JP2017072460A - 虚血性疾患の診断マーカー - Google Patents
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Abstract
Description
[1]被験者の生物試料中の、配列番号1で表されるアミノ酸配列、配列番号2で表されるアミノ酸配列、配列番号3で表されるアミノ酸配列、配列番号4で表されるアミノ酸配列、配列番号5で表されるアミノ酸配列、及び配列番号6で表されるアミノ酸配列からなる群から選択されるアミノ酸配列を有する1種又は2種以上のペプチドを測定することを含む、該被験者における血液凝固反応を随伴する疾患の検出方法。
[2]被験者の生物試料中の、配列番号3で表されるアミノ酸配列、配列番号5で表されるアミノ酸配列、及び配列番号6で表されるアミノ酸配列からなる群から選択されるアミノ酸配列を有する2種又は3種のペプチドを測定することを含む、項1に記載の方法。
[3]前記血液凝固反応を随伴する疾患が、急性冠症候群、深部大腿静脈血栓症、弁膜症、脳梗塞、肺梗塞、固形がん、播種性血管内凝固症候群(DIC)、心房細動、心筋梗塞、狭心症、または無症候性心筋虚血である項1または2に記載の方法。
[4]前記血液凝固反応を随伴する疾患が、虚血性心疾患、心房細動、または弁膜症である項1または2に記載の方法。
[5]前記虚血性心疾患が、心筋梗塞または狭心症である項4に記載の方法。
[6]前記血液凝固反応を随伴する疾患が、急性冠症候群である項1または2に記載の方法。
[7]前記生物試料が血液、血漿、血清、唾液、尿、髄液、骨髄液、胸水、腹水、関節液、涙液、眼房水、硝子体液およびリンパ液からなる群より選択される体液からなる、項1〜6のいずれか一項に記載の方法。
[8]生体試料を質量分析にかけることを含む、項1〜7のいずれか一項に記載の方法。
[9]配列番号1で表されるアミノ酸配列、配列番号2で表されるアミノ酸配列、配列番号3で表されるアミノ酸配列、配列番号4で表されるアミノ酸配列、配列番号5で表されるアミノ酸配列、及び配列番号6で表されるアミノ酸配列からなる群から選択されるアミノ酸配列を有するペプチドを特異的に認識する抗体を用いることを特徴とする、項1〜6のいずれか一項に記載の方法。
[10]配列番号1で表されるアミノ酸配列、配列番号2で表されるアミノ酸配列、配列番号3で表されるアミノ酸配列、配列番号4で表されるアミノ酸配列、配列番号5で表されるアミノ酸配列、及び配列番号6で表されるアミノ酸配列からなる群から選択されるアミノ酸配列を有する1種又は2種以上のペプチドに対する抗体を含む血液凝固反応を随伴する疾患の検出キット。
[11]配列番号1で表されるアミノ酸配列、配列番号2で表されるアミノ酸配列、配列番号3で表されるアミノ酸配列、配列番号4で表されるアミノ酸配列、配列番号5で表されるアミノ酸配列、及び配列番号6で表されるアミノ酸配列からなる群から選択されるアミノ酸配列を有する1種又は2種以上のペプチドに対する抗体を検出試薬として含む血液凝固反応を随伴する疾患の検出剤。
[12]被験者における血液凝固反応を随伴する疾患の罹患可能性を判定するための、コンピュータにより実行される方法であって、被験者の生物試料中の、配列番号1で表されるアミノ酸配列、配列番号2で表されるアミノ酸配列、配列番号3で表されるアミノ酸配列、配列番号4で表されるアミノ酸配列、配列番号5で表されるアミノ酸配列、及び配列番号6で表されるアミノ酸配列からなる群から選択されるアミノ酸配列を有する1種又は2種以上のペプチドについての定量的データを取得する工程と、前記取得したデータを、前記1種又は2種以上のペプチドの関数である多変量ロジスティック回帰モデルに適用し、被験者における血液凝固反応を随伴する疾患の罹患可能性の予測確率を求める工程と
を含む方法。
