ES2232819T3 - Metodo de examen clinico basado en las estructuras de oligosacaridos unidos a inmunoglobina g. - Google Patents

Metodo de examen clinico basado en las estructuras de oligosacaridos unidos a inmunoglobina g.

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ES2232819T3 ES95304936T ES95304936T ES2232819T3 ES 2232819 T3 ES2232819 T3 ES 2232819T3 ES 95304936 T ES95304936 T ES 95304936T ES 95304936 T ES95304936 T ES 95304936T ES 2232819 T3 ES2232819 T3 ES 2232819T3
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Hiroaki Nakagawa
Chizu Ishida
Masahiro Fujimori
Yoshinori Tsukamoto
Noriko Takahashi
Yoshiya Kawamura
Masashi Mizokami
Koichi Sato
Kazuo Yoshioka
Tetsuya Kibe
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Abstract

LA PRESENTE INVENCION SE REFIERE A UN NUEVO METODO DE EXAMINACION CLINICA QUE CONSISTE EN ANALIZAR LA ALTERACION EN LA CANTIDAD DE UN COMPONENTE ESPECIFICO EN OLIGOSACARIDOS DE INMUNOGLOBULINA G. SE EXAMINAN ENFERMEDADES HUMANAS TALES COMO ENFERMEDADES DEL HIGADO, HIPERTENSION MALIGNA, NEUROPATIA DE INMUNOGLOBULINA A, TRASTORNOS PEDIATRICOS, ETC EN TERMINOS DE ALTERACION BISECCIONANDO OLIGOSACARIDOS QUE CONTIENEN NACETILGLUCOSAMINA EN INMUNOGLOBULINA G DE UNA MANERA APLICABLE A OPERACION PRACTICA PARA EXAMINACION DE ENFERMEDADES DEL HIGADO, ENFERMEDADES ALERGICAS, HIPERTENSION MALIGNA, NEUROPATIA DE INMUNOGLOBULINA A, TRASTORNOS PEDIATRICOS, ASI COMO VARIACIONES DEPENDIENTES DE LA EDAD Y EL EFECTO TERAPEUTICO DEL INTERFERON.

Description

Método de examen clínico basado en las estructuras de oligosacáridos unidos a inmunoglobina G.
La presente invención se refiere a un método para el examen clínico de una enfermedad que comprende examinar la alteración en la cantidad de oligosacáridos unidos a la glicoproteína inmunoglobina G en tejido o humor.
La importancia de la información sobre materiales vitales que contienen oligosacáridos ha llegado a ser objeto de atención con el incremento en los últimos años del conocimiento bioquímico y médico, y se ha intentado el examen de la alteración en la cantidad de trazas de oligosacáridos para algunos materiales vitales tales como lectina, anticuerpo, etc. Sin embargo, dichos exámenes presentan inconvenientes, tal como una pobre cuantificación y una difícil detección de la alteración en una cantidad de traza y, además, las glicoproteínas (por ejemplo, alfa-fetoproteína y gonadotropina coriónica), es decir, un grupo de materiales vitales que contienen oligosacáridos que se sabe que experimentan alteraciones con el progreso de enfermedades, son difíciles de obtener de pacientes en una cantidad suficiente para su análisis en métodos de alta cuantificación. Si se supone que la alteración de la cantidad de un tipo específico de oligosacárido es atribuible a la enfermedad en cuestión y, por tanto, cabe esperar que la enfermedad pueda ser examinada clínicamente por análisis del oligosacárido, es difícil purificar una muestra de un paciente y analizarla con detalle respecto al oligosacárido. Bajo tales circunstancias, los presentes inventores han estudiado de forma extensiva la aplicación clínica de oligosacáridos de inmunoglobina G (IgG), es decir, la glicoproteína más abundante en suero, y han llegado a una invención que marcará época y que permite determinar con detalle la cantidad relativa de cada oligosacárido de IgG y ello sin agobiar aún más al paciente con la extracción de varios cientos de microlitros de suero como ocurre con el resto de la sangre recogida para utilizarse en el examen clínico conven-
cional.
Las células inmunocompetentes del sistema vital se clasifican en términos generales como monocitos/macrofagos, linfocitos T y linfocitos B. La superficie de su membrana celular porta receptores de unión a antígenos con una especificidad antígena a una amplia variedad de antígenos. En particular, los linfocitos B producen 5 clases de inmunoglobina (M, G, A, E y D) para separar los antígenos de un modo eficaz.
Alrededor de la mitad de las glicoproteínas en suero son inmunoglobinas, de las cuales la IgG asciende al 80% aproximadamente del total de inmunoglobinas. La IgG tiene un peso molecular de 150.000 con 1,4% de carbohidrato, conteniendo cada molécula dos oligosacáridos. Los oligosacáridos de IgG se unen a dominios Fc de la molécula de inmunoglobina. En el caso de suero normal, la cantidad relativa de cada oligosacárido en IgG es siempre constante y se han comprobado 16 o más estructuras de oligosacáridos en asialo oligosacáridos. En un informe anterior, los presentes inventores pudieron aislar los 16 tipos de oligosacáridos de IgG de un modo casi homogéneo y en una sola etapa mediante cromatografía líquida de alta resolución (HPLC) en una columna de ODS-sílice (Takahashi et al., Biochemistry, 26, 1137-1144 (1987)).
En IgG humana, existen 16 clases de oligosacáridos A-P y su modelo de elución es como el mostrado en la figura 1 ("Seibutukagaku Jikkenho" (Experimental Methods in Biological Chemistry), Method for Study of Oligosaccharides of Glycoprotein, vol. 23, p. 144, publicado por Gakkai Shuppan Center (1989) y recopilado por Noriko Takahashi; y Takahashi et al., Biochemistry, 26, 1137-1144 (1987)). En base a este modelo, los oligosacáridos de IgG se pueden dividir en los siguientes 4 grupos:
(1)
un grupo de oligosacáridos de tipo complejo que no contiene enlace \alpha1-6 de fucosa o N-acetilglucosamina bisectante [grupo I (A, B, C, D)];
(2)
un grupo de oligosacáridos de tipo complejo que contiene enlace \alpha1-6 de fucosa [grupo II (E, F, G, H)];
(3)
un grupo de oligosacáridos de tipo complejo que no contiene enlace \alpha1-6 de fucosa pero que contiene N-acetilglucosamina bisectante [grupo III (I, J, K, L)]; y
(4)
un grupo de oligosacáridos de tipo complejo que contiene enlace \alpha1-6 de fucosa y N-acetilglucosamina bisectante [grupo IV (M, N, O, P)].
