JP2016504591A - 呼吸ガスを利用した癌の診断方法 - Google Patents
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Abstract
本発明は、癌患者の呼気に特異的に含まれた揮発性有機化合物を検出することを特徴とする癌の診断方法に関し、より詳細には癌が疑われる患者から採取された呼吸ガスで癌特異ＶＯＣのイオン化断片の分子量が（ｉ）６９、（ｉｉ）１３１及び（ｉｉｉ）１８１である物質の有無を測定する工程を含む癌診断のための情報提供方法に関する。本発明によると、癌患者の呼気から非侵襲的に癌を高い敏感度で早期診断でき、既存の癌診断方法より経済的であり、速かに癌を診断することができる。
Description
本発明は、癌患者の呼気に特異的に含まれた揮発性有機化合物を検出することを特徴とする癌の診断方法に関し、より詳しくは癌が疑われる患者から採取された呼吸ガスで癌特異ＶＯＣのイオン化断片の分子量が（ｉ）６９、（ｉｉ）１３１及び（ｉｉｉ）１８１である物質の有無を測定する工程を含む癌診断のための情報提供方法に関する。
乳癌は、世界的に女性で最も発生頻度が高い癌の一つとして知られている。しかし、早期診断をして手術などの適切な治療を行った場合、生存率は、他の癌腫に比べて高いと知られている。乳癌を診断できる方法は、一般にＸ線を利用するマンモグラフィー（ｍａｍｍｏｇｒａｐｈｙ）、超音波検査、乳房磁気共鳴（ＭＲＩ）等のｄｉａｇｎｏｓｔｉｃｉｍａｇｉｎｇ技術、組織検査（ｂｉｏｐｓｙ）、そして自己診断法などがある。マンモグラフィー（ｍａｍｍｏｇｒａｐｈｙ）の場合、費用的な側面、そして放射線を利用するという点で短所が指摘されている。乳房磁気共鳴（ＭＲＩ）は、放射線を使わない安全な方法で、他のｄｉａｇｎｏｓｔｉｃｉｍａｇｉｎｇ技術に比べて優秀な方法であるが、高価な費用が大衆的な乳癌診断法になる障害要素である。また、組織検査は、正確な癌診断ができるが、費用的側面、傷跡が残る点を考慮すると、早期診断法として普遍化するには難しい側面があると見ている。
最近発表された国家癌統計によると、２００９年一年にだけ約３万２千人の新しい甲状腺癌患者が発生することが明らかになって、すべての癌鐘をあわせて１位を占めた。これは我が国の癌発生患者の約１７％を占める程度であり、これからはさらに増えるものと見られる。しかし、甲状腺癌は、予後が非常に良い癌と知られていて、多くの甲状腺癌は、完治が可能であるが一部の甲状腺癌は、非常に攻撃的性向を見せることがあるため、早期発見が重要である。診断は、主に臨床的、血液検査所見、映像的評価から始め、細針吸入検査や手術を介して病理学的に確診に達する。しかし、このような診断は、いずれも侵襲的で高価な方式であり、容易にできるものではなく、より普遍的で経済的な診断方法が求められる。これが、呼吸の甲状腺癌診断は、非侵襲的で経済的な診断方法といえる。
癌疾患の簡単な、ｎｏｎ−ｉｎｖａｓｉｖｅな早期診断法として、肺癌、乳癌、頭頸部癌（ｈｅａｄａｎｄ ｎｅｃｋ ｃａｎｃｅｒ）等の癌患者の呼気（ｅｘｈａｌｅｄ ｂｒｅａｔｈ）に含まれている癌特異的揮発性有機化合物（ｖｏｌａｔｉｌｅ ｏｒｇａｎｉｃ ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ、ＶＯＣ）を検出する方法に対する研究が活発に進められている。しかし、この呼気を利用した癌の早期診断法は、まだ広く利用されていない。その理由は、呼気の多くは窒素、酸素、二酸化炭素などで形成されていて、呼気中に含まれた揮発性有機化合物（ｖｏｌａｔｉｌｅｏｒｇａｎｉｃ ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ、ＶＯＣ）の濃度がｎａｎｏｍｏｌａｒ（１０−９Ｍ）或いはｐｉｃｏｍｏｌａｒ（１０−１２Ｍ）程度で非常に低く、その中で癌特異的成分を探すことはかなり難しいためである。しかし、最近では電子鼻（ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃＮｏｓｅ）等嗅覚センサー技術の発達でヒトの呼気や小便に含まれた特定揮発性有機化合物（ｖｏｌａｔｉｌｅ ｏｒｇａｎｉｃ ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ、ＶＯＣ）が色々な病気、特に癌の指標物質として活用される可能性に対する研究が進められている。