[13]配列番号3で表されるアミノ酸配列、配列番号5で表されるアミノ酸配列、及び配列番号6で表されるアミノ酸配列からなる群から選択されるアミノ酸配列を有する2種以上のペプチドの定量的データを取得し、前記取得したデータを、前記2種以上のペプチドの関数である多変量ロジスティック回帰モデルに適用する項12に記載の方法。
[14]配列番号1〜6のいずれかで表されるアミノ酸配列からなるペプチド。
ラーゼ)の部分配列であることが判明した。血液凝固第XIII因子は血液凝固カスケードの最終段階で、可溶性フィブリンクロットを不溶性のフィブリンクロット(血餅)に転換するために、可溶性フィブリン分子上にあるリジン残基のアミノ基とグルタミン酸残基のカルボキシル基を脱水重合させる酵素であり、この基質タンパク質と酵素タンパク質断片がACSで減少したことは、これら両タンパクが血液凝固反応の進行の結果消尽したことを強く示唆した。このようなACS発病により両凝固因子とりわけ血液凝固第XIII因子が激減するデータは今までに存在しなかった。以上の成績と理論から、本特許がカバーするペプチドとそれを使用した検査、判定、診断、診察、物質スクリーニング法は、血液凝固反応を随伴する疾患(血液凝固反応が原因となるACS、深部大腿静脈血栓症等の疾患、疾患の発症に伴い血液凝固反応が開始される弁膜症、脳梗塞、肺梗塞等の疾患、上記の心室及び/又は心房への血液供給が減少している心疾患、フィブリンクロットの生成を伴う固形がん、及び凝固反応と線溶反応が交互あるいは同時に進行する播種性血管内凝固症候群(DIC)等)に遍く適応可能である。本明細書において、心疾患には心室及び/又は心房への血液供給が減少している心疾患には、例えば虚血性心疾患、心房細動、および弁膜症が含まれ、虚血性心疾患には心筋梗塞、狭心症、および無症候性心筋虚血が含まれる。狭心症には不安定狭心症、安定狭心症、および冠攣縮性狭心症が含まれる。急性冠症候群は、虚血性心疾患のうち、急性心筋梗塞および不安定狭心症のうちの少なくともいずれか一方の症状(発症を含む)を含む。
子(フィブリノーゲン)α鎖の部分配列である。配列番号5で表されるアミノ酸配列からなる5番目のペプチドは血液凝固第XIII因子(γグルタミルトランスフェラーゼ)の部分配列である。
(材料および方法)
本研究は大阪市立大学医学部の倫理委員会の承認を得て行った。すべての患者は大阪市立大学医学部付属病院の心臓血管外科の診療科に来た者であり、すべての患者に書面による同意書を配布してから本研究を行った。
1.患者
急性心筋梗塞に罹患した7名の成人患者と不安定狭心症に罹患した3名の成人患者が本研究に参加した。これらの患者は疾患発症の24時間以内に冠血管造影(CAG)により急性冠症候群(ACS)と診断された。
2.血液サンプルの採取
急性冠症候群(ACS)の患者を明確に診断し、急性期における冠動脈疾患の重度を評価するために、冠血管造影(CAG)ですべてのACS患者を調べた。冠動脈血のサンプルを、疾患の原因となっている冠動脈に冠ガイドワイヤを介して導入した吸引カテーテルを用いて採取した。また、21ゲージ針を用いて発症時の下肢静脈と退院6か月後の上腕静脈から静脈血サンプルを得、5ml 真空血液採取管に入れた。それらのサンプルを室温で1時間静置し、3,000rpmで10分間室温にて遠心分離し、血清を得た。上清を使用するまで-80℃で分けて保存した。
3.BLOTCHIP(登録商標)による質量分析
血清中の質量分析によるペプチド解析を、ペプチドームプロファイリングの迅速定量法である、ワンステップの直接転写技術のBLOTCHIP(登録商標)質量分析により行った(Biochem. Biophys. Res. Commun. 2009;379(1):110-4)。
4.ペプチドの統計解析
サンプルはBLOTCHIP(登録商標)質量分析により4回繰り返し解析した。より統計学的に有意なピークを見出すために、4つのデータを独立データとして使用し、解析ソフトClinProTools 2.2 (Bruker Daltonics社製)を使用してウィルコクソン検定のp値を計算し、p値が0.05以下の場合に有意差ありとみなした。
