JP2005527828A - 前立腺癌検出改善のための試料中の非複合体型前立腺特異抗原の分析方法 - Google Patents
前立腺癌検出改善のための試料中の非複合体型前立腺特異抗原の分析方法 Download PDFInfo
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Abstract
前立腺癌の存在を検出し決定するためのアッセイが提供される。前記アッセイは、全PSAに対する遊離PSAの比が著しく高い男性の集団における前立腺癌を検出することができる。前記アッセイは、全PSA量が低い、すなわち、2ないし4ng/mLの範囲内の男性の集団における前立腺癌を検出することができる。本発明の1つの実施態様によると、前記アッセイは、(a)患者由来の生物学的試料に含まれる全PSA量を決定するステップと、(b)前記試料中の遊離PSA量を決定し、前記全PSAに対する前記遊離PSAの比を計算するステップと、(c)前記試料中のpPSA量を決定するステップと、(d)前記試料中のBPSA量を決定するステップと、(e)前記試料中のinPSA量を決定するステップと、(f)前記全PSAおよび遊離PSAの両方のレベルに基づいて癌および良性疾患の診断が知られた対照試料で確立された予め定められた値と、前記inPSA量とを比較することによって、前記試料中に含まれるinPSA量を前記患者における前立腺癌の存在と関係付けるステップとを含む。
Description
本発明は、一般的に、タンパク質の検出および同定と、診断マーカーとしての潜在的な有用性を有するタンパク質のさまざまな型(form)およびサブユニットとに関する。具体的には本発明は、ヒトの生物学的液体中の前立腺特異抗原の不活性型の検出と、改良された前立腺癌検出方法とに関する。
本出願は2002年5月24日出願の米国特許出願第10/154,715号、1999年4月30日出願の米国特許出願第09/303,208号および1999年4月30日出願の米国特許出願第09/303,339号の一部継続出願であり、これらの開示内容は引用によりここにその全体が取り込まれる。
血清前立腺特異抗原(PSA)の測定は、前立腺癌のスクリーニングおよび早期検出のために広く用いられている(非特許文献1−3、文献表の文献1−3)。最新の臨床免疫アッセイで決定可能な血清PSAは主に、遊離の「非複合体」型(遊離PSA)か、α1−アンチキモトリプシン(ACT)との複合体として存在する(非特許文献1−5、文献表の文献1−5)。血清中の全PSAに対する遊離PSAの比が、BPHからのPCaの鑑別を著しく改善し、比が高いほど前立腺癌のリスクが低いことが証明されている(非特許文献1−7、文献表の文献1−7)。
Catalona、W.J.、Smith、D.S.、Ratliff、T.L.、Dodds、K.M..Coplen.D.E..Yuan、J.J.et al.Measurement of prostate−specific antigen m serum as a screening test for prostate cancer.N Engl J Med、1991; 324:1156−61. Labrie、F.、Dupont、A.、Suburu、R.、Cusan、L.、Tremblay.M..Gomez.J.L.、Emond.J.Serum prostate specific antigen as pre−screening test for prostate cancer、d Urol、1992; 147:846−51. Oesterling、J.E.Prostate−specific antigen:a critical assessment of the most useful tumor marker for adenocarcinoma of the prostate.J Urol、1991; 145:907−23.4.Lilja、H.、Christensson、A.、Dahlen、U.、Matikainen、M.T.、Nilsson.O.、Pettersson、K.、Lovgren、T.Prostate−Specific Antigen in Serum Occurs Predominantly in Complex with al.antichymotrypsin.Clin Chem、1991:37:1618−25. Lilja、H.、Christensson、A.、Dahlen、U.、Matikainen、M.T.、Nilsson.O.、Pettersson、K.、Lovgren、T.Prostate−Specific Antigen in Serum Occurs Predominantly in Complex with al.antichymotrypsin.Clin Chem、1991:37:1618−25. Stenman、U.H.、Leinonen、J.、Alfthan、H.、Rannikko、S.、Tuhkanen、K.、Alfthan、O.A complex between prostate specific antigen and a − antichymotrypsin is the major form of prostate−specific antigen in serum of patients with prostatic cancer:assay of the complex improves clinical sensitivity for cancer.Cancer Res、1991; 51:222−6. Catalona、W.J.、Partin、A.W.、Slawin、K.M.、Brawer、M.K.、Flanigan、R.C.、Patel、A.et al.Use of the percentage of free prostate−specific antigen to enhance differentiation of prostate cancer from benign prostatic disease:a prospective multicenter clinical trial.JAMA、1998; 279:1542−7. Woodrum、D.L.、Brawer、M.K.、Partin、A.W.、Catalona、W.J.、Southwick、P.C.Interpretation of free prostate specific antigen clinical research studies for the detection of prostate cancer.J Urol、1998; 159:5−12.
Catalona、W.J.、Smith、D.S.、Ratliff、T.L.、Dodds、K.M..Coplen.D.E..Yuan、J.J.et al.Measurement of prostate−specific antigen m serum as a screening test for prostate cancer.N Engl J Med、1991; 324:1156−61. Labrie、F.、Dupont、A.、Suburu、R.、Cusan、L.、Tremblay.M..Gomez.J.L.、Emond.J.Serum prostate specific antigen as pre−screening test for prostate cancer、d Urol、1992; 147:846−51. Oesterling、J.E.Prostate−specific antigen:a critical assessment of the most useful tumor marker for adenocarcinoma of the prostate.J Urol、1991; 145:907−23.4.Lilja、H.、Christensson、A.、Dahlen、U.、Matikainen、M.T.、Nilsson.O.、Pettersson、K.、Lovgren、T.Prostate−Specific Antigen in Serum Occurs Predominantly in Complex with al.antichymotrypsin.Clin Chem、1991:37:1618−25. Lilja、H.、Christensson、A.、Dahlen、U.、Matikainen、M.T.、Nilsson.O.、Pettersson、K.、Lovgren、T.Prostate−Specific Antigen in Serum Occurs Predominantly in Complex with al.antichymotrypsin.Clin Chem、1991:37:1618−25. Stenman、U.H.、Leinonen、J.、Alfthan、H.、Rannikko、S.、Tuhkanen、K.、Alfthan、O.A complex between prostate specific antigen and a − antichymotrypsin is the major form of prostate−specific antigen in serum of patients with prostatic cancer:assay of the complex improves clinical sensitivity for cancer.Cancer Res、1991; 51:222−6. Catalona、W.J.、Partin、A.W.、Slawin、K.M.、Brawer、M.K.、Flanigan、R.C.、Patel、A.et al.Use of the percentage of free prostate−specific antigen to enhance differentiation of prostate cancer from benign prostatic disease:a prospective multicenter clinical trial.JAMA、1998; 279:1542−7. Woodrum、D.L.、Brawer、M.K.、Partin、A.W.、Catalona、W.J.、Southwick、P.C.Interpretation of free prostate specific antigen clinical research studies for the detection of prostate cancer.J Urol、1998; 159:5−12.
血清中の遊離PSAのレベルが変動する生物学的なメカニズムは不明である。複合体を形成した血清PSAは、酵素活性がある無傷の(intact)PSAを表すので、比較的均質であるらしい。前立腺癌(PCa)および良性前立腺過形成(BPH)の血清中でPSA−ACT複合体から放出されたPSAは精漿PSAと区別できないことがわかり、この仮説を確認する(非特許文献8、文献表の文献8)。遊離PSAはよりよい生化学的な洞察を提供し、遊離PSAの分子型の特徴付けがその前立腺起源と血清中への放出メカニズムを解明するのを助けるかもしれないということになる。
Peter、J.、Unverzagt、C.、Hoesel、W.Analysis of free prostate−specific antigen (PSA) after chemical release from the complex with alpha(1)− antichymotrypsin (PSA−ACT).Clin Chem、2000; 46:474−82.
Peter、J.、Unverzagt、C.、Hoesel、W.Analysis of free prostate−specific antigen (PSA) after chemical release from the complex with alpha(1)− antichymotrypsin (PSA−ACT).Clin Chem、2000; 46:474−82.
不活性型PSAを含むさまざまなPSAの混合物が、前立腺組織および精漿から単離されてきた。BPH組織由来のPSAは、もっと高度に内部が切断された(clipped)ものとしてより一般的に特徴付けられてきたが(非特許文献9、文献表の文献9)、この研究では、切断型および非切断型PSAの混合物から単数または複数のPSAの型は単離されなかった。精漿中のPSAはクロマトグラフィー法によって切断型および非切断型PSAのさまざまな混合物を含むことが示された分画に分離された(非特許文献10、文献表の文献10)。しかしこれらの研究のうちのいずれにおいても、不活性型PSAの単一の型に対する抗体を作成しなかったし、これらのPSA型が血清中で証明されなかった。
Chen、Z.、Chen、H.、Stamey、T.A.Prostate specific antigen in benign prostatic hyperplasia:purification and characterization.J Urol、1997; 157:2166−70. Zhang、W.M.、Leinonen、J.、Kalkkinen、N.、Dowell、B..Stenman、U.H.Purification and characterization of difi rent molecular forms of prostate−specific antigen in human seminal fluid.Clin Chem、1995; 41:1567−73.
