷二酮。
51.一种鉴定丙型肝炎患者的方法,所述患者不太可能对包括干扰素和利巴韦林中至少一种的丙型肝炎治疗产生应答,所述方法包括:
(a)从患有丙型肝炎感染的对象中获得生物样品;
(b)测定所述生物样品的脂蛋白中葡糖神经酰胺、乳糖神经酰胺和鞘磷脂中至少一种的去饱和指数值;以及
(c)比较测定的值与对照去饱和指数值,如果所述测定的数值高于所述对照去饱和数值,则所述对象可能不对包括干扰素和利巴韦林中至少一种的丙型肝炎治疗产生应答。
52.如权利要求51所述的方法,所述生物样品是所述对象的血清样品或所述对象的血浆样品。
53.如权利要求51所述的方法,所述对象是人。
54.如权利要求51所述的方法,所述方法还包括分离所述生物样品的极低密度脂蛋白部分且所述测定包括测定所述生物样品的极低密度脂蛋白部分中去饱和指数的水平。
55.如权利要求54所述的方法,所述分离通过密度超速离心或通过色谱进行。
56.如权利要求54所述的方法,所述测定包括测定所述生物样品的脂蛋白中葡糖神经酰胺和乳糖神经酰胺的至少一种中的24:1/24:0比率。
57.如权利要求54所述的方法,所述测定包括测定所述生物样品的脂蛋白中葡糖神经酰胺和乳糖神经酰胺的去饱和指数。
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