JP2009541747A - 改善された方法 - Google Patents
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Abstract
病的状態にある被検体から採取したケラチンサンプル中の異常成分を検出する方法であって、
ａ）ケラチンサンプルを膨潤物質に曝し、当該ケラチンサンプルに浸透させることにより誘導化学材料を得る工程、
ｂ）誘導化学材料からデータを得る工程、
ｃ）誘導化学材料から得たデータを参照データベースに含まれている第２のデータ群と比較し、ケラチンサンプル中の異常成分を特定する工程
を含み、異常成分の検出と被検体の病的状態の存在とが一致する方法。
ａ）ケラチンサンプルを膨潤物質に曝し、当該ケラチンサンプルに浸透させることにより誘導化学材料を得る工程、
ｂ）誘導化学材料からデータを得る工程、
ｃ）誘導化学材料から得たデータを参照データベースに含まれている第２のデータ群と比較し、ケラチンサンプル中の異常成分を特定する工程
を含み、異常成分の検出と被検体の病的状態の存在とが一致する方法。
Description
本発明は、病的状態にある被検体から採取したケラチンサンプル中の異常成分を検出する方法であって、ケラチンサンプルを膨潤物質に曝し、当該ケラチンサンプルに浸透させることにより誘導化学材料を得る工程と、誘導化学材料からデータを得る工程、及び、誘導化学材料から得たデータを参照データベースに含まれる第２のデータ群と比較し、ケラチンサンプル中の異常成分を特定する工程を含み、異常成分の検出と被検体の病的状態の存在とが一致する方法に関する。
今日までの様々な研究により、癌を含む病的状態にある被検体から採取した毛髪などのケラチンサンプルの成分において、異常変化があることが示されてきた。
Ｘ線回折分析により、複数のタイプの癌（結腸、胸部及び前立腺）並びに他の病的状態（アルツハイマー病）に罹患した被検体は、異常な毛髪サンプルを有することが示されている。この異常はＸ線回折法を用いて検出可能であり、病的状態の存在と一致する。
Ｘ線回折法は、毛髪又は他のケラチンサンプル中の異常の存在を特定することができるが、異常成分の性質（すなわち、異常が、通常は存在しない化学物質の包含を示しているのか、又は例えば毛髪中のケラチンフィブリルの構造中の異常を示しているのか）を明らかにできないという点で限界がある。したがって、構造異常は、存在する化学分子は同じ割合であるが、化学分子の幾何学的配向又はそれら化学分子の化学結合が構造上異なる可能性がある。ゆえに、病的状態は、毛髪を形成している化学分子が正常毛髪に見られるのと同じ割合であるとしても、毛髪中の化学結合において構造変化を有する可能性がある。
病的状態にある者の毛髪中に存在する化学的性質の異常に関して様々な原因が推測されている。毛髪に通常見られる特定の金属の増加が様々な病的状態に関連していることが示唆されている。
癌患者においては、様々なタイプの成長因子の比率の上昇が毛髪中に見られると推測する研究者もいる。特定の金属の含有量の増加のような正常毛髪における特定の増加ではなく、異常構造、例えば切断形態のケラチンが、乳癌といった特定の病的状態にある者から採取した毛髪中に存在することを示唆する研究者もいる。
上記の推測が真実であるかにかかわらず、毛髪の構造は密度の高い皮質を囲む密結合した角質を含んでおり、そのため、異常成分を特定する際に毛髪を化学的に浸漬することが非常に困難である場合が多い。
病的状態にある被検体から採取した毛髪に構造的又は形態的な異常があったとしても、異常成分を分離することができれば、病的状態をより高い特異度及び感度で特定することができる。異常成分の特定により、病的状態の性質についてさらなる情報が提供されることになる。
したがって、本発明によって解決すべき問題は、病的状態にある被検体から採取した毛髪サンプル中の異常成分を検出するために、毛髪サンプルを化学的に浸漬させることである。
