JP2010538256A - 同位体の分析を用いた癌の診断方法 - Google Patents
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Abstract
本発明は、血液または組織中の同位体の定量分析に基づく癌の診断方法を開示するものであり、本方法は、現行の従来技術では小さ過ぎて診断できない癌でさえも正確に診断することができることを要旨とする。
【選択図面】なし
【選択図面】なし
Description
本発明は、一般的には、癌診断に関し、特には、従来の技術では小さ過ぎて検出できない癌でさえも正確に検出できることを特徴とする、血液サンプルまたは組織サンプル中の同位体の定量分析に基づく癌の診断方法に関する。
同位体は、原子番号が同じで、原子質量（質量数）が異なる元素のさまざまな形態である。１９１３年に英国の化学者フレデリック・ソディが造り出した用語「ｉｓｏｔｏｐｅ（同位体）」の語源はギリシャ語ｉｓｏｓ「等」とｔｏｐｏｓ「位置」であり、さまざまな形態の元素が、異なる重さの原子を持つにもかかわらず、元素周期表で同じ位置を占めることに由来している。
一般に、元素の化学的性質は陽子数、すなわち原子番号に応じて異なる。元素の同位体は、陽子の数は同じ（同じ原子番号）であるが、中性子の数が異なる原子核を持つことから、同一元素の各同位体の質量数、すなわち核子数（陽子と中性子の合計数）も異なっている。
例えば、天然の酸素には、それぞれ８個の陽子からなる３種の同位体があって、その最も一般的な同位体は１６Ｏ（陽子８個、中性子８個）であり、地球上の全酸素原子の９９%を超える割合を占めているが、稀な同位体１８Ｏ（中性子１０個）や、さらに稀な同位体１７Ｏ（中性子９個）も存在する。自然界の窒素は２種の安定同位体、１４Ｎと１５Ｎとして存在する。天然のウランは３種の主要な同位体、ウラン２３８、ウラン２３５、およびウラン２３４からなる。
元素中には陽子と同数の電子が含まれているため、同一元素の同位体の電子数も等しくなっている。自然界には約９０の元素が存在するとともに、約３００もの天然の同位体があり、元素あたりの同位体数は平均で３種である。実際には、スズ（Ｓｎ）が最大数の安定同位体（１０個）を持つ元素であり、カドミウムが２番目に多い数の同位体（８個）を持つ元素であるが、自然界にはベリリウム、フッ素、ナトリウムおよびビスマスなどの単一の同位体からなる元素も存在する。
天然の元素と、その安定同位体数との間の関係には一般的な規則はないが、偶数の原子番号を持つほとんどの元素では同位体が２個以下しか存在せず、奇数の原子番号を持つ元素には相対的に多くの同位体があることが観察されている。天然の元素は同位体の混合物であり、それら同位体相互間の比率は地球上のどこでもほとんど同じである。一般に、元素の原子の重さは、特定の環境で発見されたままの化学元素のすべての同位体の原子質量を同位体の存在量で加重した平均値である。ほとんどの原子の重さは整数または整数に近い値ではなく小数である理由は、ほとんどの元素が同位体の集合体であるためである。異なる同位体の略称（核種とも呼ぶ）では、その質量数（核子数）は、酸素１６または１６Ｏ、窒素１４または１４Ｎ、ウラン２３５または２３５Ｕなどのように化学記号の右位置または左肩に表記される。特に水素の同位体の場合、プロチウムにはＨ−１、重水素にはＨ−２、およびトリチウムにはＨ−３などの特定の名称が与えられている。
最近の諸研究により、酸素の同位体１８Ｏが生物に有毒であることが明らかになっており、Ｄ２Ｏの形態での重水素２Ｈは微生物に対して９２%の阻害活性を有し、ラットを５日間以内に９９．５%の比率で死滅させることも見出されている。
癌の高い有病率が放射能汚染領域で報告されており、過度の放射線照射に曝された人体での同位体濃度が増加して癌を患う可能性を高くしていることを暗示している。
本発明に先立って本発明者が行った、癌の治療と診断の集中的かつ徹底的な調査研究によって、血液中の同位体濃度の変化によって癌が発症し得ること、しかも、血液または組織中の同位体の定量分析で癌の発生と癌の種類を診断することができるという知見が得られた。
本発明は、血液または組織中の同位体含有量の分析による癌診断に関するものである。最新の科学技術をもってしてもサイズが１ミリ未満の腫瘍を正確に診断することは困難であるが、本発明に係る血液分析によれば、初期段階の癌の発生と癌の種類を正確に診断することができる基礎または基準を提供できるため、癌の治療に成功する確率を高めることができる。従って、本発明の目的は、血液または組織中の同位体濃度を分析し、それを健常者のものと比較することで癌の診断方法を提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明は、血液サンプルまたは組織サンプル中の元素の同位体濃度を測定することを含む癌の診断方法を提供するものである。
