JP2020507761A - 炎症系疾患の生化学的エンドタイプを定義するalx受容体リガンド - Google Patents

炎症系疾患の生化学的エンドタイプを定義するalx受容体リガンド Download PDF

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Abstract

(1)体液、組織または洗浄液を収集または調製するステップと、(2)体液、組織または洗浄液中のALX受容体リガンドまたはALX受容体発現を測定するステップであって、ALX受容体リガンドのレベルが臨床転帰または治療法の選択を予測する、ステップとを含む、患者における慢性炎症の疾患の重症度を判定する方法が開示されている。【選択図】図1A−E

Description

関連出願との相互参照
本出願は、2017年1月31日に提出された米国仮出願第62/452,533号の優先権を主張し、この出願は参照により以下に完全に記載されているかのように組み込まれる。
連邦政府による資金提供を受けた研究に関する声明
本発明は、国立衛生研究所により授与されたHL109172に基づく政府の支援により行われた。政府は本発明において一定の権利を有する。
喘息は慢性肺炎症の最も一般的な疾患であり、ほぼ13人に1人のアメリカ人が罹患している(1)。喘息の診断のための現在の臨床基準には、不均一な疾患プロセスおよび薬物療法への明確な反応を有する広範な患者が含まれる(2)。喘息患者の約10〜15%は、喘息を標的としてコントロールする薬物の使用にもかかわらず、日常的な症状と不十分な喘息コントロールを伴う重症喘息(SA)を患っている。これらのSA患者では、頻繁な外来受診、入院、さらには生命にかかわる悪化を含む重大な有害転帰を伴う罹病率が高い(3)。患者の臨床的特徴を利用したクラスター分析により、喘息患者における少なくとも5つの異なるクラスターが特定されている(4、5)。喘息の病因における疾患メカニズムを特定することは、患者の臨床フェノタイピングから分子エンドタイピングに分野を移行し、喘息管理を改善するための精密な医学的アプローチを可能にするために重要である(6)。2型「高」炎症は喘息の病理生物学の約50%を占めるが(7)、喘息対象の残りの50%については疾患メカニズムが確認されていない。喘息における非2型炎症の根底にあるメカニズムをより詳細に理解する必要がある。
健康において、炎症の解消は、必須脂肪酸に由来する特殊化された炎症解消メディエーター(specialized pro−resolving mediators,SPM)により調節される特定の細胞イベントによって支配される活動プロセスである(8)。LXAおよび15−epi−LXAは、急性炎症を強力に調節する内因性アラキドン酸由来のSPMであるが、SAを含む多くの炎症性疾患では十分に産生されていない(9)。リポキシンとその安定な類似体は、アレルギー性肺炎症のマウスモデルでは予防的に働き、ヒト白血球に対する細胞型特異的作用を示してグループ2の先天性リンパ系細胞による炎症誘発性インターロイキン−13の産生を抑制し、顆粒球の輸送と活性化を停止し、T細胞サイトカイン産生を減少させ、ナチュラルキラー細胞の機能を強化し、マクロファージCD206の発現およびエフェロサイトーシスを刺激して、組織の炎症を解消させる((9)で検討)。リポキシンはまた、喘息における生体内を含むロイコトリエン媒介起炎性作用を阻害し(10)、サイトカイン誘発性ヒト気道収縮反応を減少させる(11)。末梢血、呼気凝縮液、痰およびBALFでは、非重症喘息(NSA)に比べてSAのLXAレベルが低下し(12−15)、一部の喘息患者における不完全な解消メカニズムと持続的な気道炎症との関連性を示唆している。
LXAおよび15−epi−LXAは、特定の受容体と相互作用して、その炎症解消作用を発揮する。それらの高親和性同族受容体は、約1nMのKDを有するALX/FPR受容体(ALX)である(16)。興味深いことに、ALXは脂質とペプチドの両方のリガンドに関与すると報告された最初の受容体であり(16)、その後、ALXのいくつかの脂質とペプチドのリガンドが同定された。リガンド認識部位はALX受容体の細胞外ドメインが異なり、関与するリガンドに応じて受容体のシグナル伝達特性を劇的に変化させる明確な下流イベントを引き起こす(17)。LXAの対抗制御的シグナル伝達とは対照的に、SAAは同じALX受容体に関与して炎症を促進する(18、19)。SAAは、ALXを介したSPMシグナル伝達を圧倒するLXA4よりも2〜3ログオーダー高い量でCOPD悪化の急性期タンパク質として生成される(18)。重症喘息に関与している可能性がある別のALXリガンドは、アネキシンA1(ANXA1)であり、これはALX受容体と相互作用してLXAに似た炎症解消作用を伝達できるコルチコステロイド誘導性タンパク質である(20)。興味深いことに、見かけ上健康な人が皮膚刺激物で攻撃されると、リポキシンの産生とALX受容体の発現に基づいて、皮膚創傷の高速レゾルバと低速レゾルバに分かれる(21)。したがって、リポキシンはSAAとALXの相互作用をアロステリックに阻害できるため、これらの脂質およびペプチドALXリガンドの相対レベルは気道疾患における炎症性宿主反応のレオスタットとして機能する可能性がある(18)。合わせて、これらの炎症誘発性ALXリガンドと炎症解消性ALXリガンドの相対的な量と作用は、気道の炎症傾向を生化学的に調節し、SAの未解決の炎症に寄与する可能性がある。
以下の例では、NHLBI SARP−3に参加している対象から収集したBALFサンプルを分析し、SAにおける好中球性炎症、喘息症状の増加および肺機能の低下に関連するALX受容体リガンドLXAおよびSAAのレベルに関する新しい喘息の生化学エンドタイプを特定した。このエンドタイプは他の炎症系疾患の診断と治療に役立つであろう。
一実施形態では、本発明は、(a)体液、組織または洗浄液を収集または調製するステップと、(b)体液、組織または洗浄液中のALX受容体リガンドまたはALX受容体発現を測定するステップであって、ALX受容体リガンドのレベルが臨床転帰または治療法の選択を予測する、ステップとを含む、患者における慢性炎症の疾患の重症度を判定する方法である。好ましくは、ALX受容体リガンドは、LXA、15−epi−LXAおよびSAAで構成される群から選択される。いくつかの実施形態では、測定は比率をもたらす。
本発明の一実施形態では、慢性炎症の疾患は、病的肺炎症、関節炎、炎症性腸疾患、アテローム性動脈硬化症および乾癬で構成される群から選択される。いくつかの実施形態では、肺炎症の疾患は嚢胞性線維症または喘息である。他の実施形態では、肺炎症の疾患は、COPD、気管支拡張症、細気管支炎、間質性肺疾患、移植拒絶、肺炎、肺膿瘍、肺血管疾患、肺塞栓、およびARDSで構成される群から選択される。いくつかの実施形態では、リポキシンAおよび血清アミロイドAのレベルが測定され、その比は、肺炎症の増加、喘息症状の増加、肺機能の低下および喘息併存症のリスク増加を含む重篤疾患の臨床転帰を予測する。
いくつかの実施形態では、体液または洗浄液は気管支肺胞洗浄液である。いくつかの実施形態では、体液、組織または洗浄液は、血液、血清、血漿、尿、鼻洗浄液、痰、呼気凝縮液、涙、母乳、精液、胸膜液、心膜液および関節液で構成される群から選択される。
本発明の一実施形態では、組織、体液または洗浄液中のマクロファージによるALX/FPR2受容体の発現は、肺炎症の増加、喘息症状の増加、肺機能の低下および喘息併存症のリスク増加を含む重篤な疾患の臨床転帰を予測する。