本発明の一つの目的は、上記欠点のいくつかを解決するか又は少なくとも改善することである。
備考
１．「含有する」という用語（及びその文法的な変形語）は本明細書では「有する」又は「含む」という包括的な意味で用いられ、「のみから成る」という排他的な意味では用いられない。
２．本発明の背景技術における従来技術の説明は、本明細書において説明されているすべての情報が引用可能な従来技術であること、又はいずれの国の当業者の共通の一般知識の一部であることを認めるものではない。
１．「含有する」という用語（及びその文法的な変形語）は本明細書では「有する」又は「含む」という包括的な意味で用いられ、「のみから成る」という排他的な意味では用いられない。
２．本発明の背景技術における従来技術の説明は、本明細書において説明されているすべての情報が引用可能な従来技術であること、又はいずれの国の当業者の共通の一般知識の一部であることを認めるものではない。
［発明の簡単な説明］
本発明の１つの広範な形態では、病的状態にある被検体から採取したケラチンサンプル中の異常成分を検出する方法であって、
ａ）ケラチンサンプルを膨潤物質に曝し、ケラチンサンプルに浸透させることにより誘導化学材料を得る工程と、
ｂ）誘導化学材料からデータを得る工程と、
ｃ）誘導化学材料から得たデータを参照データベースに含まれている第２のデータ群と比較し、ケラチンサンプル中の異常成分を特定する工程を含み、
異常成分の検出と被検体の病的状態の存在とが一致する方法が提供される。
本発明の１つの広範な形態では、病的状態にある被検体から採取したケラチンサンプル中の異常成分を検出する方法であって、
ａ）ケラチンサンプルを膨潤物質に曝し、ケラチンサンプルに浸透させることにより誘導化学材料を得る工程と、
ｂ）誘導化学材料からデータを得る工程と、
ｃ）誘導化学材料から得たデータを参照データベースに含まれている第２のデータ群と比較し、ケラチンサンプル中の異常成分を特定する工程を含み、
異常成分の検出と被検体の病的状態の存在とが一致する方法が提供される。
膨潤物質は蟻酸を含むことが好ましい。
第２のデータ群は、被検体の病的状態の存在と相関することが好ましい。
第２のデータ群は、被検体の病的状態の存在の原因と関連することが好ましい。
膨潤物質は複数の異なる膨潤物質から選択されることが好ましい。
ケラチンサンプルは複数の異なるケラチンサンプルから選択されることが好ましい。
第２のデータ群は、複数の異なるデータ群から選択されることが好ましい。
得られたデータ及び第２のデータ群は複数の異なる比較方法を用いて分析されることが好ましい。
ケラチンサンプルは薬局、試験キット、被検体の自宅、医療施設及び試験室又は任意の好適な場所（診療所、農場又は家畜小屋）の少なくとも１つにおいて、使用時に入手及び分析できることが好ましい。
被検体はヒト及び動物から成る群から選択されることが好ましい。
［好適な実施形態の詳細な説明］
次に、本発明の実施形態を添付の図面を参照しながら説明する。
次に、本発明の実施形態を添付の図面を参照しながら説明する。
定義：
「動物」とは、随意運動、感覚、及び植物並びに他の動物等の食物を摂取する能力を特徴とする、非セルロース細胞壁を有する生体と定義される。
「動物」とは、随意運動、感覚、及び植物並びに他の動物等の食物を摂取する能力を特徴とする、非セルロース細胞壁を有する生体と定義される。
特許請求の範囲に記載された本発明に関する複数の異なる選択肢及び形態は、明細書の本文に見られる選択肢及び形態を含む。
「哺乳動物種」は、本明細書中に見られるような種のタイプを含む。これにはヒト、イヌ若しくはネコ等のペット、又は体毛を有する様々な他の動物が含まれる。
「ケラチンサンプル」又は「ケラチン物質」は実質的にケラチンから成るサンプルである。ケラチンサンプル１６には、一般に、ヒトの毛髪若しくは体毛、及び特に陰毛、ペットの体毛、動物の体毛、又は哺乳動物種の体毛、或いは爪の切り屑又は睫等の他のケラチン系材料が含まれる。
