JP2020512017A - 外傷性脳傷害及び脳震盪症状の分析及び予測 - Google Patents

外傷性脳傷害及び脳震盪症状の分析及び予測 Download PDF

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Abstract

唾液中のTBIに関連するmiRNAの濃度レベルを検知することによって外傷性脳傷害またはTBIを検知または診断するための方法を提示する。更に、唾液miRNA濃度レベルの制御及び正規化された比較のための方法を提示する。唾液miRNA、唾液miRNAを検知するためのプローブ及び/またはプライマーを含むアッセイキットも提示する。

Description

関連出願の相互参照
本出願は、2017年3月23日に出願された仮特許出願第62/475,698号、2017年3月31日に出願された同第62/480,079号、2017年5月5日に出願された同第62/502,107号、及び2018年1月29日に出願された同第62/623,145号に基づく優先権を主張する。これらの出願の内容は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれている。
本発明は、外傷性脳傷害(TBI)を受けた成人及び小児の対象、ならびにTBIに起因する脳震盪後症候群(PCS)を発症する可能性が高い対象を診断し特定する分野に関する。本発明は、唾液miRNAレベルにおける概日変動などの時間的変化を補償するように唾液中のマイクロRNA(miRNA)レベルの値を補正または正規化することに加えて、疾患、傷害、もしくは他の障害、または健康のステータスと相関する唾液mi−RNAレベルの異常な時間的変化を検知するための方法に関する。
米国では毎年300万件の脳震盪が発生し、およそ2/3は子供及び青年に起こる。これは2007年から約250%の増加である(McCarthy et al.,2015)。小児の脳震盪の80%超は軽度外傷性脳傷害(mTBI)に起因する(Kirkwood,et al.,2006)。mTBIは、精神状態の変化、意識消失(<20分間)、または記憶喪失(<24時間)として顕在化し、初期のグラスゴー昏睡尺度スコアが≧13であり、局所神経障害がない、外傷による脳機能の混乱として定義されている(J.Head Trauma Rehabil.,1993)。ほとんどの子供において脳震盪の症状は2週間以内に解消するが、一部の子供は、この期間を過ぎて続く認知症状、身体症状、情動症状、及び行動症状を経験する(Babcock et al.,2013、Barlow et al.,2011、Scorza et al.,2012)。症状が28日よりも長く続く個体は、子供における発生率が6%から59%に及ぶ脳震盪後症候群(PCS)を有するものと分類され得る(Ayr et al.,2009、Burton et al.,1997、Yeates et al.,1999、Barlow et al.,2010)。
ほとんどの小児科医は脳震盪を診断する能力があると考えているが、現在のところ、PCSを発症する子供のサブセットを信頼性高く特定することができる確立された臨床ツールは存在しない(Zemek et al.,2013、Zonfrillo et al.,2012)。脳震盪を起こした一部の子供がPCSにかかりやすくなる要因に関する知識が不足しているため、小児科医が予測的ガイドラインを策定することは困難である。脳震盪を起こした子供を評価する客観的尺度が存在しないことで、専門医の紹介及び個別化された処置計画の実行が遅れる場合がある(Bazarian et al.,2001)。
過去の小児科学研究では、PCSリスクと、女性、高齢、初期の頭痛の存在、及び入院などの因子との間の相関性が見出されている(Babcock et al.,2013、Zemek et al.,2013、Scopaz et al.,2013)。2012年のConsensus Statement on Concussion in Sportでは、脳震盪の正確な臨床評価のために年齢に適した症状チェックリストを子供、親、教師、及び介助者に供与することが推奨された。チェックリスト機能を用いる臨床リスクスコアは、頭部傷害の48時間以内に現れる患者のPCSリスクを予測する中程度の能力を示している(Zemek et al.,2016)。しかしながら、典型的な臨床診察の時間的制約内で複数の年齢別質問表を供与しスコアリングすることの実現可能性により、医師が共通の脳震盪評価ツールを採用することが妨げられてきた(Zonfrillo et al.,2012)。むしろ、多くの研究者は脳震盪の代替的な診断アプローチを探求し始めている。
脳震盪の経過を診断、モニタリング、及び予測する手段としてのタンパク質バイオマーカーの使用に関する研究は、過去10年間で著しく増加した(Papa et al.,2013)。最も広範に調査されているバイオマーカーのうちの1つは、アストロサイトで発現し、脳脊髄液(CSF)及び血清において低レベルで見られる低分子量タンパク質のS100βである(Papa et al.,2015、Berger et al.,2002)。S100βのレベルは、成人におけるmTBI後の頭部コンピュータ断層撮影(CT)の所見と相関するが、小児の頭部外傷におけるその精度に関しては矛盾する報告が存在する(Jeter et al.,2013、Unden et al.,2009)。
S100βの基準範囲は存在するが、主として成人のデータに基づいており、子供の発育中の年齢及び性別による変動を考慮しなければならない(Gazzolo et al.,2003)。S100βは中枢神経系(CNS)の外でも産生され、骨折及び腹腔内傷害を含む病状の影響を受ける(Kovesdi et al.,2010)。これらの要因のため、mTBI診断試験としてのS100βの特異性は不十分である(Bazarian et al.,2006)。加えて、S100βはエクササイズの影響を受けるため、青年に一般的な機転であるスポーツによる脳震盪におけるその有用性は限定される(Otto et al.,2000)。年齢にかかわらず、現在研究されているタンパク質バイオマーカーのほとんどは、検知可能な頭蓋内病変を有しない個体においてmTBIを検知するには低い感度を有する(Bhomia et al.,2016)。また、mTBI後のPCSを信頼性高く予測することができているタンパク質バイオマーカーは存在しない(Ma et al.,2008、Begaz et al.,2006)。
マイクロリボ核酸(miRNA)は、ヒトの全身におけるタンパク質翻訳に影響する小さな内因性の非コード分子である(Nam et al.,2014)。これらは、保護的なエキソソーム及び微小胞により細胞外空間を通って輸送されるか、またはタンパク質に結合し、このため、血清、CSF、または唾液中で容易に検知することが可能である(Bhomia et al.,2016、Valadi et al.,2007)。損傷した細胞によって放出される組織特異的mRNAのレベルは、ヒト疾患のバイオマーカーとして機能し得る。miRNAは、その存在量、変動するpHレベルでの安定性、酵素分解に対する抵抗性、及び転写調節における本質的役割を理由として、良好なバイオマーカー候補であり得る(Gilad et al.,2008)。
7つの過去の研究では、ヒトTBIにおけるmiRNAバイオマーカーの有用性が調査された。Pasinetti及び共同研究者らは、1種のmiRNA(miR−671−5p)が、外傷後ストレス障害(PTSD)及びmTBIを併発している9名の退役軍人の末梢血単核球中では、PTSDのみを有する9名の対照退役軍人と比較して減少していることを見出した(Pasinetti et al.,2012)。Redell及び共同研究者らは、同齢、同性、及び同人種の対照の血漿中で特定された108種のmiRNAのうち52種が、重度TBI(sTBI)後の10名の対象において「変化した」ことを見出した。この研究では、sTBI(GCS<6)及びmTBI(GCS>12)の両方を傷害後24時間以内に特定するためのmiRNAの有用性が更に調査された。同研究者らは、健康な志願者と比較してsTBIを有する8名の対象では1種のmiRNA(miR−765)が増加し、2種のmiRNA(miR−16及びmiR−92a)が減少したことに加え、mTBIを有する11名の対象では2種のmiRNA(miR−92a及びmiR−16)が増加したことを見出した(Redell et al.,2010)。
Bhomia及び共同研究者らは、軽度から中等度のTBI(GCS≧9)を患う8名の対象及びsTBI(GCS≦8)を患う8名の対象の血清中に存在した10種のmiRNA(miR−151−5p、miR−195、miR−20a、miR−30d、miR−328、miR−362−3p、miR−486、miR−505、miR−92a、及びmmu−miR−451)の群を特定した。血清中に見られたmiRNAの存在を検証するため、この研究では、重度TBIを有する8名の対象のCSFが調査され、10種中4種のmiRNA(miR−328、miR−362−3p、miR−451、及びmiR−486)の増加が見られた(Bhomia et al.,2016)。Di Pietro及び共同研究者らによる研究では、mTBIを有する5名の個体、sTBIを有する5名の個体、及び5名の健康な対照における血清miRNA発現が調査された。同著者らは、mTBI群では2種のmiRNA(miR−425−5p及びmiR−502)が下方調節され、sTBI群では2種のmiRNA(miR−21及びmiR−335)が上方調節されたことを見出した(Di Pietro et al.,2017)。
Yang及び共同研究者らは、軽度TBI(GCS≧13)を有する25名の対象、中等度TBI(GCS 9〜12)を有する26名の対象、及び重度TBI(GCS≦8)を有する25名の対象の血清中で、健康な対照と比較して上方調節された3種のmiRNA(mir−93、mir−191、及びmir−499)を特定した。同研究者らは、これらのmiRNAのレベルが、軽度及び中等度TBI群と比較すると、重度TBI群においてより高いレベルまで上昇したことも認識した(Yang et al.,2016)。Mitra及び共同研究者らは、2種のmiRNA(mir−142−3p及びmir−423−3p)が、TBIのみを有する12名の対象と比較したとき、TBI及び記憶喪失の組み合わせを有する12名の対象の血清中で上昇したことを見出した(Mitra et al.,2017)。
外傷性脳傷害(TBI)は、米国だけで毎年少なくとも170万人に影響する重要な大衆の健康問題であり、WHOによると「2020年までに死亡及び能力障害の主因として多くの疾患を上回る」と予測されている。この障害は、軽度から重度まで及ぶスペクトルで分類され、軽度TBI(mTBI)は全TBI症例の少なくとも85%を占める。注目すべきことに、mTBIの発生は一般的に、特にスポーツ競技との関連では過小報告されていると見なされている。スポーツ競技においてアスリートは、正式な医学的評価が完了して競技プロトコールに戻るまで、強制的に参加が停止されスポーツ競技から脱退させられることを避けたがることが多い。結果としてmTBIは、「静かな大流行(silent epidemic)」と呼ばれてきた。
mTBIにおける典型的な頭部衝撃は、脳への急速な打撃(衝撃側/対側)損傷及び/または捻転(回転)損傷を誘導し、直接的な脳細胞の損失を伴う実質内出血及びくも膜下出血、ならびに軸索伸展、及び数年にわたって持続し得るびまん性軸索傷害をもたらす。更に、頻回のmTBIは、脳震盪後症候群及び慢性外傷性脳症(CTE)を含む深刻な長期後遺症と関連付けられ、CTEは多くの場合、認知障害、精神神経症状、認知症、及びボクサーパーキンソニズム(pugilistic parkinsonism)につながる。更にmTBIは、過小報告、症状の発症遅延、及び軽度脳傷害の検知における従来型の評価技術の限られた感度を理由として診断されないことが多く、これが診断、予後診断、及び治療のアプローチを妨げている。
これらの症状は時間をかけて発症し、従来型の神経画像処理技術による検知では初期の傷害が見逃されることが多いため、mTBIは診断上の課題を提示し、その病態生理の時間経過を調査する試みを遅らせている。その結果、mTBIの診断、予後診断、及び治療のアプローチが不足している。この問題を悪化させることに、mTBIがそもそも起こったことを確認できなければ、mTBIが容易に繰り返され、CTEのリスクが増加し得る。したがって、mTBIの早期検知及び診断を助け、その予後を示し、究極的には処置への応答をモニタリングするための手段となる正確かつ確実な診断マーカーを確立することが非常に重要である。
マイクロRNA(miRNA)は、標的mRNAの翻訳及びトランスクリプトームの大部分に対する安定性を抑制する小さな非コードRNA(約22ヌクレオチド)であり、がん及び糖尿病を含むいくつかの障害の有用なバイオマーカーとして浮上している。遺伝子発現に対するmiRNAの影響は、それらを合成する細胞内で生じるだけでなく、細胞外輸送によって遠隔の細胞内でも生じる。ドナー細胞から放出されると、miRNAは、様々な細胞外液を通して移動し、レシピエント細胞における遺伝子発現に対して調節作用を及ぼすことができる。よって、miRNAは、幅広い細胞及び組織において、そしてそれらの間で、細胞機能の重要な主要調節因子である。傷害後の血漿中で循環miRNAが上昇していること、そして健康な状態と疾患の状態との間でmiRNA発現プロファイルが異なることを示す近年のデータにより、miRNAが細胞及び組織の損傷またはがんの末梢バイオマーカーとして機能する可能性に大きな関心が寄せられている。加えて、特定のmiRNAネットワークの異常調節は、アルツハイマー病及びパーキンソン病などのいくつかの神経変性障害、ならびにアルコール中毒と関連付けられてきた。神経変性疾患を有する生きている対象から脳組織を入手するのは容易ではないが、脳特異的miRNAが末梢生体液に放出されるという事実は、miRNAプロファイルが、CNS内で起こる病理学的プロセスの代理、すなわち間接的な読み出し情報として機能し得ることを示唆する。したがって、mTBIの特異的なバイオマーカーを特定すれば、症状が出る前の段階での早期検知が容易になり得、mTBI後の後遺症を最小限に抑えるかまたは更には防止するための新規の標的に関する見識が得られるだろう。近年、末梢miRNAバイオマーカーを使用してmTBI後のアウトカムメジャーを予測することの実現可能性の裏付けが、小児集団に対する2つの研究において提示された。第1の研究では、脳脊髄液(CSF)及び唾液の両方に存在するmiRNAのかなりの重複(63%)が示され、また、これらのmiRNAのうちのいくつかについては、重度TBIを有する子供及び軽度TBIを有する子供において平行した変化も示された。同じ群のフォローアップ研究では、mTBI後数日以内に脳震盪診療所に連れてこられた子供における唾液中のmiRNAのパターンが、こうした子供が急性脳震盪症候群(ACS)または長期脳震盪症候群(PCS)を発症するかどうかを高い精度で予測し得ることが示された。注目すべきことに、前述の研究から欠けている要素のうちの1つは、mTBIエピソードを後に経験した個体における、あらゆるタイプの分子または機能的なベースライン評価である。
本発明者らは、唾液及び血清のmiRNAにおける変化のパターン、及びアマチュアの総合格闘技(MMA)大会中におそらくmTBI事象を経験した後の成人アスリートにおける多数の神経認知機能の尺度の変化を直接的に比較し、この問題に具体的に対処した。更に本発明者らは、miRNAの変化と機能的尺度の変化との間の関連の強固性を定量化し、それらの潜在的な診断有用性を評価した。
本発明者らは、マイクロRNA(miRNA)がmTBIの高感度かつ特異的な末梢バイオマーカーとして機能する有用性も評価した。上述のように、miRNAは、がん、糖尿病、神経発達障害、及び神経変性障害における有用なバイオマーカー候補として浮上している、タンパク質発現を抑制する小さな非コードRNAである。miRNAは身体のあらゆる組織及び器官において作られるが、その多くは組織特異性を示す。更に、miRNAは、それらを合成する細胞内で作用することもできるし、細胞外空間(EC)に放出され、生体液中を移動して他の細胞に影響を及ぼすこともできる。多数の研究により、健康な状態と病的状態との間でmiRNA発現プロファイルが異なること、そして組織損傷後ではECへのmiRNAの放出が上昇すると思われることが示されている。本明細書において示すように、本発明者らは、miRNAの末梢測定値、例えば唾液中レベル、可能性のあるmTBI重症度の客観的評価、ならびにバランス及び認知機能の感度指標の間の関係を立証する。多くの研究により、成人TBIにおいて異常調節されるmiRNA標的が特定されているが、子供のPCSの予測におけるその有用性を調査したものは存在しない。
本発明者らは、mTBIを有する60名の子供において唾液miRNAのバイオマーカーとしての可能性を精査し、sTBIを有する子供のCSF及びmTBIを有する子供の唾液の両方において異常調節された6種のmiRNAを特定した。本発明者らはまた、PCSの発生及び重症度の予測における唾液miRNAの臨床的精度をスポーツ脳震盪評価ツール(SCAT−3)に対して評価した。本発明者らは、脳傷害及び修復に生理的に関連するmiRNAが、典型的な脳震盪の持続時間を有する対照と比べてPCSを有する子供において変化するかどうか、また、唾液miRNAの予測値が、SCAT−3などの現在の臨床ツールのものを超えるかどうかを確かめることを目指した。本明細書において示すように、本発明者らは、唾液miRNAプロファイルが脳震盪症状の持続時間を予測し得ることを見出した。例えば、本発明者らは、mTBIを有する子供及び青年の唾液miRNAプロファイルは、1)TBIを有する子供及び青年のCSFプロファイルを反映し、2)mTBIの存在を正確に特定し、3)成人のmTBIのmiRNAバイオマーカーとは異なることを見出した。miRNAの破壊は、脳傷害及び修復と機能的に関連している。
本明細書に記載されるシステム及び方法は、スポーツ傷害に起因するものをはじめとするTBIを検知、診断、及びモニタリングする既存の方法論に関する問題の多くを解決する。
唾液などの生体液中のレベル、例えばその存在量またはモル濃度を測定することにより、脳震盪及び軽度外傷性脳傷害を含む外傷性脳傷害を検知、診断、及び予後診断する方法。これらの方法は、小児及び成人の両方の対象に適用可能であり、処置及びTBIからの回復をモニタリングするのに適用され得る。miRNAレベルのリードデータ、例えばRNAシーケンシング工程によって得られたものは、例えば1種以上の不変のRNAのレベルとの比較により、更に正規化され得る。一部の実施形態では、miRNAのレベルは、唾液のような生体液中のmiRNAレベルの概日変動に基づいて更に正規化される。唾液及び他の生体液中のTBI関連miRNAのレベルを検知するためには、TBIと関連付けられることが本明細書において開示されるmiRNAのレベルを検知及び定量化するプローブ及び/またはプライマーを含むアッセイキットを使用することができる。これら及び他の本発明の目的は、単独か、またはそれらの組み合わせかを問わず、以下の好ましい実施形態の詳細な説明と併せてより明らかになるだろう。
本開示の目的及びその利点の多くは、以下に説明する添付の図面と以下の詳細な説明を関連付けて考慮し参照することによってより良好に理解されるため、そのより全面的な理解は容易に得られるだろう。
脳震盪の正確かつ生理的に関連性のあるmiRNAマーカーを特定するための方法論的パイプラインを示す図である。略語:骨折(fx);軽度外傷性脳傷害(mTBI);重度外傷性脳傷害(sTBI)。 脳震盪群及び対照群における目的の6種のmiRNAのCSF及び唾液中の平均濃度を示す箱ひげ図である。Wilcoxon順位和検定により、miR−29c−3p(CSF p=0.032;唾液p=0.008)、miR−26b−5p(CSF p=0.003;唾液p=0.016)、miR−30e−5p(CSF p=0.045;唾液p=0.009)、miR−182−5p(CSF p=0.009;唾液p=0.013)、miR−320c(CSF p=0.037;唾液p=0.016)、及びmiR−221−3p(CSF p=0.014;唾液p=0.005)で名目上有意な変化が検知された。6種全てのmiRNAで誤検知率補正は≦0.15であった。略語:脳脊髄液(CSF);軽度外傷性脳傷害(mTBI);重度外傷性脳傷害(sTBI)。 目的の6種のmiRNAが多変数回帰分析においてmTBIステータスを正確に特定することを示す図である。6種のmiRNA(miR−29c−3p、miR−26b−5p、miR−30e−5p、miR−182−5p、miR−320c、及びmiR−221−3p)の唾液中濃度を用いる受信者動作特性曲線は、mTBIステータスのランダムフォレスト検定で0.852の曲線下面積(AUC)を示した。 目的の6種のmiRNAが多変数回帰分析においてmTBIステータスを正確に特定することを示す図である。確立されたアルゴリズムは、2名の対照対象及び15名のmTBI対象を誤分類した。 目的の6種のmiRNAが多変数回帰分析においてmTBIステータスを正確に特定することを示す図である。対照及びmTBI対象の1/4をランダムにホールドアウトしたこのツールの100重交差検証は、同様の精度を呈した。 階層的クラスタリング(HC)分析を示す図である。目的の6種のmiRNAの唾液中濃度、ならびに子供のSCAT−3スコア(A)、親のSCAT−3スコア(B)、及び医学的/人口学的特性(C)についてSpearman順位相関検定を行った。カラースケール値は、目的の2つの特徴の間のSpearmanの順位相関を示す。 脳脊髄液RNAの品質分析を示す図である。Agilent Bioanalyzer RNA Nanochipを使用し、抽出したRNAを検査したところ、脳脊髄液サンプル中で比較的低いRNA収率が示されたが、ピークは18〜25ヌクレオチドで一貫していた(miRNA抽出の成功と一致する)。 MMA試合後に評価された機能的尺度の変化に対するTBI尤度分類の有意効果を示す図である。 唾液または血清サンプルを提供し、3つの異なるTBI尤度カテゴリー(低尤度、中尤度、高尤度)に分類された対象において、2つの異なる機能試験の間に見られた、試合後対試合前の身体の揺れの一貫した変化の箱ひげ図である。A及びB−上のプロット、左から右;C及びD−下のプロット、左から右。なお、揺れ尺度の一方は、認知課題遂行中に得られ(数字逆唱、A−B)、他方は、視覚的ガイダンスなしで行われたバランス試験中に得られた(両足閉眼、C−D)。TBI低尤度群と比較して、中尤度群及び高尤度群では、両セットの尺度で揺れの増加が明白である。 TBI尤度により群分けされた対象において、2つの異なる機能試験の間に見られた、試合後対試合前の身体の揺れまたは完了時間スコアにおける、さほど一貫していない変化を示す図である。規則は図7と同じである。高尤度群のTMB_Bal課題スコアは、血清サンプルを採取した場合にわずかに上昇し(しかし唾液サンプルには当てはまらない)(A−B、上のプロット、左から右)、TMA_Cogスコアは中尤度群においてわずかに上昇した(しかし高尤度群には当てはまらない)(C−D、下のプロット、左から右)ことに留意されたい。 頭部打撃(HTH)に関連する試合後の血清UCHL1の変化を示す図である。なお、この回帰は主に、30超のHTHを受けた4名の選手によって求められた。しかしながら全体としては、試合後対試合前の選手群に有意差はなかった。 頭部打撃(HTH)と比較した血清タンパク質変化を示す図である。9種のタンパク質のそれぞれについて、試合前と比較した試合後の変化は、試合前レベルに対するパーセンテージとして表され、Y軸上にプロットされている。X軸は、各MMA試合の動画記録の独立した視聴者によってカウントされたHTH値を示す。これらのタンパク質のいずれもHTHとの強い関連性を示さず、最大r値は0.09未満であったことに留意されたい。 統計分析前の生体液タイプ及びTBI尤度に対して正規性があり高度に球状のサンプルタイプの分布を示す主成分分析(PCA)を示す図である。画像(A)はサンプルの混在を示し、主要データクラウドからの高尤度血清サンプル(緑/グレースケールの四角)の分離はわずかに示唆されるのみである。全てのデータを統合(collapse)すると、変化値は正規性の高い様式で分布する(B)。 試合前のベースラインと比較した血清または唾液サンプルからのmiRNA発現の変化に基づいてTBI尤度を予測する精度を示す図である。 TBI後の唾液及び血清中のmiRNA発現レベルの変化を例示する箱ひげ図である。各横列は異なるmiRNA例を表し(3種のmiRNAが示されている)、各ドットは、特定のサンプルにおける各miRNAの発現レベルを表す。上のプロット:A−B、左から右;中央のプロット:C−D、左から右;下のプロット:E−F、左から右。 KEGGユビキチン依存性タンパク質分解経路における標的遺伝子に関する変化したmiRNAの濃縮を示す図である。 KEGGユビキチン依存性タンパク質分解経路における標的遺伝子に関する変化したmiRNAの濃縮を示す図である。 KEGGユビキチン依存性タンパク質分解経路における標的遺伝子に関する変化したmiRNAの濃縮を示す図である。 KEGG TGF−ベータシグナル伝達経路における標的遺伝子に関する変化したmiRNAの濃縮を示す図である。 KEGG軸索ガイダンス経路における標的遺伝子に関する変化したmiRNAの濃縮を示す図である。 KEGGグルタミン酸作動性シナプス経路における標的遺伝子に関する変化したmiRNAの濃縮を示す図である。 分離に関与する上位15種のmiRNAを示す図である。部分的最小二乗判別分析において、長期の脳震盪症状(PCS)を有する子供を、急性脳震盪症状(ACS)を有するものから差別するのに最も重要な、15種のmiRNAのVIPスコアである。 全miRNAプロファイルがACS群とPCS群との部分的分離を達成することを示す図である。PLSDAは、唾液miRNAプロファイルを使用したACS群とPCS群との空間的分離を示す。 15種のmiRNAの階層的クラスタリング分析が、遺伝子標的の機能に基づく3つの特徴的なmiRNAクラスター:miR−629−3p及びmiR−133a−5p;let−7a−5p及びlet−7b−5p;miR−320c及びmiR−200b−3pを示したことを示す図である。 初診時(傷害の2週間以内)の濃度が4週間後の特定の症状と相関する個々のmiRNAを特定する相関マトリックスを示す図である。 ロジスティック回帰分析(A)、交差検証技術(B)、20%のホールドアウト技術(C)を用い、PCS群とACS群とを差別するにあたっての、5種のmiRNAのパネル(miR−320c−1、miR−133a−5p、miR−769−5p、let−7a−3p、miR−1307−3p)の受信者動作特性曲線を示す図である。比較すると、小児SCAT3(D)、親SCAT3(E)、及び小児PCS臨床リスクスコア(F)などの現在の臨床ツールは、大幅に低いAUCを有する。 TBI後の唾液−CSFにおけるmiRNAの重複を示す図である。 miRNAを使用したロジスティック回帰分析を示す図である(感度:75%、特異度:93%、10重CV:0.87)。 miRNAを使用したロジスティック回帰分析を示す図である。青(上):miRNA AUS=0.898;小児SCAT3 AUC=0.649。 miRNAを使用したロジスティック回帰分析を示す図である。青(左から1番目):miRNA AUIS=0.898、赤(左から2番目)小児SCAT3 AUS=0.649、緑(左から3番目)親SCAT3=0.562。 4週間時点で特定の症状に関連するmiR−320cを示す図である。 Modified Clinical Predictionツール(Zemek et al.2016)を使用した回帰分析を示す図である。 PCSステータスを予測するためにこれらmiRNAのサブセットを使用するロジスティック回帰モデルを示す図である。 PCSステータスを予測するためにこれらmiRNAのサブセットを使用するロジスティック回帰モデルを示す図である。 高信頼度mRNA標的のタンパク質相互作用ネットワークを示す図である。このネットワークには、String v10 ソフトウェアにおいて調べた目的の6種のmiRNAの標的となる280種のmRNAが含まれる。280種のmRNAのうち247種は、機能的に相互作用するタンパク質産物を有する。これは0.775のクラスタリング係数を表し、偶然だけで予想される相互作用の数を超える(p<0.0001)。赤色のmRNAは、神経系の発達に機能的に関連するもの(61種の遺伝子;p=8.56E−09)を表す。大きなノードは公知の三次元構造を有し、小さなノードの構造は未知である。エッジ幅は相互作用の意義を定義し、太いエッジは実験的に判定された共発現または相同性を表す。 小児SCAT−3スコアを使用した比較のための(性能不良の)ロジスティック回帰モデルを示す図である。 収集1における24個のサンプル及び収集2における48個のサンプルの分析から得た重複するmiRNAのベン図である。 2回/日(午前8時、午後8時)の頻度における3日間のサンプリング(1日目、3日目、7日目)の間で、4名の対象から得た24個のサンプル中、収集時間によって変化した19種のmiRNAに関する発現データのヒートマップクラスタリングを示す図である。 4回/日(午前8時、午後12時、午後4時、午後8時)の頻度における4日間のサンプリング(1日目、5日目、10日目、15日目)の間で、3名の対象から得た48個のサンプル中、収集時間によって変化した19種のmiRNAに関する発現データのヒートマップクラスタリングを示す図である。 収集3(様々な時点での収集)における対象のうち3名について示された、上位19種のmiRNAのうち1種の正規化データを示す図である。上(黒)の線:R=0.8386、中央(緑/グレースケール)の線:R=0.9291、下(青/グレースケール):R=0.949。 概日リズムシグナル伝達に関与する45種の遺伝子が、circaMiRのうち14種の標的として特定されたことを示す図である。これは、IPAにおける概日機能に関与する合計139種のアノテートされた遺伝子のほぼ1/3である。この図では、1種のmiRNAの標的となる遺伝子は灰色で強調され、14種中2種以上のmiRNAの標的となる遺伝子は赤で強調されている。標的にならなかった遺伝子は白で表示されている。 時間、体液、及び相互作用の効果に起因して血清及び唾液中の存在量が変化したmiRNAを示す図である。 12種のmiRNAが、非特異的なエクササイズまたは事象に関連する時点(緑/グレースケールの陰影付き領域)におけるものを超えた、試合1時間後の時点(青/グレースケールの陰影付き領域)における唾液サンプル(A−上部)中の急性時間的効果(全て増加)により特定されたことを示す図である。miRNAのほとんどが、試合2〜3日後までにベースライン近くに戻ったことに留意されたい。同じmiRNAのパターンは、血清中で明確に異なっていた(B−下部)(いくつかは変化なしであり、いくつかは遅発型減少を有した)。 非特異的なエクササイズまたは事象に関連する時点(緑/グレースケールの陰影付き領域)におけるものを超えた、試合1週間後(A−上部、青/グレースケールの陰影付き領域)における血清中の主に遅発型の増加(実線)及び減少(破線)により特定されたmiRNAを示す図である。これらのmiRNAは、唾液中で変化なしであったか、または非特異的増加のある程度の証拠を示したことに留意されたい(B−下部)。 KEGGグルタミン酸作動性シナプス経路における標的遺伝子に関する変化したmiRNAの濃縮を示す図である。規則は図10と同じである。唾液miRNA(A)及び血清miRNA(B)の両方が、この経路における同じ遺伝子の多くを標的とすることに留意されたい。 唾液(長期抑圧、A)、及び血清(長期増強、B)中の、学習及び記憶に関与する経路における時間的に調節されたmiRNAの濃縮を示す図である。規則は図10と同じである。 急性唾液応答miRNAと相関する機能的尺度を示す図である。実線は、認知的尺度を示す(より高い値は、より良好な成績を示す)。破線は、正規化された身体の揺れ尺度を示す(より高い値は、より不良な成績を示す)。 遅発型血清応答miRNAと相関する機能的尺度を示す図である。実線は、明らかな学習効果(HTHなし対照及び試合1時間後の時点における揺れの減少)があり、後の試合後2〜3日目に揺れの増加を示したバランス尺度(TSEO)を示す。破線は、遅発効果のあるバランス尺度(TMB_Dual_Bal)、または急性効果に加えて遅発効果のあるバランス尺度(DSB_Bal)の2種を示す。 試合前と比較した試合後の血清及び唾液中のmiRNA発現変化に対するTBI尤度の効果を示す図である。合計925種のmiRNAを試験したところ、21種はTBI尤度の有意な主効果を示し、このうち2種は体液の有意な主効果も示し、2種は有意な体液×TBIの相互作用を示した。