過度な酸化的ストレスによって発生する物質が、乳癌をはじめとする数種の癌の原因になると知られていて、酸化的ストレスは、ミトコンドリア内のＲＯＳ（ｒｅａｃｔｉｖｅｏｘｙｇｅｎ ｓｐｅｃｉｅｓ）の量を増加させて、細胞質にこれらが流出するようにしてＤＮＡ、タンパク質などを酸化させて、特にｐｏｌｙｕｎｓａｔｕｒａｔｅｄ ｆａｔｔｙａｃｉｄの脂質過酸化を誘発させる。このような脂質過酸化から発生する物質は、ａｌｋａｎｅ （Ｃ４Ｃ２０）ｃｏｍｐｏｕｎｄ、ｍｅｔｈｙｌａｌｋａｎｅｃｏｍｐｏｕｎｄなどのＶＯＣで、このようなＶＯＣは、細胞組織から血液循環系に伝達されてこれらの中一部は、肺胞から呼気（ａｌｖｅｏｌａｒ ｅｘｈａｌｅｄ ｂｒｅａｔｈ）として排出されるようになる。
今までの研究報告によれば、呼気（ｅｘｈａｌｅｄ ｂｒｅａｔｈ）で検出される乳癌特異的ＶＯＣは、ａｌｋａｎｅ（ｎｏｎａｎｅ）、ｍｅｔｈｙｌａｌｋａｎｅ（５−ｍｅｔｙｌ ｔｒｉｄｅｃａｎｅ等） ｃｏｍｐｏｕｎｄ（Ｍｉｃｈｅａｌ Ｐｈｉｌｌｉｐｓ，ＭＤ，Ｔｈｅ Ｂｒｅａｓｔ Ｊｏｕｒｎａｌ，９：１８４，２００３）の他にも２−ｐｒｏｐａｎｏｌ，２，３−ｄｙｈｙｄｒｏ−１−ｐｈｅｎｙｌ−４（１Ｈ）−ｑｕｉｎａｚｏｌｉｎｏｎｅ、１−ｐｈｅｎｙｌ−ｅｔｈａｎｏｎｅ、ｈｅｐｔａｎｏｌ、ｉｓｏｐｒｏｐｙｌｍｙｒｉｓｔａｔｅなどが存在する（Ｍｉｃｈｅａｌ Ｐｈｉｌｌｉｐｓ、ＭＤ，Ｂｒｅａｓｔ ｃａｎｃｅｒ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ，９９：１９、２００６）。また、３，３−ｄｉｍｅｔｈｙｌｐｅｎｔａｎｅ、２−ａｍｉｎｏ−５−ｉｓｏｐｒｏｐｙｌ−８−ｍｅｔｈｙｌ−１−ａｚｕｌｅｎｅ ｃａｒｂｏｎｉｔｒｉｌｅ、５−（２−ｍｅｔｈｙｌｐｒｏｐｙｌ）ｎｏｎａｎｅ、２，３，４−ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｄｅｃａｎｅ、６−ｅｔｈｙｌ−３−ｏｃｔｙｌ ｅｓｔｅｒ ２−ｔｒｉｆｌｕｏｒｏ ｍｅｔｈｙｌ ｂｅｎｚｏｉｃ ａｃｉｄ（Ｈｏｓｓａｍ Ｈａｉｃｋ，ＢｒｉｔｉｓｈＪｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃａｎｃｅｒ，１０３：５４２，２０１０）などの知られた発ガン性物質が、乳癌患者の呼吸サンプルで検出されたが、呼吸検出による診断方法に適用することは難しい実情であった。
このような事項を考慮すると、国内でも乳癌の場合、早期診断が可能で経済的な側面でも簡単に接近できるｎｏｎ−ｉｎｖａｓｉｖｅな診断法の開発が切に求められる。
そこで、本発明者等は、診断費用が少なくて済み、非侵襲性（ｎｏｎ−ｉｎｖａｓｉｖｅ）である癌の早期診断法を開発しようと鋭意努力した結果、癌患者の呼気（ｅｘｈａｌｅｄｂｒｅａｔｈ）に特異的に含まれている癌特異的揮発性有機化合物（ｂｒｅａｓｔ ｃａｎｃｅｒ−ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｖｏｌａｔｉｌｅ ｏｒｇａｎｉｃ ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ、ＶＯＣ）を質量分析計を基にした電子鼻（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＮｏｓｅ ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｍａｓｓ ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ）を利用して確認して、前記癌特異的揮発性有機化合物の有無を検出して、癌を診断する方法を開発して、本発明を完成することになった。
そこで、本発明者等は、診断費用が少なくて済み、非侵襲性（ｎｏｎ−ｉｎｖａｓｉｖｅ）である癌の早期診断法を開発しようと鋭意努力した結果、癌患者の呼気（ｅｘｈａｌｅｄｂｒｅａｔｈ）に特異的に含まれている癌特異的揮発性有機化合物（ｂｒｅａｓｔ ｃａｎｃｅｒ−ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｖｏｌａｔｉｌｅ ｏｒｇａｎｉｃ ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ、ＶＯＣ）を質量分析計を基にした電子鼻（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＮｏｓｅ ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｍａｓｓ ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ）を利用して確認して、前記癌特異的揮発性有機化合物の有無を検出して、癌を診断する方法を開発して、本発明を完成することになった。