「被検体」には哺乳動物種が含まれる。哺乳動物種にはヒト、イヌ若しくはネコ等のペット、又は様々な他の動物が含まれる。
「哺乳動物種」は、本明細書中に見られるような種のタイプを含む。これにはヒト、イヌ若しくはネコ等のペット、又は体毛を有する様々な他の動物が含まれる。
「ケラチンサンプル」又は「ケラチン物質」は実質的にケラチンから成るサンプルである。ケラチンサンプル１６には、一般に、ヒトの毛髪若しくは体毛、及び特に陰毛、ペットの体毛、動物の体毛、又は哺乳動物種の体毛、或いは爪の切り屑又は睫等の他のケラチン系材料が含まれる。
「被検体」には哺乳動物種が含まれる。哺乳動物種にはヒト、イヌ若しくはネコ等のペット、又は様々な他の動物が含まれる。
文中に示さない限り、一つの要素に対する要求は、少なくとも一つの要素に対する要求である。
図１はケラチンサンプル１６を分析する方法を示す。図１は膨潤物質１４を保持する第１の容器１２を示す。ケラチンサンプル１６は被検体１１から採取され、被検体１１は哺乳動物種を含む。哺乳動物種にはヒト、イヌ若しくはネコ等のペット、又は様々な他の動物が含まれる。ケラチンサンプル１６には、一般的に、ヒトの毛髪若しくは体毛、及び特に陰毛、ペットの体毛、動物の体毛、又は哺乳動物種の体毛、又は爪の切り屑若しくは睫等の他のケラチン系材料が含まれる。
ケラチンサンプル１６は膨潤物質１４に曝される。膨潤物質１４がケラチンサンプル１６へ適用されることにより、ケラチンサンプル１６に浸透し、誘導化学材料１８が得られる。誘導化学材料１８は第２の容器１９内に回収される（あるいは、一般性を損なわなければ単一の容器で十分である）。
次いで、第２の容器１９中の誘導化学材料１８を、実験室２０内の膨潤物質１４の適用部に移した。次いで、実験室２０で複数の診断試験を用いて、参照データベース２５にあるデータ２４と比較可能なデータ２２を得て、被検体１１が病的状態にあるかどうかを判定する。参照データベース２５は、正常な被検体及び複数の異なる病的状態にある被検体から採取した複数の対照サンプルから得られる。
データ２２を参照データベース２５のデータ２４と比較して、被検体１１が病的状態に
あるか否かを判定することができ、例えば、問題となる結果が、参照データベース２５において病的状態と相関し、その原因と関連している場合、有意義な検討が可能となる。さらに、ケラチンサンプル１６中に含まれているかどうか分らない金属又は他の化合物などの成分（それにより、包含物が、誘導化学材料１８中から洗い流されない）をさらに含有する場合とは対照的に、誘導化学材料１８中に存在する異常成分との関連がない場合に、相関がゼロであるか情報が提供されない場合は、いくつかの例において、タンパク質のフォールディングの欠陥、すなわちケラチンサンプル１６の構造的な欠陥である異常と一致する。
あるか否かを判定することができ、例えば、問題となる結果が、参照データベース２５において病的状態と相関し、その原因と関連している場合、有意義な検討が可能となる。さらに、ケラチンサンプル１６中に含まれているかどうか分らない金属又は他の化合物などの成分（それにより、包含物が、誘導化学材料１８中から洗い流されない）をさらに含有する場合とは対照的に、誘導化学材料１８中に存在する異常成分との関連がない場合に、相関がゼロであるか情報が提供されない場合は、いくつかの例において、タンパク質のフォールディングの欠陥、すなわちケラチンサンプル１６の構造的な欠陥である異常と一致する。
図２は、図１に記載の方法において、感度又は特異度が膨潤物質１４を変えることによって改善された、本発明の一つの実施形態を示す。図２は、Ｓ１、Ｓ２、．．．ＳＮで示される複数の異なる膨潤物質１４を示す。
