JP2019526055A - 眼組織におけるタウタンパク質を検出するためのシステムおよび方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、2016年8月1日に出願された米国仮出願番号第62/369,570号の利益を主張している。上記出願の全体の教示は、参考として本明細書中に援用される。
網膜は、光受容体、双極細胞、水平細胞、アマクリン細胞および網膜神経節細胞を含む様々な細胞型を有する中枢神経系の一部である。年齢49〜87歳の患者からの、19の有核の眼の免疫組織化学的分析に基づく研究では、すべての患者の内顆粒層においてタウの広汎な免疫反応性が見出されたが、これは、網膜神経節細胞において7例で見出された。(1)
本発明の実施形態によれば、哺乳動物の眼、特に網膜において、タウタンパク質、例えば神経原線維変化(NFT)を検出するための方法が提供される。方法は、例えば、眼組織におけるタウタンパク質のin vivo撮像のための非侵襲的方法として、可視または近赤外スペクトル領域の蛍光撮像を使用することができる。
本発明の例示的実施形態の説明は、以下に続く。
本発明は、例えば、以下の項目を提供する。
(項目1)
眼組織におけるタウタンパク質を光学的に検出する方法であって、
光源で前記眼組織を照明するステップであって、前記光源が、少なくとも、前記眼組織における前記タウタンパク質に結合した場合のタウ結合化合物において蛍光を生成するために適切な励起波長を有し、前記タウ結合化合物が、前記眼組織に導入され、前記タウタンパク質に特異的に結合している、ステップと、
前記光源で前記眼組織を照明した際に、前記タウタンパク質に結合した前記タウ結合化合物により、前記眼組織から放射された蛍光の少なくとも一部を検出するステップであって、前記放射された蛍光が、約550nmから約1400nmの範囲の放射波長を有する、ステップと
を含む、方法。
(項目2)
前記励起波長が、約550nmから約1400nmの範囲である、項目1に記載の方法。
(項目3)
前記放射波長が、約750nmから約1400nmの範囲である、項目1または2に記載の方法。
(項目4)
前記励起波長が、約750nmから約1400nmの範囲である、前記項目のいずれかに記載の方法。
(項目5)
前記タウタンパク質に結合した前記タウ結合化合物により、前記眼組織から放射された蛍光の前記少なくとも一部の強度および時間減衰率の少なくとも1つを決定するステップと、
前記強度および前記時間減衰率の少なくとも1つに基づき、前記タウタンパク質に結合した前記タウ結合化合物の量を決定するステップと
をさらに含む、前記項目のいずれかに記載の方法。
(項目6)
(i)前記光源で前記眼組織を照明した際に、前記眼組織の対応する部分から放射されたバックグラウンドの自家蛍光の少なくとも一部、および(ii)前記タウタンパク質に結合していない前記タウ結合化合物の量により、前記眼組織から放射された蛍光の少なくとも一部の少なくとも1つを検出するステップと
(i)前記眼組織の前記対応する部分から放射された前記バックグラウンドの自家蛍光の前記少なくとも一部、および(ii)前記結合していない前記タウ結合化合物の量により放射された前記蛍光の前記少なくとも一部の少なくとも1つに基づき、前記タウタンパク質に結合した前記タウ結合化合物の前記決定された量を標準化するステップと
をさらに含む、項目5に記載の方法。
(項目7)
前記タウタンパク質に結合した前記タウ結合化合物により、前記眼組織から放射された蛍光の前記少なくとも一部の時間相関単一光子計数を行うステップをさらに含む、項目5または6に記載の方法。
(項目8)
前記放射波長が、増加した波長に向かう波長シフト増加した波長に向かう波長シフトにより、前記励起波長と異なる、項目1から7のいずれかに記載の方法。
(項目9)
前記波長シフトが、約10nmから約100nmの間のシフトを含む、項目8に記載の方法。
(項目10)