Cada uno de estos grupos contiene también un oligosacárido que contiene 0, 1 ó 2 moléculas de galactosa, siendo la proporción de cada grupo aproximadamente constante en IgG de suero normal. La cantidad relativa de cada oligosacárido de IgG es siempre constante en el caso de personas sanas.
Sin embargo, en el caso de pacientes, la cantidad relativa de cada oligosacárido de IgG varía con los cambios en el entorno intracelular y extracelular, dando lugar a una alteración del modelo de elución de oligosacáridos en cromatografía en columna de fase inversa. Por tanto, el examen eficaz de varias enfermedades resultará factible mediante análisis cuantitativo de modelos de elución de oligosacáridos de IgG en pacientes enfermos. Se ha comprobado que la proporción de residuos de fucosa y galactosa pero no de residuos de N-acetilglucosamina bisectada difieren entre individuos normales y pacientes con leucemia (Kondo et al., Biochemistry and Molecular Biology International, 32, 897-902 (1994)). Sin embargo, desde un punto de vista práctico, el examen o agrupamiento de ciertas enfermedades en términos de la cantidad de un solo oligosacárido de IgG conduce frecuentemente a una evaluación imprecisa. Los presentes inventores han comprobado que las enfermedades se pueden agrupar en términos de las cantidades relativas de dos o más oligosacáridos de IgG mediante el uso de las áreas de sus correspondientes picos en HPLC. Este método se puede emplear clínicamente para una diagnosis más exacta de enfermedades.
Al contrario que la proteína, el oligosacárido está relacionado en gran medida con diversas enfermedades puesto que es controlado no solo por el gen sino también por el entorno existente alrededor de las células. Por ejemplo, se sabe que ocurre una alteración importante en las cantidades relativas de los oligosacáridos de IgG en pacientes, por ejemplo, con artritis reumatoide, y se presenta también una alteración importante en el contenido en galactosa de los oligosacáridos (EP-A-0189388).
La hepatitis es una de las principales enfermedades humanas en la actualidad. En particular, la hepatitis de tipo C es causada por infección por vía de una transfusión y procede desde una hepatitis crónica, pasando por cirrosis hepática, hasta carcinoma hepatocelular.
Aunque se han llevado a cabo estudios extensivos sobre el examen y diagnóstico clínicos de la hepatitis por medios bioquímicos convencionales, la precisión del diagnóstico no es todavía muy elevada, oscilando desde 60-70% a 30-50%. Por este motivo, el diagnóstico de esta enfermedad se ha efectuado en combinación con otros métodos, pero resulta difícil de obtener información precisa sobre los cambios patológicos extremadamente complicados en el sistema vital. Por tanto, se ha convertido en una tarea emergente y extremadamente importante el poder desarrollar métodos de examen de muy alta precisión.
Las enfermedades alérgicas tales como polinosis, dermatitis atópica, etc, resultantes de factores tales como los modernos y diversos hábitos de comida, el polen de las plantas, el estrés, etc, se ha convertido en un problema principal. Se asume que la enfermedad alérgica es una anormalidad del sistema de inmunorreacción. Los oligosacáridos de IgG son esenciales en el sistema inmunológico para la transmisión de una serie de información tal como actividad de complemento y, si una alteración en su estructura es causada por la influencia de una enfermedad alérgica, dicha alteración se puede emplear para el diagnóstico de la enfermedad alérgica.
La hipertensión constituye un factor principal de otras enfermedades del sistema circulatorio, incluyendo enfermedad cardiaca y apoplejía. El número de pacientes con hipertensión aumenta a medida que avanza la edad de la población. Se estima que los números de pacientes hospitalizados y pacientes ambulatorios con hipertensión han incrementado en alrededor de 5 y 4 veces, respectivamente, en los últimos 30 años. La hipertensión maligna es una enfermedad con una presión de sangre diastólica muy elevada (por encima de 140 mm de Hg) y retinopatía hipertensiva (Keith-Wagener III o IV), y puede presentarse en hipertensión tanto primaria como secundaria. El diagnóstico de la enfermedad se lleva a cabo mediante examen de la presión sanguínea y examen de la retina. El estado de la enfermedad es controlado mediante exámenes del progreso cardiaco y vascular derivado de la enfermedad. Entre los mismos son importantes las pruebas de la función renal que incluyen examen químico de la creatinina en suero y urinalisis. Básicamente, para el diagnóstico se emplea la medición de la presión sanguínea causal en pacientes ambulatorios y se prefiere la esfigmomanometría durante 24 horas, si ello es posible. Sin embargo, normalmente resulta difícil examinar todo el estado incluyendo la presión sanguínea durante el sueño y en actividad.
La nefropatía de inmunoglobina A (referida de aquí en adelante como "nefropatía de IgA") es un tipo de enfermedad glomerular mediante la cual se depositan específicamente IgA y complemento C3 en el riñón. Se ha comprobado que la IgG se deposita también en una cantidad relativamente grande en nefropatía de IgA. Aunque se conocen las técnicas de urinálisis y examen histológico para el diagnóstico de la nefropatía de IgA, la urinalisis presenta inconvenientes, incluyendo la recogida molesta de orina y la aplicación difícil de orina guardada, por ejemplo, a sedimentos de orina, al tiempo que el examen histológico, tal como la biopsia renal, da lugar a dolores y agobios en los pacientes.
Al contrario que en las enfermedades de adultos, los trastornos pediátricos incluyen un gran número de enfermedades, cuyas causas no han sido todavía elucidadas, existiendo otras enfermedades que se presentan de manera exclusiva en niños. Por tanto, en los trastornos pediátricos se incluye un gran número de enfermedades conocidas como "síndrome". El diagnóstico de los trastornos pediátricos se efectúa convencionalmente empleando examen de la sangre, urinálisis o diagnóstico por imágenes en combinación con examen del síntoma aparente. Sin embargo, en muchos casos, es difícil encontrar el examen y tratamiento adecuados de los trastornos.
Bajo tales circunstancias, el objeto de la presente invención consiste en proporcionar nuevos métodos para el examen clínico mediante análisis de una alteración en la cantidad de un componente específico en oligosacáridos de IgG.
