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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zum Nachweis eines frühen Stadiums
einer Nierenerkrankung und/oder von Nierenkomplikationen einer Erkrankung.
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Hintergrund der Erfindung
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Das
Auftreten von überschüssigem Protein wie
Albumin in dem Urin weist auf eine Nierenerkrankung hin. Eine diabetische
Nephropathie ist eine solche Erkrankung. Zu dem Zeitpunkt, zu dem
der Überschuss
an Albumin nachgewiesen wird, ist die Nierenerkrankung fortgeschritten,
möglicherweise
bis zu einem Stadium, in dem sie irreversibel ist und eine Behandlung
wenig Wirkung zeigt. Daher ist es eine Aufgabe der Erfindung, einen
Test, der empfindlicher als der derzeit bekannte Radioimmunoassay
ist, zum Nachweis solch einer Erkrankung so früh wie möglich zur Verfügung zu
stellen, so dass die Erkrankung entweder verhindert werden kann
oder ein Behandlungsprotokoll frühzeitig
in der Erkrankung begonnen werden kann.
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Eine
spezifische Proteinurie und insbesondere eine (Mikro- und Makro-)
Albuminurie ist ein Marker einer Erkrankung, die eine Nierenerkrankung (Glomerulonephritis,
bakterielle und virale Glomerulonephritiden, IgA-Nephropathie und
Henoch-Schönlein
Purpura, membranproliferative Glomerulonephritis, membranöse Nephropathie,
Sjögren-Syndrom, diabetische
Nephropathie, nephrotisches Syndrom (Minimal-changes-Glomerulopathie,
fokale Glomerulosklerose und damit in Zusammenhang stehende Störungen),
akutes Nierenversagen, akute tubulointerstinale Nephritis, Pyelonephritis,
Urogenitalentzündung,
Präeklampsie,
die Abstoßung
einer transplantierten Niere, Lepra, Rückflussnephropathie, Nephrolithiase),
eine genetische Nierenerkrankung (medulläre zystische, medulläre schwammartige,
polyzystische Nierenerkrankung (autosomal dominante polyzystische
Nierenerkrankung, autosomal rezessive polyzystische Nierenerkrankung,
tuboröse
Sklerose), von Hippel-Lindau-Syndrom, familiäre Erkrankung mit dünner glomerularer
Basismembran, Kollagen-III-Glomerulopathie, Fibronektinglomerulopathie,
Alport-Syndrom, Fabry-Krankheit, Nagel-Patella-Syndrom, kongenitale urologische Anomalien), monoklonale
Gammopathien (multiples Myelom, Amyloidosis und damit in Zusammenhang
stehende Erkrankungen), fiebrige Erkrankungen (familiäres Mittelmeerfieber,
HIV-Infektion – AIDS),
entzündliche Erkrankungen
(systemische Vaskulitiden (Periarteritis nodosa, Wegener-Granulomatose,
Entzündung mehrerer
Arterien, nekrotisierende und Halbond-bildende Glomerulenophritis),
Polymyositis-Dermatomyositis, Pankreatitis, rheumatoide Arthritis,
systemischer Lupus erythematodes, Gicht), Bluterkrankungen (Sichelzellanämie, thrombotische
Purpura thrombopenica, hemolytischuremisches Syndrom, akute Rindennekrose,
Nierenthromboembolismus), Trauma und einen chirurgischen Eingriff
(umfangreiche Verletzungen, Verbrennungen, einen abdominalen und
vaskulären
chirurgischen Eingriff, Einleitung einer Anästhesie), Medikamente (Penicillamin,
Steroide) und Medikamentenmissbrauch, eine bösartige Erkrankung (epitelial
(Lunge, Brust), Adenokarzinom (renal), Melanom, lymphoretikuläres, multiples
Myelom), eine zirkuläre
Erkrankung (myokardischen Infarkt, Herzversagen, periphere vaskuläre Erkrankung,
Bluthochdruck, Herzkranzerkrankung, nicht-atherosklerotische kardiovaskuläre Erkrankung,
atherosklerotische kardiovaskuläre
Erkrankung), eine Hauterkrankung (Psoriasis, systemische Sklerose),
eine Erkrankung des Respirationstrakts (COPD, obstruktive Schlafapnoe,
Hypoxie in großen Höhen) und
eine endokrine Erkrankung (Akromegalie, Diabetes mellitus, Diabetes
insipidus) umfasst.
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Eine
Nierenerkrankung kann aus einer bakteriellen Infektion, Allergien,
kongenitalen Defekten, Steinen, Antibiotika, Immunsuppresiva, antineoplastischen
Mitteln, nicht-steroidalen entzündungshemmenden
Medikamenten, Analgetika, Schwermetallen, Tumoren und Chemikalien
resultieren.
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Der
Anmelder hat herausgefunden, dass Proteine einschließlich Albumin
normalerweise als eine Mischung eines natürlichen Proteins und Fragmenten
ausgeschieden werden, die spezifisch während der Passage durch die
Niere produziert werden (Osicka, T. M. et al. (1996) Nephrology,
2, 199–212). Proteine
werden während
der Passage durch die Niere durch postglomeruläre (Basismembran) Zellen, die
Röhrenzellen
umfassen können,
stark abgebaut. Lysosomen in Röhrenzellen
der Nieren können
für den
Abbau von Proteinen verantwortlich sein, die während der Nierenpassage ausgeschieden
werden (siehe 1). Die Abbauprodukte werden
in das Röhrenlumen
ausgeschieden. In normalen Individuen ist der größte Teil des Albumins in dem
Urin fragmentiert.
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Wenn
die Aktivität
der Lysosomen oder intrazelluläre
Prozesse, die Substrate auf Lysosomen richten, verringert ist, dann
erscheint mehr an Albumin mit hohem Molekulargewicht und im Wesentlichen
voller Länge
in dem Urin. Dies reflektiert ein Ungleichgewicht in den Zellprozessen
in dem Nierengewebe.
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Bis
jetzt wurde angenommen, dass ein konventioneller Radioimmunoassay
geeignet wäre,
die Gesamtheit eines spezifischen Proteins in einer Probe nachzuweisen.
Aber der Gesamtgehalt des Proteins kann mehr als solche umfassen,
die durch bekannte Antikörper
unter Verwendung eines konventionellen Radioimmunoassays (RIA) identifizierbar sind.
Derzeit verfügbare
Radioimmunoassays verlassen sich auf Antikörper zum Nachweis von Proteinen wie
Albumin. Der Nachweis mit Antikörpern
ist sehr genau bis runter zu Nanogrammengen. Jedoch beeinflusst
die Spezifität
der Antikörper
den Nachweis des Proteins. Der Antikörper erkennt bestimmte Epitope.
Wenn das spezifische Epitop auf dem Albumin fehlt, verändert oder
maskiert ist, oder das Albumin in irgendeiner anderen Weise modifiziert
ist, so dass der Antikörper
dabei versagt, das Albumin nachzuweisen, dann können Radioimmunoassays keine
genaue Darstellung der wahren Menge an Albumin liefern, die in einer
Urinprobe vorhanden ist.
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Verfahren
zum Nachweis von frühen
Anzeichen einer Erkrankung einschließlich einer Nierenerkrankung,
zur Bestimmung der Neigung eines Patienten zu der Erkrankung, zum
Verhindern des Entstehens einer Erkrankung und zum Behandeln der Erkrankung
im frühest
möglichen
Stadium sowie ein Verfahren zur Bestimmung des Gesamtgehalts eines spezifischen
Proteins in einer Probe sind einige der Aufgaben der Erfindung.
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EP 0 514 928 offenbart ein
Verfahren zum Diagnostizieren von Nierenerkrankungen durch den Nachweis
von Fragmenten von Albumin in menschlichem Urin. Der Nachweis der
Fragmente wird zum Beispiel mit immunologischen Verfahren oder Flüssigchromatographietechniken
durchgeführt.
In ähnlicher
Weise offenbaren Hall, C. L. et al., Brit. Med. J. 1/5955, 22. Februar
1975, S. 419–422,
den Nachweis von Fibrinogenfragmenten zum Diagnostizieren von Nierenerkrankungen
wie Glomerulonephritis oder Henoch-Schönlein-Purpura.
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U.S. 5,654,158 beschreibt
die Entwicklung von immunometrischen Assays, die mit Urinproben durchgeführt werden,
was es einem mit einer Nephropatie in Verbindung stehenden Protein
(ein IgG-Molekül)
ermöglicht,
als ein früher
und spezifischer Marker für
mit der Niere in Verbindung stehenden Erkrankungen zu dienen.