Chen、Z.、Chen、H.、Stamey、T.A.Prostate specific antigen in benign prostatic hyperplasia:purification and characterization.J Urol、1997; 157:2166−70. Zhang、W.M.、Leinonen、J.、Kalkkinen、N.、Dowell、B..Stenman、U.H.Purification and characterization of difi rent molecular forms of prostate−specific antigen in human seminal fluid.Clin Chem、1995; 41:1567−73.
血清においては、遊離(複合体を形成しない)PSAは不活性PSAの少なくとも2つの特異的な型を含むことが今では知られている。1つの型はプロ酵素、あるいは、PSAの前駆体型(pPSA)として同定され、pPSAは癌とより関連があるpPSAの短縮された(truncated)型を含む(非特許文献11−13、文献表の文献11−13)。BPSAという名称のPSAの第2の特異的な型は、BPHとより関連性が強いPSAの内部切断または分解された型である(非特許文献14、15、文献表の文献14、15)。BPSAは、PSAの均質な分子種として単離され、広範な特徴付けが行われた。BPSAおよびpPSAの詳細な総説が最近刊行された(非特許文献16、文献表の文献16)。
Mikolajczyk、S.D.、Grauer、L.S.、Millar、L.S.、Hill、T.M.、Kumar.A..Rittenhouse、H.G.et al.A precursor form of PSA (pPSA) is a component of the free PSA in prostate cancer serum.Urol、1997; 50:710−4. Mikolajczyk、S.D.、Millar、L.S.、Wang、T.J.、Rittenhouse、H.G.、Marks、L.S.、Song、W.et al.A precursor form of prostate−specific antigen is more highly elevated in prostate cancer compared with benign transition zone prostate tissue.Cancer Res、2000; 60:756−9. Mikolajczyk、S.D.、Marker、K.M.、Millar、L.S.、Kumar、A..Saedi.M.S.、Payne、J.K.et al.A truncated precursor form of prostate−specific antigen is a more specific serum marker of prostate cancer.Cancer Res、2001; 61:6958−63. Mikolajczyk、S.D.、Millar、L.S.、Wang、T.J.、Rittenhouse、H.G.、Wolfert.R.L.、Marks、L.S.et al."BPSA," a specific molecular form of free prostate−specific antigen、is found predominantly in the transition zone of patients with nodular benign prostatic hyperplasia.Urol、2000; 55:41−5. Mikolajczyk、S.D.、Millar、L.S.、Marker、K.M.、Wang、T.J.、Rittenhouse、H.G.、Marks、L.S.、Slawin、K.M.Seminal Plasma Contains "BPSA"、a Molecular Form of Prostate Specific Antigen that is Associated with Benign Prostatic Hyperplasia.Prostate、2000; 45:271−6.16.Mikolajczyk、S.D.、Marks、L.S.、Partin、A.W.、Rittenhouse、H.G.Free prostate−specific antigen in serum is becoming more complex.Urol、2002; 59:797−802. Mikolajczyk、S.D.、Marks、L.S.、Partin、A.W.、Rittenhouse、H.G.Free prostate−specific antigen in serum is becoming more complex.Urol、2002; 59:797−802.
Mikolajczyk、S.D.、Grauer、L.S.、Millar、L.S.、Hill、T.M.、Kumar.A..Rittenhouse、H.G.et al.A precursor form of PSA (pPSA) is a component of the free PSA in prostate cancer serum.Urol、1997; 50:710−4. Mikolajczyk、S.D.、Millar、L.S.、Wang、T.J.、Rittenhouse、H.G.、Marks、L.S.、Song、W.et al.A precursor form of prostate−specific antigen is more highly elevated in prostate cancer compared with benign transition zone prostate tissue.Cancer Res、2000; 60:756−9. Mikolajczyk、S.D.、Marker、K.M.、Millar、L.S.、Kumar、A..Saedi.M.S.、Payne、J.K.et al.A truncated precursor form of prostate−specific antigen is a more specific serum marker of prostate cancer.Cancer Res、2001; 61:6958−63. Mikolajczyk、S.D.、Millar、L.S.、Wang、T.J.、Rittenhouse、H.G.、Wolfert.R.L.、Marks、L.S.et al."BPSA," a specific molecular form of free prostate−specific antigen、is found predominantly in the transition zone of patients with nodular benign prostatic hyperplasia.Urol、2000; 55:41−5. Mikolajczyk、S.D.、Millar、L.S.、Marker、K.M.、Wang、T.J.、Rittenhouse、H.G.、Marks、L.S.、Slawin、K.M.Seminal Plasma Contains "BPSA"、a Molecular Form of Prostate Specific Antigen that is Associated with Benign Prostatic Hyperplasia.Prostate、2000; 45:271−6.16.Mikolajczyk、S.D.、Marks、L.S.、Partin、A.W.、Rittenhouse、H.G.Free prostate−specific antigen in serum is becoming more complex.Urol、2002; 59:797−802. Mikolajczyk、S.D.、Marks、L.S.、Partin、A.W.、Rittenhouse、H.G.Free prostate−specific antigen in serum is becoming more complex.Urol、2002; 59:797−802.
血清中のPSAの遊離型のサブ集団を記載し測定する別の方法はNurmikkoによって報告された(非特許文献17、文献表の文献17)。この場合には、無傷のPSA(PSA−I)は、精漿中の分解したPSAの最もありふれた型の切断部位である、145番のLys残基(以下「Lys145」という。)で切断されていない遊離PSAとして定義される。この方法で測定されたPSAの性質は、Lys145で切断されていないことを除いてあまりわかっていない。このような状況であるから、このアッセイ方法は、pPSAの型の混合物を、まだ特徴付けされていない、他の不活性型のLys145で切断されていないPSAと組み合わせて測定しているのであろう。
Nurmikko、P.、Vaisanen、V.、Piironen、T.、Lindgren、S.、Lilja、H.、Pettersson、K.Production and characterization of novel anti−prostate− specific antigen (PSA) monoclonal antibodies that do not detect internally cleaved Lys145−Lys146 inactive PSA [In Process Citation].Clin Chem、2000; 46:1610−8.
Nurmikko、P.、Vaisanen、V.、Piironen、T.、Lindgren、S.、Lilja、H.、Pettersson、K.Production and characterization of novel anti−prostate− specific antigen (PSA) monoclonal antibodies that do not detect internally cleaved Lys145−Lys146 inactive PSA [In Process Citation].Clin Chem、2000; 46:1610−8.