本発明の変更形態によれば、前記元素は水素、酸素、マグネシウム、カルシウム、カリウム、硫黄、塩化物、シリコン、鉄、銅、およびその組み合わせからなる群から選択される。別の変更形態によれば、前記方法は通常標準よりも１０%以上高い重水素（２Ｈ）濃度の増加に基づくものである。
また別の変更形態によれば、前記方法は通常標準よりも１０%以上高い１８Ｏ濃度の増加に基づくものである。
さらに別の変更形態によれば、前記方法は通常標準よりも高い重同位体濃度の増加に基づくものである。
またさらに別の変更形態によれば、前記方法は通常標準前記サンプルからの４０Ｋないしは３６Ｓの減少（枯渇）に基づくものである。
血液または組織中の同位体の定量分析を利用する本発明は、現行の従来技術では小さ過ぎて診断できない癌でさえも正確に診断することができることから、本発明は癌の治療に多大な貢献をすることができ、癌患者が疾患から回復して健康な生活を送れる新しい可能性を提供することができる。癌は初期段階で診断されると、高い成功率で治癒できることは公知であるが、小さな癌でさえも確実に検出できる診断方法は現在までに開発されていない。前記従来技術方法の限界を克服する本発明は、癌を初期段階で検出できるため、癌の治癒を成功させることができる。
本発明の詳細な説明に入る前に、本明細書では本発明に関連する公知の機能または構成の説明は、本発明の要旨を明確にさせるために省略されていることに留意されたい。
本発明では、蒸留水、無機質水、電界水、および健常者と癌患者から採取した血液と組織中の同位体が定性的・定量的に分析される。同位体の分析用に使用される機器の一例としては、二重収束型の質量分光光度計であるＥＭＡＬ−２（エネルギー質量分析器）が挙げられ、個々のイオンは原子のイオン化と蒸発のレーザ−源として使用される。
標準サンプルが前記分析結果の補正に使用され、この関連から、マグネシウム、シリコン、硫黄、塩化物、カリウム、カルシウム、クロム、鉄、銅、水素、および酸素を含む１０種の元素が、さまざまなサンプル中の組成分析に利用される。本発明で分析される安定同位体は、マグネシウム元素では質量数２４、２５および２６を、シリコン元素では質量数２８、２９および３０を、硫黄元素では質量数３２、３３、３４および３６を、塩化物元素では質量数３５および３７を、カリウム元素では質量数３９、４０および４１を、カルシウム元素では質量数４０、４２、４３、４４、４６および４８を、クロム元素では質量数５０、５２、５３および５４を、鉄元素では質量数５４、５６、５７および５８を、さらに、銅元素では質量数６３および６５を、それぞれ持つ。同位体の分析に先立って、水を除くすべてのサンプルを真空オーブン内で１時間３６０℃にて乾燥する。
主に水のサンプルでは、水素・酸素の同位体比の比較参照標準としての役割を果たすＳＭＯＷ（標準平均海水）も本発明で使用されており、サンプル中の酸素と水素の同位体の組成は、ＳＭＯＷに対するパーミル（同位体比の千分率偏差）で表し、４〜５ｍｌの水を１０-５〜１０-６ミリ水銀柱の真空度で８００℃にてウランと反応させて、前記測定に使用する水素原子を生成する。
水素の同位体の組成分析に好適な機器には、バリアン社のＧＤ１５０同位体比測定用の質量分光器が含まれるが、水相サンプルと気相サンプルに含まれる酸素の同位体の組成は電子分光器（ウクライナ国Ｓｕｍｉ社製）で分析される。これらの分光器は個々の元素の同位体の組成における非常に小さな変化を検出することができ、サンプルと標準とを同時に分析することもできる。前記質量分光器は２または３個のイオンコレクタを装備し、２〜３個のイオン電流を同時に測定して、その相互関係を分析することができ、血液サンプルに含まれる元素の同位体の組成はＥＭＡＬ−２で分析される。
以下の本発明を例示するために記載した実施例は、本発明のよりよい理解のために提供されるものであり、本発明を限定するものとみなされるべきではない。
（実施例１）血液中の重水素濃度
重水素含有量をプロチウム（水素）含有量に対するｐｐｍで表した。表１に記載したのは１,０００,０００１Ｈあたりの２Ｄ数である。
重水素含有量をプロチウム（水素）含有量に対するｐｐｍで表した。表１に記載したのは１,０００,０００１Ｈあたりの２Ｄ数である。
癌患者では、その血液中の重水素濃度が健常者よりも１５〜２０%増加することが測定された。
（実施例２）１８Ｏ、血中濃度
酸素の同位体１８Ｏ含有量は酸素の同位体１６Ｏ含有量に対するｐｐｍで表した。表１に記載したのは、１,０００,０００１６Ｏあたりの１８Ｏ数である。
