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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur frühen Diagnose
von Karzinomen sowie deren Vorstufen, hauptsächlich Karzinome des oberen
Respirationstrakts oder des Anogenitaltrakts, in einer gelösten Körperprobe.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Vorsorgeprogramme
zur Erkennung verschiedenster Karzinome werden schon seit Mitte
der 50-er Jahre angeboten. In Bezug auf zervikale Karzinome basieren
sie hauptsächlich
auf der morphologischen und zytologischen Untersuchung zytologischer
Ausstriche des Gebärmutterhalses,
dem sogenannten Pap-Test, welcher auf der Basis gynäkologischer
Routineuntersuchungen in regelmäßigen Abständen bei
Frauen ab dem 20. Lebensjahr durchgeführt wird. Anhand der Zellmorphologie
werden die Ausstriche in mehrere Intensitätsgrade dysplastischer Zellveränderungen
unterteilt. Gemäß Pap I–V, sind
die Intensitätsgrade
normales Zellbild, leichte Dysplasie, mittelschwere Dysplasie, ernsthafte
Dysplasie und invasives Karzinoma zu unterscheiden. Wenn der Pap-Test
zu einem auffälligen
Ergebnis führt,
wird eine kleine Biopsie genommen und einer histopathologischen
Untersuchung unterzogen, bei der die Art und Intensität der Dysplasie
bestimmt und als zervikale intraepitheliale Neoplasie (CINI–III) klassifiziert
wird.
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Trotz
aller Vorsorgeprogramme, sind die jährlich 400.000 neuen Fälle von
zervikalen Karzinomen, die bei Frauen am häufigsten vorkommenden Karzinome.
Dies ist unter anderem auf die Tatsache zurückzuführen, dass bis zu 30% der Ergebnisse
des Pap-Tests falsch negativ sind.
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Beim
konventionellen Screening für
zervikale Karzinome, werden Abstriche zum Nachweis neoplastischer
Läsionen
des Gebärmutterhalses
verwendet. Beim Screeningverfahren müssen mehrere Arten von Läsionen unterschieden
werden. Ursachen für
Läsionen
können
beispielsweise Entzündungen
(aufgrund infektiöser
Agenten oder physischer oder chemischer Beschädigungen) oder präneoplastische
und neoplastische Veränderungen
sein. In morphologischen Untersuchungen werden Läsionen verschiedener Eigenschaften
unterschieden. So müssen
Zytologen und Pathologen für
die Untersuchung von Abstrichen besonders geschult sein, und sogar
erfahrene Fachleute verzeichnen eine hohe Inter- und Intra-Untersuchungsabweichung
bei einer Diagnosestellung, die auf zytologischen Proben beruht.
Im Allgemeinen basieren die Ergebnisse der Untersuchung auf der
subjektiven Interpretation von diagnostischen Kriterien des untersuchenden
Pathologen/Zytologen. Demzufolge bleibt der Anteil von falsch positiven
und falsch negativen Ergebnissen bei Screeningtests unbefriedigend
hoch.
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Jedoch
kann die Reproduzierbarkeit der Untersuchungsergebnisse durch den
Einsatz von unterstützenden
molekularen Hilfsmitteln verbessert werden. Ein molekulares Hilfsmittel
kann beispielsweise der zyklinabhängige Kinaseinhibitor p16INK4a sein. Es hat sich gezeigt, dass dieser
zyklinabhängige Kinaseinhibitor
häufig
in Verbindung mit Tumoren steht. Jedoch kann sich die Beteiligung
von p16INK4a verschiedenartig je nach Tumor äußern.
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R.
Klaes et al. (2001) Int. J. Cancer 92, 276–284 beschreibt beispielsweise
den Nachweis einer Überexpression
von p16INK4a in zytologischen Untersuchungsverfahren
zur Diagnosestellung einer zervikalen Dysplasie. Es wird eine Verbindung
zwischen der Überexpression
von p16INK4a, die durch immunozytologische
Färbeverfahren
bestimmt wird, und dem dysplastischen Zustand der jeweiligen positiv
gefärbten
Zellen aufgezeigt. Dieses Phänomen
der immunozytologisch und immunohistologisch nachweisbaren Überexpression
des p16INK4a Proteins in Zellen, wird mit
bestimmten Tumorarten und besonders mit den HPV-assozierten Tumorarten
in Verbindung gebracht. Unter diesen Tumorarten ist besonders der
Gebärmutterhalskrebs
zu finden. Der Einsatz von p16INK4a bei
zytologischen zellbasierten Diagnosen von Gebärmutterhalskrebs wird des weiteren zum
Beispiel in der US-Patentanmeldung US2002/0106685A1 erläutert. In
diesem Dokument wird der immunozytochemische Nachweis der Überexpression
von p16INK4a in Zellen zusammen mit dem
immunochemischen Nachweis der Überexpression
anderer geeigneter Marker offenbart. Besonders der Co-Nachweis von mehr
als einem Markermolekül
durch immunochemische Verfahren bei Präparationen von Körperproben,
vorzugsweise in einer einzigen Zelle, soll sich zur Diagnoseverbesserung
beim Gebärmutterhalskrebs-Screening eignen.
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Im
Gegensatz dazu wurde der p16
INK4a Genlokus
schon zuvor im US Patent 6,090,578 mit Tumoren assoziiert. Jedoch
offenbart dieses Dokument eine Assoziation von Mutationen im p16
INK4a Genlokus mit der Anwesenheit von Tumoren.
Dieses Dokument offenbart somit den Nachweis von mutierten p16
INK4a Molekülen als geeignete Diagnosestellung.
Diese Verwicklung des p16
INK4a Gens in Tumoren
wird auch durch
US 6,579,420 unterstützt, wo
die Assoziation von Dearrangements und Deletionen in der chomosomalen
Region 9p21 und besonders im p16
INK4a Gen
beschrieben wird.
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Jedoch
kann das Problem mit der Konservierung und Präparation von Proben nicht nur
durch den zusätzlichen
Einsatz von molekularen Markern gelöst werden. Eine weitere Komplikation
bei der Durchführung von
zytologischen und histologischen Untersuchungen zu Screeningzwecken
und besonders bei der Anwendung von Verfahren zum Nachweis von molekularen
Markern, entsteht durch die strengen Vorsichtsmaßnahmen, die getroffen werden,
damit die Proben keine Artefakte oder ungenaue Ergebnisse produzieren.
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Dies
ist zum Teil auf die Instabilität
der zellbasierten morphologischen Information zurückzuführen und zum
Teil auch auf die Instabilität
der molekularen Marker, die während
der Tests nachgewiesen werden sollen. Dies ist teilweise auf die
Instabilität
der zellbasierenden morphologischen Information und teilweise auf
die Instabilität
der molekularen Marker, die in den Tests eingesetzt werden sollen,
zurückzuführen. Wenn
die Proben nicht sachgemäß präpariert,
transportiert und gelagert werden, kann die zellbasierende Information
oder sogar die molekulare Information verloren gehen oder verändert werden.
Also kann die Diagnose unmöglich
sein oder zu Artefakten neigen. Zum Beispiel ist die Interpretation
von Biopsien oder zytologischen Präparationen häufig durch
(physikalisch oder biochemisch) zerstörte Zellen schwierig oder unmöglich. Außerdem scheint
in Bezug auf Gewebeproben oder Biopsien die Konservierung von molekularen
Probenbestandteilen, die durch hohe Umsatzraten gekennzeichnet sind,
kompliziert aufgrund des Zeitraumes, der bis zur Durchdringung der gesamten
Probe durch geeignete Konservierungssubstanzen verstreicht.
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Die
morphologisch unterstützten
Diagnostikverfahren, die routinemäßig in der Technik durchgeführt werden,
haben zwei große
Nachteile. Erstens sind die Verfahren stark von der individuellen
Wahrnehmung der Ausführenden
abhängig.
Zweitens ist die morphologische Information sehr anfällig für Zerfallsprozesse
und so für
die Generierung von Artefakten nach der Präparation der Proben. Beide
Aspekte tragen zu einer nicht angemessenen Reproduzierbarkeit der
Ergebnisse bei.
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Deswegen
liefert die vorliegende Erfindung ein Verfahren durch das zervikale
Karzinome früh
und zuverlässig
diagnostiziert werden können.
Zusätzlich
sollte eine Differenzierung in Bezug auf gutartige entzündliche
oder metaplastische Veränderungen
von dysplastischen Präneoplasien
durch dieses Verfahren möglich sein.