PSAの臨床上有用な血清中濃度は10ng/mL未満であるため、免疫アッセイ法その他の前記PSAを測定するための非常に敏感な方法を開発する必要がある。現在の商業的な遊離PSAの免疫アッセイは、典型的には2ng/mLより低いレベルの遊離PSAの全ての型の総和を測定する。pPSA、BPSAおよびPSA−I用の抗体および免疫アッセイだけが、異なる型の遊離PSAを測定するための研究用免疫アッセイとして報告されたものである。したがって異なる型の遊離PSAを測定する新規な方法を開発し、これらの型と異なる前立腺疾患の病態との関連を研究する必要性が存在する。
本発明の1つの側面は、被検者の良性疾患から前立腺癌を鑑別する補助方法を提供する。前記方法は、
(a)前記被検じゃの生物学的試料中に含まれる全PSA量を決定するステップと、
(b)前記試料中の遊離PSA量を決定し、前記全PSAに対する遊離PSAの比を計算するステップと、
(c)前記試料中のinPSA量を決定するステップと、
(d)全PSAレベルと、前記全PSAに対する前記遊離PSAの比との両方に基づいて、癌および良性疾患の診断が知られた対照試料で確立された予め定められた値と、前記inPSA量を比較することによって、前記試料中のinPSA量を前立腺癌の存在と関係づけるステップとを含む。
(a)前記被検じゃの生物学的試料中に含まれる全PSA量を決定するステップと、
(b)前記試料中の遊離PSA量を決定し、前記全PSAに対する遊離PSAの比を計算するステップと、
(c)前記試料中のinPSA量を決定するステップと、
(d)全PSAレベルと、前記全PSAに対する前記遊離PSAの比との両方に基づいて、癌および良性疾患の診断が知られた対照試料で確立された予め定められた値と、前記inPSA量を比較することによって、前記試料中のinPSA量を前立腺癌の存在と関係づけるステップとを含む。
好ましくは、異なる型のPSAを決定するために免疫アッセイが用いられる。本発明の1つの実施態様によると、inPSA量は、pPSAおよびBPSAに特異的なブロッキング抗体を用いて試料中に含まれるpPSAおよびBPSAをブロックし、それから、inPSA量を決定する方法として、前記試料中に含まれる遊離PSA量を測定することによって決定される場合がある。代替的には、異なる実施態様では前記方法は、BPSAおよびpPSAの量を決定するステップを含む。inPSA量は、遊離PSA量からBPSAおよびpPSA量を減算することによって決定される場合がある。
本発明の実施態様によると、前記関係づけるステップは、inPSA量単独か、あるいは、inPSAと全PSA、遊離PSA、BPSAおよびpPSAとの数学的な組み合わせかを予め定められた値と関係づけるステップの場合がある。前記数学的な組み合わせは、加算、減算、除算またはこれらの組み合わせの場合がある。
本発明の実施態様によると、前記全PSAは、20ng/mLより低いか、より好ましくは10ng/mLより低いか、最も好ましくは2.5ないし10ng/mLの範囲内のいずれのレベルであってもよい。全PSAに対する遊離PSAの比は、患者の血清に典型的にみられる1から50%までの遊離PSAのいずれの範囲であってもよいが、本発明の1つの実施態様では、好ましい範囲は20%より大きく、最も好ましくは25%を越える。前記PSAは、[−2]pPSA、[−4]pPSA、[−5,−7]pPSAか、pPSAと表されるこれら3種類の型のネイティブおよび短縮PSAの合計かの場合がある。前記試料はいずれかの生理的な液体でよいが、血清または血漿が好ましい。
定義
上記のとおり、血清の前立腺特異抗原(PSA)は異なる型で存在する。本発明の目的のためには、「全PSA」という用語は、遊離PSAと、ACTとのPSA複合体とを含むPSAの全ての検出可能な型を指す。ここで用いられるところの「遊離PSA」という用語は、他のいずれのタンパク質との複合体を形成せず、溶液中に〜30kDaタンパク質としてみられるPSAを指す。
上記のとおり、血清の前立腺特異抗原(PSA)は異なる型で存在する。本発明の目的のためには、「全PSA」という用語は、遊離PSAと、ACTとのPSA複合体とを含むPSAの全ての検出可能な型を指す。ここで用いられるところの「遊離PSA」という用語は、他のいずれのタンパク質との複合体を形成せず、溶液中に〜30kDaタンパク質としてみられるPSAを指す。
遊離前立腺特異抗原の1つの型はpPSAまたはプロPSAである。ここで用いられるpPSAおよびプロPSAは、PSAの前駆体型を指す。完全長前駆体型のPSAは、237個のアミノ酸の成熟PSAタンパク質の前にAPLILSRという7個のアミノ酸のプロペプチドを含む。プロPSAの完全長アミノ酸配列は当業者に知られており、文献表の文献18に完全に記載されている。本発明の目的のためには、前記プロペプチド配列の最後のアミノ酸「R」が[−1]番目のアミノ酸として数えられる。例えば、[−7]プロPSAは、前記プロペプチドの−7番目のアミノ酸で開始する末端を有するプロPSAである。これは完全長プロPSAを含む。[−5]プロPSAは、前記プロペプチドの末端が−5番目のアミノ酸で開始し、プロPSAのプロペプチドの最後の5個のアミノ酸配列を含むこと等を示す。本発明の目的のためには、本発明のプロPSAは、末端が前記プロPSAのプロペプチドのいずれかのアミノ酸で開始する、完全長型および短縮型の両方を含む。本発明のプロPSAの例は、[−1]pPSA、[−2]pPSA、[−4]pPSA、[−5]pPSA および[−7]pPSAを含むが、これらに限定されない。本発明の目的のためには、接頭辞のない用語「pPSA」は[−2]pPSA、[−4]pPSA および[−5,−7]pPSAの合計を常に意味する。ここで用いられる[−5,−7]pPSAは、場合によっては[−5]型を認識する抗体は[−7]も認識するので、[−5]および[−7]の合計を指す。
前記プロPSAは不活性である、すなわち、キモトリプシン様酵素活性がないので、PSAとアンチキモトリプシンとの複合体としてではなく、遊離PSAとして血清中に存在する。本発明のプロPSAは、タンパク質精製技術、組換えタンパク質技術およびタンパク質合成技術のような当業者に周知の方法で作られる場合がある。本発明のプロPSAの生産および検出の詳細は、1997年4月30日に出願された同時係属中の米国特許出願第08/846.408号および2002年5月24日に出願された米国特許出願第08/846.408号の明細書に説明されており、これらの関係する内容は引用によりここにその全体が取り込まれる。
遊離PSAの別の型はBPSAである。ここで用いられるところの用語「BPSA」は、成熟型PSAのアミノ酸配列の少なくともLys182での1カ所の切断を含むPSAの型を指す。成熟型PSAは分子量28,400Dの237個のアミノ酸残基を有し(文献19)、前記アミノ酸配列は文献20に完全に記載されている。成熟型PSAの配列は図16に示される。本発明のBPSAは、成熟型PSAのアミノ酸配列の少なくとも1カ所の182番目のリジン残基での切断を有する。換言すると、本発明のBPSAは、本発明のPSAのポリペプチド鎖が第182番目と第183番目の残基の間で加水分解されている点を除いて、成熟型PSAと同じのアミノ酸配列を有する。本発明のBPSAは、成熟型PSAの1番目のIle、145番目のLysおよび146番目のLysでの1カ所または2のカ所以上の追加の切断を含む場合がある。本発明の1つの実施態様では、本発明のBPSAは、145番目のLysおよび182番目のLysでの2カ所の切断からなる。
BPSAは不活性である、すなわち、キモトリプシン様酵素活性がないので、PSAとアンチキモトリプシンとの複合体としてではなく、遊離PSAとして血清中に存在する。BPSAと、BPSAの生産および検出方法との詳細な説明は、1999年4月30日出願の同時係属中の米国特許出願第09/303.208号の明細書に説明され、その関係する内容はここにその全体が取り込まれる。
ここで用いられるところの用語「inPSA」は、pPSAおよびBPSA以外の全ての型の遊離PSAを含む。inPSAは酵素的に不活性な遊離PSAである。inPSAは〜30kDaの無傷の非ネイティブ型のPSAを表す。内部切断されたPSAはネイティブ条件下では内部のジスルフィド結合のために無傷のままであるから、これは、分子量〜30kDaを保持し、2−メルカプトエタノール処理付きのSDS−ポリアクリルアミドゲル電気泳動のような還元変性条件下では断片ペプチドを形成しない。この型のPSAは、フォールディングの誤り、内部ジスルフィド結合の異常、側鎖アシル化その他の2次構造および3次構造に影響を与える因子によって生じる構造またはコンフォメーションの相違のために酵素的に不活性化PSAを含む場合がある。本発明のinPSAは、ここに説明する既知の免疫アッセイによって検出可能なレベルのpPSAまたはBPSA型を含む場合はないが、182番目のリジン以外での内部のペプチド結合の切断を有するPSAの低レベル(10%未満)を含む場合があり、N末端またはC末端から20個以内のアミノ酸が除去されたPSAのいずれかの割合を含む場合もある。したがって本発明のinPSAは、BPSAおよびpPSAを含まない、無傷で非ネイティブのPSAを実質的に含む。したがって本発明の目的のためには、inPSAは遊離PSAからBPSAおよびpPSAを引いたものに等しい。
接頭辞なしの用語「pPSA」は、[−2]pPSA、[−4]pPSAおよび[−5,−7]pPSAの合計を常に意味し、ここで「pPSA」はBPSAまたはinPSAを用いる数式で表される。