本発明の実践においては、本明細書に記載されるものと同様または同等のあらゆる方法及び物質を使用することができる。本明細書では、好適な方法及び物質を記載する。別途規定されない限り、本明細書に記載の物質、方法、及び例は例示に過ぎず、限定を意図するものではない。
唾液は、水、ムチン、タンパク質、塩、そして多くの場合にはデンプン分解酵素(プチアリンとして)からなるわずかにアルカリ性の分泌物であり、唾液腺により口内に分泌され、摂取された食物を滑らかにし、多くの場合デンプンの分解を始める。唾液は、顎下腺、耳下腺、及び/または舌下腺によって放出され、唾液の放出は、交感神経系及び/または副交感神経系の活動によって刺激され得る。主に交感神経または副交感神経の誘導により放出される唾液は、マイクロRNAを単離するために使用され得る。
唾液は、喀痰、口内の拭き取り、受動的流涎、または当技術分野で公知の他の方法によって収集することができる。一部の実施形態では、唾液腺から引き出してもよい。一部の実施形態では、例えば遠心分離または濾過によって唾液サンプルを更に精製してもよい。例えば、0.22ミクロンまたは0.45ミクロンの膜、及びこの間のサイズのあらゆる膜によって唾液サンプルを濾過し、分離した成分を使用してマイクロRNAを回収することができる。他の実施形態では、唾液サンプル中のマイクロRNAを分解するタンパク質または酵素を除去、不活性化、または中和してもよい。
いくつかの代表的だが非限定的な唾液収集及びmiRNA精製手段は、例えば、TRI Reagent LS、TriZol精製法、または同様の方法を使用し、OrageneのRNA精製プロトコールに従って唾液RNAを精製することを含む。Orageneの精製プロトコールは概して複数のパートを含む。第1のパートでは、サンプルを8秒以上勢いよく振盪し、このサンプルを独自のバイアルで50℃の水浴中1時間、またはエアインキュベータ内で2時間インキュベートする。第2のパートでは、唾液の250〜500μLのアリコートを微小遠心管に移し、微小遠心管を90℃で15分間インキュベートし、室温に冷まし、微小遠心管を氷上で10分間インキュベートし、唾液サンプルを最大速度(>13,000×g)で3分間遠心分離し、透明な上清を新しい微小遠心管に移し、沈殿物を捨て、2倍容量の95%冷EtOHを透明な上清に添加して混合し、上清混合物を−20℃で30分間インキュベートし、微小遠心管を最大速度で遠心分離し、上清を捨てながら沈殿物を収集し、沈殿物を350μLのバッファーRLTに溶解させ、溶解したペレット混合物に350μLの70%EtOHを添加し、ボルテックスにより混合する。初めの2つのパートの後にQiagen RNeasyクリーンアップ工程を続けてもよい。
精製プロセスは、例えばQiagenによるRNeasy mini spin columnを使用して唾液サンプルを精製する第2の精製ステップを更に含み得る。生体サンプルの精製は、任意の好適な数のステップを任意の好適な順序で含んでよい。精製プロセスは、対象から収集される生体サンプルのタイプに基づいて異なってもよい。精製された生体サンプルの収率及び品質は、例えば、RNAの収率及び品質が所定の閾値を超えるかどうかを判定するために、Agilent Bioanalyzerなどのデバイスによって評価され得る。
マイクロRNAすなわちmiRNAは、植物、動物、及び一部のウイルスに見られる、RNAサイレンシング及び遺伝子発現の転写後調節において機能する約22ヌクレオチドを含有する小さな非コードRNA分子である(Ambros et al.,2004、Bartel et al.,2004を参照されたい)。マイクロRNAは、CLOCK、BMAL1、及び他の概日遺伝子をはじめとするヒト遺伝子の大多数の発現に影響する。注目すべきことに、miRNAは、それらを作る細胞によって放出され、あらゆる細胞外液中で全身を循環し、細胞外液中で他の組織及び細胞と相互作用する。近年の証拠により、ヒトmiRNAは、下部消化管に生息する腸内マイクロバイオームと呼ばれる細菌細胞の集団とさえ相互作用することが示されている。更に、腸内マイクロバイオームにおける概日変化が近年立証された。小さな非コードRNA(miRNA)は、タンパク質発現を抑制し、がん、糖尿病、神経発達障害、及び神経変性障害における有用なバイオマーカーとして浮上している。miRNAは身体のあらゆる組織及び器官において作られるが、その多くは組織特異性を示す。更に、miRNAは、それらを合成する細胞内で作用することもできるし、細胞外空間(EC)に放出され、生体液中を移動して他の細胞に影響を及ぼすこともできる。多数の研究により、健康な状態と病的状態との間でmiRNA発現プロファイルが異なること、そして組織損傷後ではECへのmiRNAの放出が上昇すると思われることが示されている。エピジェネティックデータは、miRNAに関するデータを含む。本発明者らの目的の中には、miRNAの末梢測定値、可能性のあるmTBI重症度の客観的評価、ならびにバランス及び認知機能の感度指標の間の関係を立証することがあった。
miRNAの標準的な命名法は、「miR」という接頭辞を使用し、その後にダッシュ及び番号が続く。この番号は多くの場合、命名の順番を示す。例えば、miR−120はmiR−241の前に命名され、おそらくその前に発見された。大文字の「miR−」はmiRNAの成熟型を指し、小文字の「mir−」はプレmiRNA及びプリmiRNAを指し、「MIR」はそれらをコードする遺伝子を指す。「hsa−」という接頭辞はヒトmiRNAを表す。
miRNAの配列は公知であり、MirBase,Hyper Text Transfer Protocol(HTTP)://WorldWideWeb.mirbase.org/blog/2018/03/mirbase−22−release/(最終アクセス日2018年3月19日、参照により組み込まれている)及び/またはHyper Text Transfer Protocol(HTTP)://WorldWideWeb.mirbase.org/index.shtml(最終アクセス日2018年3月19日;参照により組み込まれている)を参照することにより得ることができる。
miRNA成分。エキソソームならびに他の微小胞及び親油性担体によるmiRNAの細胞外輸送は、細胞が近隣及び遠隔の細胞における遺伝子発現を変化させる確立されたエピジェネティック機構である。微小胞及び担体は細胞外空間に押し出され、ここで細胞にドッキングして細胞に入り、mRNAのタンパク質への翻訳を阻止し得る(Hu et al.,2012)。加えて、微小胞及び担体は血液及び唾液などの様々な体液中に存在するため(Gallo et al.,2012)、単に唾液を収集することにより、中枢神経系(CNS)から生じた可能性があるエピジェネティック物質を測定することが可能である。実際、本発明者らは、唾液中で検知されるmiRNAの多くが、舌及び唾液腺を神経支配する感覚神経求心端及び運動神経遠心端を介して口腔に分泌されるため、個体のCNSにおいて異常調節される可能性があるmiRNAをアッセイする比較的直接的な手段を提供すると考える。したがって、唾液中の細胞外miRNAの定量化は、疾患または障害または傷害を有する子供において脳関連バイオマーカーを特定するための魅力的かつ低侵襲性の技術をもたらす。更に、本方法は、これまでに用いられている死後の脳組織または末梢白血球の分析に関連する制約(発現変化の関連性、痛みを伴う採血)の多くを最小限に抑える。
唾液などの生体サンプルからのmiRNAの単離及びその分析は、Yoshizawa,et al.,Salivary MicroRNAs and Oral Cancer Detection,Methods Mol.Biol.,2013;936:313−324に記載の方法をはじめとする当技術分野で公知の方法によって、またはmirVana(商標)miRNA Isolation Kitなどの市販のキットを使用することによって行うことができる。
睡眠−覚醒サイクル中には、多数の分子変化、細胞変化、及び生理的変化が生じる。これらの変化の多くは、CLOCK及びBMAL1などの概日調節遺伝子と呼ばれるものによって推進される。これらは次いで、生理的に関連性のある遺伝子、タンパク質、及びホルモンの発現に多数の変化を引き起こす。明暗サイクル以外に、概日遺伝子の発現に影響する因子は完全に理解されていない。まとめると、本発明者らのデータは、これまで知られていなかった唾液miRNAと微生物内容物との関係、ならびにmiRNA(及び/または微生物)自体に対する時間的影響(すなわち、時間的変化)を示唆する。時間的変化を受けるエピジェネティックデータ(シーケンシングデータまたは他のデータ)を正規化するための本明細書に記載のシステム及び方法は、時間的変化がデータに影響を及ぼし得る任意の好適な用途において使用され得る。
本発明の一態様は、対象が疾患、障害、または状態を有するかどうかを判定するのに好適な、プローブセットの2つ以上のmiRNAプローブを含むキットである。各miRNAプローブは、本明細書に記載の特定のmiRNAに対応するリボヌクレオチド配列を含み得る。ある実施態様では、本キットは、2つ以上のmiRNAプローブに結合した固体支持体を更に含み得る。ある実施態様では、本キットは、(a)陰性対照として使用されるように適合された、1つのランダムに生成されたmiRNA配列、(b)全RNA分解の標準対照として使用される、ハウスキーピング遺伝子に由来する少なくとも1つのオリゴヌクレオチド配列、または(c)陽性対照として使用される、少なくとも1つのランダムに生成された配列のうち、少なくとも1つを更に含み得る。代替的に、プローブセットは、本明細書に記載の特定のマイクロバイオームに由来するDNA配列に対応するリボヌクレオチド配列を有するmiRNAプローブを含んでもよい。
単独か、またはそれらの組み合わせかを問わず、以下の好ましい実施形態の詳細な説明と併せてより明らかになる、これら及び他の本発明の目的は、本方法、システム、キット、アレイにより果たされ、本発明者らにより本明細書に提示される。
本発明者らの目的の1つは、小児期TBI後の唾液のmiRNA及び脳脊髄液(CSF)のmiRNAにおける変化を比較し、小児脳震盪の正確かつ生理的に関連性のあるマーカーとしてのmiRNAの循環濃度の有用性を精査することであった。
本発明者らの別の目的は、miRNAの末梢測定値、可能性のあるmTBI重症度の客観的評価、ならびにバランス及び認知機能の感度指数の間の関係を立証することであった。
本発明者らの別の目的は、軽度頭部外傷を受けたばかりの成人対象において、血液及び唾液中のmiRNAの末梢測定値と、バランス及び認知機能の客観的尺度との関係を判定し、特定されたmiRNAのいずれかが、脳機能及び傷害応答に関連する特定の生物学的経路に関与しているかどうかを調査し、miRNAと機能的尺度との間の関係の強固性を定量化し、それらの潜在的な診断有用性を判定することであった。
本発明者らの目的の1つは、外傷性脳傷害(TBI)の疑いがある対象のエピジェネティックデータを、1名以上の健康な対照対象または健康な対照対象のコンペンディア(ここで、それぞれの健康な対照対象は、TBIまたはTBIの症状を経験したことがないことが分かっている)と比較する方法であって、
対象から採取された生体サンプル中の1種以上のマイクロRNA(miRNA)のカウントを判定することと、
サンプル間カウント変化を考慮するために対象のエピジェネティックデータを正規化することであって、カウント正規化が1種以上の不変のmiRNAを使用する、正規化することと、
生体サンプルが採取された時刻を判定することと、
対象のmiRNA発現レベルを時刻に対して更に正規化するために、時刻を使用することにより、カウント正規化されたmiRNAに時刻正規化を適用することと、
1種以上のmiRNAのカウント及び時刻正規化された発現レベルを、1名以上の健康な対照対象または健康な対照対象のコンペンディアから得た1種以上の対照miRNAのカウント及び時刻正規化された発現レベルに対して比較することであって、1名以上の健康な対照対象または健康な対照対象のコンペンディアから得た同じ1種以上のmiRNAと比較した、対象のmiRNAのうちの1種以上の発現レベルの上昇または低下が、対象がTBIを受けた可能性があることを示す、比較することと
を含む、方法を提供することであった。
本発明者らの別の目的は、外傷性脳傷害(TBI)の疑いを有する対象のエピジェネティックデータを、1名以上の健康な対照対象または健康な対照対象のコンペンディア(ここで、それぞれの健康な対照対象は、TBIまたはTBIの症状を経験したことがないことが分かっている)と比較する方法であって、
対象から採取された生体サンプル中の1種以上のマイクロRNA(miRNA)のカウントを判定することと、
サンプル間カウント変化を考慮するために対象のエピジェネティックデータを正規化することであって、カウント正規化が1種以上の不変のmiRNAを使用する、正規化することと、
生体サンプルが採取された時刻を判定することと、
対象のmiRNA発現レベルを時刻に対して更に正規化するために、時刻を使用することにより、カウント正規化されたmiRNAに時刻正規化を適用することと、
対象のmiRNAのうちの1種以上のカウント及び時刻正規化された発現レベルを、1名以上の健康な対照対象または健康な対照対象のコンペンディアから得た同じ1種以上のmiRNAのカウント及び時刻正規化された発現レベルに対して比較することであって、1名以上の健康な対照対象または健康な対照対象のコンペンディアから得た同じ1種以上のmiRNAに対する、対象のmiRNAのうちの1種以上の発現レベルの上昇または低下が、対象が経験している可能性があるかまたは経験する可能性が高い症状を示す、比較することと
を含む、方法を提供することであった。
別の目的は、外傷性脳傷害(TBI)の疑いがある対象のエピジェネティックデータを、1名以上の健康な対照対象または健康な対照対象のコンペンディア(ここで、それぞれの健康な対照対象は、TBIまたはTBIの症状を経験したことがないことが分かっている)と比較する方法であって、
対象から採取された生体サンプル中の1種以上のマイクロRNA(miRNA)のカウントを判定することと、
サンプル間カウント変化を考慮するために対象のエピジェネティックデータを正規化することであって、カウント正規化が1種以上の不変のmiRNAを使用する、正規化することと、
生体サンプルが採取された時刻を判定することと、
対象のmiRNA発現レベルを時刻に対して更に正規化するために、時刻を使用することにより、カウント正規化されたmiRNAに時刻正規化を適用することと、
対象のmiRNAのうちの1種以上のカウント及び時刻正規化された発現レベルを、1名以上の健康な対照対象または健康な対照対象のコンペンディアから得た同じ1種以上のmiRNAのカウント及び時刻正規化された発現レベルと比較することであって、1名以上の健康な対照対象または健康な対照対象のコンペンディアから得た同じ1種以上のmiRNAと比較した、対象のmiRNAのうちの1種以上の発現レベルの正または負の差が、TBIの重症度を示し、かつ対象が経験しているかまたは経験する可能性が高い症状の潜在的な持続時間を示す、比較することと
を含む、方法を提供することであった。
一実施形態において、miRNAは、hsa−let−7f−5p、hsa−let−7i、hsa−miR−10a−5p、hsa−miR−10b−5p、hsa−miR−23a−3p、hsa−mir−23b、hsa−mir−25、hsa−miR−25−3p、hsa−mir−26a−1、hsa−mir−26a−2、hsa−miR−26a−5p、hsa−mir−26b、hsa−miR−26b−5p、hsa−mir−28、hsa−miR−28−3p、hsa−miR−28−5p、hsa−miR−29c−3p、hsa−mir−30b、hsa−miR−30e−3p、hsa−miR−30e−5p、hsa−mir−92a−1、hsa−mir−92a−2、hsa−mir−103a−1、hsa−mir−103a−2、hsa−miR−125b−1−3p、hsa−miR−125b−2−3p、hsa−miR−141−3p、hsa−miR−148b−3p、hsa−mir−151a、hsa−miR−151a−3p、hsa−miR−151a−5p、hsa−miR−155−5p、hsa−mir−181a−2、hsa−miR−181a−5p、hsa−miR−182−5p、hsa−miR−193a−3p、hsa−miR−203a−3p、hsa−miR−205−5p、hsa−mir−218−2、hsa−miR−221−3p、hsa−miR−320c、hsa−miR−338−3p、hsa−miR−338−5p、hsa−miR−342−5p、hsa−miR−374a−5p、hsa−miR−378d、hsa−miR−378f、hsa−miR−378g、hsa−miR−378i、hsa−miR−454−3p、hsa−miR−501−3p、hsa−miR−532−5p、hsa−miR−577、hsa−miR−625−3p、hsa−miR−744−5p、hsa−miR−944、hsa−miR−1273g−5p、hsa−miR−1285−3p、hsa−miR−1303、hsa−miR−1307−3p、hsa−miR−3074−5p、hsa−mir−3160−1、hsa−mir−3613、hsa−miR−3613−5p、hsa−miR−3916、hsa−mir−4532、hsa−mir−5091、hsa−miR−6770−5p、及び上掲のmiRNAと共通のシード配列をもつmiRNAからなる群から選択される。
本発明者らの別の目的は、対象の傷害、障害、または病状の進行をモニタリングする方法であって、
同じ対象から異なる時点で採取された少なくとも2つの生体サンプルを分析して、少なくとも2つの生体サンプルのそれぞれにおける1種以上のmiRNAのカウント及び時刻正規化された発現レベルを判定することと、
1種以上のmiRNAの判定されたレベルを経時的に比較して、対象の1種以上の特定のmiRNAのカウント及び時刻正規化された発現レベルが経時的に変化しているかどうかを判定することと
を含み、
1種以上のmiRNAのカウント及び時刻正規化された発現レベルの経時的な上昇または低下が、対象のTBIの進行を示し、及び/または、1種以上のmiRNAのカウント及び時刻正規化された発現レベルの発現レベルの経時的な正または負の差が、対象のTBIの進行を示す、
方法を提供することであった。
一実施形態において、時刻正規化の対象となるmiRNAは、hsa−let−7f−5p、hsa−let−7i、hsa−miR−10a−5p、hsa−miR−10b−5p、hsa−miR−23a−3p、hsa−mir−23b、hsa−mir−25、hsa−miR−25−3p、hsa−mir−26a−1、hsa−mir−26a−2、hsa−miR−26a−5p、hsa−mir−26b、hsa−miR−26b−5p、hsa−mir−28、hsa−miR−28−3p、hsa−miR−28−5p、hsa−miR−29c−3p、hsa−mir−30b、hsa−miR−30e−3p、hsa−miR−30e−5p、hsa−mir−92a−1、hsa−mir−92a−2、hsa−mir−103a−1、hsa−mir−103a−2、hsa−miR−125b−1−3p、hsa−miR−125b−2−3p、hsa−miR−141−3p、hsa−miR−148b−3p、hsa−mir−151a、hsa−miR−151a−3p、hsa−miR−151a−5p、hsa−miR−155−5p、hsa−mir−181a−2、hsa−miR−181a−5p、hsa−miR−182−5p、hsa−miR−193a−3p、hsa−miR−203a−3p、hsa−miR−205−5p、hsa−mir−218−2、hsa−miR−221−3p、hsa−miR−320c、hsa−miR−338−3p、hsa−miR−338−5p、hsa−miR−342−5p、hsa−miR−374a−5p、hsa−miR−378d、hsa−miR−378f、hsa−miR−378g、hsa−miR−378i、hsa−miR−454−3p、hsa−miR−501−3p、hsa−miR−532−5p、hsa−miR−577、hsa−miR−625−3p、hsa−miR−744−5p、hsa−miR−944、hsa−miR−1273g−5p、hsa−miR−1285−3p、hsa−miR−1303、hsa−miR−1307−3p、hsa−miR−3074−5p、hsa−mir−3160−1、hsa−mir−3613、hsa−miR−3613−5p、hsa−miR−3916、hsa−mir−4532、hsa−mir−5091、hsa−miR−6770−5p、及び上掲のmiRNAと共通のシード配列をもつmiRNAからなる群から選択される。
別の実施形態では、時刻正規化の対象となるmiRNAは、hsa−let−7f−5p、hsa−let−7i、hsa−miR−10a−5p、hsa−miR−10b−5p、hsa−miR−23a−3p、hsa−mir−23b、hsa−mir−25、hsa−miR−25−3p、hsa−mir−26a−1、hsa−mir−26a−2、hsa−miR−26a−5p、hsa−mir−26b、hsa−miR−26b−5p、hsa−mir−28、hsa−miR−28−3p、hsa−miR−28−5p、hsa−miR−29c−3p、hsa−mir−30b、hsa−miR−30e−3p、hsa−miR−30e−5p、hsa−mir−92a−1、hsa−mir−92a−2、hsa−mir−103a−1、hsa−mir−103a−2、hsa−miR−125b−1−3p、hsa−miR−125b−2−3p、hsa−miR−141−3p、hsa−miR−148b−3p、hsa−mir−151a、hsa−miR−151a−3p、hsa−miR−151a−5p、hsa−miR−155−5p、hsa−mir−181a−2、hsa−miR−181a−5p、hsa−miR−182−5p、hsa−miR−193a−3p、hsa−miR−203a−3p、hsa−miR−205−5p、hsa−mir−218−2、hsa−miR−221−3p、hsa−miR−320c、hsa−miR−338−3p、hsa−miR−338−5p、hsa−miR−342−5p、hsa−miR−374a−5p、hsa−miR−378d、hsa−miR−378f、hsa−miR−378g、hsa−miR−378i、hsa−miR−454−3p、hsa−miR−501−3p、hsa−miR−532−5p、hsa−miR−577、hsa−miR−625−3p、hsa−miR−744−5p、hsa−miR−944、hsa−miR−1273g−5p、hsa−miR−1285−3p、hsa−miR−1303、hsa−miR−1307−3p、hsa−miR−3074−5p、hsa−mir−3160−1、hsa−mir−3613、hsa−miR−3613−5p、hsa−miR−3916、hsa−mir−4532、hsa−mir−5091、hsa−miR−6770−5p、及び上掲のmiRNAと共通のシード配列をもつmiRNAからなる群から選択される。
本発明者らの別の目的は、生体サンプル中のmiRNA配列または複数のmiRNA配列を検知する方法であって、
対象から生体サンプルを得ることと、
生体サンプル中に見られる、hsa−let−7f−5p、hsa−let−7i、hsa−miR−10a−5p、hsa−miR−10b−5p、hsa−miR−23a−3p、hsa−mir−23b、hsa−mir−25、hsa−miR−25−3p、hsa−mir−26a−1、hsa−mir−26a−2、hsa−miR−26a−5p、hsa−mir−26b、hsa−miR−26b−5p、hsa−mir−28、hsa−miR−28−3p、hsa−miR−28−5p、hsa−miR−29c−3p、hsa−mir−30b、hsa−miR−30e−3p、hsa−miR−30e−5p、hsa−mir−92a−1、hsa−mir−92a−2、hsa−mir−103a−1、hsa−mir−103a−2、hsa−miR−125b−1−3p、hsa−miR−125b−2−3p、hsa−miR−141−3p、hsa−miR−148b−3p、hsa−mir−151a、hsa−miR−151a−3p、hsa−miR−151a−5p、hsa−miR−155−5p、hsa−mir−181a−2、hsa−miR−181a−5p、hsa−miR−182−5p、hsa−miR−193a−3p、hsa−miR−203a−3p、hsa−miR−205−5p、hsa−mir−218−2、hsa−miR−221−3p、hsa−miR−320c、hsa−miR−338−3p、hsa−miR−338−5p、hsa−miR−342−5p、hsa−miR−374a−5p、hsa−miR−378d、hsa−miR−378f、hsa−miR−378g、hsa−miR−378i、hsa−miR−454−3p、hsa−miR−501−3p、hsa−miR−532−5p、hsa−miR−577、hsa−miR−625−3p、hsa−miR−744−5p、hsa−miR−944、hsa−miR−1273g−5p、hsa−miR−1285−3p、hsa−miR−1303、hsa−miR−1307−3p、hsa−miR−3074−5p、hsa−mir−3160−1、hsa−mir−3613、hsa−miR−3613−5p、hsa−miR−3916、hsa−mir−4532、hsa−mir−5091、hsa−miR−6770−5p、及び上掲のmiRNAと共通のシード配列をもつmiRNAからなる群から選択される1種以上のmiRNA配列のそれぞれに対し、二本鎖の相補的DNA配列(cDNA)を作出することと、
ノーザンブロット、リアルタイムPCR、または次世代シーケンシングを用い、cDNA及びcDNAの存在、非存在、または相対量を検知することであって、cDNAの存在、非存在、または相対量が、相補的miRNA配列の存在、非存在、または相対量を示す、検知することと
を含む、方法を提供することであった。
一実施形態において、生体サンプルは、第1の時点で採取された第1の生体サンプルであり、cDNAは、第1のcDNAであり、本方法は、
該対象から第2の時点で第2の生体サンプルを得ることと、
第2の生体サンプル中に見られる、hsa−let−7f−5p、hsa−let−7i、hsa−miR−10a−5p、hsa−miR−10b−5p、hsa−miR−23a−3p、hsa−mir−23b、hsa−mir−25、hsa−miR−25−3p、hsa−mir−26a−1、hsa−mir−26a−2、hsa−miR−26a−5p、hsa−mir−26b、hsa−miR−26b−5p、hsa−mir−28、hsa−miR−28−3p、hsa−miR−28−5p、hsa−miR−29c−3p、hsa−mir−30b、hsa−miR−30e−3p、hsa−miR−30e−5p、hsa−mir−92a−1、hsa−mir−92a−2、hsa−mir−103a−1、hsa−mir−103a−2、hsa−miR−125b−1−3p、hsa−miR−125b−2−3p、hsa−miR−141−3p、hsa−miR−148b−3p、hsa−mir−151a、hsa−miR−151a−3p、hsa−miR−151a−5p、hsa−miR−155−5p、hsa−mir−181a−2、hsa−miR−181a−5p、hsa−miR−182−5p、hsa−miR−193a−3p、hsa−miR−203a−3p、hsa−miR−205−5p、hsa−mir−218−2、hsa−miR−221−3p、hsa−miR−320c、hsa−miR−338−3p、hsa−miR−338−5p、hsa−miR−342−5p、hsa−miR−374a−5p、hsa−miR−378d、hsa−miR−378f、hsa−miR−378g、hsa−miR−378i、hsa−miR−454−3p、hsa−miR−501−3p、hsa−miR−532−5p、hsa−miR−577、hsa−miR−625−3p、hsa−miR−744−5p、hsa−miR−944、hsa−miR−1273g−5p、hsa−miR−1285−3p、hsa−miR−1303、hsa−miR−1307−3p、hsa−miR−3074−5p、hsa−mir−3160−1、hsa−mir−3613、hsa−miR−3613−5p、hsa−miR−3916、hsa−mir−4532、hsa−mir−5091、hsa−miR−6770−5p、及び上掲のmiRNAと共通のシード配列をもつmiRNAからなる群から選択される1種以上のmiRNA配列のそれぞれに対し、第2のcDNAを作出することと、
