JP2020513554A - 胃腸管の検出方法、装置およびシステム - Google Patents

胃腸管の検出方法、装置およびシステム Download PDF

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Abstract

本開示は、胃腸(GI)管の検出方法、装置およびシステムに関する。

Description

関連出願の相互参照
本出願は、以下の同時係属、2016年12月7日に出願された「Compositions, Methods, and Devices for Bacteria Detection and Quantitation」というタイトルの米国特許出願USSN第62/431,297号;2016年12月14日に出願された「An Ingestible Device for Sampling, Diluting and Culturing a Biological Sample」というタイトルの米国特許出願USSN第62/434,320号;2017年5月5日に出願された「Devices for Analyte Detection」というタイトルの米国特許出願USSN第62/502,383号;2017年9月19日に出願された「Ingestible Devices and Related Systems and Methods」というタイトルの米国特許出願USSN第62/560,618号;2017年3月30日に出願された「Treatment of a Disease of the Gastrointestinal Tract with an IL−6R Inhibitor」というタイトルの米国特許出願USSN第62/478,753号;2017年8月14日に出願された「Treatment of a Disease of the Gastrointestinal Tract with an Immunosuppressant」というタイトルの米国特許出願USSN第62/545,157号;および2017年11月9日に出願された「Treatment of a Disease of the Gastrointestinal Tract with a TNF Inhibitor」というタイトルの米国特許出願USSN第62/583,768号:に対する優先権を主張する。
参照による組込み
本出願は、参照により以下の同時係属米国特許出願を組み込む:2016年12月7日に出願された「Compositions, Methods, and Devices for Bacteria Detection and Quantitation」というタイトルの米国特許出願USSN第62/431,297号;2016年12月14日に出願された「An Ingestible Device for Sampling, Diluting and Culturing a Biological Sample」というタイトルの米国特許出願USSN第62/434,320号;2017年5月5日に出願された「Devices for Analyte Detection」というタイトルの米国特許出願USSN第62/502,383号;2017年9月19日に出願された「Ingestible Devices and Related Systems and Methods」というタイトルの米国特許出願USSN第62/560,618号;2017年3月30日に出願された「Treatment of a Disease of the Gastrointestinal Tract with an IL−6R Inhibitor」というタイトルの米国特許出願USSN第62/478,753号;2017年8月14日に出願された「Treatment of a Disease of the Gastrointestinal Tract with an Immunosuppressant」というタイトルの米国特許出願USSN第62/545,157号;2017年11月9日に出願された「Treatment of a Disease of the Gastrointestinal Tract with a TNF Inhibitor」というタイトルの米国特許出願USSN第62/583,768号;2014年8月15日に出願された「Ingestible Medical Device」というタイトルの米国特許出願USSN第14/460,893号;2017年3月24日に出願された「Electromechanical Pill Device with Localization Capabilities」というタイトルの米国特許出願USSN第15/514,413号;2017年8月18日に出願された「Systems and Methods for Obtaining Samples using Ingestible Devices」というタイトルの米国特許出願USSN第15/680,400号;2017年8月18日に出願された「Sampling Systems and Related Materials and Methods」というタイトルの米国特許出願USSN第15/680,430号;2017年9月8日に出願された「Electromechanical Ingestible Delivery of a Dispensable Substance」というタイトルの米国特許出願USSN第15/699,848号;2017年3月31日に出願された「Localization Systems and Methods for an Optoelectromechanical Pill Device」というタイトルの米国特許出願USSN第62/480,187号;および2017年8月3日に出願された「Localization Systems and Methods for an Ingestible Device」というタイトルの米国特許出願USSN第62/540,873号。
分野
本開示は胃腸(GI)管の検出方法、装置およびシステムに関する。
GI管は人の身体についての情報を含有することができる。
本開示は胃腸(GI)管の検出方法、装置およびシステムに関する。
本明細書に開示された技術は、被験者に関する情報(例えば被験者のGI管についての情報)の迅速でリアルタイムの評価を可能にする。いくつかの実施形態では、情報は、対象の分析物(例えば被験者のGI管内の対象の分析物)の存在および/または品質に関することが可能である。ある特定の実施形態では、技術は、被験者の1つ以上の試料(例えば被験者のGI管の1つ以上の位置における1つ以上の試料)を採取するために使用し得る摂取可能装置を使用して実装することができる。このような装置は自律的に実装することができる。例えば情報は、被験者の中(生体内)にあるときに摂取可能装置と被験者の外側(生体外)との間で交換することができる。いくつかの実施形態では、情報はリアルタイムで交換することができる。ある特定の実施形態では、技術を使用して、被験者が所与のGIの異常を有しているかどうかを判断する助けとなることができる。いくつかの実施形態では、技術を使用して、被験者のための治療プロトコル(例えば被験者のためのGIの異常治療プロトコル)を判断し、かつ/または治療プロトコルの有効性を監視もしくは評価する助けとなることができる。本明細書に開示された検出技法は、要望通りに個別にまたはあらゆる組合せで使用することができる。いくつかの実施形態では、摂取可能装置は、異なった検出技法を摂取可能装置の異なるチャンバ(例えば試料チャンバ)内で実行するように構成される。任意選択として、複数の異なる検出方法を使用して、被験者についての捕捉情報を提供(例えば被験者のGI管についての情報を提供)してもよく、かつ/または被験者についての捕捉情報、例えば被験者のGI管についての情報を提供してもよい。
一態様では、流体試料を胃腸(GI)管から、または被験者の生殖管から装置の第1の希釈チャンバの中に生体内で送達すること、および第1の希釈試料を生成するために流体試料と第1の希釈チャンバ内の第1の希釈液を混合することを含む方法が本明細書に提供される。いくつかの実施形態では、装置は複数の希釈チャンバを備え、複数の希釈チャンバの少なくとも一部のそれぞれに対して、方法は、流体試料を希釈チャンバの中に送達すること、および希釈試料を生成するために流体試料と第1の希釈チャンバ内の第1の希釈液を混合することを含む。いくつかの実施形態では、方法は、さらなる希釈試料を提供するために少なくとも2つの異なる希釈チャンバからの希釈試料を混合することをさらに含む。
いくつかの実施形態では、装置は摂取可能装置である。いくつかの実施形態では、方法は装置を被験者に経口投与することをさらに含む。いくつかの実施形態では、方法は装置を被験者の生殖管の中に導入することをさらに含む。
いくつかの実施形態では、第1の希釈液は無菌培地を含む。
いくつかの実施形態では、方法は培養試料を生成するために希釈試料を培養することをさらに含む。いくつかの実施形態では、培養することは生体内で実行される。いくつかの実施形態では、培養することは生体外で実行される。
いくつかの実施形態では、方法は装置を生体外で回収することをさらに含む。いくつかの実施形態では、方法は試料を装置から除去することをさらに含む。
いくつかの実施形態では、方法は試料中の分析物を検出することをさらに含む。いくつかの実施形態では、検出することは生体内で起きる。いくつかの実施形態では、分析物は細胞を備える。いくつかの実施形態では、細胞は細菌を備える。いくつかの実施形態では、細胞は真核細胞を備える。いくつかの実施形態では、真核細胞は上皮細胞および抹消血単核細胞(PBMC)から成る群から選択される。
いくつかの実施形態では、装置はポート、弁および/またはポンプを備え、流体試料を第1の希釈チャンバに送達することは、ポート、弁および/またはポンプを制御することを含む。
いくつかの実施形態では、装置は開位置および第1の位置を有するポートを備え、開位置ではポートは被験者のGI管と、または生殖管と流体連通し、流体試料はポートに入り、第1の位置ではポートは第1の希釈チャンバと流体連通し、流体試料は第1の希釈液と混合する。いくつかの実施形態では、ポートがその開位置にあるとき、流体試料はポートに入り、ポートがその第1の位置にあるとき、流体試料は第1の希釈を提供するために第1の希釈液と混合する。いくつかの実施形態では、ポートは、ポートが流体を備える第2の希釈チャンバと流体連通する第2の位置を有し、方法は、第1の希釈が第2の希釈を提供するために第2のチャンバ内の流体と混合するように、ポートをその第1の位置からその第2の位置に動かすことをさらに含む。いくつかの実施形態では、ポートがその第1の位置からその第2の位置に動く前に、第2の希釈チャンバ内の流体は無菌培地を備え、第2の希釈は無菌培地を備える。いくつかの実施形態では、方法は、第1の希釈、次いで第2の希釈を連続的に提供するために、ポート内でその開位置からその第1の位置、次いで第2の位置に連続的に動くことを含む。いくつかの実施形態では、ポートは、ポートが流体を含む第3の希釈チャンバと流体連通する第3の位置を有し、方法は、第2の希釈が第3の希釈を提供するために第3のチャンバ内の流体と混合するように、ポートをその第2の位置からその第3の位置に動かすことをさらに含む。いくつかの実施形態では、方法は、第1の希釈、第2の希釈、次いで第3の希釈を連続的に提供するために、ポート内でその開位置からその第1の位置、第2の位置、次いで第3の位置に連続的に動くことを含む。いくつかの実施形態では、ポートは、ポートが流体を含む第4の希釈チャンバと流体連通する第4の位置を有し、方法は、第3の希釈が第4の希釈を提供するために第4のチャンバ内の流体と混合するように、ポートをその第3の位置からその第4の位置に動かすことをさらに含む。いくつかの実施形態では、方法は、第1の希釈、第2の希釈、第3の希釈、次いで第4の希釈を連続的に提供するために、ポート内でその開位置からその第1の位置、第2の位置、第3の位置、次いで第4の位置に連続的に動くことを含む。