Darüber
hinaus liefert die vorliegende Erfindung Verfahren zum Nachweis
von Karzinomen auf biochemischer Basis in gelösten Proben.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung beschreibt ein Verfahren zum Nachweis zervikaler
Karzinome, zervikaler intraepithelialer Neoplasien oder zervikaler
Karzinome In-Situ in einer gelösten
menschlichen Probe eines Menschen. Das Verfahren beinhaltet folgende
Schritte: a) Gewinnen einer zervikalen Körperprobe von einem Menschen,
b) Auflösen
der zervikalen Körperprobe
in einem Lysepuffer, und c) Bestimmen der Überexpression des zyklinabhängigen Kinaseinhibitors
p16 in der gelösten
zervikalen Probe durch Vergleich des Levels des zyklinabhängigen Kinaseinhibitors
p16 innerhalb besagter gelöster
zervikaler Probe mit dem Level in einer gelösten gesunden menschlichen
zervikalen Probe.
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Die
vorliegende Erfindung richtet sich auch an ein In-Vitro diagnostisches
Produkt, welches Antikörper enthält, die
gegen den zyklinabhängigen
Kinaseinhibitor p16 gerichtet und an feste Träger fixiert sind, zum Messen
von p16 in einer gelösten
Probe.
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich des Weiteren auf ein Testkit
zur Bestimmung des Levels des zyklinabhängigen Kinaseinhibitor p16,
welches Antikörper,
die gegen den zyklinabhängigen
Kinaseinhibitor p16 gerichtet sind sowie ein Lysepuffer zur Lösung einer
Körperprobe
enthält.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 zeigt
die OD Werte des ELISA Tests, der den Level von p16 in gelösten zervikalen
Proben ermittelt; für
Details des Versuchs siehe Beispiel 1.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung basiert auf der Erkenntnis des Anmelders,
dass zellzyklusregulierende Proteine in vielen Karzinomen überexrpimiert
werden, z. B. in Karzinomen des oberen Respirationstrakts oder in anogenitalen,
besonders in zervikalen Karzinomen, sowie in den jeweiligen Vorstufen
dieser Karzinome. Ein Beispiel für
die zellzyklusregulierenden Proteine sind Zykline. Zyklinabhängige Kinasen,
welche die Zykline regulieren, sind besonders hervorzuheben. Zyklinabhängige Kinaseinhibitoren,
welche im Gegenzug die zyklinabhängigen
Kinasen regulieren, sind noch stärker
hervorzuheben. Beispiele für
zyklinabhängige
Kinaseinhibitoren sind die Proteine p14, p15, p19, p21 und p27.
Der Anmelder hat herausgefunden, dass die Intensität der Überexpression
der zellzyklusregulierenden Proteine mit dem Grad der Zelldysplasie
zusammenhängt.
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Gemäß der Erfindung,
werden die Erkenntnisse des Anmelders für ein Verfahren zur frühen Diagnose von
Karzinomen und deren Vorstufen eingesetzt, welches die Bestimmung
der Überexpression
von Zellzyklusproteinen in Körperproben
beinhaltet.
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Gemäß der Erfindung
können
zytologische oder histologische Untersuchungen durch den Einsatz
von molekularen Markern ersetzt werden. Solche Marker werden oft
in immuno-histochemischen Färbereaktionen verwendet
oder im Verlauf von In-Situ Hybridisierungsreaktionen. Kombinationen
von morphologischen Untersuchungen und immuno-histochemischen Färbereaktionen
basierend auf Markermolekülen,
die charakteristisch für
Karzinome des Gebärmutterhalses
sind, können
zu verbesserten Ergebnissen führen.
Die morphologische Untersuchung bleibt mühsam und zeitaufwendig und
deswegen teuer, sogar wenn sie durch die molekularen Verfahren unterstützt wird,
welche die Ergebnisse zuverlässiger
machen. Außerdem
ist die Diagnose auf einer morphologisch zellbasierenden Ebene,
auch wenn sie durch molekulare Parameter unterstützt wird, abhängig von
der individuellen Wahrnehmung der Morphologie einzelner Untersucher.
Deswegen ist die Diagnose von der Person abhängig, welche die Untersuchung
durchführt.
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Die
Erfinder konnten des Weiteren zeigen, dass in spezifischen Fällen molekulare
Marker ohne zusätzliche
Unterstützung
durch zellbasierende morphologische Untersuchungen als diagnostische
Hilfsmittel verwendet werden können.
Verfahren zur Diagnose von Karzinomen auf ausschließlich molekularer
Ebene, ohne die Unterstützung
von zellbasierender Information, sind auf Fälle beschränkt, wo Marker oder Level von Marker
eindeutig spezifisch für
den zu charakterisierenden Zustand sind. Dies ist besonders der
Fall, wenn die Marker keine menschlichen Substanzen sind. Zum Beispiel
kann der Nachweis von Virusinfektionen in Probenlösungen durchgeführt werden,
da die Marker, die charakteristisch für die Anwesenheit von Viren
in Geweben sind, nicht in gesunden menschlichen Geweben vorkommen.
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Die
Erfinder haben herausgefunden, dass der menschliche zyklinabhängige Kinaseinhibitor
p16 als Marker für
Karzinome in biochemischen Marker-basierten Nachweisverfahren dienlich
sein kann, obwohl er ein zellzyklusregulierendes Protein ist, das
in niedrigen Level in jeglicher normal proliferierenden menschlichen Zelle
in bestimmten Stadien des Zellzyklus exprimiert wird.
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"p16" oder "zyklinabhängiger Kinaseinhibitor
p16" bezieht sich
in der vorliegenden Erfindung auf den zyklinabhängigen Kinaseinhibitor p16INK4a
(auch als CDKN2 oder MTS1 bezeichnet), dessen Gen in der chromosomalen
Region 9p21 angesiedelt ist. p16 wurde erstmals in Serrano, M.,
et al., Nature, 1993 Dec 16; 366(6456): 704–7 beschrieben. Die Bezeichnungen „p16" oder „zyklinabhängiger Kinaseinhibitor
p16" in allen grammatikalischen
Formen beziehen sich hier auf Nukleinsäuren sowie auf Polypeptidmoleküle. „p16" oder zyklinabhängiger Kinaseinhibitor
p16" beinhaltet
beispielsweise RNA (mRNA, hnRNA, etc.), DNA (cDNA, Genom-DNA, etc.),
Proteine, Polypeptide, Proteoglykane, Glykoproteine und die jeweiligen
Fragmente dieser Moleküle.
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Der
p16 Level bezieht sich auf einen semiquantitativen sowie auf einen
quantitativen Wert hinsichtlich der Menge von p16 in einer Probe.
Ein quantitativer Wert kann z. B. in Form der Konzentration ausgedrückt werden.
Ein semiquantitativer Wert kann in Form einer Skala ausgedrückt werden,
z. B. nicht nachweisbare Level, niedrige Level, mittlere Level,
hohe Level usw. Der p16 Level kann auch in Form eines abhängigen Parameters,
wie der Intensität
eines Signals, das in einem Assayformat in Abhängigkeit von der Anwesenheit
von p16 generiert wird, ausgedrückt
werden. In gewissen Ausführungsformen
kann sich der p16 Level auch auf eine qualitative Bestimmung der
Anwesenheit von p16 beziehen.
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Aufgrund
der Expression des zyklinabhängigen
Kinaseinhibitors p16 in gewissen gutartigen Zelltypen, die in zervikalen
Proben vorliegen, scheint die Diagnose von Dysplasien, basierend
auf dem Level des zyklinabhängigen
Kinaseinhibitors p16, ohne zusätzliche
Information über
die zelluläre
Morphologie schwierig oder unmöglich
zu sein. Es ist in der Technik bekannt, dass bis zu 30% der metaplastischen
Zellen, die in zervikalen Abstrichen vorhanden sind, für den zyklinabhängigen Kinaseinhibitor
p16 auf einem mittleren bis hohen Level immunoreaktiv sind. Außerdem sind
endometriale Zellen, die unter gewissen Umständen in zervikalen Abstrichen
vorhanden sein können,
für p16
positiv. In zytologischen oder histologischen Testverfahren beeinflusst diese
Tatsache die Diagnose nicht, da die Zelltypen leicht von dysplastischen
Zellen hinsichtlich ihrer zellulären Morphologie
unterschieden werden können.
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Überraschenderweise
haben die Erfinder herausgefunden, dass es durch die Bestimmung
eines Schwellenwerts des zyklinabhängigen Kinaseinhibitors p16
möglich
ist, den Nachweis oder die Diagnose von Dysplasien sogar ohne die
zelluläre
Morphologie zu ermöglichen.