Ｍｉｃｈｅａｌ Ｐｈｉｌｌｉｐｓ，ＭＤ，ＴｈｅＢｒｅａｓｔ Ｊｏｕｒｎａｌ，９：１８４，２００３
Ｍｉｃｈｅａｌ Ｐｈｉｌｌｉｐｓ、ＭＤ，Ｂｒｅａｓｔｃａｎｃｅｒ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ，９９：１９、２００６
Ｈｏｓｓａｍ Ｈａｉｃｋ，Ｂｒｉｔｉｓｈ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃａｎｃｅｒ，１０３：５４２，２０１０
本発明の目的は、癌患者の呼気に含まれている揮発性有機化合物を分析することを特徴とする非侵襲性（ｎｏｎ−ｉｎｖａｓｉｖｅ）である癌の早期診断法を提供するところにある。
前記目的を達成するために、本発明は（ａ）排出された呼吸ガスで癌特異ＶＯＣのイオン化断片の分子量が（ｉ）６９、（ｉｉ）１３１及び（ｉｉｉ）１８１である物質を検出する工程と、（ｂ）前記検出された結果を利用して癌関連情報を取得する工程と、を含む、呼吸ガス内イオン化断片を分析して、癌を診断する方法を提供する。
本発明はまた、（ａ）排出された呼吸ガスで癌特異ＶＯＣのイオン化断片の分子量が（ｉ）６９、（ｉｉ）１３１及び（ｉｉｉ）１８１である物質を検出する工程と、（ｂ）前記検出された結果を利用して癌関連情報を取得する工程と、を含む癌診断のための情報提供方法を提供する。
本発明はまた、癌が疑われる患者から採取された呼吸ガスでｐｅｒｆｌｕｏｒｏｄｅｃａｎｏｉｃａｃｉｄ、Ｐｅｒｆｌｕｏｒｏ−ｎ−ｐｅｎｔａｎｏｉｃ ａｃｉｄ、ｐｅｒｆｌｕｏｒｏｎｏｎａｎｏｉｃ ａｃｉｄ、ｐｅｒｆｌｕｏｒｏｏｃｔａｎｏｉｃ ａｃｉｄ、ｐｅｒｆｌｕｏｒｏ−１−ｈｅｐｔｅｎｅ、ｐｅｒｆｌｕｏｒｏｃｙｃｌｏｈｅｘａｎｅ、１Ｈ，１Ｈ−Ｐｅｒｆｌｕｏｒｏ−１−ｈｅｐｔａｎｏｌｏｃｔａｆｌｕｏｒｏｃｙｃｌｏｂｕｔａｎｅ及びｐｅｒｆｌｕｏｒｏ（ｍｅｔｈｙｌｃｙｃｌｏｈｅｘａｎｅ）で構成される群から選択される癌特異ＶＯＣの有無を測定する工程を含む、癌診断のための情報提供方法を提供する。
本発明はまた、癌が疑われる患者から採取された呼吸ガスでｐｅｒｆｌｕｏｒｏｄｅｃａｎｏｉｃａｃｉｄ、Ｐｅｒｆｌｕｏｒｏ−ｎ−ｐｅｎｔａｎｏｉｃ ａｃｉｄ、ｐｅｒｆｌｕｏｒｏｎｏｎａｎｏｉｃ ａｃｉｄ、ｐｅｒｆｌｕｏｒｏｏｃｔａｎｏｉｃ ａｃｉｄ、ｐｅｒｆｌｕｏｒｏ−１−ｈｅｐｔｅｎｅ、ｐｅｒｆｌｕｏｒｏｃｙｃｌｏｈｅｘａｎｅ、１Ｈ，１Ｈ−Ｐｅｒｆｌｕｏｒｏ−１−ｈｅｐｔａｎｏｌ、ｏｃｔａｆｌｕｏｒｏｃｙｃｌｏｂｕｔａｎｅ及びｐｅｒｆｌｕｏｒｏ（ｍｅｔｈｙｌｃｙｃｌｏｈｅｘａｎｅ）で構成される群から選択される癌特異ＶＯＣの有無を測定する工程を含む、癌診断方法を提供する。
本発明の他の特徴及び具現例は、以下の詳細な説明及び添付された特許請求範囲からより一層明白になる。
他の方式で定義されない限り、本明細書において使用されたあらゆる技術的・科学的用語は、本発明が属する技術分野に熟練した専門家によって通常理解されるものと同じ意味を有する。通常、本明細書において使用された命名法は、本技術分野において周知であり、しかも汎用されるものである。
一観点において、本発明は、（ａ）排出された呼吸ガスで癌特異ＶＯＣのイオン化断片の分子量が（ｉ）６９、（ｉｉ）１３１及び（ｉｉｉ）１８１である物質を検出する工程と、（ｂ）前記検出された結果を利用して癌関連情報を取得する工程と、を含む、呼吸ガス内イオン化断片を分析して、癌を診断する方法に関する。
本発明では、癌患者の呼気で特異的に含まれている揮発性有機化合物（ＶＯＣ）を確認して、前記揮発性有機化合物を検出して癌診断に利用する方法を開発した。
このような、呼気のＶＯＣの検出のために本発明の一様態では電子鼻とＧＣ-ＭＳを用いたが、本発明では呼気に存在する特定ＶＯＣを検出できる分析機器ならば制限することなく用いられる。
電子鼻は、ヒトの鼻の嗅覚機能をデジタル化したもので、Ｍｕｌｔｉ−ｓｅｎｓｏｒＡｒｒａｙ技術を利用して、特定香りまたは臭い成分とそれぞれのセンサーでの電気化学的反応を電気信号で示したものである。本発明では、質量分析計と連結された電子鼻であるＳｍａｒｔＮｏｓｅ３００（Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ）を用いた。