前記励起波長に曝露し、前記タウタンパク質に結合した場合の前記タウ結合化合物が、前記励起波長に曝露し、前記タウタンパク質に結合していない場合の前記タウ結合化合物により放射された蛍光の強度と比較すると、有意により高い強度の放射蛍光を生成する、項目1から7のいずれかに記載の方法。
(項目11)
前記有意により高い強度の放射蛍光が、少なくとも5倍高い強度の放射蛍光、少なくとも10倍高い強度の放射蛍光、および少なくとも20倍高い強度の放射蛍光の少なくとも1つを含む、項目10に記載の方法。
(項目12)
前記タウ結合化合物が、
電子が豊富な末端供与基、
電子が不足した末端受容基、ならびに
前記電子が豊富な末端供与基、および前記電子が不足した末端受容基を架橋する、分極性パイ共役系
を含む、前記項目のいずれかに記載の方法。
(項目13)
前記タウ結合化合物が、以下の構造:
を有する化合物、または薬学的に許容されるその塩である、項目1から12のいずれかに記載の方法。
(項目14)
前記タウ結合化合物が、以下の構造:
を有する化合物、または薬学的に許容されるその塩である、項目1から12のいずれかに記載の方法。
(項目15)
前記タウ結合化合物が、以下の構造:
(項目16)
前記タウタンパク質が、複数の対のらせん状タウ繊維、神経原線維変化、タウタンパク質凝集前駆体、およびタウタンパク質凝集物の少なくとも1つを含む、前記項目のいずれかに記載の方法。
(項目17)
前記眼組織が、眼の網膜の少なくとも一部を含む、前記項目のいずれかに記載の方法。
(項目18)
前記眼組織が、前記網膜の内顆粒層、および前記網膜の網膜神経節細胞の少なくとも1つを含む、項目17に記載の方法。
(項目19)
前記タウタンパク質に結合した前記タウ結合化合物により、前記眼組織から放射された前記蛍光の前記少なくとも一部を検出する前記ステップが、疾患の診断における補助に使用される、前記項目のいずれかに記載の方法。
(項目20)
前記タウタンパク質に結合した前記タウ結合化合物により、前記眼組織から放射された前記蛍光の前記少なくとも一部を検出する前記ステップが、アミロイド形成性疾患の診断における補助に使用される、前記項目のいずれかに記載の方法。
(項目21)
前記タウタンパク質に結合した前記タウ結合化合物により、前記眼組織から放射された前記蛍光の前記少なくとも一部を検出する前記ステップが、アルツハイマー病(AD)、家族性AD、散発性AD、クロイツフェルト−ヤコブ病、変異型クロイツフェルト−ヤコブ病、海綿状脳症、プリオン病(スクレイピー、ウシ海綿状脳症、および他の獣医学的プリオノパチーを含む)、パーキンソン病、ハンチントン病(およびトリヌクレオチドリピート病)、筋萎縮性側索硬化症、ダウン症候群(トリソミー21)、ピック病(前頭側頭型認知症)、レビー小体病、脳の鉄蓄積を伴う神経変性(ハレルフォルデン−スパッツ病)、シヌクレイノパチー(パーキンソン病、多系統萎縮症、レビー小体型認知症などを含む)、神経核内封入体病、タウオパチー(進行性核上性麻痺、ピック病、大脳皮質基底核変性症、遺伝性前頭側頭型認知症(パーキンソニズムの有無を問わず)、発病前の神経変性状態、およびグアム筋萎縮性側索硬化症/パーキンソニズム認知症複合を含む)からなる群から選択される疾患の診断における補助に使用される、前記項目のいずれかに記載の方法。
(項目22)
前記光源を前記眼組織の少なくとも一部に位置合わせするステップを含む、前記項目のいずれかに記載の方法。
(項目23)
前記光源を位置合わせするステップが、前記光源で照明される網膜のカメラ画像を形成することを含む、項目22に記載の方法。
(項目24)
眼組織におけるタウタンパク質を光学的に検出するためのデバイスであって:
前記眼組織を照明するために、光を放射するように構成される光源であって、前記光源が、少なくとも、前記眼組織における前記タウタンパク質に結合した場合のタウ結合化合物において蛍光を生成するために適切な励起波長を有し、前記タウ結合化合物が、前記眼組織に導入され、前記タウタンパク質に特異的に結合している、光源、および
前記光源で前記眼組織を照明した際に、前記タウタンパク質に結合した前記タウ結合化合物により、前記眼組織から放射された蛍光の少なくとも一部を検出するように構成された光学ユニットであって、前記放射された蛍光が、約550nmから約1400nmの範囲の放射波長を有する、光学ユニットを含む、デバイス。