いくつかの実施形態では、装置は、ポートを回転するように構成されたアクチュエータを制御するように構成されたマイクロコントローラをさらに備える。いくつかの実施形態では、マイクロコントローラは、ポートを動かすように構成された回転可能な要素を制御するように構成される。
いくつかの実施形態では、希釈液の容積に対する流体試料の容積の割合は約1対1〜約1対1000である。いくつかの実施形態では、割合は約1対1〜約1対100である。いくつかの実施形態では、割合は約1対1〜約1対20である。いくつかの実施形態では、割合は約1対1〜約1対10である。
いくつかの実施形態では、第1の希釈液は抗真菌剤を備える。いくつかの実施形態では、抗真菌剤はアムホテリシンBを備える。
いくつかの実施形態では、第1の希釈液は無菌培地を備える。いくつかの実施形態では、第1の希釈培地は保存剤を備える。いくつかの実施形態では、無菌培地は、細胞の増殖を抑制する薬品および/または細胞の増殖を促進する薬品を備える。いくつかの実施形態では、細胞は細菌を備える。いくつかの実施形態では、無菌培地は1つ以上のタイプの細菌に選択性がある。いくつかの実施形態では、培地はグラム陰性菌に選択性がある。
いくつかの実施形態では、第1の希釈液は無菌培地を備え、無菌培地は抗生物質を備える。
いくつかの実施形態では、方法は、培養試料を生成するために第1の希釈試料を培養することをさらに含む。いくつかの実施形態では、方法は、培養試料中の細菌の増殖の有無を検出することをさらに含む。いくつかの実施形態では、細菌の増殖の存在は、流体試料中の抗生物質に抵抗する細菌の存在を示す。
いくつかの実施形態では、第1の希釈液は指標培地を備える。いくつかの実施形態では、方法は、複数の時点において第1の希釈内の分析物を検出することをさらに含む。いくつかの実施形態では、分析物は細胞を備える。
いくつかの実施形態では、方法は、第1の時点および第2の時点において第1の希釈、第2の希釈、第3の希釈および/または第4の希釈の1つ以上の希釈内の分析物を検出することをさらに含む。いくつかの実施形態では、分析物は細胞を備える。いくつかの実施形態では、第1の時点は制御を表す。いくつかの実施形態では、第2の時点は第1の時点の約1時間〜約6時間後である。いくつかの実施形態では、第2の時点は第1の時点の約1時間〜約4時間後である。
いくつかの実施形態では、方法は、1つ以上の培養試料を生成するために1つ以上の希釈試料を培養すること、および1つ以上の培養試料中の分析物の有無を検出することをさらに含む。いくつかの実施形態では、分析物は細胞を備える。いくつかの実施形態では、細胞は細菌であり、方法は、1つ以上の培養試料中の細菌の増殖の有無を検出することを含む。
いくつかの実施形態では、流体試料の容積は約5μLであり、流体試料の希釈は約1対10000の希釈であり、希釈内の細菌の増殖の存在を検出することにより、流体試料中で10以上のコロニー形成単位(CFU)/mLの細菌濃度を示す。いくつかの実施形態では、流体試料は空腸液であり、空腸液内の10CFU/mL以上の細菌濃度は被験者が小腸内細菌異常増殖(SIBO)を有することを示す。
いくつかの実施形態では、方法は、1つ以上の希釈、または培養試料中で一定レベルの細菌を検出することをさらに含み、流体試料は空腸液であり、空腸液中の10CFU/mL以上の細菌濃度は、被験者がSIBOを有することを示す。いくつかの実施形態では、方法は、1つ以上の培養試料に対して1つ以上の増殖曲線を発生するために3つ以上の時点で細菌のレベルを検出することを含む。いくつかの実施形態では、方法は、その1つ以上の増殖曲線を1つ以上の標準増殖曲線と比較することをさらに含む。いくつかの実施形態では、標準増殖曲線は公知の総菌数で流体試料を表す。いくつかの実施形態では、標準増殖曲線はSIBOを有する被験者からの試料を表す。
いくつかの実施形態では、方法は、1つ以上の希釈チャンバ内の1つ以上の希釈試料または培養試料中の分析物のレベルを検出することを含む。
いくつかの実施形態では、方法は、希釈試料または培養試料を検出チャンバに送達すること、および検出チャンバ内の希釈試料または培養試料中の分析物のレベルを検出することをさらに含む。いくつかの実施形態では、分析物は細胞を備える。
いくつかの実施形態では、検出することは、コールターカウンターを使用することを含む。
いくつかの実施形態では、検出することは、光源および光検出器を使用することを含む。いくつかの実施形態では、検出することは、1つ以上の希釈試料または培養試料の吸光度の波長を測定することを含む。いくつかの実施形態では、波長は約400〜1000nmである。いくつかの実施形態では、波長は約500〜700nmである。いくつかの実施形態では、波長は約600nmである。
いくつかの実施形態では、装置は環境センサーを備える。いくつかの実施形態では、方法は、被験者内の装置の外部でGI管または生殖管の環境データを測定することをさらに含む。いくつかの実施形態では、方法は、装置が被験者のGI管を通過する際に複数の時点で被験者内の装置の外部でGI管の環境データを測定することをさらに含む。いくつかの実施形態では、方法は、静電容量、温度、インピーダンス、pH、および反射率から成る群から選択された少なくとも1つのパラメータを測定することを含む。いくつかの実施形態では、方法は、被験者のGI管内の装置の位置を決定するために環境データを使用することをさらに含む。
いくつかの実施形態では、流体試料を第1の希釈チャンバの中に送達することは、装置が被験者の小腸の中にあるときに起きる。
いくつかの実施形態では、流体試料を第1の希釈チャンバの中に送達することは、装置が被験者の空腸の中にあるときに起きる。
いくつかの実施形態では、方法は、1つ以上の希釈試料または培養試料中の細菌のレベルに基づいて、流体試料の総菌数(TBC)を判断することをさらに含む。いくつかの実施形態では、流体試料は空腸液であり、方法は、流体試料のTBCが10CFU/mLを超える場合に、被験者がSIBOを有すると診断することを含む。
いくつかの実施形態では、方法は、1つ以上の希釈試料または培養試料中の細胞の1つ以上の特性を同定することをさらに含む。いくつかの実施形態では、細胞は細菌であり、方法は、細菌をグラム陽性またはグラム陰性と同定することを含む。いくつかの実施形態では、希釈液は抱合胆汁酸を備え、方法は、1つ以上の希釈試料または培養試料中の胆汁塩ヒドロラーゼ活性を測定することを含む。いくつかの実施形態では、細胞は真核細胞であり、方法は、癌または炎症と関連した1つ以上のバイオマーカーを検出することを含む。
いくつかの実施形態では、方法は、データを装置から外部基地局に送信すること、および/または動作パラメータを外部基地局から受信することをさらに含む。いくつかの実施形態では、データは、流体試料中の分析物濃度の測定を含む。いくつかの実施形態では、分析物は細胞を備える。いくつかの実施形態では、動作パラメータは、流体試料のすべてまたは一部をGI管から、または生殖管から1つ以上の希釈チャンバの中に送達するためのタイミング命令を含む。
一態様では、被験者のGI管または生殖管からの流体試料を希釈するように構成されたチャンバ、および希釈チャンバ内の流体試料を希釈するために希釈液を収納するように構成された希釈チャンバを含む装置が本明細書に提供され、装置は摂取可能装置である。
いくつかの実施形態では、装置はGI管から、または生殖管から希釈チャンバの中への流体の送達を制御するように構成された、1つ以上のポート、弁および/またはポンプを備える。いくつかの実施形態では、装置は、複数の希釈チャンバ、ならびに希釈チャンバ間の流体の送達を制御するように構成された1つ以上のポート、弁および/またはポンプを備える。いくつかの実施形態では、装置は、1つ以上のポート、弁および/またはポンプを制御するように構成されたマイクロコントローラをさらに備える。いくつかの実施形態では、装置は、希釈系列を生成するために流体試料を複数の希釈チャンバ内で希釈液と混合するように構成される。いくつかの実施形態では、装置は、GI管または生殖管から流体試料を受領するように構成されたポートを備える。いくつかの実施形態では、ポートは開位置と第1の位置との間を移動可能であり、開位置では、ポートは装置の外表面に曝露され、第1の位置では、ポートは装置の第1の希釈チャンバと流体連通する。いくつかの実施形態では、ポートはその第1の位置と第2の位置との間を移動可能であり、その第2の位置では、ポートは装置の第2の希釈チャンバと流体連通する。いくつかの実施形態では、ポートはその第2の位置と第3の位置との間を移動可能であり、その第3の位置では、ポートは装置の希釈インキュベーションチャンバと流体連通する。いくつかの実施形態では、ポートはその第3の位置と第4の位置との間を移動可能であり、その第4の位置では、ポートは装置の第4の希釈チャンバと流体連通する。いくつかの実施形態では、装置は、ポートを動かすように構成されたアクチュエータをさらに備える。いくつかの実施形態では、アクチュエータは回転可能な要素に結合され、回転可能な要素はポートを回転させるように構成される。いくつかの実施形態では、ポートは約1μL〜約50μLの流体容積を有する。いくつかの実施形態では、ポートは回転可能な要素の表面の陥没である。いくつかの実施形態では、1つ以上の希釈チャンバは、回転可能な要素の回転軸の周囲に位置付けられる。
いくつかの実施形態では、装置は希釈液をさらに備える。いくつかの実施形態では、希釈液は抗真菌剤を備える。いくつかの実施形態では、抗真菌剤はアムホテリシンBを備える。いくつかの実施形態では、希釈液は無菌培地を備える。いくつかの実施形態では、無菌培地は、細胞の増殖を促進する薬剤および細胞の増殖を抑制する薬剤から成る群から選択された少なくとも1つの構成要素を備える。いくつかの実施形態では、無菌培地は抗生物質を備える。いくつかの実施形態では、無菌培地は1つ以上のタイプの細胞の増殖に選択性がある。いくつかの実施形態では、無菌培地は真核細胞の増殖に選択性がある。
いくつかの実施形態では、装置は、流体試料またはその希釈内の分析物を検出するように構成された検出システムをさらに備える。いくつかの実施形態では、分析物は細胞を備える。いくつかの実施形態では、装置は、1つ以上の希釈インキュベーションチャンバと流体連通する検出チャンバをさらに備える。いくつかの実施形態では、検出チャンバと1つ以上の希釈チャンバとの間の流体連通は、1つ以上のポート、弁および/またはポンプによって制御される。いくつかの実施形態では、検出システムは、流体試料またはその希釈内の分析物を複数の時点で検出するように構成される。いくつかの実施形態では、検出システムは、分析物を第1の時点および第2の時点で検出するように構成される。いくつかの実施形態では、第1の時点は制御を表す。いくつかの実施形態では、第2の時点は第1の時点の1時間〜6時間後である。