本発明は、血清中のinPSAの測定が癌予測値の改善を提供するという予想外の発見にもとづく。さらに、全PSAと、遊離PSAと、遊離PSA、BPSAおよびpPSAの他の個々の型とinPSAとのさまざまな数学的な組み合わせも前立腺癌の検出を全PSAよりも改善する。これは、pPSAを引いたinPSAか、pPSAで割ったinPSAかのレベルを含むが、これらに限定されない。しかし、特定されるとき、[−2]pPSA、[−4]pPSA、[−5]pPSAおよび[−7]pPSA([−7]pPSA用のアッセイは[−5]pPSAも認識するために、[−5]pPSAおよび[−7]pPSAの和は[−5,−7]pPSAと表される場合がある。)という個々のネイティブ型または短縮型PSAに対するinPSAの比の場合がある。inPSAに加えて、これは、pPSAを引いたBPSAのような、BPSAおよびpPSAの間の数学的関係を含む。本発明は、非線形で非自明だが、前立腺癌の検出を改善することが実験的に証明されている、inPSA、BPSAおよびpPSAの間の相互作用する関係を説明する。したがって本発明は、inPSA、pPSAおよびBPSAのレベルの決定と、特に、BPSAおよびpPSAとinPSAとの比または減算/加算結果とによって前立腺癌の検出を補助する手段を提供する。
したがって本発明の1つの側面は、被検者における前立腺癌を良性疾患から鑑別する補助方法を提供する。前記方法は、
(a)前記被検者由来の生物学的試料中に含まれる全PSA量を決定するステップと、
(b)前記試料中の遊離PSA量を決定して、前記全PSAに対する前記遊離PSAの比を計算するステップと、
(c)前記試料中のinPSA量を決定するステップと、
(d)全PSAレベルと、前記全PSAに対する前記遊離PSAの比との両方に基づいて、癌および良性疾患の診断が知られた対照試料で確立された予め定められた値と、inPSA量か、BPSAまたはpPSAとinPSAとの数学的な組み合わせかを比較することによって、前記試料中に含まれるinPSA量か、BPSAおよびpPSAとinPSAとの数学的組み合わせかを前記被検者での前立腺癌の存在と関係づけるステップとを含む。
(a)前記被検者由来の生物学的試料中に含まれる全PSA量を決定するステップと、
(b)前記試料中の遊離PSA量を決定して、前記全PSAに対する前記遊離PSAの比を計算するステップと、
(c)前記試料中のinPSA量を決定するステップと、
(d)全PSAレベルと、前記全PSAに対する前記遊離PSAの比との両方に基づいて、癌および良性疾患の診断が知られた対照試料で確立された予め定められた値と、inPSA量か、BPSAまたはpPSAとinPSAとの数学的な組み合わせかを比較することによって、前記試料中に含まれるinPSA量か、BPSAおよびpPSAとinPSAとの数学的組み合わせかを前記被検者での前立腺癌の存在と関係づけるステップとを含む。
全PSAおよび遊離PSAの測定方法は当業者に周知であるので、ここでは繰り返さない。
inPSA量は、BPSAでもpPSAでもない遊離PSA濃度を決定できるかぎり、ここに説明されるか、当業者に知られているか、将来開発されるかのいずれの方法によって決定されてもかまわない。例えば、inPSAは直接測定されても間接的に測定されてもかまわない。本発明の1つの実施態様によると、試料中に含まれるBPSAおよびpPSAをブロッキングするのに十分な量のBPSAまたはpPSAに対する抗体を前記試料に添加するステップと、inPSA量に等しい遊離PSA量を測定するステップとを含む方法によって測定される場合がある。本発明の目的のためには、抗体の量は、試料中に含まれるBPSAまたはpPSAのそれぞれの全てと結合でき、遊離PSAに対する抗体と前記BPSAおよびpPSAとの結合をブロックできる場合に十分とされる。BPSAまたはpPSAは、遊離PSAに対する抗体が結合できない場合にブロックされるといえる。
本発明の別の実施態様によると、試料中に含まれるinPSAは、試料中に含まれる遊離PSA量からBPSAおよびpPSA量を減算することによって計算される場合がある。前記本発明は、試料中に含まれる、遊離PSA、pPSAおよびBPSAのそれぞれの測定を必要とする。BPSAおよびpPSAについての値が遊離PSAから減算されて、inPSA量が決定される。
本発明の実施態様によると、pPSA、BPSAまたは遊離PSAは、免疫アッセイによって測定され、inPSAを計算するために用いられる場合がある。遊離PSAのアッセイは市販されており、当業者に周知である。pPSA量の測定に使用される場合がある抗体および免疫アッセイは、同時係属中の米国特許出願第09/251,686号、 第09/302,965号、 第09,792,692号および第09,792,534号の明細書に説明され、その内容は引用によりここにそれらの全体が取り込まれる。BPSA量の測定に使用される場合がある抗体および免疫アッセイは、最近特許が発行された米国特許出願第09/303,208号の明細書に説明され、その内容は引用によりここにその全体が取り込まれる。BPSAおよびpPSA量を測定するために使用される場合がある抗体および免疫アッセイと、これらの測定値を互いとの比で使用して、前立腺癌を検出する方法は、最近特許が発行された米国特許出願第09/303,339号の明細書に説明され、その内容は引用によりここにその全体が取り込まれる。
本発明の1つの実施態様によると、生物学的試料中に含まれるinPSA量を計算するための方法は、(a)関心のあるPSAと該PSAと特異的に結合する抗体とを含まれる2分子複合体の形成を可能にする条件下で、前記試料と前記抗体とを接触させるステップと、(b)前記複合体の量を検出し決定するステップと、(c)遊離PSA量からpPSAおよびBPSA量を減算することによりinPSA量を決定するステップとを含む場合がある。
本発明の目的のためには、pPSA、BPSAまたは遊離PSAと検出可能な複合体を形成できるいずれかの試薬が前記抗体の均等物と考えられるであろう。可能性のある分子種の例は、抗体と、抗体由来の抗原結合断片と、アプタマー等を含むがこれらに限定されない抗体の均等物とを含むが、これらに限定されない。本発明の目的のためには、pPSA、BPSAまたは遊離PSAに特異的な試薬は当業者に知られた方法によって選択される場合がある。例えば、いずれかの既知の結合アッセイが、いずれかの特定の試薬の特異的結合活性を決定するために用いられる場合がある。
典型的には、試料中の本発明のinPSAを計算するために必要なPSAのいずれかの型の定性的および/または定量的決定は、直接的または間接的なフォーマットのいずれかでの競合的または非競合的免疫アッセイの手順によって達成される場合がある。かかる免疫アッセイの例は、ラジオイムノアッセイ(RIA)およびサンドイッチ(イムノメトリック)アッセイである。本発明のモノクローナル抗体を用いる抗原検出は、生理的試料の上での免疫組織化学的なアッセイを含む、正方向(forward)、逆方向(reverse)または同時(simaltaneous)モードのいずれかで実行される免疫アッセイを用いて行われることがある。当業者は、過度の実験を伴うことなく、他の免疫アッセイのフォーマットを知り、あるいは、容易にわかる。
「イムノメトリックアッセイ」または「サンドイッチ免疫アッセイ」という用語は、同時サンドイッチ法、正方向サンドイッチ法および逆方向サンドイッチ法免疫アッセイを含む。これらの用語は当業者によく理解されている。当業者は、本発明の抗体が現在知られているか、あるいは、将来開発されるかもしれないアッセイの他の変法および形式において有用であることを理解するであろう。これらは、本発明の範囲内に含まれるものとする。
本発明の目的のためには、前記生物学的試料は、本発明のinPSAを含むいずれかのヒトの生理的液体試料の場合がある。前記ヒトの生理的液体試料の例は、血清、精液、尿および血漿を含み、血清および血漿が好ましいが、これらに限定されない。さらに、本発明によって提供される抗原に必要な特異性を有するかぎり、モノクローナル抗体およびポリクローナル抗体の両方を用いてもよい。モノクローナル抗体を用いるのが好ましい。
本発明の目的によると、前記免疫アッセイは、[−2]pPSA、[−4]pPSAおよび[−5,−7]pPSAに特異的なアッセイを含む。例えば、pPSAの特定の型が、癌および良性疾患であることが知られた男性の血清中で測定され、これらの被検体のレベルが前立腺癌を良性前立腺疾患から鑑別するためのinPSAを用いるアルゴリズムを開発するために用いられる。本発明のアッセイは、前立腺癌を良性前立腺過形成から鑑別するのを補助するために用いられる場合がある。
inPSAが、2−10ng/mLの全PSAを含む血清献体を分析するとき、癌予測値が著しく高いことは本発明の驚くべき発見である。さらに、全PSA、遊離PSA、BPSAおよびpPSAの他の型とinPSAとのさまざまな数学的なアルゴリズムも、前立腺癌の検出を改善する。本発明の目的のためには、「数学的組み合わせ(mathematical combination)」という用語は、加算、減算、除算およびこれらの組み合わせを指すが、これらに限定されない。例えば、数学的組み合わせは、pPSAから減算されたinPSAか、pPSAで除算されたinPSAかのレベルを含むが、これらに限定されない場合がある。この場合pPSAは、pPSAのすべてのネイティブ型および短縮型か、[−2]pPSA、[−4]pPSAおよび[−5,−7]pPSAの個々の型かの組み合わせの場合がある。inPSAに加えて、これは、pPSAを減算したBPSAのような、BPSAおよびpPSAの間の数学的関係を含む。本発明は、全遊離PSAを構成する遊離PSAの3つの個々の型、すなわち、inPSA、BPSAおよびpPSAの間の非線形と非自明な関係を説明する。この関係は、実験的に発見された。したがって、本発明は、inPSA、pPSAおよびBPSAのレベルと、特に、BPSAおよびpPSAとinPSAとの比または減算の結果とを決定することによって、前立腺癌の検出を補助する手段を提供する。