図２において、データ２２は、図示されていないが、データ２４（図１に示される参照データベース２５から得られる）と比較することによって分析され、その結果Ｓ１．．．ＳＮの中から膨潤物質が選択され、この膨潤物質は、ケラチンサンプル１６の構造を変えることでケラチンサンプル１６の正常なフォールディング及び構成を復元するか、ケラチンサンプル１６に浸透することで、ケラチンサンプル１６に異常を生じさせる成分を誘導化学材料１８（例えば毛髪サンプルに浸透して毛髪サンプルから含有物を洗い流す蟻酸が含まれる）に移すことによって、ケラチンサンプル１６中の欠陥をなくす。本明細書では蟻酸を開示しているが、他の多くの物質がケラチン物質に浸透して異常成分を取り除く性質を有し、他の物質としては酢酸、プロピオン酸、酪酸、トリフルオロ酢酸、モノクロロ酢酸、塩酸、ジメチルホルムアミド、ヨウ化カリウム、臭化ナトリウム、臭化リチウム、塩化リチウム、ＤＴＴ（ジチオトレイトール）又はＤＴＥ（ジチオエリスリトール）、及び尿素又は他のタンパク質変性剤が挙げられる。しかしながら、蟻酸とは異なり、他の物質は毒性などに関係し、還元剤の場合には、ケラチンサンプル１６の構造がその適用によって実質的に破壊される可能性がある。一方、蟻酸は、適用後にケラチンサンプル１６の構造を破壊しない膨潤物質１４である。
図３は、誘導化学材料１８を得るための、複数の異なるケラチンサンプル１６に関連する所定の操作モードにおける特定の膨潤物質１４の使用を示す。複数の異なるケラチンサンプル１６は、複数の異なる哺乳動物種から得ることができる。代替的に又は付加的に、複数の異なるケラチンサンプル１６を、複数の異なる病的状態にあることが疑われる被検体１１から得ることができる。
図２に開示されているような膨潤物質のバリエーション、及び図３に開示されているようなケラチンサンプル１６（２つ示されているがさらに他のものも考えられる）のバリエーションは、特定の膨潤物質１４の特定の性質、又はあるケラチンサンプル１６中の特定の感受性を特定するのに用いることができる。例えば、蟻酸といった特定の膨潤物質１４は一定の濃度範囲にあるときは、ケラチンサンプル１６から異常成分を取り除くことが知られており、特定の部分的範囲の濃度において結果が有意に改善されることが示されている場合、蟻酸中に新たな可用性が存在すると考えられる。
同様に、図３に示されるように、一定の濃度にある特定の膨潤物質１４の場合、ケラチンサンプル１６のタイプの系統的なバリエーションは蟻酸等の膨潤物質１４に対する特定のタイプのケラチンサンプル１６の感受性を明らかにすると考えられる。
ケラチンサンプル１６が特定の操作モード、及び異常成分を調べる診断試験の特異度又は感度を改善する特定の膨潤物質１４に関連して一定の結果をもたらすことが知られている場合、特定の感受性が得られる。
図３に示す複数の異なるケラチンサンプル１６は、肺癌、又はクロイツフェルト−ヤコブ病、狂牛病、感染（細菌性、ウィルス性、又はプリオン若しくはより一般的には他の因子による）、代謝異常（糖尿病を含む）、又は肝炎、心疾患、又は肝機能障害のような、１つ又は複数の癌又は疾患を含む病的状態にあることが疑われる被検体１１から採取したケラチンサンプル１６を含む。さらに、非限定的に、ケラチンサンプル１６はケラチンタイプＩ及びケラチンタイプＩＩを含む。
図４は、病的状態の存在を検出する方法の一つの実施形態を示すものであり、所定の膨潤物質１４及び所定のケラチンサンプル１６を、データ２２と参照データベース２５に含まれている第２のデータ群２４との間の、複数の異なるタイプの比較方法に合わせて用いて、ケラチンサンプル１６を分析する方法の特異度又は感度が改善されるようにしたものである。図４に示す複数の異なる比較２３（２つ示されているがさらに多くのものが考えられる）には、スペクトル分析又はパターン認識コンピュータプログラムの使用を含むケラチンサンプルを分析する方法の操作モードのバリエーションが挙げられるが、これらに限定されない。