本発明で電子鼻は質量分析計（Ｍａｓｓ−Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ）が装着されていることを特徴とすることができ、ガスの検出は、電子鼻に装着された質量分析計を利用して測定することを特徴とすることができる。
また、本発明は、電子鼻、ＧＣ-ＭＳ(gas chromatography-mass spectrometry)及びＧＣ(gas chromatography)で構成された群で選択される機器を利用して、前記物質を検出することを特徴とすることができる。
本発明の一様態では、乳癌及び健常者の呼気を採取して、電子鼻を解して分析した結果、健常者と乳癌患者から、異なるパターンのＶＯＣプロファイルを確認して、これをＧＣ-ＭＳで再確認して、イオン化断片の分子量が（ｉ）６９、（ｉｉ）１３１及び（ｉｉｉ） １８１である物質が乳癌患者から特異的を検出されることを確認した。
本発明の他の様態では、甲状腺癌患者の呼気をＧＣ-ＭＳで分析した結果、イオン化断片の分子量が（ｉ） ６９、（ｉｉ） １３１及び（ｉｉｉ） １８１である物質が検出されることを確認した。
本発明において、前記（ａ）工程で、癌特異ＶＯＣのイオン化断片の分子量が５１、６３、７９、１０１、１１３、１２９、１４７、１５１及び１９９で構成される群から選択される物質を追加的に検出することを特徴とすることができる。
従って、本発明の癌診断方法は、脳腫瘍、頭頸部腫瘍、乳癌、甲状腺癌、肺癌、胃癌、肝臓癌、膵臓癌、小腸癌、大腸（直腸）癌、腎臓癌、前立腺癌、子宮頸部癌、子宮内膜癌及び卵巣癌で構成される群から選択される癌を診断することができる。
本発明において、イオン化断片の分子量が、（ｉ） ６９、（ｉｉ）１３１及び（ｉｉｉ） １８１である物質である化合物は、ｐｅｒｆｌｕｏｒｏｄｅｃａｎｏｉｃ ａｃｉｄ、Ｐｅｒｆｌｕｏｒｏ−ｎ−ｐｅｎｔａｎｏｉｃ ａｃｉｄ、ｐｅｒｆｌｕｏｒｏｎｏｎａｎｏｉｃａｃｉｄ、ｐｅｒｆｌｕｏｒｏｏｃｔａｎｏｉｃ ａｃｉｄ、ｐｅｒｆｌｕｏｒｏ−１−ｈｅｐｔｅｎｅ、ｐｅｒｆｌｕｏｒｏｃｙｃｌｏｈｅｘａｎｅ、１Ｈ，１Ｈ−Ｐｅｒｆｌｕｏｒｏ−１−ｈｅｐｔａｎｏｌ、ｏｃｔａｆｌｕｏｒｏｃｙｃｌｏｂｕｔａｎｅ、ｐｅｒｆｌｕｏｒｏ（ｍｅｔｈｙｌｃｙｃｌｏｈｅｘａｎｅ）及びこれらの混合物で構成される群から選択されることを特徴とすることができる。
前記化合物の特徴は下記の通りである。
１）Ｐｅｒｆｌｕｏｒｏｄｅｃａｎｏｉｃ ａｃｉｄ
組成式：Ｃ１０ＨＦ１９Ｏ２
分子量：５１４．０８
ＣＡＳ登録番号：３３５−７６−２
前記化合物の特徴は下記の通りである。
１）Ｐｅｒｆｌｕｏｒｏｄｅｃａｎｏｉｃ ａｃｉｄ
組成式：Ｃ１０ＨＦ１９Ｏ２
分子量：５１４．０８
ＣＡＳ登録番号：３３５−７６−２
２）Ｐｅｒｆｌｕｏｒｏ−ｎ−ｐｅｎｔａｎｏｉｃ ａｃｉｄ
組成式：Ｃ５ＨＦ９Ｏ２
分子量：２６４
ＣＡＳ登録番号：２７０６−９０−３
組成式：Ｃ５ＨＦ９Ｏ２
分子量：２６４
ＣＡＳ登録番号：２７０６−９０−３
３）ｐｅｒｆｌｕｏｒｏｎｏｎａｎｏｉｃ ａｃｉｄ
組成式：Ｃ９ＨＦ１７Ｏ２
分子量：４６４
ＣＡＳ登録番号：３７５−９５−１
組成式：Ｃ９ＨＦ１７Ｏ２
分子量：４６４
ＣＡＳ登録番号：３７５−９５−１
４）ｐｅｒｆｌｕｏｒｏｏｃｔａｎｏｉｃ ａｃｉｄ
組成式：Ｃ８ＨＦ１５Ｏ２
分子量：４１４
ＣＡＳ登録番号：３３５−６７−１
組成式：Ｃ８ＨＦ１５Ｏ２
分子量：４１４
ＣＡＳ登録番号：３３５−６７−１
５）ｐｅｒｆｌｕｏｒｏ−１−ｈｅｐｔｅｎｅ
組成式：Ｃ７Ｆ１４
分子量：３５０
ＣＡＳ登録番号：３５５−６３−５
組成式：Ｃ７Ｆ１４
分子量：３５０
ＣＡＳ登録番号：３５５−６３−５
６）ｐｅｒｆｌｕｏｒｏｃｙｃｌｏｈｅｘａｎｅ
組成式：Ｃ６Ｆ１２
分子量：３００
ＣＡＳ登録番号：３５５−６８−０
組成式：Ｃ６Ｆ１２
分子量：３００
ＣＡＳ登録番号：３５５−６８−０
７）１Ｈ，１Ｈ−Ｐｅｒｆｌｕｏｒｏ−１−ｈｅｐｔａｎｏｌ
組成式：Ｃ７Ｈ３Ｆ１３
分子量：３５０
ＣＡＳ登録番号：３７５−８２−６
組成式：Ｃ７Ｈ３Ｆ１３
分子量：３５０
ＣＡＳ登録番号：３７５−８２−６
８）ｏｃｔａｆｌｕｏｒｏｃｙｃｌｏｂｕｔａｎｅ
組成式：Ｃ４Ｆ８
分子量：２００
ＣＡＳ登録番号：１１５−２５−３
組成式：Ｃ４Ｆ８
分子量：２００
ＣＡＳ登録番号：１１５−２５−３
９）ｐｅｒｆｌｕｏｒｏ（ｍｅｔｈｙｌｃｙｃｌｏｈｅｘａｎｅ）
組成式：Ｃ７Ｆ１４
分子量：３５０
ＣＡＳ登録番号：３５５−０２−２
組成式：Ｃ７Ｆ１４
分子量：３５０
ＣＡＳ登録番号：３５５−０２−２