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DE 43 36 498 offenbart auch
den Nachweis eines speziellen Proteins in Urin (MGS 160/170) unter
Verwendung konventioneller Radioimmunoassays zum Diagnostizieren
von Nierenerkrankungen.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung ist auf ein Verfahren zum Diagnostizieren
eines frühen
Stadiums einer Nierenerkrankung und/oder von Nierenkomplikationen
einer Erkrankung gerichtet, umfassend:
- (a)
Abtrennen aller Proteine in einer Urinprobe; und
- (b) Nachweisen einer modifizierten Form eines Proteins in der
Probe, wobei der Nachweis des modifizierten Proteins für ein frühes Stadium
einer Nierenerkrankung und/oder von Nierenkomplikationen einer Erkrankung
indikativ ist und wobei die modifizierte Form eines Proteins ein
Protein von im Wesentlichen voller Länge ist, welches durch konventionelle
Radioimmunoassays nicht detektierbar ist.
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Obwohl
die Erkrankung, die man diagnostizieren möchte, auf keine bestimmte Erkrankung
beschränkt
ist, umfasst die Erkrankung gemäß dem Verfahren
der Erfindung eine Nephropathie, Diabetes insipidus, Diabetes Typ
I, Diabetes II, eine Nierenerkrankung (Glomerulonephritis, bakterielle
und virale Glomerulonephritiden, IgA-Nephropathie und Henoch-Schönlein Purpura,
membranproliferative Glomerulonephritis, membranöse Nephropathie, Sjögren-Syndrom,
nephrotisches Syndrom (Minimal-changes-Glomerulopathie, fokale Glomerulosklerose
und damit in Zusammenhang stehende Störungen), akutes Nierenversagen,
akute tubulointerstinale Nephritis, Pyelonephritis, Urogenitalentzündung, Präeklampsie,
die Abstoßung
einer transplantierten Niere, Lepra, Rückflussnephropathie, Nephrolithiase),
eine genetische Nierenerkrankung (medulläre zystische, medulläre schwammartige,
polyzystische Nierenerkrankung (autosomal dominante polyzystische
Nierenerkrankung, autosomal rezessive polyzystische Nierenerkrankung,
tuboröse
Sklerose), von Hippel-Lindau-Syndrom, familiäre Erkrankung mit dünner glomerularer
Basismembran, Kollagen-III-Glomerulopathie, Fibronektinglomerulopathie,
Alport-Syndrom, Fabry-Krankheit, Nagel-Patella-Syndrom, kongenitale
urologische Anomalien), monoklonale Gammopathien (multiples Myelom, Amyloidosis
und damit in Zusammenhang stehende Erkrankungen), fiebrige Erkrankungen
(familiäres Mittelmeerfieber,
HIV-Infektion – AIDS),
entzündliche Erkrankungen
(systemische Vaskulitiden (Periarteritis nodosa, Wegener-Granulomatose, Entzündung mehrerer
Arterien, nekrotisierende und Halbondbildende Glomerulenophritis),
Polymyositis-Dermatomyositis, Pankreatitis, rheumatoide Arthritis,
systemischer Lupus erythematodes, Gicht), Bluterkrankungen (Sichelzellanämie, thrombotische
Purpura thrombopenica, hemolytischuremisches Syndrom, akute Rindennekrose,
Nierenthromboembolismus), Trauma und einen chirurgischen Eingriff
(umfangreiche Verletzungen, Verbrennungen, einen abdominalen und
vaskulären
chirurgischen Eingriff, Einleitung einer Anästhesie), Medikamente (Penicillamin,
Steroide) und Medikamentenmissbrauch, eine bösartige Erkrankung (epitelial
(Lunge, Brust), Adenokarzinom (renal), Melanom, lymphoretikuläres, multiples
Myelom), eine zirkuläre
Erkrankung (myokardischen Infarkt, Herzversagen, periphere vaskuläre Erkrankung,
Bluthochdruck, Herzkranzerkrankung, nicht-atherosklerotische kardiovaskuläre Erkrankung,
atherosklerotische kardiovaskuläre
Erkrankung), eine Hauterkrankung (Psoriasis, systemische Sklerose),
eine Erkrankung des Respirationstrakts (COPD, obstruktive Schlafapnoe,
Hypoxie in großen Höhen) und
eine endokrine Erkrankung (Akromegalie, Diabetes mellitus, Diabetes
insipidus).
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Zudem
kann das Verfahren unter Verwendung eines jeden Proteins, vorzugsweise
Albumin, Globulin (α-Globulin
(α1-Globulin, α2-Globulin), β-Globulin, γ-Globulin), Euglobulin,
Pseudoglobulin I und II, Fibrinogen, α1-Säureglykoprotein
(Orosomucoid), α1-Glykoprotein, α1-Lipoprotein,
Ceruloplasmin, α2-19S-Glykoprotein, β1-Transferrin, β1-Lipoprotein, Immunoglobuline
A, E, G und M, Meerrettichperoxidase, Lactatdehydrogenase, Glucoseoxidase,
Myoglobin, Lysozym, einem Proteinhormon, einem Wachstumshormon,
Insulin oder parathyroidem Hormon, durchgeführt werden.
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Das
Verfahren kann unter Verwendung von Mitteln durchgeführt werden,
die keine Antikörper sind,
und zwar unter Verwendung solcher Verfahren wie Chromatographie,
Elektrophorese oder Sedimentation, die zusätzlich solche Verfahren wie
die Verteilungschromatographie, Adsorptionschromatographie, Papierchromatographie,
Dünnschichtchromatographie,
Gas-Flüssigkeits-Chromatographie, Gelchromatographie,
Ionenaustauschchromatographie, Affinitätschromatographie oder Hydrophobchromatographie,
wandernde Grenzflächenelektrophorese,
Zonenelektrophorese oder isoelektrische Fokussierung umfassen.
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Insbesondere
ist das Verfahren der Erfindung auf die Verwendung einer Hydrophobchromatographie
in einem Hochdruckflüssigkeitschromatographen
(HPLC) gerichtet.
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Die
vorliegende Erfindung ist auch auf ein Nachweisverfahren mit einem
Antikörper
zum Diagnostizieren eines frühen
Stadiums einer Nierenerkrankung und/oder von Nierenkomplikationen
einer Erkrankung gerichtet. Das Verfahren der Erfindung wird durch
das Untersuchen auf ein intaktes/modifiziertes Protein verwirklicht,
das normalerweise unter Verwendung konventioneller Mittel nicht
in Urin identifizierbar ist. Das intakte/modifizierte Protein der
Erfindung ist in der Urinprobe einer erkrankten Person oder einer
Person, die für
eine Erkrankung prädisponiert
ist, vorhanden, bevor das native Protein nachgewiesen werden kann.
Daher zeigt der Nachweis eines intakten/modifizierten Proteins in
einer Urinprobe in einem frühen
Stadium an, dass der Patient entweder erkrankt oder für die Erkrankung
prädisponiert
ist, sogar obwohl der Patient ansonsten normal erscheint. Ein Assayverfahren
der Erfindung umfasst den Nachweis eines intakten/modifizierten
Proteins durch einen Antikörper,
der spezifisch für
sowohl die modifizierten wie auch unmodifizierten Formen des Proteins
ist. Vorzugsweise ist der Antikörper
für das modifizierte
Protein spezifisch. Der Antikörper
kann an eine enzymatische, radioaktive, fluoreszierende oder chemilumineszierende
Markierung gebunden sein, wobei der Nachweisschritt einen Radioimmunoassay,
einen immunoradiometrischen Assay, einen fluoreszierenden Immunoassay,
einen enzymverknüpften
Immunoassay oder einen Protein A-Immunoassay umfasst.
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In
dem Verfahren der Erfindung wird das frühe Stadium der Erkrankung diagnostiziert,
wenn das modifizierte Protein in dem Urin in sich mit der Zeit erhöhenden Mengen
vorhanden ist und durch einen konventionellen Radioimmunoassay nicht
detektierbar ist.
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Zudem
ist die vorliegende Erfindung auch auf ein Verfahren zum Bestimmen
eines Behandlungsmittels für
eine Nierenerkrankung und/oder Nierenkomplikationen einer Erkrankung
gerichtet, umfassend:
- (a) Erhalten einer Urinprobe
von einer Person, die eine Behandlung mit einem Mittel erfährt, von dem
man glaubt, dass es in der Lage ist, die Erkrankung zu behandeln;
und
- (b) Suchen nach einer modifizierten Form eines Proteins in der
Probe, wobei entweder die Anwesenheit oder das Fehlen der modifizierten
Form des Proteins in dem Urin oder eine abfallende Menge der modifizierten
Form des Proteins mit der Zeit in dem Urin darauf hinweisen, dass
das Mittel ein Behandlungsmittel für die Nierenerkrankung und/oder
Nierenkomplikationen einer Erkrankung ist.