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Die
Bezeichnung "Karzinome
und ihre Vorstufen" umfasst
Karzinome jeglicher Art und Herkunft sowie deren jeweilige Vorstufen.
Zum Beispiel können
dies Karzinome des oberen Respirationstraktes oder anogenitale Karzinome,
hauptsächlich
aber die zervikalen Karzinome sein. In Verbindung mit letzteren
müssen
besonders deren Vorstufen, wie z. B. zervikale intraepitheliale
Neoplasien (CINI–III),
Karzinome In-Situ (CIS), etc. erwähnt werden. Vorstufen umfassen
gemäß der vorliegenden
Erfindung alle Vorläuferstadien
und Vorläufer von
Karzinomen oder andere Malignitäten.
Im Hinblick auf zervikale Karzinome können sich gemäß der vorliegenden
Erfindung Vorläuferstadien
oder Vorstufen auf Stadien zervikaler intraepithelialer Neoplasien
beziehen, die durch geeignete Klassifikationssysteme wie z. B. der
CIN Klassifikation (CIN I–III),
der Pap Klassifikation (PAP I–PAP
V) oder der Bethesda Klassifikation (LSIL, HSIL) identifiziert werden.
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Die
Bezeichnung "zellzyklusregulierende
Proteine" umfasst
zellzyklusregulierende Proteine jeglicher Art und Herkunft. Zum
Beispiel können
die Proteine Zykline sein. Sie können
auch zyklinabhängige
Kinasen sein, welche die Zykline regulieren. Beispiele für zyklinabhängige Kinasen
sind die Proteine cdk4 und cdk6. Insbesondere können sie auch zyklinabhängige Kinaseinhibitoren
sein, welche im Gegenzug die zyklinabhängigen Kinasen regulieren.
Beispiele für
zyklinabhängige
Kinaseinhibitoren sind die Proteine p14, p15, p16, p18, p19, p21
und p27, und hauptsächlich
p16.
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Die
Bezeichnung "Körperprobe" umfasst beliebige
Körperprobe,
in welcher zellzyklusregulierende Proteine nachgewiesen werden können. Beispiele
solcher Körperproben
sind Sekrete, Abstriche, Lavagen, Körperflüssigkeiten, Sperma, Zell- und
Gewebeproben, Blut, Ausstriche, Sputum, Urin, Stuhl, Liquor, Galle, Magen-Darm-Sekretionen,
Lymphe, Knochenmark, Aspirate und Biopsien von Organen wie Nadel-
oder Punchbiopsie, und (Fein-)Nadelaspirate. Hauptsächlich handelt
es sich um Ausstriche, Abstriche und Biopsien, wenn es um den Nachweis
von anogentitalen Karzinomen, z. B. zervikalen Karzinomen geht.
Biopsien gemäß der vorliegenden
Erfindung können
z. B. Resektionsproben von Tumoren, endoskopisch präparierte
Gewebeproben oder Punch- bzw. Nadelbiopsien von Organen sein.
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Körperproben
gemäß der vorliegenden
Erfindung können
feste oder konservierte Zell- oder Gewebeproben umfassen. Zell-
oder Gewebeproben können
z. B. in einer gewöhnlichen
in der Technik bekannten Probensammlung, Lager- oder Transportlösung konserviert
werden, wie beispielsweise in handelsüblichen Konservierungslösungen (Formalinlösung, Cytcy „PreserveCyt", Digene „Universal
Collection Medium",
Tripath „Cytorich", etc.). Diese Lösungen können für die Konservierung
von Zellbestandteilen ein oder mehrere Alkohole, Aldehyde, Ketone,
Säuren,
Metall-Ione oder Sublimate, Äther
etc. enthalten. Alkohole beinhalten Methanol, Ethoanol, (N- oder
I-)Propanol, (N-, I- oder T-)Butanol oder höher verzweigte oder unverzweigte
Alkohole. Aldehyde beinhalten Formaldehyde, Acetaldehyde, Glutaraldehyde
etc. Ketone, wie z. B. Acetone können auch
verwendet werden. Säuren
für Standardprobenlösungen umfassen
organische Säuren
(Essigsäure,
Trichloro-Essigsäure,
Salizylsäure,
Picrinicsäure)
oder anorganische Säuren
wie Chromsäure.
Standardprobenlösungen
können
Metalle, wie Silber, Kupfer, Chrom, Quecksilber, Osmium oder Uranium
beinhalten. Salzhaltige Lösungen
wie Uranyl-Azetate, Potassiumbichromate, Ammoniumsulfate, etc. können Bestandteile
von Konservierungslösungen
sein.
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Zellen,
die in geeigneten Lösungen
(Alkohole etc.) oder feste Gewebeproben können gemäß der vorliegenden Erfindung
als Rohproben eingesetzt werden. In einer Ausführungsform kann die Körperprobe
zum Beispiel ein zervikaler Abstrich sein, der in eine alkoholhaltige
Konservierungslösung
transferiert wurde. Des weiteren können Körperproben, die sofort nach
der Entnahme einer Zelllyse unterzogen wurden gemäß der vorliegenden
Erfindung verwendet werden.
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Der
Anmelder hat eine Anzahl schneller und einfacher Möglichkeiten
um molekulare Proben zu konservieren herausgefunden, wobei die morphologische
Information der Proben verloren geht. Proben können zum Beispiel in einer
reproduzierbaren und leicht zu lagernden und transportierbaren Form
präpariert
werden, indem man die Zellkomponenten der Rohprobe in einem geeigneten
Lösungsmittel
sofort nach oder sogar während
der Probennahme auflöst.
Körperflüssigkeiten
können
direkt vom menschlichen Körper
in eine Lösung
transferiert werden, die geeignete Detergenzien und Konservierungssubstanzen
enthält.
Außerdem
können
Gewebeproben sofort denaturierenden Lösungsbedingungen unterworfen
(eventuell unterstützt
durch physikalische Kräfte)
und so konserviert werden. Wenn man geeignete Inhaltsstoffe im Lösungsmittel
verwendet, können
die molekularen Bestandteile der Ausgangsprobe konserviert werden
und es kann kein Abbau stattfinden. Der Abbau durch enzymatische
Aktivität
kann zum Beispiel durch Enzyminhibitoren minimiert werden. Auf diese
Weise kann eine Probenlösung
einfach die molekularen Eigenschaften der Probe im Moment der Auflösung repräsentieren.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung werden die Rohproben in einem geeigneten Lösungsmittel
aufgelöst.
Solche Lösungsmittel
können
zum Beispiel wässrige
Lösungen
von chaotropen Agenzien wie z. B. Harnstoff, GuaSCN, Formamid, von
Detergenzien wie anionischen Detergenzien (z. B. SDS, N-Lauryl-Sarcosine, Natriumdeoxycholate,
Alkyl-Aryl-Sulfonate, langkettige (Fettsäure-)Alkoholsulfate, Olefinsulfate
und -sulfonate, Alfa-Olefinsulfate und -sulfonate, sulfathaltige
Monoglyceride, sulfathaltige Äther,
Sulphosuccinate, Alkansulfonate, Phosphat-Ether, Alkylisothionate,
Saccharoseester), kationische Detergenzien (z. B. Zetyltrimethylammoniumchloride),
nicht-ionische Detergenzien (z. B. Tween 20, Nonidet P-40, Triton
X-100, NP-40, Igepal CA-630, N-Octyl-Glucosid) oder amphotere Detergenzien
(z. B. CHAPS, 3-Dodecyl-Dimethylammonio-Propan-1-Sulfonate, Lauryldimethylaminoxide)
und/oder von Alkalihydroxiden wie NaOH oder KOH sein. Im Allgemeinen
kann gemäß der vorliegenden
Erfindung jede geeignete Flüssigkeit
als Lösungsmittel
für den
Lysepuffer verwendet werden. Die Flüssigkeit kann organisch oder
anorganisch sein, kann eine reine Flüssigkeit sein, eine Mischung
aus Flüssigkeiten
oder eine Lösung
aus Flüssigkeitssubstanzen.
Die Flüssigkeit
kann auch zusätzliche
Substanzen zur Verbesserung der Lösungseigenschaften enthalten.