他の観点において、本発明は、（ａ）排出された呼吸ガスで癌特異ＶＯＣのイオン化断片の分子量が（ｉ）６９、（ｉｉ）１３１及び（ｉｉｉ）１８１である物質を検出する工程と、（ｂ）前記検出された結果を利用して癌関連情報を取得する工程と、を含む癌診断のための情報提供方法に関する。
また他の観点において、本発明は、癌が疑われる患者から採取された呼吸ガスでｐｅｒｆｌｕｏｒｏｄｅｃａｎｏｉｃａｃｉｄ、Ｐｅｒｆｌｕｏｒｏ−ｎ−ｐｅｎｔａｎｏｉｃ ａｃｉｄ、ｐｅｒｆｌｕｏｒｏｎｏｎａｎｏｉｃ ａｃｉｄ、ｐｅｒｆｌｕｏｒｏｏｃｔａｎｏｉｃ ａｃｉｄ、ｐｅｒｆｌｕｏｒｏ−１−ｈｅｐｔｅｎｅ、ｐｅｒｆｌｕｏｒｏｃｙｃｌｏｈｅｘａｎｅ、１Ｈ，１Ｈ−Ｐｅｒｆｌｕｏｒｏ−１−ｈｅｐｔａｎｏｌｏｃｔａｆｌｕｏｒｏｃｙｃｌｏｂｕｔａｎｅ及びｐｅｒｆｌｕｏｒｏ（ｍｅｔｈｙｌｃｙｃｌｏｈｅｘａｎｅ）で構成される群から選択される癌特異ＶＯＣの有無を測定する工程を含む、癌診断のための情報提供方法に関する。
また他の観点において、本発明は、癌が疑われる患者から採取された呼吸ガスでｐｅｒｆｌｕｏｒｏｄｅｃａｎｏｉｃａｃｉｄ、Ｐｅｒｆｌｕｏｒｏ−ｎ−ｐｅｎｔａｎｏｉｃ ａｃｉｄ、ｐｅｒｆｌｕｏｒｏｎｏｎａｎｏｉｃ ａｃｉｄ、ｐｅｒｆｌｕｏｒｏｏｃｔａｎｏｉｃ ａｃｉｄ、ｐｅｒｆｌｕｏｒｏ−１−ｈｅｐｔｅｎｅ、ｐｅｒｆｌｕｏｒｏｃｙｃｌｏｈｅｘａｎｅ、１Ｈ，１Ｈ−Ｐｅｒｆｌｕｏｒｏ−１−ｈｅｐｔａｎｏｌ、ｏｃｔａｆｌｕｏｒｏｃｙｃｌｏｂｕｔａｎｅ及びｐｅｒｆｌｕｏｒｏ（ｍｅｔｈｙｌｃｙｃｌｏｈｅｘａｎｅ）で構成される群から選択される癌特異ＶＯＣの有無を測定する工程を含む、癌診断方法に関する。
本発明において、前記測定は、電子鼻、ＧＣ-ＭＳ及びＧＣで構成された群から選択される機器を利用して行うことを特徴とすることができ、前記癌は、脳腫瘍、頭頸部腫瘍、乳癌、甲状腺癌、肺癌、胃癌、肝臓癌、すい臓癌、小腸癌、大腸（直腸）癌、腎臓癌、前立腺癌、子宮頸部癌、子宮内膜癌及び卵巣癌で構成される群から選択される癌であることを特徴とすることができる。
また他の観点において、本発明は、（ａ）排出された呼吸ガスで癌特異ＶＯＣのイオン化断片の分子量が（ｉ）６９、（ｉｉ）１３１及び（ｉｉｉ）１８１である物質を検出する工程と、（ｂ）前記検出された結果を利用して癌関連情報を取得する工程と、を含む、呼吸ガス内イオン化断片の分子量が（ｉ）６９、（ｉｉ）１３１及び（ｉｉｉ）１８１である物質を分析して、癌を診断する方法に関する。
また他の観点において、本発明は、癌が疑われる患者から採取された呼吸ガスでｐｅｒｆｌｕｏｒｏｄｅｃａｎｏｉｃａｃｉｄ、Ｐｅｒｆｌｕｏｒｏ−ｎ−ｐｅｎｔａｎｏｉｃ ａｃｉｄ、ｐｅｒｆｌｕｏｒｏｎｏｎａｎｏｉｃ ａｃｉｄ、ｐｅｒｆｌｕｏｒｏｏｃｔａｎｏｉｃ ａｃｉｄ、ｐｅｒｆｌｕｏｒｏ−１−ｈｅｐｔｅｎｅ、ｐｅｒｆｌｕｏｒｏｃｙｃｌｏｈｅｘａｎｅ、１Ｈ，１Ｈ−Ｐｅｒｆｌｕｏｒｏ−１−ｈｅｐｔａｎｏｌｏｃｔａｆｌｕｏｒｏｃｙｃｌｏｂｕｔａｎｅ及びｐｅｒｆｌｕｏｒｏ（ｍｅｔｈｙｌｃｙｃｌｏｈｅｘａｎｅ）で構成される群から選択される癌特異ＶＯＣの有無を測定する工程を含む、癌の診断方法に関する。
以下、本発明を実施例を挙げて詳述する。これらの実施例は単に本発明をより具体的に説明するためのものであり、本発明の範囲がこれらの実施例に制限されないことは当業者において通常の知識を有する者にとって自明である。
癌患者の呼気サンプリング及び電子鼻を利用した分析
乳癌患者の呼吸は、建国（コングク）大病院乳癌センターで乳癌診断を受けてまだ手術を受けなかった入院患者を対象に手術直前に呼吸を受けた。乳癌患者の呼吸は、６２人の呼吸を受けて、健常者の呼吸は、アールアンドエルバイオ幹細胞相談員が健常顧客１０００人の呼吸を採取した。
乳癌患者の呼吸は、建国（コングク）大病院乳癌センターで乳癌診断を受けてまだ手術を受けなかった入院患者を対象に手術直前に呼吸を受けた。乳癌患者の呼吸は、６２人の呼吸を受けて、健常者の呼吸は、アールアンドエルバイオ幹細胞相談員が健常顧客１０００人の呼吸を採取した。