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Es
ist eine andere Aufgabe der Erfindung, den Gesamtgehalt eines bestimmten
Proteins in einer Probe zu bestimmen, umfassend:
- (a)
Abtrennen aller Proteine in der Probe;
- (b) Nachweisen von modifizierten und unmodifizierten Formen
des bestimmten Proteins; und
- (c) Zusammenfügen
der modifizierten und unmodifizierten Formen des bestimmten Proteins,
um den Gesamtgehalt des bestimmten Prote ins in der Probe zu bestimmen,
wobei die modifizierte Form des bestimmten Proteins so ist, wie
es hierin definiert wird.
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Vorzugsweise
ist die Probe eine biologische Probe wie Urin.
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Diese
und andere Aufgaben der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung
der Erfindung, den hier angefügten
Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird, und den angefügten Ansprüchen besser
verstanden werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt
den Verlauf von gefiltertem intakten Albumin in Röhrenzellen
und den Abbau von Albumin zur Bereitstellung ausgeschiedener Albuminfragmente.
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2a und 2b zeigen
ein repräsentatives Profil
von (3H) HSA in (a) Urin und (b) Plasma,
das von normalen, gesunden Freiwilligen durch Größenausschlusschromatographie
gesammelt wurde. Der Urin enthält
hauptsächlich
fragmentiertes Albumin. Und Plasma enthält hauptsächlich intaktes Albumin.
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3 zeigt
Urin von einem normalen, gesunden Freiwilligen nach Größenausschlusschromatographie,
der eine Spitze mit fragmentiertem Albumin, aber keine Spitze mit
intaktem Albumin zeigt.
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4 zeigt
Urin aus einem diabetischen Patienten, der Spitzen von sowohl intaktem
wie auch fragmentiertem Albumin nach Größenausschlusschromatographie
zeigt.
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5 zeigt
ein HPLC-Profil von Albumin allein.
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6 zeigt
das HPLC-Profil von Plasma aus einem normalen, gesunden Freiwilligen,
das Spitzen von Albumin zeigt.
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7 zeigt
das HPLC-Profil von Urin aus einem normalen, gesunden Freiwilligen
mit fragmentierten Produkten von Albumin, aber keine Spitze mit intaktem
Albumin.
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8 zeigt
das HPLC-Profil einer Urinprobe aus einem Diabetespatienten mit
Normalbumin, das Albuminabbauprodukte und eine kleine Spitze von modifiziertem
Albumin bei einer Retentionszeit von ungefähr 39–44 zeigt.
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9 zeigt
das HPLC-Profil von Urin aus einem Diabetespatienten mit Normalbumin,
der Anzeichen eines Nierenversagens und das Vorhandensein der charakteristischen
Albuminspitze mit Spikes bei einer Retentionszeit von ungefähr 39–44 zeigt.
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10 zeigt
ein HPLC-Profil eines Diabetespatienten mit Normalbumin, der Anzeichen
eines Nierenversagens und das Vorhandensein der charakteristischen
Spitze von modifiziertem Albumin mit Spikes bei einer Retentionszeit
von ungefähr
39–44 zeigt.
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11 zeigt
ein HPLC-Profil eines Diabetespatienten mit Makroalbuminurie, der
große
Mengen des normalen Albumins sowie das charakteristische Erscheinungsbild
bei einer Retentionszeit von ungefähr 39–44 zeigt.
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12 zeigt
eine Langzeitstudie eines Patienten, bei dem das modifizierte Protein
zu einem Zeitpunkt vor dem Beginn einer diabetischen Nephropathie
nachgewiesen wurde, was eine Prädisposition
für eine
diabetische Nephropathie sowie die Verzögerung in der Behandlung, die
durch das sich Verlassen auf konventionelle RIA-Verfahren ausgelöst wird,
zeigt.
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13 zeigt
eine Langzeitstudie eines Patienten, bei dem das modifizierte Protein
zu einem Zeitpunkt vor dem Beginn einer diabetischen Nephropathie
nachgewiesen wurde, was eine Prädisposition
für eine
diabetische Nephropathie sowie die Verzögerung in der Behandlung, die
durch das sich Verlassen auf konventionelle RIA-Verfahren ausgelöst wird,
zeigt.
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14 zeigt
eine Langzeitstudie eines Patienten, bei dem das modifizierte Protein
zu einem Zeitpunkt vor dem Beginn einer diabetischen Nephropathie
nachgewiesen wurde, was eine Prädisposition
für eine
diabetische Nephropathie sowie die Verzögerung in der Behandlung, die
durch das sich Verlassen auf konventionelle RIA-Verfahren ausgelöst wird,
zeigt.
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Detaillierte Beschreibung
der Erfindung
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Der
Anmelder hat herausgefunden, dass wenn Proteine einschließlich wichtiger
Plasmaproteine wie Albumin und Immunglobulin durch die Niere filtriert
werden, sie anschließend
durch Zellen in der Niere abgebaut werden, bevor das Material ausgeschieden
wird. Es ist wahrscheinlich, dass filtrierte Proteine durch Röhrenzellen
aufgenommen werden. Röhrenzellen
liegen hinter dem Nierenfilter und kommen mit dem Primärfiltrat
in direkten Kontakt. Wenn Proteine durch die Röhrenzellen internalisiert werden,
dann werden sie den Lysosomen zugeführt, wo sie zum Teil in Fragmente
mit verschiedenen Größen abgebaut
werden und dann wieder aus der Zelle ausgestoßen werden. Diese wieder ausgestoßenen Fragmente,
von denen es wenigstens 60 unterschiedliche Fragmente geben kann,
die von einer bestimmten Art von Protein generiert werden, werden dann
in den Urin ausgeschieden.
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Der
Anmelder hat herausgefunden, dass bei einer Nierenerkrankung die
Fragmentierung der Proteine gehemmt wird. Dies bedeutet, dass gefilterte Proteine
mit im Wesentlichen voller Länge
von einer Person ausgeschieden werden, die an einer Nierenerkrankung
leidet. Dieser Übergang
von einer Fragmentierung zu einer Hemmung der Fragmentierung von
ausgeschiedenen Proteinen ist eine Basis für die Entwicklung neuer Medikamente
und diagnostischer Assays. Zum Beispiel stehen die anfänglichen Veränderungen,
die mit dem Auftreten von Nierenkomplikationen bei Diabetes zustande
kommen, mit einer Änderung
in dem Fragmentierungsprofil von ausgeschiedenem Albumin in Verbindung.
Dies führt zu
einer erkennbaren Mikroalbuminurie, die mit der Entwicklung einer
diabetischen Nephropathie synonym ist. Es ist unwahrscheinlich,
dass dies durch eine Hemmung in der lysosomalen Aktivität von Röhrenzellen
in Diabetes bedingt ist.
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Somit
können
Medikamente formuliert werden, um die lysosomale Aktivität in Diabetes
anzuschalten, wenn Nierenkomplikationen auftreten. Die Medikamente
können
auch bei anderen Nierenerkrankungen nützlich sein, bei denen lysosomale
Aktivitäten
betroffen sind, oder bei Diabetes ohne Nierenkomplikationen in solchen
Situationen, bei denen eine lysosomale Aktivität in Nicht-Nierengewebe abgeschaltet
ist. Solche Medikamente umfassen antiproliferative Medikamente wie
Antikrebsmedikamente.
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Der
Anmelder hat einen einzigartigen Assay zum Nachweis modifizierter
Formen von bestimmten Proteinen entdeckt, die in dem Urin von bestimmten Patienten
nachgewiesen werden, bevor die nicht modifizierte Form des bestimmten
Proteins durch die Verwendung konventioneller Assays wie Radioimmunoassays
nachgewiesen wird. Der Nachweis des modifizierten Proteins sagt
eine Prädisposition
für eine
Nierenerkrankung voraus.
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Definitionen
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„Fragmentiertes
Protein oder fragmentiertes Albumin" umfasst postglomeruläre Abbauprodukte nach
chemischem, enzymatischem oder physikalischem Abbau, der während der
Passage durch die Niere zustande kommt. Diese Komponenten haben eine
verringerte Größe und/oder
können
eine veränderte
Hydrophobizität
aufweisen.
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„Intaktes
Albumin, modifiziertes Albumin oder eine modifizierte Form von Albumin", wie sie hierin
verwendet werden, bedeuten eine Verbindung mit einer ähnlichen
Größe und Struktureigenschaften wie
natives Albumin, wobei die Aminosäuresequenz im Wesentlichen
die gleiche wie die von nativem Albumin ist. Sie ist vorzugsweise
ein filtriertes intaktes Protein. Es eluiert bei der Hochdruckflüssigkeitschromatographie
(HPLC) an oder in der Nähe
der gleichen Position wie natives Albumin (5). Jedoch wurde
die Struktur entweder durch eine kleinere enzymvermittelte Modifikation
oder eine Addition zu seiner Basisstruktur biochemisch modifiziert
und/oder physikalisch durch eine Änderung in seiner dreidimensionalen
Struktur, so dass es dem Nachweis durch konventionell verwendete
Antikörper
gegen Albumin entkommt. Eine biochemische Modifikation kann durch Enzyme
wie Endo- oder Exopeptidasen durchgeführt werden. Die 3-D-Struktur
von Albumin kann in irgendeiner Weise verändert worden sein. Liganden
können
an Albumin gebunden haben oder es kann irgendeine Kombination von
diesen sein. Das modifizierte Albumin, das in dem Verfahren der
Erfindung nachgewiesen wird, ist nicht durch derzeitige und konventionelle
Radioimmunoassays unter Verwendung verfügbarer Antikörper nachweisbar.