pPSAで除算されたinPSAと、pPSAを減算したinPSAとは、遊離PSAの百分率が非常に高い全PSAの特定のサブ集団では、著しく高い癌予測値を有する。inPSAとpPSAとの関係は、遊離PSAの百分率が20%を超え、特に、25%を超える男性における癌の出てを改善する。
本発明の実施態様によると、前記全PSAは、20ng/mL未満、より好ましくは10ng/mL未満、最も好ましくは2.5ないし10ng/mLの範囲内のいずれかの濃度の場合がある。本発明の1つの好ましい実施態様では、前記全PSAは2.5ないし4ng/mLである。別の好ましい実施態様では、前記全PSAは4ないし10ng/mLの範囲内である。全PSAに対する遊離PSAの比は、患者の血清に典型的にみられる、1%から50%までのいずれか遊離PSAの範囲であってもかまわないが、本発明の1つの実施態様では、好ましい遊離PSAの範囲は20%を超え、最も好ましくは25%を超える。特定の実施態様では、前記全PSAは、4ないし10ng/mLの範囲内で、遊離PSAの比は20%または25%を超える範囲内である。前記pPSAは、[−2]pPSA、[−4]pPSA、[−5,−7]pPSAまたはこれら3つのネイティブ型および短縮型pPSAの合計の場合がある。前記inPSAは、pPSAで除算されたinPSAまたはpPSAで減算されたinPSAと同じくらい、血清中のng/mLのinPSA濃度で表現されるのが好ましい。前記試料はいずれの生理的液体でもかまわないが、血清または血漿が好ましい。
本発明の目的のためには、患者の試料中に検出される、inPSA単独の量と、全PSA、遊離PSA、pPSAおよびBPSAとの組み合わせでのinPSAの量とは、前立腺癌の存在を決定する診断値を精製するいずれかの方法で、前立腺癌の存在と関係づけられる場合がある。本発明の実施態様によると、inPSA量か、全PSA、遊離PSA、BPSAまたはpPSAとの数学的な組み合わせかが、前立腺癌の存在を決定するための予め定められた値と比較される。本発明の開示内容を考慮して、当業者は、ルーティン化した実験を通して「予め定められた判断値(cut off value)」(あるいは閾値)か、前記inPSAのレベルを前立腺癌の存在を決定するために用いることを可能にするために必要なその他のパラメータかを容易に決定することができる。例えば、前立腺癌と診断された個人のinPSAの上記の比を、前立腺癌でないか、BPHである個人の上記の比と比較して、前記判断値を決定する場合がある。受信者操作特性(ROC)解析が、必要な特異度および感度を有する判断値を決定するために用いることができる。ROC解析は当業者に知られており、文献22に詳細に説明されており(文献22)、その関連する内容は引用によりここに取り込まれる。そして、試料のinPSAの数学的組み合わせまたは量が、前記ROC解析から決定された、被検者での前立腺癌の存在を決定するための予め定められた判断値と比較される場合があるが、前記ROCではinPSAの高いレベルまたは低いレベルか、他のPSAの型とのinPSAの数学的な組み合わせが、前立腺癌の指標となる場合がある。当業者は、ROC解析に基づいて、前記高いレベルまたは低いレベルが前立腺癌の指標であるかどうかを本発明の開示内容を考慮して決定することができるであろう。必要とされる特異度および感度を有する判断値を決定するこれおよびその他の方法は、当業者に周知で、繰り返す必要はない(文献23−29)。
本発明は以下の実施例を参照してさらに説明される。
4ないし10ng/mLの全PSAを含む癌および良性疾患の男性の血清の解析
材料と方法
BPSAおよびpPSAに対するモノクローナル抗体の開発
[−2]pPSA、[−4]pPSA、[−5,−7]pPSAおよびBPSAに対するモノクローナル抗体は既に記載された(文献12−16)。[−7]pPSAのモノクローナル抗体はpPSAの[−5]pPSA型も認識する。これらの実施例の目的のためには、[−7]pPSAという用語は[−5]pPSAおよび[−7]pPSAの両方を意味する。pPSAという用語は、[−2]pPSAと[−4]pPSAと[−5]pPSAと[−7]pPSAとの和を意味する。
材料と方法
BPSAおよびpPSAに対するモノクローナル抗体の開発
[−2]pPSA、[−4]pPSA、[−5,−7]pPSAおよびBPSAに対するモノクローナル抗体は既に記載された(文献12−16)。[−7]pPSAのモノクローナル抗体はpPSAの[−5]pPSA型も認識する。これらの実施例の目的のためには、[−7]pPSAという用語は[−5]pPSAおよび[−7]pPSAの両方を意味する。pPSAという用語は、[−2]pPSAと[−4]pPSAと[−5]pPSAと[−7]pPSAとの和を意味する。
PSAの免疫アッセイ
血清中のPSAと、精製標品との濃度は、Tandem(登録商標)−MP PSAおよびTandem(登録商標)−MP 遊離PSAアッセイ(ハイブリテク、カリフォルニア州、サンジエゴ、ベックマン・コールター、カリフォルニア州、Fullerton)によって決定された。
血清中のPSAと、精製標品との濃度は、Tandem(登録商標)−MP PSAおよびTandem(登録商標)−MP 遊離PSAアッセイ(ハイブリテク、カリフォルニア州、サンジエゴ、ベックマン・コールター、カリフォルニア州、Fullerton)によって決定された。
[−2]pPSAと[−4]pPSAと[−5,−7]pPSAとの免疫アッセイ
発明者が前記pPSAの型の測定用に開発した免疫アッセイは以下のとおりである。Tandem(登録商標)PSA zero cal希釈液中の5μg/ml ビオチン化抗PSA抗体PSM773の50μLが、EG&G Wallacのストレプトアビジンでコーティングされたマイクロプレートに添加され、室温で振盪しながら1時間反応させられた。それから前記プレートはTandem(登録商標)E洗浄液で5回洗浄された。つぎに、50μLのTandem(登録商標)PSA zero cal希釈液が前記プレートに添加された後、50μLのテストされるべき血清または抗原が添加された。混合液は室温で2時間上記のとおり反応させられる。それから、前記プレートはTandem(登録商標)E洗浄液で5回洗浄された。pPSAのそれぞれの型の所期の決定用の適当なユーロピウム標識検出モノクローナル抗体のImA溶液100μLが前記プレートに添加される。[−2]pPSAについてはPS2X373で、[−4]pPSAについてはPS2V 411で、[−5,−7]pPSAについてはPS2P309である。前記混合液は室温で1時間上記のとおり反応させられる。その後、前記プレートはTandem(登録商標)E洗浄液で5回洗浄され、EG&G Wallac Victor装置で読みとられた。
発明者が前記pPSAの型の測定用に開発した免疫アッセイは以下のとおりである。Tandem(登録商標)PSA zero cal希釈液中の5μg/ml ビオチン化抗PSA抗体PSM773の50μLが、EG&G Wallacのストレプトアビジンでコーティングされたマイクロプレートに添加され、室温で振盪しながら1時間反応させられた。それから前記プレートはTandem(登録商標)E洗浄液で5回洗浄された。つぎに、50μLのTandem(登録商標)PSA zero cal希釈液が前記プレートに添加された後、50μLのテストされるべき血清または抗原が添加された。混合液は室温で2時間上記のとおり反応させられる。それから、前記プレートはTandem(登録商標)E洗浄液で5回洗浄された。pPSAのそれぞれの型の所期の決定用の適当なユーロピウム標識検出モノクローナル抗体のImA溶液100μLが前記プレートに添加される。[−2]pPSAについてはPS2X373で、[−4]pPSAについてはPS2V 411で、[−5,−7]pPSAについてはPS2P309である。前記混合液は室温で1時間上記のとおり反応させられる。その後、前記プレートはTandem(登録商標)E洗浄液で5回洗浄され、EG&G Wallac Victor装置で読みとられた。
BPSAの免疫アッセイ
BPSAアッセイプロトコールは以下のとおりである。ビオチン化捕捉抗PSAモノクローナル抗体であるPSM773(100μL、0.25mg/L)が、ストレプトアビジン・マイクロプレート中で1時間振盪しながらインキュベーションされた。前記プレートは、ブロッキング・バッファー(50μL)で洗浄され、その後較正用対照または試料のいずれか50μLを添加して、2時間振盪しながらインキュベーションした。前記プレートは洗浄され、アルカリフォスファターゼ標識抗BPSAモノクローナル抗体PS2E290が添加され(2μg/ml、100μL)、1時間振盪しながらインキュベーションされた。前記プレートは洗浄され、100μLの4−メチルウンベリフェリルリン酸が添加され、5分間振盪しながらインキュベーションされた。前記プレートは、5、60および120分経過時に読み取られた。比蛍光が1234Delfia研究用蛍光分光光度計(Wallac,EG&G)で測定された。
BPSAアッセイプロトコールは以下のとおりである。ビオチン化捕捉抗PSAモノクローナル抗体であるPSM773(100μL、0.25mg/L)が、ストレプトアビジン・マイクロプレート中で1時間振盪しながらインキュベーションされた。前記プレートは、ブロッキング・バッファー(50μL)で洗浄され、その後較正用対照または試料のいずれか50μLを添加して、2時間振盪しながらインキュベーションした。前記プレートは洗浄され、アルカリフォスファターゼ標識抗BPSAモノクローナル抗体PS2E290が添加され(2μg/ml、100μL)、1時間振盪しながらインキュベーションされた。前記プレートは洗浄され、100μLの4−メチルウンベリフェリルリン酸が添加され、5分間振盪しながらインキュベーションされた。前記プレートは、5、60および120分経過時に読み取られた。比蛍光が1234Delfia研究用蛍光分光光度計(Wallac,EG&G)で測定された。