一実施形態では、本発明は、体液、組織または洗浄液中のALX受容体リガンドまたはALX受容体発現を測定する方法であって、この方法は、(a)患者の組織、体液または洗浄液を取得するステップと、(b)体液、組織または洗浄液中のALX受容体リガンドまたはALX受容体発現の量を判定するステップとを含む。いくつかの実施形態では、体液、組織または洗浄液は、気管支肺胞洗浄液であるか、血液、血清、血漿、尿、鼻洗浄液、痰、呼気凝縮液、涙、母乳、精液、胸水、心膜液および関節液で構成される群から選択されてもよい。
喘息において異なるBALFのALXリガンドおよびALX受容体発現の相対的存在量を示す図である。BALFは、喘息に罹患した対象(n=120)と健康なドナー(n=47、灰色の丸)から取得した。喘息対象を、SARP基準により、NSA(n=51、青い四角)およびSA(n=69、赤い三角形)コホートに割り当てた。(A)LXAおよび(B)15−epi−LXAをBALFから抽出し、ELISAで定量した(方法を参照)。(C)ANXA1および(D)SAAレベルは、ELISAによって決定した。散布図は、タンパク質レベルに正規化された各対象の個々のデータポイントを示し、中央値は水平線で示されている(E)フローサイトメトリーは、HD(n=32)、NSA(n=33)、およびSA(n=38)対象の生存能力のあるBALマクロファージで実行して表面のALX発現を測定した。データはALX指数(MFI ALXをMFIアイソタイプ対照で除算)として表している。Kruskal−Wallis検定による*p<0.05、**p<0.01、***p<0.005、****p<0.001に続いて、多重比較のためのDunn検定を行った。BALFは気管支肺胞洗浄液、ALXは気道リポキシンA受容体、HDは健康なドナー、NSAは非重症喘息、SAは重症喘息、SARPは重症喘息研究プログラム、LXAはリポキシンA、15−epi−LXAは15−エピマーリポキシンA、ELISAは酵素結合免疫吸着アッセイ、ANXA1はアネキシンA1、SAAは血清アミロイドA、MFIは蛍光強度の中央値を表す。 喘息におけるALXリガンド、肺炎症、喘息症状および肺機能の関係を示す図である。BALFのALXリガンドレベル、BAL白血球、喘息症状スコア、および肺機能測定値の関係を、NSA(n=51)およびSA(n=69)対象についてピアソン相関行列(方法を参照)によって決定した。正の相関関係は青で、負の相関関係は赤で示されている。色の濃さはピアソン相関係数に比例し、濃い色は強い関連性を示す。ピアソン相関分析による*p<0.05、**p<0.01。BALFは気管支肺胞洗浄液、ALXは気道リポキシンA受容体、NSAは非重症喘息、SAは重症喘息、LXAはリポキシンA、15−epi−LXAは15−エピマーリポキシンA、ANXA1はアネキシンA1、SAAは血清アミロイドA、ACQは喘息管理アンケート、ACTは喘息コントロールテスト、FEV1は努力呼気1秒量、FVCは努力肺活量、FeNOは呼気一酸化窒素、PC 20はFEV1の20%低下を引き起こす誘発試験を表す。 BALの好中球は重度喘息において増加し、BALFのLXAおよびSAAレベルと示差的に関連することを示す図である。NSAおよびSA対象からBALサンプルを取得し、白血球サブセットを列挙した。(A)円グラフは、HD(n=47)、NSA(n=51)、およびSA(n=69)対象におけるBALの好中球、リンパ球、好酸球およびマクロファージの平均割合を表す。(B〜D)散布図は、HD(灰色の丸)、NSA(青い四角)、SA(赤い三角形)コホートにおけるBALの(B)好中球、(C)リンパ球、(D)好酸球の平均±SEMで個々の対象のデータポイントを示す。**両側スチューデントt検定によるp<0.01。(E〜F)BALFの好中球とLXAとの関係を(E)すべての喘息対象および(F)SAコホートのみについて判定した。(G〜H)BALFの好中球とSAAとの関係を、(G)すべての喘息対象および(H)SAコホートのみについて決定した。検出不能なSAAレベルには0pg/μgタンパク質の値を割り当て、相関分析に含めた。ピアソン相関のr値と有意性を記録し、回帰直線が示されている。HDは健康なドナー、NSAは非重症喘息、SAは重症喘息、LXAはリポキシンA、SAAは血清アミロイドAを表す。 SAAとマクロファージALX発現が重症喘息における症状の増加に関連することを示す図である。喘息対象を、SAA(A〜D)、LXA(E〜H)およびマクロファージALX発現(I〜L)の「低」または「高」BALFレベルに基づいてサブグループに分類した。各変数の中央値を使用して、「低」および「高」サブグループ間のカットオフを定義した(SAAカットオフ=1.22pg/μgタンパク質、LXAカットオフ=0.25 pg/μgタンパク質、ALX指数カットオフ=4.6)。カットオフ値は灰色の縦線で区切られている。ヒストグラムは、BALFの(A)SAAレベル、(E)LXAレベル、および(I)BALマクロファージALX指数に基づく対象の分布を示す。(B、F、J)喘息症状(ACQおよびACTスコア)の有効な測定値を、SAA、LXA、およびALX指数の低(白丸)および高(黒丸)サブグループ間で比較した。(C、G、K)NSA(青)およびSA(赤)対象間のSAA、LXAおよびALX指数の分布がバイオリンプロットに示されている。(D、H、L)SAA、LXAおよびALX指数の低(白三角)および高(黒三角)サブグループについて、SA対象のACQおよびACTスコアを比較した。散布図は、個々の対象のデータを平均±SEMで示す。NSA対象のn=51、SA対象のn=69。Mann−Whitney検定または両側スチューデントt検定による*p<0.05、**p<0.01。SAAは血清アミロイドA、ACQは喘息管理アンケート、ACTは喘息コントロールテスト、NSAは非重症喘息、SAは重症喘息、LXAはリポキシンA、ALXは気道リポキシンA受容体を表す。 BALFのSAAおよびLXAレベルが臨床的に重症の喘息と非重症の喘息とで異なることを示す図である。(A)LXAおよびSAAのBALFレベルが中央値の下(「低」)または上(「高」)である喘息対象の数と割合を特定し、LXAおよびSAAレベルに基づいて対象を4つのフェノタイプにグループ化した。注目すべきはLXA highSAAlow群(ベージュの象限)、およびLXA lowSAAhigh(紫の象限)の対象である。個々の対象のLXAおよびSAAレベルの関係を、すべての喘息対象について決定した。(B)対象についてBALFのSAAおよびLXAの低および高コホートに基づいて対象の4群を決定し、喘息の重症度によってNSA(左)およびSA(右)に層別化した。(C)喘息対象(n=120)において、SAA/LXA比とBAL好中球(%)との関係を決定した。ピアソン相関r値と有意性を記録し、回帰直線が示されている。(D〜F)散布図は、(D)炎症(BALF好中球(%))、(E)喘息症状(ACQ、ACTスコア)および(F)肺機能(FEV1およびFVC予測%)の測定値について、LXA highSAAlow群の対象(ベージュ)とLXA lowSAAhigh群の対象(紫)との比較を示す。(G)LXA highSAAlow群およびLXA lowSAAhigh群の対象を、SARP−1(5)で定義された臨床クラスターに割り当て、NSAおよびSAクラスターに割り当てられた対象の割合を示している。NSA対象のn=51、SA対象のn=69。両側スチューデントt検定による*p<0.05、**p<0.01。LXAはリポキシンA、SAAは血清アミロイドA、NSAは非重症喘息、SAは重症喘息、ACQは喘息管理アンケート、ACTは喘息コントロールテスト、FEV1は努力呼気1秒量、FVCは努力肺活量、SARPは重症喘息研究プログラムを表す。 