5.ペプチドの同定
各標的ペプチドを含む血清を、その同定のために採取した。ペプチドは、Sep-Pak C18固相抽出カートリッジ(Waters Corporation、アメリカ合衆国マサチューセッツ州ミルフォード)を用いて、0.1%トリフルオロ酢酸を含む水に80%v/v アセトニトリル(ACN)で抽出した。溶出液をCC-105 遠心濃縮器(株式会社トミー精工, 東京)を用いて100μL以下に濃縮した。次に溶液を0.065% TFAを含む2%v/v CAN水溶液400μL(溶離液Aと称する)に希釈し、C18シリカカラム(COSMOSIL(登録商標) 5C18-AR-II)(ナカライテスク株式会社、京都)を装備したAEKTA精製装置(GE Healthcare UK Ltd, 英国バッキンガムシャー州)にかけた。溶出液を、溶離液Aに対し0.05% TFAを含む80%v/v CANの水溶液で1.0mL/分の流速で0-100%の線形勾配により20個の画分(各1mL)に分けた。各画分をCC-105遠心濃縮器で10μL以下に濃縮し、ペプチドの配列をMALDI-TOF/TOF(UltraFlex II TOF/TOF)及びLC-MS/MS(Q-Exactive;Thermo Fisher Scientific Inc, アメリカ合衆国マサチューセッツ州ワルサム)を用いて分析した。
(結果)
1.ACS血清のペプチド解析
合計で30血清のペプチド解析をBLOTCHIP(登録商標)質量分析により行った。各ペプチドームプロファイルより得られた質量スペクトルのデータをデータベースに保存した。すべてのMS測定が完了した後、解析ソフトFlexAnalysis2.4を用いて、A群(発症時の閉塞した冠動脈から採取した血液のサンプル/コントロールとしての退院から6か月後の患者の上腕静脈から採取した血液のサンプル)及びB群(発症時の下肢静脈から採取した血液のサンプル/コントロールとしての退院から6か月後の患者の上腕静脈から採取した血液のサンプル)でのディファレンシャル解析を行った。その結果、m/z 1,500-20,000の領域に79個のピークが確認された(p<0.05)。統計解析により得られたすべてのピークの形状を目視により精査し、MALDI-MS測定にランダムに現れるノイズ、弱いピーク、及び微かなピークを除外した。これにより、22個のシャープなピークが得られた。
2.同定されたバイオマーカー候補ペプチド
逆相クロマトグラフィで部分的に精製した血清ペプチドによりMALDI-TOF/TOF及びLC-MS/MSペプチド配列決定分析を行った。22個のピークのうち6個のペプチドを最終的に同定した(表2)。M/z 1616.66のペプチドはトロンビンによりフィブリノーゲンのα鎖から放出されたフィブリノペプチドAであることが明らかとなった。M/z 1545.62のペプチドはタンパク質分解によりフィブリノペプチドAからさらにN−末端のアラニンが放出されることにより形成されたペプチドである。m/z 3949.98のペプチドはトロンビンにより不活性血液凝固因子第XIII因子サブユニットA(酵素前駆体)から放出され、血液凝固因子第XIII因子サブユニットA(活性酵素)となった活性化ペプチドである。さらに、残りの3つのペプチドであるm/z 2553.10, 3277.45及び5901.70 はフィブリノーゲンα鎖の中間領域を異なる部位でタンパク質分解したものであり、これまで報告されていないペプチドであった。m/z 1545.62 及び1616.66のペプチド (フィブリノペプチドA)は Ser22 の位置でリン酸化により修飾されており、m/z 3277.46のペプチド (フィブリノゲンα鎖)はMet603で酸化されており、m/z 3949.98のペプチドXIII因子サブユニットA 活性化ペプチド)はSer2の位置でN−アセチル化により修飾されていた。