受信者操作特性(ROC)曲線解析
ROC解析およびグラフはMedCalcソフトウェアプログラム(MedCalc Software、ベルギー、(info@medcalc.be))を用いて作成された。理論と実際は、ZwiegおよびCampbell、Receiver−operating characteristic (ROC) :a fundamental evaluation tool in clinical medicine、Clinical Chemistoy、39、561−577、1993に説明されている。
ROC解析およびグラフはMedCalcソフトウェアプログラム(MedCalc Software、ベルギー、(info@medcalc.be))を用いて作成された。理論と実際は、ZwiegおよびCampbell、Receiver−operating characteristic (ROC) :a fundamental evaluation tool in clinical medicine、Clinical Chemistoy、39、561−577、1993に説明されている。
結果
全PSAが4−10ng/mLの癌の血清中での個々の遊離PSAの型である、BPSA、pPSAおよびinPSAの典型的な平均比率は、図1に示す。個々のpPSAおよびBPSA試料は、前記遊離PSAの0%から70%を超えるまでの範囲の場合がある。これは、個々の遊離PSAの型はそれぞれかなりの割合だが変動する場合があることを証明し、inPSA単独と、BPSAおよびpPSAとの組み合わせでのinPSAとは癌の血清の検出を改善できるユニークは血清のプロフィールを表すことを示すデータを支持する。ROC曲線および解析は、全PSAが2ないし10ng/mLの範囲内で、癌および良性疾患の診断がされた、約1100例の血清試料について実施された。遊離PSAの値は、それぞれの試料について測定された。BPSAと、個々のpPSAの型である、[−2]pPSA、[−4]pPSAおよび[−5,−7]pPSAとが各試料で測定された。特記されないかぎり、pPSAはpPSAの3つの型の全ての和を示す。前記inPSAはBPSAおよびpPSAを減算された遊離PSAとして計算された。
全PSAが4−10ng/mLの癌の血清中での個々の遊離PSAの型である、BPSA、pPSAおよびinPSAの典型的な平均比率は、図1に示す。個々のpPSAおよびBPSA試料は、前記遊離PSAの0%から70%を超えるまでの範囲の場合がある。これは、個々の遊離PSAの型はそれぞれかなりの割合だが変動する場合があることを証明し、inPSA単独と、BPSAおよびpPSAとの組み合わせでのinPSAとは癌の血清の検出を改善できるユニークは血清のプロフィールを表すことを示すデータを支持する。ROC曲線および解析は、全PSAが2ないし10ng/mLの範囲内で、癌および良性疾患の診断がされた、約1100例の血清試料について実施された。遊離PSAの値は、それぞれの試料について測定された。BPSAと、個々のpPSAの型である、[−2]pPSA、[−4]pPSAおよび[−5,−7]pPSAとが各試料で測定された。特記されないかぎり、pPSAはpPSAの3つの型の全ての和を示す。前記inPSAはBPSAおよびpPSAを減算された遊離PSAとして計算された。
各PSAアイソフォームについての値は、ROC曲線解析を作成するためにMedCalcプログラムに入力された。ROCは、コホートにおける各試料について癌の陽性および陰性の予測値を割り当てる統計的方法で、癌の予測方法としてのPSAおよび遊離PSAのアッセイの価値および性能を評価するための最も広範に用いられる方法である。最も簡単に述べると、各ROC解析について曲線下面積AUCがアッセイの予測値を評価するために用いられる。AUC値が高いほど、全体の予測値が良いことを示す。ROC値は0.5(ランダムな偶然からの改善なし)から、1.0(予測値100%の完璧なアッセイ)までの範囲にある。前記ROC曲線の内部標識は以下のとおりである。T =全PSA、F = 遊離PSA、i = inPSA; B = BPSA; P = pPSA:2p = [−2]pPSA。例えば、等式(i−P)/Tは、pPSAを減算したinPSAを全PSAで除算したものに等しい。
たいていの場合では、ROC解析の目的は、癌である男性の鑑別を最大化し、癌でない男性、すなわち偽陽性の生検を最少にすることである。血清中のPSAのような生物学的試料を解析するとき、真陽性および偽陽性の検出の間にバランスがある。例えば所望の結果に応じて、癌の95%を検出することが最も望ましい場合があり、この場合には良性疾患の男性についての偽陽性が高いことを伴うことが避けられない。例えば遊離PSAの百分率の場合には、癌の95%を検出するためには、遊離PSAが25%未満の全ての男性の生検を必要とする。しかしこれは、80%の偽陽性の割合を伴う。これらの仮定の例は、ROC解析の評価および価値が絶対的なものではなく、inPSAについての本発明の場合では、実際に用いられる正確なパラメーターを確立するためのルーティン化した実験を必要とすることを証明するためのものである。しかし本発明の開示内容を考慮すると、当業者は過度の実験を要することなく必要なパラメーターを容易に決定できるはずである。以下の実施例は、一定の基準の下で一定集団での癌の検出におけるinPSAと、pPSAおよびBPSAと組み合わされたinPSAと、BPSAと組み合わされたpPSAとの価値および有効性を証明することを目的とするが、pPSAの使用および判断値はこれらの実施例に限定されない。
図2は、血清中のng/mLで表された全PSA、inPSA、BPSAおよび遊離PSAについてのROC曲線を重ね合わされたものを示す。inPSAは最大の曲線下面積(AUC)を有し、これは、inPSAが他のパラメータよりもうまく良性疾患から癌を鑑別することを示す。PSA試験の分野では、4−10ng/mLの全PSAの初期癌検出範囲においては遊離PSAの百分率は全PSAに比べて癌検出が改善することが知られている。遊離PSAの百分率、すなわち、F/Tは癌についての最良の診断PSA試験であることが証明されており、新規な試験を判定する基準と考えられている。図3は、inPSAの百分率(inPSA/全PSA)が遊離PSAの百分率より優れていることを示す。図4は、遊離PSAとの比としてのinPSAは、全PSAとの値として表現された遊離PSAに比肩することを示す。これらの例は、inPSAと、遊離PSAまたは全PSAとの比としてのinPSAとは、全PSAまたは遊離PSA単独よりも優れた癌検出をすることを示す。
図5−8は、他の遊離PSAの型とinPSAのさまざまな数学的な組み合わせが、inPSA単独よりももっと癌検出を改善することができることを示す。図5は、inPSA/pPSAは、inPSA単独と比肩できるが、遊離PSAよりもよいことを示す。図6は、inPSA、pPSAおよびBPSAの互いに可能なさまざまな組み合わせを示す。BPSAを加算したinPSAが最高のAUC、したがって最高の癌検出を示し、pPSAを加算したinPSAはやや劣り、pPSAを加算したBPSAがこの組み合わせの中では最悪の成績であった。図7は、互いから減算したpPSA、BPSAおよびinPSAの可能なさまざまな組み合わせを示す。これらの数学的作図によって得られた値は、前記アッセイ方法のいずれか自体によって還元されたり測定されたいすることはできない。全てが遊離PSAまたは全PSAよりも癌検出を改善する著しいAUCを示す。図8は、pPSAを減算したinPSAの遊離PSAおよび全PSAとのさまざまな比を
示す。pPSAを減算したinPSAの全PSAとの比を用いることは、pPSAを減算したinPSA単独よりもROCを改善する。図5−8のそれぞれのROCの例は、inPSA、pPSAおよびBPSAのさまざまな組み合わせおよび比が、ROC解析において、著しいAUCを提供し、遊離PSAおよび全PSA単独よりも癌検出を改善できることを証明する。
示す。pPSAを減算したinPSAの全PSAとの比を用いることは、pPSAを減算したinPSA単独よりもROCを改善する。図5−8のそれぞれのROCの例は、inPSA、pPSAおよびBPSAのさまざまな組み合わせおよび比が、ROC解析において、著しいAUCを提供し、遊離PSAおよび全PSA単独よりも癌検出を改善できることを証明する。
図9は、inPSAを用いる改善された癌検出の1つの追加例を示す。この場合では、遊離PSAの百分率が上昇した前立腺癌の男性を調べた。この図では、25%を超える遊離PSAの男性だけが分析された。真にランダムなスクリーニング集団では、癌がみつかる確率はたった約8%しかないため、25%を超える遊離PSAの男性は癌のための生検をすることは推奨されない。したがって、このグループでの癌を予測するルーティン化した血液検査がないため、このグループの男性における癌は正常の状況では検出されないままになる傾向がある。図9は、inPSA/全PSAと、inPSA/[−2]pPSAがこのグループにおける癌予測値を非常に増大させることを示す。inPSAは遊離PSAの百分率の特定の範囲または判断値において選択的な癌予測を示すであろうことは予想外であった。
2.5ないし4ng/mLの全PSAを含む癌および良性疾患の男性の血清の分析