ヒトALX受容体(A549hALX)を発現する好中球化学誘引物質IL−8 A549ヒト上皮細胞の産生を調節するALX受容体を介したSAAおよび15−epi−LXAシグナル伝達を、HD、NSAまたはSA対象からのBALFに曝露し(24時間、37℃、5%CO)、ELISAによって無細胞上清中でIL−8レベルを測定した(方法を参照)。(A)A549hALX細胞のインキュベーションに使用した対象(n=15)からのBALFのLXA、15−epi−LXA、およびSAAの平均レベルを積み上げ棒グラフで示し、相対的な割合を円グラフで示す。(B)生理食塩水対照またはSAA(2.5ng/mlまたは10ng/ml)で24時間インキュベートした後、A549hALX細胞によるIL−8産生を測定した。(C)HD(n=3)、NSA(n=6)またはSA(n=5)からのBALFに24時間曝露した後、A549hALX細胞によるIL−8産生を測定し、生理食塩水対照と比較した増加として表した。生理食塩水対照と比較してIL−8産生が増加しないBALFとのインキュベーションにはゼロの値を割り当てた。(D)A549hALX上皮細胞を、内因性レベルがLXA highSAAlow(n=5)またはLXA lowSAAhigh(n=6)である対象からのBALFに曝露し、続いて外因性15−epi−LXA(100nM)に曝露した。15−epi−LXA曝露後のIL−8産生の阻害率(%)を計算した。(B)一元配置分散分析、(C)Kruskal−Wallis検定および(D)Mann−Whitney検定による*p<0.05、****p<0.001。ALXは気道リポキシンA受容体、LXAはリポキシンA、15−epi−LXAは15−エピマーリポキシンA、SAAは血清アミロイドA、HDは健康なドナー、NSAは非重症喘息、SAは重症喘息、IL−8はインターロイキン−8、BALFは気管支肺胞洗浄液を表す。
全般
患者の健康の研究において、炎症の解消は、特殊化された炎症解消メディエーターおよび受容体によって支配される活動プロセスとして知られている。ALX/FPR2受容体(ALX)は、シグナル伝達イベントに対抗するために炎症解消性リガンドおよび炎症誘発性リガンドの両方を標的とし、これは炎症反応の運命におけるALXの極めて重要な役割を出願人に示唆する。
以下の実施例で、出願人はALXの発現およびリガンドが重症喘息(SA)に関連しているかどうかを調査した。ALX発現と炎症解消性リガンド(リポキシンA4(LXA4)、15−epi−LXA4およびアネキシンA1(ANXA1))、および炎症誘発性リガンド(血清アミロイドA(SAA))のレベルを重症喘息研究プログラム−3(SA(n=69)、非重症喘息(NSA、n=51)または健康なドナー(HD、n=47))から採取した気管支鏡検査サンプルで測定した。
すなわち出願人は、NSAに比べてSAで気管支肺胞洗浄(BAL)液のLXAおよび15−epi−LXAが減少し、SAAが増加することを見出した(SAA中央値:NSAの0pg/μgタンパク質と比較してSAでは11.35pg/μgタンパク質)。BALマクロファージのALX発現はSAで増加した(健康なドナーのBALマクロファージALX指数(MFI)約3と比較して、SAでは約5)。LXA低/SAA高レベルを有する対象は、BALの好中球増加、喘息症状の増加、肺機能の低下、ならびに喘息増悪、副鼻腔炎および胃食道逆流症の相対リスク増加を示し、SA臨床クラスターに割り当てられる頻度が高かった。SAAおよびLXA低/SAA高BALFのアリコートはALX受容体を発現する肺上皮細胞によるインターロイキン8の産生を誘導し、インターロイキン8の産生は15−epi−LXAとの共インキュベーションによって阻害された。
出願人は、これらの発見が、選択されたALX受容体リガンドと喘息などの慢性炎症性疾患の重症度との間に関連性を確立し、炎症性疾患の新しい生化学的エンドタイプを定義し、組織炎症の運命におけるALXシグナル伝達の極めて重要な機能的役割を裏付けていると結論付ける。
本発明
a.診断方法
一実施形態では、本発明は、患者における慢性炎症の疾患の重症度(および/または治療)を判定する方法であり、(1)体組織、体液または洗浄液の収集または調製と、(2)体液、組織または洗浄液中のALX受容体リガンドのレベルの測定とを含む。ALX受容体リガンドのレベルまたはリガンドの比率は、臨床転帰または治療法の選択を予測する。
「ALX受容体リガンド」は、喘息性炎症に対する不適切な反制御的応答を表すHD対照以下のレベルのリポキシンA(LXA)および15−epi−LXAを特に含むことを意味し、NSAに対するSAの診断と一致する可能性が高い。
好ましくは、ALX受容体リガンド血清アミロイドA(SAA)も測定され得る。一部の患者では、SAの気道炎症によりSAAのレベルが上昇する。BALF SAAの増加は、SAに関連する1pg/μgタンパク質以上に相関し得る。合わせて調べると、リポキシンA(低)および血清アミロイドA(高)のレベルは、肺炎症の増加、喘息の症状の増加、肺機能の低下、および喘息併存症のリスク増加など、重症疾患の臨床転帰を予測する。
たとえば、重症喘息などの重度の免疫学的疾患では、非重症喘息に比べて比率(SAA/LXA4)が少なくとも3倍、好ましくは少なくとも5倍以上増加する可能性がある。比率に関する詳細については、JCI Insight、2017:2[4]e93534、Ricklefsら、ALX receptor ligands define a biochemical endotype for severe asthmaの図5を参照されたい(参照により本明細書に組み込まれる)。
本発明の方法の対照は、同じ疾患のより軽度/可逆的な形態(本明細書ではNSAの場合)または潜在的に健康な対象のいずれかであり得る。組織は、測定の好ましい標準であり得る。
本発明の一実施形態では、慢性炎症疾患の疾患は肺炎症であり、重症喘息(SA)または嚢胞性線維症であり得る。別の実施形態において、肺炎症は、COPD、気管支拡張症、細気管支炎、間質性肺疾患、移植拒絶、肺炎、肺膿瘍、肺血管疾患、肺塞栓、またはARDS(急性呼吸窮迫症候群)の一部である。
本発明の別の実施形態では、慢性炎症疾患は、肺炎症、関節炎、炎症性腸疾患、アテローム性動脈硬化症および乾癬で構成される群から選択される。
非SA炎症性疾患を診断する場合、予想されるバイオマーカーと範囲は同じではないとしても類似する。最も好ましくは、各適応症に特有の罹患組織を使用する。
本発明では、最初に患者の組織、体液または洗浄液を検査しなければならない。本発明のいくつかの実施形態、特にSA診断に関与する実施形態では、体液または洗浄液は気管支肺胞洗浄液である。他の実施形態では、組織または体液は、血液、血清、血漿、尿、鼻洗浄液、痰、呼気凝縮液、涙、母乳、精液、胸水、心膜液および関節液で構成される群から選択される。
本発明の別の実施形態では、上記で得られた情報を使用して、治療計画を決定するであろう。上記のマーカーの評価により、患者がSAなどの炎症性疾患を有していることを決定することができ、炎症解消メディエーターが示され得る。