本実施形態の利点は、誘導化学材料１８中に異常成分が存在する場合、誘導化学材料１８が、病的状態についてのさらなる情報を医療従事者に提供するように異常成分の性質を特定するためにさらに分析可能な点である。異常成分が微量金属である場合、原子吸光分光分析又はＩＣＰ質量分析を誘導化学材料１８に適用して、異常成分の性質を確認することができる。誘導化学材料１８中の異常成分がタンパク質、炭水化物、脂肪酸、又はより一般的には有機物を起源とするものであり、その異常成分に対する抗体を得ることができる場合、ウエスタンブロット分析、ＥＬＩＳＡ又は細胞凝集アッセイといった複数の異なる手法を、異常成分を特性化するために用いることができる。いくつかの例では、続いて得られる誘導化学材料１８を用いる必要なく、ケラチンサンプル１６中の異常成分を特定するために免疫電子顕微鏡法を用いることができる。異常成分が遺伝物質に関連する（性質的に遺伝性であるか又はウイルスベクターを介して獲得される）場合、増幅法を適用して異常成分の配列及びコンフォメーションを決定することができる。
使用時
図５は使用時の本発明の一つの実施形態を示す。図５では、ケラチンサンプル１６が、薬局２６で被検体から採取される。次いで、図１に見られるように、ケラチンサンプル１６中の異常成分を検出する方法を行うために、ケラチンサンプル１６を試験室３４に移される。
図５は使用時の本発明の一つの実施形態を示す。図５では、ケラチンサンプル１６が、薬局２６で被検体から採取される。次いで、図１に見られるように、ケラチンサンプル１６中の異常成分を検出する方法を行うために、ケラチンサンプル１６を試験室３４に移される。
試験キット２８を得て、医療施設３２にいる、被検体の担当医療従事者の診察に合わせて、被検体が自宅３０での検出方法を行う試験キット２８を使用することができる。
あるいは、自宅で試験をすることなく、被検体１１はかかりつけの医療施設３２を訪れてケラチンサンプル１６を提供することができる。医療施設３２は、ケラチンサンプル１６自体を分析する方法が可能であるか、さらに好適な実施形態では、被検体１１からケラチンサンプル１６を入手してケラチンサンプル１６を試験室３４に移すことができる。
上記実施形態は哺乳動物種に限られているが、病状の原因に関連するケラチンの変化を示す任意の動物を、本発明の方法を用いる試験の被検体とすることができると考えられる。
さらなる実施形態
毛髪繊維の有機酸処理
毛髪繊維を蟻酸及び酢酸といった有機酸中に浸漬することにより、毛髪繊維の直径が５０％ほど膨潤し、この作用が水中で濯ぐことによって元に戻ることが知られている。Blackburn及びLowther（Blackburn S and Lowther AG., The action of organic acids on some fibrous proteins: the oxidation of wool keratin., Biochem J., 1951; 49 : 554-9)によって、室温で蟻酸又は酢酸中のいずれかで処理することによって少量のタンパク質が毛繊維から抽出されることが報告されている。この方法を既知の病的状態を有する個体から得たいくつかの毛髪繊維に適用して、毛髪のシンクロトロン小角Ｘ線散乱（ＳＡＸＳ）によって観察される乳癌の存在に特異的なリングを、かかる処置によって取り除くことができるかどうかを判定した。乳癌に罹患した被検体からの毛髪繊維を室温で３分間、８５％（体積／体積）の蟻酸溶液又は氷酢酸中に浸漬した。次いで、酸をデカントし、ミリＱ水を複数回交換して置換した。繊維を乾燥させ、次いでＸ線源に曝露するためにサンプルホルダ内に取り付けた。これらの毛髪についてＳＡＸＳ画像データを得た。
毛髪繊維の有機酸処理