En consecuencia, la presente invención proporciona un método para el examen de una enfermedad humana seleccionada entre enfermedad hepática, hipertensión maligna, nefropatía de inmunoglobulina A y un trastorno pediátrico, comprendiendo el método detectar una alteración en la relación de la cantidad de oligosacáridos que contienen N-acetilglucosamina bisectante del grupo IV (M, N, O y P) a la cantidad de oligosacáridos libres de N-acetilglucosamina bisectante del grupo II (E, F, G y H) de oligosacáridos de inmunoglobulina G en un humor recogido, para compararla con la correspondiente relación en controles sanos.
Por otro lado, el método de la invención puede comprender además detectar cualquier alteración en la relación de la cantidad de oligosacáridos que contienen galactosa a la cantidad de oligosacáridos libres de galactosa de oligosacáridos de inmunoglobulina G presentes en un humor recogido, para compararla con la correspondiente relación en controles sanos. Preferentemente, la relación es la relación de oligosacáridos que contienen galactosa de tipo F, G, H, N, O y P a oligosacáridos libres de galactosa de tipo E y M o la relación de oligosacáridos que contienen galactosa de tipo H a oligosacáridos libres de galactosa de tipo E.
En una modalidad, el método de la invención comprende purificar inmunoglobulina G a partir de humor recogido, separar los oligosacáridos de la inmunoglobulina G purificada, marcar los oligosacáridos separados y someter los oligosacáridos marcados a cromatografía líquida de alta resolución en una columna de cromatografía de fase inversa, para detectar cualquier alteración en dicha relación de las cantidades de oligosacáridos que contienen N-acetilglucosamina bisectante a oligosacáridos libres de N-acetilglucosamina bisectante, basado en el modelo de elución.
Además, el método de la invención puede comprender purificar inmunoglobulina G a partir del humor recogido, separar los oligosacáridos de la inmunoglobulina G purificada, marcar los oligosacáridos separados y someter los oligosacáridos marcados a cromatografía líquida de alta resolución en una columna de cromatografía de fase inversa, para detectar cualquier alteración en dicha relación de las cantidades de oligosacáridos que contienen galactosa a oligosacáridos libres de galactosa, basado en el modelo de elución.
La columna de cromatografía de fase inversa puede ser una columna de octadecilsilil(ODS)sílice.
El trastorno pediátrico consiste habitualmente en un retraso del desarrollo, síndrome de malformación múltiple, hiperamonemia, retardo mental, trastornos neurodegenerativos, homocistinuria, deficiencia de la hormona de crecimiento, enfermedad de Gaucher, síndrome de Prader-Willi, enfermedad de Wilson, mucopolisacaridosis, fenilcetonuria, síndrome de Proteus, cistinosis, síndrome de Aicardi, mala absorción de grasas, disgénesis renal, hipoplasia cerebelar, enfermedad de almacenamiento de glicógeno, disfunción motora de causas desconocidas, autismo, nefropatía asociada con cirrosis hepática, síndrome de Down, enfermedad de la orina de jarabe de arce, esclerosis glomerular focal, arteritis de Takayasu y el síndrome de encefalopatía progresiva con edema, hiparritmia y síndrome de atrofia óptica (PEHO).
La enfermedad hepática es habitualmente hepatitis, cirrosis hepática o carcinoma hepatocelular.
El humor recogido empleado en la presente invención puede ser un fluido corporal elegido entre sangre, semen, fluido cerebroespinal, fluido amniótico o linfa.
En los dibujos adjuntos:
La figura 1 muestra un modelo de elución de oligosacáridos de IgG marcados con 2-aminopiridina en una columna de ODS sílice, junto con las correspondientes estructuras de oligosacáridos.
La figura 2 muestra las cantidades de oligosacáridos de IgG que contienen N-acetilglucosamina bisectante de los controles sanos y de pacientes (hepatitis, cirrosis hepática y carcinoma hepatocelular).
La figura 3 muestra las cantidades de oligosacáridos de IgG que contienen galactosa de los controles sanos y de pacientes (hepatitis, cirrosis hepática y carcinoma hepatocelular).
La figura 4 muestra el modelo de elución de los oligosacáridos de IgG de un control sano en una columna de ODS-sílice. "F" y "G" son las designaciones de los picos.
Las figuras 5A y 5B muestran modelos de elución de una columna OPD y de una columna de ODS-sílice, respectivamente, en donde las muestras aplicadas fueron los oligosacáridos de IgG del control sano y de un paciente con hipertensión maligna. Se muestra un modelo de elución de oligosacáridos de IgG de un paciente de 3 pacientes examinados con hipertensión maligna. "E"; "F", "G", "H", "M", "N", "O" y "P" son las designaciones de picos.
La figura 6 muestra las alteraciones en las cantidades de oligosacáridos que contienen galactosa en abscisas y de oligosacáridos que contienen N-acetilglucosamina bisectante en ordenadas, en donde la muestra empleada procedía de IgG de pacientes con hipertensión maligna. Las alteraciones en sus cantidades se determinan como sigue:
Alteración de la cantidad de oligosacáridos que contienen galactosa = pico H/pico E.
Alteración de la cantidad de oligosacáridos que contienen N-acetilglucosamina bisectante = área total de picos M-P/área total de picos E-H. Las designaciones de los picos siguen las designaciones de los picos en la figura 5.
La figura 7 muestra un modelo de elución de una columna de ODS-sílice en donde la muestra aplicada consistió en oligosacáridos de IgG de un paciente con nefropatía de IgA. "E" y "H" son las designaciones de picos.
La figura 8A muestra una comparación entre un grupo de pacientes con nefropatía de IgA y un grupo de controles sanos respecto a la alteración en la cantidad de oligosacáridos que contienen galactosa. La figura 8B muestra una comparación entre un grupo de pacientes con nefropatía de IgA y un grupo de controles sanos respecto a la alteración en la cantidad de oligosacáridos que contienen N-acetilglucosamina bisectante.
La figura 9 muestra modelos de elución de una columna de ODS-sílice en donde las muestras aplicadas fueron oligosacáridos de IgG de pacientes con (1) uno o más trastornos neurodegenerativos de causas desconocidas, (2) enfermedad de Gaucher, (3) síndrome de Takayasu y (4) síndrome de la enfermedad de Down, respectivamente.