最も重要なのは、炎症解消メディエーターがALX/FPR受容体のリガンドとして機能することである。15−epi−LXAはそのようなリガンドである。15−epi−LXAは、同じ受容体で炎症誘発性シグナル伝達血清アミロイドAのアロステリック阻害剤として機能し、同じALX/FPR受容体との相互作用を介して炎症解消作用も仲介する。15−epi−LXAに加えて、ALX/FPRの他の炎症解消性リガンドには、リポキシンA、リポキシンA生理活性類似体および模倣物、17−エピ−レゾルビンD1、レゾルビンD1、ならびにレゾルビンD1生理活性類似体および模倣物が含まれる。たとえば、例示的なリポキシンA類似体については米国特許第7,906,678号および第6,831,186号を調べることができる。他の例示的な類似体は、米国特許第7,700,650号、PCT/US02/06404、PCT/US02/35860、およびPCT/US00/06582に開示されている。
別の実施形態では、マクロファージ(組織、体液または洗浄液中)によるALX/FPR2受容体の発現について組織、体液または洗浄液を調べる。対照サンプルと比較して増加すると、肺炎症の増加、喘息症状の増加、肺機能の低下、喘息併存症のリスク増加など、重篤な疾患の臨床転帰が予測される。以下の実施例は、受容体発現の増加がSAを予測する好ましい実施形態を開示する。
本発明のこの実施形態では、好ましくは少なくとも5の増加がNSAではなくSAの診断の可能性増加を示すという方法で増加を評価する。
a.バイオマーカーの測定
別の実施形態では、本発明は、患者の組織、体液または洗浄液を検査し、リポキシンA(LXA)、15−epi−LXA、および血清アミロイドA(SAA)などの特定のALX受容体リガンドのレベルを測定または検査する方法である。好ましい一実施形態では、3つのマーカーすべてを測定するであろう。別の実施形態では、LXAおよび15−epi−LXAまたはSAAと共にLXAを測定する。本発明の好ましいバージョンでは、マーカーを測定し、LXAとSAAとの比を決定する。
本発明のいくつかの実施形態、特にSA診断に関与する実施形態では、体液または洗浄液は気管支肺胞洗浄液である。他の実施形態では、組織または体液は、血液、血清、血漿、尿、鼻洗浄液、痰、呼気凝縮液、涙、母乳、精液、胸水、心膜液および関節液で構成される群から選択される。
マーカーは、典型的には、当技術分野で現在知られている方法により測定される。たとえば、以下および標準的な参考文献に記載されているELISA法を使用することができる。有用な抗体は、Cayman Chemical(Ann Arbor、ミシガン州)などのカスタム研究製品組織で入手できる。他の方法には、リピドミクスやプロテオミクスなどの物理的な検出方法が含まれ得る。
対象の特徴
SAおよびNSA、ならびに非喘息HDの対象は、全米の7つの研究センターでSARP−3に参加するために募集された。NSAと比較して、SAの対象は、喘息コントロールテスト(ACT)のスコアが低く喘息コントロールアンケート(ACQ)のスコアが高いことから明らかなように、症状が増加していた。肺機能の肺活量測定は、SAコホートがより喘息を標的とした薬物を使用しているにもかかわらず、SAの方がNSAおよびHDよりも低かった(表1)。対象のサブセットは、ベースラインのフェノタイプ検査の一部としての気管支肺胞洗浄(BAL)による気管支鏡検査に同意した。SA対象は肺炎症が多く、BALの好中球が増加していた(表1)。
重症喘息対象では、リポキシンが減少し、SAAおよびマクロファージのALX受容体発現が増加している。
先天性炎症反応の運命は、ALX受容体シグナル伝達(16、21)によって部分的に決定されるため、炎症誘発特性(すなわちSAA)または炎症解消特性(すなわちLXA、15−epi−LXAおよびANXA1)を有するBAL液(BALF)ALXリガンドの存在、およびBAL細胞表面のALX受容体発現を測定した。SA対象のBALF LXA(中央値0.23pg/μgタンパク質、平均0.28pg/μgタンパク質)および15−epi−LXA(中央値1.02pg/μgタンパク質、平均1.24pg/μgタンパク質)は、NSA対象(LXAの中央値0.32pg/μgタンパク質、平均0.40pg/μgタンパク質、15−epi−LXAの中央値1.47pg/μgタンパク質、平均1.88pg/μgタンパク質)に比べて有意に少なかった(図1A〜図1B)。BALFリポキシンはHDと比較してNSAで有意に増加したが、SAコホートとHDコホートとの間に有意差はなく(図1A〜図1B)、以前のSARPコホートでの結果と一致した(14)。コホート間で免疫反応性ANXA1レベルの有意な差は確認されなかった(図1C)。対照的に、SAAレベルは、NSA(中央値0pg/μgタンパク質、平均11.21pg/μgタンパク質)と比較して、SA(中央値3.03pg/μgタンパク質、平均11.35pg/μgタンパク質)で増加した(図1D)。注目すべきことに、BALFのSAAレベルは120人の喘息対象のうち51人で検出限界を下回り、これらのサンプルには分析のために0pg/μgタンパク質の値を任意に割り当てた。BALFがタンパク質に対して補正されていない場合、BALFのALXリガンドレベルの違いも存在した。BALマクロファージ表面のALX受容体の発現は、ALXの正規化指数(ALXのMFIをアイソタイプ対照のMFIで割った値)として表されるデータを用いて、フローサイトメトリーによって決定した(方法を参照)。HDからNSA、SAへのBALマクロファージALX指数の段階的な増加が検出された(図1E)。
ALXリガンドは、喘息の炎症、症状、肺機能と示差的に相関する。
BALFのALXリガンドレベルと喘息の臨床パラメータとの関係をスクリーニングするために、すべての喘息対象の疾患活動性の測定値を使用してピアソン相関行列を構築した(NSAおよびSAのn=120)(図2)。LXAレベルは15−epi−LXAと正の相関があり、SAAと逆の相関があった。また、ALXリガンドを肺炎症、喘息症状および肺機能測定の臨床パラメータと比較した。特に、BALFの好中球の割合はLXAおよび15−epi−LXAと逆相関し、SAAと正の相関があった。予想どおり、ACQスコアとACTスコアは逆相関しており、肺機能と有意に関連した。LXAのBALFレベルは、喘息症状と逆相関した(すなわちACQスコアが高く、ACTスコアが低い)。LXAおよび15−epi−LXAも肺機能と正の関連があった。SAAは喘息症状や肺機能のパラメータとは有意に関係しなかった。BALFのALXリガンドレベルとFeNO、メタコリンPC20、またはアルブテロールによる肺機能の可逆性との間に有意な相関はなかった。サンプル数が限られているため、この分析は多重比較試験用に修正されていないが、選択したALXリガンドと臨床喘息の主要な特性、すなわち肺炎症、喘息症状、肺機能との関係を強く示唆した。
重症喘息におけるBAL好中球増加は、LXAレベルの減少とSAAレベルの増加に関連している。
BAL白血球のサブセットをNSA対象、SA対象およびHDにおいて決定した。予想どおり、マクロファージはBAL白血球の88〜92%を占める最も数の多いBAL細胞型であった(図3A)。SA対象では、NSA対象よりもBAL好中球の割合が有意に高かった(SAの平均+/−SEM3.32+/−0.59%に対してNSA1.38+/−0.19%、図3B)。NSAおよびHDと比較して、SAではBALリンパ球および好酸球が増加する傾向もあった(図3C〜図3D)。BALFのLXAレベルは、喘息コホート全体またはSAコホートを個別に分析したときのBAL好中球率と逆相関した(図3E〜図3F)。対照的に、SAAレベルは、すべての喘息コホートおよびSAを個別に分析したときのBAL好中球率と正の相関があった(図3G〜図3H)。LXAレベルも肺機能(すなわちFEV1およびFVC(予測値%))と正の相関があったが、このコホートではSAAレベルと肺機能との間に相関はなかった。
ALX受容体リガンドと発現は、喘息症状に関連している。