(項目25)
前記励起波長が、約550nmから約1400nmの範囲である、項目24に記載のデバイス。
(項目26)
前記放射波長が、約750nmから約1400nmの範囲である、項目24または25に記載のデバイス。
(項目27)
前記励起波長が、約750nmから約1400nmの範囲である、項目24から26のいずれかに記載のデバイス。
(項目28)
前記タウタンパク質に結合した前記タウ結合化合物により、前記眼組織から放射された蛍光の前記少なくとも一部の強度および時間減衰率の少なくとも1つを決定し、前記強度および前記時間減衰率の少なくとも1つに基づき、前記タウタンパク質に結合した前記タウ結合化合物の量を決定するように、前記光学ユニットがさらに構成される、項目24から27のいずれかに記載のデバイス。
(項目29)
前記光学ユニットが、
(i)前記光源で前記眼組織を照明した際に、前記眼組織の対応する部分から放射されたバックグラウンドの自家蛍光の少なくとも一部、および(ii)前記タウタンパク質に結合していない前記タウ結合化合物の量により、前記眼組織から放射された蛍光の少なくとも一部の少なくとも1つを検出し、
(i)前記眼組織の前記対応する部分から放射された前記バックグラウンドの自家蛍光の前記少なくとも一部、および(ii)前記結合していない前記タウ結合化合物の量により放射された前記蛍光の前記少なくとも一部の少なくとも1つに基づき、前記タウタンパク質に結合した前記タウ結合化合物の前記決定された量を標準化する
ようにさらに構成される、項目28に記載のデバイス。
(項目30)
前記光学ユニットが、時間減衰計算モジュールをさらに含む、項目24から29のいずれかに記載のデバイス。
(項目31)
前記光学ユニットが、前記タウタンパク質に結合した前記タウ結合化合物により、前記眼組織から放射された蛍光の前記少なくとも一部の時間相関単一光子計数を行うように構成された時間相関単一光子計数モジュールを含む、項目28から30のいずれかに記載のデバイス。
(項目32)
前記放射波長が、増加した波長に向かう波長シフトにより、前記励起波長と異なる、項目24から31のいずれかに記載のデバイス。
(項目33)
前記波長シフトが、約10nmから約100nmの間のシフトを含む、項目32に記載のデバイス。
(項目34)
前記眼組織が、眼の網膜の少なくとも一部を含む、項目24から33のいずれかに記載のデバイス。
(項目35)
前記眼組織が、前記網膜の内顆粒層、および前記網膜の網膜神経節細胞の少なくとも1つを含む、項目34に記載のデバイス。
(項目36)
前記光源で照明される網膜のカメラ画像を形成するように構成されたカメラをさらに含む、項目24から35のいずれかに記載のデバイス。
Claims (36)
- 眼組織におけるタウタンパク質を光学的に検出する方法であって、
光源で前記眼組織を照明するステップであって、前記光源が、少なくとも、前記眼組織における前記タウタンパク質に結合した場合のタウ結合化合物において蛍光を生成するために適切な励起波長を有し、前記タウ結合化合物が、前記眼組織に導入され、前記タウタンパク質に特異的に結合している、ステップと、
前記光源で前記眼組織を照明した際に、前記タウタンパク質に結合した前記タウ結合化合物により、前記眼組織から放射された蛍光の少なくとも一部を検出するステップであって、前記放射された蛍光が、約550nmから約1400nmの範囲の放射波長を有する、ステップと
を含む、方法。 - 前記励起波長が、約550nmから約1400nmの範囲である、請求項1に記載の方法。
- 前記放射波長が、約750nmから約1400nmの範囲である、請求項1または2に記載の方法。
- 前記励起波長が、約750nmから約1400nmの範囲である、前記請求項のいずれかに記載の方法。
- 前記タウタンパク質に結合した前記タウ結合化合物により、前記眼組織から放射された蛍光の前記少なくとも一部の強度および時間減衰率の少なくとも1つを決定するステップと、