La figura 10 muestra modelos de elución de una columna de ODS-sílice en donde las muestras aplicadas fueron oligosacáridos de IgG de pacientes con (1) disfunción motora de causas desconocidas, (2) síndrome de malformación múltiple y (3) síndrome de Proteus, respectivamente.
A continuación, la presente invención será descrita de manera detallada.
El método según la presente invención comprende detectar una alteración en las estructuras de oligosacáridos unidos a IgG en humor recogido, tal como suero, con el fin de determinar si existen o no ciertas enfermedades humanas. Las enfermedades humanas a las que se hace referencia aquí en la presente invención incluyen, pero no de forma limitativa, trastornos hepáticos, tales como hepatitis, cirrosis hepática y carcinoma hepatocelular, hipertensión maligna, nefropatía de IgA y trastornos pediátricos.
Como una anormalidad de la estructura de una mitad azúcar en glicoproteína causada por enfermedad hepática humana, se considera una anormalidad en la estructura de oligosacáridos en alfa-fetoproteína causada por carcinoma hepatocelular. Esta glicoproteína es producida a un nivel extremadamente bajo en suero de adulto normal, pero en suero de pacientes con enfermedades hepáticas es producida a un nivel alto y se mantiene en una alta concentración. En particular, se sabe que el suero de pacientes con carcinoma hepatocelular contiene una mayor cantidad de un oligosacárido no presente en suero de pacientes con otras enfermedades hepáticas, tales como hepatitis, cirrosis hepática, enfermedad hepática benigna, etc. Sin embargo, el examen de carcinoma hepatocelular mediante la mera detección de una cantidad de traza de alfa-fetoproteína presente no es suficiente y la exactitud de este examen es de alrededor del 70% en carcinoma hepatocelular con un pequeño tamaño de alrededor de 1 cm. Por tanto, para mejorar la precisión se efectúan convencionalmente otros exámenes tal como biopsia hepática y diagnóstico por imágenes. Sin embargo, la biopsia hepática causa dolor en los pacientes, mientras que el diagnóstico con imágenes requiere instalaciones grandes específicas de manera que el número de exámenes factibles no quede limitado. En consecuencia, existe la demanda de un método de diagnóstico simple que mejore fácilmente la precisión del examen de carcinoma hepatocelular.
Los exámenes clínicos convencionales de enfermedades son como sigue:
El examen convencional de hepatitis comienza con una prueba de la función del hígado. Esta prueba mide las actividades de enzimas tales como transaminasa (sAST, sALT, etc) y lactato dehidrogenasa (LDH) en sangre. El inicio de hepatitis se estima cuando estos valores son elevados (no menos de 40 IU/l sAST, no menos de 50 IU/l sALT y no menos de 500 IU/l LDH). Sin embargo, incluso si el valor retorna a un nivel normal en la prueba funcional hepática, es posible que aparezca de nuevo hepatitis debido a que todavía sigue existiendo virus de hepatitis y, de este modo, deberá efectuarse un examen adicional en combinación con otros métodos clínicos. La inflamación como resultado de la hepatitis induce una anormalidad de inmunorreacción y luego conduce a una anormalidad de las estructuras de oligosacáridos de IgG. La alteración de sus estructuras, causada por dicha anormalidad, puede ser examinada con mayor precisión mediante el método de la presente invención.
El diagnóstico convencional de hipertensión maligna incluye el examen químico de sangre con respecto a creatinina en suero, nitrógeno de urea, etc, además de esfigmomanometría, rayos X del tórax, electrocardiograma y urinálisis. La hipertensión maligna es una enfermedad que acompaña a los trastornos funcionales renales y más de la mitad de los pacientes fallecen en el plazo de un año. Los métodos disponibles para la diagnosis de esta enfermedad en la actualidad son en general la esfigmomanometría y el examen de la retina. Incluso en el caso de que el valor de glomérulos en el riñón disminuya al 50%, la creatinina en suero y el nitrógeno de urea a examinar en el examen químico de sangre suelen permanecer dentro de un intervalo normal, de manera que el examen carece de sensibilidad y tales puntos no quedan establecidos como un indicador de referencia de la hipertensión maligna en la prueba bioquímica. Debido a que se ha comprobado que la IgG patológica de pacientes con hipertensión maligna es evidentemente diferente de la IgG normal en las estructuras de oligosacáridos de IgG, el examen de oligosacáridos de IgG puede servir como el diagnóstico útil de la hipertensión maligna en combinación con el examen convencional. Los presentes inventores encontraron que los oligosacáridos de IgG de pacientes con hipertensión maligna se han alterado debido a una subida anormal de la presión sanguínea y que el análisis de esta alteración es de utilidad para el descubrimiento precoz de la hipertensión maligna.
El diagnóstico convencional de la nefropatía de IgA se efectúa en base a los hallazgos en urinálisis, medición de IgA en suero y biopsia renal. En particular, el urinálisis y la biopsia renal se consideran todavía como importantes aunque el primero presenta desventajas tal como la recogida incómoda de orina y la difícil adquisición de datos cuando se emplea orina almacenada, y la última causa dolor y agobio en los pacientes. Los presentes inventores han encontrado, por primera vez, la alteración de la cantidad de oligosacáridos específicos de IgG en pacientes con nefropatía de IgA y, por otro lado, han comprobado la correlación existente entre la cantidad de los oligosacáridos con la nefropatía de IgA. Por tanto, el método de la presente invención permite diagnosticar la nefropatía de IgA en ausencia de dolor para el paciente en combinación con el método de diagnóstico convencional.
Al contrario que las enfermedades en adultos, los trastornos pediátricos incluyen un gran número de enfermedades, cuyas causas todavía no han sido elucidadas. Existen también enfermedades que se presentan de manera exclusiva en niños. Sin embargo, el número de medios eficaces que se pueden aplicar a dichos trastornos queda limitado a pesar de la estimación de que los trastornos pediátricos de causas desconocidas aumentarán con la diversificación social. Los presentes inventores han comprobado que una amplia variedad de dichos trastornos pediátricos se pueden agrupar en términos de la alteración de la cantidad de oligosacáridos de IgG. El presente método proporciona un número limitado de exámenes convencionales con una media de trastornos pediátricos agrupados para promover la exactitud del diagnóstico. Los trastornos pediátricos agrupados por el presente método incluyen trastornos neurodegenerativos, arteritis de Takayasu, síndrome de Down, síndrome de malformación múltiple, enfermedad de Gaucher, síndrome de Proteus y disfunción motora de causas desconocidas.