ALXシグナル伝達経路と喘息症状の測定値との関係をさらに調査するために、BAL ALXリガンドの連続変数を中央値を使用してカテゴリの高サブグループと低サブグループとに変換し、サブグループ間のカットオフを定義した。BALF SAA値の中央値(1.22pg/μgタンパク質、図4A)を使用して、「SAAhigh」対象と「SAAlow」対象との関係と喘息症状の測定値を決定した。SAAhighと定義された対象では、SAAhigh群の喘息症状の増加と一致して、SAAlow対象と比較してACQスコアが著しく増加し、ACTスコアが減少した(図4B)。喘息の重症度によって層別化すると、SAAlowであるNSA対象が増え、SAAhighであるSA対象が増えた(図4C)。SAの対象のみを考慮すると、ACQスコアはSAAlowとSAAhighの対象間で有意差があった(図4D)。注目すべきことに、ACQおよびACTスコアのSAAhighコホートおよびSAAlowコホート間の有意差は、NSAコホートでは明らかではなかった。
ピアソン相関により、BALFのLXAレベルはSAAレベルと喘息症状に反比例するため(図2)、LXA high群とLXA low群の対象および喘息症状の差を決定した。LXAレベルの中央値を群間のカットオフとして使用した(0.23pg/μgタンパク質、図4E)。LXA lowの対象では、LXA low群のより多くの症状と一致して、LXA highの対象と比較してACQスコアが高く、ACTスコアが有意に低かった(図4F)。重症度で層別化すると、NSAの対象はLXA high群でより多く、LXA lowコホートの約70%がSAの対象であった(図4G)。SAAでの所見とは対照的に、LXAの低レベルはSAコホートの症状スコアと有意に関係しなかった(図4H)。ただし、NSA対象の中で、LXA high群は、ACTスコアが高いことから明らかなように症状が有意に少なかった(補足図3B)。注目すべきことに、筋肉内トリアムシノロンの単回投与は、SAまたはNSAのいずれかの対象においても、3〜6週間後のLXAレベルまたはSAAレベルのいずれにおいても識別可能な変化をもたらさなかった。
ALXリガンドSAAおよびLXAの喘息症状に対する相反する関係を受けて、次にBALマクロファージALX指数について同様の分析を行った。サブグループ間のカットオフを定義するために、ALX指数の中央値を使用して喘息対象をALXhighコホートとALXlowコホートに分類した(中央値=4.61、図4I)。ALXhighの喘息対象は、喘息症状の増加と一致して、ACQスコアが高くACTスコアが有意に低かった(図4J)。喘息重症度による層別化(図4K)後、ALXhighの対象は、SAコホートにおける両方の測定(すなわち、ACQおよびACT)で有意な症状の増加を有した(図4L)。ALX指数は、NSAコホートの症状スコアと有意に関連しなかった(補足図3C)。さらに興味深いことに、BALマクロファージALX指数は、喘息対象におけるMHCクラス2のマクロファージ指数およびCD206発現と相関があった。
SAAレベルおよびLXAレベルは共に、SAとNSAとを区別する生化学的エンドタイプを表している。
個々に、SAAレベルおよびLXAレベルは両方とも喘息重症度と関連していた。より多くのSA対象がSAAhighおよびLXA lowレベルを有し、より多くのNSA対象がSAAlowおよびLXA highレベルを有していた(図4)。SAでは、マクロファージのALX発現が増加し(図1)、喘息症状の増加に関連したため(図4)、次に、ALXリガンドの組み合わせのBALFレベルがSAに関連しているかどうかを決定した。喘息対象をBALFのLXAおよびSAAレベルに基づいて4群に分けた(図5A)。個々のBALF LXAレベルとSAAレベルの関係から、これらのALXリガンドが独立して調節されていることが示唆されたため、(中央値に基づいて)高低のカテゴリ分類のアプローチを選択した(図5A)。対象を臨床的重症度によって層別化すると、NSAの半分以上およびSAの1/4未満がLXA highSAAlowであることが顕著であった(図5B、ベージュ)。対照的に、LXA lowSAAhighは、NSA対象の22%と比較してSA対象では41%であった(図5B、紫)。注目すべきことに、喘息対象の場合、BALFのSAAとLXAレベルの相対比は、個々のALXリガンドのいずれのレベル(図3Eおよび図3G)よりも、BAL好中球増加と強く相関していた(図5C)。これら2つの異なる群の喘息対象を比較すると、LXA lowSAAhigh群は、LXA highSAAlow群よりも有意に高いBAL好中球および喘息症状(すなわち、より高いACQ、より低いACT)およびより低い肺機能(すなわち、FEVおよびFVC予測%)を示した(図5D−図5F)。総BAL白血球数とリンパ球および好酸球の割合は、2群間で差はなかった。ACQスコアが1.5を超える対象の割合は、LXA lowSAAhighコホートで高く、この群の症状増加の別の尺度を表している。
SARP−1のクラスター分析では、臨床パラメータを使用して5つの喘息サブタイプ(軽度のアレルギー性喘息、軽度から中等度のアレルギー性喘息、より重度の高年齢発症喘息、重度の可変性アレルギー性喘息、重度の固定性気流喘息)を特定した(5)。ここでSAAおよびLXAをALX受容体シグナル伝達の生化学マーカーとしてこの分類を使用すると、LXA highSAAlow群の71%がNSAクラスターの1つに割り当てられ、LXA lowSAAhighの対象の64%がSAクラスターの1つに割り当てられたことは注目に値した(図5G、図6E)。
SAAは急性期タンパク質であり、LXA lowSAAhighエンドタイプと喘息重症度および好中球性肺炎症との関係により、次に、LXAおよびSAAと増悪および一般的な喘息併存症との関係があるかどうかを決定した。高いSAAレベルと低いLXAレベルの両方は、副鼻腔炎、胃食道逆流症(GERD)および肥満(BMI>30)と有意に関連し、低いLXAは、前年よりも頻繁な急性増悪の履歴とも関連していた(表2)。合わせて、低いLXAレベルと高いSAAレベルの組み合わせ(すなわち、LXA lowSAAhighエンドタイプ)は、これらの喘息併存症とさらに密接に関連していた(表2)。
ALX受容体を介したSAAおよび15−epi−LXAシグナル伝達は、好中球化学誘引物質IL−8の産生を調節する。
これらのALX受容体リガンドの機能的関係を決定するため、次に、慢性閉塞性肺疾患で以前に認定したALX依存in vitroレポーターアッセイに注目した(18)。A549肺上皮細胞を安定してトランスフェクトして、ヒトALX/FPR2受容体(hALX)を発現させた。BALFサンプルは、代表レベルのALXリガンドを有するHD、NSA、SA対象から選択した(図6A)。SAAは、A549hALX細胞によるIL−8産生の濃度依存性(0〜10ng/ml)の増加をもたらした(図6B)。A549hALX細胞をBALFに曝露すると(方法を参照)、代表的なSA BALFのいくつかはIL−8産生を大幅に増加させ(図6C)、BALF SAAとLXAの相対量を反映した。外因性15−epi−LXAの添加は、BALFで条件付けされた細胞によるA549hALX細胞のIL−8産生を阻害した(図6D)。注目すべきことに、15−epi−LXAによるIL−8産生の最大の阻害は、LXA lowSAAhighの対象からのBALFで条件付けされたA549hALX細胞に対するものであった(図6D)。
考察