いくつかの実施形態では、検出システムは、1つ以上の希釈チャンバ内、または1つ以上の検出チャンバ内の細菌の増殖の有無を検出するように構成される。
いくつかの実施形態では、流体試料の容積は約5μLである。
いくつかの実施形態では、装置は、1つ以上の希釈チャンバ内または1つ以上の検出チャンバ内の細菌のレベルを検出するように構成された検出システムをさらに備える。いくつかの実施形態では、検出システムは、増殖曲線を生成するために3つ以上の時点で細菌のレベルを検出するように構成される。
いくつかの実施形態では、装置はコールターカウンターを備える。
いくつかの実施形態では、装置は光源および光検出器を備える。いくつかの実施形態では、光源および光検出器は、1つ以上の希釈チャンバを通過する、または1つ以上の検出チャンバを通過する光経路を画定するように動作可能である。
いくつかの実施形態では、装置は、流体試料またはその希釈内の分析物を検出するように構成された検出システムを備える。いくつかの実施形態では、分析物は細菌由来の副生成物である。
いくつかの実施形態では、装置は、被験者内の装置の外部でGI管または生殖管の環境データを測定するように構成された環境センサーをさらに備える。いくつかの実施形態では、環境センサーは、静電容量センサー、温度センサー、インピーダンスセンサー、pHレベルセンサー、および光センサーから成る群から選択された少なくとも1つの部材を備える。いくつかの実施形態では、環境データは、被験者のGI管内の装置の位置を決定するために使用可能である。
いくつかの実施形態では、装置は、装置の動作を制御するように構成されたマイクロコントローラをさらに備える。いくつかの実施形態では、マイクロコントローラは、GI管内の装置の位置に基づいてGI管から1つ以上の希釈チャンバへの流体試料の送達を制御するように構成される。いくつかの実施形態では、マイクロコントローラは1つ以上のポート、弁および/またはポンプを制御する。
いくつかの実施形態では、装置は、1つ以上の希釈チャンバ内の細胞のタイプまたは細胞の特性を同定するように構成されたセンサーをさらに備える。
いくつかの実施形態では、装置は、動作パラメータを外部基地局から受信し、かつ/またはデータを外部基地局に送信するように構成された通信サブユニットをさらに備える。いくつかの実施形態では、動作パラメータは、流体試料をGI管から、または生殖管から取得し、流体試料を1つ以上の希釈チャンバの中に送達するためのタイミング命令を含む。いくつかの実施形態では、データは、1つ以上の希釈チャンバ内の細菌の増殖の有無を示す。
一態様では、要素の壁上にポートを有する要素、および要素とシェルとの間に第1の希釈チャンバを画定するために要素を包囲するシェルを備える装置が本明細書に提供され、装置は、要素とシェルとの間の相対運動が可能であるように構成され、シェルは装置の外部に要素の壁の一部を曝露するように構成された孔を有し、装置は摂取可能装置である。いくつかの実施形態では、装置は、要素とシェルとの間の相対回転運動が可能であるように構成される。いくつかの実施形態では、要素は回転可能である。いくつかの実施形態では、要素は円筒形である。いくつかの実施形態では、シェルは円筒形である。
いくつかの実施形態では、装置は、装置の外部が孔を介してポートと流体連通するように、要素とシェルとの間の相対運動によりポートが孔と位置合わせされるように構成される。
いくつかの実施形態では、要素およびシェルは第1の希釈チャンバを画定し、装置は、要素の間の相対運動によりポートと第1の希釈チャンバとの間に流体連通をもたらすように構成される。いくつかの実施形態では、シェルおよび要素は、第1の希釈チャンバから分離した第2の希釈チャンバを画定し、装置は、要素の間の相対運動によりポートと第2の希釈チャンバとの間に流体連通をもたらすように構成される。いくつかの実施形態では、第1の希釈チャンバは第1の希釈液を含有し、第2の希釈チャンバは第2の希釈液を含有する。いくつかの実施形態では、装置は、装置の使用中に第1の希釈流体は、摂取可能装置がGI管の標的位置に到着すると、摂取可能装置のリザーバから第1の希釈チャンバの中にポンプ供給されるように構成される。
いくつかの実施形態では、要素の壁は、流体を装置の外部から第1の希釈チャンバに送達するように構成された、あらゆる1つ以上のポート、弁およびポンプを備える。
いくつかの実施形態では、シェルおよび要素は複数の希釈チャンバを画定し、1つ以上のポート、弁および/またはポンプは、希釈チャンバ間の流体送達を制御するように構成される。
いくつかの実施形態では、装置は、ポートを動かすために要素に結合されたアクチュエータを備える。
いくつかの実施形態では、ポートは回転可能な要素の壁上の陥没である。いくつかの実施形態では、第1の希釈チャンバおよび第2の希釈チャンバは要素の周囲に位置付けられる。
いくつかの実施形態では、第1の希釈流体はGI流体試料を培養するために培地を備える。いくつかの実施形態では、装置は、GI流体試料の希釈および培養が生体内で行われるように構成される。いくつかの実施形態では、装置は、摂取可能装置が被験者から排出されて回収された後、GI流体試料の培養が生体外で行われるように構成される。
いくつかの実施形態では、装置は、要素の動きを制御するように構成されたマイクロコントローラをさらに備える。
いくつかの実施形態では、装置は、細胞のタイプおよび/または細胞の特性を同定するように構成されたセンサーをさらに備える。
いくつかの実施形態では、装置は、動作パラメータを外部基地局から受信し、かつ/またはデータを外部基地局に送信するように構成された通信サブユニットをさらに備える。いくつかの実施形態では、動作パラメータは、流体試料をGI管から、または生殖管から取得し、流体試料を1つ以上の希釈チャンバの中に送達するためのタイミング命令を含む。いくつかの実施形態では、データは、1つ以上の希釈チャンバ内の細菌の増殖の有無を示す。
一態様では、被験者のGI管内の流体試料を取得するために装置を使用することを含む方法が本明細書に提供される。いくつかの実施形態では、方法は、ポートを一連の希釈チャンバと連続的に位置合わせするために、要素を連続的に回転させることをさらに含む。
一態様では、染料、および真核細胞を選択的に溶解可能な試薬を備える組成物が本明細書に提供される。いくつかの実施形態では、染料は、生存細胞の標的成分に結合できるか、または標的成分と反応できる。いくつかの実施形態では、染料は、染料が生存細胞の標的成分に結合するか、または標的成分と反応する場合に測定できるほど変化する蛍光を発する。いくつかの実施形態では、染料は生存細胞によって取り込まれることが可能である。
いくつかの実施形態では、生存細胞の標的成分は、核酸、アクチン、チューブリン、酵素、ヌクレオチド結合タンパク質、イオン輸送タンパク質、ミトコンドリア、細胞質成分、および膜成分から成る群から選択された構成要素を備える。
いくつかの実施形態では、染料は、核酸に結合した場合に蛍光を発する。いくつかの実施形態では、染料は、アクリジンオレンジ、カルセインAM、DAPI、Hoechst33342、Hoechst33258、PicoGreen、SYTO 16、SYBR Green I、Texas Red、Redmond Red、Bodipy dye、Oregon Green、臭化エチジウム、およびヨウ化プロピジウムから成る群から選択された構成要素を備える。
いくつかの実施形態では、染料は、生存細胞によって代謝される時に蛍光を発する蛍光発生染料である。
いくつかの実施形態では、染料は、細胞によって代謝される時に蛍光を発する脂溶性染料である。
いくつかの実施形態では、染料は、細胞または細胞成分によって還元される時に蛍光を発する。
いくつかの実施形態では、染料は、レサズリン、C12−レサズリン、7−ヒドロキシ−9H−(1,3ジクロロ−9,9−ジメチルアクリジン−2−オール)N−オキシド、6−クロロ−9−ニトロ−5−オキソ−5H−ベンゾ[a]フェノキサジン、およびテトラゾリウム塩から成る群から選択された構成要素を備える。
いくつかの実施形態では、染料は、細胞または細胞成分によって酸化される時に蛍光を発する。いくつかの実施形態では、染料は、ジヒドロカルセインAM、ジヒドロローダミン123、ジヒドロエチジウム;2,3,4,5,6−ペンタフルオロテトラメチルジヒドロローザミン、および3’−(p−アミノフェニル)フルオレセインから成る群から選択された構成要素を備える。
いくつかの実施形態では、染料は、細胞または細胞成分によって脱アセチル化および/または酸化される時に蛍光を発する。
いくつかの実施形態では、染料は、ジヒドロローダミン、ジヒドロフルオレセイン、2’,7’−ジクロロジヒドロフルオレセインジアセテート;5−(および6−)カルボキシ−2’,7’−ジクロロジヒドロフルオレセインジアセテート、およびクロロメチル−2’,7’−ジクロロジヒドロフルオレセインジアセテートアセチルエステルから成る群から選択された構成要素を備える。
いくつかの実施形態では、染料は、ペプチダーゼと反応する時に蛍光を発する。いくつかの実施形態では、染料は、(CBZ−Ala−Ala−Ala−Ala)2−R110エラスターゼ2;(CBZ−Ala−Ala−Asp)2−R110グランザイムB;および7−アミノ−4−メチルクマリン;およびN−CBZ−L−アスパルチル−L−グルタミル−L−バリル−L−アスパラギン酸アミドから成る群から選択された構成要素を備える。
いくつかの実施形態では、染料は、生存細胞によって代謝される時に化学ルミネセンスを発する化学発光染料を備える。
いくつかの実施形態では、染料はルミノールを備える。
いくつかの実施形態では、試薬は界面活性剤を備える。いくつかの実施形態では、試薬は非イオン性界面活性剤を備える。いくつかの実施形態では、試薬は、ノニデットP40、デオキシコール酸、イゲパルCA630、トリトン−X100、Zwittergent、SDS、およびTween20から成る群から選択された構成要素を備える。
いくつかの実施形態では、試薬はデオキシコール酸を備える。いくつかの実施形態では、組成物は、0.0001wt%〜1wt%の濃度のデオキシコール酸を備える。いくつかの実施形態では、組成物は0.005wt%の濃度のデオキシコール酸を備える。
いくつかの実施形態では、組成物は、真核細胞を選択的に溶解可能な第2の試薬をさらに備える。いくつかの実施形態では、第2の試薬は界面活性剤を備える。いくつかの実施形態では、第2の試薬は、ノニデットP40、デオキシコール酸、イゲパルCA630、トリトン−X100、Zwittergent、ドデシル硫酸ナトリウム(SDS)、およびTween20から成る群から選択された構成要素を備える。いくつかの実施形態では、第2の試薬はトリトン−X100である。いくつかの実施形態では、組成物物は、0.1wt%〜0.05wt%の濃度のトリトン−X100を備える。