酸素の同位体１８Ｏ含有量は酸素の同位体１６Ｏ含有量に対するｐｐｍで表した。表１に記載したのは、１,０００,０００１６Ｏあたりの１８Ｏ数である。
癌患者では、その血液中の１８Ｏ濃度が健常者よりも約３５〜４０%増加することが測定された。
（実施例３）血液中のマグネシウム同位体濃度の比較
下の表３に、質量分光器を用いた血液中のマグネシウム同位体含有量の測定値を任意単位で表した。
癌患者では、その血液中の重同位体濃度が健常者よりも有意に増加することが測定された。
（実施例４）血液中のマグネシウム同位体濃度の比較
下の表４に、質量分光器を用いた血液中のシリコン同位体含有量の測定値を任意単位で表す。
下の表４に、質量分光器を用いた血液中のシリコン同位体含有量の測定値を任意単位で表す。
癌患者では、その血液中の重同位体濃度が健常者よりも有意に増加することが測定された。
（実施例５）血液中の鉄同位体濃度の比較
下の表５に、質量分光器を用いた血液中の鉄同位体含有量の測定値を任意単位で表す。
下の表５に、質量分光器を用いた血液中の鉄同位体含有量の測定値を任意単位で表す。
癌患者では、その血液中の重同位体濃度が健常者よりも有意に増加することが測定された。
（実施例６）血液中の銅同位体濃度の比較
下の表６に、質量分光器を用いた血液中の銅同位体含有量の測定値を任意単位で表す。
下の表６に、質量分光器を用いた血液中の銅同位体含有量の測定値を任意単位で表す。
軽同位体濃度では、癌患者と健常者間での有意な差はなかった。
（実施例７）血液中の硫黄同位体濃度の比較
下の表７に、質量分光器を用いた血液中の硫黄同位体含有量の測定値を任意単位で表す。
下の表７に、質量分光器を用いた血液中の硫黄同位体含有量の測定値を任意単位で表す。
前記癌患者では、重同位体濃度が健常者よりも高いことが見出されたが、３６Ｓに関しては、そのような現象は癌患者で検出されず、癌に苦しむ患者には同位体が不足していることを指摘した。
（実施例８）血液中の塩化物同位体濃度の比較
下の表８に、質量分光器を用いた血液中の塩化物同位体含有量の測定値を任意単位で表す。
下の表８に、質量分光器を用いた血液中の塩化物同位体含有量の測定値を任意単位で表す。
癌患者では、その全体的な血液中の重同位体濃度が健常者よりも高いことが観察された。
（実施例９）血液中のカリウム同位体濃度の比較
下の表９に、質量分光器を用いた血液中のカリウム同位体含有量の測定値を任意単位で表した。
下の表９に、質量分光器を用いた血液中のカリウム同位体含有量の測定値を任意単位で表した。
癌患者では、そのカリウム同位体の４０Ｋが零（ゼロ）であることが測定され、それは癌患者を健常者から識別するものであった。癌患者での重同位体濃度は、通常の（非癌）患者よりも高いことが測定された。
（実施例１０）血液中のカリウム同位体濃度の比較
下の表１０に、質量分光器を用いた血液中のカリウム同位体含有量の測定値を任意単位で表した。
下の表１０に、質量分光器を用いた血液中のカリウム同位体含有量の測定値を任意単位で表した。
カリウム元素の重同位体濃度では、癌患者が健常者よりも高いことが測定された。
総合すれば、上記実施例で得られデータは、血液または組織中の同位体濃度の分析を用いて、具体的には、４０Ｋまたは３６Ｓの同位体濃度の増加または減少（枯渇）に基づいて、癌の発生を確定できることを実証する。
本明細書には、本発明の好適な実施形態が例示的目的で開示されているが、さまざまな変更、追加および代替が添付請求項に開示された本発明の範囲と真の趣旨から逸脱することなく可能であることは当業者であれば理解するであろう。
Claims (6)
- 血液サンプルまたは組織サンプル中の元素の同位体濃度を測定することからなる癌の診断方法。
- 前記元素は水素、酸素、マグネシウム、カルシウム、カリウム、硫黄、塩化物、シリコン、鉄、銅、およびその組み合わせからなる群から選択されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
- 前記方法は通常標準よりも１０%以上高い重水素（２Ｈ）濃度の増加に基づくことを特徴とする請求項１に記載の方法。
- 前記方法は通常標準よりも１０%以上高い１８Ｏ濃度の増加に基づくことを特徴とする請求項１に記載の方法。
- 前記方法は通常標準よりも高い重同位体濃度の増加に基づくことを特徴とする
請求項２に記載の方法。 - 前記方法は通常標準前記サンプルからの４０Ｋないしは３６Ｓの減少（枯渇）に基づくことを特徴とする請求項１に記載の方法。
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