前記強度および前記時間減衰率の少なくとも1つに基づき、前記タウタンパク質に結合した前記タウ結合化合物の量を決定するステップと
をさらに含む、前記請求項のいずれかに記載の方法。 - (i)前記光源で前記眼組織を照明した際に、前記眼組織の対応する部分から放射されたバックグラウンドの自家蛍光の少なくとも一部、および(ii)前記タウタンパク質に結合していない前記タウ結合化合物の量により、前記眼組織から放射された蛍光の少なくとも一部の少なくとも1つを検出するステップと
(i)前記眼組織の前記対応する部分から放射された前記バックグラウンドの自家蛍光の前記少なくとも一部、および(ii)前記結合していない前記タウ結合化合物の量により放射された前記蛍光の前記少なくとも一部の少なくとも1つに基づき、前記タウタンパク質に結合した前記タウ結合化合物の前記決定された量を標準化するステップと
をさらに含む、請求項5に記載の方法。 - 前記タウタンパク質に結合した前記タウ結合化合物により、前記眼組織から放射された蛍光の前記少なくとも一部の時間相関単一光子計数を行うステップをさらに含む、請求項5または6に記載の方法。
- 前記放射波長が、増加した波長に向かう波長シフト増加した波長に向かう波長シフトにより、前記励起波長と異なる、請求項1から7のいずれかに記載の方法。
- 前記波長シフトが、約10nmから約100nmの間のシフトを含む、請求項8に記載の方法。
- 前記励起波長に曝露し、前記タウタンパク質に結合した場合の前記タウ結合化合物が、前記励起波長に曝露し、前記タウタンパク質に結合していない場合の前記タウ結合化合物により放射された蛍光の強度と比較すると、有意により高い強度の放射蛍光を生成する、請求項1から7のいずれかに記載の方法。
- 前記有意により高い強度の放射蛍光が、少なくとも5倍高い強度の放射蛍光、少なくとも10倍高い強度の放射蛍光、および少なくとも20倍高い強度の放射蛍光の少なくとも1つを含む、請求項10に記載の方法。
- 前記タウ結合化合物が、
電子が豊富な末端供与基、
電子が不足した末端受容基、ならびに
前記電子が豊富な末端供与基、および前記電子が不足した末端受容基を架橋する、分極性パイ共役系
を含む、前記請求項のいずれかに記載の方法。 - 前記タウ結合化合物が、以下の構造:
- 前記タウ結合化合物が、以下の構造:
- 前記タウ結合化合物が、以下の構造:
- 前記タウタンパク質が、複数の対のらせん状タウ繊維、神経原線維変化、タウタンパク質凝集前駆体、およびタウタンパク質凝集物の少なくとも1つを含む、前記請求項のいずれかに記載の方法。
- 前記眼組織が、眼の網膜の少なくとも一部を含む、前記請求項のいずれかに記載の方法。
- 前記眼組織が、前記網膜の内顆粒層、および前記網膜の網膜神経節細胞の少なくとも1つを含む、請求項17に記載の方法。
- 前記タウタンパク質に結合した前記タウ結合化合物により、前記眼組織から放射された前記蛍光の前記少なくとも一部を検出する前記ステップが、疾患の診断における補助に使用される、前記請求項のいずれかに記載の方法。
- 前記タウタンパク質に結合した前記タウ結合化合物により、前記眼組織から放射された前記蛍光の前記少なくとも一部を検出する前記ステップが、アミロイド形成性疾患の診断における補助に使用される、前記請求項のいずれかに記載の方法。
- 前記タウタンパク質に結合した前記タウ結合化合物により、前記眼組織から放射された前記蛍光の前記少なくとも一部を検出する前記ステップが、アルツハイマー病(AD)、家族性AD、散発性AD、クロイツフェルト−ヤコブ病、変異型クロイツフェルト−ヤコブ病、海綿状脳症、プリオン病(スクレイピー、ウシ海綿状脳症、および他の獣医学的プリオノパチーを含む)、パーキンソン病、ハンチントン病(およびトリヌクレオチドリピート病)、筋萎縮性側索硬化症、ダウン症候群(トリソミー21)、ピック病(前頭側頭型認知症)、レビー小体病、脳の鉄蓄積を伴う神経変性(ハレルフォルデン−スパッツ病)、シヌクレイノパチー(パーキンソン病、多系統萎縮症、レビー小体型認知症などを含む)、神経核内封入体病、タウオパチー(進行性核上性麻痺、ピック病、大脳皮質基底核変性症、遺伝性前頭側頭型認知症(パーキンソニズムの有無を問わず)、発病前の神経変性状態、およびグアム筋萎縮性側索硬化症/パーキンソニズム認知症複合を含む)からなる群から選択される疾患の診断における補助に使用される、前記請求項のいずれかに記載の方法。