いくつかの実施形態では、組成物は電解質をさらに備える。いくつかの実施形態では、電解質は二価の電解質である。いくつかの実施形態では、電解質はMgClである。いくつかの実施形態では、組成物は、0.1mM〜100mMの濃度のMgClを備える。いくつかの実施形態では、組成物は、0.5mM〜50mMの濃度のMgClを備える。
いくつかの実施形態では、組成物は水をさらに備える。
いくつかの実施形態では、組成物は水溶液である。
いくつかの実施形態では、組成物は5〜8のpHを有する。いくつかの実施形態では、組成物は6〜7.8のpHを有する。
いくつかの実施形態では、組成物は固体または半固体である。
いくつかの実施形態では、生存細胞は細菌細胞である。
一態様では、吸収材料を備える部材、および本明細書に記載された組成物を備える物品が本明細書に提供され、組成物は少なくとも一部、吸収材料に吸収されている。いくつかの実施形態では、吸収材料はスポンジを備える。いくつかの実施形態では、スポンジは親水性スポンジを備える。いくつかの実施形態では、吸収材料は、綿、レーヨン、ガラス、ポリエステル、ポリエチレン、ポリウレタン、およびニトロセルロースから成る群から選択された材料を備える。
一態様では、吸収材料を備える部材、および本明細書に提供された組成物を備える装置が本明細書に提供され、組成物は少なくとも一部、吸収材料に吸収され、装置は摂取可能装置である。いくつかの実施形態では、装置は、開口部が構成されたハウジングをさらに備え、吸収材料がハウジング内の開口部を介して装置の外部と流体連通するように、吸収材料がハウジング内に配置される。
いくつかの実施形態では、摂取可能装置は、第1の端部、第1の端部から実質的に反対側の第2の端部、および第1の端部から第2の端部に長手方向に延在する壁によって画定されたハウジング;ハウジングの壁内の第1の開口部;ハウジングの第1の端部内の第2の開口部であって、第2の開口部は第1の開口部と実質的に垂直に向けられている、第2の開口部;ならびに第1の開口部および第2の開口部を連結する湾曲したチャンバであって、湾曲したチャンバの少なくとも一部は摂取可能装置内に試料採取チャンバを形成する、湾曲したチャンバを備える。
いくつかの実施形態では、摂取可能装置は、摂取可能装置の内部と摂取可能装置の外部との間に開口部を有し、摂取可能装置は、チャンバ;および摂取可能装置の内部内の多段式弁システムを備え、多段式弁システムは、第1、第2および第3の状態を有し、多段式弁システムの第1の状態は、多段式弁システムの第2および第3の状態とは異なり、多段式弁システムの第2の状態は、多段式弁システムの第1および第3の状態とは異なり、多段式弁システムがその第1の状態にある場合に、開口部は摂取可能装置の内部と摂取可能装置の外部との間の流体連通を阻止し、多段式弁システムがその第2の状態にある場合に、開口部は摂取可能装置の内部と摂取可能装置の外部との間の流体連通を許可し、多段式弁システムがその第3の状態にある場合に、開口部は摂取可能装置の内部と摂取可能装置の外部との間の流体連通を阻止する。
いくつかの実施形態では、摂取可能装置は、摂取可能装置の内部と摂取可能装置の外部との間に開口部を有し、摂取可能装置は、チャンバ;および摂取可能装置の内部内の多段式弁システムを備え、多段式弁システムは、第1の部材を備えるアクチュエータシステム;第1のペグおよび第1のリップを備えるトリガー;突起部、および開口部を有するゲートの脚を備えるゲート;ならびに第1および第2の付勢部材を備える付勢システムを備え、多段式弁システムが第1の状態にある場合に、第1の付勢部材は、第1のペグが第1の部材に接触するようにトリガーに力を印加し、第1の部材は第1の付勢部材によってトリガーに印加された力に対抗し、第2の付勢部材は、突起部が第1のリップに接触するようにゲートに力を印加し、第1のリップは、第2の付勢部材によってゲートに印加された力に対抗し、ゲートの脚内の開口部は摂取可能装置内の開口部と位置合わせされない。
いくつかの実施形態では、摂取可能装置は、摂取可能装置の内部と摂取可能装置の外部との間に開口部を有し、摂取可能装置は、チャンバ;および摂取可能装置の内部内の試料採取システムを備え、試料採取システムは、吸収材料を備える第1の部材;および第1の吸収材料とは異なる第2の吸収材料を備える第2の部材を備え、試料採取システムは、摂取可能装置の外部から摂取可能装置の内部に流れる流体が第1の吸収材料に入るように構成され、試料採取システムは、流体が第1の吸収材料から第2の吸収材料に流れるのを可能にするように構成される。
いくつかの実施形態では、摂取可能装置は、摂取可能装置の内部と摂取可能装置の外部との間に開口部を有し、摂取可能装置は、チャンバ;および開口部から摂取可能装置の内部に入る流体を吸収するように構成された摂取可能装置の内部内の試料採取システムを備え、試料採取システムは、吸収材料および吸収材料に少なくとも一部、吸収された少なくとも1つの保存剤を備える。
いくつかの実施形態では、摂取可能装置は、第1の端部、第1の端部から実質的に反対側の第2の端部、および第1の端部から第2の端部に長手方向に延在する壁によって画定されたハウジング;ハウジングの壁内の第1の開口部;ハウジングの第1の端部内の第2の開口部であって、第2の開口部は第1の開口部と実質的に垂直に向けられている、第2の開口部;ならびに第1の開口部および第2の開口部を連結する湾曲したチャンバであって、湾曲したチャンバの少なくとも一部は摂取可能装置内に試料採取チャンバを形成する、湾曲したチャンバを備える。
いくつかの実施形態では、摂取可能装置は、第1の端部、第1の端部から実質的に反対側の第2の端部、第1の端部から第2の端部に長手方向に延在する壁、および開口部によって画定されたハウジング;ハウジング内の試料採取チャンバであって、試料採取チャンバは吸収材料を含有する、試料採取チャンバ;ハウジング内の開口部を試料採取チャンバに連結する吸込口;吸込口を密封する吸込口内に配置された使い捨て密封装置;ならびに使い捨て密封装置に隣接した発熱体であって、発熱体は使い捨て密封装置に熱を加え、吸込口の封を解いて試料採取チャンバを開くように構成され、吸込口に隣接した吸収材料の少なくとも一部は、試料と接触すると膨張して吸込口を再密封するように構成される、発熱体を備える。
いくつかの実施形態では、摂取可能装置は、第1の端部、第1の端部から実質的に反対側の第2の端部、第1の端部から第2の端部に長手方向に延在する壁、および開口部によって画定されたハウジング;ハウジング内の試料採取チャンバであって、入口ポートおよび入口ポートから試料採取チャンバの反対端上の出口ポートを有し、出口ポートはガスがチャンバから出るのを可能にし、かつ試料の少なくとも一部がチャンバから出るのを阻止するように構成される、試料採取チャンバ;ハウジング内の開口部を試料採取チャンバの入口ポートに連結する吸込領域;ならびに吸込領域を開閉するために位置付けられた可動弁であって、可動弁は開位置で、試料が試料採取チャンバに入るのを可能にし、可動弁は閉位置で、試料が試料採取チャンバに入るのを阻止する、可動弁を備える。
いくつかの実施形態では、装置は、1つ以上の処理装置;および被験者の胃腸(GI)管の部分内での摂取可能装置の位置を少なくとも85%の精度で判断するために1つ以上の処理装置によって実行可能な命令を格納する1つ以上の機械可読ハードウェア記憶装置をさらに備える。
いくつかの実施形態では、装置は、1つ以上の処理装置;および摂取可能装置が被験者の盲腸内にあると少なくとも70%の精度で判断するために1つ以上の処理装置によって実行可能な命令を格納する1つ以上の機械可読ハードウェア記憶装置をさらに備える。
いくつかの実施形態では、装置は、1つ以上の処理装置;および被験者のGI管の部分内での摂取可能装置の位置を少なくとも85%の精度で判断するためにデータを実装可能な装置にデータを送信するために1つ以上の処理装置によって実行可能な命令を格納する1つ以上の機械可読ハードウェア記憶装置をさらに備える。
いくつかの実施形態では、装置は、1つ以上の処理装置;および摂取可能装置が被験者の盲腸内にあると少なくとも70%の精度で判断するためにデータを実装可能な外部装置にデータを送信するために1つ以上の処理装置によって実行可能な命令を格納する1つ以上の機械可読ハードウェア記憶装置をさらに備える。
いくつかの実施形態では、装置は、第1および第2の光源をさらに備え、第1の光源は、第1の波長で光を放出するように構成され、第2の光源は、第1の波長とは異なる第2の波長で光を放出するように構成される。いくつかの実施形態では、装置は、第1および第2の検出器をさらに備え、第1の検出器は、第1の波長で光を検出するように構成され、第2の検出器は、第2の波長で光を検出するように構成される。
一態様では、吸収材料を備える部材;および本明細書に記載された組成物を備えるキットが本明細書に提供され、組成物は少なくとも一部、吸収材料に吸収されている。
一態様では、本明細書で説明する物品または本明細書で説明する装置を備えるキットが本明細書に提供される。
一態様では、生成物を生成するために、試料を、本明細書で説明する組成物、本明細書で説明する物品、または本明細書で説明する装置のいずれかと接触すること;および試料中の生存細菌細胞を検出するために生成物の蛍光を測定することを含む方法が、本明細書に提供される。
いくつかの実施形態では、方法は、試料中の生存細菌細胞を検出するために生成物の総蛍光を測定することを含む。いくつかの実施形態では、方法は、試料中の生存細菌細胞を検出するために、生成物の測定された総蛍光を、対照によって生成された総蛍光と比較することをさらに含む。いくつかの実施形態では、方法は、比較総蛍光を試料中の生存細菌細胞の数と相関させることをさらに含む。
いくつかの実施形態では、方法は、試料中の生存細菌細胞を検出するために、生成物の蛍光における時間の関数としての変化を測定することを含む。いくつかの実施形態では、方法は、試料中の生存細菌細胞を検出するために、生成物の蛍光の時間の関数としての測定された変化率を、対照によって生成された蛍光の時間の関数としての変化率と比較することをさらに含む。いくつかの実施形態では、方法は、蛍光の時間の関数としての比較変化率を試料中の生存細菌細胞の数と相関させることをさらに含む。
いくつかの実施形態では、対照は、試料と同一であるが生存細菌細胞を備えない組成物を備える。
いくつかの実施形態では、対照は、試料と同一であるが既知数の生存細菌細胞を備える組成物を備える。
いくつかの実施形態では、試料は生体試料を備える。いくつかの実施形態では、試料は環境試料を備える。いくつかの実施形態では、試料はヒト試料を備える。いくつかの実施形態では、試料はヒトGI管試料を備える。
いくつかの実施形態では、生存細菌細胞は、大腸菌、炭疽菌、セレウス菌、ボツリヌス菌、ペスト菌、エンテロコリチカ菌、ブルセラ属菌、ウェルシュ菌、鼻疸菌、類鼻疸菌、スタフィロコッカス種、マイコバクテリウム種、A群連鎖球菌、B群連鎖球菌、肺炎連鎖球菌、ヘリコバクターピロリ菌、野兎病菌、腸炎菌、マイコプラズマホミニス、マイコプラズマオラーレ、マイコプラズマサリバリウム、マイコプラズマファーメンタンス、肺炎マイコプラズマ、マイコバクテリウムボビス、結核菌、トリ型結核菌、ライ菌、リケッチアリケッチイ、痘瘡リケッチア、発疹チフスリケッチア、カナダリケッチア、枯草菌、バシルスサブティリスニガー(Bacillus subtilis niger)、バチルスチューリンゲンシス、コクシエラバーネッティ、フェイカリバクテリウムプラウツニッチ、ロゼブリアホミニス、ユーバクテリウム−レクタレ、ジアリスタ属invisus、ルミノコッカス−アルブス、ルミノコッカス−カリダス、およびルミノコッカス−ブロミイから成る群から選択された細菌細胞を備える。