ノーザンブロット、リアルタイムPCR、または次世代シーケンシングを用い、第2のcDNA及び第2のcDNAの存在、非存在、または相対量を検知することであって、
該第2の時点で得た該生体サンプル中の第2のcDNAの存在、非存在、または相対量は、この第2の時点における相補的miRNA配列の存在、非存在、または相対量を示す、検知することと、
場合により、第1の時点からの結果を第2の時点からの結果と比較することによって、TBIの進行を追跡することと
を更に含む。
また、本発明者らの目的は、対象が外傷性脳傷害を有するかどうかを判定するためのキットであって、
第2の生体サンプル中に見られる、hsa−let−7f−5p、hsa−let−7i、hsa−miR−10a−5p、hsa−miR−10b−5p、hsa−miR−23a−3p、hsa−mir−23b、hsa−mir−25、hsa−miR−25−3p、hsa−mir−26a−1、hsa−mir−26a−2、hsa−miR−26a−5p、hsa−mir−26b、hsa−miR−26b−5p、hsa−mir−28、hsa−miR−28−3p、hsa−miR−28−5p、hsa−miR−29c−3p、hsa−mir−30b、hsa−miR−30e−3p、hsa−miR−30e−5p、hsa−mir−92a−1、hsa−mir−92a−2、hsa−mir−103a−1、hsa−mir−103a−2、hsa−miR−125b−1−3p、hsa−miR−125b−2−3p、hsa−miR−141−3p、hsa−miR−148b−3p、hsa−mir−151a、hsa−miR−151a−3p、hsa−miR−151a−5p、hsa−miR−155−5p、hsa−mir−181a−2、hsa−miR−181a−5p、hsa−miR−182−5p、hsa−miR−193a−3p、hsa−miR−203a−3p、hsa−miR−205−5p、hsa−mir−218−2、hsa−miR−221−3p、hsa−miR−320c、hsa−miR−338−3p、hsa−miR−338−5p、hsa−miR−342−5p、hsa−miR−374a−5p、hsa−miR−378d、hsa−miR−378f、hsa−miR−378g、hsa−miR−378i、hsa−miR−454−3p、hsa−miR−501−3p、hsa−miR−532−5p、hsa−miR−577、hsa−miR−625−3p、hsa−miR−744−5p、hsa−miR−944、hsa−miR−1273g−5p、hsa−miR−1285−3p、hsa−miR−1303、hsa−miR−1307−3p、hsa−miR−3074−5p、hsa−mir−3160−1、hsa−mir−3613、hsa−miR−3613−5p、hsa−miR−3916、hsa−mir−4532、hsa−mir−5091、hsa−miR−6770−5p、及びこれらのmiRNAと共通のシード配列をもつmiRNAからなる群から選択されるmiRNAのリボヌクレオチド配列に対応するリボヌクレオチド配列を有する、2つ以上のmiRNAプローブを含むプローブセットを含む、
キットを提供することであった。
一実施形態において、本キットは、該プローブセットに結合した固体支持体を更に含む。別の実施形態では、本キットは、
(a)陰性対照として使用される、1つのランダムに生成されたリボヌクレオチド配列、(b)全RNA分解の標準対照として使用される、ハウスキーピング遺伝子に由来する少なくとも1つのオリゴヌクレオチド配列、または(c)陽性対照として使用される、少なくとも1つのランダムに生成されたリボヌクレオチド配列のうち、少なくとも1つを更に含む。
本発明者らの別の目的は、軽度外傷性脳傷害(mTBI)を受けたことがある対象における脳震盪後症候群(PCS)を評価するための方法であって、
対象の唾液サンプルにおけるマイクロRNA(miRNA)アレイの発現を測定することと、対象のサンプル中のmiRNAの発現レベルの上昇または低下が、対象がPCSを発症する可能性が高いことを示すように、miRNAアレイの発現プロファイルを、健康な対象及び/または急性脳震盪症状(ACS)を有する対象のmiRNAの対照アレイと比較することとを含み、
miRNAのアレイが、少なくとも10種、好ましくは少なくとも15種、より好ましくは少なくとも20種のmiRNAを含み、アレイ中のmiRNAが、miR−769、miR−769−3p、miR−769−5p、miR−320c−1、miR−320c−1−3p、miR−320c−1−5p、miR−4792、miR−4792−3p、miR−4792−5p、miR−140、miR−140−3p、miR−140−5p、miR−629、miR−629−3p、miR−629−5p、miR−192、miR−192−3p、miR−192−5p、miR−145、miR−145−3p、miR−145−5p、let−7a、let−7a−3p、let−7s−5p、miR−133a、miR−133a−3p、miR−133a−5p、miR−1307、miR−1307−3p、miR−1307−5p、miR−200b、miR−200b−3p、miR−200b−5p、let−7a、let−7a−3p、let−7a−5p、miR−4508、miR−4508−3p、miR−4508−5p、miR−30e、miR−30e−3p、miR−30e−5p、let−7b、let−7b−3p、let−7b−5p、miR−194、miR−194−3p、miR−194−5p、miR−199a、miR−199a−3p、miR−199a−5p、let−7f、let−7f−3p、let−7f−5p、miR−128、miR−128−3p、miR−128−5p、miR−215、miR−215−3p、miR−215−5p、miR−149、miR−149−3p、miR−149−5p、miR−421、miR−421−3p、及びmiR−421−5pからなる群から選択される、
方法を提供することであった。
別の目的は、対象の唾液サンプル中のマイクロRNA(miRNA)のアレイを検知する方法であって、
対象から唾液サンプルを得ることと、
サンプル中のmiRNAのアレイの存在または非存在を検知することであって、アレイが少なくとも10種、11種、12種、13種、14種、15種、16種、17種、18種、19種、20種またはそれ以上のmiRNA、好ましくは少なくとも15種のmiRNA、より好ましくは少なくとも20種のmiRNAを含む、検知することと
を含み、
miRNAが、miR−769、miR−769−3p、miR−769−5p、miR−320c−1、miR−320c−1−3p、miR−320c−1−5p、miR−4792、miR−4792−3p、miR−4792−5p、miR−140、miR−140−3p、miR−140−5p、miR−629、miR−629−3p、miR−629−5p、miR−192、miR−192−3p、miR−192−5p、miR−145、miR−145−3p、miR−145−5p、let−7a、let−7a−3p、let−7s−5p、miR−133a、miR−133a−3p、miR−133a−5p、miR−1307、miR−1307−3p、miR−1307−5p、miR−200b、miR−200b−3p、miR−200b−5p、let−7a、let−7a−3p、let−7a−5p、miR−4508、miR−4508−3p、miR−4508−5p、miR−30e、miR−30e−3p、miR−30e−5p、let−7b、let−7b−3p、let−7b−5p、miR−194、miR−194−3p、miR−194−5p、miR−199a、miR−199a−3p、miR−199a−5p、let−7f、let−7f−3p、let−7f−5p、miR−128、miR−128−3p、miR−128−5p、miR−215、miR−215−3p、miR−215−5p、miR−149、miR−149−3p、miR−149−5p、miR−421、miR−421−3p、及びmiR−421−5pからなる群から選択される、
方法を提供することであった。
別の目的は、脳震盪を起こした軽度外傷性脳傷害(mTBI)と診断された対象における脳震盪後症候群(PCS)を評価するためのキットであって、
miR−769、miR−769−3p、miR−769−5p、miR−320c−1、miR−320c−1−3p、miR−320c−1−5p、miR−4792、miR−4792−3p、miR−4792−5p、miR−140、miR−140−3p、miR−140−5p、miR−629、miR−629−3p、miR−629−5p、miR−192、miR−192−3p、miR−192−5p、miR−145、miR−145−3p、miR−145−5p、let−7a、let−7a−3p、let−7s−5p、miR−133a、miR−133a−3p、miR−133a−5p、miR−1307、miR−1307−3p、miR−1307−5p、miR−200b、miR−200b−3p、miR−200b−5p、let−7a、let−7a−3p、let−7a−5p、miR−4508、miR−4508−3p、miR−4508−5p、miR−30e、miR−30e−3p、miR−30e−5p、let−7b、let−7b−3p、let−7b−5p、miR−194、miR−194−3p、miR−194−5p、miR−199a、miR−199a−3p、miR−199a−5p、let−7f、let−7f−3p、let−7f−5p、miR−128、miR−128−3p、miR−128−5p、miR−215、miR−215−3p、miR−215−5p、miR−149、miR−149−3p、miR−149−5p、miR−421、miR−421−3p、及びmiR−421−5pからなる群から選択されるmiRNAの配列に対応するか、またはこれらの配列と少なくとも90%の相同性を有し、かつmiRNAに特異的に結合する、核酸プローブのアレイを含み、アレイが、少なくとも10個、好ましくは少なくとも15個、より好ましくは少なくとも20個の核酸プローブを含む、
キットを提供することであった。
本発明者らの別の目的は、脳震盪後症候群を有する対象を処置する方法であって、片頭痛の薬物療法、緊張型頭痛の薬物療法、抗うつ薬、認知療法、精神療法、不安症の薬物療法、及びうつ病の薬物療法のうち少なくとも1つを対象に提供することを含み、対象が本発明の方法によって脳震盪後症候群を有するものと特定された、方法を提供することであった。
一実施形態において、対象は、頭痛、めまい、疲労、易刺激性、不安、不眠、集中力低下、記憶消失、雑音への過敏性、及び光への過敏性からなる群から選択される少なくとも1つの症状を有する。
本発明者らの別の目的は、対象の脳傷害のステータスまたは予後をモニタリングするための方法であって、
対象の唾液中の脳傷害に関連する1種以上のマイクロRNAを検知することと、該マイクロRNAが、脳傷害のない対照対象の量を有意に下回るかまたは上回る量で存在する場合、脳傷害ステータスを評価または予後診断することと、場合により、脳傷害を有する対象を処置することと
を含む、方法を提供することであった。
一実施形態において、予後診断することは、バランス及び/または認知に関連する1種以上のマイクロRNAの異常なレベルを検知することを含む。
別の実施形態では、対象は新生児であるか、または対象は、少なくとも月齢0か月、1か月、2か月、3か月、4か月、5か月、6か月、7か月、8か月、9か月、10か月、11か月、もしくは12か月、または1歳、2歳、3歳、4歳、5歳、6歳、7歳、8歳、9歳、10歳、11歳、12歳、13歳、14歳、15歳、16歳、17歳、18歳、19歳、20歳、21歳、22歳、23歳、24歳、もしくは25歳である。
別の目的は、小児TBIを有しない子供の値を上回るレベルのlet−7fマイクロRNAを検知することを含む、小児TBIを検知するための方法を提供することであった。
本発明者らの目的の1つは、外傷性脳傷害(「TBI」)を検知、診断、予後診断、またはモニタリングするための方法であって、
対象の唾液または血清中で、TBIに関連する1種以上のマイクロRNAを検知することと、
該マイクロRNAが、対照対象において検知される量を有意に下回るかまたは上回る量で存在する場合、TBIを検知、診断、予後診断、またはモニタリングすることと、
場合により、異常に低いかまたは高いレベルが検知された場合、他のTBI症状について患者を更に評価すること、または対象のTBIを処置することと
を含む、方法を提供することであった。
一実施形態において、TBIは軽度TBIである。別の実施形態では、検知することは、少なくとも2種、3種、4種、5種、6種、7種、8種、9種、10種、20種、または50種のmiRNAを検知する。更に別の実施形態では、検知することは、唾液中の1種以上のmiRNAを検知することを含む。異なる実施形態では、検知することは、血清中の1種以上のmiRNAを検知することを含む。別の実施形態では、検知することは、ClearEdge(商標)評価システム(Hyper Text Transfer Protocol Secure(HTTPS)://WorldWideWeb.clearedgetest.com/、最終アクセス日2018年1月22日)によって説明される認知のバランスまたは症状の測定値、あるいはバランス及び/または認知の他の機能的測定値のうちの1つ以上の測定値に関連する、1種以上のmiRNAの異常なレベルを検知することを含む。
一実施形態において、少なくとも1種のmiRNAは、プロテオグリカン合成、ムチン型O−グリカン生合成、グリコサミノグリカン生合成、またはケラチンサルフェート生合成、FoxOシグナル伝達、エンドサイトーシス、不整脈原性右室心筋症、ErbBシグナル伝達、GABA作動性シナプス、幹細胞多能性の調節、モルヒネ嗜癖、ウイルス発癌、cAMPシグナル伝達、プロラクチンシグナル伝達、神経膠腫、アクチン細胞骨格の調節、ビオチン代謝、及び接着結合(接着帯)に関連する経路のうち少なくとも1つを標的とする。
別の態様では、検知することは、ユビキチン依存性タンパク質分解経路、軸索ガイダンス経路、またはTGF−ベータシグナル伝達経路において濃縮される少なくとも1種のmiRNAを検知する。
別の実施形態では、本方法は、TBIまたはmTBIを有する対象を少なくとも75、76、77、78、79、80、81、82、83、84、85、86、87、88、89、90、91、92、93、94、または95%の精度で検知する。
異なる実施形態では、本方法は、1種以上のmiRNAのレベルをTBIまたはmTBIの増悪または寛解の指標としてモニタリングすることを含む。
別の実施形態では、本方法は、対象のTBIまたはmTBIを処置し、処置前、処置中、または処置後の1種以上のmiRNAのレベルをTBIまたはmTBIの増悪または寛解の指標としてモニタリングすることを含む。
本発明者らの別の目的は、唾液または血清中のTBIまたはmTBIに関連する少なくとも1種のmiRNAを特定するプローブ及び/またはプライマーを含む組成物を提供することであった。一実施形態において、プローブ及び/またはプライマーは、少なくとも2種、3種、4種、5種、6種、7種、8種、9種、10種、15種、20種、50種またはそれ以上のmiRNAを特定する。別の実施形態では、本組成物は、TBIまたはmTBIを有する対象のユビキチン依存性タンパク質分解経路、軸索ガイダンス経路、またはTGF−ベータシグナル伝達経路において濃縮される少なくとも1種のmiRNAを検知するプローブ及び/またはプライマーを含む。別の実施形態では、本組成物はマイクロアレイ、バイオチップ、またはチップである。
本発明者らの別の目的は、TBIまたはmTBIに関連する複数のmiRNAを集合的に認識するプローブまたはプライマーを含むマイクロアレイと、場合により、シグナル伝送要素、情報処理要素、及びデータ表示要素または出力要素とを含む、唾液中のmiRNAを検知するためのシステムを提供することであった。
一実施形態において、本システムは、miRNAを受け、場合により精製または単離するための少なくとも1つの要素を更に含む。
本発明者らの別の目的は、TBIもしくはmTBIのリスクがある対象またはそれを有する対象において欠乏している(健康な対照よりも低い)1種以上のmiRNAを、TBIもしくはmTBIを受けたオルガネラ、細胞内コンパートメント、組織、または部位への投与に好適な形態で含む組成物;あるいは、TBIもしくはmTBIのリスクがある対象またはそれを有する対象において健康な対照と比較して上昇している1種以上のmiRNAを低下または不活性化させる1つ以上の薬剤を、TBIもしくはmTBIを受けたオルガネラ、細胞内コンパートメント、組織、または部位への投与に好適な形態で含む組成物を提供することであった。
一実施形態において、本組成物は、天然もしくは合成のリポソーム、微小胞、タンパク質複合体、リポタンパク質複合体、エキソソームもしくは多胞体、またはプロバイオティクス製品もしくはプレバイオティクス製品の形態である。
本発明者らの目的の1つは、処置を必要とする対象に本明細書に開示される組成物44を投与することを含む、TBIのリスクがあるかまたはTBIを有する対象を処置するための方法を提供することであった。
本発明の実施形態の多くまたはほとんどにおいて、対象はヒトである。
生体サンプルは、唾液、脳脊髄液、血液、血清、血漿、尿、糞便、粘膜排泄物、涙、及び組織のうちの少なくとも1つであり得る。好都合なことには、本発明は唾液サンプルを使用して実践される。
本発明の一部の実施形態では、miRNAの発現レベルは、RNAシーケンシング、リアルタイムPCR、次世代シーケンシング、または他の適切な方法によって判定され得る。
近年の研究において、本発明者らは、マイクロRNA(miRNA)レベルの日周変化との関係を調査した。本発明者らは、概日遺伝子を標的とするmiRNAの一部分自体が強い概日リズムを示すであろうと仮定した。miRNAはあらゆる細胞外液中で全身を循環することができるため、我々はヒトの唾液中でmiRNAを測定した。唾液サンプルを使用した更なる理由は、マイクロバイオームと呼ばれるヒトの口内に存在する微生物のレベル及び多様性とmiRNAの関係の分析を可能にするためであった。下部消化管に関する過去の研究は、宿主miRNAと常在細菌との間の強い関係を示している。更に、腸内マイクロバイオームにおける概日変化が立証されている。したがって、本発明者らの目的の1つは、概日振動するmiRNA及び微生物のサブセットにおける相関した変化の証拠を得ることであった。2017年3月23日に出願された米国仮出願第62/475,705号、及び2018年3月20日に出願されたPCT/US18/23336は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれている。
初期研究には11名のヒト対象志願者が参加し、連日様々な時刻で唾液サンプルを提供した。唾液miRNA及び微生物内容物の特定及び定量化は、次世代シーケンシング(NGS)、リアルタイムPCRを使用して行ったか、またはその後に統計分析を行った。本発明者らはまず、2つの独立したサンプルセットに二元分散分析(ANOVA)を使用して、収集日(ルーチンにおける毎日の変化に強く影響される可能性があった)ではなく収集時間によって有意に変化したmiRNA及び微生物を特定した。次に、これらのmiRNA及び微生物のサブセットを第3のサンプルセットに使用し、多変数回帰を使用して収集時間を予測した。その結果は、ヒトの唾液には、信頼性高く定量化されたおよそ400種のmiRNA及び2000種の微生物が含有されていたことを示した。このうち19種の異なるmiRNA及び多くの微生物に関しては、収集時間に伴う強く予測可能な変化が明らかであった。最初の2つのサンプルセット中のmiRNAデータからモデルを開発した。これは、15%の誤差限界以内で第3のサンプルセットの収集時間を予測することができた。微生物データも最初の2つのサンプルセットの収集時間との強い相関性を示したが、第3のサンプルセットの収集時間を予測することにおいてはさほど正確ではなかった。また、miRNAのうちのいくつかと微生物との間には、非常に有意な相関性が観察された。興味深いことに、最も優れた時間予測子であるmiRNAの生物情報学的分析は、ほとんどが、脳及び免疫機能に関与する遺伝子に加えて少なくとも1種以上の概日遺伝子を標的とすることを示した。まとめると、我々のデータは、これまで知られていなかった唾液miRNAと微生物内容物との関係、ならびにmiRNA(及び/または微生物)自体に対する時間的影響(すなわち、時間的変化)を示唆する。時間的変化を受けるエピジェネティックデータ(シーケンシングデータまたは他のデータ)を正規化するための本明細書に記載のシステム及び方法は、時間的変化がデータに影響を及ぼし得る任意の好適な用途において使用され得る。一例において、本明細書に記載のシステム及び方法は、医学的状態の発症及び/または医学的状態の変化を検知するため、より具体的には、自閉症、睡眠障害、及び外傷性脳傷害(TBI)などの神経障害の発症及び/または変化を検知するための用途において使用され得る。
したがって、本発明者らの目的は、マイクロRNA(miRNA)発現の時間的変化を考慮するためにエピジェネティック配列データを正規化する方法であって、
対象から採取された生体サンプル中の1種以上のmiRNAのリードカウントを判定することと、
サンプル間リードカウント変化を考慮するために対象のエピジェネティックデータを正規化することであって、リードカウント正規化が1種以上の不変のmiRNAを使用する、正規化することと、
生体サンプルが採取された時刻を判定することと、
リードカウント正規化されたmiRNAにアルゴリズムを適用することであって、アルゴリズムが、対象のmiRNA発現レベルを時刻に対して正規化するために時刻を使用する、適用することと
を含む、方法を提供することであった。
本発明者らの別の目的は、対象の障害、病状、または傷害の進行をモニタリングする方法であって、
対象から異なる時点で採取された少なくとも2つの生体サンプルを分析して、少なくとも2つの生体サンプルのそれぞれにおける1種以上の特定のmiRNAのリードカウント及び時刻正規化された発現レベルを判定することと、
1種以上の特定のmiRNAの判定されたレベルを経時的に比較して、対象の1種以上の特定のmiRNAのリードカウント及び時刻正規化された発現レベルが経時的に変化しているかどうかを判定することと
を含み、
1種以上の特定のmiRNAのリードカウント及び時刻正規化された発現レベルの経時的な上昇または低下が、対象の障害または病状または傷害が改善または悪化していることを示す、
方法を提供することであった。
一実施形態において、時刻正規化の対象となるmiRNAは、A群のcircaMiR及び/またはA群のcircaMiRと共通のシード配列をもつmiRNAからなる群から選択される。
別の実施形態では、時刻正規化の対象となるmiRNAは、A群のcircaMiR及びB群のcircaMiR、及び/またはA群のcircaMiR及びB群のcircaMiRと共通のシード配列をもつmiRNAからなる群から選択される。
一実施形態において、対象は、脳震盪後症候群(PCS)を有する対象である。別の実施形態では、対象は、TBIまたはmTBIを有する対象である。
本発明者らの別の目的は、第1の生体サンプル中のmiRNAまたは複数のmiRNAを検知する方法であって、
対象から生体サンプルを得ることと、
A群のcircaMiR及びB群のcircaMiRから選択される1種以上のmiRNAのそれぞれに対し、二本鎖の相補的DNA配列(cDNA)を作出することと、
cDNAの存在、非存在、または相対量を検知することであって、cDNAの存在、非存在、または相対量が、相補的miRNAの存在、非存在、または相対量を示す、検知することと
を含む、方法を提供することであった。
別の目的は、第2の生体サンプル中のmiRNAまたは複数のmiRNAを検知する方法であって、
該対象から第2の時点で生体サンプルを得ることと、
A群のcircaMiR及びB群のcircaMiRから選択される1種以上のmiRNAのそれぞれに対し、二本鎖の相補的DNA配列(cDNA)を作出することと、
cDNAの存在、非存在、または相対量を検知することであって、該第2の時点で得た該生体サンプル中のcDNAの存在、非存在、または相対量が、第2の時点における相補的miRNAの存在、非存在、または相対量を示す、検知することと、
場合により、第1の時点からの結果を第2の時点からの結果と比較することによって、障害、疾患、または傷害の進行を追跡することと
を含む、方法を提供することであった。
対象は、TBI、mTBI、または脳震盪後症候群(PCS)を有する対象であり得る。
本発明者らの別の目的は、時間的リズムの変化を検知するための方法であって、
1名以上の正常な対象による対照値と比較して、唾液または血清中のmiRNAレベルの少なくとも1つの異常なパターンまたは変化したパターンを検知することと、
miRNAの量の少なくとも1つの異常なパターンまたは変化したパターンを有する対象を選択することと、
場合により、一時的リズムの変化に関連するTBI、mTBI、またはPCS関連症状を有する対象を選択することと、
場合により、miRNAの量の少なくとも1つの異常なパターンまたは変化したパターンを低減または再同期させる処置を供与することと
を含む、方法を提供することであった。
一実施形態において、1種以上のmiRNAの量の異常なパターンまたは変化したパターンが検知される。
本発明の様々な実施形態において、生体サンプルは、唾液、脳脊髄液、血液、血清、血漿、尿、糞便、粘膜排泄物、涙、または組織であり得る。
本技術の非限定的な実施形態は、以下を含む。
1.脳震盪、軽度外傷性脳傷害(「mTBI」)、または他の外傷性脳傷害(「TBI」)を検知または診断するための方法であって、
(a)ヒト対象から採取された唾液サンプル中の1種以上のマイクロRNA(「miRNA」)の濃度レベル(複数可)を判定することと、
(b)前記1種以上のmiRNAの前記判定された濃度レベル(複数可)を同じ1種以上のmiRNAの正常レベル(複数可)に対して比較することであって、前記正常(または対照)レベルが、脳震盪、軽度外傷性脳傷害を有しない対象に見られるものか、脳震盪、軽度外傷性脳傷害を有しない2名、3名、4名、5名、6名、7名、8名、9名、10名もしくはそれ以上の対象の平均か、または脳震盪、mTBI、もしくはTBIをもたらし得る事象の前に前記対象において判定された濃度レベル(複数可)である、前記比較することと、
(c)前記1種以上のmiRNAの異常なレベルを有する対象を、脳震盪、軽度外傷性脳傷害(「mTBI」)、もしくは他の外傷性脳傷害(「TBI」)を有するか、または有するリスクがより高いものとして選択することと
を含み、
前記1種以上のmiRNAが、hsa−let−7f−5p、hsa−let−7i、hsa−miR−10a−5p、hsa−miR−10b−5p、hsa−miR−23a−3p、hsa−mir−23b、hsa−mir−25、hsa−miR−25−3p、hsa−mir−26a−1、hsa−mir−26a−2、hsa−miR−26a−5p、hsa−mir−26b、hsa−miR−26b−5p、hsa−mir−28、hsa−miR−28−3p、hsa−miR−28−5p、hsa−miR−29c−3p、hsa−mir−30b、hsa−miR−30e−3p、hsa−miR−30e−5p、hsa−mir−92a−1、hsa−mir−92a−2、hsa−mir−103a−1、hsa−mir−103a−2、hsa−miR−125b−1−3p、hsa−miR−125b−2−3p、hsa−miR−141−3p、hsa−miR−148b−3p、hsa−mir−151a、hsa−miR−151a−3p、hsa−miR−151a−5p、hsa−miR−155−5p、hsa−mir−181a−2、hsa−miR−181a−5p、hsa−miR−182−5p、hsa−miR−193a−3p、hsa−miR−203a−3p、hsa−miR−205−5p、hsa−mir−218−2、hsa−miR−221−3p、hsa−miR−320c、hsa−miR−338−3p、hsa−miR−338−5p、hsa−miR−342−5p、hsa−miR−374a−5p、hsa−miR−378d、hsa−miR−378f、hsa−miR−378g、hsa−miR−378i、hsa−miR−454−3p、hsa−miR−501−3p、hsa−miR−532−5p、hsa−miR−577、hsa−miR−625−3p、hsa−miR−744−5p、hsa−miR−944、hsa−miR−1273g−5p、hsa−miR−1285−3p、hsa−miR−1303、hsa−miR−1307−3p、hsa−miR−3074−5p、hsa−mir−3160−1、hsa−mir−3613、hsa−miR−3613−5p、hsa−miR−3916、hsa−mir−4532、hsa−mir−5091、hsa−miR−6770−5p、及び上掲のmiRNAと共通のシード配列をもつmiRNAからなる群から選択され、及び/または、miR−769、miR−769−3p、miR−769−5p、miR−320c−1、miR−320c−1−3p、miR−320c−1−5p、miR−4792、miR−4792−3p、miR−4792−5p、miR−140、miR−140−3p、miR−140−5p、miR−629、miR−629−3p、miR−629−5p、miR−192、miR−192−3p、miR−192−5p、miR−145、miR−145−3p、miR−145−5p、let−7a、let−7a−3p、let−7s−5p、miR−133a、miR−133a−3p、miR−133a−5p、miR−1307、miR−1307−3p、miR−1307−5p、miR−200b、miR−200b−3p、miR−200b−5p、let−7a、let−7a−3p、let−7a−5p、miR−4508、miR−4508−3p、miR−4508−5p、miR−30e、miR−30e−3p、miR−30e−5p、let−7b、let−7b−3p、let−7b−5p、miR−194、miR−194−3p、miR−194−5p、miR−199a、miR−199a−3p、miR−199a−5p、let−7f、let−7f−3p、let−7f−5p、miR−128、miR−128−3p、miR−128−5p、miR−215、miR−215−3p、miR−215−5p、miR−149、miR−149−3p、miR−149−5p、miR−421、miR−421−3p、及びmiR−421−5pのうち少なくとも1種、ならびに上掲のmiRNAと共通のシード配列をもつmiRNAからなる群から選択される、