In bestimmten Ausführungsformen,
wo die Zelllyse ohne Detergenzien erreicht werden kann, können Hyper-
oder hypotonische Lösungen
oder Puffer oder einfach Wasser oder eine organische Flüssigkeit
als Lösung
verwendet werden. Jede Flüssigkeit,
die sich dafür
eignet die Zellbestandteile von Körperproben ganz oder zum Teil
aufzulösen,
kann gemäß der vorliegenden
Erfindung als Lysepuffer verwendet werden. Somit müssen Lysepuffer
gemäß der vorliegenden
Erfindung keine Puffersubstanzen oder Pufferkapazitäten enthalten.
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In
einer Ausführungsform
ist die Lösung
so zusammengesetzt, dass Zellen, Zelltrümmer, Nukleinsäuren, Polypeptide,
Lipide und andere Biomoleküle,
die potenziell in der Probe vorliegen, aufgelöst werden. In weiteren Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung kann die Lösung so zusammengesetzt sein,
um die differenzielle Lyse von spezifischen Bestandteilen der Körperprobe
sicherzustellen und andere Bestandteile unaufgelöst zu lassen.
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Die
Lösung,
in der die Körperprobe
gemäß der vorliegenden
Erfindung aufgelöst
wird, kann zudem ein Agens oder mehrere Agenzien, welche den Abbau
der Bestandteile in der Rohprobe verhindern, enthalten. Solche Bestandteile
können
beispielsweise Enzyminhibitoren wie Proteinaseinhibitoren, RNAse-Inhibitoren, DNAse-Inhibitoren
etc. umfassen. In einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird die Probe direkt in der Form aufgelöst, wie
sie von den einzelnen Test-Individuen gewonnen wurde. Proteinaseinhibitoren
können
z. B. Inhibitoren von Serinproteinasen, Inhibitoren von Cysteinproteinasen,
Inhibitoren von Asparaginproteinasen, Inhibitoren von Metallproteinasen,
Inhibitoren von Säureproteinasen,
Inhibitoren von alkalischen Proteinasen oder Inhibitoren von neutralen
Proteinasen umfassen.
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In
einer anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung kann die Probe weiter aufbereitet werden,
bevor sie aufgelöst
wird. Solche Aufbereitungsvorgänge
können
zum Beispiel das Wegspülen
von Fremdkörpern
wie Schleim oder Ähnlichem,
die Auftrennung oder Konzentration von Zellbestandteilen, der Zellerhalt und
Zelltransport umfassen. Auf diese Weise sind die Zellbestandteile
der Rohproben in einer einzigen Probenlösung enthalten.
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Die
Präparation
der Probe zur Anwendung in einem Verfahren, wie es hier offenbart
wird, kann auch mehrere Schritte weiterer Präparationen der Probe umfassen,
wie die Abtrennung von unlöslichen
Bestandteilen, Isolierung von Polypeptiden oder Nukleinsäuren, die
Präparation
von Festphasen-fixierten Peptiden oder Nukleinsäuren oder die Präparation
von Beads, Membranen oder Objektträgern, an die die zu bestimmenden Moleküle kovalent
oder nicht-kovalent gekoppelt sind.
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Die
Bezeichnung "Bestimmen
der Überexpression
von zellzyklusregulierenden Proteinen" umfasst beliebige Verfahren, die sich
dazu eignen, die Expression zellzyklusregulierender Proteine oder
deren kodierender mRNAs sowie eine Amplifikation der entsprechenden
Gene nachzuweisen. Um eine Überexpression
zu bestimmen, wird die zu untersuchende Körperprobe mit einer entsprechenden
Körperprobe
einer gesunden Person verglichen. Eine solche Probe kann in einer
standardisierten Form vorhanden sein.
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Der
Vergleich mit normalen, gesunden Körperproben kann anhand verschiedener
Verfahren durchgeführt
werden. In einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, kann der Vergleich direkt durch eine
Kontrollreaktion mit gesunden Gewebe- oder Zellproben durchgeführt werden.
Diese gesunden Gewebe- oder Zellproben
können
von einem gesunden Menschen stammen, oder von gesunden Regionen
eines Menschen sowie von Zellkulturzellen, welche die Expression
des zyklinabhängigen
Kinaseinhibitors p16 in gesunden Zellen aufweisen können. In
einer weiteren Ausführungsform
kann der Vergleich indirekt durch Vergleichen des Levels des zyklinabhängigen Kinaseinhibitors
p16 innerhalb der zu untersuchenden Probe mit dem Level des zyklinabhängigen Kinaseinhibitors
p16 in normalen, gesunden Proben erfolgen. Die Informationen bezüglich des
Levels in normalen, gesunden Gewebe- oder Zellproben kann durch
eine repräsentative
Anzahl von Tests beschafft werden oder durch wissenschaftlichen
Publikationen, die Informationen über den Expressionslevel des
zyklinabhängigen
Kinaseinhibitors p16 in normalen gesunden Zellen liefern. Der Vergleich
kann durch die Verwendung eines Werts für die Konzentration des p16
Proteins oder der Nukleinsäuren
durchgeführt
werden, oder durch einen charakteristischen Wert abhängig von
der Protein- oder Nukleinsäurenkonzentration,
wie z. B. der optischen Dichte unter definierten Reaktionsbedingungen.
Ansonsten kann der bekannte Wert durch eine Ersatzkontrolle eines
Peptids oder rekombinanten Proteins repräsentiert werden. So kann der
in normalen gesunden Proben vorliegende Level durch eine Kontrollprobe
eines rekombinanten Proteins oder eines Peptids im Testverfahren
repräsentiert
werden.
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Im
Allgemeinen kann der Vergleich des Levels in der zu untersuchenden
Probe mit Hinblick auf einen Wert durchgeführt werden, der in jedem einzelnen
Testverfahren definiert, oder schon vordefiniert wird. Der vordefinierte
Wert kann global für
das Testverfahren festgelegt werden. Ansonsten ist der Wert nur
für ein
bestimmtes Lot von Testreagenzien gültig. Zum Beispiel kann der
Referenzwert nur für
einen definierten Kalibrierungszeitraum gültig sein und bei der Kalibrierung
des Testprozesses definiert werden.
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Der
p16 Level in einer gesunden menschlichen zervikalen Probe kann in
einer standardisierte Probenlösung
bestimmt werden. Eine standardisierte Probenlösung kann eine Lösung eines
gelösten
Pools normaler Zellen oder normaler Gewebeproben umfassen. Der Probenpool
kann beispielsweise ein Pool zytologischer Proben mit normaler Diagnose
einer Screeningpopulation sein, oder ein Pool normaler Zellen von
histologischen Proben. Des Weiteren kann ein Pool normaler Zellen
aus einer Gewebekultur normaler zervikaler epithelialer Zellen entnommen
werden. Die Probenlösung
kann z. B. mit Hinblick auf den Zellgehalt pro ml der Probenlösung standardisiert
werden. Es kann auch jeder andere Parameter zur Standardisierung
verwendet werden. Die Probenlösung
kann z. B. in einer standardisierten Form bereitgestellt werden,
um die Stabilität
und Reproduzierbarkeit der Testergebnisse zu gewährleisten. In bestimmten Ausführungsformen
kann eine solche Lösung
als Bestandteil des Kits zu Vergleichs- oder Kalibrierungszwecken
bereitgestellt werden.
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In
bestimmten Ausführungsformen
erfolgt der Vergleich des in einer Patientenprobe vorliegenden Levels
des zyklinabhängigen
Kinaseinhibitors p16 mit dem Level in einer normalen gesunden Körperprobe
unter Verwendung eines Anhalte- oder Grenzwerts für die p16
Konzentration. Der Anhaltewert ist in diesem Zusammenhang ein Wert
(z. B. für
die Konzentration des p16 Proteins, angegeben in z. B. mg/ml oder
für die
optische Dichte, gemessen unter definierten Bedingungen in einem
ELISA Test), der sich dazu eignet, normale gesunde Proben von kranken
Proben zu trennen. Beispielsweise werden alle Proben, die Werte über dem
Anhaltewert liefern, als dysplastisch betrachtet, wohingegen die
Proben, mit Werfen unter dem Anhaltewert als gesund betrachtet werden.
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In
bestimmten Ausführungsformen
kann der Grenz- oder Anhaltewert so festgelegt werden, dass hochgradige
Dysplasien von allen weniger schweren Dysplasien unterschieden werden.
In weiteren Ausführungsformen,
kann der Anhaltewert so definiert werden, dass gesunde Proben von
Dysplasien, einschließlich Vorläuferstadien
unterschieden werden. Es ist somit möglich, dass Testformat so zuzuschneiden,
dass verschiedene Funktionen erfüllt
werden können,
wie die Früherkennung
von Läsionen
und sogar Vorläuferstadien der
Läsionen
oder auch die Erkennung von Läsionen,
die einer sofortigen Therapie bedürfen.