一態様では、GI管内での細菌細胞の異常増殖に苦しんでいるか、またはそのリスクのある被験者を治療する必要性を評価またはモニタリングする方法が本明細書に提供され、方法は、被験者のGI管からの試料を本明細書に記載された組成物と接触させて生成物を提供すること;i)生成物の総蛍光;またはii)生成物の蛍光の時間の関数としての変化率から選択されたパラメータを測定すること;およびパラメータを試料中の生存細菌細胞の数と相関させることを含む。いくつかの実施形態では、方法は、相関を使用して、被験者がGI管内での細菌細胞の異常増殖に苦しんでいるか、またはそのリスクがあるかどうかを判断することをさらに含む。いくつかの実施形態では、方法は、試料中の生存細菌細胞の数が約10コロニー形成単位(CFU)/mLより大きい場合、被験者はGI管内の細菌細胞の異常増殖に対する治療を必要とすると判断することをさらに含む。いくつかの実施形態では、パラメータは生成物の総蛍光を含む。いくつかの実施形態では、パラメータは生成物の蛍光の時間の関数としての変化率を含む。
いくつかの実施形態では、方法は、被験者のGI管から試料を取得すること;生成物の総蛍光を測定すること;測定された総蛍光を対照によって生成された総蛍光と比較すること;および比較蛍光を試料中に存在する生存細菌細胞の数と相関させることを含む。いくつかの実施形態では、方法は、試料中の生存細菌細胞の数が約10CFU/mLより大きい場合、被験者はGI管内の細菌細胞の異常増殖に対する治療を必要とすると判断することをさらに含む。
いくつかの実施形態では、方法は、被験者のGI管から試料を取得すること;生成物の総蛍光を測定すること;生成物の蛍光の時間の関数としての変化率を、対照によって生成された蛍光の時間の関数としての変化率と比較すること、および蛍光の時間の関数としての比較変化率を試料中の生存細菌細胞の数と相関させることを含む。いくつかの実施形態では、対照は、試料と同一であるが生存細菌細胞を備えない組成物を備える。いくつかの実施形態では、対照は、試料と同一であるが既知数の生存細菌細胞を備える組成物を備える。
一態様では、本明細書に記載の物品内に試料を配置することであって、それにより生成物を生成する、配置すること;ならびに物品内の生成物の総蛍光、および物品内の生成物の蛍光の時間の関数としての変化率から選択されたパラメータを測定することを含む方法が、本明細書に提供される。
いくつかの実施形態では、試料は水溶液を備える。いくつかの実施形態では、方法は生成物から水を除去することをさらに含む。
いくつかの実施形態では、方法は生成物を加熱することをさらに含む。いくつかの実施形態では、生成物は0℃を上回る温度まで加熱される。いくつかの実施形態では、生成物は最大で100℃の温度まで加熱される。
いくつかの実施形態では、方法は生成物の総水分含量を少なくとも50%減らすことを含む。
いくつかの実施形態では、パラメータは物品内の生成物の総蛍光である。
いくつかの実施形態では、方法は、生成物中で検出された測定された総蛍光を、対照によって生成された総蛍光と比較すること、および試料中の生存細菌細胞を検出するために比較蛍光を相関させることをさらに含む。いくつかの実施形態では、方法は、生成物中で検出された比較総蛍光を試料中の生存細菌細胞の数と相関させることをさらに含む。
いくつかの実施形態では、パラメータは、物品内の生成物の蛍光の時間の関数としての変化率であり、方法は、試料中の生存細菌細胞を検出するために、蛍光の時間の関数としての変化率を、対照によって生成された蛍光の時間の関数としての変化率と比較することをさらに含む。いくつかの実施形態では、方法は、蛍光の時間の関数としての比較変化率を試料中の生存細菌細胞の数と相関させることをさらに含む。
いくつかの実施形態では、対照は、生成物と同一であるが生存細菌細胞を欠いている生成物を備える。いくつかの実施形態では、対照は、生成物と同一であるが既知数の生存細菌細胞を備える生成物を備える。
いくつかの実施形態では、方法は、最大で330分まで連続的に測定することを含む。
いくつかの実施形態では、試料は生体試料を備える。いくつかの実施形態では、試料は環境試料を備える。いくつかの実施形態では、試料はヒト試料を備える。いくつかの実施形態では、試料はヒトGI管試料を備える。
いくつかの実施形態では、生存細菌細胞は、大腸菌、炭疽菌、セレウス菌、ボツリヌス菌、ペスト菌、エンテロコリチカ菌、野兎病菌、ブルセラ属菌、ウェルシュ菌、鼻疸菌、類鼻疸菌、スタフィロコッカス種、マイコバクテリウム種、A群連鎖球菌、B群連鎖球菌、肺炎連鎖球菌、ヘリコバクターピロリ菌、腸炎菌、マイコプラズマホミニス、マイコプラズマオラーレ、マイコプラズマサリバリウム、マイコプラズマファーメンタンス、肺炎マイコプラズマ、マイコバクテリウムボビス、結核菌、トリ型結核菌、ライ菌、リケッチアリケッチイ、痘瘡リケッチア、発疹チフスリケッチア、カナダリケッチア、枯草菌、バシルスサブティリスニガー(Bacillus subtilis niger)、バチルスチューリンゲンシス、コクシエラバーネッティ、フェイカリバクテリウムプラウツニッチ、ロゼブリアホミニス、ユクバクテリウム−レクタレ、ジアリスタ属invisus、ルミノコッカス−アルブス、ルミノコッカス−カリダス、およびルミノコッカス−ブロミイから成る群から選択された細菌細胞を備える。
一態様では、GI管内での細菌細胞の異常増殖に苦しんでいるか、またはそのリスクのある被験者を治療する必要性を評価またはモニタリングする方法が本明細書に提供され、方法は、被験者のGI管から試料を取得すること;本明細書に記載の物品内に試料を配置して生成物を提供すること;生成物の総蛍光;および生成物の蛍光の時間の関数としての変化率から選択されたパラメータを測定すること;測定されたパラメータを試料中の生存細菌細胞の数と相関させること;ならびに生存細菌細胞の数が約10CFU/mLより大きい場合、被験者は胃腸管内の細菌細胞の異常増殖に対する治療の必要があるか、またはそのリスクがあると判断することを含む。
いくつかの実施形態では、パラメータは生成物の総蛍光を含み、方法は、測定された総蛍光を、対照によって生成された総蛍光と比較すること;および比較総蛍光を試料中の生存細菌細胞の数と相関させることをさらに含む。
いくつかの実施形態では、パラメータは生成物の蛍光の時間の関数としての変化率を含み、方法は、生成物の蛍光の時間の関数としての測定された変化率を、対照によって生成された蛍光の時間の関数としての変化率と比較すること;蛍光の時間の関数としての比較変化率を試料中の生存細菌細胞の数と相関させることをさらに含む。いくつかの実施形態では、対照は、試料と同一であるが生存細菌細胞を備えない組成物を備える。いくつかの実施形態では、対照は、試料と同一であるが既知数の生存細菌細胞を備える組成物を備える。
いくつかの実施形態では、方法は、試料を被験者のGI管から収集することを含む。いくつかの実施形態では、方法は、摂取可能装置が被験者のGI管内にある間に、試料を摂取可能装置内に配置することを含む。
いくつかの実施形態では、方法は、被験者の体内で実行される。
いくつかの実施形態では、方法は、一部、被験者の体外で実行される。
いくつかの実施形態では、摂取可能装置は、第1の端部、第1の端部から実質的に反対側の第2の端部、および第1の端部から第2の端部に長手方向に延在する壁によって画定されたハウジング;ハウジングの壁内の第1の開口部;ハウジングの第1の端部内の第2の開口部であって、第2の開口部は第1の開口部と実質的に垂直に向けられている、第2の開口部;ならびに第1の開口部および第2の開口部を連結する湾曲したチャンバであって、湾曲したチャンバの少なくとも一部は摂取可能装置内に試料採取チャンバを形成する、湾曲したチャンバを備える。
いくつかの実施形態では、摂取可能装置は、摂取可能装置の内部と摂取可能装置の外部との間に開口部を有し、摂取可能装置は、チャンバ;および摂取可能装置の内部内の多段式弁システムを備え、多段式弁システムは、第1、第2および第3の状態を有し、多段式弁システムの第1の状態は、多段式弁システムの第2および第3の状態とは異なり、多段式弁システムの第2の状態は、多段式弁システムの第1および第3の状態とは異なり、多段式弁システムがその第1の状態にある場合に、開口部は摂取可能装置の内部と摂取可能装置の外部との間の流体連通を阻止し、多段式弁システムがその第2の状態にある場合に、開口部は摂取可能装置の内部と摂取可能装置の外部との間の流体連通を許可し、多段式弁システムがその第3の状態にある場合に、開口部は摂取可能装置の内部と摂取可能装置の外部との間の流体連通を阻止する。
いくつかの実施形態では、摂取可能装置は、摂取可能装置の内部と摂取可能装置の外部との間に開口部を有し、摂取可能装置は、チャンバ;および摂取可能装置の内部内の多段式弁システムを備え、多段式弁システムは、第1の部材を備えるアクチュエータシステム;第1のペグおよび第1のリップを備えるトリガー;突起部、および開口部を有するゲートの脚を備えるゲート;ならびに第1および第2の付勢部材を備える付勢システムを備え、多段式弁システムが第1の状態にある場合に、第1の付勢部材は、第1のペグが第1の部材に接触するようにトリガーに力を印加し、第1の部材は第1の付勢部材によってトリガーに印加された力に対抗し、第2の付勢部材は、突起部が第1のリップに接触するようにゲートに力を印加し、第1のリップは、第2の付勢部材によってゲートに印加された力に対抗し、ゲートの脚内の開口部は摂取可能装置内の開口部と位置合わせされない。
いくつかの実施形態では、摂取可能装置は、摂取可能装置の内部と摂取可能装置の外部との間に開口部を有し、摂取可能装置は、チャンバ;および摂取可能装置の内部内の試料採取システムを備え、試料採取システムは、第1の吸収材料を備える第1の部材;および第1の吸収材料とは異なる第2の吸収部材を備える第2の部材を備え、試料採取システムは、摂取可能装置の外部から摂取可能装置の内部に流れる流体が第1の吸収材料に入るように構成され、試料採取システムは、流体が第1の吸収材料から第2の吸収材料に流れるのを可能にするように構成される。
いくつかの実施形態では、摂取可能装置は、摂取可能装置の内部と摂取可能装置の外部との間に開口部を有し、摂取可能装置は、チャンバ;および開口部から摂取可能装置の内部に入る流体を吸収するように構成された摂取可能装置の内部内の試料採取システムを備え、試料採取システムは、吸収材料および吸収材料に少なくとも一部、吸収された少なくとも1つの保存剤を備える部材を備える。
いくつかの実施形態では、摂取可能装置は、第1の端部、第1の端部から実質的に反対側の第2の端部、および第1の端部から第2の端部に長手方向に延在する壁によって画定されたハウジング;ハウジングの壁内の第1の開口部;ハウジングの第1の端部内の第2の開口部であって、第2の開口部は第1の開口部と実質的に垂直に向けられている、第2の開口部;ならびに第1の開口部および第2の開口部を連結する湾曲したチャンバであって、湾曲したチャンバの少なくとも一部は摂取可能装置内に試料採取チャンバを形成する、湾曲したチャンバを備える。