前記方法。TBIの前に起こり得る事象としては、スポーツに関連した転倒及び傷害、例えばフットボール、フラッグフットボール、サッカー、ラグビー、アイスホッケー、ラクロス、バスケットボール、及び他のコンタクトスポーツ、テニス、ゴルフ、野球、クリケット、陸上競技、体操、ボクシング、柔道、空手、テコンドー、及び他の格闘技、ウマを用いるスポーツ、ロデオスポーツ、高飛び込み及びスキンダイビングを含むダイビング、スカイダイビング、登山、サイクリング、チアリーディング、車両スポーツ、及び他のスポーツにおける高速衝突に起因するもの、ならびに車両事故、及び業務に関連した衝撃、転倒、及び傷害が挙げられる。銃撃、突風もしくは爆発などの衝撃、超音波エネルギーもしくは音響エネルギーへの曝露、揺さぶり(例えば乳児の激しい揺さぶり)、あるいは拳、足、または重い物体、密な物体、もしくは鈍器などによる身体の強打といった他の事象がTBIの前に起こる場合もある。
2.前記miRNAの発現レベルが、RNA発現レベルが実質的に不変である1種、2種、3種、4種、5種、6種、7種、8種、9種、10種もしくはそれ以上のハウスキーピング遺伝子の発現レベルもしくは平均発現レベルに対して正規化され、及び/または、前記miRNAのレベルが、前記1種以上のmiRNAの前記発現レベルにおける日周変動もしくは概日変動を補償するように正規化されるか、食物摂取もしくは心拍数を上げるエクササイズに起因する前記1種以上のmiRNAの前記発現レベルの変動を補償するように正規化されるか、または年齢、性別、もしくは遺伝的バックグラウンドの差を補償するように調整される、実施形態1に記載の方法。ハウスキーピング遺伝子としては、RNAシーケンシングデータの較正に有用なもの、例えばEisenberg,et al.,Trends in Genetics 29(10:569−574,Cell Press(2013;参照により本明細書に組み込まれている)に記載のものが挙げられる。
3.(a)1種以上のmiRNAの濃度を判定することが、RNAシーケンシング(「RNA−seq」)、qPCR、miRNAアレイ、またはマルチプレックスmiRNAプロファイリングによって行われる、実施形態1または2に記載の方法。そのような方法は当技術分野で公知であり、また、Hyper Text Transfer Protocol(HTTP)://_WorldWideWeb.abcam.com/kits/review−of−mirna−assay−methods−qpcr−arrays−and−sequencing(最終アクセス日2018年3月19日、参照により組み込まれている)にも記載されている。
4.前記唾液サンプルが、mTBIを有する疑いのあるヒト対象から採取され、前記miRNAが、miR−769、miR−769−3p、miR−769−5p、miR−320c−1、miR−320c−1−3p、miR−320c−1−5p、miR−4792、miR−4792−3p、miR−4792−5p、miR−140、miR−140−3p、miR−140−5p、miR−629、miR−629−3p、miR−629−5p、miR−192、miR−192−3p、miR−192−5p、miR−145、miR−145−3p、miR−145−5p、let−7a、let−7a−3p、let−7s−5p、miR−133a、miR−133a−3p、miR−133a−5p、miR−1307、miR−1307−3p、miR−1307−5p、miR−200b、miR−200b−3p、miR−200b−5p、let−7a、let−7a−3p、let−7a−5p、miR−4508、miR−4508−3p、miR−4508−5p、miR−30e、miR−30e−3p、miR−30e−5p、let−7b、let−7b−3p、let−7b−5p、miR−194、miR−194−3p、miR−194−5p、miR−199a、miR−199a−3p、miR−199a−5p、let−7f、let−7f−3p、let−7f−5p、miR−128、miR−128−3p、miR−128−5p、miR−215、miR−215−3p、miR−215−5p、miR−149、miR−149−3p、miR−149−5p、miR−421、miR−421−3p、及びmiR−421−5pのうち少なくとも1種、ならびに上掲のmiRNAと共通のシード配列をもつmiRNAからなる群から選択される、実施形態1、2、または3に記載の方法。
5.前記唾液サンプルが、脳震盪を有する疑いのあるヒト対象から採取され、前記miRNAが、miR−29c−3p、miR−26b−5p、miR−30e−5p、miR−182−5p、miR−320c、及びmiR−221−3pのうち少なくとも1種、ならびに上掲のmiRNAと共通のシード配列をもつmiRNAからなる群から選択される、実施形態1、2、3、または4に記載の方法。
6.前記唾液サンプルが、特定の時刻において前記ヒト対象から採取され、前記サンプル中のmiRNAの前記濃度レベル(複数可)が、別途同一の条件下の同時刻に採取された唾液中の正常なmiRNA値と比較される、実施形態1〜5のいずれか1つの実施形態に記載の方法。
7.実施形態1〜5のいずれか1つに記載の方法であって、miRNAの前記正常レベル(複数可)が判定された時刻とは異なる時刻で前記唾液サンプルが前記ヒト対象から採取され、miRNAレベル(複数可)の日周変動もしくは概日変動を補償するように、前記唾液サンプル中で判定された前記miRNAレベル(複数可)の値を調整または正規化することを更に含む、前記方法。
8.実施形態1〜5のいずれか1つに記載の方法であって、miRNAの前記正常レベル(複数可)が判定された時刻とは異なる時刻で前記唾液サンプルが前記ヒト対象から採取され、回帰モデルもしくは他の統計分析を使用してmiRNAレベル(複数可)の日周変動もしくは概日変動を補償するように、または年齢、性別、もしくは遺伝的バックグラウンドを補償するように、前記唾液サンプル中で判定された前記miRNAレベル(複数可)の値を調整または正規化することを更に含む、前記方法。
9.前記唾液サンプルが、覚醒の1時間以内、歯磨きもしくは洗口の前、飲食の前、及び/または心拍数を上昇させるエクササイズの前に採取される、実施形態1〜8のいずれか1つに記載の方法。
10.前記選択することが、前記miRNAのうちの4種以上の異常なレベルを有する対象を選択することと、場合により、前記異常なmiRNAレベルの、脳震盪、mTBI、またはTBIの少なくとも1種の症状とのPearson相関係数を計算することとを含む、実施形態1〜9のいずれか1つに記載の方法。
11.前記選択することが、前記miRNAのうちの10種以上の異常なレベルを有する対象を選択することと、場合により、前記異常なmiRNAレベルの、脳震盪、mTBI、またはTBIの少なくとも1種の症状とのPearson相関係数を計算することとを含む、実施形態1〜9のいずれか1つに記載の方法。
12.Falconid herpesvirus、Prevotella melaninogenica ATCC 25845、Haemophilus parainfluenzae T3T1、Veillonella parvula DSM 2008、Macrococcus caseolyticus JSCC5402、Fusobaterium nucleatum subsp.nucleatum 25586、Haemophilus、Fusobacterium nucleatum subsp.vincentii、Mason−Pfizerサルウイルス、Camplyobacer hominis ATCC、及びPrevotellaからなる群から選択される1種以上の唾液中微生物、またはそれらと少なくとも90、95、96、97、98、99、99.5、もしくは100%同様もしくは同一のRNAを有する微生物からのRNA(複数可)の発現レベルを判定することと、
前記微生物のRNAの前記発現レベル(複数可)を同じ1種以上の微生物のRNAの正常レベル(複数可)に対して比較することであって、前記正常(または対照)発現レベルが、TBIを有しない対象に見られるものか、TBIを有しない2名以上の対象の平均か、またはTBIの1種以上の症状の出現前に前記対象において判定された濃度レベル(複数可)である、前記比較することと、
更に、前記1種以上の微生物RNAの異常な発現レベルを有する対象を、前記TBIを有するか、または有するリスクがより高いものとして選択することと
を更に含む、実施形態1〜11のいずれか1つに記載の方法。
BLASTNを使用すると、参照ポリヌクレオチドまたは公知のゲノム配列と少なくとも70%、75%、80%、85%、87.5%、90%、92.5%、95%、97.5%、98%、99%の配列同一性を有するポリヌクレオチド配列を特定することができる。高度に類似した配列を見出すように最適化された代表的なBLASTN設定は、10のExpect Threshold及び28のWordsize、0のクエリ範囲内最大マッチ数、1/−2のマッチ/ミスマッチスコア、ならびにリニアギャップコストを使用する。低複雑度領域はフィルタリング/マスクされ得る。デフォルト設定は、http://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi?PROGRAM=blastn&BLAST_PROGRAMS=megaBlast&PAGE_TYPE=BlastSearch&SHOW_DEFAULTS=on&LINK_LOC=blasthome(最終アクセス日2018年3月19日)(参照により本明細書に組み込まれている)に記載されており、これを参照することにより組み込まれている。
13.唾液miRNAレベルを判定することが、RNAシーケンシング(RNA−seq)によって行われる、実施形態1〜12のいずれか1つに記載の方法。
14.前記シーケンシングデータの生リードカウントを分位数正規化し、平均センタリングし、各変数の標準偏差で除算し、サンプル間カウント変化を考慮するためにデータを正規化し、及び/または、相対発現レベル及び/または絶対発現レベルを表現するために1種以上の不変のmiRNAの発現に対してデータを正規化し、場合により、前記正規化されたデータを更に統計的に分析する、実施形態13に記載の方法。
15.miRNAの少なくとも1種の異常なレベル及び/または異常な微生物発現レベルを有する対象を、1種以上のmiRNAの前記少なくとも1種の異常な唾液中レベルを低下させるレジメンで処置することを更に含む、実施形態1〜14のいずれか1つに記載の方法。
16.少なくとも2つの異なる時点で前記対象から唾液サンプルを得ることと、前記第2または後続の唾液サンプルがmiRNAレベル(複数可)を有する場合、処置レジメンの有効性を判定することとを更に含む、実施形態15に記載の方法。
17.脳震盪、軽度外傷性脳傷害(「mTBI」)を有するか、または有するリスクがより高いものとして選択された対象を、1種以上のmiRNAの少なくとも1種の異常な唾液中レベルを低下させるレジメンで処置することを更に含み、前記レジメンが、手術療法、薬物療法、miRNAもしくはmiRNAアンタゴニスト療法、食事もしくは栄養療法、理学療法、光線療法、精神療法、行動療法、または代替医学療法のうちの1つ以上を供与することを含む、実施形態1〜15のいずれか1つに記載の方法。
18.miRNAを検知するためのmiRNAアッセイキットであって、
hsa−let−7f−5p、hsa−let−7i、hsa−miR−10a−5p、hsa−miR−10b−5p、hsa−miR−23a−3p、hsa−mir−23b、hsa−mir−25、hsa−miR−25−3p、hsa−mir−26a−1、hsa−mir−26a−2、hsa−miR−26a−5p、hsa−mir−26b、hsa−miR−26b−5p、hsa−mir−28、hsa−miR−28−3p、hsa−miR−28−5p、hsa−miR−29c−3p、hsa−mir−30b、hsa−miR−30e−3p、hsa−miR−30e−5p、hsa−mir−92a−1、hsa−mir−92a−2、hsa−mir−103a−1、hsa−mir−103a−2、hsa−miR−125b−1−3p、hsa−miR−125b−2−3p、hsa−miR−141−3p、hsa−miR−148b−3p、hsa−mir−151a、hsa−miR−151a−3p、hsa−miR−151a−5p、hsa−miR−155−5p、hsa−mir−181a−2、hsa−miR−181a−5p、hsa−miR−182−5p、hsa−miR−193a−3p、hsa−miR−203a−3p、hsa−miR−205−5p、hsa−mir−218−2、hsa−miR−221−3p、hsa−miR−320c、hsa−miR−338−3p、hsa−miR−338−5p、hsa−miR−342−5p、hsa−miR−374a−5p、hsa−miR−378d、hsa−miR−378f、hsa−miR−378g、hsa−miR−378i、hsa−miR−454−3p、hsa−miR−501−3p、hsa−miR−532−5p、hsa−miR−577、hsa−miR−625−3p、hsa−miR−744−5p、hsa−miR−944、hsa−miR−1273g−5p、hsa−miR−1285−3p、hsa−miR−1303、hsa−miR−1307−3p、hsa−miR−3074−5p、hsa−mir−3160−1、hsa−mir−3613、hsa−miR−3613−5p、hsa−miR−3916、hsa−mir−4532、hsa−mir−5091、hsa−miR−6770−5p、及び上掲のmiRNAと共通のシード配列をもつmiRNAからなる群から選択されるmiRNAに相補的であるか、ないしはmiRNAの増幅及び/または検知に好適な、1つ、2つ、またはそれ以上のプローブまたはプライマーを含み、及び/または、前記アッセイキットが、miR−769、miR−769−3p、miR−769−5p、miR−320c−1、miR−320c−1−3p、miR−320c−1−5p、miR−4792、miR−4792−3p、miR−4792−5p、miR−140、miR−140−3p、miR−140−5p、miR−629、miR−629−3p、miR−629−5p、miR−192、miR−192−3p、miR−192−5p、miR−145、miR−145−3p、miR−145−5p、let−7a、let−7a−3p、let−7s−5p、miR−133a、miR−133a−3p、miR−133a−5p、miR−1307、miR−1307−3p、miR−1307−5p、miR−200b、miR−200b−3p、miR−200b−5p、let−7a、let−7a−3p、let−7a−5p、miR−4508、miR−4508−3p、miR−4508−5p、miR−30e、miR−30e−3p、miR−30e−5p、let−7b、let−7b−3p、let−7b−5p、miR−194、miR−194−3p、miR−194−5p、miR−199a、miR−199a−3p、miR−199a−5p、let−7f、let−7f−3p、let−7f−5p、miR−128、miR−128−3p、miR−128−5p、miR−215、miR−215−3p、miR−215−5p、miR−149、miR−149−3p、miR−149−5p、miR−421、miR−421−3p、及びmiR−421−5p、ならびに上掲のmiRNAと共通のシード配列をもつmiRNAのうち少なくとも1種を検知し、
前記miRNAの増幅及び/または検知のための試薬と、場合により、反応基質、プラットフォーム、装置、アレイ、パッケージング材料、及び/または使用説明書とを含む、
前記アッセイキット。
19.miR−769、miR−769−3p、miR−769−5p、miR−320c−1、miR−320c−1−3p、miR−320c−1−5p、miR−4792、miR−4792−3p、miR−4792−5p、miR−140、miR−140−3p、miR−140−5p、miR−629、miR−629−3p、miR−629−5p、miR−192、miR−192−3p、miR−192−5p、miR−145、miR−145−3p、miR−145−5p、let−7a、let−7a−3p、let−7s−5p、miR−133a、miR−133a−3p、miR−133a−5p、miR−1307、miR−1307−3p、miR−1307−5p、miR−200b、miR−200b−3p、miR−200b−5p、let−7a、let−7a−3p、let−7a−5p、miR−4508、miR−4508−3p、miR−4508−5p、miR−30e、miR−30e−3p、miR−30e−5p、let−7b、let−7b−3p、let−7b−5p、miR−194、miR−194−3p、miR−194−5p、miR−199a、miR−199a−3p、miR−199a−5p、let−7f、let−7f−3p、let−7f−5p、miR−128、miR−128−3p、miR−128−5p、miR−215、miR−215−3p、miR−215−5p、miR−149、miR−149−3p、miR−149−5p、miR−421、miR−421−3p、及びmiR−421−5p、ならびに上掲のmiRNAと共通のシード配列をもつmiRNAのうち少なくとも1種を検知する、mTBIの診断または検知のための実施形態18に記載のアッセイキット。
20.miR−29c−3p、miR−26b−5p、miR−30e−5p、miR−182−5p、miR−320c、及びmiR−221−3p、ならびに上掲のmiRNAと共通のシード配列をもつmiRNAのレベルを検知する、脳震盪の診断または検知のための実施形態18に記載のアッセイキット。
21.ヒト唾液中の濃度が日周リズムまたは概日リズムに従って変動するmiRNAを特定するための方法であって、
(a)24時間中の2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12またはそれ以上の時点または間隔において1名以上の対象から唾液サンプルを収集することと、
(b)前記サンプル中のmiRNAをシーケンシングすることと、
(c)miRNA毎のシーケンシングリードをカウントし、配列リードデータを正規化し、正規化された配列リードカウントを異なる時点で採取された唾液サンプル間で比較することにより、差次的に発現されるmiRNAを特定することと、
(d)ハウスキーピング遺伝子もしくはmiRNA(24時間にわたって不変の発現を呈する)のRNA発現、または2種以上のハウスキーピング遺伝子からの平均RNA発現に対して、配列リードデータを正規化することと、
(e)異なる時点または間隔で得た、正規化されたRNA発現データに対して、多変数回帰分析または他の統計分析を行うことと、
(f)場合により、唾液中に見られる1種以上のmiRNAの濃度レベルを表す取得データについて、Pearson相関係数を計算することと、
(g)日周リズムまたは概日リズムに従って変動する発現レベルを有する1種以上のmiRNAを選択することと、
(h)場合により、DIANA miRpathまたは他のソフトウェアを使用して、miRNAの標的遺伝子を判定することと
を含む、前記方法。
本発明を大まかに説明したが、ある特定の具体例を参照することにより、更なる理解を得ることができる。これらの具体例は、本明細書において説明のみを目的として提示されるものであり、別途規定されない限り限定を意図するものではない。
実施例1
小児脳震盪
小児脳震盪の正確かつ生理的に関連性のあるマーカーとしてのmiRNAの循環濃度の有用性を評価するため、本発明者らは、小児期TBI後の唾液のmiRNA及び脳脊髄液(CSF)のmiRNAにおける変化を比較した。略語:曲線下面積(AUC);中枢神経系(CNS);脳脊髄液(CSF);脳室外ドレーン(EVD);グラスゴー昏睡スコア(GCS);マイクロリボ核酸(miRNA);軽度外傷性脳傷害(mTBI);受信者動作特性(ROC);重度外傷性脳傷害(sTBI)。
研究デザイン。ケース−コホートデザインを使用して、重度TBIを有する7名の子供のCSF中の長期的なmiRNA濃度を、TBIのない3名の対照と比較した。CSF中で「変化した」miRNAを、軽度TBIを有する60名の子供の唾液中で調べ、18名の同齢及び同性の対照と比較した。多変数回帰技術を使用して、CSF及び唾液中で平行した変化(Wilcoxon順位和検定)があったmiRNAのTBIステータス予測精度を調べた。Spearman順位相関を用い、目的のmiRNAと臨床的特徴との間の相関性を精査した。DIANA mirPathソフトウェアを用いた機能分析により、関連するmRNA標的/経路が特定された。
結果。本明細書において示すように、唾液miRNAは、小児TBIを特定するための、容易に測定され、生理的に関連性があり、かつ正確なバイオマーカーである。CSF中では214種のmiRNAが検知され、135種(63%)は唾液中にも存在した。6種のmiRNAは、CSF及び唾液の両方で平行して変化した(miR−182−5p、miR−221−3p、mir−26b−5p、miR−320c、miR−29c−3p、miR−30e−5p)。これら6種のmiRNAは、小児対象の軽度TBIステータスの特定に関し、0.852の曲線下面積を示した。これらのmiRNAのうち3種(miR−182−5p、miR−29c−3p、miR−320c)は、TBI後のCSF及び/または唾液中で長期的傾向を呈し、3種全てが神経発達に関するmRNAを標的とした。miR−320cの濃度は、子供(R=0.36、FDR=0.02)及び親(R=0.37、FDR=0.003)両方によるスポーツ脳震盪評価ツール3の注意困難の報告と直接相関した。
sTBIの募集及びサンプル収集。sTBIを有する子供及び青年のF−イソプロスタンレベルに関する研究(Varma et al.,2003)で過去に収集されたCSFサンプルを、CSF miRNAの長期的特性評価のために用いた。簡潔に述べると、sTBIを有する8名の子供から収集された脳室CSFサンプルを、今回の研究のためにランダムに選択した。サンプルの選択バイアスを除去するため、サンプル選択前に参加者の特性を研究者らに対して盲検化した。選択されたコホートには、sTBI後の頭蓋内圧上昇について脳室外ドレーン(EVD)が臨床適応されたグラスゴー昏睡スコア(GCS)<8を有する4〜17歳の子供が含まれた。受傷機転は、転倒及び自動車衝突を含んだ。CSFは、傷害後1日目、4〜7日目、及び8〜17日目の3つの時点で各対象のEVDから無菌様式で受動的に抽出した。各対象について、年齢、性別、受傷機転、及び収集時間を記録した(表1)。対照CSFには、てんかんのために臨床適応された脊椎穿刺を受けたか、または敗血症除外(rule−out−sepsis)プロトコールの一環として脊椎穿刺を受けた3名の対象(1〜8歳)から得た12個のサンプルが含まれた。
mTBIの募集及びサンプル収集
mTBIの臨床診断ありまたはなしの対象(5〜21歳)において、今回の研究の一環として得た唾液miRNAプロファイルを精査した。mTBIコホートには、初回傷害の14日以内にmTBIの評価のために医療センターを訪れた61名の子供及び青年が含まれた。14日のカットオフは、ほとんどの臨床症状及びバイオマーカープロファイルが脳震盪の2週間以内にベースラインに戻ると示唆した過去の調査(Yokobori et al.,2013)に基づいて選択した。mTBI群の除外基準は、GCS<12、重度TBIの臨床診断、穿通性頭部傷害、頭蓋骨骨折、頭蓋内出血、または潜在する心理的障害(例えば抑うつまたは不安)に起因し得る症状を含んだ。対照コホートには、定期的に予定された小児科検診のために小児科医院を訪れた19名の子供及び青年が含まれた。この群の除外基準は、脳震盪の既往歴、継続中のリウマチ状態、または直近の整形外科的傷害を含んだ。歯周病、上気道感染症、発作性障害、知的障害、片頭痛歴、または薬物/アルコール使用障害のある対象は両群から除外した。唾液サンプルは、登録時に非絶食状態の各参加者に、水道水で口をゆすぎOragene RE−100唾液収集キット(DNA Genotek;Ottawa,Canada)に喀痰させて収集した。サンプルを5〜10回手で振盪し、4℃の冷蔵庫に移す前に室温で最長10日間保管した。年齢、性別、人種/民族性、身長、体重、食事制限、医療歴、選択的セロトニン再取り込み阻害薬の使用、アレルギー、薬物、及び中咽頭のステータス(表2A〜B)をはじめとする医学的及び人口学的情報を、mTBI及び対照参加者の両方から収集した。mTBIコホートは、脳震盪の既往歴、現在の脳震盪の詳細(傷害後の日数、機転、関連する嘔吐、脱力感、記憶喪失、骨折、または意識消失)、及び最後に鎮痛薬(非ステロイド性抗炎症薬またはアセトアミノフェン)を使用した時間についても報告した。最後に、mTBI対象及びその親/保護者が、小児スポーツ脳震盪評価ツール(SCAT−3)を使用した震盪性症状の調査表に記入した。
RNAのプロセシング及び定量化
過去に報告されているように(Xia et al.,2016)、Norgen Circulating and Exosomal RNA Purification Kit(Norgen Biotek,Ontario,Canada)を製造元の説明に従って使用して、唾液及びCSFサンプルからRNAを抽出した。最終的なRNA濃度をNanodrop Spectrophotmeterで定量化し、抽出したRNAをシーケンシングする前に−80℃で保管した。ライブラリー構築の前にAgilent 2100 Bioanalyzerを用いてRNAの収率及び品質を評価した。唾液RNAのシーケンシングは、NEXTflex(登録商標)Small RNA−Seq Kit v3(Bioo Scientific;Austin,Texas)、Illumina HiSeq(登録商標)2500 Instrument、及び1サンプル当たり300万リードの標的深度を使用して行った。CSF RNAサンプルのシーケンシングは、Upstate Medical UniversityのSUNY Molecular Analysis Coreにて、Illumina TruSeq Small RNA Sample Prepプロトコール(Illumina;San Diego,California)、Illumina MiSeq機器、及び1サンプル当たり300万リードの標的深度を使用して行った。Partek Flow(Partek;St.Louis,Missouri)でSHRiMP2アライナを使用し、リードをヒトゲノムのhg38ビルドにアラインメントした。miRBase mature−microRNA v21を用い、各サンプル中の全miRNAカウントを定量化した。全カウントが5×10未満であった唾液サンプルを最終分析から除外し、結果として60個のmTBI唾液サンプル及び18個の対照唾液サンプルを得た。CSF及び唾液のそれぞれで、少なくとも25%のサンプルにおいて生リードカウントが10超であったmiRNAのみを、差次的発現分析において評価した。また、sTBI CSFサンプルの25%に存在し、対照CSFサンプルのいずれにも存在しなかったmiRNAを、「上方調節された」miRNAとして精査した。統計分析の前に、リードカウントの和の正規化を行い、平均センタリングし、各変数の標準偏差で除算した。「リード」または「リードカウント」という用語は、例えば、サンプル中の全てのmiRNAのレベルをより正確に比較することができるように、予測可能なレベルで唾液中に常に存在するある特定の対照miRNAまたは代謝物の発現レベルを使用してそれらを正規化することなど、サンプル間の変化を考慮するためにmiRNAまたはマイクロバイオームの発現データを調整するための任意の方法に適用されるものと理解されたい。
代替的な実施形態では、miRNA及び/またはマイクロバイオームのレベルを判定するために、蛍光を用いる方法を使用してもよい。一例では、リガンドを基質上にまとめて固定してもよい。標的miRNA及びマイクロバイオーム配列には、リガンドに結合する前または後のいずれかで、蛍光タグ(または非蛍光色素)をタグ付けすることができる。この用途では、各リガンド群における相対強度が、存在するmiRNA及び/またはマイクロバイオームの量の尺度になり得る。この方法は、チップタイプのアッセイで実施してもよい。当業者には、miRNA及び/またはマイクロバイオームのレベルを判定するために、他の好適なチップタイプのアッセイを使用してもよいことが認識されよう。更に別の実施形態では、等温増幅を使用してmiRNAレベルを検知してもよい。
図5は、脳脊髄液RNAの品質分析を示す。Agilent Bioanalyzer RNA Nanochipを使用し、抽出したRNAを検査したところ、脳脊髄液サンプル中で比較的低いRNA収率が示されたが、ピークは18〜25ヌクレオチドで一貫していた(miRNA抽出の成功と一致する)。
統計分析。次の3ステップの工程を使用し、脳震盪バイオマーカーとしての生理的関連性が最も高いmiRNAを特定した。1)Benjamini Hochbergの誤検知率(FDR)補正を用いたノンパラメトリックWilcoxon順位和検定により、sTBI CSFサンプル中にのみ存在するmiRNA、またはsTBI CSF中の濃度(100万当たりのリード数;RPMとして測定)が「変化した」miRNAを特定した。2)Wilcoxon順位和検定を使用し、mTBI唾液サンプル中の(対照唾液と比較した)これらのmiRNA標的の濃度(RPM)を精査した。3)CSF及び唾液両方のTBIサンプル中で「変化した」miRNAを、対照に対して平行した上方調節または下方調節について調査した(図1)。Spearmanの順位相関メトリック(miRNA濃度を傷害後の日数と相関付ける)を使用して、CSF及び唾液両方の脳震盪サンプルにおける目的のmiRNAの長期的傾向を検査した。これらのバイオマーカー候補の診断精度を多変数ロジスティック回帰分析で評価し、結果を受信者動作特性(ROC)曲線で可視化した。データセットの「オーバーモデリング」を避け、miRNAバイオマーカーが対照とmTBI対象とを正確に差別するのを確実にするために、Metaboanalystソフトウェアの1/4サンプルホールドアウトプロシージャと共に100重Monte−Carlo交差検証(MCCV)技術を用いる二次的アプローチを採った(Xia et al.,2016)。Spearmanの順位相関を用い、医学的/人口学的特性と目的の唾液miRNAとの関係を調査した。両側スチューデントt検定により、mTBI群及び対照群間の医学的データ及び人口学的データの分析を達成した。