表3に示すように、A群では、発症時の閉塞した冠動脈におけるフィブリノーゲンAα鎖に対応する5つのペプチドの量は、コントロールと比較して、31% (m/z 1545.62)、30% (m/z 1616.66)、29% (m/z 2553.10)、 (33%) m/z 3277.46及び37% (m/z 5901.70)に有意に減少した。驚いたことに、発症時の閉塞した冠動脈におけるm/z 3949.98ペプチド(血液凝固因子第XIII因子サブユニットA活性化ペプチド))の量の変化はコントロールと比較して3%にまで減少した。6つのすべてのバイオマーカー候補ペプチドは、緊急CAGにより診断されたACSを、非常に高い診断性能でもっぱら区別できた:m/z 1545.62 (AUC 0.87,感度100%,特異度80%,p 0.004), m/z 1616.66 (AUC 0.76,感度100%,特異度60%,p 0.052), m/z 2553.10 (AUC 0.90,感度90%,特異度80%,p 0.002), m/z 3277.46 (AUC 0.83,感度100%,特異度70%,p 0.011), m/z 3949.98 (AUC 1.00,感度100%,特異度100%,p 0.00001), and m/z 5901.70 (AUC 0.88,感度90%,特異度90%, p 0.003)。
表3の結果から、1つのペプチドではACSを検出するのに診断性能が十分ではない場合があると思われたため、6つの候補ぺプチドから多変量ロジスティック回帰モデルを用いてランダムに選択した2つ又は3つのペプチドの組み合わせを用いて、回帰モデル構築を調べた。種々のペプチドセットのモデルを調べた後、以下の1つまたは複数のペプチドを用いて、ロジスティックモデルによりACSの予測確率を計算した(表4):
(1)1つのペプチド( m/z 3949.98のペプチド)、予測確率=1/{1+exp[-(-0.00008×[m/z 3949.98] +1.96)]}
(2)2つのペプチド( m/z 3949.98のペプチド及びm/z 5901.70のペプチド)、予測確率=1/{1+exp[-(-0.00029×[m/z 3949.98] + 0.00018×[m/z 5901.70] + 0.82)]}
(3)3つのペプチド( m/z 2553.10のペプチド, m/z 3949.98のペプチド及びm/z 5901.70のペプチド)、予測確率=1/{1+exp[-(-0.00466×[m/z 2553.10] -0.00278×[m/z 3949.98] + 0.00257×[m/z 5901.70] + 15.07)]}
なお、[m/z ***] は各ペプチドの血中濃度を表す。
予測確率=1/{1+exp[-(-0.00466×[m/z 2553.10] -0.00278×[m/z 3949.98] + 0.00257×[m/z 5901.70] + 15.07)]} (1)
上記の3つの回帰モデルは、以下の診断性能で、ACSをコントロールに対し区別した;1つのペプチド(AUC 0.86,感度100%,特異度60%,p 0.005),2つのペプチド(AUC 0.95,感度90%,特異度100%,p 0.0002)及び3つのペプチド(AUC 1.00,感度100%,特異度100%, p 0.00001)(表4)。
以下の表5に示される心疾患患者の血液サンプルを、実施例1に記載した通りに採取した。血液サンプルは、A/U群は大阪市立大学医学部付属病院の患者から採取した以外は、守口生野記念病院(大阪府守口市)の患者より採取した。
Claims (14)
- 被験者の生物試料中の、配列番号1で表されるアミノ酸配列、配列番号2で表されるアミノ酸配列、配列番号3で表されるアミノ酸配列、配列番号4で表されるアミノ酸配列、配列番号5で表されるアミノ酸配列、及び配列番号6で表されるアミノ酸配列からなる群から選択されるアミノ酸配列を有する1種又は2種以上のペプチドを測定することを含む、該被験者における血液凝固反応を随伴する疾患の検出方法。