いくつかの実施形態では、摂取可能装置は、第1の端部、第1の端部から実質的に反対側の第2の端部、第1の端部から第2の端部に長手方向に延在する壁、および開口部によって画定されたハウジング;ハウジング内の試料採取チャンバであって、試料採取チャンバは吸収材料を含有する、試料採取チャンバ;ハウジング内の開口部を試料採取チャンバに連結する吸込口;吸込口を密封する吸込口内に配置された使い捨て密封装置;ならびに使い捨て密封装置に隣接した発熱体であって、発熱体は使い捨て密封装置に熱を加え、吸込口の封を解いて試料採取チャンバを開くように構成され、吸込口に隣接した吸収材料の少なくとも一部は、試料と接触すると膨張して吸込口を再密封するように構成される、発熱体を備える。
いくつかの実施形態では、摂取可能装置は、第1の端部、第1の端部から実質的に反対側の第2の端部、第1の端部から第2の端部に長手方向に延在する壁、および開口部によって画定されたハウジング;ハウジング内の試料採取チャンバであって、入口ポートおよび入口ポートから試料採取チャンバの反対端上の出口ポートを有し、出口ポートはガスがチャンバから出るのを可能にし、かつ試料の少なくとも一部がチャンバから出るのを阻止するように構成される、試料採取チャンバ;ハウジング内の開口部を試料採取チャンバの入口ポートに連結する吸込領域;ならびに吸込領域を開閉するために位置付けられた可動弁であって、可動弁は開位置で、試料が試料採取チャンバに入るのを可能にし、可動弁は閉位置で、試料が試料採取チャンバに入るのを阻止する、可動弁を備える。
いくつかの実施形態では、摂取可能装置は、1つ以上の処理装置;および被験者の胃腸(GI)管の部分内での摂取可能装置の位置を少なくとも85%の精度で判断するために1つ以上の処理装置によって実行可能な命令を格納する1つ以上の機械可読ハードウェア記憶装置をさらに備える。
いくつかの実施形態では、摂取可能装置は、1つ以上の処理装置;および摂取可能装置が被験者の盲腸内にあると少なくとも70%の精度で判断するために1つ以上の処理装置によって実行可能な命令を格納する1つ以上の機械可読ハードウェア記憶装置をさらに備える。
いくつかの実施形態では、摂取可能装置は、1つ以上の処理装置;および被験者のGI管の部分内での摂取可能装置の位置を少なくとも85%の精度で判断するためにデータを実装可能な装置にデータを送信するために1つ以上の処理装置によって実行可能な命令を格納する1つ以上の機械可読ハードウェア記憶装置をさらに備える。
いくつかの実施形態では、摂取可能装置は、1つ以上の処理装置;および摂取可能装置が被験者の盲腸内にあると少なくとも70%の精度で判断するためにデータを実装可能な外部装置にデータを送信するために1つ以上の処理装置によって実行可能な命令を格納する1つ以上の機械可読ハードウェア記憶装置をさらに備える。
いくつかの実施形態では、摂取可能装置は、第1および第2の光源をさらに備え、第1の光源は、第1の波長で光を放出するように構成され、第2の光源は、第1の波長とは異なる第2の波長で光を放出するように構成される。いくつかの実施形態では、摂取可能装置は、第1および第2の検出器をさらに備え、第1の検出器は、第1の波長で光を検出するように構成され、第2の検出器は、第2の波長で光を検出するように構成される。
一態様では、試料採取チャンバ;および試料採取チャンバ内の組成物を備える装置が本明細書に提供され、組成物は、複数のドナー粒子および複数のアクセプター粒子を備え、各ドナー粒子は、励起状態で分析物に結合する第1の分析物結合剤に結合された光増感剤を備え;光増感剤は一重項酸素を発生し、各アクセプター粒子は、分析物に結合する第2の分析物結合剤に結合された化学発光化合物を備え;化学発光化合物は発光を放出するために一重項酸素と反応し、装置は摂取可能装置である。
いくつかの実施形態では、組成物は、ドナーおよびアクセプター粒子を備える水媒体をさらに備える。いくつかの実施形態では、ドナーおよびアクセプター粒子は水媒体内に懸濁される。
いくつかの実施形態では、アクセプター粒子は、ラテックス粒子、脂質二重層、油滴、シリカ粒子、および金属ゾルから成る群から選択された粒子を備える。
いくつかの実施形態では、アクセプター粒子はラテックス粒子を備える。
いくつかの実施形態では、化学発光化合物は、化学発光物質、チオキセン+ジフェニルアントラセン、チオキセン+ウンベリフェロン誘導体、チオキセン+ユーロピウムキレート、チオキセン+サマリウムキレート、チオキセン+テルビウムキレート、N−フェニルオキサジン+ウンベリフェロン誘導体、N−フェニルオキサジン+ユーロピウムキレート、N−フェニルオキサジン+サマリウムキレート、N−フェニルオキサジン+テルビウムキレート、ジオキサン+ウンベリフェロン誘導体、ジオキセン+ユーロピウムキレート、ジオキセン+サマリウムキレート、およびN−フェニルオキサジン+テルビウムキレートから成る群から選択された化合物を備える。
いくつかの実施形態では、ドナー粒子は、ラテックス粒子、脂質二重層、油滴、シリカ粒子、および金属ゾルから成る群から選択された粒子を備える。
いくつかの実施形態では、ドナー粒子はラテックス粒子を備える。いくつかの実施形態では、ドナー粒子はストレプトアビジンをさらに備える。いくつかの実施形態では、ストレプトアビジンはラテックス粒子上にコーティングされる。
いくつかの実施形態では、光増感剤は、染料、芳香族化合物、酵素、および金属塩から成る群から選択された材料を備える。
いくつかの実施形態では、組成物内のアクセプター粒子の数に対するドナー粒子の数の割合は、10:1〜10:1である。
一態様では、試料採取チャンバ;および試料採取チャンバ内の組成物を備え、組成物は、第1の蛍光染料を備える第1の分析物結合剤であって、第1の分析物結合剤は分析物に結合できる、第1の分析物結合剤;および第2の蛍光染料を備える第2の分析物結合剤であって、第2の分析物結合剤は分析物に結合できる、第2の分析物結合剤を備え、第2の蛍光染料は、第1の蛍光染料の空間的近位にあるときに増加した蛍光を示し、装置は摂取可能装置である、装置が本明細書に提供される。いくつかの実施形態では、第1の蛍光染料と第2の蛍光染料との間が空間的に近位であることにより、エネルギーを第1の蛍光染料から第2の蛍光染料に送達する。
一態様では、試料採取チャンバ;および試料採取チャンバ内の組成物を備え、組成物は、光増感剤を備える第1の分析物結合剤であって、第1の分析物結合剤は分析物に結合でき、光増感剤は励起状態で一重項酸素を発生する、第1の分析物結合剤;および蛍光発生染料を備える第2の分析物結合剤であって、第2の蛍光発生染料は一重項酸素と反応すると蛍光を放出する、第2の分析物結合剤を備え、装置は摂取可能装置である、装置が本明細書に提供される。
いくつかの実施形態では、組成物は水媒体を備える。いくつかの実施形態では、水媒体は保存剤を備える。
いくつかの実施形態では、第1の分析物結合剤および/または第2の分析物結合剤は抗原結合剤である。
いくつかの実施形態では、第1の分析物結合剤および/または第2の分析物結合剤は抗体である。
いくつかの実施形態では、装置は生体内の分析物を検出するように構成される。
いくつかの実施形態では、試料採取チャンバは吸収材料を収納するように構成される。いくつかの実施形態では、吸収材料は組成物を少なくとも部分的に吸収するように構成される。いくつかの実施形態では、吸収材料はスポンジを備える。
いくつかの実施形態では、分析物は、生物分子、微生物、治療薬、薬剤、バイオマーカー、殺虫剤、汚染物質、それらの断片、またはそれらの代謝物を備える。
いくつかの実施形態では、分析物は、タンパク質、アプタマー、核酸、ステロイド、多糖、または代謝物を備える。
いくつかの実施形態では、タンパク質は、抗体、アフィマー、サイトカイン、ケモカイン、酵素、ホルモン、癌抗原、組織特異性抗原、ヒストン、アルブミン、グロブリン、硬タンパク質、リンタンパク質、ムコタンパク質、色素タンパク質、リポタンパク質、核タンパク質、糖タンパク質、受容体、膜アンカータンパク質、膜貫通型タンパク質、分泌タンパク質、ヒト白血球抗原(HLA)、血液凝固因子、微生物タンパク質、およびそれらの断片から成る群から選択される。
いくつかの実施形態では、代謝物は、セロトニン(5−HT)、5−ヒドロキシインドール酢酸(5−HIAA)、5−ヒドロキシトリプトファン(5−HTP)、キヌレニン(K)、キヌレン酸(KA)、3−ヒドロキシキヌレニン(3−HK)、3−ヒドロキシアントラニル酸(3−HAA)、キノリン酸、アントラニル酸、およびそれらの組合せから成る群から選択される。
いくつかの実施形態では、微生物は、細菌、ウイルス、プリオン、原生動物、真菌、または寄生虫である。
いくつかの実施形態では、細菌は、大腸菌、炭疽菌、セレウス菌、ボツリヌス菌、クロストリジウムディフィシル、ペスト菌、エンテロコリチカ菌、野兎病菌、ブルセラ属菌、ウェルシュ菌、鼻疸菌、類鼻疸菌、スタフィロコッカス種、マイコバクテリウム種、A群連鎖球菌、B群連鎖球菌、肺炎連鎖球菌、ヘリコバクターピロリ菌、腸炎菌、マイコプラズマホミニス、マイコプラズマオラーレ、マイコプラズマサリバリウム、マイコプラズマファーメンタンス、肺炎マイコプラズマ、マイコバクテリウムボビス、結核菌、トリ型結核菌、ライ菌、リケッチアリケッチイ、痘瘡リケッチア、発疹チフスリケッチア、カナダリケッチア、枯草菌、バシルスサブティリスニガー(Bacillus subtilis niger)、バチルスチューリンゲンシス、コクシエラバーネッティ、フェイカリバクテリウムプラウツニッチ、ロゼブリアホミニス、ユーバクテリウム−レクタレ、ジアリスタ属invisus、ルミノコッカス−アルブス、ルミノコッカス−カリダス、およびルミノコッカス−ブロミイから成る群から選択される。
いくつかの実施形態では、治療薬は、TNFα阻害剤、IL−12/IL−23阻害剤、IL−6受容体阻害剤、インテグリン阻害剤、トル様受容体(TLR)アゴニスト、TLRアンタゴニスト、SMAD7阻害剤、JAK阻害剤、免疫抑制剤、生バイオセラピューティック、炭水化物スルホトランスフェラーゼ15(CHST15)阻害剤、IL−1阻害剤、IL−13阻害剤、IL−10受容体アゴニスト、グラチラマー酢酸塩、CD40/CD40L阻害剤、CD3阻害剤、CD14阻害剤、CD20阻害剤、CD25阻害剤、CD28阻害剤、CD49阻害剤、CD89阻害剤、およびケモカイン/ケモカイン受容体阻害剤から成る群から選択される。
いくつかの実施形態では、分析物は胆汁酸または胆汁酸塩である。いくつかの実施形態では、分析物は抗生物質である。いくつかの実施形態では、分析物は、疾患、異常、または病原体と関連付けられる。
いくつかの実施形態では、分析物は、TNFα、リポタイコ酸(LTA)、リポ多糖(LPS)、リポ多糖結合タンパク質(LBP)、サイトカイン、ケモカイン、IL−12/23、IL−6、IL−10、MADCAM、α4β7インテグリン、肝細胞増殖因子(HGF)、上皮成長因子(EGF)、ヘパリン結合上皮成長因子(HB−EGF)、TGFβ、アダリムマブ、インフリキシマブ、セロトリズマブペゴル、ベドリズマブ、ナタリズマブ、ゴリムマブ、ベバシズマブ、またはセツキシマブを備える。