機能分析。mTBIのmiRNAバイオマーカーを、microT−CDSアルゴリズムを使用したDIANA mirPath v3オンラインソフトウェア(Hypertext Transfer Protocol(HTTP)://snf−515788.vm.okeanos.grnet.gr/)の機能予測分析にかけ、種特異的なmRNA標的を特定した(Vlachos et al.,2015)。DIANA(登録商標)mirPathは、Fisher直接検定を使用して有意に(FDR<0.05)標的が濃縮されたジーンオントロジー(GO)カテゴリーを特定した。String v10ソフトウェア(Hypertext Transfer Protocol(HTTP)://string−db.org)の中ストリンジェンシー設定(相互作用スコア>0.40)を使用し、高信頼度のmRNA標的(microT−CDSスコア≧0.99)のリストをタンパク質間相互作用ネットワークについて調べた(Szklarczyk et al.,2015)。
miRNAバイオマーカーにおける時間的変化の考慮。ある実施形態では、エピジェネティックデータ(例えば、エピジェネティックシーケンシングデータ)が時間的変化を含み得る(例えば、データが正弦周期または概日周期中に変動し得る)ため、対象が外傷性脳傷害を経験したかどうかを判定したり、傷害の重症度もしくは予後を検知したり、または外傷性脳傷害に起因する病状の変化が起こったかどうかを検知したりするために分析を行う前に、エピジェネティックデータが時刻に基づいて正規化され得る。一例では、miRNAの量/レベルが、ヒト/対象におけるmiRNAの量/レベルに自然発生する変化を考慮するために、時刻に基づいて正規化され得る。時刻正規化されたmiRNAの量は、ヒト/対象が外傷性脳傷害またはその病状における変化を有するかどうかを判定するために、対照/健康な参照対象または対照/健康な対象のコンペンディアと比較され得る。エピジェネティックデータを正規化するためのシステム及び方法の更なる詳解は、参照により全体が本明細書に組み込まれている2017年3月23日に出願された米国仮特許出願第62/475,705号に見ることができる。
医学的特性及び人口学的特性。mTBI群と対照群との間で、参加者の年齢(p=0.48)、性別(p=0.27)、または人種/民族性(白人の%;p=0.70)の有意差はなかった(表2)。食物/薬物アレルギー(p=0.63)、食事制限(p=0.79)、または抗うつ薬(p=0.88)のある参加者のパーセンテージに差はなかった。mTBI群は有意に身長が高く(p=0.002)、唾液収集前の6時間以内により高い頻度で非ステロイド性抗炎症薬(p=0.001)、及びアセトアミノフェン(p=0.003)を用いていた。mTBI群及び対照群の平均収集時間は、それぞれ13:00及び13:30であった(p=0.43)。mTBI参加者の唾液収集は、平均して脳震盪の6.5日後に行われた。この群で最も一般的な受傷機転には、スポーツ関連傷害(59%)、自動車事故(18%)、及び転倒(16%)が含まれた。mTBI群内の脳震盪後の症状には、意識消失(25%)、嘔吐(21%)、脱力感(31%)、及び記憶消失(44%)が含まれた。mTBI参加者の平均SCAT3スコアは、子供の報告で23.7、親の報告で21.8であり、参加者1名当たり平均して11種の症状からなっていた。mTBI参加者の66%では症状が4週間を超えて続き、43%は脳震盪の既往歴を報告した。
重度TBI(sTBI)におけるCSF miRNA。sTBI後のCSF(1サンプル当たりのアラインメントされたmiRNAリード数平均=565,805)では、対照のCSF(1サンプル当たりのアラインメントされたリード数22,885)と比べてよりロバストなmiRNA発現があった。調べた2813種の成熟ヒトmiRNAのうち、214種(7.6%)がCSFサンプル中に存在した(表3)。114種のmiRNAの発現には名目上の差(p<0.05)があり、86種はsTBI群と対照群との間で有意な変化(FDR<0.05)があった。sTBIにおいて72種は下方調節され、42種は上方調節された。
軽度TBI(mTBI)における唾液miRNA。対照とmTBIサンプルとの両方でロバストに発現した唾液miRNAは214種あった(表4)。唾液中で測定されたmiRNAのうち40種には、正規化されたリードカウントに名目上の差があり、10種には対照群とmTBI群との間で有意差があった。9種のmiRNAはmTBI唾液中で下方調節され、31種は上方調節された。
CSF及び唾液miRNAの複合分析。CSF中で検知された214種のmiRNAのうち、135種(63%)は唾液中にも存在した。sTBI対象のCSF中で名目上の変化があった114種のmiRNAのうち、64種(56%)は唾液中に存在し、10種(8.7%)はmTBI群において名目上の差を示した。これら10種のmiRNAのうち6種は、過去の脳震盪研究(Redell et al.,2010、Bhoma et al.,2016、Mitra et al.,2017)において報告されている。これらのmiRNAうち、重複するシード配列を有するものはない。10種の重複するmiRNAのうち6種は、唾液及びCSF両方のTBIサンプル中で同じ方向に変化していた(表5)。4種は下方調節され(miR−182−5p、miR−221−3p、mir−26b−5p、miR−320c)、2種(miR−29c−3p、miR−30e−5p)は上方調節された(図2A〜2L)。
矢印は、TBIサンプル中の変化の方向を示す。
miRNAバイオマーカーパネルの予測精度。mTBI及び対照の唾液サンプルを差別するランダムフォレスト多変数回帰分析で使用したとき、6種のmiRNAは0.852の合計曲線下面積(AUC)を有した(図3A)。アルゴリズムは2/18の対照対象及び15/60のmTBI対象を誤分類し(図3B)、75%の感度及び89%の特異度をもたらし、精度は78%であった。サンプルの25%をランダムにホールドアウトした100重交差検証工程では、交差検証セットでは0.800のAUC、そしてホールドアウトセットでは0.917のAUCで、このモデルの妥当性が立証された(図3C)。
脳震盪関連miRNAにおける長期的変化。CSF及び唾液サンプル中で平行して変化した6種のmiRNAを、脳震盪後の長期的傾向について調べた。CSF及び唾液サンプルの両方について、miRNA濃度と傷害からの時間(日数)との間のSpearman順位相関を求めた(表6)。
6種のmiRNAのうち3種は、CSF及び唾液中で平行した相関性を示した。miR−29c−3p及びmiR−182−5pの相対濃度(RPM)は、CSF及び唾液の両方で経時的に低下する傾向を示した。miR−320cの相対濃度は、両方の生体液中で経時的に上昇する傾向を示した。この傾向は、miR−320cについてはCSF及び唾液の両方で、そしてmiR−29c−3pについては唾液中で有意であった(FDR<0.05)。
機能分析。mTBIステータスの予測有用性がある6種のmiRNAは、予測された高信頼度の700種のmRNA標的を有し、このうち354種は実験的に検証されたものだった(表7)。
上記表中のデータにより、当業者は、本明細書において開示される方法に好適な特定のmiRNAまたはmiRNAのサブセットを選択することができるであろう。
2種以上のmiRNAの標的となったmRNAは34種あった。700種のmRNA標的は、30のGOカテゴリーと有意な関連性を有した(表8)。注目すべきことに、4種のmiRNA(miR−182−5p、miR−29c−3p、miR−30e−5p、及びmiR−320c)の標的となる37種の遺伝子を含む経路である神経系の発達に関連するmRNA標的について、有意な濃縮が示された(p=2.67E−07)。String v10において最も信頼度の高いmRNA標的(microT−CDSスコア≧0.999)の280種について、タンパク質間相互作用ネットワークが定義された。この分析は、0.775のクラスタリング係数で、269のノード及び247のエッジを含有する有意なタンパク質間相互作用ネットワーク(p<0.0001)を特定した(図30)。このネットワークの分析により、神経系の発達(61遺伝子;p=8.56E−09)、ニューロン発達(29遺伝子;p=8.45E−05)、及び軸索発達(21遺伝子;p=4.89E−04)を含め、有意な濃縮を示す67種の生物学的プロセスが特定された(表8B)。
医学的特性と唾液miRNAとの間の関係
目的の6種の唾液miRNAの、子供のSCAT3スコア、親のSCAT3スコア、及び医学的/人口学的因子との相関性を探求した(図4A〜C)。子供の報告によるSCAT−3評価と、miR−26b−5p及びmiR−320cの唾液中濃度との間には、有意な相関性があった(表10A)。miR−26b−5pのレベルは「かなり疲れる」及び「すぐに疲れる」の報告と逆相関しており、一方miR−320cのレベルは、「白昼夢をよくみる」及び「混乱する」の報告と直接相関していた。また、miR−320cと、「注意力の持続が困難」及び「すぐに気が散る」を含む親の報告によるSCAT−3評価との間にも、有意な直接相関性があった(表10B)。女性と、miR−182−5p及びmiR−221−3pの唾液中濃度との間には、名目上の相関性があった(表10C)。しかしながら、目的の6種のmiRNAと、参加者の年齢、民族性、体重、身長、抗うつ薬の使用、または食事制限を含む他の医学的/人口学的特性との間には、有意な相関性は見られなかった。また、6種のmiRNAの濃度とスポーツ中の骨折または脳震盪との間にも相関性はなかった。
CSF中に見られたmiRNAの50%超は唾液中にも見られ、約10%は震盪性頭部外傷後に平行した変化を示した。これらのmiRNAのうち6種の唾液中濃度は脳震盪ステータスを予測し、5種は成人ヒト血清の過去の研究において説明されている。重要なことに、これら6種のmiRNAは、骨損傷、スポーツ参加、または参加者の人口学的特性との相関性を有しなかった。これらはまた、神経発達に関連するmRNA標的の著しい濃縮も示した。これらの因子は、収集及び定量化の容易さと相まって、唾液miRNAを脳震盪評価の理想的な基質とする。
可能性のある脳関連miRNAの唾液による輸送機構。血液ベースのアッセイが主に用いられる医学界において、唾液のサンプリングが脳への窓口になるという考えは理解し難いかもしれない。しかしながら、医学的検査の圧倒的多数が口内の酵素環境において容易に分解されるタンパク質の測定に依存することを想起されたい。それに比べ、miRNAはその短い一本鎖構造のため、酵素分解に比較的抵抗性がある(Gilad et al.,20087)。またmiRNAは通常、細胞外輸送中に微小胞またはタンパク質結合機構によって保護される(Valadi et al.,2007)。これらの要素は、健康な対象における唾液miRNAシグネチャーの経時的な安定性及び再現性の主な原因である(Bahn et al.,2015)。これらはまた、脳関連miRNAがどのように唾液に移動するかを説明するのに役立つ。エキソソームによるmiRNAの輸送は、中咽頭を神経支配する脳神経(舌咽神経、顔面神経、迷走神経、及び三叉神経)から直接生じる場合もあれば(Majem et al.,2015)、唾液腺内の特殊化した細胞による血液からの抽出によって間接的に生じる場合もある(Bahn et al.,2015)。この後者の機構は、なぜ血中に見られるペプチド及び脂質の多くが唾液中にも存在するのか(Yan et al.,2009)、そしてなぜ今回の研究において、脳震盪の血清ベースのmiRNAバイオマーカーと、唾液中で検知されるものとの間で、かように高度な重複が見られるのかを部分的に示す。脳神経の髄鞘内の動脈周囲組織及び嗅球によるCSFの代謝回転の調節を助けるグリンパティック系は、脳関連分子が末梢循環に入る主要ルートを表す(Plog et al.,2015)。これらの構造が中咽頭に近接していることを考えると、グリンパティック系が脳関連miRNAの唾液への輸送にも関与している可能性は高いと思われる。
外傷性脳傷害への生理的応答におけるmiRNAの役割。今回の調査で特定された6種のmiRNAは、単に脳震盪の存在または非存在と相関しているだけではない。これらはまた、外傷性脳傷害に対する生理的応答と神経生物学的に関係している。例えばmiR−320cは、sTBI対象のCSF及びmTBI対象の唾液中で下方調節される。両方の生体液中のmiR−320cの濃度は、傷害後の時間と直接相関している(すなわち、経時的にベースラインに戻る)。MiR−320cは、可塑性、気分、及び概日リズムを含む神経系機能に重要ないくつかの経路に関係している。
miR−320cの1つのmRNA標的は、神経興奮中に動的に発現され神経可塑性を調節する可塑性関連遺伝子ファミリーのメンバーである、LPPR1(phospholipid phosphatase related 1)である(Savaskan et al.,2004)。可塑性関連遺伝子は注意欠陥に関係しており、今回の調査においてmiR−320cの濃度は、子供による白日夢の増加の報告及び親による子供の注意散漫の報告と直接相関していた。miR−320レベルのベースラインへの長期的回復は、これらの症状を軽減し得る。その一方で、miR−320cの無制限の増加は、脳震盪後症候群において一般的に報告される気分調節不全につながり得る。この考えは、miR−320cの著しい増加が見られた自殺完遂後の成人の前脳におけるmiRNA発現の研究(Lopez et al.,2014)によって裏付けられる。
脳震盪管理への影響。この調査で特定された唾液miRNAは、小児脳震盪の診断及び管理に応用される可能性がある。このパネルは、MRI造影アプローチよりも安価であり、血清サンプルよりも容易に得られ、かつ主観的な脳震盪調査を行いスコアリングするよりも時間のかからない、脳傷害の客観的尺度を提供する。miRNAシグネチャーは傷害の約2週間後まで上昇したままであり、その間にベースラインに向かう傾向を示すため、救急診療所の初診時または救急科環境だけでなく、脳震盪の専門医によるフォローアップ診察時にも臨床応用性を有する。miRNA濃度における長期的傾向は、専門医の紹介の優先順位を決定したり、個人に合わせた医学療法を開始したり、療法への臨床応答を追跡したりするための潜在的有用性を有する。この調査で特定されたmiRNAのパネルは、78名中17名の対象のみを誤分類した。誤分類された対照には、抗うつ薬及び非ステロイド性抗炎症薬を服用していた食物アレルギー及び1型真性糖尿病のある1名の対象、ならびに特定可能な医学的状態がなかった1名の対象が含まれた。15名の誤分類されたmTBI対象は、脳震盪の既往歴(n=5)、脱力感(n=3)、嘔吐(n=3)、近視(n=3)、及び抗炎症薬の使用(n=6)によって特徴付けられた。したがって、これらの因子の唾液miRNAとの関係を調べるには今後の調査が必要である。
miRNAの表11は、患者/対象の外傷性脳傷害を特定及び/または特性評価するのに使用され得る68種のmiRNAのリストである。患者/対象の外傷性脳傷害を特定及び/または特性評価するには、表1のmiRNAのいずれかと同じシード配列を共有するmiRNAを使用してもよい。
この調査では、sTBIにおけるCSFパターンを反映し、mTBIステータスの診断精度を示す、mTBIにおいて変化した6種の唾液miRNA(miR−182−5p、miR−221−3p、mir−26b−5p、miR−320c、miR−29c−3p、及びmiR−30e−5p)が特定された。これら6種のmiRNAは神経発達に機能的に関連しており、脳震盪症状の報告との興味深い相関性を示す。いくつかは成人の脳震盪に関する過去の血清研究において特定されているが、ここで本発明者らは、それらが唾液中で容易に測定され、傷害後最長2週間にわたって持続する異常調節を呈することを示す。
実施例2
成人総合格闘技選手におけるmTBIの特定及び特性評価のための血清及び唾液miRNAの比較。
この研究における本発明者らの目的は、軽度頭部外傷を受けたばかりの成人対象において、血液及び唾液中のmiRNAの末梢測定値と、バランス及び認知機能の客観的尺度との関係を判定し、特定されたmiRNAのいずれかが、脳機能及び傷害応答に関連する特定の生物学的経路に関与しているかどうかを調査し、miRNAと機能的尺度との間の関係の強固性を定量化し、それらの潜在的な診断有用性を判定することであった。
対象。ヒト対象の使用に関するプロトコールは全て、SUNY Upstate Medical Universityの機関審査委員会によって審査され認可された。研究登録及びサンプル収集前に全てのヒト対象から書面による同意を得た。対象はその参加に対して金銭的補償を受けた。85の唾液サンプル及び131の血清サンプルを含む合計216個のサンプルを50名のMMA選手(42名のユニーク選手、8名のリピート選手)から収集した。サンプルは、試合の1週間前または1時間前の時点、及び次の4つの試合後の時点:試合直後(15〜30分)、2〜3日後、1週間後、及び3週間以上後のうちの1つ以上で収集した(表12)。各MMA試合は、選手がノックアウトされるか、または降参により試合放棄した場合を除き、各3分間のラウンド3回からなった。訓練を受けた瀉血専門医により、その場で無菌のBD Vacutainer SST管(Becton−Dickenson)に採血を行い、20分間静置し、製造元の説明に従って遠心分離した。唾液は、Oragene RNA収集バイアル(RE−100、DNAGenotek,Ottawa,ON)への喀痰、またはOragene Nucleic Acid Stabilizing Kitスワブ(P−157、DNAGenotek,Ottawa,ON)を使用したスワブ吸収により収集した。
MMA対象には40名の男性及び2名の女性が含まれ、平均年齢は26.5歳、平均BMIは24.6であった。対象の2/3(66%)はコーカサス人種、17%はアフリカ系アメリカ人、14%はラテンアメリカ系であると自己申告した。選手のうち合計29%は、合併症のない脳震盪の既往歴も報告した。試合前及び試合後のmTBIのタンパク質バイオマーカーにおける潜在的変化を評価するため、これらの選手のサブセットから得た血清サンプルを使用した。これらのサンプルは、18〜42歳(平均24.9歳)で平均BMIが23.4である24名の選手(男性23名)から得た。対象のうち1名は過去に聴力損失の記録があり、5名は単回の脳震盪の既往歴を有した(合併症なし)。選手の過半数(57%)はコーカサス人種であり、20%はアフリカ系アメリカ人であり、20%はラテンアメリカ系であった。
血清中のタンパク質バイオマーカー。選手のサブセット(n=24)について、ELISAまたはLuminexプラットフォームを使用した既存の文献(重度TBI症例または動物モデルに焦点を当てたものが多い)に基づくTBIのタンパク質バイオマーカー候補のいくつかの発現を調査した。両方のアッセイで同じ血清のアリコートを使用した。これは、表12に示した時点で収集し、後続処理のために−80℃で保管した。
Luminexアッセイ:カスタムの8−plex Magnetic Luminex(登録商標)Screening Panel(R&D Systems,Minneapolis,MN;カタログ番号LXSAHM)を使用し、製造元のプロトコールに従って血清サンプル中のBDNF、CCL2/MCP−1、CRP、ICAM1、IL−6、NSE2、S100B、及びVCAMの発現レベルをアッセイした。各分析物の感度限界はそれぞれ、0.32、9.9、116、140、87.9、1.7、4.34、及び238pg/mLであった。Bio−Rad Bioplex(登録商標)200 Systemでサンプルの蛍光を読み取り、Bioplex(登録商標)Manager 6.1ソフトウェア(Bio−Rad,Hercules,CA)を使用して分析した。
ELISA:製造元の説明に従ってMybiosource ELISAキット(MyBiosource,Inc.,San Diego,CA)を使用し、UCHL1、MBP、GFAPの血清レベルを検知した。カタログ番号及び検知限界は次の通りであった:UCHL1(#MBS2512760)、78.125〜5000pg/mL;MBP(#MBS261463)、1000pg/ml〜15.6pg/ml;及びGFAP(#MBS262801)、20ng/ml〜0.312ng/ml。450nmの波長でSynergy 2マイクロプレートリーダー(Biotek,Winooski,VT)を使用し、ペルオキシダーゼ産物の光学密度を分光光度的に測定した。
24名の選手の試合後レベルを試合前レベルと比較するペアワイズT検定、ならびに各対象について試合動画から観察された頭部打撃(HTH)の回数と比較した試合後レベルの変化の関係を調査するための線形回帰を使用し、タンパク質バイオマーカーデータの統計分析を行った。
RNAの単離。miRNeasy Serum/Plasma Kit(Qiagen Inc)を製造元の説明に従って使用し、血清及び唾液からRNAを単離した。血清:凍結血清サンプルを氷上で解凍し、200μLの血清を1mLのQIAzol溶解試薬に添加した。勢いよくボルテックスした後、200μLのクロロホルムを添加し、サンプルを室温(RT)で5分間インキュベートしてから、12,000×gにて15分間RTで遠心分離した。結果として生じた水相を取り出し、1.5倍容量の100%エタノールと混合し、RNeasy MinEluteスピンカラムに移し、15秒間遠心分離した。製造元の表示容量のバッファーRWT及びRPEでカラムを洗浄し、30μLのRNase不含水でRNAを溶出させた。唾液:最初にOrageneバイアルまたはスワブ収集キットに収集した冷蔵した唾液サンプルを50℃で1時間インキュベートした。次に250μLのアリコートを取り出し、微小遠心管に移し、90℃で15分間インキュベートし、RTに冷ました。750μLのQIAzol溶解試薬を添加し、サンプルを1分間勢いよくボルテックスし、5分間RTでインキュベートした。クロロホルム(200μL)を添加し、サンプルを1分間ボルテックスしてから、最大速度(>13,000×g)で10分間遠心分離した。結果として生じた水相450μLを新しい管に移し、675μLの100%エタノールと混合し、RNeasy MinEluteスピンカラムに移し、15秒間遠心分離した。その後、製造元の表示容量のバッファーRWT及びRPEでカラムを洗浄し、30μLのRNase不含水でRNAを溶出させた。Agilent Technologies BioanalyzerのRNA Nanochipを使用してRNAの品質を評価した。
RNAシーケンシング。製造元の説明に従ってTruSeq Stranded Small RNA Kit(Illumina)を使用し、Stranded RNAシーケンシングライブラリーを調製した。1サンプル当たり1000万リードの標的シーケンシング深度で、48のバッチでサンプルにインデックスを付けた。シーケンシングは、Upstate Medical UniversityのSUNY Molecular Analysis Core(SUNYMAC)にて、Illumina NextSeq 500機器で36bpのシングルエンドリードを使用して行った。FastQファイルをトリミングしてアダプター配列を除去し、Partek Flow(Partek,Inc.,St.Louis,MO)でShrimp2アルゴリズムを使用して、成熟したmiRbase21データベースにアラインメントを行った。
RNA−Seq分析。アラインメントされたリードを定量化し、比較的不変の内部基準miRNA(miR−24−3p)に対して正規化し、log2スケールに変換した。次に、各対象の正規化されたmiRNA試合後データをそれぞれの試合前/ベースライン値(試合の1週間前または直前のいずれかに得た)と対比し、合計141のサンプル差分値(n=62唾液、79血清)を得た。統計分析の前に主成分分析(PCA)を使用して、正規化されたmiRNA差分値を真球度についてスクリーニングし、60%超の欠損があったものをフィルタリングして排除した。
我々は、2つの異なる分析ワークフローを使用して、mTBIに関連するmiRNAを特定した。第1の方法では、選手が経験した頭部打撃(HTH)の回数に基づく、mTBIが収集時またはその前に生じている確率に基づいて、141個のサンプルを3つの群に分けた。これらのHTH値は、各試合の動画記録から得た。定義された群は、高尤度(10+HTH;平均=24.2)、中尤度(4〜9HTH;平均=6.5)、及び低尤度(0〜3HTH;平均=0.3)であった(表13)。
対象のビニング。我々はまず、二元分散分析(ANOVA)を使用してサンプルタイプ及びTBI分類ならびにそれらの相互作用の主効果を調査し、HTHスコアに基づくTBI確率評点の有意効果があったmiRNAについてスクリーニングした。これは両方の生体液から得たサンプルの全てで行い、誤発見率(FDR)補正は<0.15であった。このフィルターを通過したmiRNAを次に段階的線形回帰に使用して、実際のHTH値を最も良好に予測したmiRNAを明らかにした。次に、ロジスティック回帰分類分析を完了して、高尤度及び低尤度のTBIサンプルの全てを互いから区別する能力を評価した(中尤度群をホールドアウトした)。100重Monte−Carlo交差検証(MCCV)を行い、生体液間の経験的精度を推定した。次に、最も強い予測有用性を示したmiRNAを、Diana Tools miRpathv3を使用した機能分析に供した。また、相関分析を使用し、強い判別力を示すmiRNAにおける差の相関性を様々な機能的尺度との関連で評価した。
時間的ビニング。第1の分析では、試合後の各対象から得た全ての初期サンプルを同じTBI確率クラスにまとめたので、一部のmiRNAは、急性効果または遅発効果のみを有した場合、検知を逃れることができた可能性があった。とはいえ、そのような時間依存性応答は、対象ビニングから得られたもののいずれとも同じ程度に重要であり得る。潜在的な急性効果または遅発効果を明らかにするため、我々は一般線形モデルを使用し、4つの異なる時間的ビンに基づいて、時間及びサンプルタイプならびにそれらの相互作用が相対miRNA発現量に及ぼす効果を調査した。前述のように、この分析で使用した122個のサンプルを試合前の発現レベルに対して正規化した(表12)。したがって、時間1には、MMAマッチに出席したが試合には参加せず、それでも生体液サンプルを提供した対象から得たサンプル(これらは事象の非特異的効果のための対照とした)、ならびにマッチに参加したが頭部打撃を受けなかった対象(これらはエクササイズ対照とした)が含まれた。これらをまとめて時間1対照と呼ぶ。残りの時間的ビンは、マッチに参加し、少なくとも2回の頭部打撃(HTH)を受けた選手によるものであった。これらを収集時点によって時間1 HTH(試合後1時間以内)、時間2 HTH(試合2〜3日後)、及び時間3 HTH(試合7日後)に群分けした。有意な時間効果があった全てのmiRNAの時間的プロファイルを可視化し、教師あり分類分析に供して最も顕著なパターンを特定した。次に、目的の発現プロファイルを有するmiRNAを、Diana Tools miRpathv3を使用した機能分析に供し、対象ビニング分析から得たmiRNAと比較した。
機能的研究。Quadrant Biosciences Inc.(Syracuse NY)によって開発されたバージョンのClearEdge(商標)評価システムを使用して、MMA選手のバランス及び認知機能の評価を行い、8つの異なる立位保持中の三次元における身体の揺れ、ならびに二重運動課題及び認知課題の遂行中の身体の揺れ及び完了時間を測定した。二重課題及び認知課題は、各対象が手持ち式のタブレットコンピュータ(Toshiba、モデル:WTB−B)及びスタイラスを使用して完了した。身体の揺れ(バランス)の分析は、各対象の腰回りに装着させた慣性センサを使用し、250Hzの周波数で全3平面の動きをサンプリングすることによって測定し、結果として得られたデータを各タブレットから後処理のためにダウンロードした。各対象には靴を脱いだ状態で床またはフォームパッドのいずれかに立たせて各立位を30秒間保たせ、開眼状態または閉眼状態でデータを得た。立位保持中の両足の位置は、両足の足首または内側面が接触した状態で横並びにしたか、あるいは利き足を前に出し、非利き足をすぐ後ろに置き、後ろに置いた足のつま先に利き足の踵を接触させた継ぎ足姿勢にした。二重課題の認知コンポーネントは、タブレットを注視しながらタブレットを安定して持つだけの単純な二重課題に加えて、デジタル版のトレイルA課題及びトレイルB課題、ならびに聴覚作業記憶課題(数字逆唱)を含んだ。トレイルAでは、対象に、スクリーン上の円で囲まれた数を昇順(1−2−3など)にスタイラスで素早くつなげさせた。トレイルBでは、対象に、円で囲まれた数及び文字をアルファベットと数値が交互になった昇順配列(1−A−2−B−3−Cなど)につなげさせた。数字逆唱課題は、ヘッドホンを介して各対象に伝えられた次第に長くなる数値列の逆順復唱を測定することからなった。これらの選手について、全体で14の課題を測定した。注目すべきことに、同じ対象で同時に機能的尺度及び生体液尺度を得るのは、サンプル時間のおよそ半数(48%)でのみ可能であった。
miRNAデータと同様に、各対象で共通の試合前の時点と全ての試合後の時点を比較することにより、機能的データを標準化差の尺度に変換した。数字逆唱課題尺度の一部で欠損していたデータ点は、K最近傍アプローチを使用して埋めた。統計分析の前に主成分分析(PCA)を使用して、機能的データを真球度についてスクリーニングした。次に、二元(サンプルタイプ×TBI分類)分散分析(ANOVA)を行って、収集時間におけるTBI分類割当の有意効果があった機能的尺度についてスクリーニングし、誤発見率(FDR)は<0.05であった。また我々は、Pearson相関メトリック及びRによる有意性のT検定を使用して、有意に変化した機能的パラメータの互いとの関係を調査した。最後に、HTHの尤度またはHTHからの時間的間隔に関連する機能的アウトカムを特定するため、miRNAの尺度と同様の様式で二元ANOVAを行った。
機能的データ及びmiRNAデータにおける時間的パターンの複合分析。目的の発現プロファイルを有するmiRNAを特定した後、我々は、時間を通じて最も高い類似性を示す分子的特徴及び機能的特徴を検知するため、主成分分析(PCA)を使用し、バランス及び認知スコアデータを分子データと併せて調査した。この分析では、試合後のサンプル(n=39唾液、n=31血清)の全ての機能的データと併せて、ASRまたはDSR miRNAのみを使用した。コーティマックスルート曲線抽出(quartimax root curve extraction)を使用して反復主因子PCAを行った。miRNA変数と最も類似する機能変数を特定するために因子の重みを調査し、可視化の目的のために線プロットを作成した。
結果:MMA選手の機能的変化。14種中4種の機能的尺度は、TBI尤度分類による有意差を示した。予想された通り、14種の機能的尺度のいずれも、収集時間でサンプリングされた生体液のタイプに影響されず、またいずれも相互作用効果を示さなかった。表15及び図6を参照されたい。これらの課題は、身体の揺れの尺度3つ(TLEC、DSB_Bal、TMB_Bal)及び認知機能の尺度1つ(TMA_Cog)を含んだ。図6は、MMA試合後に評価された機能的尺度の変化に対するTBI尤度分類の有意効果を示す。