本明細書では、SARP−3において喘息気道反応に対する相反する影響の可能性を有するALX受容体の4つのリガンド、すなわちLXA、15−epi−LXA、ANXA1およびSAAの量を測定した。SAでは、BALマクロファージのALX受容体発現が増加し、ALXのBALFリガンドが選択的に調節された。SAでは、炎症解消性リポキシンのBALFレベルが低下し、炎症誘発性SAAのレベルが上昇した。リポキシンレベルは、SAA、BAL好中球および喘息症状と逆相関し、リポキシンは肺機能の測定値と正の相関があった。SAAhighおよびALXhighの対象はSAであることが多く、ACQスコアが増加し、ACTスコアが減少していた。組み合わせたエンドタイプでLXAとSAAのレベルを合わせて考慮すると、いずれかのメディエーターを個別に考慮した場合に比べて、喘息症状、肺機能および気道好中球増加症とのより強い関連がみられた。LXA lowSAAhighの対象は、LXA highSAAlowの対象に比べて肺炎症と喘息症状が多く、肺機能が低下していた。LXA lowSAAhighおよびLXA highSAAlowの対象は、それぞれSAおよびNSA臨床クラスターに分けられた。重要なことに、LXA lowSAAhighの対象は、過去1年間の喘息増悪の可能性が有意に高く、喘息併存症(副鼻腔炎、GERDおよび肥満)の可能性が有意に高かった。SA対象からのSAAまたはBALFへの曝露により、in vitroのALX発現ヒト肺上皮細胞による好中球化学誘引物質IL−8の産生が増加した。上皮細胞によるこのSAA駆動のIL−8産生は、薬理学的用量の15−epi−LXAへの曝露によって緩和され、SAの好中球性炎症に関連するALXリガンド間の機能的相互作用を裏付ける。合わせると、これらの所見は、喘息の患者層別化のための新しい生化学的エンドタイプを定義するSAの肺炎症におけるSAAおよびLXAによるALX受容体シグナル伝達の機械的役割を裏付ける。
ALX受容体は、炎症反応の運命を調節する興味深い標的である。LXAとSAAはALX受容体と相互作用して、炎症に対して相反する効果を発揮する(18)。ALX受容体は、7つの膜貫通型Gタンパク質共役受容体であり、好中球(22)、好酸球(23)、グループ2先天性リンパ系細胞(24)、ナチュラルキラー細胞(24)、リンパ球(25)、単球(26)、樹状細胞(27、28)、マクロファージ(29)および気道構造細胞(30)など、喘息の病因に関連するいくつかの肺細胞に存在する。LXAは、ALXに対する高親和性リガンドであり、抗炎症性および炎症解消性の細胞応答を示す(16)。SAAはより低い親和性で結合するが、この急性期反応物は、感染および急性炎症の上昇工程中にLXAよりもかなり豊富である(18)。併存症を有するSA患者にも関連しており、コルチコステロイドは、特にLPSとの併用でSAA産生を促進することができる(18)。LXAの7番目の膜貫通ドメインおよび隣接領域(31、32)との相互作用とは異なり、SAAは1番目と2番目の細胞外ループドメイン(33)と相互作用し、受容体の立体構造と二量体化に顕著な変化をもたらし、それが受容体の炎症解消性シグナル伝達を炎症誘発性シグナル伝達に変化させる(17)。本明細書において、SAでは、ALXの発現はBALマクロファージで増加し、喘息症状の増加に関連していた。マクロファージのALX発現は、表面CD206の発現と相関しており、炎症解消の内因性経路に関与する「M2」マクロファージを示している(34、35)。SAのBALFにおけるSAAの増加とリポキシンの減少と共に、BALマクロファージでのALX発現の増加は、コルチコステロイドの投与量が多いにもかかわらず肺炎症の増加(BAL好中球増加など)を含むSAA駆動の結果を反映する可能性がある。肺のALX受容体の近くにSAAとLXAが存在し、炎症反応に対するそれらの多様な影響により、ALX受容体は急性炎症またはその解消の極めて重要なシグナル伝達ネクサスとして機能する態勢を整えている。
リポキシンは、構造的および機能的にロイコトリエンおよびプロスタグランジンとは異なるアラキドン酸代謝の産物である。リポキシンAは、喘息を含む肺疾患に罹患した患者からのBALFにおいてヒトで最初に検出された(36)。リポキシンは、specialized pro−resolving mediator(SPM)と呼ばれる内因性化学シグナルの新属の主要メンバーであり、炎症性組織での顆粒球の動員と活性化を阻害し、マクロファージを介した回復期の死滅細胞、微生物および破片の一掃を促進する能力によって部分的に定義される(8)。一部の喘息患者によるロイコトリエン産生の増加とは異なり、リポキシンのレベルはコントロールされていない重症の喘息で減少する(13)。現在の抗ロイコトリエン薬は、喘息のリポキシンを増加させるとは期待されていない。重症喘息における不完全なリポキシン産生の原因になり得る複数の要因があるが、SAにおける気道の酸化ストレスの増加がリポキシン生成の減少の主な原因であると最近判断された(11)。ヒトの研究では、吸入されたLXAは喘息の気管支誘発を抑制し(10)、リポキシンは、メタコリン、ヒスタミンおよびトロンボキサンに対する気管支収縮においてサイトカインに媒介される増加を調節する(11)。最近、安定したLXA類似体が、若年性湿疹の患者のアレルギー性炎症および症状を著しく減少させることが示された(37)。前臨床研究により、代謝の不活性化に抵抗するLXA類似体は、メタコリン、気道粘液化生、および2型炎症に対するアレルゲン駆動の気道過敏性を予防し、強力に低下させることができることが立証された(38、39)。hALX受容体のトランスジェニック発現は、アレルゲンに対する炎症反応の減少も示し、抗炎症および炎症解消における内因性ALXリガンドの役割を裏付けている(23)。ALXに加えて、リポキシンは、抗ロイコトリエン薬のクラスのうち1つの薬理学的標的であるcysLT1を含む追加の受容体と相互作用できる(40)。合わせると、これらの所見は、気道の炎症反応をコントロールし、その解消を促進するための、健康におけるリポキシンの極めて重要な炎症解消の役割を示している。ここで、SAにおけるリポキシンの減少したBALFレベルが気道炎症、粘液および過敏性の主要な内因性調節経路を無効にすることは以前の出版物から予測され得、本発明者らの結果は、低いLXAとSAにおける肺炎症、喘息症状および併存症の増加、ならびに肺機能低下との強力で一貫した相関を示している。
リポキシンとは対照的に、炎症反応を促進するためにこれらの受容体に関与するALX受容体のいくつかのペプチドリガンドがある。急性期反応物SAAはALXペプチドリガンドの1つであり、ALXを介して好中球の走化性と活性化を誘導することができる(41、42)。SAAは重度のアレルギー性喘息で増加し(43)、樹状細胞のアポトーシスを防止してCD4T細胞の糖質コルチコイド耐性を誘導することができる(44)。本明細書では、SAにおけるBALFのSAAレベルが上昇し、BAL好中球と強く関連していた。SAAhighの対象は喘息の症状が増加し、副鼻腔炎、GERDおよび肥満の相対的リスクが上昇した。対象が低いLXAレベルおよび高いSAAレベルの両方(すなわち、LXA lowSAAhigh)を有していた場合、BAL好中球、喘息症状および肺機能低下の相対的リスクがすべて上昇した。最近、非2型炎症を有するSAの一部の対象がIL−6highであることが確認された(45)。IL−6はSAA発現を誘導し(46)、この急性期タンパク質と共謀して、特に肥満に関連する全身代謝変化を伴うSAの好中球および非2型肺炎症を活性化する可能性がある。A549hALX上皮細胞では、LXA lowSAAhighの対象からのBALFは好中球化学誘引物質IL−8の産生を増加させたが、これは15−epi−LXAによって阻害された。