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Konventionelle
Antikörper
gegen Albumin können
käuflich
von einem Lieferanten von Immunochemikalien erworben werden. Zum
Beispiel können die
monoklonalen Antikörper
mit den Katalognummern A6684 (Klon Nr. HSA-11) und A2672 (Klon Nr. HSA-9)
sowie flüssiges
Gesamtserum, lyophilisierte Fraktionen, eine flüssige IgG-Fraktion und die
monoklonalen Antikörper
in der flüssigen
Form von Ascitesflüssigkeiten
von Sigma, St. Louis, MO, erhalten werden, wie sie in dem Abschnitt
für Immunochemikalien
auf den Seiten 1151–1152
in dem Katalog von Sigma-Biochemicals Organic Compounds for Research
and Diagnostic Reagents von 1994 zu finden sind.
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Wie
es hierin verwendet wird, umfasst intaktes/modifiziertes Albumin
solches Albumin, das im Wesentlichen die volle Länge hat, chemisch modifiziert
ist oder physikalisch modifiziert ist. Wie es hierin verwendet wird,
ist unter intaktem/modifiziertem Albumin gemeint, dass es Albumin
anzeigt, das weniger als, das gleiche wie oder mehr als das Molekulargewicht
des Albumins in voller Länge
hat und bei oder in der Nähe
der Position von nativem Albumin in einem Trennmedium wie einer
Chromatographie, vorzugsweise HPLC und am meisten bevorzugt einer Hydrophob-HPLC,
eluiert.
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Der
Nachweis des Vorhandenseins von intaktem/modifiziertem Albumin ist
ein Anzeichen für eine
Prädisposition
einer Nierenerkrankung.
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„Intaktes
Protein, modifiziertes Protein oder modifizierte Form eines Proteins", wie sie hierin
verwendet werden, umfassen solche Formen von Protein mit im Wesentlichen
voller Länge,
die durch konventionelle Radioimmunoassays nicht nachweisbar sind.
Das Protein umfasst, ist aber nicht beschränkt auf, Albumine, Glo buline
(α-Globulin
(α1-Globulin, α2-Globulin), β-Globuline, γ-Globuline),
Euglobuline, Pseudoglobulin I und II, Fibrinogen, α1-Säureglycoprotein
(Orosomucoid), α1-Glycoprotein, α1-Lipoproteine,
Cerulplasmin, a2-19S-Glycoprotein, β1-Transferrin, β1-Lipoprotein,
Immunglobuline A, E, G und M, Proteinhormone einschließlich Wachstumshormon, Insulin,
parathyroides Hormon und andere Proteine einschließlich Meerrettichperoxidase,
Lactatdehydrogenase, Glucoseoxidase, Myoglobin und Lysozym.
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„Nierenerkrankung", wie es hierin verwendet wird,
umfasst jede Fehlfunktion der Niere. Eine Nierenerkrankung kann
durch das Vorhandensein von intaktem oder modifiziertem Albumin
in dem Urin identifiziert werden. Vorzugsweise kann eine frühe Diagnose
der Nierenerkrankung durch den Nachweis des Vorhandenseins eines
modifizierten Proteins in dem Urin oder einer Erhöhung in
dem modifizierten Protein in dem Urin mit der Zeit nachgewiesen
werden.
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„Niedrige
Lysosomenaktivität", wie es hierin verwendet
wird, wird mit normalen Mengen von Lysosomenaktivität und/oder
der Lysosomenmaschinerie verglichen, die Protein zu dem Lysosom
in einem normalen Individuum liefert. Die Aktivität ist für das Lysosom
unzureichend, um Proteine zu fragmentieren, so dass intaktes Protein
in einer größeren Menge
als den normalen niedrigen Mengen ausgeschieden wird.
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„Lysosomen
aktivierende Verbindung",
wie es hierin verwendet wird, bezieht sich auf eine Verbindung,
die zur Reaktivierung des Lysosoms vorteilhaft ist. Die Verbindung
kann direkt oder indirekt an dem Lysosom wirken, was in einer Aktivierung
der lysosomalen Funktion resultiert. Diese Verbindungen können aus
der Gruppe ausgewählt
werden, umfassend, nicht aber beschränkt auf, Antikrebsverbindungen,
Antiproliferationsverbindungen, Paracetamol, Vitamin A (Retinsäure) oder
Derivate von Retinol.
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„Makroalbuminurie" ist ein Zustand,
bei dem ein Individuum mehr als 200 μg Albumin/Min. in den Urin ausscheidet,
wie es durch einen konventionellen Radioimmunoassay (RIA) gemessen
wird.
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„Mikroalbuminurie” ist ein
Zustand, bei dem ein Individuum wenigstens 20 μg Albumin/Min. in den Urin ausscheidet,
wie es durch einen konventionellen Radioimmunoassay (RIA) gemessen
wird. Der RIA misst bis runter auf 15,6 ng/ml und ist in der Lage,
Albumin im Urin von normalen Probanden zu messen, die eine Ausscheidung
von weniger als 6 μg/Min.
haben. Jedoch ist, wenn die Albuminausscheidung 20 μg/Min. überschreitet,
die Behandlung der Nierenerkrankung beschränkt und eine vollständige Erholung ist
unter diesem Gesichtspunkt schwierig.
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„Mit Mikroalbuminurie", wie es hierin verwendet
wird, ist ein Zustand, bei dem Albumin in dem Urin mit einer Ausscheidungsgeschwindigkeit
von wenigstens 20 μg/Min.
nachgewiesen wird, wie es durch einen konventionellen RIA gemessen
wird.
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Wie
sie hierin verwendet werden, werden „nativ" und „unmodifiziert" austauschbar verwendet, um
ein Protein zu beschreiben, das natürlicherweise in einem Organismus,
vorzugsweise in einem Menschen, zu finden ist, das nicht durch den
Filterprozess der Glomeruli der Nieren modifiziert wurde.
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„Normales
Individuum", wie
es hierin verwendet wird, ist ein Individuum, das keine Erkrankung
aufweist, bei der intaktes Protein im Urin als ein Indikator der
Erkrankung zu finden ist. Vorzugsweise ist die Erkrankung eine Nierenerkrankung.
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„Normale
Mengen an Lysosomenaktivität" sind Mengen an Lysosomenaktivität, die in
einer nicht erkrankten Niere eines normalen Individuums zu finden
sind.
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„Normalbumin", wie es hierin verwendet wird,
bedeutet einen Zustand, bei dem Albumin in den Urin ausgeschieden
wird und nicht durch RIA nachweisbar ist oder weniger als 20 μg/Min. (wie
es durch RIA gemessen wird) ausgeschieden wird.
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„Anfälligkeit
für eine
Erkrankung", wie
es hierin verwendet wird, bedeutet, dass sich in einem Individuum
eine Erkrankung ergeben kann, wie es durch eine Bestimmung des Vorhandenseins
und der Ausscheidungsgeschwindigkeit eines modifizierten Proteins
wie modifizierten Albumins beurteilt wird.
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„Proteinurie", wie es hierin verwendet
wird, ist das Vorhandensein eines Proteins in dem Urin, üblicherweise
in der Form von Albumin, eines Proteins, das in Wasser löslich ist
und durch Wärme
koaguliert werden kann. Damit verwandt ist „spezifische Proteinurie", die sich auf das
Vorhandensein eines bestimmten Proteins in dem Urin bezieht.
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„Radioimmunoassay", wie er hierin verwendet
wird, ist ein Verfahren zum Nachweis und zur Messung von Substanzen
unter Verwendung von radioaktiv markierten spezifischen Antikörpern oder Antigenen.
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„Reaktivierung
des Lysosoms", wie
es hierin verwendet wird, umfasst eine Aktivierung der Lysosomenaktivität, vorzugsweise
derart, dass der Abbau von Proteinen, insbesondere von Albumin,
im Vergleich zu einem inaktivierten Zustand des Lysosoms erhöht ist.
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„Wiederherstellen", wie es hierin verwendet wird,
bedeutet vollständiges
oder teilweises Wiederherstellen, so dass die wiederhergestellte
Komponente eine verbesserte Funktion im Vergleich zu ihrer vorherigen
Funktion aufweist.