呼気のサンプリングは、呼気採取ｂａｇ（Ｈ．ｐｙｌｏｒｉ検査用呼気採取パック０．５ｌｉｔｅｒ、大塚製薬、日本）を用いて、乳癌患者の呼気及び健常対照群の呼気（ａｌｖｅｏｌａｒｂｒｅａｔｈ ｐｏｒｔｉｏｎ）を採取した。呼気をサンプリングした乳癌患者は、他の診断方法で乳癌と確診されて患者であり、乳癌手術前の患者を選択して、呼気採取バックに採取された呼気（ｅｘｈａｌｅｄｂｒｅａｔｈ）を電子鼻（ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｎｏｓｅ、（ＳＭａｒｔ Ｎｏｓｅ３００、Ｓｍａｒｔ Ｎｏｓｅ、Ｍａｒｉｎ−Ｅｐａｇｎｉｅｒ、Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ））を利用して、電子鼻のセンサーによって検出されたシグナルパターンをパターン認識アルゴリズムソフト（ｐａｔｔｅｒｎｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｓｏｆｔｗａｒｅ）を介して癌患者呼吸サンプルと健常対照群の呼吸サンプルのパターンにおける差（ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ）を解明した。
乳癌患者と健常対照群の呼気サンプルを１００ｍＬをｉｎｄｅｘｓｙｒｉｎｇｅに捕集して吸着させた。
吸着した試料を電子鼻の注入口の温度が２００℃である状態で注入した。この時用いたガスは、窒素（９９．９９９％）であり、分当り２３０ｍｌの流速で流した。データ収集時間は、３分であり、分析後ｐｕｒｇｅは３分間持続して、各試料の間でのｐｕｒｇｅも３分間を維持した。
分析に用いた電子鼻（ＳＭａｒｔ Ｎｏｓｅ３００、ＳｍａｒｔＮｏｓｅ, Marin-Epagnier, Switzerland ）は、質量分析計（Ｑｕａｄｒｕｐｏｌｅ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ,Balzers Instruments, Marin-Epagnier, Switzerland ）が連結されているもので、揮発性物質は、７０ｅＶでイオン化させて、１８０秒間生成されたイオン物質を四重極（ｑｕａｄｒｕｐｏｌｅ）質量フィルターを経た後、特定質量範囲（１０〜２００ａｍｕ）に属する物質を整数単位で測定して、ｃｈａｎｎｅｌ数として用いた。ｃｈａｎｎｅｌ数は、１０−２００ａｍｕで合計１９０個である。
その結果、図１に示したように、健常対照群と乳癌群で差別性を見せる分子量値を探すことができる。差別性を見せる分子量は、５１、６３、６９、７９、９３、１０１、１１３、１２９、１３１、１４７、１５１、１６１、１８１、１９９等である。
前記のような分子量を持つｆｒａｇｍｅｎｔ（質量分析に当たり試料を電子衝撃或いはイオン分子反応等でイオン化した時生成される一定の質量／電荷（ｍ／ｅ）比を持つ開裂イオン、分子イオンなどの質量で分子量）を探すために、ＧＣ-ＭＳを利用して、健常対照群と乳癌群の呼気を再び分析した。
ＧＣ-ＭＳを利用した乳癌患者の呼気分析
実施例１の方法で呼吸バックに受けてきた呼吸ガス（呼気）をＳＰＭＥ（Ｓｏｌｉｄ−Ｐｈａｓｅｍｉｃｒｏｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ）に２０分間吸着させた後、呼吸ガスが吸着されたＳＰＭＥをＧＣ-ＭＳ（島津製、ＧＣ２０１０、ＧＣ-ＭＳＱＰ２０１０ Ｐｌｕｓ）に注入させた。ＧＣに用いられたオーブンプログラムは、４０℃で５分、１０℃ずつ３００℃まで昇温した後３分間維持させた。コラムは、Ｈ１− ５％ｐｈｅｎｙｌｍｅｔｈｙｌ ｓｉｌｏｘａｎｅ（３０ｍ ｌｅｎｇｔｈ、０．２５ｍｍ ｉｄ．，０．２５ｕｍ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ）を用いた。コラム圧力は、５７．４ｋＰａであり、流速は分当り１．１１ｍｌで、物質判読のための情報データベースは、ＮＩＳＴ／ＥＰＡ／ＮＩＨを用いた。
実施例１の方法で呼吸バックに受けてきた呼吸ガス（呼気）をＳＰＭＥ（Ｓｏｌｉｄ−Ｐｈａｓｅｍｉｃｒｏｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ）に２０分間吸着させた後、呼吸ガスが吸着されたＳＰＭＥをＧＣ-ＭＳ（島津製、ＧＣ２０１０、ＧＣ-ＭＳＱＰ２０１０ Ｐｌｕｓ）に注入させた。ＧＣに用いられたオーブンプログラムは、４０℃で５分、１０℃ずつ３００℃まで昇温した後３分間維持させた。コラムは、Ｈ１− ５％ｐｈｅｎｙｌｍｅｔｈｙｌ ｓｉｌｏｘａｎｅ（３０ｍ ｌｅｎｇｔｈ、０．２５ｍｍ ｉｄ．，０．２５ｕｍ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ）を用いた。コラム圧力は、５７．４ｋＰａであり、流速は分当り１．１１ｍｌで、物質判読のための情報データベースは、ＮＩＳＴ／ＥＰＡ／ＮＩＨを用いた。
その結果を図２に示し、癌患者の呼気で特異的に分子量６９、１３１及び１８１の断片が検出されると確認された。