- 前記光源を前記眼組織の少なくとも一部に位置合わせするステップを含む、前記請求項のいずれかに記載の方法。
- 前記光源を位置合わせするステップが、前記光源で照明される網膜のカメラ画像を形成することを含む、請求項22に記載の方法。
- 眼組織におけるタウタンパク質を光学的に検出するためのデバイスであって:
前記眼組織を照明するために、光を放射するように構成される光源であって、前記光源が、少なくとも、前記眼組織における前記タウタンパク質に結合した場合のタウ結合化合物において蛍光を生成するために適切な励起波長を有し、前記タウ結合化合物が、前記眼組織に導入され、前記タウタンパク質に特異的に結合している、光源、および
前記光源で前記眼組織を照明した際に、前記タウタンパク質に結合した前記タウ結合化合物により、前記眼組織から放射された蛍光の少なくとも一部を検出するように構成された光学ユニットであって、前記放射された蛍光が、約550nmから約1400nmの範囲の放射波長を有する、光学ユニット
を含む、デバイス。 - 前記励起波長が、約550nmから約1400nmの範囲である、請求項24に記載のデバイス。
- 前記放射波長が、約750nmから約1400nmの範囲である、請求項24または25に記載のデバイス。
- 前記励起波長が、約750nmから約1400nmの範囲である、請求項24から26のいずれかに記載のデバイス。
- 前記タウタンパク質に結合した前記タウ結合化合物により、前記眼組織から放射された蛍光の前記少なくとも一部の強度および時間減衰率の少なくとも1つを決定し、前記強度および前記時間減衰率の少なくとも1つに基づき、前記タウタンパク質に結合した前記タウ結合化合物の量を決定するように、前記光学ユニットがさらに構成される、請求項24から27のいずれかに記載のデバイス。
- 前記光学ユニットが、
(i)前記光源で前記眼組織を照明した際に、前記眼組織の対応する部分から放射されたバックグラウンドの自家蛍光の少なくとも一部、および(ii)前記タウタンパク質に結合していない前記タウ結合化合物の量により、前記眼組織から放射された蛍光の少なくとも一部の少なくとも1つを検出し、
(i)前記眼組織の前記対応する部分から放射された前記バックグラウンドの自家蛍光の前記少なくとも一部、および(ii)前記結合していない前記タウ結合化合物の量により放射された前記蛍光の前記少なくとも一部の少なくとも1つに基づき、前記タウタンパク質に結合した前記タウ結合化合物の前記決定された量を標準化する
ようにさらに構成される、請求項28に記載のデバイス。 - 前記光学ユニットが、時間減衰計算モジュールをさらに含む、請求項24から29のいずれかに記載のデバイス。
- 前記光学ユニットが、前記タウタンパク質に結合した前記タウ結合化合物により、前記眼組織から放射された蛍光の前記少なくとも一部の時間相関単一光子計数を行うように構成された時間相関単一光子計数モジュールを含む、請求項28から30のいずれかに記載のデバイス。
- 前記放射波長が、増加した波長に向かう波長シフトにより、前記励起波長と異なる、請求項24から31のいずれかに記載のデバイス。
- 前記波長シフトが、約10nmから約100nmの間のシフトを含む、請求項32に記載のデバイス。
- 前記眼組織が、眼の網膜の少なくとも一部を含む、請求項24から33のいずれかに記載のデバイス。
- 前記眼組織が、前記網膜の内顆粒層、および前記網膜の網膜神経節細胞の少なくとも1つを含む、請求項34に記載のデバイス。
- 前記光源で照明される網膜のカメラ画像を形成するように構成されたカメラをさらに含む、請求項24から35のいずれかに記載のデバイス。
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