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Die
(Über)expression
von zellzyklusregulierenden Proteinen können auf der Nukleinsäuren- und
Proteinebene nachgewiesen werden. Beim Nachweis auf der Proteinebene
ist es beispielsweise möglich,
Antikörper
zu verwenden, die gegen zellzyklusregulierende Proteine gerichtet
sind. Diese Antikörper
können
in den verschiedensten Verfahren eingesetzt werden, wie z. B. bei
Western Blot, ELISA oder Immunopräzipitation. Es ist sinnvoll,
die Antikörper
auf festen Trägern,
wie z. B. ELISA Platten, Reaktionsgefäße, Beads, Sphären, Membranen,
kolloidalen Metalle (z. B. Gold), poröse Materialien, Kapillarenoberflächen (z.
B. Flow-Through-Test), Teststreifen oder Latexpartikeln zu fixieren.
-
In
bestimmten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung wird der Nachweis der Markermoleküle aus einer
Lösung
gelöster
Körperproben
durchgeführt.
Der Nachweis kann in der Lösung
oder unter Einsatz von Festphasen-fixierter Reagenzien ausgeführt werden.
-
Eine
Festphase gemäß der vorliegenden
Erfindung kann verschiedene Ausführungsformen
fester Substanzen umfassen wie z. B. flache Oberflächen, Partikel
(einschließlich
Mikro-, Nano-Partikel oder sogar kleinere Partikel). In bestimmten
Ausführungsformen
können
die Partikel als Sphären,
Beads, Kolloide, oder ähnliches
bereitgestellt werden. Die Festphasenfixierung der Reagenzien in
einem Testkit oder in einem In-Vitro
Diagnostischen Produkt kann über
die direkte Fixierung oder indirekte Fixierung durchgeführt werden.
Die direkte Fixierung kann über
die kovalente Bindung, nicht-kovalente Bindung, Assoziierung, oder
die Oberflächenadsorption
erfolgen. Die indirekte Fixierung kann durch die Antikörperbindung
an Agenzien, die selbst direkt an Festphasen fixiert sind erfolgen.
Bindeagenzien beinhalten z. B. Avidin, Streptavidin, Biotin, Digioxingenin,
Antikörper
oder ähnliches.
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Der
Nachweis eines oder mehrerer molekularer Marker kann in einem einzigen
Reaktionsgemisch oder in zwei oder mehreren separaten Reaktionsgemischen
erfolgen. Die Nachweisreaktionen für mehrere Markermoleküle können zum
Beispiel gleichzeitig in Multiwell-Reaktionsgefäßen durchgeführt werden.
Die Nachweisreaktion für
Markermoleküle
kann eine oder mehrere Reaktionen mit Nachweisagenzien umfassen, die
entweder die ursprünglichen
Markermoleküle
erkennen, oder vorzugsweise die vorherigen Moleküle (z. B. Primär-Antikörper), die
eingesetzt wurden, um die ursprünglichen
Marker zu erkennen. Die Nachweisreaktion kann weiterhin eine Reporterreaktion
umfassen, welche den Level der Marker anzeigt, die charakteristisch
für proliferative
Störungen
oder für
die Normalisierungsmarker sind.
-
Die
Nachweisreaktion zum Nachweis des Levels des zyklinabhängigen Kinaseinhibitors
p16 in gelösten
Proben kann in einer Lösung
oder mit Festphasen-fixierten Reagenzien erfolgen. In bestimmten
Ausführungsformen
kann die Nachweisreaktion in einer Lösung durchgeführt werden,
derartige Verfahren können
beliebige Methoden umfassen, die sich für den Nachweis molekularer
Interaktionen (Bindung eines Antikörpers oder Bindungsagens an
ein Antigen) in einer Lösung
eignen. Die Verfahren zur Bestimmung einer molekularen Interaktion
(Veränderung
der Leitfähigkeit,
Massenveränderungen,
Licht-, UV-, IR-Veränderungen,
magnetisch, spektrometische Veränderungen,
Plasmonresonanz etc.) sind dem Fachmann in der Technik bekannt. In
bestimmten Ausführungsformen
kann der Nachweis ein Verfahren beinhalten, bei dem ein Komplex
von antigengebundenen Nachweisreagenzien für den Nachweis an eine Festphase
adsorbiert wird. Damit kann die nicht-kovalente Bindung der Analyte
an eine Festphase im Verlauf oder sogar zu Beginn der Nachweisreaktion gemäß der vorliegenden
Erfindung eingesetzt werden.
-
Eine
Sonde für
den Nachweis der Markermoleküle
kann jegliches Molekül
sein, das spezifisch an besagtes Markermolekül bindet. Die Probe kann zum
Beispiel ein Antigen-Bindeagens wie Antikörper (monoklonal oder polyklonal),
Antikörperfragmente
oder künstliche
Moleküle,
die Antigen-bindende Epitope enthalten, sowie DNA- oder RNA-Bindemoleküle wie Proteine
oder Nukleinsäuren
sein. Nukleinsäuren,
die andere Nukleinsäuren
binden, können
zum Beispiel Oligonukleotide für
Nachweiszwecke oder Primer sein. Ein Molekül erkennt ein anderes Molekül, wenn
es mit diesem spezifisch interagiert. Spezifische Interaktion kann
zum Beispiel spezifische Bindung des anderen Moleküls oder
an das andere Molekül
sein. Die Bezeichnung „Antikörper" in allen grammatikalischen
Formen soll sich im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung
generell auf antigenbindende Moleküle beziehen, einschließlich aber
nicht ausschließlich
monoklonaler und polyklonaler Antikörper, Antikörperfragmente, antigenbindende
Epitope, Miniantikörper,
Peptidomimetics mit antigenbindenden Eigenschaften, Anticaline und
Diabodies.
-
Der
Ausdruck „ein
Molekül
erkennt ein anders Molekül" soll bedeuten, dass
das erste Molekül
spezifisch mit dem anderen Molekül
interagiert. Spezifische Interaktion kann zum Beispiel spezifische
Bindung des anderen Moleküls
oder an das andere Molekül
sein.
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Die
Reporterreaktion kann jeder Vorgang sein, welcher ein Signal als
Resonanz auf die Anwesenheit eines Markers oder auf die Bindung
einer spezifischen Sonde an den Marker sein. Zum Beispiel kann eine
Reaktion, die eine farbige Verbindung, eine fluoreszente Verbindung,
eine lichtabgebende Verbindung, eine strahlungsabgebende Verbindung,
oder die Konzentration einer oder mehrerer dieser Verbindungen als
nachweisbare Konzentration in einem vordefinierten Bereich eines
Testprodukts als Reporterreaktion dienen.
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Geeignete
Formate für
die Nachweisreaktion im Sinne der vorliegenden Erfindung können Blot-Techniken,
wie Western-Blot, Southern-Blot oder Northern-Blot sein. Die Blot-Techniken
sind in der Technik dem Durchschnittsfachmann bekannt und können zum
Beispiel als Elektro-Blot, Semdry-Blot, Vakuum-Blot oder Dot-Blot
durchgeführt
werden. Des weiteren können
immunologische Verfahren zur Bestimmung von Molekülen eingesetzt
werden, wie zum Beispiel Immunpräzipitation
oder immunologische Assays wie EIA, ELISA, RIA, FIA (fluoreszente
Immunoassys), Lateralflow-Assays (unter Einsatz von porösen Elementen
oder Kapillare), immunchromatografische Strips, Flow-Through-Assays,
Latexagglutination-Assays etc. In nukleinsäurebasierenden Annäherungen
können
Hybridisierungs- oder Amplifikationstechniken eingesetzt werden.
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Immunoassays
gemäß der vorliegenden
Erfindung können
sowohl kompetitive als auch nichtkompetitive Immunoassays wie z.
B. Sandwich-Assays umfassen.
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In
bestimmten Ausführungsformen
der Erfindung kann immunochemisches oder auf Nukleinsäuren basierendes
Testen unter Einsatz eines Testprodukts für klinische Laboratorien durchgeführt werden.
Ein solches Testprodukt kann jedes Produkt umfassen, welches sich
zu immunochemisch- oder nukleinsäurebasierenden
Testen eignet, einschließlich
beliebigem Format wie Point of Care sowie Bench-Top oder Laborprodukte. Die Produkte
können
beispielsweise als offene oder geschlossene Systeme bereitgestellt
werden. Das System kann auf beliebiger Methodik basieren, wie Mikrotiterplatten,
Multiwellplatten, Flow-Through oder Lateral-Flow Systeme, Mikrochip-
oder Array-basierte Systeme, sowie Bead- oder Membran-basierte Systeme.