いくつかの実施形態では、第1の分析物結合剤は、抗体、アフィマー、抗原、小分子、核酸、受容体、アプタマー、受容体リガンド、ビオチン、ストレプトアビジン、アビジン、Aタンパク質、Gタンパク質、Lタンパク質、およびそれらの誘導体から成る群から選択された薬品を備える。
いくつかの実施形態では、第2の分析物結合剤は、抗体、アフィマー、抗原、小分子、核酸、受容体、アプタマー、受容体リガンド、ビオチン、ストレプトアビジン、アビジン、Aタンパク質、Gタンパク質、Lタンパク質、およびそれらの誘導体から成る群から選択された薬品を備える。
いくつかの実施形態では、第1の分析物結合剤は、第2の分析物結合剤とは異なる。いくつかの実施形態では、第1の分析物結合剤は、第2の分析物結合剤と同じである。
いくつかの実施形態では、第1の分析物結合剤は抗体を備える。いくつかの実施形態では、第2の分析物結合剤は抗体を備える。いくつかの実施形態では、第1の分析物結合剤はビオチン化抗体を備える。いくつかの実施形態では、抗体は抗菌抗体を備える。いくつかの実施形態では、抗体は、抗グラム陽性菌抗体、抗グラム陰性菌抗体、抗リポタイコ酸(LTA)抗体、抗Eコリ抗体、抗脂質A抗体、抗TNFα抗体、およびそれらの誘導体からなる群から選択された抗体を備える。いくつかの実施形態では、抗体は、MAI−7401抗体、MAI−40134抗体、ab127996抗体、ab35654抗体、ab35654抗体、ab137967抗体、ab8467抗体、およびそれらの誘導体または断片から成る群から選択された抗体を備える。
いくつかの実施形態では、第1の分析物結合剤はビオチン化抗体を備え、ドナー粒子は、ストレプトアビジンを備えるコーティングを備える。いくつかの実施形態では、第2の分析物結合剤はアクセプター粒子に共有結合した抗体を備える。
いくつかの実施形態では、組成物は、25〜50nMの範囲の濃度を有するシクロデキストリンをさらに備える。
いくつかの実施形態では、装置は内部較正器をさらに備える。
いくつかの実施形態では、装置は光源をさらに備える。いくつかの実施形態では、光源は、678nm、633nm、および780nmから成る群から選択された少なくとも1つの波長を有する光を提供するように構成される。いくつかの実施形態では、光源は、光で組成物を照射するように構成される。
いくつかの実施形態では、装置は、化学発光化合物によって放出された発光を検出するように構成された検出器をさらに備える。いくつかの実施形態では、装置は、化学発光化合物によって放出された発光を検出するように構成されたフォトダイオードを備える。いくつかの実施形態では、検出器は、613nmおよび660nmから成る群から選択された少なくとも1つの波長で化学発光化合物によって放出された発光を検出するように構成されたフォトダイオードを備える。
一態様では、本明細書に記載の装置を備えるキットが本明細書に提供される。
一態様では、分析物を検出するために本明細書に記載の装置を使用することを含む方法が、本明細書に提供される。
いくつかの実施形態では、方法は、被験者からの試料を試料採取チャンバの中に配置することをさらに含む。いくつかの実施形態では、試料は、生体内で試料採取チャンバ内に配置される。いくつかの実施形態では、方法は、試料を照射すること、および試料から放出された発光を検出することをさらに含む。
いくつかの実施形態では、発光を検出することは、発光の量を測定することを含む。いくつかの実施形態では、発光を検出することは、発光の総量を測定することを含む。いくつかの実施形態では、発光を検出することは、時間の関数としての発光の変化率を測定することを含む。
いくつかの実施形態では、流体試料は被験者の胃腸(GI)管から取られる。
いくつかの実施形態では、方法は、測定された総発光に基づいて分析物の量を数値化することをさらに含む。いくつかの実施形態では、方法は、発光の変化率に基づいて分析物の量を数値化することをさらに含む。
いくつかの実施形態では、分析物は、生物分子、微生物、治療薬、薬剤、バイオマーカー、殺虫剤、汚染物質、それらの断片、またはそれらの代謝物を備える。
いくつかの実施形態では、分析物は、タンパク質、アプタマー、核酸、ステロイド、多糖、または代謝物を備える。
いくつかの実施形態では、タンパク質は、抗体、アフィマー、サイトカイン、ケモカイン、酵素、ホルモン、癌抗原、組織特異性抗原、ヒストン、アルブミン、グロブリン、硬タンパク質、リンタンパク質、ムコタンパク質、色素タンパク質、リポタンパク質、核タンパク質、糖タンパク質、受容体、膜アンカータンパク質、膜貫通型タンパク質、分泌タンパク質、ヒト白血球抗原(HLA)、血液凝固因子、微生物タンパク質、およびそれらの断片から成る群から選択される。
いくつかの実施形態では、代謝物は、セロトニン(5−HT)、5−ヒドロキシインドール酢酸(5−HIAA)、5−ヒドロキシトリプトファン(5−HTP)、キヌレニン(K)、キヌレン酸(KA)、3−ヒドロキシキヌレニン(3−HK)、3−ヒドロキシアントラニル酸(3−HAA)、キノリン酸、アントラニル酸、およびそれらの組合せから成る群から選択される。
いくつかの実施形態では、微生物は、細菌、ウイルス、プリオン、原生動物、真菌、または寄生虫である。
いくつかの実施形態では、細菌は、大腸菌、炭疽菌、セレウス菌、ボツリヌス菌、クロストリジウムディフィシル、ペスト菌、エンテロコリチカ菌、野兎病菌、ブルセラ属菌、ウェルシュ菌、鼻疸菌、類鼻疸菌、スタフィロコッカス種、マイコバクテリウム種、A群連鎖球菌、B群連鎖球菌、肺炎連鎖球菌、ヘリコバクターピロリ菌、腸炎菌、マイコプラズマホミニス、マイコプラズマオラーレ、マイコプラズマサリバリウム、マイコプラズマファーメンタンス、肺炎マイコプラズマ、マイコバクテリウムボビス、結核菌、トリ型結核菌、ライ菌、リケッチアリケッチイ、痘瘡リケッチア、発疹チフスリケッチア、カナダリケッチア、枯草菌、バシルスサブティリスニガー(Bacillus subtilis niger)、バチルスチューリンゲンシス、コクシエラバーネッティ、フェイカリバクテリウムプラウツニッチ、ロゼブリアホミニス、ユーバクテリウム−レクタレ、ジアリスタ属invisus、ルミノコッカス−アルブス、ルミノコッカス−カリダス、およびルミノコッカス−ブロミイから成る群から選択される。
いくつかの実施形態では、治療薬は、TNFα阻害剤、IL−12/IL−23阻害剤、IL−6受容体阻害剤、インテグリン阻害剤、トル様受容体(TLR)アゴニスト、TLRアンタゴニスト、SMAD7阻害剤、JAK阻害剤、免疫抑制剤、生バイオセラピューティック、炭水化物スルホトランスフェラーゼ15(CHST15)阻害剤、IL−1阻害剤、IL−13阻害剤、IL−10受容体アゴニスト、グラチラマー酢酸塩、CD40/CD40L阻害剤、CD3阻害剤、CD14阻害剤、CD20阻害剤、CD25阻害剤、CD28阻害剤、CD49阻害剤、CD89阻害剤、およびケモカイン/ケモカイン受容体阻害剤から成る群から選択される。
いくつかの実施形態では、分析物は胆汁酸または胆汁酸塩である。いくつかの実施形態では、分析物は抗生物質である。いくつかの実施形態では、分析物は、疾患、異常、または病原体と関連付けられる。
いくつかの実施形態では、分析物は、TNFα、リポタイコ酸(LTA)、リポ多糖(LPS)、リポ多糖結合タンパク質(LBP)、サイトカイン、ケモカイン、IL−12/23、IL−6、IL−10、MADCAM、α4β7インテグリン、肝細胞増殖因子(HGF)、上皮成長因子(EGF)、ヘパリン結合上皮成長因子(HB−EGF)、TGFβ、アダリムマブ、インフリキシマブ、セロトリズマブペゴル、ベドリズマブ、ナタリズマブ、ゴリムマブ、ベバシズマブ、またはセツキシマブを備える。
いくつかの実施形態では、方法は、検出された発光に基づいて、被験者がGI管内の細菌細胞の異常増殖に苦しんでいるか、またはそのリスクがあると判断することをさらに含む。いくつかの実施形態では、方法は、試料中で測定された時間の関数としての総発光および/または発光の変化率を、試料中の分析物の量と相関させることをさらに含む。いくつかの実施形態では、方法は、試料中の分析物の量を試料中の生存細菌細胞の数と相関させることをさらに含む。いくつかの実施形態では、生存細菌細胞の判断された数が約10CFU/mLより大きい場合、判断することは、治療の必要性を示す。
いくつかの実施形態では、方法は、検出された発光に基づいて、被験者が胃腸管内の細菌細胞の異常増殖に苦しんでいるか、またはそのリスクがあると判断することをさらに含む。
いくつかの実施形態では、被験者は、胃腸管内の細菌細胞の異常増殖に苦しんでいるか、またはそのリスクがある。
いくつかの実施形態では、装置は複数の試料採取チャンバを備え、方法は、異なる試料採取チャンバ内に異なる試料を配置することをさらに含む。いくつかの実施形態では、方法は、異なる時間に異なる試料を取ることを含む。いくつかの実施形態では、方法は、胃腸管内の異なる位置で異なる試料を取ることを含む。いくつかの実施形態では、異なる位置は、口、咽頭、食道、胃、小腸、大腸、十二指腸、空腸、回腸、上行結腸、横行結腸、および下行結腸から成る群から選択された位置を含む。いくつかの実施形態では、方法は、GI管内の異なる位置の数からの各位置を分析物のそれぞれの測定結果にマッピングする、分子地図を生成することをさらに含む。
一態様では、回折光学センサーを備える装置が本明細書に提供され、装置は摂取可能装置である。いくつかの実施形態では、回折光学センサーは、装置内に存在する分析物を検出するように構成される。いくつかの実施形態では、回折光学センサーは、回折格子;回折格子に結合された分析物結合剤であって、分析物結合剤は分析物に結合することができる、分析物結合剤;および回折格子によって回折された光を検出するように構成された検出器であって、装置は分析物が分析物結合剤に結合されると、回折格子によって回折された光の回折パターンが変化するように構成される、検出器を備える。いくつかの実施形態では、回折パターンの変化は、回折格子によって回折された光の強度の変化を含む。いくつかの実施形態では、回折格子によって回折された光の強度の変化の大きさは、試料中の分析物の濃度を示す。
いくつかの実施形態では、装置は、光源によって放出された光が表面から測定された入射角が60°で回折格子に侵入するように構成された光源をさらに備える。いくつかの実施形態では、光源は670nmの波長を有する光を発生するように構成される。
いくつかの実施形態では、回折格子は15μmの周期を有する。いくつかの実施形態では、回折格子は隣接した凹部を備える一連の溝を備え、溝の突部は約1nm〜約1000nmの深さを有する。
いくつかの実施形態では、回折パターンは複数の回折次数における光を備え、検出器は1つ以上の回折次数における光の強度を検出する。
いくつかの実施形態では、回折光学は全内面反射のために構成される。
いくつかの実施形態では、分析物は、生物分子、微生物、治療薬、薬剤、バイオマーカー、殺虫剤、汚染物質、それらの断片、またはそれらの代謝物から成る群から選択された構成要素を備える。