実施例1と同じ一連のPSAアッセイが、2.5−4ng/mLの全PSA値を有する患者のこのコホートにおいて測定された。2.5−4ng/mLの範囲は、多くの癌が存在するがランダムなスクリーニング集団では4−10ng/mLの患者よりも発生頻度が低い領域である。全PSAはこの範囲では癌を鑑別しないので、この範囲での癌検出を改善するためにFの百分率を用いる現在までの試みは診断上の価値を示していなかった。
実施例1と同じ一連のPSAアッセイが、2.5−4ng/mLの全PSA値を有する患者のこのコホートにおいて測定された。2.5−4ng/mLの範囲は、多くの癌が存在するがランダムなスクリーニング集団では4−10ng/mLの患者よりも発生頻度が低い領域である。全PSAはこの範囲では癌を鑑別しないので、この範囲での癌検出を改善するためにFの百分率を用いる現在までの試みは診断上の価値を示していなかった。
図10および11は、22.5−4ng/mLの範囲内でのinPSAは、遊離型のPSAよりも前立腺癌のよい予測指標であることを示す。図10では、inPSA/pPSAと、pPSAを減算したinPSAとは、癌の陽性鑑別を示す同様のAUCになるが、F/Tは、ほとんど全く癌の鑑別を示さなかった。図11では、inPSA/[−2]pPSAが陽性の癌鑑別を示すが、遊離PSAはほとんどあるいは全く癌鑑別を示さなかった。
これらの例は、全PSAが4ng/mL未満のときには、前記inPSAは陽性の前立腺癌鑑別を示すが、正常のパラメータである遊離PSAおよび全PSAは、良性疾患から癌を鑑別しないことを示す。
2.5ないし10ng/mLの全PSAを含む癌および良性疾患の男性の血清の分析
前立腺癌の初期検出のための現在までのPSA範囲は、4−10ng/mLである。この範囲のPSAの男性は、癌が存在するか否かを決定するために整形を受けることが推奨されている。PSAの判断値を4ng/mL未満に、できれば、2.5ng/mLまで下げるべきか否か臨床文献では議論がある。かかる場合、他の改善された試験が利用できないかぎり、現在の診断指標のPSAおよび遊離PSAが生検を推奨するために用いられる。
前立腺癌の初期検出のための現在までのPSA範囲は、4−10ng/mLである。この範囲のPSAの男性は、癌が存在するか否かを決定するために整形を受けることが推奨されている。PSAの判断値を4ng/mL未満に、できれば、2.5ng/mLまで下げるべきか否か臨床文献では議論がある。かかる場合、他の改善された試験が利用できないかぎり、現在の診断指標のPSAおよび遊離PSAが生検を推奨するために用いられる。
図12および13では、inPSAが2.5ないし10ng/mLの全範囲にわたって、現在のアッセイよりも癌検出を改善するために用いることができる。図12では、inPSA/pPSAがF/Tよりも癌検出を改善する。図13では、pPSAを減算したinPSAがF/Tよりもさらに改善を示す。F/Tは今日用いられる最良のPSAの診断マーカーであるため、これは、inPSAが癌鑑別の著しい可能性を有することを示す。
inPSAの精製方法およびinPSA抗体の作成方法
方法I:精漿と血清との試験管内インキュベーション後のinPSAの精製
精漿10mLが50mLの女性の血清と3時間37°Cでインキュベーションされた。この混合液はPBS(リン酸緩衝生理食塩水、pH7)で1:2に希釈され、0.2ミクロン膜フィルターでろ過され、モノクローナル抗体PSM773を含む免疫アフィニティカラムに適用された。PSM773は既に遊離PSAの全ての型と、ACTと複合体を形成したPSAとに結合することが示されている。前記免疫アフィニティカラムから溶出されたPSAはつぎにS12サイズ排除カラムに適用され、〜33kDaとして溶出する遊離PSAが回収された。精製された不活性PSAは25mM Mes(2−[モルフォリノ]エタンスルホン酸)と、40%アセトニトリルpH5.6とからなるバッファー(バッファーA)に透析され、バッファーAで平衡化された0.8x5cmのMA7S陽イオン交換カラム(Bio−Rad Laboratories、Hercules,CA)に適用された。PSAの複数の型が、400mM酢酸ナトリウムと、40%アセトニトリル、pH7.0からなるバッファーBで図14に示す勾配を用いて溶出された。図14からのピークが回収され、PBSに対して透析され、濃縮され、2−メルカプトエタノール入りの還元条件下で4−18%の勾配のポリアクリルアミドゲルに適用された。タンパク質は標準条件下でクーマジー・ブルーで染色された。
方法I:精漿と血清との試験管内インキュベーション後のinPSAの精製
精漿10mLが50mLの女性の血清と3時間37°Cでインキュベーションされた。この混合液はPBS(リン酸緩衝生理食塩水、pH7)で1:2に希釈され、0.2ミクロン膜フィルターでろ過され、モノクローナル抗体PSM773を含む免疫アフィニティカラムに適用された。PSM773は既に遊離PSAの全ての型と、ACTと複合体を形成したPSAとに結合することが示されている。前記免疫アフィニティカラムから溶出されたPSAはつぎにS12サイズ排除カラムに適用され、〜33kDaとして溶出する遊離PSAが回収された。精製された不活性PSAは25mM Mes(2−[モルフォリノ]エタンスルホン酸)と、40%アセトニトリルpH5.6とからなるバッファー(バッファーA)に透析され、バッファーAで平衡化された0.8x5cmのMA7S陽イオン交換カラム(Bio−Rad Laboratories、Hercules,CA)に適用された。PSAの複数の型が、400mM酢酸ナトリウムと、40%アセトニトリル、pH7.0からなるバッファーBで図14に示す勾配を用いて溶出された。図14からのピークが回収され、PBSに対して透析され、濃縮され、2−メルカプトエタノール入りの還元条件下で4−18%の勾配のポリアクリルアミドゲルに適用された。タンパク質は標準条件下でクーマジー・ブルーで染色された。
方法II:精漿の血清との試験管内インキュベーション後のinPSAの免疫アフィニティ精製
10mLの精漿が50mLの女性の血清と37°C3時間インキュベーションされた。この混合液はPBS(リン酸緩衝生理食塩水、pH7)で1:2に希釈され、0.2μ膜フィルターでろ過され、モノクローナル抗体PSM773を含む免疫アフィニティカラムに適用された。PSM773は既に遊離PSAの全ての型と、ACTと複合体を形成したPSAとに結合することが示されている。前記免疫アフィニティカラムから溶出されたPSAはつぎにS12サイズ排除カラムに適用され、〜33kDaとして溶出する遊離PSAが回収された。精製された不活性PSAはPBSに対して透析され、PS2P309、PS2P446、PS2X094、PS2X373、PS2V411およびPS2V476のリストから選択される抗体の組み合わせを含む免疫アフィニティカラムに適用され、これらのpPSA型のPSAを除去した。フロースルー分画はモノクローナル抗体PS2E290および/またはPS2E055を含む免疫アフィニティカラムに適用され、溶液からBPSAを除去した。フロースルー分画はBPSAおよびpPSAを含まない遊離PSAである、inPSAを含む。
10mLの精漿が50mLの女性の血清と37°C3時間インキュベーションされた。この混合液はPBS(リン酸緩衝生理食塩水、pH7)で1:2に希釈され、0.2μ膜フィルターでろ過され、モノクローナル抗体PSM773を含む免疫アフィニティカラムに適用された。PSM773は既に遊離PSAの全ての型と、ACTと複合体を形成したPSAとに結合することが示されている。前記免疫アフィニティカラムから溶出されたPSAはつぎにS12サイズ排除カラムに適用され、〜33kDaとして溶出する遊離PSAが回収された。精製された不活性PSAはPBSに対して透析され、PS2P309、PS2P446、PS2X094、PS2X373、PS2V411およびPS2V476のリストから選択される抗体の組み合わせを含む免疫アフィニティカラムに適用され、これらのpPSA型のPSAを除去した。フロースルー分画はモノクローナル抗体PS2E290および/またはPS2E055を含む免疫アフィニティカラムに適用され、溶液からBPSAを除去した。フロースルー分画はBPSAおよびpPSAを含まない遊離PSAである、inPSAを含む。
inPSAに対するモノクローナル抗体の調製
精製されたinPSAは、マウスに注射して腹水中の抗体が組織培養およびスクリーニングの標準的な技術を用いてinPSAに対する反応性についてテストされた(文献21)。これは、抗原寛容誘導(antigen tolerization)の技術と、優勢なPSAエピトープに対する応答を最小にするための抗PSAブロッキング抗体のinPSAへの使用とを含ま。スクリーニングの目的のために、前記抗体はPSA−ACT複合体から解離されたPSAに対してスクリーニングされた。穏やかな化学的処理で、活性のあるネイティブPSAがPSA−ACT複合体から解離され、このPSAは精漿PSAと全ての点で正常に見えることが知られている(文献8)。inPSAのスクリーニングに用いられる活性PSAは活性PSAの特性とは異なるinPSAの特性を認識する抗体を選択する。
精製されたinPSAは、マウスに注射して腹水中の抗体が組織培養およびスクリーニングの標準的な技術を用いてinPSAに対する反応性についてテストされた(文献21)。これは、抗原寛容誘導(antigen tolerization)の技術と、優勢なPSAエピトープに対する応答を最小にするための抗PSAブロッキング抗体のinPSAへの使用とを含ま。スクリーニングの目的のために、前記抗体はPSA−ACT複合体から解離されたPSAに対してスクリーニングされた。穏やかな化学的処理で、活性のあるネイティブPSAがPSA−ACT複合体から解離され、このPSAは精漿PSAと全ての点で正常に見えることが知られている(文献8)。inPSAのスクリーニングに用いられる活性PSAは活性PSAの特性とは異なるinPSAの特性を認識する抗体を選択する。