Die Nachweisverfahren können
beliebige dem Fachmann bekannte Verfahren umfassen, die sich für immunochemische
oder auf Nukleinsäuren
basierende Nachweisreaktionen eignen. Derartige Nachweissysteme
können zum
Beispiel Lumineszenz-Systeme (Elektrolumineszenz, Biolumineszenz,
Photolumineszenz, Radiolumineszenz, Chemilumineszenz, Elektrolumineszenz),
Fluoreszenz-basierte Systeme, auf Konduktivität basierende Nachweissysteme,
Strahlung (Licht, UV, Röntgenstrahlen,
Gamma- Strahlen etc.), Plasmonresonanz (z. B. Oberflächenplasmonresonanz
SPR) oder jedes andere bekannte Verfahren sein.
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Die
Bezeichnung poröse
Elemente soll gemäß der vorliegenden
Erfindung jede dreidimensionale Anordnung poröser Substanzen betreffen. Solche
porösen
Elemente können
beispielsweise Membrane, Beads o. ä. beinhalten.
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Durch
die vorliegende Erfindung ist es möglich, Karzinome frühzeitig,
d. h. in deren Vorstufen, zu diagnostizieren.
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Ein
weiterer Offenbarungsgehalt der vorliegenden Erfindung bezieht sich
auf ein Kit zur Durchführung eines
Verfahrens gemäß der Erfindung.
Ein solches Kit umfasst zum Beispiel:
- (a) ein
Reagenz zum Nachweis der Expression eines zellzyklusregulierenden
Proteins, z. B. ein gegen ein solches Protein gerichteter Antikörper oder
eine für
ein solches Protein kodierende Nukleinsäure und jeweils Teile davon
- (b) ein Lysepuffer zur Auflösung
der Körperprobe
- (c) konventionelle Agenzien, wie Puffer, Träger, Marker, etc., und optional
- (d) ein Agens für
Kontrollreaktionen, z. B. ein zellzyklusregulierendes Protein, eine
für ein
solches Protein kodierende Nukleinsäure und jeweils Teile davon,
oder eine Zellpräparation
-
Darüber hinaus
können
eine oder mehrere der einzelnen Komponenten vorhanden sein. Zum
Beispiel kann das Nachweisreagenz sowie andere Festphasen-fixierte
Reagenzien vorhanden sein.
-
Im
Allgemeinen kann der Lysepuffer jedes dem Fachmann bekannte Lösungsmittel
sein. Der Lysepuffer zum Einsatz im Kit kann zum Beispiel ein organisches
oder wässriges
Lösungsmittel
von chaotropen Agenzien sein wie z. B. Harnstoff, GuaSCN, Formamid,
von Detergenzien wie anionischen Detergenzien (z. B. SDS, N-Lauryl-Sarcosine,
Natriumdeoxycholate, Alkyl-Aryl-Sulfonate, langkettige (Fettsäure-) Alkoholsulfate,
Olefinsulfate und -sulfonate, Alfa-Olefinsulfate und -sulfonate,
sulfathaltige Monoglyceride, sulfathaltige Äther, Sulphosuccinate, Alkansulfonate,
Phosphat-Ether, Alkylisothionate, Saccharoseester), kationische
Detergenzien (z. B. Zetyltrimethylammoniumchloride), nicht-ionische
Detergenzien (z. B. Tween 20, Nonidet P-40, Triton X-100, NP-40,
Igepal CA-630, N-Octyl-Glucosid) oder amphotere Detergenzien (z.
B. CHAPS, 3-Dodecyl-Dimethylammonio-Propan-1-Sulfonate, Lauryldimethylaminoxide)
und/oder von Alkalihydroxiden wie NaOH oder KOH. In bestimmten Ausführungsformen,
wo die Lyse der Zellen ohne Detergenzien erreicht werden kann, können Hyper-
oder hypotonischen Lösungen
oder Puffer oder einfach Wasser oder eine organische Flüssigkeit
als Lösungsmittel
verwendet werden. Jede Flüssigkeit,
die sich dafür
eignet die zellulären
Bestandteile von Körperproben
komplett oder teilweise aufzulösen,
kann gemäß der vorliegenden
Erfindung als Lysepuffer angesehen werden. Somit müssen Lysepuffer
gemäß der vorliegenden
Erfindung keine Puffersubstanzen enthalten oder Pufferkapazität besitzen.
-
Um
optimale Ergebnisse des Assays zu erhalten ist der pH-Wert eines
Lysepuffers, der bei dem Assay verwendet werden kann ungefähr neutral.
Der pH-Wert des Lysepuffers liegt im Bereich von 4 bis 10. In bestimmten
Ausführungsformen
liegt der pH-Wert im Bereich von 5 bis 9. In einer anderen Ausführungsform
liegt er im Bereich von 6 bis 8, in einer weiteren im Bereich von
6,5 bis 7.5.
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Beispiele
für Lysepuffer
können
der folgenden Tabelle 1 entnommen werden. Tabelle
1
nb: nicht bestimmt; +/–: mäßig; +: gut; ++: sehr gut;
+++: ausgezeichnet
-
In
bestimmten Situationen kann der zyklinabhängige Kinaseinhibitor p16 in
den gelösten
Proben abgebaut werden und muss so nicht nachgewiesen werden. Dies
ist besonders der Fall, wenn die Proben direkt auf ein Lysemedium
transferiert werden und darin für
eine bestimmte Zeit gelagert werden. Um einen Abbau zu verhindern
kann der Lysepuffer des Weiteren einen oder mehrere Agenzien enthalten,
welche den Abbau der Bestandteile innerhalb der Rohprobe verhindern.
Solche Bestandteile können
zum Beispiel Enzyminhibitoren, wie Proteinaseinhibitoren, RNAse-Inhibitoren,
DNAse-Inhibitoren, etc. umfassen. Die Inhibitoren können z.
B. Proteinaseinhibitoren beinhalten, ausgewählt aus der folgenden Tabelle
2.
-
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Zu
Stabilisierungszwecken kann der Lysepuffer auch Bulk-Proteine (z.
B. Albumin wie Bovin Serum Albumin oder Kalbserum Albumin oder andere
Bulk-Proteine) enthalten, die dem Abbau der Probenproteinen entgegenstehen.
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Die
Bulk-Proteine können
zum Beispiel in Kombination mit Proteinaseinhibitoren verwendet
werden oder anstelle von Proteinaseinhibitoren hinzugefügt werden.
In einer Ausführungsform
kann das Lösungsmittel so
ausgewählt
werden, damit es mit der Assayleistung (z. B. ELISA) kompatibel
ist und die gelösten
Proben direkt im Assay verwendet werden können.
-
In
manchen Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung kann der Lysepuffer so angesetzt werden, dass
ein spezifischer Anhaltewert festgelegt werden kann.
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Ein
Aspekt der Erfindung bezieht sich auf ein In-Vitro diagnostisches
Produkt. Ein In-Vitro diagnostisches Produkt gemäß der vorliegenden Erfindung
ist durch Festphasen-fixierte Nachweisreagenzien charakterisiert,
die für
einen zyklinabhängigen
Kinaseinhibitor spezifisch sind. In einer Ausführungsform sind die Nachweisreagenzien
für den
zyklinabhängigen
Kinaseinhibitor p16 spezifisch.
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In
der Technik gibt es einige In-Vitro diagnostischen Produkte, bei
denen Reagenzien zum Nachweis des zyklinabhängigen Kinaseinhibitors p16
in histologischen oder zytologischen Proben eingesetzt werden.
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Diese
In-Vitro diagnostischen Produkte sind zellbasierende Nachweisprodukte,
welche das p16 Antigen in Zellen oder Gewebe nachweisen, jedoch
nicht in gelösten
Proben.
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Da
p16 ein intrazelluläres
Antigen ist, ist es möglich,
dass es von den Nachweisreagenzien in der Lösung erst nach der Permeabilisierung
der Zellen erkannt wird. Damit schließt der in der Technik bekannte
In-Vitro diagnostische Einsatz von Reagenzien zum Nachweis des zyklinabhängigen Kinaseinhibitors
p16 die Festphasenfixierung der Nachweisreagenzien aus. Nach dem
Stand der Technik gibt es keine Lehren über das Design von Testkits
oder In-Vitro Diagnostika, die p16 fixierte Festphasen-Nachweisreagenzien
enthalten. Ein Verfahren zur Diagnosestellung auf der Basis von
gelösten
Proben schien nach Stand der Technik nicht durchführbar zu
sein und wurde bisher noch nicht vorgeschlagen.