El método de la presente invención fue completado para una información más exacta sobre cambios patológicos y establecido como un método altamente preciso en donde no solo se examina la alteración cualitativa de oligosacáridos específicos de IgG en sangre de pacientes, sino también su alteración cuantitativa mediante el uso de una amplia variedad de perfiles de oligosacáridos IgG.
En la presente invención, los oligosacáridos de IgG son purificados a partir de suero y luego analizados estructuralmente.
Como medio para identificar las estructuras de oligosacáridos, se pueden mencionar la espectroscopía de resonancia magnética nuclear protónica (^{1}H-NHR) y la espectrometría de masas, así como la cromatografía líquida de alta resolución (HPLC), entre las cuales se emplea preferentemente la HPLC en una columna de cromatografía en fase inversa.
La cromatografía típica en fase inversa hace uso de una columna con unión de grupos octadecilo, una columna con unión de grupos octilo, una columna con unión de grupos butilo, etc. Dichas columnas se pueden clasificar de acuerdo con el número de carbonos unidos a un soporte como la fase sólida. Como la columna con unión de grupos octadecilo (columna DS) desarrollada hasta ahora, se puede mencionar una columna de ODS-sílice, es decir, una columna de cromatografía de fase inversa de tipo sílice con un grupo octadecilsililo (ODS) unido a un soporte de gel de sílice, y una columna ODP, es decir, una columna de cromatografía de fase inversa de tipo polímero con un grupo octadecilo unido a un soporte de polímero de alcohol vinílico. La columna de ODS-sílice se puede preparar enlazando covalentemente un grupo ODS a gel de sílice con un diámetro de 5 \mum. Entre las columnas de cromatografía de fase inversa anteriores, la columna de ODS-sílice permite en particular una separación superior de oligosacáridos y, de este modo, esta columna se emplea preferentemente en el análisis de la presente invención. También se pueden emplear columnas de ODS-sílice comercialmente disponibles, tales como Nakanopak ODS-A (Nakano Viniegra Co., Ltd.), Shim-pack HRC-ODS (Shimadzu Corp., Kyoto, Japón) y Cosmosil 15C_{18} (Nacalai Tesque, Inc., Kyoto, Japón).
Se pueden separar una amplia variedad de oligosacáridos en un tiempo corto mediante HPLC en las columnas antes indicadas y la comparación entre los perfiles cromatográficos de oligosacáridos de IgG patológica y normal proporciona los oligosacáridos de IgG relacionados con la enfermedad con información patológica en medicina
clínica.
Los oligosacáridos se pueden liberar de IgG por digestión con enzima o disociación química con hidrazina anhidra para su examen. Aunque preferentemente se emplea el antiguo método enzimático debido a que el examen se puede efectuar fácilmente en ausencia de una sustancia química venenosa, tal como hidrazina anhidra, se puede emplear cualquier método sin efectos adversos sobre los resultados analíticos. En la presente invención, se puede emplear también un aparato comercialmente disponible para liberar oligosacáridos.
El marcaje convencional de los oligosacáridos incluye el marcaje con fluorescencia con 2-aminopiridina o el marcaje con radioisótopos con tritio. Debido a que la 2-aminopiridina es fácil de manipular y detectar en HPLC en laboratorios convencionales, en la presente invención se emplea preferentemente el marcaje con fluorescencia con 2-aminopiridina. Como un método de marcaje con fluorescencia con 2-aminopiridina, se puede mencionar el método de Hase et al. en donde se emplea una solución de 2-aminopiridina/HCl como agente marcador de fluorescencia y cianoborohidruro sódico como agente reductor (Hase et al., Biochem. Biophys. Res. Común. 85, 257-263 (1978)), así como el método de Kondo et al. en donde se emplea una solución de 2-aminopiridina/anhídrido acético como agente marcador de fluorescencia y un complejo de borano-dimetilamina como agente reductor (Kondo et al., Agric. Biol. Chem. 54, 2169-2170 (1990)). Se puede emplear cualquiera de los métodos sin efectos adversos sobre los resultados analíticos. El método de Hase et al. resulta ventajoso ya que el procedimiento se puede efectuar fácilmente con menos aparatos. En el método de Kondo et al., se puede emplear un aparato comercialmente suministrado por Takara Shuzo Co., Ltd. El oligosacárido marcado por fluorescencia es estable y es analizado convenientemente mediante HPLC de alta resolución en un tiempo corto.
La fracción de oligosacáridos así preparada se analiza mediante HPLC de la siguiente manera. En primer lugar, se prepara el disolvente y se pone en marcha el cromatógrafo en fase líquida de alta resolución y tanto la bomba como la columna se equilibran con el disolvente. Se inyecta una mezcla de oligosacáridos marcados por fluorescencia estándar, de manera que se confirmen las condiciones del aparato y de la columna y entonces la muestra es inyectada y analizada. La espectroscopía de resonancia magnética nuclear protónica se lleva a cabo mediante una unidad de resonancia magnética nuclear de alta resolución en donde se examinan la constante de unión espín-espín en la molécula en solución, los cambios químicos y la amplitud de líneas de cada señal. Los datos sobre los oligosacáridos en la muestra son comparados con aquellos de oligosacáridos auténticos, de manera que pueden identificarse sus estructuras. En la espectroscopía de masas, la muestra es ionizada bajo vacío mediante bombardeo electrónico y los iones son separados de acuerdo con su número/carga de masa y se examina su modelo de fragmentación espectral de masa.
A continuación, se describirá de forma breve el método de la presente invención.
La sangre recogida de un examinado se aplica a una columna Protein G (Pharmacia Biotech). A partir de la columna, la IgG es eluída, concentrada, disuelta en 0,01 N HCl (pH 2) y calentada para la separación de ácido siálico. La muestra es digerida con proteasa y luego con glicoamidasa A para liberar oligosacáridos. Los oligosacáridos son desalificados y purificados en resinas de intercambio catiónico y aniónico, respectivamente, y luego marcadas por fluorescencia con 2-aminopiridina. Los oligosacáridos son purificados adicionalmente a través de una columna Sephadex G-15. La muestra así obtenida es analizada entonces por HPLC de acuerdo con la presente invención.