生体液タイプの効果はなかったが、我々は、別々に唾液及び血清を提供した対象セットの機能的変化パターンを調査し、再現性を測る助けとした。DSB及びTLEC課題中の身体の揺れ尺度における変化パターンの例を図7A〜7Dに提示する。全体としてこれらの機能的尺度はいずれも、中尤度及び高尤度TBI群において低尤度群と比べて増加した。注目すべきことに、異なる対象群を評価したため(唾液及び血清の両方を提供した数名の対象で部分的にのみ重複した)、パターンは両方の対象サンプルセットにおいて同一ではなかった。図7A〜7Dは、唾液または血清サンプルを提供し、3つの異なるTBI尤度カテゴリー(低尤度、中尤度、高尤度)に分類された対象において、2つの異なる機能試験の間に見られた、試合後対試合前の身体の揺れの一貫した変化の箱ひげ図である。なお、揺れ尺度の一方は、認知課題遂行中に得られ(数字逆唱、上部)、他方は、視覚的ガイダンスなしで行われたバランス試験中に得られた(両足閉眼、下部)。TBI低尤度群と比較して、中尤度群及び高尤度群では、両セットの尺度で揺れの増加が明白である。
TBIの確率に従うMMA選手の機能障害の明らかな段階的勾配を示した2つの機能的尺度に加えて、有意に変化した機能的尺度は他に2つあった。これらは、さほど明らかなTBI尤度に従うパターンを示さなかった。図8。これらは、トレイルメイキングB課題中の揺れ(TMB_Bal)及びトレイルメイキングA課題の完了時間(TMA_Cog)の差分スコアを含んだ。TMB_Bal課題では、高尤度群、特に血清サンプルを提供した対象においてスコア上昇が示唆されたが、これは唾液サンプルを提供した対象ではさほど明白ではなかった。図8(A−B、上部)。TMA_Cog課題では、中尤度群には完了時間の増加の可能性が見られたが、高尤度群では変化なしまたはわずかな減少と、パターンが混合していた。図8(C−D、下部)。図8は、TBI尤度により群分けされた対象において、2つの異なる機能試験の間に見られた、試合後対試合前の身体の揺れまたは完了時間スコアにおける、さほど一貫していない変化を示す(規則は図7A〜Dと同じである)。高尤度群のTMB_Bal課題スコアは、血清サンプルを採取した場合にわずかに上昇し(しかし唾液サンプルには当てはまらない)(上部)、TMA_Cogスコアは中尤度群においてわずかに上昇した(しかし高尤度群には当てはまらない)(下部)ことに留意されたい。
機能的変化の探求は、TLEC課題及びDSB_Bal課題中の身体の揺れの差分スコア尺度が、最も感度の高いTBI尤度の予測子であったことを示した。これら2つの変数間の相関性を調査した。我々は、51の尺度ペアを使用して(K最近傍アルゴリズムによって置き換えられた欠損値を除く)、2つの尺度には相関性がまったくないことを観察した(PearsonのR=0.00、p=0.99)。したがって、両課題は、TBIの尤度(すなわち頭部打撃)に応じたバランスの差の影響を受けやすいが、これらは明らかに異なる情報を提供する。しかしながら、数唱スコアを得るにはヘッドホンを装着する必要があるため、全ての対象でスコアを得る難度が高いことを考えると、TLEC課題には明らかに実用的利点がある。
血清タンパク質バイオマーカー。試合前と比較した試合直後の24名の選手の11種の血清タンパク質のレベルにおける潜在的変化を調査した。これらのタンパク質には、UCHL1、MBP、GFAP(ELISAにより分析した)、ならびにBDNF、CCL2/MCP−1、CRP、ICAM1、IL−6、NSE2、S100B、及びVCAM(カスタムのLuminexアッセイにより分析した)が含まれた。IL−6サンプル値の全てがそのアッセイの最低標準濃度未満であったため、この分析物に関する結果は入手できなかった。試合前サンプルのS100B値の過半数(21/24)も最低標準濃度未満であった。しかしながら、同じ選手から得たサンプルのうち16個は、試合後に測定可能なレベルのS100Bを有した。これら16個のサンプルについて変化の程度を推定し、統計比較を行うため、試合前濃度を試合後の最低濃度値(22.7pg/mL)の半分に等しい値に設定した。我々が濃度を得た10種のタンパク質のうち4種は、試合後対試合前の血清サンプル中で有意なペアワイズの変化(全て増加)を示した。これらは、GFAP(p=1.4e−7、変化%中央値=33.1%)、MBP(p=0.003、変化%中央値=65.4)、NSE2(p=0.037、変化%中央値=50.4)、及びS100B(p=0.006、変化%中央値=747%)を含んだ。
これら10種のタンパク質の変化と、各選手が受けた頭部打撃の回数との潜在的関係を調査した。バイオマーカーのうち1種(UCHL1)のみが有意な回帰を示した;r=0.7339、図9。だが注目すべきことに、UCHL1は、試合後対試合前の有意な全体的効果を示さなかった(p=0.934、変化%中央値=1.2)。残りのタンパク質は、0.005〜0.09のr係数を示した。図10A〜図10I。
miRNAバイオマーカー。唾液及び血清を合わせたサンプル中、合計925種のmiRNAがRNA−Seqによって信頼性高く定量化され、これらを下流分析に供した。正規化後、統計分析の前に主成分分析(PCA)を使用して、miRNA値の変化を真球度及び正規性について視覚的にスクリーニングした。図11A及び図11Bを参照されたい。結果は、生体液タイプにかかわらず概ね偏りのないデータセットを示し、クラスタリング及びPCA軸サイズに基づく明らかな外れ値はなかった。図11A及び図11Bに示すように、主成分分析(PCA)は、統計分析前の生体液タイプ及びTBI尤度に対して正規性があり高度に球状のサンプルタイプの分布を示す。上部の画像(図11A)はサンプルの混在を示し、主要データクラウドからの高尤度血清サンプル(緑/グレースケールの四角)の分離はわずかに示唆されるのみである。全てのデータを統合すると、変化値は正規性の高い様式で分布する(11B下部)。
図44及び表16に示すように、多重検定のための補正(FDR<0.15)を行った後、合計21種のmiRNAが、TBI尤度分類に従う有意な変化を示した。このうち2種は体液タイプの有意効果も示し、2種は体液タイプ×TBI尤度の相互作用効果を示した。図44は、試合前と比較した試合後の血清及び唾液中のmiRNA発現変化に対するTBI尤度の効果を示す。合計925種のmiRNAを試験したところ、21種はTBI尤度の有意な主効果を示し、このうち2種は体液の有意な主効果も示し、2種は有意な体液×TBIの相互作用を示した。
TBIの尤度を予測する能力が最も優れたmiRNAを特定しようとして、特徴選択及び100重Monte Carlo交差検証と共に受信者動作曲線(ROC)二項分類検定を使用し、miRNAの更なる検査を行った。この場合では、低尤度TBI群と高尤度TBI群とを比較した。加えて、TBI予測子の選択は、完全なサンプルセットにおいてmiRNAの発現変化と頭部打撃の回数との関係(段階的線形回帰により判定)を具体的に示したmiRNAに限定した。この分析の結果は、体液タイプにかかわらず、わずか13種のmiRNAを使用し、所与のサンプルにおけるTBI尤度をほぼ90%の精度(AUC=0.89)で予測する多変数予測モデルをもたらした。図12を参照されたい。図12は、試合前のベースラインと比較した血清または唾液サンプルからのmiRNA発現の変化に基づいてTBI尤度を予測する精度を示す。これらの分析では、段階的線形回帰を使用して、頭部打撃(HTH)値の予測に最適なmiRNAの数を事前に選択し、この13種のセットを、低尤度TBIサンプルから高尤度TBIサンプルを区別する分類精度を推定するために、ランダムフォレストを使用した100重Monte Carlo交差検証(MCCV)に供した。
特定されたmiRNAバイオマーカーの妥当性を更に立証するために、2つの異なるサンプルタイプを複合あるいは分離したロジスティック回帰分析でROC分析を補完した。結果は、別々のロジスティック回帰モデルを用いた場合(各生体液に異なるベータ係数を用いた)、同じ13種のmiRNAが完全な分類を達成したことを示した(表17)。したがって、血清及び唾液のいずれも、TBI尤度に従ってサンプルを正確に分類することができるmiRNAのサブセットを含有するが、それぞれによって提供される情報はいくぶん特徴的であると結論された。
試合後の発現に変化があった血清及び唾液中の21種のmiRNAの一部の例を図13A〜図13Fに示す。興味深いことに、これらのmiRNAの一部は、TBI後の両生体液中で増加した発現パターンを示し(図13A及び図13B、miR−30b−5p、上)、一方その他は、ただ一種の生体液タイプで最も明白であった変化を示した。例えば、miR−92a−3p(図13C及び図13D、中央)は、TBI後の唾液中で大きく減少したが、miR−122−5p(図13E及び図13F、下)は、TBI後の血清中で大きく増加した。図13A〜図13Fは、TBI後の唾液及び血清中のmiRNA発現レベルの変化を例示する箱ひげ図を示す。各横列は異なるmiRNA例を表し(3種のmiRNAが示されている)、各ドットは、特定のサンプルにおける各miRNAの発現レベルを表す。一部のmiRNA(30b−5p、上)は、TBI後の両生体液中で増加のパターンを示し、一方その他(例えば、92a−3p及び122−5p)は、ただ一種の生体液タイプで最も明白であった変化を示したことに留意されたい。
変化したmiRNAの生物学的マッピング。DIANA Tools miRpath v.3を使用し(FDR補正は<0.05に設定した)、21種の有意に変化したmiRNAに関する所見の生物学的関連性を更に探求した。この分析は予測された標的に基づき、特徴的な一組の生物学的経路が上位miRNAの標的遺伝子において過剰表現されたことを示した。Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes(KEGG)データベースにおいて定義されている上位10種の経路が、各生体液について示された高尤度TBIと低尤度TBIの比較において、関連する各miRNAの正味の発現変化と併せて示された(表18)。注目すべきことに、最も濃縮された経路の全ての間で、関連するmiRNAは、いくつかが増加し、いくつかが減少した混合効果を示した。miRNAの半数超(n=13)が、2種の生体液中の変化の混合した方向性を示し、一方の生体液における増加または減少は、他方の生体液中の変化を伴わなかったか、または反対方向の変化を伴った。しかしながら、増加した2種(miR−10b−5p、miR−30b−5p)及び減少した5種(miR−3678−3p、miR−455−5p、miR−5694、miR−6809−3p、及びmiR−92a−3p)を含め、7種のmiRNAは2種の生体液中で同じ方向の変化を示した。
注目すべきことに、上位10種のKEGG経路のうち4種は、TBIに対する潜在的関連性のため、特に関心の対象であった。これらの経路は、ユビキチン依存性タンパク質分解、トランスフォーミング増殖因子ベータ(TGF−ベータ)、軸索ガイダンス、及びグルタミン酸作動性シナプスを含んだ。これらの経路のそれぞれにおいて合計46〜80種の遺伝子が、合計20種のmiRNAの標的となった。DIANA Toolsを使用してこれらの所見を更に調査し、1種以上のmiRNAの標的となる遺伝子を示した各経路のマップを表示した。図14、15、16、及び17を参照されたい。
図14は、KEGGユビキチン依存性タンパク質分解経路における標的遺伝子に関する変化したmiRNAの濃縮を示す。この経路では、80種の遺伝子が、合計19種のmiRNAの標的となった。1種のmiRNAの標的となった遺伝子は黄色で示し、2種以上のmiRNAの標的となった遺伝子はオレンジ色で示してある。緑色の遺伝子は、それらを標的とすることが予測されるmiRNAを有するが、そのいずれも、21種の変化したmiRNAのリストに含まれていなかった。白色の遺伝子は、それらを標的とする予測されたmiRNAを有しない。図15は、KEGG TGF−ベータシグナル伝達経路における標的遺伝子に関する変化したmiRNAの濃縮を示す(規則は図10と同じである)。この経路は、20種のmiRNAの標的となることが予測された46種の遺伝子を含んだ。図16は、KEGG軸索ガイダンス経路における標的遺伝子に関する変化したmiRNAの濃縮を示す(規則は図10と同じである)。この経路は、17種のmiRNAの標的となることが予測された70種の遺伝子を含んだ。図17は、KEGGグルタミン酸作動性シナプス経路における標的遺伝子に関する変化したmiRNAの濃縮を示す(規則は図10と同じである)。この経路は、20種のmiRNAの標的となることが予測された61種の遺伝子を含んだ。
miRNA変化及び機能的変化の相関性。最終的に、二元ANOVAによる21種の最も有意に変化したmiRNAと、上位の変化した機能的尺度ならびに実際の頭部打撃値との関係を調査した。この分析は、血清miR−4766−5pレベルの変化とTLEC機能的尺度との間の唯一の名目上有意な負の相関性を明らかにした(表19)。注目すべきことに、この同じmiRNAはまた、血清中のその変化と、DSB_Bal試験のバランススコアの差との間に、弱い正の相関性を有した。これらの機能的アウトカムとの名目上有意な相関性とは対照的に、Bonferroni補正後に残った実際のHTH値(唾液miRNAでn=7、血清miRNAでn=3、及び複合サンプルでn=8)との高度に有意な相関性がいくつか観察された。
miRNA変化の時間的分析。TBI尤度のみに基づいて発現の変化をプローブすることに加えて、本発明者らは、より複雑かつ潜在的により生物学的に関連性のある発現変化を有するmiRNAを特定することを目指した。これは、サンプルの時間的ビニングならびに時間及びサンプルタイプを包含する一般線形モデルによって達成された。本発明者らはこのアプローチを使用し、試験した1197種のmiRNAのうち、47種のmiRNAには時間の有意効果があり、226種にはサンプルタイプ(体液)の有意効果があり、44種には時間と体液との間の相互作用の有意効果があったことを見出した。図37は、時間、体液、及び相互作用の効果に起因して血清及び唾液中の存在量が変化したmiRNAを示す。いずれかの生体液中でmTBI事象の発生を反映し得る時間的効果を特定することが目標であったため、本発明者らは、時間の有意効果があった47種のmiRNAだけに焦点を当てた(表20)。このうち21種は体液の有意効果を有し、20種は有意な相互作用効果を有し、それらの変化が2種の生体液中で異なる時間的効果を示したことが示される。これら47種から、かなり特徴的なパターンを有する25種(表21)が特定された。
太字のmiRNAはTBI尤度によって変化した(表16)。パターン化されたmiRNAを(図37及び図38)に示す。
有意に変化したmiRNAの時間的パターンの目視検査を使用して、事象そして場合により労作に関連するが頭部打撃(HTH)には関連しない試合日に見られた非特異的変化の程度を超えた急性、遅発型、または持続的な効果のいずれかの顕著なパターンを試合後の時点で有する潜在的なバイオマーカーを特定した。この工程には2つの判断基準を使用した:試合後の時点のうちの1つ以上における変化の程度は、1.3倍(±0.28のlog2変化)を上回り、また、HTHなし群における変化の程度を少なくとも2倍上回る必要があった。これら2つの単純な判断基準は、生体液サンプル中で非常に特徴的なパターンをもつ2つのmiRNAセットを明らかにした。第1のmiRNAセットは、試合直後の唾液中で急性増加を示し、それから試合後2〜3日目及び1週間後に正常レベルに戻った。このパターンは主に唾液サンプル中で明白であり、有意なANOVA効果があった47種のmiRNAのうち12種を正確に表した(図38A)。これらを急性唾液応答(ASR)miRNAと名付けた。際だったことに、これらの同じmiRNAは、血清サンプル中で明確に異なる変化パターンを示した。具体的に述べると、増加したものはなく、少数は変化を示さず、いくつかは試合の2〜3日後から始まる遅発型減少を示した(図38B)。
第2のパターンは遅発効果であった。これは通常、2〜3日目における発現の段階的な増加または減少であり、試合1週間後にピークに達し、初期の試合後時点には存在しなかった。このパターンは血清サンプル中で非常に明らかであり、47種中13種のmiRNAにおける変化を正確に表した(図39A)。これらを遅発型血清応答(DSR)miRNAと名付けた。注目すべきことに、これらの同じmiRNAは、唾液サンプル中で同様のパターンを呈さなかった。むしろ、ほとんどは変化なしだったか、または、潜在的に非特異的な変化もしくはエクササイズに関連した変化を含む、初期の時点で中程度に増加した発現の傾向を示すかのいずれかだった(図39B)。
唾液及び血清中のmiRNAが中枢神経系源からの放出を反映する可能性を確認するため、miRGator3.0ツールを使用した。複数のCNS源にわたるmiRNAの発現中央値が、miRGator 3.0データベース内の31種の非神経器官及び51種の非神経組織のいずれかの発現中央値を超えた場合、そのmiRNAは「脳で濃縮される」と見なした。マッピング情報が入手可能な11種のASR miRNAのうち4種が脳で濃縮されるものと特定され、試合後1時間以内に増加した唾液miRNAがCNSに由来する可能性を示唆している(表20)。この所見は、マッピング情報が入手可能な11種の血清miRNAのうち、脳で濃縮されることが見出されたのが1種のみであったDSR miRNAとは対照的である(表20)。
図38A及び図38Bは、12種のmiRNAが、非特異的なエクササイズまたは事象に関連する時点(緑の陰影付き領域)におけるものを超えた、試合後1時間時点(青の陰影付き領域)における唾液サンプル(上部)中の急性時間的効果(全て増加)により特定されたことを示す。miRNAのほとんどが、試合2〜3日後までにベースライン近くに戻ったことに留意されたい。同じmiRNAのパターンは、血清中で明確に異なっていた(いくつかは変化なしであり、いくつかは遅発型減少を有した)。図39A及び図39Bは、非特異的なエクササイズまたは事象に関連する時点(緑の陰影付き領域)におけるものを超えた、試合1週間後(上部、青の陰影付き領域)における血清中の主に遅発型の増加(実線)及び減少(破線)により特定されたmiRNAを示す。これらのmiRNAは、唾液中で変化なしであったか、または非特異的増加のある程度の証拠を示したことに留意されたい(下部)。
TBIに関連する急性変化または遅発変化があったmiRNAの生物学的マッピング。急性の試合1時間後の時点において唾液中で著しく増加した12種のmiRNA、及び血清中の試合1週間後にピークに達した遅発変化(増加及び減少の両方)により特定された13種のmiRNAに関する所見の生物学的関連性を更に探求した。この分析は、各miRNAセットについて特定された上位15種のKEGG経路の濃縮と共に、DIANA Tools miRpath 3.0を使用して行った。急性唾液応答miRNAの予測された標的において濃縮された経路のうちのいくつかは、プリオン病、長期抑圧、グルタミン酸作動性シナプス、軸索ガイダンス、アンフェタミン嗜癖、及びコカイン嗜癖を含む脳機能に関連するものであった(表22)。これらのmiRNAは全て増加した(赤の上向き矢印によって表されている)ため、これらの脳関連経路(及び掲げられたその他のもの)のそれぞれが抑制された可能性があるということが暗示される。
脳機能に関連するいくつかのKEGG経路は、軸索ガイダンス、長期増強、及びグルタミン酸作動性シナプスを含め、遅発型血清応答miRNAの予測された標的において濃縮されたものの中にも含まれていた(表23)。これらのmiRNAの一部は増加し、その他は減少したため(それぞれ赤の矢印及び緑の矢印)、これらの所見の因果関係を解釈するのはより困難である。
注目すべきことに、表22及び表23中のmiRNA標的で濃縮された経路のいくつかは同じであったか、または互いとの関連性が高かった(例えば、長期抑圧及び長期増強)。これらの類似する濃縮の所見を、選択された経路において遺伝子レベルで更に調査した。
直接比較した第1の経路は、グルタミン酸作動性シナプス経路であった。図40。同じ遺伝子の多くが、唾液または血清中に見られるmiRNAの標的となったことが認められた。重複する標的の一部の例外には、SLC1A2/EAAT2(急性応答唾液miRNAのみの標的となる)、ならびにグルタミナーゼ/GLS2及び小胞グルタミン酸輸送体/SLC17A7(遅発型応答血清miRNAのみの標的となる)が含まれた。
グルタミン酸作動性シナプス経路の所見に関連していると考えられるが、唾液及び血清に由来するmiRNAが、長期抑圧(LTD;急性応答唾液miRNAの標的となる)及び長期増強(LTP;遅発型応答血清miRNAの標的となる)という学習及び記憶に関与する2つの脳関連経路に及ぼす、潜在的に逆説的な作用の証拠も見出された。図41A及び図41B。LTPは、シナプス後グルタミン酸(AMPA)受容体の挿入を促進し、シナプス成長を増強させ、一方LTDは、AMPA受容体を内部移行させ、シナプス後応答を低減させるように機能することから、これら2つの生物学的プロセスは、シナプス可塑性のプロセスに重要である。図40A及び図40Bは、KEGGグルタミン酸作動性シナプス経路における標的遺伝子に関する変化したmiRNAの濃縮を示す(規則は図10と同じである)。唾液miRNA及び血清miRNAの両方が、この経路における同じ遺伝子の多くを標的とすることに留意されたい。図41A及び図41Bは、唾液(長期抑圧、上部)、及び血清(長期増強、下部)中の、学習及び記憶に関与する経路における時間的に調節されたmiRNAの濃縮を示す(規則は図10と同じである)。
機能的データ及びmiRNAデータにおける時間的パターンの複合分析
唾液。本発明者らは、唾液及び血清のmiRNAデータにおける時間的変化を特定することができたため、特定の時点で最も大きな変化を示し、ASRまたはDSR miRNAと相関し得るものを検知するバランス及び認知スコアデータも調査した。これはまず、機能的データと共に、39個の試合後唾液サンプル中の合計12種のASR miRNA及び14種の機能的尺度に対するPCAを使用して行った。我々の結果は、3つの因子が複合データにおける分散のおよそ半数を説明したことを示した。一部のmiRNA及び機能的尺度は複数の成分に強く負荷したものの、因子1は、9/12種のmiRNA及び4種の機能的尺度の最大負荷成分であった(表24)。注目すべきことに、因子1が負荷する唾液miRNAのほとんどは、増加した身体の揺れを示すいくつかの機能的尺度と共に、大きな正の重みを示した。対照的に、1種の唾液miRNAのみが、認知能力の減少を示す複数の機能的尺度(TMA_COG、TMB_Dual_COG、及びTMB_COG)と共に、因子1に対する大きな負の重みを示した。これらのデータのグラフ表示は、試合直後の時点を除く経時的な身体の揺れの減少の証拠と共に、バランス尺度のうちの1つ(TLEOFP)における学習効果の可能性を明らかにした(図42)。
図42は、急性唾液応答miRNAと相関する機能的尺度を示す。実線は、認知的尺度を示す(より高い値は、より良好な成績を示す)。破線は、正規化された身体の揺れ尺度を示す(より高い値は、より不良な成績を示す)。認知的尺度は、試合1時間後の時点で成績の下降傾向を示したが、身体の揺れは、同じ時点で増加を示したことに留意されたい。また、認知的尺度のうちの2つ(TMB_COG及びTMB_Dual_COG)が、明らかな学習効果(試合直後の時点を除く経時的な成績改善)を示したことにも留意されたい。学習効果は、試合直後の時点を除く経時的な身体の揺れの減少の証拠と共に、バランス尺度のうちの1つ(TLEOFP)にも見られた。
血清。時間的効果により特定された血清miRNAは遅発変化を示す傾向にあり、試合後2〜3日目及び1週間後に増加及び減少が見られた。したがって、合計31個のサンプルからの複合データにPCAを使用し、これらを唾液miRNAとは別々に調査した。これにより、発現の遅発型減少を示した3種のmiRNA(miR−139−5p、miR−30c−1−3p、miR−421)、ならびに遅発型増加を示した6種のmiRNA(miR−6809−3p、miR−5588−5p、miR−3678−3p、miR−4529−3p、miR3664−3p、及びmiR−4727−3p)及び4種の機能的尺度(TSEO、DSB_Bal、TMB_DualBal)に対する強い相互負荷が明らかになった(表25;図43)。注目すべきことに、これらの機能的尺度のうちの1種は明らかな学習効果を示し(TSEO)、また1種は、急性応答唾液miRNAとの関連性が高いものとして特定された(DSB_Bal)。
図43は、遅発型血清応答miRNAと相関する機能的尺度を示す。実線は、明らかな学習効果(HTHなし対照及び試合1時間後の時点における揺れの減少)があり、後の試合後2〜3日目に揺れの増加を示したバランス尺度(TSEO)を示す。破線は、遅発効果のあるバランス尺度(TMB_Dual_Bal)、または急性効果に加えて遅発効果のあるバランス尺度(DSB_Bal)の2種を示す。
本発明の開発において、本発明者らは、mTBIまたはスポーツ関連脳震盪もしくは頭部衝撃の尤度を正確に予測し得る診断的尺度を確立することを目標として、若年成人アスリートにおける唾液及び血清の分子的尺度ならびに神経認知的尺度及びバランス尺度を、ベースライン及びMMA事象後の様々な時点の両方で精査した。これは、4つの相補的なアプローチを使用して行われた。まず本発明者らは、既存の文献における主張に基づき、対象がMMA試合中に受けた頭部打撃の回数に基づくmTBI確率で対象のビニングを行い、対象のサブセット中の潜在的な血清タンパク質バイオマーカーセットを分析した。タンパク質のデータは、潜在的なバイオマーカーのうち1種(UCHL1)しか頭部打撃の回数と量的に関連した変化を示さなかったことを示したが、他のバイオマーカーは、エクササイズ効果に起因したかもしれない非特異的増加を示した可能性がある。そこで本発明者らは、高確率の脳震盪サンプルから低確率のものを区別し得る他の潜在的な尺度を特定するため、二元ANOVA及びROC曲線分析を使用し、血清及び唾液のmiRNAデータ、ならびに神経認知的尺度及びバランス尺度を調査した。次に本発明者らは、反復測定ANOVAを使用してmiRNAデータを調査し、MMA試合に対する急性または遅発型のいずれかの時間的効果があった分子バイオマーカーを明らかにした。これは唾液及び血清両方のmiRNAに当てはまったが、そのパターンは2種の生体液中で異なる傾向にあった。最も有益(informative)なバイオマーカーは定量化可能な機能的尺度の変化に関連するものであろうと思われたため、本発明者らは次に、複合データのPCA分析を使用して、急性応答性唾液miRNA及び遅発型応答性血清miRNAに関連する機能的尺度における時間的パターンを描写した。これにより、選択された唾液または血清のバイオマーカーと、特徴的な機能的尺度セットとの間に、強い関係が確認された。機能的尺度はまた、訓練に関連する改善が存在したにもかかわらず、急性効果または遅発効果を示す傾向にあった。全体としてこれらの結果は、mTBIにおける分子バイオマーカー及び機能的バイオマーカーの研究が厳正に行われ、データ中の潜在的な学習効果を特定するために十分な頻度でサンプリングされる高感度の尺度を組み込む必要があることを示す。更にこれらのデータは、mTBIの影響を最も受けやすいバイオマーカーが、強い生物学的影響を有し得ることも示す。
機能的アウトカムメジャー。多数のバランス尺度を使用し、ベースライン時またはスポーツ関連脳震盪後の対象を評価してきた。試験には、コンピュータ制御された加速度計及びタブレットデバイスを使用した、いくつかの異なるタイプのバランス尺度が含まれた。本発明者らは、認知課題を完了させる必要性によって対象の気が散っている間のバランスの二重課題評価、及び純粋に認知が要求される課題も追加した。評価のタイミングにかかわらずに行われた14種の異なる尺度に関する我々の初期分析は、両足閉眼(TLEO)課題、ならびに数字逆唱バランス試験(DSB_Bal)及びトレイルメイキングB二重課題バランス試験(TMB_Dual_Bal)を含む2つの二重課題を含め、3つのバランス尺度がmTBI尤度の影響を受けやすい可能性があることを明らかにした。また本発明者らは、トレイルメイキングA認知試験(TMA_Cog)がmTBI尤度の影響を受けやすい可能性があることも見出した。
mTBIを有する対象のバランスまたは神経認知機能における変化については、文献による多くの報告があるが、ベースライン及び時間経過データの組み込みを役立てたものはごくわずかである。今回の研究では、異なる時点でほとんど異なる対象セットを使用したこと、そしてまさにその本質によって対象依存性である潜在的な学習効果が存在したことを理由として、機能的尺度に対する時間的効果を正式な反復測定ANOVAに供しなかった。それにもかかわらず、我々の経時的な機能的データのPCA分析により、一部の尺度における有意な学習効果の存在、ならびに最も大きな変化を示した時点における差が確認された。これらの観察は、一部のバランス尺度、特に二重課題における認知の要求が高いもの、例えばTMB_Dual_Bal及びDSB_Balが、急性ではなくいくぶん遅れた時点においてその最大効果を明らかにし得ることを示唆する(図43)。対照的に、MMA試合の1時間以内に行われた急性時点の評価は、最も感度及び信頼度の高い尺度には、認知的尺度(TMA_Cog、TMB_Dual_Cog)だけでなく、いくつかの単純なバランス尺度(例えば、TSECFP)が含まれたことを示した(図42)。他のバランス試験は、試合直前に対する試合後の身体の揺れの増加を明らかにしたが、様々な程度の経時的な揺れの全体的減少(特にTLEOFP、これは学習効果を表すと思われる)も示した。この課題成績における改善は、対象が姿勢の安定性を調整する助けとなる視覚的フィードバックシグナルを使用できたことを考えれば、驚くべきことではないかもしれない。対照的に、TSECFP課題はおそらく、最も難しい課題を表す。対象は、固有感覚的手がかりのみを使用することができ、視覚的情報を使用することはできない。これは明らかな経時的改善を示さなかった。
トレイルメイキングA及びB試験は認知能力を評価するために広く使用されており、近年の研究では、mTBIを有する対象の能力を検査するため、これらの試験のコンピュータ制御されたバージョンが実施されている。両方の試験がTBIに対して高感度であると主張されているものの、こうした研究では、トレイルメイキングB試験においては有意な学習効果が観察されたが、A試験でこれは観察されていない。本発明者らのデータはこれらの所見と一致しているが、過去に試験を受けたことのある対象におけるトレイルメイキング成績を検査するのに最適な時点があり得ることも示している。
分子的アウトカムメジャー:
タンパク質バイオマーカー。ヒト対象及び齧歯動物モデルの両方における多数の研究では、mTBI、そしてより一般的には重度TBIとの関連において、様々な血清タンパク質の潜在的有用性が調査されている。本発明者らは、試合直前及び直後に得られた我々のMMA選手サンプルのサブセット中、11種の潜在的なバイオマーカーのセットを調査した。これらのタンパク質の一部は試合前と比べて試合後の上昇を示したが、これは、対象が頭部打撃を多く(または一度でも)経験したかどうかにかかわらず、多くの場合に当てはまった。この唯一の例外は、頭部打撃の回数と相関した試合後の増加を示したUCHL1であった。興味深いことに、UCHL1に関する文献には様々な研究における変化に関する多くの報告が含まれているが、これは統一された所見ではなく、また多くの研究は、mTBI後の発現の減少または変化の欠如を主張している。我々のデータは、血清中のUCHL1の発現増加が、mTBIの最も重度な症例(すなわち、30回以上の頭部打撃を受けたMMA選手)にのみ観察され得ることを示す。注目すべきことに、UCHL1及びGFAPの尺度を用いる脳震盪の血液検査が、United States Food and Drug Administrationにより近年認可された[https://_www.fda.gov/newsevents/newsroom/pressannouncements/ucm596531.htm]。
miRNAバイオマーカー。10代の子供におけるTBIに関する近年の研究を含め、miRNAを使用したmTBIの潜在的な血液または他の生体液による尺度に関するいくつかのヒト研究が発表されている。これらの研究は一般的に、mTBI対象及び対照対象のクロスセクション比較における単一の時点の検査、または複数の時点にわたる少数のmiRNAの集中的検査に焦点を当てている。エクササイズによる傷害または頭部以外の傷害(例えば、mTBIの筋骨格傷害対照)を用いた研究はごくわずかである。実験動物における他の研究は一般的に齧歯動物を用い、多くの場合、複数の時点、または重度TBIにより類似した開放性TBI手術を用いた。開放術式は明らかに、通常の状況下の軽度TBIにおいて起こる範囲を超えた条件を導入する。我々の研究では、miRNAデータに関するmTBI重症度及び時間の問題を探求し、その変化を機能的データ及び当分野における過去の所見と関連付けようと試みた。
我々の候補miRNAバイオマーカーの大多数は、過去の文献において報告されていない。各miRNA及び機能的アウトカムメジャーを正規化するためにベースライン時点を使用したことが、より高い検知感度をもたらした可能性が高い。しかしながら、我々の候補mTBIバイオマーカーのうちのいくつかは過去に報告されている。これらのmiRNAバイオマーカーは、同じmiRNA遺伝子に由来する完全なマッチまたは関連性の高いマッチと規定することができる。我々が頭部打撃に関連する変化を検知したmiRNAのうち、12種は新規であり、9種は、TBIの過去の研究において特定されたものとの完全なマッチか、またはそれらとの関連性が高かった。我々のデータにおいて決定的な時間経過変化があったmiRNAのうち、17種は新規であり、7種は、TBIの過去の研究において報告されたものとの完全なマッチか、またはそれらとの関連性が高かった(表26)。注目すべきことに、我々が特定した今回のmiRNAのうち3種は、軽度TBIを有する子供の唾液中で変化したと過去に報告されているものと同じであり、3種は、それらとの関連性が高かった(表26)。更に、完全なマッチ及び関連性の高いマッチのうちのいくつかは、ヒトまたは齧歯動物の末梢血、ならびにヒトCSFまたは齧歯動物の脳組織をサンプリングしたTBIの研究においても見られた。
我々は、中枢神経系(CNS)と末梢部位との間のmiRNAの輸送に強い関心をもっている。血液脳関門(BBB)の阻害はあらゆるレベルのTBI重症度で起こるため、血清バイオマーカーは、影響を受けた個体のCNSにおいて生じる病理学的プロセスの間接的な読み出し情報として機能し得るとする理解が一般的である。しかしながら、さほど明らかでないのは、脳機能の変化がどのように唾液に反映され得るかである。2つの潜在的なルートが注目に値する。第1に、脳幹は、唾液腺及び舌を神経支配する脳の感覚神経(V、VII、IX)及び運動神経(XII、X、XII)を介し、潜在的なCNSから口腔へのルートをもたらす。同様のCNSから唾液への伝達機構は、狂犬病ウイルス感染において生じる。狂犬病ウイルス感染では、ウイルスが筋肉から脳へ移動し、最終的には唾液腺を神経支配する脳神経に至る。miRNAが口に送達される第2のルートには、グリンパティック系を介した緩徐な輸送が関わるが、この特性はまだ十分に評価されていない。
実施例3
TBI及びTBIからの回復に関する唾液miRNAの予測有用性
研究集団。この研究には、mTBIの臨床診断を受けた7〜21歳の対象が含まれた。mTBI群は、初回頭部傷害の14日以内にmTBIの評価のためにPenn State Hershey Medical Centerを訪れた61名の子供及び青年から構成された。この14日のカットオフ期間は、ほとんどの臨床症状及びバイオマーカープロファイルが脳震盪の2週間以内にベースラインに戻ると示した過去の調査(McCarthy et al.,2015)に基づいて選択した。傷害時にGCS≦12、sTBIの臨床診断、穿通性頭部傷害、頭蓋骨骨折、頭蓋内出血を有した対象、または抑うつもしくは不安に起因し得る症状があった者は除外した。更なる除外基準は、英語以外の一次言語、法定管理下にある者(wards of the state)、歯周病、上気道感染症、局所神経障害、片頭痛歴、及び薬物/アルコール乱用であった。
データ収集。各対象について、年齢、体重、身長、性別、民族性、薬物/食物アレルギー、精神医学的病歴、感音障害、薬歴、及び現在の中咽頭ステータス(例えば季節性アレルギー、歯牙充填)を含む、医学的特性及び人口学的特性を記録した。脳震盪歴:傷害後の時間、受傷機転、直近の症状(記憶喪失、意識消失、嘔吐、発作、骨折、または脱力感)、最後に鎮痛薬(非ステロイド性抗炎症薬またはアセトアミノフェン)を使用した時間、及び脳震盪の既往歴も記録した。認知的及び身体的な脳震盪症状を評価するため、登録時に各対象及びその親に小児SCAT−3の症状評価部分を供与した(Kirkwood et al.,2006)。初回傷害日の4週間後、小児SCAT−3による症状の再評価のために対象及び親と電話連絡をとった。4週間時点の自己申告または親による報告のいずれかでSCAT−3スコアが≧5であった30名の対象は、PCSを有するものとして分類した。可能であれば、電子医療記録の審査によってフォローアップ診察時にPCSの存在を確認した。残りの対象は、急性脳震盪症状(ACS)を有するものとして分類した。4週間時点でPCSを有した対象には、更なるSCAT−3の電話による評価のために、8週間時点で再度連絡した。4週間時点におけるフォローアップのSCAT−3問診が完了できず、フォローアップの来診がなかった7名の対象は、研究から除外した。
RNAの収集、プロセシング、及び定量化。登録時に非絶食状態の各対象に、水道水で口をゆすいだ後に喀痰させることにより、唾液を収集した。各対象は、Oragene RE−100唾液収集キット(DNA Genotek;Ottawa,Canada)に喀痰した。サンプルを5〜10回手で振盪し、4℃の冷蔵庫に移す前に室温で最長10日間保管した。我々が過去に報告したように(J.Head Trauma Rehabil.,1993)、Norgen Circulating and Exosomal RNA Purification Kit(Norgen Biotek,Ontario,Canada)を製造元の説明に従って用い、RNAを抽出した。RNA濃度をNanodrop Spectrophotmeterで定量化し、シーケンシングする前に−80℃で保管した。ライブラリー構築の前にAgilent 2100 Bioanalyzerを用いてRNAの収率及び品質を評価した。唾液RNAのシーケンシングは、Penn State Genomics Core Facilityにて、NEXTflex Small RNA−Seq Kit v3(Bioo Scientific;Austin,Texas)、Illumina HiSeq 2500 Instrument、及び1サンプル当たり300万リードの標的深度を使用して行った。Partek Flowソフトウェア(Partek;St.Louis,Missouri)及びSHRiMP2アライナを使用し、リードをヒトゲノムのhg38ビルドにアライメントした。miRBase microRNA v21を用い、各サンプル中の全miRNAカウントを定量化した。全miRNAカウントが2.5×10未満であった3つの唾液サンプルを最終分析から除外し、結果として52個の最終的なmTBIサンプルを得た。少なくとも22/52(42%)のサンプルにおいて生リードカウントが10超であったmiRNAのみを、差次的発現分析において評価した。この判断基準は、PCSを有する対象と、miRNAがPCSまたはACS群にのみ存在し得る可能性との比に基づくものであった。統計分析の前に、生リードカウントを分位数正規化し、平均センタリングし、各変数の標準偏差で除算した。
統計分析。統計分析は、報告されている(J.Head Trauma Rehabil.,1993)Metaboanalystオンラインソフトウェアを使用して行った。誤検知率(FDR)補正を用いたノンパラメトリックMann Whitney検定により、PCS群とACS群との間で差次的に発現した唾液miRNAを特定した。二次元の部分的最小二乗判別分析(PLSDA)を使用して、小児PCSにおける唾液miRNAプロファイルの予後診断能力を精査した。各miRNAについて、各次元の説明された分散を考慮に入れたPLSDAの重みの重み付き二乗和である、射影における変数重要度(VIP:variable importance in projection)を求めた。VIPスコアが最も大きかった15種のmiRNAを報告した。PLSDAから得た15種のmiRNAのPCS予測精度を評価するために、多変量ロジスティック回帰分析を使用した。miRNAの濃度を比として回帰に用い、サンプル間の全miRNAの変化の第2のレベルの対照とした。受信者動作特性プロットの曲線下面積(AUC)を測定することによって精度を判定し、100重Monte Carlo交差検証技術を用いて検証した。成績上位のmiRNA群のAUCを、1)SCAT−3のうち子供が回答する部分の合計症状スコア;2)SCAT−3のうち親が回答する部分の合計症状スコア;及び3)Zemek及び共同研究者ら(Babcock et al.,2013)によって過去に説明されている性別、年齢、脳震盪の既往歴、頭痛、疲労、処理の難しさ、及び片頭痛歴を用いる修正されたPCSリスクスコアという、3つの臨床的尺度のAUCに対して比較した。この最後のツールは、バランス誤差スコア及び雑音への過敏性の評価がないことから、部分的に限定されていたことに留意されたい。15種の唾液miRNA(傷害時に測定)とPCS特性(傷害の4週間後に測定)との間の関連性を、Pearson相関検定で評価した。Pearson相関は、唾液miRNAと医学的/人口学的変数との間の潜在的な交絡関係を調査するためにも使用した。両側スチューデントt検定を用い、PCS群及びACS群間の医学的データ及び人口学的データの分析を達成し、p値<0.05を群間の有意差ありと見なした。DIANA mirPath v3オンラインソフトウェア(Hyper Text Transfer Protocol Secure(HTTPS)://snf−515788.vm.okeanos.grnet.gr/)を使用し、上位15種のmiRNAを脳傷害及び修復に対する機能的関連性について検査した。DIANAのmicroT−CDSアルゴリズム(0.90の標的カットオフスコアを用いる)(Barlow et al.,2011)を用い、各miRNAについて、ヒト特異的で高信頼度の遺伝子標的を特定した。miRNA遺伝子標的によって過剰表現されたジーンオントロジー(GO)及びKEGG経路カテゴリーを報告した(FDR<0.05;Fisher直接検定)。
参加者。52名の参加者(平均年齢14歳;女性42%)がこの分析に含まれた。ACS群(n=22)とPCS群(n=30)との間で、人口学的特性、医学的特性、または脳震盪特性の差はなかった(表27)。参加者の大多数は白人であり、25%超は唾液収集の6時間以内に非ステロイド性抗炎症薬またはアセトアミノフェンを使用していた。対象の15パーセントは、刺激薬または選択的セロトニン再取り込み阻害薬を登録時に服用していた。参加者の大多数は各自の脳震盪から1週間以内に登録し、最も一般的な受傷機転はスポーツ(42%)及び自動車衝突(15%)であった。約半数には脳震盪歴があった(46%)。傷害時に最も一般的に報告された症状は、記憶喪失(48%)及び意識消失(27%)であった。
症状の報告
小児SCAT−3の症状評価部分を、初回評価時(傷害の2週間以内)、そして傷害の4週間後に再び、全ての参加者及びその親に供与した(表28)。
小児スポーツ脳震盪評価ツール(SCAT−3)の平均症状スコアが示されている。親及び子供による症状報告を、登録時(傷害後0〜14日目)、傷害4週間後、及び傷害8週間後(PCS群のみ)に収集した。各評価時において、子供及び親の両方に20種の震盪性症状を0〜4のLeicherスケールで格付けさせた。最大で80の重症度スコアが可能であり、最大で合計20種の症状報告が得られる。各診察時に評価された20種の症状のうち、ACS群とPCS群との間で有意差があったもの(傷害後0〜14日目)、または最も一般的に報告されたもの(4週間及び8週間)のみを示してある。
初回評価時、PCSの発症へと進行した子供は、より高い症状重症度スコア(p=0.044)を報告したが、症状の数に差はなかった。PCSの発症へと進行した子供の親は、初回時には子供の症状重症度または症状の総数の差を報告しなかった。子供の調査において質問された20種の症状のうち、5種はACS群とPCS群との間で異なっていた。PCSの発症へと進行した子供は、「集中することが難しい」(p=0.030)、「人に言われたことを覚えておくのが難しい」(p=0.027)、「白昼夢をよくみる」(p=0.048)、「頭痛がある」(p=0.005)、及び「かなり疲れる」(p=0.002)に対してより高い症状スコアを認めた。PCS群の親の初回調査では、20種の症状のうち、「子供の集中力が乏しい」(p=0.018)、及び「子供がめまいを感じる」(p=0.045)の2種の重度がより高かった。傷害4週間後のPCS群は18の平均重症度スコアを有し、平均して11/20種の震盪性症状を認めた。「かなり疲れる」及び「すぐに疲れる」は、傷害4週間後の参加者によって最も一般的に認められた症状であり、それぞれ参加者の90%及び85%に見られた。15名の参加者には、傷害後8週間時点で引き続き震盪性症状(SCAT−3スコア>5及び/または臨床的に関連する来診)があった。この時に最も一般的に報告された症状は、「人に言われたことを覚えておくのが難しい」(92%)であった。5名のPCS参加者は傷害後8週間時点で症状が解消しており、10名の参加者は追跡不能であった。
マイクロRNAの発現
分析した52個の唾液サンプルにおいて、平均リードカウントは、1サンプル当たり2.1×10リードであり、437種のmiRNAが少なくとも22/30個のサンプルで検知された。これら437種のmiRNAのうち14種は、Mann−Whitney検定(表4B)においてACS群とPCS群との間で名目上の差を示したが、多重検定補正の後に残ったものはなかった。これら14種のmiRNAのうち3種はACS対象において下方調節され、11種は上方調節された。ACS群とPCS群との間で最も有意に変化した5種のmiRNAは、miR−769−5p(1.8FC;p=0.002)、miR−215−5p(2.4FC;p=0.024)、miR−769(2.5FC;p=0.025)、miR−320c−1(0.44FC;p=0.028)、及びmiR−194−2(1.4FC;p=0.028)を含んだ。437種全てのmiRNAのmiRNA発現レベルを用いたPLSDAでは、データセットにおける分散の21.5%を考慮しつつ、ACS群とPCS群との部分的な空間的分離が達成された(表29A〜B)。VIPスコアにより、ACS対象とPCS対象との分離のために最も重要な15種のmiRNAが特定された(図18)。これらのmiRNAのうちの2種(miR−30e及びmiR−320c)は、6種の唾液miRNAのセットにおいて、小児mTBI後の唾液中で(健康な対照と比べて)有意に変化したものとしてこれまでに特定されている。15種のmiRNAのうちある特定のものは、過去のTBI調査において特定されている。
全miRNAプロファイルはACS群とPCS群との部分的分離を達成する。PLSDAは、唾液miRNAプロファイルを使用したACS群とPCS群との空間的分離を示す(図19)。
マイクロRNAの機能。PLSDAにおいてACS群とPCS群とを最も正確に差別した15種のmiRNAの機能的標的をDIANA miRPATHソフトウェアで調べた。15種のmiRNAは、高信頼度(micro−c−tdsスコア>0.90)の2429種の遺伝子を標的とした。これらの遺伝子は、62種のGO経路及び22種のKEGG経路に関係していた(表30)。最も有意に過剰表現されたGO経路はオルガネラであり(p=2.77E−61;1009種の遺伝子;14種のmiRNA)、最も過剰表現されたKEGG経路は細胞外マトリックス−受容体相互作用であった(p=2.31E−13;16種の遺伝子、7種のmiRNA)。標的とされたGO経路及びKEGG経路の中には、シナプス発達、神経細胞移動、及び修復に関連するいくつかのシグナル伝達カスケードがあった(表31)。標的とされたGO経路には、ニューロトロフィンTRKシグナル伝達(34種の遺伝子)、軸索ガイダンス(61種の遺伝子)、及び神経系の発達(56種の遺伝子)が含まれた。目的のKEGG経路の中には、神経膠腫(14種の遺伝子)、FOXOシグナル伝達(29種の遺伝子)、及びWntシグナル伝達(22種の遺伝子)があった。15種のmiRNAの階層的クラスタリング分析は、遺伝子標的の機能に基づく3つの特徴的なmiRNAクラスター:miR−629−3p及びmiR−133a−5p;let−7a−5p及びlet−7b−5p;miR−320c及びmiR−200b−3pを示した(図20)。
症状及びmiRNAの相関性
症状特性(傷害4週間後)及び15種の唾液miRNAの濃度(初回評価時)に関するPearson相関を求めた。12種のmiRNA−症状ペアの間で名目上の相関性(p<0.05)が特定された(図21)。これらの相関性のうち3つは、多重検定補正の後に残った。miR−320c−1は、「人に言われたことを覚えておくのが難しい」と正の相関性を有し(R=0.55;FDR=0.02)、miR−629は、「頭痛がある」と正の相関性を有し(R=0.47;FDR=0.04)、let−7b−5pは、「かなり疲れる」と正の相関性を有した(R=0.45;FDR=0.04)。個々のmiRNAは、互いと正の相関性及び負の相関性の両方を示し、個々のSCAT−3項目の大多数は、互いと正の相関性を有した。しかしながら、個々のSCAT−3項目と合計SCAT−3スコアとの間に相関性はなかった。子供と親の合計SCAT−3症状スコアは、互いに正の相関性を有したが、個々のmiRNAまたは個々の子供の症状項目とは正の相関性を有しなかった。
予測有用性。PLSDAから得た15種のmiRNAのPCS予測精度を評価するために、多変量ロジスティック回帰分析を使用した。最も予測能が高かったmiRNAの分類精度の試験を、受信者動作特性(ROC)曲線で可視化した。5種のmiRNA(miR−320c−1、miR−133a−5p、miR−769−5p、let−7a−3p、miR−1307−3p)を用いるモデルは、PCSステータスに関して80%の感度及び75%の特異度で最も高い分類精度(AUC=0.856;95%CI:0.822〜0.890)を示した(図22A)。データのオーバーモデリングを避けるため、2つの検証技術を試験した。10重交差検証技術は、0.812のAUCを示した。加えて、各群のサンプルのうち最初の20%をホールドアウトし、0.792の初期AUCが得られ、ホールドアウトセットのAUCは0.933であった(図22B及び図22C)。それに比べ、子供の合計SCAT−3重症度スコアまたは親の合計SCAT−3重症度スコアを使用したロジスティック回帰モデルは、それぞれ0.649及び0.562のAUCを示した(図22D及び図22E)。合計SCAT−3スコアはPCSリスクの最も正確な臨床評価をもたらさないことがいくつかの研究で示されているため、我々は、miRNAパネルをPCSリスクの第2の臨床的尺度に対して比較することにした。Zemek及び共同研究者らによって開発されたPCS予測ツールの修正バージョンを用い、52名の対象におけるPCSステータスを射影した。各対象につき、9つのうち7つの(バランス及び雑音への過敏性を除外した)利用可能なリスク因子を用い、リスクスコアを遡及的に計算した。我々の対象において、このリスク計算式(calculator)は、PCSステータスの予測に関し、Zemek及び共同研究者らによる元の報告に記載されたものと同様の性能である0.625のAUCを示した(図22F)。図23A〜図23Hは、TBI後の唾液−CSFにおけるmiRNAの重複を示す。
更に、傷害4週間後の症状報告に基づく2つの群を調査した。1つの群はPSC群であり、第2の群は急性脳震盪症状(ACS)群であった。唾液を傷害の2週間以内に収集し、miRNAをRNAシーケンシングで定量化し、傷害後0週目、4週目、及び8週目にスポーツ脳震盪評価ツール(SCAT−3)を行った。
本開示は、対象が疾患、障害、または状態(例えば外傷性脳傷害)を有するかどうかを判定するのに好適な、プローブセットの2つ以上のmiRNAプローブを含むキットも想定する。各miRNAプローブは、本明細書に記載の特定のmiRNAに対応するリボヌクレオチド配列を含み得る。ある実施態様では、本キットは、2つ以上のmiRNAプローブに結合した固体支持体を更に含み得る。ある実施態様では、本キットは、(a)陰性対照として使用されるように適合された、1つのランダムに生成されたmiRNA配列、(b)全RNA分解の標準対照として使用される、ハウスキーピング遺伝子に由来する少なくとも1つのオリゴヌクレオチド配列、または(c)陽性対照として使用される、少なくとも1つのランダムに生成された配列のうち、少なくとも1つを更に含み得る。
生物学的妥当性
miRNAの標的となるKEGG経路:
−FoxOシグナル伝達(p=0.001;29種の遺伝子)、
−軸索ガイダンス(p=0.003;23種の遺伝子)、
−神経膠腫(p=0.0004;14種の遺伝子)、
−PI3K−Aktシグナル伝達(p=0.0004;57種の遺伝子)。
miRNA−320cは、4週間時点で特定の症状に関連している(図27)。
本明細書において示すように、唾液マイクロRNAは、高い予後診断の可能性を呈し、唾液中で容易に測定され、mTBI後に変化し、脳で発現する遺伝子と機能的に関連または相互作用し、TBI症状の持続時間を予測し、TBIの臨床的症状または他の身体的症状の性質と関連する。
図28は、Modified Clinical Predictionツール(Zemek et al.,2016)を使用した回帰分析を示す。臨床リスクスコアは、性別、年齢、7日を超える症状(頭痛、疲労、処理の難しさ)のある脳震盪歴を含む因子を考慮する。図29A及び図29Bは、PCSステータスを予測するためにこれらmiRNAのサブセットを使用するロジスティック回帰モデルを提示する。
当業者であれば、この表中のデータに基づき、本明細書において開示される方法に適切なmiRNAセット(複数可)を選択することができる。
図31は、小児SCAT−3スコアを使用した比較のための(性能不良の)ロジスティック回帰モデルを示す。
PCSの検知及び予測に有用なMiRNA:miR−769、miR−769−3p、miR−769−5p、miR−320c−1、miR−320c−1−3p、miR−320c−1−5p、miR−4792、miR−4792−3p、miR−4792−5p、miR−140、miR−140−3p、miR−140−5p、miR−629、miR−629−3p、miR−629−5p、miR−192、miR−192−3p、miR−192−5p、miR−145、miR−145−3p、miR−145−5p、let−7a、let−7a−3p、let−7s−5p、miR−133a、miR−133a−3p、miR−133a−5p、miR−1307、miR−1307−3p、miR−1307−5p、miR−200b、miR−200b−3p、miR−200b−5p、let−7a、let−7a−3p、let−7a−5p、miR−4508、miR−4508−3p、miR−4508−5p、miR−30e、miR−30e−3p、miR−30e−5p、let−7b、let−7b−3p、let−7b−5p、miR−194、miR−194−3p、miR−194−5p、miR−199a、miR−199a−3p、miR−199a−5p、let−7f、let−7f−3p、let−7f−5p、miR−128、miR−128−3p、miR−128−5p、miR−215、miR−215−3p、miR−215−5p、miR−149、miR−149−3p、miR−149−5p,miR−421、miR−421−3p、及びmiR−421−5p。
実施例4
唾液miRNAの長期的調査
急性時点(傷害の0〜3日後)、亜急性時点(傷害の7〜17日後)、及び慢性時点(傷害の≧28日後)で、医師により診断された軽度外傷性脳傷害のために三次医療センターを訪れた50名の子供(7〜21歳)から、唾液マイクロRNAを収集した。受傷機転及び人口学的特徴を記録した。SCAT−5調査で主観的症状を評価し、ClearEdge(登録商標)Concussion Toolkitでバランス及び認知(例えば、処理速度、分割的注意能力)の機能的症状を測定した。ハイスループットRNAシーケンシングで唾液マイクロRNAレベルを定量化した。マイクロRNAレベルと、1)傷害後の日数、2)ClearEdge(商標)バランススコア、3)ClearEdge(商標)認知スコア、及び4)参加者の年齢という4つの連続型変数との間の潜在的関係を特定するため、Spearmanの順位相関を使用した。
初期分析(n=35)により、傷害後の日数とレベルが関連している(R≧0.40;p<0.05)6種のマイクロRNAが特定された。これらのmiRNAのうち3種(50%)は、我々の過去の研究において潜在的バイオマーカーとして特定された(miR−574−5p、let−7b−5p、let−7f−5p)。これらのマイクロRNAのうち1種(let−7f)は、参加者の年齢と負の関連性があり(R=−0.48;p=0.009)、小児脳傷害の独特なバイオマーカーを表し得る。
7種の唾液miRNAはClearEdge認知スコアと関連することが見出され、これらのうち2種(miR−30e−5p、R=−0.48、p=0.015;miR−320c、R=−0.43、p=0.034)は過去の研究で特定された。過去に特定された3種のマイクロRNAは、ClearEdgeバランススコアとも関連していた(miR−182−5p、miR−744−5p、miR−769−5p)。
この研究は、一定期間にわたる脳傷害症状の重症度に関する見識を提供するため、また傷害の回復の程度ならびに持続時間を推定するために、唾液中のmiRNAプロファイルを評価することの価値を示す。これまで本発明者らは、外傷性脳傷害後の唾液中のマイクロRNAプロファイルが脳脊髄液中のマイクロRNAプロファイルと重複することを示してきた。これらのプロファイルは、脳傷害ステータスを特定し、どの患者が長期の症状を経験するかを予測するにあたっての有用性を示す。このような情報は、患者及び家族に予測的ガイダンスを提供すること、または個別化された患者管理計画を作成することを目指す臨床医にとって有益となろう。このツールの更なる開発には、脳傷害関連マイクロRNAがどのように経時的に変化するか、そしてマイクロRNAレベルが機能的症状尺度とどのように関連するかの理解を深めることが必要である。
バランス及び認知の尺度と併せた唾液miRNAバイオマーカーの長期的調査は、miRNAが経時的な発現傾向を示し、脳傷害後の客観的症状と関連することを示す。マイクロRNAのサブセットは、患者の年齢と相関し、小児脳傷害の独特なシグネチャーを表し得る。これらの結果は、miRNAに基づく診断法または予後診断法の、脳傷害の非侵襲性で客観的な尺度としての有用性、ならびに傷害の長期的評価及び回復中のバランス及び認知の評価尺度のためのそれらの有用性を示す。
実施例5
発現及び存在量において概日リズムを呈する唾液miRNA
参照により本明細書に組み込まれている2018年3月20日に出願されたPCT/US2018/023336に記載されているように、唾液miRNAの一部分は強い概日リズムを呈し(「circamiRNA」)、その多くが、概日リズムに関連する公知の遺伝子を標的とする。これらのmiRNAの一部は、特定の微生物のレベルと関連して振動または変動する。
1日を超える間隔における唾液収集。この研究には11名のヒト対象志願者が参加し、連日様々な時刻で、3回の異なるサンプル収集において唾液サンプルを提供した。唾液はスワブによって収集し、唾液調製キットを使用して調製した。
収集1:1日目、3日目、及び7日目の午前8時及び午後8時にサンプル収集。
収集2:1日目、5日目、10日目、及び15日目の午前8時、午後12時、午後4時、及び午後8時のサンプル。
収集3:1日目及び2日目の終日、反復しない12の時点。
唾液miRNA及び微生物内容物の特定及び定量化は、Upstate Medical UniversityのSUNY Molecular Analysis Core(SUNYMAC)にて、NextSeq 500機器で次世代シーケンシング(NGS)を使用し、TruSeq(登録商標)Small RNA Library Preparation Kitプロトコール(Illumina,San Diego,CA)に従って行った。Partek FlowソフトウェアでSHRRiMP2(登録商標)アルゴリズムを使用し、miRbase21データベースに対してNGSリードのアラインメントを行い、成熟miRNAを特定した。Krakenソフトウェア及びOneCodex(登録商標)ソフトウェアを使用し、マイクロバイオームリードのマッピングを行って、両方で一貫して見られた微生物のみを特定した。「リード」または「リードカウント」という用語は、例えば、サンプル中の全てのmiRNAのレベルをより正確に比較することができるように、予測可能なレベルで唾液中に常に存在するある特定の対照miRNAまたは代謝物の発現レベルを使用してそれらを正規化することなど、サンプル間の変化を考慮するためにmiRNAまたはマイクロバイオームの発現データを調整するための任意の方法に適用されるものと理解されたい。