-
„Gesamtprotein", wie es hierin verwendet wird,
bezieht sich auf ein bestimmtes filtriertes Protein, das in nativer,
unmodifizierter, modifizierter oder fragmentierter Form vorhanden
ist, das im Urin ausgeschieden wird. Es umfasst Protein, das nicht
durch einen konventionellen Radioimmunoassay oder durch konventionelle
Verfahren, die derzeit verfügbar sind,
um das Protein nachzuweisen, nachgewiesen wird. Vorzugsweise ist
das Protein Albumin.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung umfassen die zu behandelnden Erkrankungen, sind aber nicht
beschränkt
auf, eine Nierenerkrankung (Glomerulonephritis, bakterielle und
virale Glomerulonephritiden, IgA-Nephropathie und Henoch-Schönlein Purpura,
membranproliferative Glomerulonephritis, membranöse Nephropathie, Sjögren-Syndrom,
nephrotisches Syndrom (Minimal-changes- Glomerulopathie, fokale Glomerulosklerose
und damit in Zusammenhang stehende Störungen), akutes Nierenversagen,
akute tubulointerstinale Nephritis, Pyelonephritis, Urogenitalentzündung, Präeklampsie,
die Abstoßung
einer transplantierten Niere, Lepra, Rückflussnephropathie, Nephrolithiase),
eine genetische Nierenerkrankung (medulläre zystische, medulläre schwammartige,
polyzystische Nierenerkrankung (autosomal dominante polyzystische
Nierenerkrankung, autosomal rezessive polyzystische Nierenerkrankung,
tuboröse
Sklerose), von Hippel-Lindau-Syndrom,
familiäre
Erkrankung mit dünner
glomerularer Basismembran, Kollagen-III-Glomerulopathie, Fibronektinglomerulopathie,
Alport-Syndrom, Fabry-Krankheit,
Nagel-Patella-Syndrom, kongenitale urologische Anomalien).
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In
einem Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Bestimmung einer
Anfälligkeit
für eine oder
einer frühen
Diagnose einer Nierenerkrankung und/oder von Nierenkomplikationen
einer Erkrankung zur Verfügung
gestellt. Das Verfahren umfasst das Bestimmen einer Veränderung
in dem Albumingehalt in einer Urinprobe. Die Erkrankung kann eine Nierenerkrankung
sein, obwohl sie nicht notwendigerweise auf eine Nierenerkrankung
beschränkt
ist.
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In
dem Verfahren der Erfindung wird Albumin hierin nur als ein Beispiel
eines Proteins, das in Urin nachzuweisen ist, verwendet. Wenn das
Albumin in einem Patienten durch einen konventionellen RIA analysiert
wird, dann wird erwartet, dass ein Patient mit Normalbumin oder
ein normales Individuum Albumin in dem Urin in dem Bereich von 3–10 μg/Min. bei jungen
Menschen oder mehr bei älteren
Menschen haben würde.
Jedoch zeigen Patienten mit Normalbumin auch Mengen an Albumin im
Urin, wenn es durch HPLC gemessen wird. Der Anmelder hat herausgefunden,
dass diese Mengen in der Größenordnung
von 5 μg/Min.
sein können.
Wenn die Nierenerkrankung fortschreitet, wird sich die Menge an
intaktem/modifiziertem Albumin auf Mengen einer Mikroalbuminurie
in der Größenordnung
von 20–200 μg/Min. erhöhen, wie
es durch einen RIA bestimmt wird. Diese wird viel höher sein,
wenn man sie durch HPLC oder ein Verfahren bestimmt, das das gesamte Albumin
einschließlich
modifiziertes Albumin bestimmt. Durch Überwachung der Erhöhung an
intaktem/modifiziertem Albumin können
frühe Anzeichen einer
Nierenerkrankung nachgewiesen werden. Jedoch sind diese Mengen nicht
durch die Verfahren nachweisbar, die derzeit verfügbar sind,
wie Radioimmunoassays unter Verwendung von Antikörpern, die derzeit käuflich verfügbar sind,
und zwar möglicherweise
aus dem Grund, dass Antikörper
bestimmte Epitope nachweisen. Wenn das Albumin in irgendeiner Weise
modifiziert wird, wie es oben beschrieben wird, dann kann das Epitop
zerstört
werden, wodurch das modifizierte Albumin als nicht nachweisbar zurückbleibt.
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Ein
Patient, der in Verdacht steht, eine diabetische Nierenerkrankung
zu haben, wird keine Anzeichen einer Nierendegeneration bis nach
mehr als gut 10 bis 15 Jahren zeigen, wenn Albumin durch die derzeitig
verfügbaren
Verfahren wie RIA-Verfahren nachweisbar
wird. Es können
durch einen RIA Ausscheidungsgeschwindigkeiten von Urin von wenigstens
20 μg/Min.
nachgewiesen werden, wenn ein Individuum einen Zustand mit Mikroalbuminurie
erreicht. Wiederum kann durch das Überwachen der Ausscheidung
von modifiziertem Albumin eine Veränderung in der Niere und möglicherweise
der Beginn einer Nierenerkrankung nachgewiesen werden.
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Ein
Proband mit Normalbumin oder ein Diabetespatient mit Normalbumin
können
für viele
Jahre eine niedrige Ausscheidungsgeschwindigkeit von Albumin von
weniger als 20 μg/Min.,
wie es durch einen RIA bestimmt wird, aufweisen. Das Vorhandensein von
Albumin in dem Urin ist ein Anzeichen, dass die Funktionen der Niere
beeinträchtigt
sein können.
Sobald sich diese Menge zu ändern
beginnt, kann die Behandlung gestartet werden.
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In
einem normalen Individuum ist eine kleine Menge an Albumin in dem
Urin nachweisbar. Gesamtes filtriertes Albumin erscheint im Urin
hauptsächlich als
fragmentiertes Albumin. Es kann ein wenig Albumin in Individuen
mit Normalbumin nachgewiesen werden. Jedoch kann die Ausscheidungsgeschwindigkeit
von Albumin im Urin von einem Individuum mit Normalbumin so niedrig
wie 5 μg/Min.
sein. Diese Menge ist im Allgemeinen durch einen RIA nachweisbar.
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Das
modifizierte Protein der Erfindung kann durch eine Reihe von Verfahren
nachgewiesen werden, die auf dem Gebiet wohlbekannt sind, einschließlich, nicht
aber beschränkt
auf, Chromatographie, Elektrophorese und Sedimentation oder eine Kombination
von diesen, die in Karger BL, Hancock WS (Hrsg.) High Resolu tion
Separation and Analysis of biological Macromolecules. Part A Fundamentals in
Methods in Enzymology, Bd. 270, 1996, Academic Press, San Diego,
Kalifornien, USA; Karger BL, Hancock WS (Hrg.) High Resolution Separation
and Analysis of biological Macromolecules. Part B Applications in
Methods in Enzymology, Bd. 271, 1996, Academic Press, San Diego,
Kalifornien, USA, oder in Harding SE, Rowe AJ, Horton JC (Hrsg.),
Analytical Ultracentrifugation in Biochemistry and Polymer Science,
1992, Royal Soc. Chemistry, Cambridge, UK, beschrieben werden.
-
Das
Elektrophoreseverfahren umfasst, ist aber nicht beschränkt auf,
wandernde Grenzflächenelektrophorese,
Zonenelektrophorese und isoelektrische Fokussierung.
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Das
Chromatographieverfahren umfasst, ist aber nicht beschränkt auf,
Verteilungschromatographie, Adsorptionschromatographie, Papierchromatographie,
Dünnschichtchromatographie,
Gas-Flüssigkeits-Chromatographie,
Gelchromatographie, Ionenaustauschchromatographie, Affinitätschromatographie
und Hydrophobchromatographie. Vorzugsweise ist das Verfahren eine
Gelchromatographie nach Größe und eine
Hydrophobchromatographie. Mehr bevorzugt ist das Verfahren eine
Hydrophobchromatographie unter Verwendung einer HPLC-Säule.
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Der
Anmelder hat herausgefunden, dass unter Diabetikern ein Diabetespatient
mit Normalbumin fast nicht nachweisbare Mengen an Albumin aufweist,
wenn er durch einen konventionellen RIA analysiert wird. Sie scheinen
normal zu sein. Wenn jedoch der Urin durch HPLC getestet wird, dann
sind die Mengen an modifiziertem Albumin viel größer als man es in einem normalen
Individuum findet. Dieser Unterschied in Albumin kann auf die Unfähigkeit
von konventionellen RIAs zurückgeführt werden,
das gesamte Albumin (Gesamtalbumin) in intakten oder modifizierten
Formen geeignet nachzuweisen. Somit ist eine HPLC zur Generierung
eines Fragmentierungsprofils bevorzugt. Ein Fragmentierungsprofil
auf der HPLC ist durch eine Serie von Spitzen gekennzeichnet, die
eine Anzahl von Spezies von Albumin in intakten oder modifizierten
Formen darstellen.