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Aus
diesem Grund ist ein Aspekt der vorliegenden Erfindung, ein In-Vitro
diagnostisches Produkt bereitzustellen, welches Sonden beinhaltet,
die gegen den an eine Festphase fixierten zyklinabhängigen Kinaseinhibitor
p16INK4a gerichtet sind und eine Diagnosestellung
von Karzinomen und deren Vorläuferläsionen in
einer gelösten
Probe ermöglichen.
In bestimmten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung, können
die Sonden beispielsweise gegen das p16INK4a Protein
gerichtete Antikörper
oder Antikörper-Fragmente
enthalten. Ein Vorteil der In-Vitro diagnostischen Produkte der
vorliegenden Erfindung ist die leichte und rationelle Diagnosestellung
von Karzinomen und deren Vorläuferläsionen.
Der Test kann sowohl zu Screeningzwecken, als auch zu Diagnosezwecken
geeignet sein und kann zur primären
Diagnose und auch zur Überwachung
des Krankheitsverlaufes eingesetzt werden. Die In-Vitro diagnostischen
Produkte können
in bestimmten Ausführungsformen
in klinischen Laboratorien zum Point-of-Care-Testing oder sogar
zum Selbsttesten einsetzbar sein.
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Die
In-Vitro diagnostischen Produkte, die Festphasen-fixierte Reagenzien
zum Nachweis des zyklinabhängigen
Kinaseinhibitors p16 beinhalten, können für den Nachweis verschiedener
Karzinomentitäten
und deren jeweilige Vorläuferläsionen geeignet
sein. Die In-Vitro diagnostischen Produkte können für die Analyse jeglicher Art
von lysierten Körperproben
verwendet werden.
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Die
Antikörper
können
durch direkte oder indirekte Fixierung an die Festphase fixiert
werden. Die direkte Fixierung kann durch kovalente oder nichtkovalente
Bindung an Oberflächen
erfolgen. Die indirekte Fixierung kann durch Bindung des Antikörpers an
Agenzien, welche selbst direkt an Festphasen fixiert sind, erfolgen.
Solche Agenzien können
Antikörper
oder andere Bindeagenzien wie Avidin, Streptavidin, Biotin, Digioxingenin
oder ähnliches
umfassen.
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Die
In-Vitro diagnostischen Produkte, die gemäß der vorliegenden Erfindung
vorgesehen sind, sind ausgewählt
aus einer Gruppe bestehend aus
- a. einem ELISA
Produkt umfassend Antikörper,
die gegen den zyklinabhängigen
Kinaseinhibitor p16 gerichtet sind, fixiert an ELISA Platten, ELISA
Streifen oder ELISA Mikrotiterplatten;
- b. einem Lateral-Flow Testprodukt, umfassend Antikörper, die
gegen den zyklinabhängigen
Kinaseinhibitor p16 gerichtet sind, fixiert an Teststreifen, kolloide
Goldpartikel oder Latexpartikel;
- c. einem Flow-Through Assay, umfassend Antikörper, die gegen den zyklinabhängigen Kinaseinhibitor
p16 gerichtet sind, fixiert an poröse Elemente oder an die Oberfläche von
Kapillaren;
- d. einem Latexagglutinations-Assay, umfassend Antikörper, die
gegen den zyklinabhängigen
Kinaseinhibitor p16 gerichtet sind, fixiert an Latexpartikel; und
- e. einem Immunoassay, umfassend Antikörper, die gegen den zyklinabhängigen Kinaseinhibitor
p16 gerichtet sind, fixiert an Beads, Membrane oder Mikrosphäre.
-
Die
ELISA Produkte können
jeglicher, dem Fachmann bekannter Art sein. Diese Produkte umfassen Produkte
für Sandwich
ELISA Formate, für
kompetitive ELISA Formate und jedes andere ELISA Format.
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Lateral-Flow
Assays zum Einsatz als In-Vitro diagnostisches Produkt gemäß der vorliegenden
Erfindung sind beliebige Lateral-Flow Assays mit mindestens einem
Festphasen-fixierten Reagenz, das an den zyklinabhängigen Kinaseinhibitor
bindet. Solche Produkte können
mehrere Mechanismen zur Visualisierung der Testergebnisse umfassen.
In bestimmten Ausführungsformen
können
die Tests sekundäre
Nachweisreagenzien, die gegen den zyklinabhängigen Kinaseinhibitor p16
gerichtet sind umfassen, oder ein andere Bestandteil, der in den
Testmomenten Einheiten nachweist. Nachweisbare Einheiten können kolloides
Gold, (farbige) Latexpartikel usw. umfassen.
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Flow-Through
Assays können
gemäß der vorliegenden
Erfindung Produkte umfassen, die auf Kapillaren oder porösen Elementen
(wie Membrane, Beads oder andere dreidimensionale Anordnungen poröser Substanzen)
basieren. Abhängig
von der Ausführungsform
muss die Größe der Poren
oder Kapillaren angepasst werden um optimale Flussbedingungen sicherzustellen.
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Durch
die vorliegende Erfindung ist es möglich, Karzinome frühzeitig
zu diagnostizieren. Hauptsächlich
Vorstufen von Karzinomen können
frühzeitig
erkannt werden. Es muss auch hervorgehoben werden, dass es möglich ist,
zwischen inflammatorisch bedingten oder metaplastischen Veränderungen
dysplastischer Präneoplasien
zu unterscheiden. Des Weiteren sind die Ergebnisse, die durch das
Verfahren gemäß dieser
Erfindung erhältlich
sind, keiner subjektiven Auswertung unterlegen, sodass z. B. falsch
negative Ergebnisse und falsch positive Ergebnisse eines Pap-Tests
oder histologischer Präparationen
vermieden werden können.
Außerdem zeichnet sich die vorliegende Erfindung durch
ein schnelles und einfaches Handling aus, sodass sie für umfassende
Screeningmaßnahmen,
hauptsächlich
auch in Dritte-Welt-Ländern
eingesetzt werden kann. Somit leistet die vorliegende Erfindung
einen wichtigen Beitrag zur heutigen Krebsdiagnostik.
-
BEISPIELE
-
Beispiel 1: Nachweis einer
zervikalen intraepithelialen Neoplasie in einem ELISA Testformat
-
33
zervikale Abstriche in einem Lysepuffer wurden einem ELISA basierten
Nachweis der Überexpression
des zyklinabhängigen
Kinaseinhibitors p16 in Lösungen,
die von den in den Abstrichen enthaltenden Zellen präpariert
wurden, unterworfen.
-
Der
ELISA Test wurde wie folgt durchgeführt:
-
(A) Zelllyse
-
Zervikale
Abstrichbürsten
wurden in 15 ml Gefäße gegeben,
die 2 ml des mtm Lysepuffer (2% Triton X-100, 0,4% SDS, 0,6 mM PMSF in PBS) enthielten.
Die in der Bürste
vorliegenden zervikalen Zellen wurden mindestens 20 Stunden lysiert.
Die Lysate der zervikalen Abstrichproben wurden dann in 2 ml Röhrchen transferiert
und dann bei 4°C
(15 min bei 28.000 × g
(16.600 rpm HighspeedCentrifuge JEC Mult RF)) zentrifugiert. Der Überstand
wurde in ein frisches Röhrchen
transferiert. Der Überschuss
kann bei –20°C gelagert
werden.
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(8) Durchführung des
ELISA Tests
-
Beschichten der ELISA
Platten
-
Die
Stock-Lösung
des p16 spezifischen Antikörperklons „mtm E6H4" wurde mit PBS verdünnt um eine fertige
Beschichtungslösung
zu erhalten.
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50 μl der Beschichtungslösung wurde
in jede Kavität
der ELISA Platten gegeben.
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Für die Beschichtung
wurden die Platten über
Nacht bei 4°C
inkubiert.
-
Die
Beschichtungslösung
wurde von den ELISA Platten entfernt und die Platten wurden in einem
automatisierten ELISA Waschgerät
wie folgt gespült.
- • 7 × 250 μl Waschpuffer
(0.1% Tween20 (v/v) in PBS)
-
Inkubation mit den Proben
-
Nach
Entfernen des Blockpuffers wurden 100 μl der lysierten Zellproben pro
Kavität
hinzugegeben.