ＧＣ-ＭＳ上で分子量６９、１３１及び１８１の断片として検出される癌患者の呼気に特異的に存在する揮発性有機化合物を解明しようと、ＮＩＳＴ／ＥＰＡ／ＮＩＨを用いて分析した結果、下記特徴を持つ[化１]〜[化９]の化合物と予想された
:
１）Ｐｅｒｆｌｕｏｒｏｄｅｃａｎｏｉｃ ａｃｉｄ
組成式：Ｃ１０ＨＦ１９Ｏ２
分子量：５１４．０８
ＣＡＳ登録番号：３３５−７６−２
:
１）Ｐｅｒｆｌｕｏｒｏｄｅｃａｎｏｉｃ ａｃｉｄ
組成式：Ｃ１０ＨＦ１９Ｏ２
分子量：５１４．０８
ＣＡＳ登録番号：３３５−７６−２
２）Ｐｅｒｆｌｕｏｒｏ−ｎ−ｐｅｎｔａｎｏｉｃ ａｃｉｄ
組成式：Ｃ５ＨＦ９Ｏ２
分子量：２６４
ＣＡＳ登録番号：２７０６−９０−３
組成式：Ｃ５ＨＦ９Ｏ２
分子量：２６４
ＣＡＳ登録番号：２７０６−９０−３
３）ｐｅｒｆｌｕｏｒｏｎｏｎａｎｏｉｃ ａｃｉｄ
組成式：Ｃ９ＨＦ１７Ｏ２
分子量：４６４
ＣＡＳ登録番号：３７５−９５−１
組成式：Ｃ９ＨＦ１７Ｏ２
分子量：４６４
ＣＡＳ登録番号：３７５−９５−１
４）ｐｅｒｆｌｕｏｒｏｏｃｔａｎｏｉｃ ａｃｉｄ
組成式：Ｃ８ＨＦ１５Ｏ２
分子量：４１４
ＣＡＳ登録番号：３３５−６７−１
組成式：Ｃ８ＨＦ１５Ｏ２
分子量：４１４
ＣＡＳ登録番号：３３５−６７−１
５）ｐｅｒｆｌｕｏｒｏ−１−ｈｅｐｔｅｎｅ
組成式：Ｃ７Ｆ１４
分子量：３５０
ＣＡＳ登録番号：３５５−６３−５
組成式：Ｃ７Ｆ１４
分子量：３５０
ＣＡＳ登録番号：３５５−６３−５
６）ｐｅｒｆｌｕｏｒｏｃｙｃｌｏｈｅｘａｎｅ
組成式：Ｃ６Ｆ１２
分子量：３００
ＣＡＳ登録番号：３５５−６８−０
組成式：Ｃ６Ｆ１２
分子量：３００
ＣＡＳ登録番号：３５５−６８−０
７）１Ｈ，１Ｈ−Ｐｅｒｆｌｕｏｒｏ−１−ｈｅｐｔａｎｏｌ
組成式：Ｃ７Ｈ３Ｆ１３
分子量：３５０
ＣＡＳ登録番号：３７５−８２−６
組成式：Ｃ７Ｈ３Ｆ１３
分子量：３５０
ＣＡＳ登録番号：３７５−８２−６
８）ｏｃｔａｆｌｕｏｒｏｃｙｃｌｏｂｕｔａｎｅ
組成式：Ｃ４Ｆ８
分子量：２００
ＣＡＳ登録番号：１１５−２５−３
組成式：Ｃ４Ｆ８
分子量：２００
ＣＡＳ登録番号：１１５−２５−３
９）ｐｅｒｆｌｕｏｒｏ（ｍｅｔｈｙｌｃｙｃｌｏｈｅｘａｎｅ）
組成式：Ｃ７Ｆ１４
分子量：３５０
ＣＡＳ登録番号：３５５−０２−２
組成式：Ｃ７Ｆ１４
分子量：３５０
ＣＡＳ登録番号：３５５−０２−２
乳癌患者の呼気をＧＣ-ＭＳ分析して、分子量６９、１３１及び１８１の断片が検出されるのを確認して、乳癌として診断したテスト結果を表１に示した。
表１に示したように、健常者の場合は、ＧＣ-ＭＳ結果で分子量６９、１３１及び１８１の断片が検出されなく、乳癌または乳癌に進行中の患者の場合は、前記分子量が検出された。
呼気を利用した甲状腺癌患者の診断
ソウル大病院で受けた甲状腺癌患者の呼気サンプル計１３個（男３個、女１０個）をＧＣ-ＭＳ分析して、実施例２の方法で断片分子量を確認した結果、１３個のサンプル共に分子量６９、１３１及び１８１の断片が検出されるのを確認した（図４）。
ソウル大病院で受けた甲状腺癌患者の呼気サンプル計１３個（男３個、女１０個）をＧＣ-ＭＳ分析して、実施例２の方法で断片分子量を確認した結果、１３個のサンプル共に分子量６９、１３１及び１８１の断片が検出されるのを確認した（図４）。
以上説明した通り、本発明によると、癌患者の呼気から非侵襲的に癌を高い敏感度で早期診断できて、既存の癌診断方法より経済的であり、速かに癌を診断することができる。
以上、本発明の内容の特定の部分を詳述したが、当業界における通常の知識を持った者にとって、このような具体的な記述は単なる好適な実施態様に過ぎず、これにより本発明の範囲が制限されることはないという点は明らかである。よって、本発明の実質的な範囲は特許請求の範囲とこれらの等価物により定義されると言える。
Claims (16)
- 次の工程を含む、癌診断のため、呼吸ガス内イオン化断片を分析する方法：
（ａ）排出された呼吸ガスで癌特異ＶＯＣのイオン化断片の分子量が（ｉ）６９、（ｉｉ）１３１及び（ｉｉｉ）１８１である物質を検出する工程と、
（ｂ）前記検出された結果を利用して癌関連情報を取得する工程。 - 前記物質は、電子鼻、ＧＣ-ＭＳ及びＧＣで構成された群で選択される機器を利用して、 検出することを特徴とすること請求項１に記載の方法。
- 前記癌特異ＶＯＣは、ｐｅｒｆｌｕｏｒｏｄｅｃａｎｏｉｃａｃｉｄ、Ｐｅｒｆｌｕｏｒｏ−ｎ−ｐｅｎｔａｎｏｉｃ ａｃｉｄ、ｐｅｒｆｌｕｏｒｏｎｏｎａｎｏｉｃ ａｃｉｄ、ｐｅｒｆｌｕｏｒｏｏｃｔａｎｏｉｃ ａｃｉｄ、ｐｅｒｆｌｕｏｒｏ−１−ｈｅｐｔｅｎｅ、ｐｅｒｆｌｕｏｒｏｃｙｃｌｏｈｅｘａｎｅ、１Ｈ，１Ｈ−Ｐｅｒｆｌｕｏｒｏ−１−ｈｅｐｔａｎｏｌ、ｏｃｔａｆｌｕｏｒｏｃｙｃｌｏｂｕｔａｎｅ、ｐｅｒｆｌｕｏｒｏ（ｍｅｔｈｙｌｃｙｃｌｏｈｅｘａｎｅ）及びこれらの混合物で構成される群から選択されることを特徴とすること請求項１に記載の方法。