- 被験者の生物試料中の、配列番号3で表されるアミノ酸配列、配列番号5で表されるアミノ酸配列、及び配列番号6で表されるアミノ酸配列からなる群から選択されるアミノ酸配列を有する2種又は3種のペプチドを測定することを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記血液凝固反応を随伴する疾患が、急性冠症候群、深部大腿静脈血栓症、弁膜症、脳梗塞、肺梗塞、固形がん、播種性血管内凝固症候群(DIC)、心房細動、心筋梗塞、狭心症、または無症候性心筋虚血である請求項1または2に記載の方法。
- 前記血液凝固反応を随伴する疾患が、虚血性心疾患、心房細動、または弁膜症である請求項1または2に記載の方法。
- 前記虚血性心疾患が、心筋梗塞または狭心症である請求項4に記載の方法。
- 前記血液凝固反応を随伴する疾患が、急性冠症候群である請求項1または2に記載の方法。
- 前記生物試料が血液、血漿、血清、唾液、尿、髄液、骨髄液、胸水、腹水、関節液、涙液、眼房水、硝子体液およびリンパ液からなる群より選択される体液からなる、請求項1〜6のいずれか一項に記載の方法。
- 生体試料を質量分析にかけることを含む、請求項1〜7のいずれか一項に記載の方法。
- 配列番号1で表されるアミノ酸配列、配列番号2で表されるアミノ酸配列、配列番号3で表されるアミノ酸配列、配列番号4で表されるアミノ酸配列、配列番号5で表されるアミノ酸配列、及び配列番号6で表されるアミノ酸配列からなる群から選択されるアミノ酸配列を有するペプチドを特異的に認識する抗体を用いることを特徴とする、請求項1〜7のいずれか一項に記載の方法。
- 配列番号1で表されるアミノ酸配列、配列番号2で表されるアミノ酸配列、配列番号3で表されるアミノ酸配列、配列番号4で表されるアミノ酸配列、配列番号5で表されるアミノ酸配列、及び配列番号6で表されるアミノ酸配列からなる群から選択されるアミノ酸配列を有する1種又は2種以上のペプチドに対する抗体を含む血液凝固反応を随伴する疾患の検出キット。
- 配列番号1で表されるアミノ酸配列、配列番号2で表されるアミノ酸配列、配列番号3で表されるアミノ酸配列、配列番号4で表されるアミノ酸配列、配列番号5で表されるアミノ酸配列、及び配列番号6で表されるアミノ酸配列からなる群から選択されるアミノ酸配列を有する1種又は2種以上のペプチドに対する抗体を検出試薬として含む血液凝固反応を随伴する疾患の検出剤。
- 被験者における血液凝固反応を随伴する疾患の罹患可能性を判定するための、コンピュータにより実行される方法であって、被験者の生物試料中の、配列番号1で表されるアミノ酸配列、配列番号2で表されるアミノ酸配列、配列番号3で表されるアミノ酸配列、配列番号4で表されるアミノ酸配列、配列番号5で表されるアミノ酸配列、及び配列番号6で表されるアミノ酸配列からなる群から選択されるアミノ酸配列を有する1種又は2種以上のペプチドについての定量的データを取得する工程と、前記取得したデータを、前記1種又は2種以上のペプチドの関数である多変量ロジスティック回帰モデルに適用し、被験者における血液凝固反応を随伴する疾患の罹患可能性の予測確率を求める工程と
を含む方法。 - 配列番号3で表されるアミノ酸配列、配列番号5で表されるアミノ酸配列、及び配列番号6で表されるアミノ酸配列からなる群から選択されるアミノ酸配列を有する2種以上のペプチドの定量的データを取得し、前記取得したデータを、前記2種以上のペプチドの関数である多変量ロジスティック回帰モデルに適用する請求項12に記載の方法。
- 配列番号1〜6のいずれかで表されるアミノ酸配列からなるペプチド。
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