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In
einem bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird das Verfahren
zur Bestimmung einer Anfälligkeit
für oder
einer frühen
Diagnose einer Nierenerkrankung in einem Probanden bestimmt, bevor
der Proband eine Mikroalbuminurie bekommt.
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Das
Messen des Albumingehalts in einer Probe durch ein HPLC-Verfahren
der vorliegenden Erfindung kann Ergebnisse zur Verfügung stellen,
die sich von der Messung durch einen konventionellen RIA unterscheiden.
Bei der HPLC-Technik wird eine niedrige Menge an Albumin in normalen
Individuen beobachtet. Wenn die Menge an modifiziertem Albumin nachgewiesen
wird und sich erhöht
und in Richtung einer Mikroalbuminurie fortschreitet, dann kann für einen
Patienten bestimmt werden, dass er eine Anfälligkeit für eine Nierenerkrankung aufweist.
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In
einem normalen Individuum ist das durch HPLC generierte Fragmentierungsprofil
durch die Abwesenheit einer Spitze in einem Bereich gekennzeichnet,
bei dem natives Albumin in voller Länge eluiert. Stattdessen ist
mehrfach fragmentiertes Albumin nachweisbar. Ein reines Proteinprodukt
(nicht modifiziert) produziert im Wesentlichen eine einzelne Spitze.
Zum Beispiel wurde bei Verwendung einer Hydrophob-HPLC beobachtet,
dass Albumin in dem Bereich von 39–44 Minuten eluiert (5).
Somit würde
ein normales Individuum ein eindeutiges Fragmentierungsprofil zur
Verfügung
stellen, das für
das Fehlen einer Nierenerkrankung oder einer Anfälligkeit für eine Nierenerkrankung indikativ
ist. Wenn jedoch eine Nierenerkrankung fortschreitet, dann ist zuerst
eine steigende Menge an modifiziertem Albumin und dann später die
native Form nachweisbar. Das Fragmentierungsprofil beginnt sich
zu verändern und
mehr Produkte in dem Bereich des Albumins mit voller Länge manifestieren
sich als zusätzliche
Spitzen oder eine vergrößerte Spitze,
die mehr intaktes/modifiziertes Albumin in dem Urin anzeigt.
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In
einem durch HPLC generierten Fragmentierungsprofil einer Urinprobe
kann das modifizierte Albumin in einem Bereich erscheinen, in dem
natives Albumin eluiert, sich aber als mehrere Spitzen manifestieren
kann, was das Vorhandensein mehrerer Formen von modifiziertem Albumin
anzeigt.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
kann die Anfälligkeit
für eine
Nierenerkrankung durch das Bestimmen des Vorhandenseins von oder das
Identifizieren von wenigstens einer Spezies von modifiziertem Albumin
gemessen werden. Dies kann durch das Vorhandensein einer spezifischen
Spitze auf einem HPLC-Profil bestimmt oder identifiziert werden,
wobei die Spitze vorzugsweise in dem Positionsbereich vorliegt,
der der Elutionsposition des nativen Albumins entspricht.
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Eine
HPLC-Säule
zur Bestimmung von modifiziertem Albumin oder unmodifiziertem Albumin kann
eine Hydrophobsäule
wie Zorbax 300 SB-CB (4,6 mm × 150
mm) sein. Es kann eine Probenschlaufe von 50 μl verwendet werden. Es können Lösungsmittel
zur Elution, die für
HPLC bei dem Nachweis von Albumin und seinen Abbauprodukten geeignet
sind, übliche
Elutionslösungsmittel
wie Lösungsmittel
mit Acetonitril verwendet werden. Vorzugsweise kann ein Puffer aus
Wasser/1% Trifluoressigsäure (TFA)
gefolgt durch einen Puffer aus 60% Acetonitril/0,09% TFA verwendet
werden. Es wurde von einem Gradienten aus 0 bis 100% von 60% Acetonitril/0,09%
TFA herausgefunden, dass er geeignet ist.
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Geeignete
HPLC-Bedingungen für
eine Hydrophobsäule
können
die Folgenden sein:
Lösungsmittel
A H2O, 1% Trifluoressigsäure
Lösungsmittel B 60% Acetonitril,
0,09% TFA
Lösungsmittel
A2 99,96 > 00,00 :
49,58 Min.
Druck 9,014 MPa (~ 1.100 psi)
Lösungsmittel
B2 0,04 > 100,0 :
49,58 Min.
Druck 7,154 MPa
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Die
bei der HPLC verwendete Wellenlänge kann
ungefähr
214 nm sein.
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Modifiziertes
Albumin kann zwischen 39–44 Minuten
(5) eluieren. Fragmente von Albumin können viel
früher,
hauptsächlich
bei weniger als 20 Minuten, eluieren.
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Das
Verfahren zur Bestimmung der Anfälligkeit
für eine
Nierenerkrankung ist auf jedes Individuum anwendbar. Eine Nierenerkrankung
kann durch eine Anzahl von Faktoren ausgelöst werden, einschließlich einer
bakteriellen Infektion, Allergien, kongenitalen Defekten, Steinen,
Tumoren, Chemikalien oder durch Diabetes. Vorzugsweise ist das Verfahren zur
Bestimmung einer Anfälligkeit
für eine
Nierenerkrankung auf Diabetespatienten anwendbar, bei denen eine
Nierenerkrankung fortschreiten kann. Vorzugsweise ist das Individuum
ein Diabetespatient mit Normalbumin. Jedoch können normale Individuen auf
eine Anfälligkeit
für die
Erkrankung durch die Bestimmung erhöhter Mengen an intaktem oder
modifiziertem Albumin in dem Urin überwacht werden.
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Das
Verfahren der Erfindung kann unter Verwendung von Trennverfahren
ohne Antikörper,
wie sie oben beschrieben werden, durchgeführt werden. Jedoch können auch
Antikörper,
die für
modifiziertes Protein spezifisch sind, verwendet werden, um das Vorhandensein
des modifizierten Proteins nachzuweisen.
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Der
Antikörper
für das
modifizierte Protein kann unter Verwendung des folgenden Verfahrens erhalten
werden. Die Prozedur wird nur im Wege eines Beispiels spezifisch
für Albumin
beschrieben und kann leicht auf die Antikörperproduktion gegen jedes andere
Protein in Urin angewendet werden. Das Verfahren bemüht sich,
zu bestimmen, welches modifizierte Albuminmolekül der empfindlichste Marker
zur Identifizierung von Diabetespatienten ist, bei denen zum Beispiel
Nierenerkrankungen fortschreiten.
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Das
modifizierte Albumin ist dadurch gekennzeichnet, dass man eine quantitative
Trennung der modifizierten Albuminmoleküle wie mit einer präperativen
HPLC durchführt.
Die modifizierten Proteine werden auf Ligandenbindung wie eine Glycosylierung
analysiert. Anschließend
wird die Aminosäuresequenz
des einzelnen modifizierten Proteins bestimmt, und zwar vorzugsweise
durch Massenspektroskopie unter Verwendung von Verfahren, die in Karger
BL, Hancock WS (Hrsg.) High Resolution Separation and Analysis of
biological Macromolecules. Part A Fundamentals in Methods in Enzymology,
Bd. 270, 1996, Academic Press, San Diego, Kalifornien, USA, beschrieben
werden. In einer bevorzugten Ausführungsform können ungefähr 3 bis
4 modifizierte Albuminspezies vorhanden sein.
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Das
Verfahren zur Generierung eines Antikörpers gegen das modifizierte
Albumin bemüht
sich, einen diagnostischen Immunoassay für das modifizierte Albumin
zu entwickeln, der solche Diabetespatienten voraussagt, die zum
Beispiel zu Nierenkomplikationen fortschreiten. Um dies zu erreichen,
werden ausreichende Mengen an modifiziertem Albumin durch HPLC hergestellt.
Es werden Antikörper
durch aufeinander folgende Injektionen des modifizierten Albumins
in ein Tier wie ein Kaninchen zur Generierung eines guten Titers
hergestellt, und die Antikörper
werden unter Verwendung konventioneller Techniken unter Verwendung
von Verfahren hergestellt, die zum Beispiel in Goding JW, Monoclonal
Antibodies: Principles and Practice. Production and Application
of Monoclonal Antibodies in Cell Biology, Biochemistry and Immunology,
2. Ausgabe 1986, Academic Press, Londen, UK; oder Johnstone A, Thorpe, R,
Immunochemistry in Practice, 3. Ausgabe 1996, Blackwell Science
Ltd., Oxford, UK, beschrieben werden, wobei diese Dokumente hierin
durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit aufgenommen werden. Die erhaltenen
Antikörper
können
polyklonale Antikörper
oder monoklonale Antikörper
sein.