- 前記（ａ）工程で、癌特異ＶＯＣのイオン化断片の分子量が５１、６３、７９、１０１、１１３、１２９、１４７、１５１及び１９９で構成される群から選択される物質を追加的に検出することを特徴とすること請求項１に記載の方法。
- 前記癌は、脳腫瘍、頭頸部腫瘍、乳癌、甲状腺癌、肺癌、胃癌、肝臓癌、膵臓癌、小腸癌、大腸（直腸）癌、腎臓癌、前立腺癌、子宮頸部癌、子宮内膜癌及び卵巣癌で構成される群から選択される癌であることを特徴とすること請求項１に記載の方法。
- 次の工程を含む癌診断のための情報提供方法：
（ａ）排出された呼吸ガスで癌特異ＶＯＣのイオン化断片の分子量が（ｉ）６９、（ｉｉ）１３１及び（ｉｉｉ）１８１である物質を検出する工程と、
（ｂ）前記検出された結果を利用して癌関連情報を取得する工程。 - 前記物質は、電子鼻、ＧＣ-ＭＳ及びＧＣで構成された群で選択される機器を利用して、 検出することを特徴とすること請求項６に記載の方法。
- 前記癌特異ＶＯＣは、ｐｅｒｆｌｕｏｒｏｄｅｃａｎｏｉｃａｃｉｄ、Ｐｅｒｆｌｕｏｒｏ−ｎ−ｐｅｎｔａｎｏｉｃ ａｃｉｄ、ｐｅｒｆｌｕｏｒｏｎｏｎａｎｏｉｃ ａｃｉｄ、ｐｅｒｆｌｕｏｒｏｏｃｔａｎｏｉｃ ａｃｉｄ、ｐｅｒｆｌｕｏｒｏ−１−ｈｅｐｔｅｎｅ、ｐｅｒｆｌｕｏｒｏｃｙｃｌｏｈｅｘａｎｅ、１Ｈ，１Ｈ−Ｐｅｒｆｌｕｏｒｏ−１−ｈｅｐｔａｎｏｌ、ｏｃｔａｆｌｕｏｒｏｃｙｃｌｏｂｕｔａｎｅ、ｐｅｒｆｌｕｏｒｏ（ｍｅｔｈｙｌｃｙｃｌｏｈｅｘａｎｅ）及びこれらの混合物で構成される群から選択されることを特徴とすること請求項６に記載の方法。
- 前記（ａ）工程で、癌特異ＶＯＣのイオン化断片の分子量が５１、６３、７９、１０１、１１３、１２９、１４７、１５１及び１９９で構成される群から選択される物質を追加的に検出することを特徴とすること請求項６に記載の方法。
- 前記癌は、脳腫瘍、頭頸部腫瘍、乳癌、甲状腺癌、肺癌、胃癌、肝臓癌、膵臓癌、小腸癌、大腸（直腸）癌、腎臓癌、前立腺癌、子宮頸部癌、子宮内膜癌及び卵巣癌で構成される群から選択される癌であることを特徴とすること請求項６に記載の方法。
- 癌が疑われる患者から採取された呼吸ガスでｐｅｒｆｌｕｏｒｏｄｅｃａｎｏｉｃａｃｉｄ、Ｐｅｒｆｌｕｏｒｏ−ｎ−ｐｅｎｔａｎｏｉｃ ａｃｉｄ、ｐｅｒｆｌｕｏｒｏｎｏｎａｎｏｉｃ ａｃｉｄ、ｐｅｒｆｌｕｏｒｏｏｃｔａｎｏｉｃ ａｃｉｄ、ｐｅｒｆｌｕｏｒｏ−１−ｈｅｐｔｅｎｅ、ｐｅｒｆｌｕｏｒｏｃｙｃｌｏｈｅｘａｎｅ、１Ｈ，１Ｈ−Ｐｅｒｆｌｕｏｒｏ−１−ｈｅｐｔａｎｏｌｏｃｔａｆｌｕｏｒｏｃｙｃｌｏｂｕｔａｎｅ及びｐｅｒｆｌｕｏｒｏ（ｍｅｔｈｙｌｃｙｃｌｏｈｅｘａｎｅ）で構成される群から選択される癌特異ＶＯＣの有無を測定する工程を含む、癌診断のための情報提供方法。
- 前記測定は、電子鼻、ＧＣ-ＭＳ及びＧＣで構成された群から選択される機器を利用して行うことを特徴とすること請求項１１に記載の方法。
- 前記癌は、脳腫瘍、頭頸部腫瘍、乳癌、甲状腺癌、肺癌、胃癌、肝臓癌、膵臓癌、小腸癌、大腸（直腸）癌、腎臓癌、前立腺癌、子宮頸部癌、子宮内膜癌及び卵巣癌で構成される群から選択される癌であることを特徴とすること請求項１１に記載の方法。
- 癌診断のため、癌が疑われる患者から採取された呼吸ガスでｐｅｒｆｌｕｏｒｏｄｅｃａｎｏｉｃａｃｉｄ、Ｐｅｒｆｌｕｏｒｏ−ｎ−ｐｅｎｔａｎｏｉｃ ａｃｉｄ、ｐｅｒｆｌｕｏｒｏｎｏｎａｎｏｉｃ ａｃｉｄ、ｐｅｒｆｌｕｏｒｏｏｃｔａｎｏｉｃ ａｃｉｄ、ｐｅｒｆｌｕｏｒｏ−１−ｈｅｐｔｅｎｅ、ｐｅｒｆｌｕｏｒｏｃｙｃｌｏｈｅｘａｎｅ、１Ｈ，１Ｈ−Ｐｅｒｆｌｕｏｒｏ−１−ｈｅｐｔａｎｏｌ、ｏｃｔａｆｌｕｏｒｏｃｙｃｌｏｂｕｔａｎｅ及びｐｅｒｆｌｕｏｒｏ（ｍｅｔｈｙｌｃｙｃｌｏｈｅｘａｎｅ）で構成される群から選択される癌特異ＶＯＣの有無を測定する工程を含む、癌診断方法。
- 前記測定は、電子鼻、ＧＣ-ＭＳ及びＧＣで構成された群から選択される機器を利用して行うことを特徴とすること請求項１４に記載の方法。
- 前記癌は、脳腫瘍、頭頸部腫瘍、乳癌、甲状腺癌、肺癌、胃癌、肝臓癌、膵臓癌、小腸癌、大腸（直腸）癌、腎臓癌、前立腺癌、子宮頸部癌、子宮内膜癌及び卵巣癌で構成される群から選択される癌であることを特徴とすること請求項１４に記載の方法。
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