考察
これらの実施例は、遊離PSAのinPSAアイソフォームが遊離PSAと比べて独立したマーカーとして作用することを示す。これは、現在関心のある診断PSA範囲である2.5−10ng/mLを通じて正しい。これらのinPSAについての知見は、遊離PSAの型についての現在までの理解を拡大する。pPSAの型が患者集団での癌検出を改善することが同時係属中の1999年4月30日に出願した米国特許出願第09/302,965号(該出願は、1997年4月30日出願の米国特許出願第08/846,408号の一部継続出願の1999年2月17日出願の米国特許出願第09/251,686号のさらに一部継続出願である。)の明細書で既に示された。癌検出を改善するためのBPSAについての特許(米国特許出願第09/303,208号)と、pPSAに対するBPSAの比についての特許(米国特許出願第09/303,339号)は発行され、それらの内容は引用によりここにそれらの全体が取り込まれる。
これらの実施例は、遊離PSAのinPSAアイソフォームが遊離PSAと比べて独立したマーカーとして作用することを示す。これは、現在関心のある診断PSA範囲である2.5−10ng/mLを通じて正しい。これらのinPSAについての知見は、遊離PSAの型についての現在までの理解を拡大する。pPSAの型が患者集団での癌検出を改善することが同時係属中の1999年4月30日に出願した米国特許出願第09/302,965号(該出願は、1997年4月30日出願の米国特許出願第08/846,408号の一部継続出願の1999年2月17日出願の米国特許出願第09/251,686号のさらに一部継続出願である。)の明細書で既に示された。癌検出を改善するためのBPSAについての特許(米国特許出願第09/303,208号)と、pPSAに対するBPSAの比についての特許(米国特許出願第09/303,339号)は発行され、それらの内容は引用によりここにそれらの全体が取り込まれる。
BPSAおよびpPSAが癌検出を改善する特異的な特性を有することが最初に考えられたが、血清中の残りの遊離PSAであるinPSAが独立な診断特性を示すことは予想外であった。BPSA、pPSAおよびinPSAを用いるさまざまなアルゴリズムで癌検出を改善することの発見は、BPSAおよびpPSAアッセイで十分な癌および良性疾患の試料を測定し、データを解析したときにのみ明らかになった。したがって、最終的な分析で、pPSA、BPSAおよびinPSAの個々の型は、個別的と、互いの組み合わせとの両方で、全PSAおよび遊離PSAよりも前立腺癌の検出を著しく改善することを示した。
これらの新規知見は、血清中のpPSA、BPSAおよびinPSAの間に複雑な関係があることを示唆する。inPSAの決定は、癌検出を改善し、不必要な生検を減らすために、早期診断範囲の2−10ng/mLのPSAを通じて適用できる。前記結果の項に示した例は、inPSAと、pPSAおよびBPSAとの組み合わせでのinPSAの前立腺癌検出に向けた適用可能性を証明することを目的とするものであって、かかる関連する実施例の一部を示唆するが、これらの実施例はPSA、遊離PSAの百分率または、pPSA、BPSAおよびinPSAの組み合わせの異なる範囲での他の適用の可能性を限定することを目的とするものではない。
文献表
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Claims (38)
- 被検者における前立腺癌の良性疾患からの鑑別を補助する方法であって、
(a)前記被検者由来の生物学的試料に含まれる全PSA量を決定するステップと、
(b)前記試料中の遊離PSA量を決定し、該遊離PSAの前記全PSAに対する比を計算するステップと、
(c)前記試料中のinPSA量を決定するステップと、
(d)前記全PSAのレベルと、前記全PSAに対する前記遊離PSAの比との両方に基づいて癌および良性疾患の診断が知られた対照試料で確立された予め定められた値と、前記inPSA量とを比較することによって、前記試料中に含まれるinPSA量を前記被検者における前立腺癌の存在と関係付けるステップとを含む、被検者における前立腺癌の良性疾患からの鑑別を補助する方法。 - 前記ステップ(c)は、
(i)前記生物学的試料中に含まれるBPSAおよびpPSAをブロッキングするのに十分な量の、BPSAおよびpPSAに対するモノクローナル抗体を前記試料に添加するステップと、
(ii)前記試料中のinPSA量である前記試料中の遊離PSA量を決定するステップとを含む、請求項1に記載の方法。 - 前記ステップ(c)は、
(i)pPSA量を決定するステップと、
(ii)BPSA量を決定するステップと、
(iii)pPSAおよびBPSAの量を減算した遊離PSA量としてinPSA量を決定するステップとを含む、請求項1に記載の方法。 - 前記関係づけるステップは、全PSAレベルと、遊離PSAの比との両方に基づいて癌および良性疾患の診断が知られた対照試料で確立された予め定められた値と、前記pPSA量とを比較することによって、前記試料中に含まれる全PSA、遊離PSA、BPSAまたはpPSAとinPSAとの数学的な組み合わせを前記被検者における前立腺癌の存在と関係づけるステップである、請求項3に記載の方法。
- 前記数学的組み合わせは、inPSA、BPSA、pPSA、全PSAおよび遊離PSAの間の加算、減算および除算を含む、請求項4に記載の方法。
- 前記数学的組み合わせは、BPSAおよびpPSAと、inPSAとの数学的組み合わせである、請求項4に記載の方法。
- 前記数学的組み合わせは、pPSAに対するinPSAの比である、請求項4に記載の方法。
- 前記pPSAは、[−2]pPSA、[−4]pPSA、[−5]pPSAおよび[−7]pPSAからなるグループから選択される、請求項4に記載の方法。
- 前記数学的組み合わせは、全PSAに対するinPSAの比である、請求項4に記載の方法。
- 前記数学的組み合わせは、遊離PSAに対するinPSAの比である、請求項4に記載の方法。
- 前記数学的組み合わせは、pPSAを減算したinPSAである、請求項4に記載の方法。
- 前記数学的組み合わせは、全PSAに対する、pPSAを減算したinPSAの比である、請求項4に記載の方法。
- 前記数学的組み合わせは、遊離PSAに対する、pPSAを減算したinPSAの比である、請求項4に記載の方法。
- 前記数学的組み合わせは、pPSAを加算したinPSAである。請求項4に記載の方法。
- 前記数学的組み合わせは、全PSAに対する、pPSAを加算したinPSAの比である、請求項4に記載の方法。
- 前記数学的組み合わせは、遊離PSAに対する、pPSAを加算したinPSAの比である、請求項4に記載の方法。
- 前記数学的組み合わせは、BPSAを減算したinPSAである、請求項4に記載の方法。
- 前記数学的組み合わせは、BPSAを加算したinPSAである、請求項4に記載の方法。
- 前記数学的組み合わせは、全PSAまたは遊離PSAに対する、BPSAを加算または減算したinPSAの比である、請求項1に記載の方法。
- 前記全PSAは2.5ないし10ng/mLで、前記全PSAに対する遊離PSAの比は20%を超え、前記予め定められた値より上の前記inPSA量が前立腺癌が存在することの指標である、請求項1に記載の方法。
- 前記PSAは、4ないし10ng/mLである、請求項20に記載の方法。
- 前記全PSAに対する遊離PSAの比は25%を超える、請求項20に記載の方法。
- 前記全PSAは2.5ないし10ng/mLで、前記全PSAに対する遊離PSAの比は、5%と25%との間の割合から選択され、前記予め定められた値より上か下かである前記inPSA量が前立腺癌が存在することの指標である、請求項1に記載の方法。
- 前記全PSAは4ないし10ng/mLである、請求項23に記載の方法。
- 前記全血清PSAは、2.5ないし4ng/mLである、請求項23に記載の方法。
- 前記全PSAに対する遊離PSAの比は、5%と25%との間の割合から選択される、請求項23に記載の方法。
- 前記全PSAは、1.0から10ng/mLまでの濃度のいずれかの組み合わせから選択される範囲にある、請求項1に記載の方法。
- 前記全PSAは約20ng/mL未満である、請求項1に記載の方法。
- 前記全PSAは10ng/mL未満である、請求項1に記載の方法。
- 前記全PSAは約2.5ないし10ng/mLの範囲内にある、請求項1に記載の方法。
- 前記全PSAに対する遊離PSAの比は、1ないし50%の範囲内にある、請求項1に記載の方法。
- 前記全PSAに対する遊離PSAの比は20%を超える、請求項1に記載の方法。
- 前記全PSAに対する遊離PSAの比は25%を超える、請求項1に記載の方法。
- 前記被検者はヒトである、請求項1に記載の方法。
- 前記試料は生理的液体である、請求項1に記載の方法。
- 前記生理的液体は、血清、血液または血漿である、請求項13に記載の方法。
- 前記pPSAは、[−2]pPSAと、[−4]pPSAと、[−5,−7]pPSAと、これらの短縮型と、これらのいずれかの組み合わせとから選択される、請求項2に記載の方法。
- 前記数学的組み合わせは、pPSAを減算したBPSAである、請求項5に記載の方法。
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