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Vorzugsweise
wird wenigstens eine Spezies eines modifizierten Albumins zur Verwendung
bei der Bestimmung einer Anfälligkeit
für eine
Nierenerkrankung isoliert und identifiziert. Die isolierte Spezies kann
verwendet werden, um Antikörper
zur Verwendung in Immunoassays zu generieren. Die Antikörper können mit
einer enzymatischen, radioaktiven, fluoreszierenden oder chemilumeszierenden
Markierung markiert werden. Das Nachweisverfahren kann das Folgende
umfassen, ist aber nicht darauf beschränkt, einen Radioiummunoassay,
einen immunradiometrischen Assay, einen fluoreszierenden Immunoassay, einen
enzymverknüpften
Immunoassay oder einen Protein-A-Immunoassay. Die Assays können in
der Weise durchgeführt
werden, wie sie zum Beispiel in Goding JW, Monoclonal Antibodies:
Principles and Practice. Production and Application of Monoclonal Antibodies
in Cell Biology, Biochemistry and Immunology, 2. Ausgabe 1986, Academic
Press, Londen, UK; Johnstone A, Thorpe, R, Immunochemistry in Practice,
3. Ausgabe 1996, Blackwell Science Ltd., Oxford, UK; oder Price
CP, Newman DJ (Hrsg.), Principles and Practice of Immunoassay. 2.
Ausgabe, 1997, Stockton Press, New York, NY, USA, beschrieben werden.
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Die
Komponenten zur Durchführung
der vorliegenden Erfindung, die als ein Gegenstand oder als ein
Kit (nicht die Erfindung) bereitgestellt werden, werden zur schnellen
und genauen, je nach Wunsch quantitativen oder nicht quantitativen,
Bestimmung des Vorhandenseins oder des Fehlens eines modifizierten
Proteins wie eines modifizierten Albumins in einer Probe verwendet.
Jede Komponente des Kits kann einzeln in ihrem eigenen geeigneten
Behälter verpackt
werden. Der einzelne Behälter
kann auch in einer Weise markiert werden, die die Inhaltsstoffe identifiziert.
Zudem können
die einzeln verpackten Komponenten in einen größeren Behälter platziert werden, der
in der Lage ist, alle gewünschten
Komponenten zu halten. Mit dem Kit können Instruktionen in Verbindung
stehen, die erklären,
wie man den Kit benutzt. Diese Instruktionen können auf dem Kit geschrieben
oder an dem Kit befestigt sein.
-
Die
Erfindung ist auch auf ein Verfahren zum Bestimmen eines Behandlungsmittels
für eine
Nierenerkrankung und/oder Nierenkomplikationen einer Erkrankung
gerichtet, umfassend:
- (a) Erhalten einer Urinprobe
von einer Person, die eine Behandlung mit einem Mittel erfährt, von dem
man glaubt, dass es in der Lage ist, die Erkrankung zu behandeln;
und
- (b) Suchen nach einer modifizierten Form eines Proteins in der
Probe, wobei entweder die Anwesenheit oder das Fehlen der modifizierten
Form des Proteins in dem Urin oder eine abfallende Menge der modifizierten
Form des Proteins mit der Zeit in dem Urin darauf hinweisen, dass
das Mittel ein Behandlungsmittel für die Nierenerkrankung und/oder
Nierenkomplikationen einer Erkrankung ist.
-
Das
Behandlungsmittel kann ein Lysosomen aktivierendes Mittel sein,
das direkt oder indirekt die Aktivierung von Lysosomen bewirken
kann und dadurch bewirkt, dass das Lysosom postglomerulär filtrierte
Proteine verdaut, welches ein Anzeichen einer gesunden Niere ist.
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Das
Verfahren des Schleusens von Proteinen zu den Lysosomen spielt eine
Rolle in dem Mechanismus einer Albuminurie bei Diabetes. Ein intrazelluläres Molekül, das in
das Schleusen involviert ist, ist die Proteinkinase C (PKC). Es
wird vorge schlagen, dass ein Medikament oder Mittel formuliert werden
kann, das das lysosomale Schleusen aktiviert oder die PKC hemmt.
-
Lysosomen
können
mit dem Abbau von Proteinen, insbesondere Albumin, in der Niere
in Verbindung stehen. In Fällen
einer Mikroalbuminurie entkommen wesentliche Mengen an Albumin dem
lysosomalen Abbau möglicherweise
bedingt durch ein deaktiviertes Lysosom. Die Wiederherstellung des
lysosomalen Abbaus kann das Gleichgewicht von zellulären Prozessen
und Gewebeumsatz in der Niere wiederherstellen.
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Eine
Lysosomen aktivierende Verbindung kann eine Verbindung sein, die
direkt oder indirekt auf das Lysosom einwirkt. Durch indirektes
Einwirken kann die Verbindung auf eine Komponente einwirken, die
die Aktivität
des Lysosoms beeinflusst. Nichtsdestotrotz resultiert das Ergebnis
in einer Aktivierung des Lysosoms, wodurch ein verstärkter Proteinabbau
zur bereitgestellt wird.
-
In
einem anderen Aspekt der Erfindung wird eine Lysosomen aktivierende
Komponente als eine Zusammensetzung zur Verfügung gestellt, die eine Lysosomen
aktivierende Verbindung und einen Träger (entspricht nicht der Erfindung)
enthält.
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Die
Zusammensetzung kann eine physiologisch verträgliche oder pharmazeutisch
verträgliche Zusammensetzung
sein. Jedoch wird es eine Zusammensetzung sein, die eine stabile
Lagerung der Lysosomen aktivierenden Verbindung ermöglicht. Wenn
die Zusammensetzung eine pharmazeutisch verträgliche Zusammensetzung ist,
dann kann sie zur Verwendung in einem Verfahren zur Verhinderung
oder Behandlung einer Nierenerkrankung geeignet sein.
-
Ein
Verfahren zur Verhinderung oder Behandlung einer Nierenerkrankung
(entspricht nicht der Erfindung) kann die Verabreichung einer wirksamen
Menge einer Lysosomen aktivierenden Verbindung an einen Probanden
umfassen.
-
Wie
es oben beschrieben wird, kann die Lysosomen aktivierende Verbindung
durch das Reaktivieren des Lysosoms wirken, so dass zelluläre Prozesse
und der Gewebeumsatz vollständig
oder teilweise wiederhergestellt werden, was dazu führt, dass
die Niere teilweise oder vollständig
wiederhergestellt wird. In jedem Fall kann die Verabreichung einer
Lysosomen aktivierenden Verbindung an ein Tier mit einer Nierenerkrankung
die Lysosomenaktivität vollständig oder
teilweise wiederherstellen.
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Verfahren
zur Verabreichung können
oral oder parenteral sein. Oral kann eine Verabreichung mit Tabletten,
Kapseln, Pulvern, Sirupen, etc. umfassen. Die parenterale Verabreichung
kann intravenöse,
intramuskuläre,
subkutane oder intraperitoneale Wege umfassen.
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Die
veränderte
Aktivität
des Lysosoms ist vorzugsweise eine Veränderung, die die Aktivität des Lysosoms
derart verstärkt,
dass der Albuminabbau verbessert wird. Die Fähigkeit, nicht nur Lysosomen zu
aktivieren, sondern auch zelluläre
Prozesse und/oder den Gewebeumsatz zu verbessern, ist eine Eigenschaft
der am meisten wünschenswerten
Lysosomen aktivierenden Verbindungen. Bevorzugt wird es gewünscht, die
Lysosomen aktivierende Verbindung zu verwenden, um die Nierenfunktion
wiederherzustellen.
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Ein
Verfahren zur Verhinderung einer Nierenerkrankung in einem Probanden
(entspricht nicht der Erfindung) kann das Folgende umfassen:
- (a) Messen des Gesamtgehalts an Albumin in
einer Urinprobe;
- (b) Bestimmen einer Veränderung
in der Menge an intaktem Albumin in dem Urin, das modifiziert wurde,
so dass es nicht mehr durch konventionelle RIA-Verfahren nachweisbar ist, wobei die Änderung
eine Anfälligkeit
für eine
Nierenerkrankung anzeigt, und das Behandeln des Tieres auf eine
Nierenerkrankung, wenn eine Änderung
bestimmt wird.
-
Die
folgenden Beispiele werden im Wege einer Erläuterung der vorliegenden Erfindung
und nicht im Wege einer Beschränkung
angeboten.
-
BEISPIELE
-
Beispiel 1: Größenausschlusschromatographie
von menschlichem Serumalbumin (HSA)
-
Normale,
gesunde Freiwillige wurden verwendet, um Urin zur Analyse der Verteilung
von Albumin in deren Urin zur Verfügung zu stellen.