毛髪繊維を蟻酸及び酢酸といった有機酸中に浸漬することにより、毛髪繊維の直径が５０％ほど膨潤し、この作用が水中で濯ぐことによって元に戻ることが知られている。Blackburn及びLowther（Blackburn S and Lowther AG., The action of organic acids on some fibrous proteins: the oxidation of wool keratin., Biochem J., 1951; 49 : 554-9)によって、室温で蟻酸又は酢酸中のいずれかで処理することによって少量のタンパク質が毛繊維から抽出されることが報告されている。この方法を既知の病的状態を有する個体から得たいくつかの毛髪繊維に適用して、毛髪のシンクロトロン小角Ｘ線散乱（ＳＡＸＳ）によって観察される乳癌の存在に特異的なリングを、かかる処置によって取り除くことができるかどうかを判定した。乳癌に罹患した被検体からの毛髪繊維を室温で３分間、８５％（体積／体積）の蟻酸溶液又は氷酢酸中に浸漬した。次いで、酸をデカントし、ミリＱ水を複数回交換して置換した。繊維を乾燥させ、次いでＸ線源に曝露するためにサンプルホルダ内に取り付けた。これらの毛髪についてＳＡＸＳ画像データを得た。
同じ個体から採取し、蟻酸及び酢酸で処理した毛髪繊維は、ＳＡＸＳ画像の対象領域内においてリングが有意に縮小又は完全に除去された。典型的な例を図６に示す。図６Ａは、乳癌に罹患した個体の毛髪のＳＡＸＳ画像である。図６Ｂ及び図６Ｃはそれぞれ酢酸及び蟻酸で処理した後の同一個体からの毛髪繊維のＳＡＸＳ画像である。これらの画像から、対象領域内のリングはいずれかの酸での処理した後に有意に縮小し、このことから、乳癌の存在に関連する、繊維の根本的な変化を調べる道具としてかかる処理を使用することができることが分かる。
Claims (11)
- 病的状態にある被検体から採取したケラチンサンプル中の異常成分を検出する方法であって、
ａ）前記ケラチンサンプルを膨潤物質に曝し、当該ケラチンサンプルに浸透させることにより誘導化学材料を得る工程、
ｂ）前記誘導化学材料からデータを得る工程、
ｃ）誘導化学材料から得た前記データを参照データベースに含まれる第２のデータ群と比較し、ケラチンサンプル中の異常成分を特定する工程
を含み、異常成分の検出と被検体の病的状態の存在とが一致する方法。 - 前記膨潤物質が蟻酸を含む、請求項１に記載の方法。
- 前記第２のデータ群が、被検体の病的状態の存在と相関する、請求項１又は２に記載の方法。
- 前記第２のデータ群が、被検体の病的状態の存在と原因的に関連する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
- 前記膨潤物質が複数の異なる膨潤物質から選択される、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
- 前記ケラチンサンプルが複数の異なるケラチンサンプルから選択される、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
- 前記第２のデータ群が、複数の異なるデータ群のデータから選択される、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
- 得られたデータ及び前記第２のデータ群が複数の異なる比較方法を用いて分析される、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
- 使用時に、薬局、試験キット、被検体の自宅、医療施設及び試験室の少なくとも１つにおいて前記ケラチンサンプルの入手及び分析がされる、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
- 実質的に明細書の本文に示され、記載された工程を含む、ケラチンサンプル中の異常成分を検出する方法。
- 前記被検体がヒト及び動物から成る群から選択される、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
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