ALX受容体では、SAAの15−epi−LXA阻害は本質的にアロステリックであり(18)、薬理学的用量で投与すると、15−epi−LXAは、in vitroでのヒト気道上皮細胞によるSAA駆動IL−8産生およびマウスのin vivoでのSAAを介する急性炎症を減少させることができる(18)。SAにとって興味深いことに、SAAの産生はコルチコステロイドによって増加し、その発現はステロイドとLPSとの組み合わせによって相乗的に増加する(18)。SAAとの別個のまたは相乗的な経路を介して作用する追加の可溶性メディエーターも、重症喘息における上皮細胞のIL−8産生および好中球の化学誘引に寄与する可能性がある。SARP−3に登録された対象は、筋肉内トリアムシノロンの前後に臨床的に特徴付けられ、SAの成人対象は、全身コルチコステロイド後のNSAと比較してFEVの低下と喘息コントロールの悪化を示し続けた(47)。注目すべきは、ステロイド投与の3〜6週間後に測定した場合、LXA、15−epi LXA、およびSAAのBALFレベルは、筋肉内トリアムシノロンの単回投与によって有意に変化しなかった。15−epi−LXAとは異なり、コルチコステロイドはSAAを介した肺炎症を抑制せず(18)、このことは、SAに罹患した一部の対象についてその慢性好中球性肺炎症がコルチコステロイドによって永続化される可能性があることを示唆し、また、SAAレベルは、コルチコステロイドのこの意図しない結果の危険にさらされている対象の特定を支援することによって、より正確な喘息管理に役立つ可能性があることを示唆する。
本明細書における生化学的分析は、ALX受容体シグナル伝達をSAの病態生理に関連付ける。臨床的および統計的アプローチを使用して成人喘息の5つのフェノタイプが定義されているが(5)、これらのフェノタイプをSAの病因の異なる分子メカニズムに関連付ける必要性が残っている(6)。本発明者らは、ALXシグナル伝達をSA、ならびに対象を個別の臨床クラスターに分けるBAL LXAレベルおよびSAAレベルにリンクする前臨床証拠に基づいて候補経路アプローチを選択し、この生化学経路が喘息エンドタイプとして患者の層別化に追加の価値をもたらすことができることを示唆した。本明細書における所見は、これらのALXリガンドが、SAにおける患者のエンドタイピングの遺伝的、代謝的、環境的影響と臨床的特徴を包括的にモデル化するために設計される将来の研究に含まれるべきであることを示唆している。
本明細書では、BALFのLXA lowSAAhighレベルと好中球性肺炎症およびコントロール不良喘息との有意な関連が特定されたが、考慮すべき潜在的な制限がいくつかある。生化学分析でこの慎重にフェノタイプが決定された喘息対象の群から比較的多数のBALサンプルを得たことは有利であったが、臨床(または臨床試験)設定で気管支鏡検査を日常的に行うことは実用的ではない。今後の研究では、気管支鏡検体を用いて本明細書で明らかになった関係に対する解剖学的コンパートメントの影響を判断するために、侵襲性の低い手段(すなわち、痰、呼気凝縮液)で収集された呼吸サンプルを取得および分析することが重要であろう。本明細書における分析の横断的性質は、このエンドタイプの安定性に対処おらず、これは侵襲性の低い手段で得られるサンプルで最もよく対処される問題である。追加のALXリガンドに関して、本明細書でANXA1に使用したELISAは無傷のタンパク質と切断されたタンパク質とを区別しないため、本明細書で関係がなくても、より厳密な実験ツールが利用可能になる場合にはその潜在的な存在を排除しない。喘息エンドタイプの特定のためのALXシグナル伝達の識別力をさらに高める可能性のあるALX受容体のペプチドおよび脂質リガンドもいくつかある。
要約すると、ALX受容体の発現は喘息BALマクロファージで増加し、本発明者らは喘息のBALFで選択的に調節されるALX受容体リガンドのカセットを特定した。リポキシンおよびSAAのレベルは、肺炎症および喘息コントロールの臨床パラメータと相関していた。特に、LXA lowSAAhighBALFの対象は、BAL好中球の増加、喘息症状および喘息併存症、ならびに肺機能低下を伴うSAに罹患している可能性が高かった。薬理レベルでは、15−epi−LXAは、ALX受容体でのSAAシグナル伝達に機能的に相反して、好中球化学誘引物質IL−8の産生を阻害していた。BALF LXA lowSAAhighの対象は、LXA highSAAlowの対象とは異なる臨床クラスターに割り当てられ、これらの生化学的メディエーターが喘息対象のサブグループを識別し、SAの非2型ステロイド抵抗性炎症の新しい喘息生化学的エンドタイプとして機能することが示唆された。
材料および方法
研究設計
SARP−3は、SAおよびNSAに罹患した対象における分子、細胞および生理学的フェノタイプを特徴付けるために設計された、NHLBIが資金提供した研究である(NCT01606826)。喘息対象および健康な対象を募集し、ベースラインの特徴評価を完了し、一部の対象は気管支鏡検査に同意した。SARPの方法、対象の登録、および研究手順に関する詳細は参考文献に見出すことができる(45)。
参加者とサンプル収集
13歳以上の喘息対象および健康な対照対象を2012年11月から2015年2月の間に米国の地理的に分散した7つの研究センターによって募集した。欧州呼吸器学会/アメリカ胸部学会のガイドラインを使用して対象をSAまたはNSAに分類した(48)。対照対象は、一般的な健康状態を報告し、肺疾患、アトピー性疾患またはアレルギー性鼻炎の病歴のない非喫煙者であった。BALは温かい生理食塩水の50mLアリコートで3回行い、BALFは手で吸引して回収した。対象は、筋肉内トリアムシノロン(1mg/kg〜最大量40mg)を投与され、一部の対象は3〜6週間後に2回目の気管支鏡検査を受けることに同意し、同じ方法でBALサンプルを収集した。BAL細胞を数え、白血球数の差を決定した。無細胞BALF上清をいくつかのアリコートに分けた。BALFの1アリコート(1ml)を氷冷メタノール(2ml、1:2、体積/体積)と直接混合した後、−80℃で保存した。他のアリコートは−80℃で直接保存した。保存したアリコートは、分析のために後でブリガム・アンド・ウィメンズ病院に送った。
脂質抽出
BUCHI Rotavapor R−200/205を使用して、BALFとメタノール(1:2、体積/体積)のアリコートを真空中で乾燥させた。サンプルをメタノール(500μl)と蒸留/脱イオン水(10ml)で再懸濁した後、(13)のようにC18 SepPakカートリッジ(Waters、Milford、マサチューセッツ州)を使用して抽出した。ギ酸メチル画分を穏やかな窒素気流下で乾燥させ、各サンプルを1mlのメタノールに再懸濁し、LXAおよび15−epi−LXAのELISAを行うまで−80℃で保存した。
タンパク質アッセイ
BALFのタンパク質測定には、Pierce BCA Protein Assay Kit(Thermo Fisher)を使用した。タンパク質が25μg未満のサンプルは、さらなる分析から除外した(n=3、NSA=1、SA=2)。
ELISA
BALFのLXAおよび15−epi−LXAレベルは、ELISA(Neogen、Lexington、ケンタッキー州)で測定した。メタノール中に保存した抽出されたBALFサンプルを穏やかな窒素気流下で乾燥させ、ELISAバッファーに再懸濁した。SAAおよびANXA1レベルは、メタノールの非存在下で保存したBALFのアリコートにおいてELISAで測定した(SAA:Abazyme、Needham、マサチューセッツ州、ANXA1:Cloud−Clone、Houston、テキサス州)。LXA、15−epi−LXA、SAAおよびANXA1レベルは、BALFの総タンパク質含有量に対して正規化した。一部の対象のSAAレベルは検出限界未満であり、これらのサンプルには分析のためにタンパク質0pg/μgの値を割り当てた。LXAおよびSAAの中央値を使用して、対象を「高」および「低」サブグループに分けた。