La presente invención proporciona una información altamente precisa y de un modo aplicable a una operación práctica para el examen de enfermedades, tales como enfermedades hepáticas, enfermedades alérgicas, hipertensión maligna, nefropatía de IgA y trastornos pediátricos. Además, el método de la presente invención puede lograr una precisión aún mayor en combinación con otros exámenes y resulta extremadamente útil como un método de examen clínico.
La presente invención se describe con mayor detalle haciendo referencia a los siguientes ejemplos los cuales, sin embargo, no deberán ser considerados como limitativos del alcance de la invención.
Ejemplo 1
Los oligosacáridos de IgG fueron purificados a partir de suero humano para analizar la alteración en la cantidad de oligosacáridos que contienen N-acetilglucosamina bisectante en HPLC.
Preparación
Para la preparación de IgG, se aplicaron 250 \mul de suero humano a una columna Protein G (un producto de Pharmacia Biotech) y se eluyó con tampón A (20 mM fosfato sódico, pH 7) y tampón B (50 mM ácido acético, pH 3) para proporcionar alrededor de 3,3 mg de IgG, y el eluyente se concentró.
La IgG concentrada se disolvió en 0,01 N HCl (pH 2), se ajustó a pH 2 y se calentó a 90ºC durante 1 hora para separar el ácido siálico enlazado en un terminal no reductor del oligosacárido, y luego se digirió enzimáticamente con pepsina. La solución de reacción se ajustó a un pH de 4 a 6 y los oligosacáridos se liberaron con una enzima, glicoamidasa A. La muestra fue centrifugada para separar sólidos. El sobrenadante fue desalificado a través de resinas de intercambio catiónico y de intercambio aniónico equilibradas con agua desionizada, respectivamente.
Se añadieron 100 \mul de reactivo de reacción (2-aminopiridina/HCl, pH 6,8) a 100 nmol de los oligosacáridos secos y se calentó a 100ºC durante 20 minutos. Se añadió entonces una solución de agente reductor y se dejó reaccionar a 90ºC durante 12 horas. Los oligosacáridos fueron purificados a través de una columna Sephadex G-15. La fracción de 2-aminopiridina-oligosacárido fue recogida, secada y analizada mediante HPLC.
Condiciones de análisis en HPCL
\text{*}
Disolvente A: 10 mM dihidrogenofosfato sódico, pH 3,8.
\text{*}
Disolvente B: disolvente A más 0,5% n-butanol.
\text{*}
Detector fluorométrico: Shimadzu RF-550 (Shimadzu Corp., Kyoto, Japón).
\text{*}
Detección: detección de fluorescencia (longitud de onda de excitación: 320 nm, longitud de onda de emisión: 400 nm).
\text{*}
Velocidad de flujo: 1 ml/min.
\text{*}
Temperatura de la columna: 55ºC.
\text{*}
Elución de oligosacáridos: después de la inyección, la proporción de disolvente B se aumentó linealmente desde 20% a 50% en 60 min.
Resultados
Las muestras de oligosacáridos empleadas se prepararon a partir de IgG derivada de suero humano de 8 controles sanos y de 21 pacientes con enfermedades hepáticas (8 pacientes con hepatitis, 6 pacientes con cirrosis hepáticas y 7 pacientes con carcinoma hepatocelular). La figura 1 muestra un modelo de elución obtenido en HPLC bajo las condiciones anteriormente descritas. Este perfil de elución refleja la versatilidad estructural entre las afinidades ligeramente diferentes de los oligosacáridos de IgG para la columna de ODS-sílice. Como se ha indicado anteriormente, la relación de las cantidades de oligosacáridos de IgG normal es constante. Por tanto, se determinó la siguiente relación para evaluar la alteración en la cantidad de oligosacáridos que contienen N-acetilglucosamina bisectante.
Alteración en la cantidad de oligosacáridos que contienen N-acetilglucosamina bisectante = la relación del área total de los picos E, F, G y H (grupo II) al área total de los picos M, N, O y P (grupo IV).
Como se muestra en la figura 2, resultó ser estadísticamente importante (p<0,001) la diferencia en las cantidades de los oligosacáridos que contienen N-acetilglucosamina bisectante de los controles sanos y de los pacientes con hepatitis. Entre los picos de elución A-P de la columna de ODS-sílice, la relación de picos M-P/picos E-H viene indicada en ordenadas, y los controles sanos y los pacientes con cada enfermedad hepática vienen indicados en abscisas en la figura 2. Por "n" se representa el número total de examinados y uno de ellos viene indicado como un punto negro con la relación correspondiente. Como se muestra en la figura 2, la cantidad de los oligosacáridos que contienen N-acetilglucosamina bisectante de IgG patológica es mayor que la de IgG normal. Por tanto, el análisis de oligosacáridos de IgG proporciona información útil para el diagnóstico de hepatitis.
Ejemplo 2
Para examinar la alteración en la cantidad de oligosacáridos de IgG que contienen galactosa, se analizaron, de la misma manera que en el ejemplo 1, oligosacáridos de IgG humana de controles sanos y de pacientes con hepatitis. Las muestras empleadas fueron las mismas que en el ejemplo 1.
Se determinó la siguiente relación para evaluar la alteración en la cantidad de oligosacáridos que contienen galactosa:
Alteración en galactosa = la relación del área total de picos E+M al área total de picos de oligosacáridos que contienen galactosa (es decir, [E + M]/[F + G + 2H + N + O + 2P]. Como se muestra en esta ecuación, el área de cada uno de los picos H y P se multiplicó por 2 debido a que existen 2 moléculas de galactosa en el oligosacárido de cada uno de los picos H y P).
Las alteraciones en las cantidades de oligosacáridos que contienen galactosa de cada IgG se muestran en la figura 3, en donde la relación de picos E+M a los picos que contienen galactosa (galactosa (-)/galactosa (+)) viene indicada en ordenadas y los controles sanos y los pacientes con cada enfermedad hepática se indican en abscisas. Por "n" se representa el número total de examinados y uno de ellos se muestra como un punto negro con la relación correspondiente. La diferencia entre los controles sanos y los pacientes con hepatitis resultó ser estadísticamente importante (p<0,05). Por otro lado, se presentó una diferencia importante entre los pacientes con cirrosis hepática y aquellos con cirrosis hepática y carcinoma hepatocelular (p<0,001). Los resultados anteriores indicaron que en cada IgG patológica está contenida una cantidad de oligosacáridos que contienen galactosa que es más pequeña que en IgG normal. Por tanto, el análisis de oligosacáridos de IgG proporciona información útil para el diagnóstico de pacientes con enfermedades hepáticas.