-
Für die Kalibrierung
des Tests wurden verschiedene Konzentrationen des rekombinanten
p16 Proteins (0 pg/ml, 50 pg/ml,100 pg/ml, 200 pg/ml, 400 pg/ml,
800 pg/ml) zum Test hinzugefügt.
-
Die
Proben wurden eine Stunde bei Raumtemperatur inkubiert.
-
Anschließend wurden
die Proben in einem automatisierten ELISA Waschgerät wie folgt
gewaschen.
- • 7 × 250 μl Waschpuffer.
Der restliche Puffer wurde entfernt.
-
Inkubation
mit einem Detektionsantikörper
-
Es
wurde eine Arbeitslösung
aus dem biotinyliertem sekundären
Antikörperklon
mtm D7D7, der für das
p16 Protein spezifisch ist durch Verdünnung der Stocklösung angesetzt.
-
100 μl der Arbeitslösung wurden
pro Kavität
hinzugegeben.
- • 7 × mit 250 μl Waschpuffer.
-
Nachweis
-
Streptavidin-HRP-Polymere
(1 mg/ml) wurden 1:10 vorverdünnt.
(4 μl +
36 μl Inkubationspuffer);
die endgültige
Inkubationslösung
wurde durch 1:300 Verdünnung
mit Inkubationspuffer (0,1% BSA in PBS) bis zur endgültigen Konzentration
von 0,33 μg/ml
angesetzt.
-
100 μl dieser
Lösung
wurden pro Kavität
hinzugegeben und eine Stunde bei Raumtemperatur inkubiert.
-
Anschließend wurde
der Puffer entfernt und die Platten wurden manuell mit 200 μl Waschpuffer
pro Kavität
5 Mal gewaschen.
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Substratinkubation
-
Das
TMB Substrat wurde eine Stunde im Dunkeln auf 25°C equilibriert.
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100 μl der Substratlösung wurden
pro Kavität
hinzugegeben.
-
Die
ELISA Platten wurden bei 25°C
exakt 15 Minuten im Dunkeln inkubiert. Dann wurde die Reaktion durch
Hinzugabe von 80 μl
2,5 M H2SO4 gestoppt.
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Innerhalb
5 Minuten nach Stoppen der Reaktion, wurde die optische Dichte (OD)
bei 450 nm bestimmt. Nach der Auswertung der Ergebnisse lieferte
jede Probe einen OD Wert.
-
Die
Tabelle 3 zeigt die Ergebnisse des Versuchs. Die ELISA Ergebnisse
wurden mit den diagnostischen Ergebnissen des Papanicolaou Tests
(PAP Test, zervikale Zytologie) der gleichen Patientinnen verglichen.
Die zervikale Zytologie wurde gemäß der Münchner Klassifikation II (1990)
ausgewertet. Pap II unterscheidet zwischen gutartigen Zellen, Cervicitis
und Metaplasien, Pap IV zwischen schwerer Dysplasie und Karzinomen
In Situ. Es hat sich herausgestellt, dass Proben, die eine größere OD
als 0,9 im ELISA Test liefern, denjenigen Proben entsprechen, die
durch den konventionellen cytologischen Pap Test als dysplastisch
klassifiziert werden.
-
Bei
OD 0,9 als Grenzwert für
die Auswertung der Proben, sehen die ELISA Ergebnisse wie folgt
aus:
-
-
Der
ELISA Test war positiv bei allen Proben (100%) von Frauen, die eine
schwere Dysplasie hatten und negativ bei allen 30 Proben (100%)
von Frauen, die keine Dysplasie hatten.
-
Unter
Verwendung des Grenzwertes, der bei diesen Versuchen bestimmt wurde,
wurden zytologische Proben von 300 Patientinnen im vorgestellten
ELISA Testformat getestet. Anhand dieser Versuche können Proben,
die durch eine zytologische Untersuchung als dysplastisch identifiziert
wurden, auch im ELISA Testformat als dysplastisch identifiziert
werden.
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Die
Ergebnisse zeigen, dass es durch die Quantifizierung des p16 Proteins
in gelösten
Patientenproben möglich
ist, Dysplasien in den Proben nachzuweisen. Die Diagnose im vorliegenden
Beispiel basiert auf dem Vergleich des p16 Level, der in einer spezifischen
Patientenprobe vorliegt, mit dem Level, der in normalen, nicht dysplastischen
Proben vorliegt. Der Vergleich wird im Testformat durch Verwendung
des im ELISA Test bestimmten Grenzwertes für die OD durchgeführt. Die
Proben werden als positiv klassifiziert, wenn der Wert über diesem
Grenzwert liegt.
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Beispiel 2: Nachweis einer
zervikalen intraepithelialen Neoplasie in einem Lateral Flow Testformat
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Neun
zervikale Abstriche in PreservCyt (Cytyc Corporation Boxborough,
Mass.) Lösung
wurden einem konventionellen PAP Test unterworfen und gleichzeitig
einem Lateral Flow basierten Nachweis der Überexpression des zyklinabhängigen Kinaseinhibitor
p16 in Lösungen,
die aus den von den Abstrichen gewonnenen Zellsuspensionen präpariert
wurden. Der Lateral Flow Test wurde wie folgt durchgeführt:
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(A) Zelllyse
-
10
ml der Zellsuspensionen der einzelnen zervikalen, PreservCytTM fixierten Abstrichproben wurden in ein
15 ml Reaktionsgefäß transferiert.
Die Proben wurden 15 Minuten (3000 rpm, Heraeus Varifuge, rotor 8074)
bei Raumtemperatur bei 1500 × g
zentrifugiert; der Überstand
wurde entfernt, das restliche Methanol konnte verdampfen (15 Minuten
bei Raumtemperatur); das Pellet wurde in 500 μl Lysepuffer aufgelöst und in ein
1,5 ml Reaktionsgefäß transferiert.
Die Lösung
wurde bei 4°C
zentrifugiert (15 Minuten bei 28000 × g (16600 rpm Microcentrifuge
Biofuge fresco)) und der Überstand
wurde in ein frisches Röhrchen
transferiert. Der Überstand
kann bei –20°C gelagert
werden.
-
(B) Durchführung des
Lateral Flow Assays
-
Befestigen des Fangantikörpers an
eine Membran
-
Die
Stocklösung
des p16 spezifischen Antikörperklons
E6H4 wurde in TBS (enthaltend 1% Bovin Serum Albumin) aufgelöst, um eine
Ready-To-Use Spotting-Lösung
mit einer Konzentration von 1 mg Antikörper/ml zu erhalten. Die Ready-To-Use
Lösung
wurde auf die Nitrozellulosemembran bei 30 μl/30 cm gespottet. Whatman Dochte
wurden an einem Ende der Nitrozellulose befestigt und die Dipsticks
wurden bei 37°C
eine Stunde getrocknet. Danach konnten sie bei Raumtemperatur equilibrieren
und wurden in 4 mm breite Dipsticks geschnitten.
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Herstellung
der Konjungat-Lösung
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Die
Stocklösung
des p16 spezifischen Antikörperklons
mtm D7D7, konjungiert an kolloidem Gold (40 nm Partikelgröße), wurde
in TBS (enthaltend 1% Bovin Serum Albumin) aufgelöst, um eine
Ready-To-Use Detektions-Antikörper-Lösung mit
einer endgültigen
Konzentration von 1,0 OD bei 520 nm zu erhalten.
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Inkubation
mit Proben
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Dann
wurden 20 μl
der lysierten Zellproben zu 20 μl
Ready-to-Use Detektions-Antikörper-Lösung in eine
Mikrotiterkavität
gegeben und vermischt. Der Dipstick, beschichtet mit dem Fangantikörperklon
E6H4, wurde in die Kavität
gegeben, bis die Probe vollständig
aufgesaugt wurde. Das Signal wurde abgelesen während der Dipstick noch nass
war.
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Ergebnisse
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In
unserem Testformat zeigten 2 Proben (Probe 1 und 2), die durch die
PAP Färbung
als PAP IVa klassifiziert wurden und daher dysplastische Zellen
enthielten, klar erkennbare violette Banden im Bereich des gespotteten
Fangantikörpers.
Im Gegensatz dazu wurde keine Bande bei den anderen 7 Proben (Proben
3–9) nachgewiesen,
die durch die PAP Färbung
als PAP II–III
klassifiziert wurden und daher normale Zellen enthielten.
-
Der
ELISA Test wurde wie in Beispiel 1 durchgeführt. Die Ergebnisse zeigt die
Tabelle 4.
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