代替的な実施形態では、miRNA及び/またはマイクロバイオームのレベルを判定するために、蛍光を用いる方法を使用する。一例では、本明細書に記載の標的miRNAの一部または全てを標的とする別々のリガンド群を、基質上にまとめて固定する。標的miRNA及びマイクロバイオーム配列には、リガンドに結合する前または後のいずれかで、蛍光タグ(または非蛍光色素)をタグ付けする。各リガンド群における相対強度は、存在するmiRNA及び/またはマイクロバイオームの量の尺度になり得る。この方法は、チップタイプのアッセイで実施してもよい。miRNA及び/またはマイクロバイオームのレベルを判定するために、他の好適なチップタイプのアッセイを使用してもよい。
統計分析。収集1及び2のサンプルセットに二元分散分析(ANOVA)を使用して、収集日(ルーチンにおける毎日の変化に強く影響される可能性があった)ではなく収集時間によって有意に変化したmiRNA及び微生物を特定した。次に、これらのmiRNA及び微生物のサブセットを第3のサンプルセットに使用し、多変数線形回帰を使用して収集時間の予測精度を評価した。最も強い概日振動を示したMiRNAをcircaMiRと名付け、Ingenuity Pathway Analysis(IPA)ソフトウェアを使用して、合計139種のアノテートされた概日遺伝子の予測される調節因子であるかを調査した。次にPearson相関分析を使用し、概日遺伝子を標的とするCircaMiRを、最も強く概日振動する微生物との関連性の証拠について調査した。次にIPA及びmiRpathソフトウェアを使用し、circaMiRの標的となる遺伝子の機能を、それらの特異的な生物学的機能について調査した。
24サンプルデータセット:合計35種のmiRNAが、収集時間の高度に有意な効果を示し(FDR<0.001)、収集日の効果はなかった。
48サンプルデータセット:合計41種のmiRNAが、収集時間の高度に有意な効果を示し(FDR<0.001)、収集日の効果はなかった。
図32に示すように、19種のmiRNAは両方で共通して変化し、第3のデータセットにおいて収集時間を予測する能力について調査した。
A群及びB群のcircaMiRを表34に記載する。
表34は、本明細書に記載の方法を使用して疾患もしくは障害を有する対象から健康な対象を区別するために使用され得るcircaMiR、または濃度もしくは存在量の概日変動に対して調整するために正規化され得るcircaMiRを掲げる。これらの目的のためには、上記表中のmiRNAのいずれかと同じシード配列を共有する他のmiRNAを使用してもよい。
図33には、2回/日(午前8時、午後8時)の頻度における3日間のサンプリング(1日目、3日目、7日目)の間で、4名の対象から得た24個のサンプル中、収集時間によって変化した19種のmiRNAに関する発現データのヒートマップクラスタリングが示されている。図34には、4回/日(午前8時、午後12時、午後4時、午後8時)の頻度における4日間のサンプリング(1日目、5日目、10日目、15日目)の間で、3名の対象から得た48個のサンプル中、収集時間によって変化した19種のmiRNAに関する発現データのヒートマップクラスタリングが示されている。図35には、収集3(様々な時点での収集)における対象のうち3名について示された、上位19種のmiRNAのうち1種の正規化データが示されている。概日リズムシグナル伝達に関与する45種の遺伝子が、circaMiRのうち14種の標的として特定された(図36)。これは、IPAにおける概日機能に関与する合計139種のアノテートされた遺伝子のほぼ1/3である。図36では、1種のmiRNAの標的となる遺伝子は灰色で強調され、14種中2種以上のmiRNAの標的となる遺伝子は赤で強調されている。標的にならなかった遺伝子は白で表示されている。
唾液miRNAレベルの一部分は強い概日パターンを示す。この観察は、過去には説明されていない。ほとんどの唾液circaMiR、例えば表34に記載のものは、脳、代謝、及びがん機能に関与する遺伝子に加えて、少なくとも1種以上の概日遺伝子を標的とする。
TBIまたは震盪性傷害などの特定の状態、障害、または疾患と相関または関連し、時間的変動または概日変動も呈するMiRNAを使用した診断法及び予後診断法は、circa−MiRにおける公知の概日変動に基づいて正規化され得る。代替的に、診断法及び予後診断法は、変動を避けるために固定された時刻でサンプルを得ることにより、これらの概日変動を制御し得る。他の実施形態では、診断法または予後診断法は、miRNA存在量または濃度の概日変動または他の時間的変動によって導入されるノイズまたは誤差を避けるために、一定または比較的不変の発現を呈するmiRNAを使用し得る。
上記の教示を踏まえ、本発明の多数の改変形態及び変更形態が可能である。したがって、添付の特許請求の範囲内において、本明細書に具体的に記載された以外のかたちで本発明が実施され得ることを理解されたい。
本明細書で使用される用語法は、特定の実施形態を説明することを目的としたものに過ぎず、本発明を限定することを意図するものではない。
本明細書で使用される見出し(例えば「背景技術」及び「発明の概要」)及び小見出しは、本発明における題目を大まかに体系づけることのみを意図するものであり、本発明の開示内容またはそのいずれかの態様を限定することを意図するものではない。特に、「背景技術」に開示された主題は新規技術を含む場合があり、先行技術の記述にあたらない場合がある。「発明の概要」に開示された主題は、本技術またはそのいずれかの実施形態の全範囲の包括的または完全な開示ではない。ある物質が特定の有用性を有するものとして本明細書の一節で分類または詳解されている場合、これは便宜上行われるものであり、その物質が任意の所与の組成物中に使用される場合に本明細書におけるその分類に従って必ずまたは単独で機能する必要があると推断してはならない。
本明細書において使用される場合、「a」、「an」、及び「the」という単数形は、文脈上他の意味が明らかに示される場合を除き、複数形も含むよう意図される。
更に、「含む(comprises)」及び/または「含む(comprising)」という用語は、本明細書で使用される場合、挙げられた特徴、ステップ、工程、要素、及び/または構成要素の存在を規定するが、1つ以上の他の特徴、ステップ、工程、要素、構成要素、及び/またはそれらの群の存在または付加を除外しないことは理解されよう。
本明細書において使用される場合、「及び/または(and/or)」という用語は、掲げられた関連する項目のうちの1つ以上のありとあらゆる組み合わせを含み、「/」と省略される場合がある。
リンクは、http:を削除するか、またはwwwの前にスペースもしくは下線付きスペースを挿入することによって無効化される。一部の事例では、「最終アクセス」日にリンクから利用可能な文章が参照により組み込まれている場合がある。
本明細書及び特許請求の範囲において使用される場合(実施例において使用される場合を含み、別途明記される場合を除く)、全ての数字は、「実質的に」、「約」、または「およそ」という言葉が明示的に記載されていなくとも、これらの用語が前に置かれているかのように解釈され得る。「約」または「およそ」という表現は、程度及び/または位置について説明するとき、記載された値及び/または位置が合理的に予想される値及び/または位置の範囲内にあることを示すために使用され得る。例えば、数値は、挙げられた値(または値の範囲)の±0.1%、挙げられた値(または値の範囲)の±1%、挙げられた値(または値の範囲)の±2%、挙げられた値(または値の範囲)の±5%、挙げられた値(または値の範囲)の±10%、挙げられた値(または値の範囲)の±15%、挙げられた値(または値の範囲)の±20%などである値をとり得る。本明細書に記述されるあらゆる数値範囲は、その中に包含される全ての部分的範囲を含むよう意図される。
特定のパラメータ(例えば温度、分子量、重量パーセンテージなど)の値及び値の範囲の開示は、本明細書において有用な他の値及び値の範囲を除外するものではない。所与のパラメータについて例示される2つ以上の特定の値は、そのパラメータについて主張され得る値の範囲の両終点を定義し得ると想定される。例えば、本明細書においてパラメータXが値Aをとることが例示され、かつ値Zをとることも例示される場合、パラメータXは、約A〜約Zの範囲の値をとり得ると想定される。同様に、パラメータの値の2つ以上の範囲(そのような範囲が入れ子になっているか、重複しているか、または別個であるかを問わない)の開示は、開示される範囲の両終点を使用して主張され得る値の範囲の可能性のあるあらゆる組み合わせを包含すると想定される。例えば、本明細書においてパラメータXが1〜10の範囲内の値をとることが例示される場合、これは、単なる例として、1〜9、1〜8、1〜7、2〜9、2〜8、2〜7、3〜9、3〜8、3〜7、2〜8、3〜7、4〜6、または7〜10、8〜10、または9〜10を含むパラメータXの部分的範囲も表す。範囲は、その両終点ならびに終点内の値を包含する。例えば、0〜5の範囲は、0、>0、1、2、3、4、<5、及び5を含む。
本明細書において使用される場合、「好ましい」及び「好ましくは」という言葉は、ある特定の状況下で、ある特定の便益を提供する、本技術の実施形態を指す。しかしながら、同じ状況または他の状況下で他の実施形態が好ましい場合もある。更に、1つ以上の好ましい実施形態に関する記述は、他の実施形態が有用でないことを暗示するものではなく、本技術の範囲から他の実施形態を除外することを意図するものでもない。
本明細書において言及される場合、全ての組成パーセンテージは、別途規定されない限り、組成物全体の重量によるものである。本明細書において使用される場合、「含む(include)」という用語及びその変化形は、リストの項目の記述が、本技術に係る物質、組成物、デバイス、及び方法において同様に有用であり得る他の類似項目を除外しないように、非限定的であるよう意図される。同様に、「〜することができる(can)」及び「〜し得る(may)」という用語ならびにそれらの変化形は、ある実施形態がある特定の要素または特徴を含むことができる(can)または含み得る(may)という記述が、それらの要素または特徴を含まない本発明の他の実施形態を除外しないように、非限定的であるよう意図される。
本明細書において様々な特徴/要素(ステップを含む)を説明するために「第1の」及び「第2の」という用語が使用される場合があるが、文脈上他の意味が示される場合を除き、これらの特徴/要素は、これらの用語によって限定されないものとする。これらの用語は、1つの特徴/要素を別の特徴/要素と区別するために使用され得る。したがって、本発明の教示から逸脱することなく、後述される第1の特徴/要素が第2の特徴/要素と呼ばれることがあり、同様に、後述される第2の特徴/要素が第1の特徴/要素と呼ばれることもある。
この記述及び具体例は本技術の実施形態を示すものであるが、説明を目的とするものに過ぎず、本技術の範囲を限定することを意図するものではない。更に、挙げられた特徴を有する複数の実施形態の記述は、更なる特徴を有する他の実施形態、または挙げられた特徴の異なる組み合わせを組み込んだ他の実施形態を除外することを意図するものではない。具体例は、本技術に係る組成物をどのように作製し、本技術に係る方法をどのように使用するかを説明する目的で提示されるものであり、別途明記される場合を除き、本技術の所与の実施形態が作製または試験されたか否かの表明を意図するものではない。
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本明細書において言及される全ての公開文献及び特許出願は、各個々の公開文献または特許出願が参照により組み込まれていることが具体的かつ個々に示されている場合と同じ程度に、参照によりその全体が本明細書に組み込まれており、本明細書中で参照による組み込みが記載されているものと同じ文、段落、頁、または節に記載される開示内容が特に参照される。
本明細書における参照文献の引用は、それらの参照文献が先行技術であること、または本明細書において開示される技術の特許性に何らかの関係があることの承認にはならない。引用される参照文献の内容が詳解される場合、これは参照文献の著者により行われた主張の要旨を提示することを意図するものに過ぎず、かかる参照文献の内容の正確さに関する承認にはならない。

Claims (19)

  1. 脳震盪、軽度外傷性脳傷害(「mTBI」)、または他の外傷性脳傷害(「TBI」)を検知または診断するための方法であって、
    (a)ヒト対象から採取された唾液サンプル中の1種以上のマイクロRNA(「miRNA」)の存在量または濃度レベル(複数可)を判定することと、
    (b)前記1種以上のmiRNAの前記判定された存在量または濃度レベル(複数可)を同じ1種以上のmiRNAの正常レベル(複数可)に対して比較することであって、前記正常(または対照)レベルが、脳震盪、軽度外傷性脳傷害を有しない対象に見られるものか、もしくは脳震盪、軽度外傷性脳傷害を有しない2名以上の対象の平均か、または脳震盪、mTBI、もしくは他のTBIをもたらし得る事象の前に前記対象において判定された存在量もしくは濃度レベル(複数可)である、前記比較することと、
    (c)前記1種以上のmiRNAの異常なレベルを有する対象を、脳震盪、軽度外傷性脳傷害(「mTBI」)、もしくは他の外傷性脳傷害(「TBI」)を有するか、または有するリスクがより高いものとして選択することと
    を含み、
    前記1種以上のmiRNAが、hsa−let−7f−5p、hsa−let−7i、hsa−miR−10a−5p、hsa−miR−10b−5p、hsa−miR−23a−3p、hsa−mir−23b、hsa−mir−25、hsa−miR−25−3p、hsa−mir−26a−1、hsa−mir−26a−2、hsa−miR−26a−5p、hsa−mir−26b、hsa−miR−26b−5p、hsa−mir−28、hsa−miR−28−3p、hsa−miR−28−5p、hsa−miR−29c−3p、hsa−mir−30b、hsa−miR−30e−3p、hsa−miR−30e−5p、hsa−mir−92a−1、hsa−mir−92a−2、hsa−mir−103a−1、hsa−mir−103a−2、hsa−miR−125b−1−3p、hsa−miR−125b−2−3p、hsa−miR−141−3p、hsa−miR−148b−3p、hsa−mir−151a、hsa−miR−151a−3p、hsa−miR−151a−5p、hsa−miR−155−5p、hsa−mir−181a−2、hsa−miR−181a−5p、hsa−miR−182−5p、hsa−miR−193a−3p、hsa−miR−203a−3p、hsa−miR−205−5p、hsa−mir−218−2、hsa−miR−221−3p、hsa−miR−320c、hsa−miR−338−3p、hsa−miR−338−5p、hsa−miR−342−5p、hsa−miR−374a−5p、hsa−miR−378d、hsa−miR−378f、hsa−miR−378g、hsa−miR−378i、hsa−miR−454−3p、hsa−miR−501−3p、hsa−miR−532−5p、hsa−miR−577、hsa−miR−625−3p、hsa−miR−744−5p、hsa−miR−944、hsa−miR−1273g−5p、hsa−miR−1285−3p、hsa−miR−1303、hsa−miR−1307−3p、hsa−miR−3074−5p、hsa−mir−3160−1、hsa−mir−3613、hsa−miR−3613−5p、hsa−miR−3916、hsa−mir−4532、hsa−mir−5091、hsa−miR−6770−5p、及び上掲のmiRNAと共通のシード配列をもつmiRNAからなる群から選択され、及び/または、miR−769、miR−769−3p、miR−769−5p、miR−320c−1、miR−320c−1−3p、miR−320c−1−5p、miR−4792、miR−4792−3p、miR−4792−5p、miR−140、miR−140−3p、miR−140−5p、miR−629、miR−629−3p、miR−629−5p、miR−192、miR−192−3p、miR−192−5p、miR−145、miR−145−3p、miR−145−5p、let−7a、let−7a−3p、let−7s−5p、miR−133a、miR−133a−3p、miR−133a−5p、miR−1307、miR−1307−3p、miR−1307−5p、miR−200b、miR−200b−3p、miR−200b−5p、let−7a、let−7a−3p、let−7a−5p、miR−4508、miR−4508−3p、miR−4508−5p、miR−30e、miR−30e−3p、miR−30e−5p、let−7b、let−7b−3p、let−7b−5p、miR−194、miR−194−3p、miR−194−5p、miR−199a、miR−199a−3p、miR−199a−5p、let−7f、let−7f−3p、let−7f−5p、miR−128、miR−128−3p、miR−128−5p、miR−215、miR−215−3p、miR−215−5p、miR−149、miR−149−3p、miR−149−5p、miR−421、miR−421−3p、及びmiR−421−5pのうち少なくとも1種、ならびに上掲のmiRNAと共通のシード配列をもつmiRNAからなる群から選択される、
    前記方法。
  2. 前記miRNAの発現レベルが、RNA発現レベルが実質的に不変である1種以上のハウスキーピング遺伝子の発現レベルもしくは平均発現レベルに対して正規化され、及び/または、前記miRNAのレベルが、前記1種以上のmiRNAの前記発現レベルにおける日周変動もしくは概日変動を補償するように正規化されるか、食物摂取もしくは心拍数を上げるエクササイズに起因する前記1種以上のmiRNAの前記発現レベルの変動を補償するように制御もしくは正規化されるか、または年齢、性別、もしくは遺伝的バックグラウンドの差を補償するように調整される、請求項1に記載の方法。
  3. (a)1種以上のmiRNAの存在量または濃度を判定することが、RNAシーケンシング(「RNA−seq」)、qPCR、miRNAアレイ、またはマルチプレックスmiRNAプロファイリングによって行われる、請求項1に記載の方法。
  4. 前記唾液サンプルが、mTBIを有する疑いのあるヒト対象から採取され、前記miRNAが、miR−769、miR−769−3p、miR−769−5p、miR−320c−1、miR−320c−1−3p、miR−320c−1−5p、miR−4792、miR−4792−3p、miR−4792−5p、miR−140、miR−140−3p、miR−140−5p、miR−629、miR−629−3p、miR−629−5p、miR−192、miR−192−3p、miR−192−5p、miR−145、miR−145−3p、miR−145−5p、let−7a、let−7a−3p、let−7s−5p、miR−133a、miR−133a−3p、miR−133a−5p、miR−1307、miR−1307−3p、miR−1307−5p、miR−200b、miR−200b−3p、miR−200b−5p、let−7a、let−7a−3p、let−7a−5p、miR−4508、miR−4508−3p、miR−4508−5p、miR−30e、miR−30e−3p、miR−30e−5p、let−7b、let−7b−3p、let−7b−5p、miR−194、miR−194−3p、miR−194−5p、miR−199a、miR−199a−3p、miR−199a−5p、let−7f、let−7f−3p、let−7f−5p、miR−128、miR−128−3p、miR−128−5p、miR−215、miR−215−3p、miR−215−5p、miR−149、miR−149−3p、miR−149−5p、miR−421、miR−421−3p、及びmiR−421−5pのうち少なくとも1種、ならびに上掲のmiRNAと共通のシード配列をもつmiRNAからなる群から選択される、請求項1に記載の方法。
  5. 前記唾液サンプルが、脳震盪を有する疑いのあるヒト対象から採取され、前記miRNAが、miR−29c−3p、miR−26b−5p、miR−30e−5p、miR−182−5p、miR−320c、及びmiR−221−3pのうち少なくとも1種、ならびに上掲のmiRNAと共通のシード配列をもつmiRNAからなる群から選択される、請求項1に記載の方法。
  6. 前記唾液サンプルが、特定の時刻において前記ヒト対象から採取され、前記サンプル中のmiRNAの前記存在量または濃度レベル(複数可)が、別途同一の条件下の同時刻に採取された唾液中の正常なmiRNA値と比較される、請求項1に記載の方法。
  7. 請求項1に記載の方法であって、miRNAの前記正常レベル(複数可)が判定された時刻とは異なる時刻で前記唾液サンプルが前記ヒト対象から採取され、miRNAレベル(複数可)の日周変動もしくは概日変動を補償するように、前記唾液サンプル中で判定された前記miRNAレベル(複数可)の値を調整または正規化することを更に含む、前記方法。
  8. 請求項1に記載の方法であって、miRNAの前記正常レベル(複数可)が判定された時刻とは異なる時刻で前記唾液サンプルが前記ヒト対象から採取され、回帰モデルもしくは他の統計分析を使用してmiRNAレベル(複数可)の日周変動もしくは概日変動を補償するように、または年齢、性別、もしくは遺伝的バックグラウンドを補償するように、前記唾液サンプル中で判定された前記miRNAレベル(複数可)の値を調整または正規化することを更に含む、前記方法。
  9. 前記唾液サンプルが、覚醒の1時間以内、歯磨きもしくは洗口の前、飲食の前、及び/または心拍数を上昇させるエクササイズの前に採取される、請求項1に記載の方法。
  10. 前記選択することが、前記miRNAのうちの4種以上の異常なレベルを有する対象を選択することと、場合により、前記異常なmiRNAレベルの、脳震盪、mTBI、またはTBIの少なくとも1種の症状とのPearson相関係数を計算することとを含む、請求項1に記載の方法。
  11. 前記選択することが、前記miRNAのうちの10種以上の異常なレベルを有する対象を選択することと、場合により、前記異常なmiRNAレベルの、脳震盪、mTBI、またはTBIの少なくとも1種の症状とのPearson相関係数を計算することとを含む、請求項1に記載の方法。
  12. 唾液miRNAレベルを判定することが、RNAシーケンシング(RNA−seq)によって行われる、請求項1に記載の方法。
  13. 前記シーケンシングデータの生リードカウントを分位数正規化し、平均センタリングし、各変数の標準偏差で除算し、サンプル間カウント変化を考慮するためにデータを正規化し、及び/または、相対発現レベル及び/または絶対発現レベルを表現するために1種以上の不変のmiRNAの発現に対してデータを正規化し、場合により、前記正規化されたデータを更に統計的に分析する、請求項12に記載の方法。
  14. miRNAの少なくとも1種の異常なレベルを有する対象を、1種以上のmiRNAの前記少なくとも1種の異常な唾液中レベルを低下させるレジメンで処置することを更に含む、請求項1に記載の方法。
  15. 少なくとも2つの異なる時点で前記対象から唾液サンプルを得ることと、前記第2または後続の唾液サンプルのmiRNAレベル(複数可)の存在量または発現レベルが正常により近い場合、処置レジメンの有効性を判定することとを更に含む、請求項14に記載の方法。
  16. 脳震盪、軽度外傷性脳傷害(mTBI)を有するか、または有するリスクがより高いものとして選択された対象を、1種以上のmiRNAの少なくとも1種の異常な唾液中レベルを低下させるレジメンで処置することを更に含み、前記レジメンが、手術療法、薬物療法、miRNAもしくはmiRNAアンタゴニスト療法、抗菌療法、食事もしくは栄養療法、理学療法、光線療法、精神療法、行動療法、または代替医学療法のうちの1つ以上を供与することを含む、請求項1に記載の方法。
  17. miRNAを検知するためのmiRNAアッセイキットであって、
    hsa−let−7f−5p、hsa−let−7i、hsa−miR−10a−5p、hsa−miR−10b−5p、hsa−miR−23a−3p、hsa−mir−23b、hsa−mir−25、hsa−miR−25−3p、hsa−mir−26a−1、hsa−mir−26a−2、hsa−miR−26a−5p、hsa−mir−26b、hsa−miR−26b−5p、hsa−mir−28、hsa−miR−28−3p、hsa−miR−28−5p、hsa−miR−29c−3p、hsa−mir−30b、hsa−miR−30e−3p、hsa−miR−30e−5p、hsa−mir−92a−1、hsa−mir−92a−2、hsa−mir−103a−1、hsa−mir−103a−2、hsa−miR−125b−1−3p、hsa−miR−125b−2−3p、hsa−miR−141−3p、hsa−miR−148b−3p、hsa−mir−151a、hsa−miR−151a−3p、hsa−miR−151a−5p、hsa−miR−155−5p、hsa−mir−181a−2、hsa−miR−181a−5p、hsa−miR−182−5p、hsa−miR−193a−3p、hsa−miR−203a−3p、hsa−miR−205−5p、hsa−mir−218−2、hsa−miR−221−3p、hsa−miR−320c、hsa−miR−338−3p、hsa−miR−338−5p、hsa−miR−342−5p、hsa−miR−374a−5p、hsa−miR−378d、hsa−miR−378f、hsa−miR−378g、hsa−miR−378i、hsa−miR−454−3p、hsa−miR−501−3p、hsa−miR−532−5p、hsa−miR−577、hsa−miR−625−3p、hsa−miR−744−5p、hsa−miR−944、hsa−miR−1273g−5p、hsa−miR−1285−3p、hsa−miR−1303、hsa−miR−1307−3p、hsa−miR−3074−5p、hsa−mir−3160−1、hsa−mir−3613、hsa−miR−3613−5p、hsa−miR−3916、hsa−mir−4532、hsa−mir−5091、hsa−miR−6770−5p、及び上掲のmiRNAと共通のシード配列をもつmiRNAからなる群から選択されるmiRNAに相補的であるか、ないしはmiRNAの増幅及び/または検知に好適な、1つ、2つ、またはそれ以上のプローブまたはプライマーを含み、及び/または、前記アッセイキットが、miR−769、miR−769−3p、miR−769−5p、miR−320c−1、miR−320c−1−3p、miR−320c−1−5p、miR−4792、miR−4792−3p、miR−4792−5p、miR−140、miR−140−3p、miR−140−5p、miR−629、miR−629−3p、miR−629−5p、miR−192、miR−192−3p、miR−192−5p、miR−145、miR−145−3p、miR−145−5p、let−7a、let−7a−3p、let−7s−5p、miR−133a、miR−133a−3p、miR−133a−5p、miR−1307、miR−1307−3p、miR−1307−5p、miR−200b、miR−200b−3p、miR−200b−5p、let−7a、let−7a−3p、let−7a−5p、miR−4508、miR−4508−3p、miR−4508−5p、miR−30e、miR−30e−3p、miR−30e−5p、let−7b、let−7b−3p、let−7b−5p、miR−194、miR−194−3p、miR−194−5p、miR−199a、miR−199a−3p、miR−199a−5p、let−7f、let−7f−3p、let−7f−5p、miR−128、miR−128−3p、miR−128−5p、miR−215、miR−215−3p、miR−215−5p、miR−149、miR−149−3p、miR−149−5p、miR−421、miR−421−3p、及びmiR−421−5p、ならびに上掲のmiRNAと共通のシード配列をもつmiRNAのうち少なくとも1種を検知し、場合により、1つ以上のサンプル収集ツール、1つ以上のサンプル収集容器、前記miRNAの増幅及び/または検知及び/または定量化のための1つ以上の試薬、1つ以上の陽性対照もしくは陰性対照、1つ以上の反応基質もしくはプラットフォーム、パッケージング材料(複数可)、及び/または使用説明書を含む、
    前記アッセイキット。
  18. miR−769、miR−769−3p、miR−769−5p、miR−320c−1、miR−320c−1−3p、miR−320c−1−5p、miR−4792、miR−4792−3p、miR−4792−5p、miR−140、miR−140−3p、miR−140−5p、miR−629、miR−629−3p、miR−629−5p、miR−192、miR−192−3p、miR−192−5p、miR−145、miR−145−3p、miR−145−5p、let−7a、let−7a−3p、let−7s−5p、miR−133a、miR−133a−3p、miR−133a−5p、miR−1307、miR−1307−3p、miR−1307−5p、miR−200b、miR−200b−3p、miR−200b−5p、let−7a、let−7a−3p、let−7a−5p、miR−4508、miR−4508−3p、miR−4508−5p、miR−30e、miR−30e−3p、miR−30e−5p、let−7b、let−7b−3p、let−7b−5p、miR−194、miR−194−3p、miR−194−5p、miR−199a、miR−199a−3p、miR−199a−5p、let−7f、let−7f−3p、let−7f−5p、miR−128、miR−128−3p、miR−128−5p、miR−215、miR−215−3p、miR−215−5p、miR−149、miR−149−3p、miR−149−5p、miR−421、miR−421−3p、及びmiR−421−5p、ならびに上掲のmiRNAと共通のシード配列をもつmiRNAのうち少なくとも1種を検知する、mTBIの診断または検知のための請求項18に記載のアッセイキット。
  19. miR−29c−3p、miR−26b−5p、miR−30e−5p、miR−182−5p、miR−320c、及びmiR−221−3p、ならびに上掲のmiRNAと共通のシード配列をもつmiRNAのレベルを検知する、脳震盪の診断または検知のための請求項18に記載のアッセイキット。
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