フローサイトメトリー
BALの細胞ペレットは対象のサブグループから入手することができた。ex vivo染色では、BALF細胞をPBS中のマウス血清(Sigma、St.Louis、ミズーリ州)を用いて4℃で30分間ブロッキングした。次に、細胞を製造元の指示に従ってViability Dye eFluorR660(eBioscience、San Diego、カリフォルニア州)とインキュベートし、続いてヒトタンパク質に対する抗体(抗ALX(クローン304405、R&D Systems、Minneapolis、ミネソタ州)−PerCP、抗HLA−DR(主要組織適合複合体クラスII、L243)−アロフィコシアニン−Cy7(APC−Cy7)(BD Biosciences、San Jose、カリフォルニア州)および抗CD206(マクロファージマンノース受容体、19.2)−フィコエリトリン(PE)(eBioscience)または同じアイソタイプの直接結合非関連抗体(BD Biosciences)を4℃で使用)と30分間インキュベートした。データはCanto IIフローサイトメーター(Becton Dickinson)で取得し、FlowJoソフトウェアバージョン10.1(TreeStar、Ashland、オレゴン州)を使用して分析した。マクロファージは単一細胞(二重排除による)、生存細胞(Viability Dye eFluorR660陰性)、CD206細胞として同定した。ALX、MHCクラスIIおよびCD206のMFIをマクロファージで評価し、アイソタイプ対照抗体のMFIで正規化した(MFI細胞表面マーカー/MFIアイソタイプ対照=MFI指数)。
In vitro A549細胞培養
ヒトALX受容体を安定して発現するようにトランスフェクトされたA549を使用した((18)のように)。A549hALX細胞を48ウェルプレート(5x10細胞/ウェル)に播種し、RPMI 1640(Lonza)に、2mMのL−グルタミン、10%熱不活化ウシ胎児血清(Gibco)、ペニシリン(100IU/mL)およびストレプトマイシン(100μg/mL)を補充して、37℃、5%COでコンフルエントになるまで培養した。コンフルエントになったら、A549hALX細胞を無血清培地で16時間培養した後、BALF(100μl)および無血清RPMI培地(100μl、1:1体積:体積)に24時間(37°C、5%CO)曝露した。一部の実験では、組換えヒトSAA(0〜10ng/ml、Peprotech)、15−epi−LXA(100nM、Cayman Chemical)またはビヒクル対照を追加した。インキュベーションの終了時に、上清を氷上で収集し、−80℃で保存した。上清のIL−8レベルをELISA(R&D)で測定した。BALFへの曝露後にIL−8産生の増加がなかった場合、サンプルにはゼロの値を割り当てた(図6C)。
統計分析
図では、データは個別に中央値を示すか、または平均±SEMとして表し、表では、データは平均±SDとして表している。図4のバイオリンプロットでは、基礎となるデータ分布に基づいて、SPSSで各変数のビンサイズと幅を自動的に決定した。差の統計的有意性は、両側スチューデントt検定、一元配置分散分析、Kruskal−Wallis検定(正規性の前提条件が満たされていない場合)、またはSPSSバージョン23.0(IBM)を使用して記載のようにカイ二乗検定によって評価した。複数の比較を修正するために、ポストホックチューキー検定(分散分析用)とダン検定(Kruskal−Wallis分析用)を使用した。ピアソン相関係数(r)で相関を評価し、線形または非線形(対数軸のグラフの場合)の回帰直線を示している。相関分析には、統計分析の値0のサンプルが含まれていたが、値0のデータポイントは検出可能なALXリガンドの回帰線分析では除外した。<0.05のp値を有意とみなし、報告されたp値は複数の比較のために調整した。
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Claims (17)

  1. (a)体液、組織または洗浄液を収集または調製するステップと、
    (b)体液、組織または洗浄液中のALX受容体リガンドまたはALX受容体発現を測定するステップであって、ALX受容体リガンドのレベルが臨床転帰または治療法の選択を予測する、ステップと
    を含む、患者における慢性炎症の疾患の重症度を判定する方法。
  2. ALX受容体リガンドがLXA、15−epi−LXAおよびSAAで構成される群より選択される、請求項1に記載の方法。
  3. 測定が比率をもたらす、請求項1に記載の方法。
  4. 慢性炎症の疾患が、病的肺炎症、関節炎、炎症性腸疾患、アテローム性動脈硬化症および乾癬で構成される群から選択される、請求項1に記載の方法。
  5. 肺炎症の疾患が嚢胞性線維症である、請求項4に記載の方法。
  6. 肺炎症の疾患が喘息である、請求項4に記載の方法。
  7. 肺炎症の疾患が、COPD、気管支拡張症、細気管支炎、間質性肺疾患、移植拒絶、肺炎、肺膿瘍、肺血管疾患、肺塞栓、およびARDSで構成される群から選択される、請求項4に記載の方法。
  8. 体液または洗浄液が気管支肺胞洗浄液である、請求項4〜6のいずれか一項に記載の方法。
  9. 体液、組織または洗浄液は、血液、血清、血漿、尿、鼻洗浄液、痰、呼気凝縮液、涙、母乳、精液、胸膜液、心膜液および関節液で構成される群から選択される、請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法。
  10. リポキシンAおよび血清アミロイドAのレベルが測定され、比が肺炎症の増加、喘息症状の増加、肺機能の低下および喘息併存症のリスク増加を含む重篤な疾患の臨床転帰を予測する、請求項2に記載の方法。
  11. 組織、体液または洗浄液中のマクロファージによるALX/FPR2受容体の発現が、肺炎症の増加、喘息症状の増加、肺機能の低下および喘息併存症のリスク増加を含む重篤な疾患の臨床転帰を予測する、請求項1に記載の方法。
  12. 体液、組織または洗浄液中のALX受容体リガンドまたはALX受容体発現を測定する方法であって、方法が、
    (a)患者の組織、体液または洗浄液を取得するステップと、
    (b)体液、組織または洗浄液中のALX受容体リガンドまたはALX受容体発現の量を判定するステップと
    を含む、方法。
  13. 体液、組織または洗浄液は気管支肺胞洗浄液である、請求項12に記載の方法。
  14. 体液、組織または洗浄液が、血液、血清、血漿、尿、鼻洗浄液、痰、呼気凝縮液、涙、母乳、精液、胸膜液、心膜液および関節液で構成される群から選択される、請求項12に記載の方法。
  15. 測定が、LXA、15−epi−LXA、およびSAAのうちの少なくとも1つの測定である、請求項13または14に記載の方法。
  16. 測定が、LXA、15−epi−LXA、およびSAAのうちの少なくとも2つの測定である、請求項13または14に記載の方法。
  17. 測定がELISAによるものである、請求項12に記載の方法。
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