Ejemplo de referencia
Se examinaron los oligosacáridos de IgG de 6 controles sanos.
La figura 4 muestra los modelos de elución en HPLC. El perfil cromatográfico revela que el pico F es más pequeño con respecto al área del pico G en IgG normal.
Ejemplo 3
Los oligosacáridos de IgG de 3 pacientes con hipertensión maligna fueron analizados de la misma manera que en el ejemplo 1, excepto que se emplearon dos tipos de columnas HPLC (columna ODS y columna ODS-sílice).
Condiciones de análisis en HPLC
\text{*}
Disolvente A: 10 mM dihidrogenofosfato sódico, pH 3,8.
\text{*}
Disolvente B: disolvente A más 0,5% n-butanol.
\text{*}
Detector fluorométrico: Shimadzu RF-550 (Shimadzu Corp., Kyoto, Japón).
\text{*}
Detección: detección fluorométrica (longitud de onda de excitación: 320 nm, longitud de onda de emisión: 400 nm).
\text{*}
Velocidad de flujo: 1 ml/min.
\text{*}
Temperatura de la columna: 55ºC.
\text{*}
Condiciones de elución de oligosacáridos:
columna ODP \cdot\cdot\cdot Una vez inyectada la muestra, la proporción de disolvente B se aumentó linealmente desde 0% a 15% en 60 min.
columna ODS-sílice \cdot\cdot\cdot Una vez inyectada la muestra, la proporción de disolvente B se aumentó linealmente desde 20% a 50% en 60 min.
\text{*}
Columna:
columna ODP \cdot\cdot\cdot Asahipak ODS-50 (4,6 \phi x 150 mm) (Asahi Chemical Industry Co., Ltd.).
columna ODS-sílice \cdot\cdot\cdot Nakanopak-ODS (6,0 \phi x 150 mm) (Kakano Viniegra Co., Ltd).
Resultados
Los resultados se muestran en las figuras 5A y 5B. La comparación entre las figuras 5A y 5B indica que ambas columnas muestran una clara diferencia en oligosacáridos entre IgG normal e IgG patológica y, de este modo, resultan de utilidad en este examen.
Como se pone de manifiesto en la figura 5B, el pico E es más pequeño que el pico H en IgG normal, mientras que, en IgG patológica, el pico E es más grande que el pico H y se aumenta la relación de oligosacáridos que contienen N-acetilglucosamina bisectante a los otros oligosacáridos. Además, la IgG patológica muestra la tendencia de aumentar las áreas de los picos principales (picos E, F, G y H) y disminuir las áreas de los oligosacáridos que contienen N-acetilglucosamina bisectante (picos M, N, O y P) con el volumen de elución, respectivamente. Este modelo de los picos es característico de los oligosacáridos de IgG de pacientes con hipertensión maligna. En la figura 6 se muestran de manera bidimensional las alteraciones en oligosacáridos que contienen galactosa y oligosacáridos que contienen N-acetilglucosamina bisectante. Se determinaron las siguientes relaciones:
Alteración en la cantidad de oligosacáridos que contienen galactosa = pico H/pico E.
Alteración en la cantidad de oligosacáridos que contienen N-acetilglucosamina bisectante = picos M-P/picos E-H.
Como se muestra en la figura 6, la IgG normal y la IgG patológica se pueden distinguir claramente en base a ambas alteraciones en oligosacáridos que contienen galactosa y oligosacáridos que contienen N-acetilglucosamina bisectante. Por tanto, el examen de oligosacáridos de IgG proporciona un indicador de la hipertensión maligna.
Ejemplo 4
De la misma manera que en el ejemplo 1, se examinaron los oligosacáridos de IgG de 5 pacientes con nefropatía de IgA.
La figura 7 muestra un modelo de elución en nefropatía de IgA en HPLC. Las figuras 8A y 8B muestran las alteraciones en oligosacáridos que contienen galactosa y oligosacáridos que contienen N-acetilglucosamina bisectante, respectivamente. Dichas alteraciones se determinaron de la misma manera que en el ejemplo 3. La relación pico H/pico E viene indicada en ordenadas y los controles sanos y los pacientes con nefropatía de IgA se indican en abscisas. Por "n" se representa el número total de examinados, y uno de ellos se muestra como un punto negro con la correspondiente relación pico H/pico E.
El resultado indicó que existe una mayor cantidad de oligosacáridos que contienen galactosa en pacientes con nefropatía de IgA que en los controles sanos, siendo la diferencia entre los mismos importante desde el punto de vista estadístico (p<0,05). Se examinó entonces la alteración en la cantidad de oligosacáridos que contienen N-acetilglucosamina bisectante. La relación (área total de picos M-P/área total de picos E-H) viene indicada en ordenadas y los controles sanos y los pacientes con nefropatía de IgA se indican en abscisas. Uno de los examinados viene indicado como un punto negro con la correspondiente relación de picos M-P/picos E-H.
De acuerdo con los resultados, la diferencia entre la IgG normal y la IgG patológica fue importante estadísticamente (p<0,001). Por tanto, el análisis de los oligosacáridos de IgG proporciona información útil para el diagnóstico de pacientes con nefropatía de IgA.
Ejemplo 5
De la misma manera que en el ejemplo 1, se examinaron los oligosacáridos de IgG de niños con los siguientes trastornos pediátricos típicos diagnosticados por un pediatra.
Las enfermedades examinadas son: retraso del desarrollo, síndrome de malformación múltiple, hiperamonemia, retardo mental, trastornos neurodegenerativos, homocistinuria, deficiencia de la hormona de crecimiento, enfermedad de Gaucher, síndrome de Prader-Willi, enfermedad de Wilson, mucopolisacaridosis, fenilcetonuria, síndrome de Proteus, cistinosis, síndrome de Aicardi, mala absorción de grasas, disgénesis renal, hipoplasia cerebelar, enfermedad de almacenamiento de glicógeno, disfunción motora de causas desconocidas, autismo, nefropatía asociada con cirrosis hepática, síndrome de Down, enfermedad de la orina de jarabe de arce, esclerosis glomerular focal, arteritis de Takayasu y el síndrome de encefalopatía progresiva con edema, hiparritmia y síndrome de atrofia óptica (PEHO).