-
3H[HSA] (menschliches Serumalbumin) wurde
in gesunde Freiwillige injiziert und Urin und Plasma wurden gesammelt
und durch Größenausschlusschromatographie
unter Verwendung einer G-100-Säule
analysiert. Die Säule
wurde mit PPS (pH = 7,4) bei 20 ml/h bei 4°C eluiert. Das Leervolumen (V0) der Säule
wurde mit Blue Dextran T2000 und das Gesamtvolumen mit tritiertem
Wasser bestimmt.
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Die
Radioaktivität
des Tritiums wurde in wässrigen
Proben von 1 ml mit 3 ml Szintillationsflüssigkeit bestimmt und es wurde
auf einem Flüssigkeitsszintillationzähler Wallac
1410 (Wallac Turku, Finnland) gemessen.
-
2 zeigt
die Verteilung von Albumin in Urin und in Plasma.
-
Beispiel 2: Albuminausscheidung in einem
normalen, qesunden Freiwilligen und in einem Diabetespatienten
-
3H[HSA], so wie es in Beispiel 1 verwendet wurde,
wurde in einen normalen, gesunden Freiwilligen und in einen Diabetespatienten
injiziert. Es wurden Proben des Urins gesammelt und 3H[HSA]
wurde wie in Beispiel 1 bestimmt.
-
Der
normale, gesunde Freiwillige (3) zeigt
die Ausscheidung von Fragmenten von Albumin auf einer Größenausschlusschromatographie,
wie sie in Beispiel 1 durchgeführt
wird.
-
Der
diabetische Patient (4) zeigt das Vorhandensein von
Albumin mit im Wesentlichen voller Länge und von fragmentiertem
Albumin auf einer Größenausschlusschromatographie.
Jedoch lagen die Geschwindigkeiten der Ausscheidung des Albumins,
die durch diese Verfahren nachweisbar sind, in der Größenordnung
von 5 μg/Min.
(Kontrolle) und 1,457 μg/Min.
(Diabetes).
-
Beispiel 3: Bestimmung von Gesamtalbumin
und intaktem/modifiziertem Albumin durch HPLC
-
Es
wurden Urinproben von einem normalen, gesunden Freiwilligen, Diabetespatienten
mit Normalbumin und Patienten mit Makroalbuminurie gesammelt. Mittelstrahlurin
wurde in Probebehältern
von 50 ml für
Urin gesammelt. Der Urin wurde bis zur weiteren Verwendung eingefroren.
Vor der HPLC-Analyse wurde der Urin bei 5.000 g zentrifugiert.
-
Die
Proben wurden mit HPLC unter Verwendung einer Hydrophobsäule Zorbax
300 SB-CB (4,6 mm × 150
mm) analysiert. Es wurde eine Probenschlaufe mit 50 μl verwendet.
-
Die
Proben wurden von den Säulen
unter Verwendung der folgenden Bedingungen eluiert.
Lösungsmittel
A H2O, 1% Trifluoressigsäure
Lösungsmittel B 60% Acetonitril,
0,09% TFA
Lösungsmittel
A2 99,96 > 00,00 :
49,58 Min.
Druck 9,014 MPa (~ 1.100 psi)
Lösungsmittel
B2 0,04 > 100,0 :
49,58 Min.
Druck 7,154 MPa
-
Es
wurde eine Wellenlänge
von 214 nm verwendet.
-
Ergebnisse
-
Die 5 zeigt
ein HPLC-Profil von Albumin allein. Im Wesentlichen wurde eine einzelne
Spitze erhalten, die bei einer Retentionszeit von ungefähr 39–44 Minuten
eluiert.
-
6 zeigt
ein HPLC-Profil von Plasma, das eine deutliche Albuminspitze bei
ungefähr
39–44
Minuten sowie andere Spitzen, die anderen Plasmaproteinen entsprechen,
zeigt.
-
7 zeigt
ein HPLC-Profil eines normalen, gesunden Freiwilligen, das keine
Albuminspitze in der Urinprobe zeigt. Dieses Individuum baut das
Albumin ab, das in den Urin ausgeschieden wird, möglicherweise
durch ein aktives Lysosom. Es waren wesentlich fragmentierte Produkte
vorhanden, die eine Bedeutung anderer Spezies, insbesondere einer Spezies
bei ungefähr
etwas weniger als 14,5 Minuten Retentionszeit, zeigen.
-
Wenn
Urin aus einem Diabetespatienten mit Normalbumin (mit einer Ausscheidungsgeschwindigkeit
von Albumin von 8,07 μg/Min.,
wie es durch RIA gemessen wird) analysiert wird (8),
dann sind kleine Mengen an modifiziertem Albumin, die bei ungefähr 39–44 Minuten
Retentionszeit eluieren, erkennbar. Obwohl ein konventioneller Test
das Vorhandensein von < 6
mg/l Albumin in der Urinprobe anzeigt, zeigte das Verfahren der
Erfindung, dass der wahre Albumingehalt 26,7 mg/l betrug. Die Behandlung
der Erkrankung hätte
bei diesem Individuum bereits beginnen sollen. Es sind Albuminnebenprodukte oder
fragmentiertes Albumin wie in dem normalen, gesunden Freiwilligen
vorhanden.
-
Es
wurde eine andere Urinprobe aus einem Diabetespatienten mit Normalbumin
(mit einer Ausscheidungsgeschwindigkeit von Albumin von 17,04 μg/Min.) analysiert
(9). Die RIA-Tests zeigten, dass Albumin in den
Urin des Patienten ausgeschieden wurde. Jedoch ist mit HPLC (9)
eine Albumin- oder modifizierte Albuminspitze bei ungefähr 39–44 Minuten
Retentionszeit zu erkennen. Obwohl ein konventioneller Test das
Vorhandensein von < 6 mg/l
Albumin in der Urinprobe anzeigt, zeigte das Verfahren der Erfindung,
dass der wahre Albumingehalt in der Urinprobe 81,3 mg/l war. Die
Behandlung der Erkrankung hätte
bei diesem Individuum bereits begonnen haben sollen. Diese Spitze
beginnt, eine Spitze mit mehreren Spitzen zu zeigen. Eine kleinere Spitze,
die intaktem Albumin entspricht, zeigt, dass modifiziertes Albumin
die Spitze bei 39–44
Minuten darstellen könnte.
Das Vorhandensein dieser Albuminspitze im Vergleich zu dem Profil
eines normalen, gesunden Freiwilligen ohne Albuminspitze zeigt eine Veränderung
in den nachweisbaren Mengen von intaktem/modifiziertem Albumin.
Dies kann eine Anfälligkeit
für eine
Nierenerkrankung signalisieren.
-
Es
wurde eine weitere Urinprobe von einem Diabetespatienten mit Normalbumin
(mit einer Ausscheidungsgeschwindigkeit von Albumin von 4,37 μg/Min.) analysiert
und das HPLC-Profil wird in 10 gezeigt.
Wiederum wurde modifiziertes Albumin bei einer Retentionzeit von
ungefähr
39–44
Minuten nachgewiesen, das mehrere Spitzen zeigt. Dieser Patient
hatte durch RIA wiederum normales Albumin. Obwohl der konventionelle
Test das Vorhandensein von < 6
mg/l Albumin in der Urinprobe anzeigt, zeigte das Verfahren der
Erfindung, dass der wahre Albumingehalt in der Urinprobe 491 mg/l
war. Die Behandlung der Erkrankung für dieses Individuum hätte bereits
beginnen sollen. Es ist klar, dass die Untersuchung des modifizierten
Albumins notwendig ist, um diese Veränderungen zu identifizieren.
Für diesen
Patienten hätte
man festgestellt, dass eine Anfälligkeit
für eine
Nierenerkrankung vorliegt. Wenn die Nierenerkrankung fortschreitet,
dann wird sich die Spitze des modifizierten Albumins weiter vergrößern.
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Dies
wird in 11 gezeigt, wo eine Urinprobe
eines Patienten mit Makroalbuminurie analysiert wurde. Es war eine
recht deutliche Albuminspitze, die mehrere Spitzen zeigte, bei ungefähr 39–44 Minuten Retentionszeit
zu erkennen. Der Albumingehalt des Patienten war 1796 mg/l. Die
Behandlung für
dieses Individuum läuft
bereits.
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Das
Verfahren der Erfindung resultiert in einem frühen Nachweis einer Anfälligkeit
für eine
Nierenerkrankung, wie es durch die Langzeitstudien in den 12–14 dargestellt
wird. Die 12–14 zeigen
Situationen, in denen die Behandlung mit einem ACE-Hemmer für Diabetes
später
begonnen wurde, als sie hätte
beginnen sollen, wenn das Nachweisverfahren für modifiziertes Albumin der
Erfindung verwendet worden wäre.
Der Nachweis von modifiziertem Protein unter Verwendung des Verfahrens
gemäß der Erfindung
ist ein wirksameres Verfahren zur Voraussage des Beginns einer Nierenerkrankung
als die Verwendung eines konventionellen RIA.