Las figuras 9 y 10 muestran modelos de elución en HPLC en oligosacáridos de IgG de pacientes con trastornos neurodegenerativos, arteritis de Takayasu, síndrome de Down, síndrome de malformación múltiple, enfermedad de Gaucher, síndrome de Proteus y disfunción motora de causas desconocidas, que difieren del perfil de modelos de elución en los controles sanos de la figura 4. En contraste con este perfil de IgG normal, las figuras 9 y 10 revelan que el pico E es más grande que el pico H en cada IgG patológica, indicando ello que la cantidad de oligosacáridos libres de galactosa es mayor que la de oligosacáridos que contienen galactosa en cada uno de los casos.
La cantidad de oligosacáridos que contienen galactosa en cada cromatograma se utilizó para realizar una comparación entre controles sanos (10 personas) y pacientes con trastornos neurodegenerativos, arteritis de Takayasu, síndrome de Down, enfermedad de Gaucher y disfunción motora de causas desconocidas. Los resultados se muestran en la tabla 1. Además, la cantidad de oligosacáridos que contienen N-acetilglucosamina bisectante en cada cromatograma se utilizó para realizar una comparación entre los controles sanos y pacientes con síndrome de Down, síndrome de malformación múltiple y arteritis de Takayasu. Los resultados se muestran en la tabla 2. Para la evaluación de las cantidades, se determinaron las siguientes relaciones:
Alteración en la cantidad de oligosacáridos que contienen galactosa = relación del área total de picos E y M al área total de los picos que contienen galactosa (galactosa (-)/galactosa (+)).
Alteración en la cantidad de oligosacáridos que contienen N-acetilglucosamina bisectante = área total de picos M-P/área total de picos E-H.
TABLA 1
galactosa (-)/(+)
controles normales n = 10 0,231 \pm 0,032
enfermedad neurodegenerativa 0,548
\hskip1cm arteritis de Takayasu 0,452
\hskip1cm síndrome de Proteus 0,597
\hskip1cm enfermedad de Gaucher 0,753
disfunción motora de causas desconocidas 0,475
TABLA 2
área total de picos M-P/área total de picos E-H
controles normales n = 10 0,128 \pm 0,009
\hskip1cm síndrome de Down 0,218
\hskip1cm síndrome de malformación múltiple 0,234
\hskip1cm arteritis de Takayasu 0,189
La IgG patológica de pacientes con las enfermedades anteriores mostró una clara diferencia respecto de la IgG normal en términos de dos factores, es decir, alteraciones en las cantidades de oligosacáridos que contienen galactosa y oligosacáridos que contienen N-acetilglucosamina bisectante. Por tanto, el uso de los dos factores proporciona un examen para determinar trastornos pediátricos a los cuales se puede aplicar un número limitado de métodos de examen.

Claims (10)

1. Método de examen de una enfermedad humana seleccionada entre enfermedad hepática, hipertensión maligna, nefropatía de inmunoglobulina A y un trastorno pediátrico, comprendiendo el método analizar una alteración en la relación de la cantidad de oligosacáridos que contienen N-acetilglucosamina bisectante del grupo IV (M, N, O y P) a la cantidad de oligosacáridos libres de N-acetilglucosamina bisectante del grupo II (E, F, G y H) de oligosacáridos de inmunoglobulina G en un humor recogido, para compararla con la correspondiente relación en controles sanos.
2. Método según la reivindicación 1, en donde el trastorno pediátrico es retraso del desarrollo, síndrome de malformación múltiple, hiperamonemia, retardo mental, trastornos neurodegenerativos, homocistinuria, deficiencia de la hormona de crecimiento, enfermedad de Gaucher, síndrome de Prader-Willi, enfermedad de Wilson, mucopolisacaridosis, fenilcetonuria, síndrome de Proteus, cistinosis, síndrome de Aicardi, mala absorción de grasas, disgénesis renal, hipoplasia cerebelar, enfermedad de almacenamiento de glicógeno, disfunción motora de causas desconocidas, autismo, nefropatía asociada con cirrosis hepática, síndrome de Down, enfermedad de la orina de jarabe de arce, esclerosis glomerular focal, arteritis de Takayasu y el síndrome de encefalopatía progresiva con edema, hiparritmia y síndrome de atrofia óptica (PEHO).
3. Método según la reivindicación 1, en donde la enfermedad hepática es hepatitis, cirrosis hepática o carcinoma hepatocelular.
4. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el humor es un fluido corporal elegido entre suero, sangre, semen, fluido cerebroespinal, fluido amniótico o linfa.
5. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende purificar inmunoglobulina G a partir de humor recogido, separar los oligosacáridos de la inmunoglobulina G purificada, marcar los oligosacáridos separados y someter los oligosacáridos marcados a cromatografía líquida de alta resolución en una columna de cromatografía de fase inversa, para analizar cualquier alteración en dicha relación de las cantidades de oligosacáridos que contienen N-acetilglucosamina bisectante a oligosacáridos libres de N-acetilglucosamina bisectante, basado en el modelo de elución.
6. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además analizar una alteración en la relación de la cantidad de oligosacáridos que contienen galactosa a la cantidad de oligosacáridos libres de galactosa de oligosacáridos de inmunoglobulina G presentes en el humor recogido en comparación con la correspondiente relación en controles sanos.
7. Método según la reivindicación 6, en donde la relación es la relación de oligosacáridos que contienen galactosa de tipo F, G, H, N, O y P a oligosacáridos libres de galactosa de tipo E y M.
8. Método según la reivindicación 6, en donde la relación es la relación de oligosacárido que contiene galactosa de tipo H a oligosacárido libre de galactosa de tipo E.
9. Método según la reivindicación 6, 7 u 8, que comprende purificar inmunoglobulina G a partir del humor recogido, separar los oligosacáridos de la inmunoglobulina G purificada, marcar los oligosacáridos separados y someter los oligosacáridos marcados a cromatografía líquida de alta resolución en una columna de cromatografía de fase inversa, para analizar cualquier alteración en dicha relación de las cantidades de oligosacáridos que contienen galactosa a oligosacáridos libres de galactosa, basado en el modelo de elución.
10. Método según la reivindicación 5 ó 9, en donde la columna de cromatografía de fase inversa es una columna de octadecilsilil-sílice.
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