いくつかの実施形態では、分析物は、タンパク質、核酸、ステロイド、多糖、および代謝物から成る群から選択された構成要素を備える。いくつかの実施形態では、分析物は、抗体、アプタマー、アフィマー、サイトカイン、ケモカイン、酵素、ホルモン、癌抗原、組織特異性抗原、ヒストン、アルブミン、グロブリン、硬タンパク質、リンタンパク質、ムコタンパク質、色素タンパク質、リポタンパク質、核タンパク質、糖タンパク質、受容体、膜アンカータンパク質、膜貫通型タンパク質、分泌タンパク質、ヒト白血球抗原(HLA)、血液凝固因子、微生物タンパク質、およびそれらの断片から成る群から選択されたタンパク質を備える。
いくつかの実施形態では、分析物は、セロトニン(5−HT)、5−ヒドロキシインドール酢酸(5−HIAA)、5−ヒドロキシトリプトファン(5−HTP)、キヌレニン(K)、キヌレン酸(KA)、3−ヒドロキシキヌレニン(3−HK)、3−ヒドロキシアントラニル酸(3−HAA)、キノリン酸、アントラニル酸、およびそれらの組合せから成る群から選択された代謝を備える。
いくつかの実施形態では、分析物は胆汁酸または胆汁酸塩を備える。
いくつかの実施形態では、分析物は抗生物質を備える。
いくつかの実施形態では、分析物は、細菌、ウイルス、プリオン、原生動物、真菌、および寄生虫から成る群から選択された微生物を備える。
いくつかの実施形態では、細菌は、大腸菌、炭疽菌、セレウス菌、ボツリヌス菌、クロストリジウムディフィシル、ペスト菌、エンテロコリチカ菌、野兎病菌、ブルセラ属菌、ウェルシュ菌、鼻疸菌、類鼻疸菌、スタフィロコッカス種、マイコバクテリウム種、A群連鎖球菌、B群連鎖球菌、肺炎連鎖球菌、ヘリコバクターピロリ菌、腸炎菌、マイコプラズマホミニス、マイコプラズマオラーレ、マイコプラズマサリバリウム、マイコプラズマファーメンタンス、肺炎マイコプラズマ、マイコバクテリウムボビス、結核菌、トリ型結核菌、ライ菌、リケッチアリケッチイ、痘瘡リケッチア、発疹チフスリケッチア、カナダリケッチア、枯草菌、バシルスサブティリスニガー(Bacillus subtilis niger)、バチルスチューリンゲンシス、コクシエラバーネッティ、フェイカリバクテリウムプラウツニッチ、ロゼブリアホミニス、ユーバクテリウム−レクタレ、ジアリスタ属invisus、ルミノコッカス−アルブス、ルミノコッカス−カリダス、およびルミノコッカス−ブロミイから成る群から選択された構成要素を備える。
いくつかの実施形態では、治療薬は、TNFα阻害剤、IL−12/IL−23阻害剤、IL−6受容体阻害剤、インテグリン阻害剤、トル様受容体(TLR)アゴニスト、TLRアンタゴニスト、SMAD7阻害剤、JAK阻害剤、免疫抑制剤、生バイオセラピューティック、炭水化物スルホトランスフェラーゼ15(CHST15)阻害剤、IL−1阻害剤、IL−13阻害剤、IL−10受容体アゴニスト、グラチラマー酢酸塩、CD40/CD40L阻害剤、CD3阻害剤、CD14阻害剤、CD20阻害剤、CD25阻害剤、CD28阻害剤、CD49阻害剤、CD89阻害剤、およびケモカイン/ケモカイン受容体阻害剤から成る群から選択された構成要素を備える。
いくつかの実施形態では、分析物は、疾患、異常、または病原体と関連付けられる。いくつかの実施形態では、分析物結合剤は、抗体、アフィマー、抗原、小分子、核酸、受容体、またはアプタマーを備える。
いくつかの実施形態では、分析物結合剤は、特に微生物の特定の属、種または株内に存在する分析物に特異的に結合する。
いくつかの実施形態では、分析物結合剤は基質に共有結合される。いくつかの実施形態では、分析物結合剤は基質に共有結合されない。いくつかの実施形態では、分析物結合剤は基質に直接結合される。いくつかの実施形態では、分析物結合剤は基質に間接結合される。いくつかの実施形態では、分析物結合剤はスペーサーを通して基質に間接結合される。
いくつかの実施形態では、分析物結合剤はFc領域を備える抗体を備え、分析物結合剤はFc領域を通して基質に直接または間接結合される。
いくつかの実施形態では、回折格子は隣接した凹部を備える一連の溝および突部を備え、分析物結合剤は突部に結合される。いくつかの実施形態では、回折格子は隣接した凹部を備える一連の溝および突部を備え、分析物結合剤は凹部に結合される。
いくつかの実施形態では、装置は試料を含有するように構成された第1のチャンバをさらに備える。いくつかの実施形態では、第1のチャンバは最高でも1000μLの容積を有する。いくつかの実施形態では、回折光学センサーは、試料が第1のチャンバに含有されているときに試料を分析するように構成される。
いくつかの実施形態では、装置は開口部およびカバーをさらに備え、カバーは第1の位置および第2の位置を有し、第1の位置では、カバーは流体が装置の外部から第1のチャンバに入るのを阻止し、また流体が第1のチャンバから装置の外部に出るのも阻止し、第2の位置では、カバーにより流体が装置の外部から第1のチャンバに入るのを許可する。
いくつかの実施形態では、装置は、試料が第1のチャンバから第2のチャンバに移動できるように構成された第2のチャンバをさらに備え、第2のチャンバは、試料が第2のチャンバ内にあるときに試料をインキュベートするように構成される。いくつかの実施形態では、第2のチャンバは最高でも1000μLの容積を有する。いくつかの実施形態では、回折光学センサーは、試料が第2のチャンバに含有されているときに試料を分析するように構成される。
いくつかの実施形態では、装置は、ポート、弁およびポンプから成る群から選択された少なくとも1つの構成要素をさらに備え、少なくとも構成要素は、試料が装置内にあるときに試料を動かすように構成される。いくつかの実施形態では、装置は、装置内の試料の動きが実質的に分析物の分析物結合剤への結合を妨害しないように構成される。
いくつかの実施形態では、装置は、インキュベーションチャンバを通る試料の流れが500μL/分未満であるように構成される。いくつかの実施形態では、回折光学センサーは複数の回折格子を備え、各回折格子は異なる分析物に結合できる分析物結合剤を備える。
いくつかの実施形態では、装置は、被験者の胃腸(GI)管内の位置で分析物を検出するように構成される。いくつかの実施形態では、被験者のGI管内の位置は、口、咽頭、食道、胃、小腸、大腸、直腸、肛門、括約筋、十二指腸、空腸、回腸、および結腸から成る群から選択された構成要素を備える。
いくつかの実施形態では、装置は、被験者のGI管内の装置の位置を決定するように構成されたシステムをさらに備える。
いくつかの実施形態では、システムは、分光計、静電容量センサー、温度センサー、インピーダンスセンサー、pHセンサー、心拍センサー、音響センサー、反射光センサー、画像センサー、および運動センサーから成る群から選択された少なくとも1つの構成要素を備える。
いくつかの実施形態では、装置は、a)データを基地局に送信し、かつ/またはb)データを基地局から受信するように構成されたユニットをさらに備える。いくつかの実施形態では、基地局は生体外である。
いくつかの実施形態では、装置は、回折光学センサーによって発生された信号に基づいて、装置内に含有された試料中の分析物の存在、および/または容量を判断するように構成された処理装置をさらに備える。いくつかの実施形態では、処理装置は、回折光学センサーによって発生された信号を1つ以上の制御レベルに比べることにより、分析物の存在、および/またはレベルを判断するように構成される。
いくつかの実施形態では、装置は、分析物に結合し、複合体に結合すると分析物結合剤に結合する分析物を備える複合体の屈折率を増加する、二次検出剤をさらに備える。いくつかの実施形態では、二次検出剤はナノ粒子を備える。
いくつかの実施形態では、摂取可能装置は、第1の端部、第1の端部から実質的に反対側の第2の端部、および第1の端部から第2の端部に長手方向に延在する壁によって画定されたハウジング;ハウジングの壁内の第1の開口部;ハウジングの第1の端部内の第2の開口部であって、第2の開口部は第1の開口部と実質的に垂直に向けられている、第2の開口部;ならびに第1の開口部および第2の開口部を連結する湾曲したチャンバであって、湾曲したチャンバの少なくとも一部は摂取可能装置内に試料採取チャンバを形成する、湾曲したチャンバを備える。
いくつかの実施形態では、摂取可能装置は、摂取可能装置の内部と摂取可能装置の外部との間に開口部を有し、摂取可能装置は、チャンバ;および摂取可能装置の内部内の多段式弁システムを備え、多段式弁システムは、第1、第2および第3の状態を有し、多段式弁システムの第1の状態は、多段式弁システムの第2および第3の状態とは異なり、多段式弁システムの第2の状態は、多段式弁システムの第1および第3の状態とは異なり、多段式弁システムがその第1の状態にある場合に、開口部は摂取可能装置の内部と摂取可能装置の外部との間の流体連通を阻害し、多段式弁システムがその第2の状態にある場合に、開口部は摂取可能装置の内部と摂取可能装置の外部との間の流体連通を許可し、多段式弁システムがその第3の状態にある場合に、開口部は摂取可能装置の内部と摂取可能装置の外部との間の流体連通を阻害する。
いくつかの実施形態では、摂取可能装置は、摂取可能装置の内部と摂取可能装置の外部との間に開口部を有し、摂取可能装置は、チャンバ;および摂取可能装置の内部内の多段式弁システムを備え、多段式弁システムは、第1の部材を備えるアクチュエータシステム;第1のペグおよび第1のリップを備えるトリガー;突起部、および開口部を有するゲートの脚を備えるゲート;ならびに第1および第2の付勢部材を備える付勢システムを備え、多段式弁システムが第1の状態にある場合に、第1の付勢部材は、第1のペグが第1の部材に接触するようにトリガーに力を印加し、第1の部材は第1の付勢部材によってトリガーに印加された力に対抗し、第2の付勢部材は、突起部が第1のリップに接触するようにゲートに力を印加し、第1のリップは、第2の付勢部材によってゲートに印加された力に対抗し、ゲートの脚内の開口部は摂取可能装置内の開口部と位置合わせされない。
いくつかの実施形態では、摂取可能装置は、摂取可能装置の内部と摂取可能装置の外部との間に開口部を有し、摂取可能装置は、チャンバ;および摂取可能装置の内部内の試料採取システムを備え、試料採取システムは、第1の吸収材料を備える第1の部材;および第1の吸収材料とは異なる第2の吸収材料を備える第2の部材を備え、試料採取システムは、摂取可能装置の外部から摂取可能装置の内部に流れる流体が第1の吸収材料に入るように構成され、試料採取システムは、流体が第1の吸収材料から第2の吸収材料に流れることができるように構成される。
いくつかの実施形態では、摂取可能装置は、摂取可能装置の内部と摂取可能装置の外部との間に開口部を有し、摂取可能装置は、チャンバ;および開口部から摂取可能装置の内部内に入る流体を吸収するように構成された摂取可能装置の内部内の試料採取システムを備え、試料採取システムは、吸収材料および少なくとも一部、吸収材料に吸収された少なくとも1つの保存剤を備える部材を備える。
いくつかの実施形態では、摂取可能装置は、第1の端部、第1の端部から実質的に反対側の第2の端部、および第1の端部から第2の端部に長手方向に延在する壁によって画定されたハウジング;ハウジングの壁内の第1の開口部;ハウジングの第1の端部内の第2の開口部であって、第2の開口部は第1の開口部と実質的に垂直に向けられている、第2の開口部;ならびに第1の開口部および第2の開口部を連結する湾曲したチャンバであって、湾曲したチャンバの少なくとも一部は摂取可能装置内に試料採取チャンバを形成する、湾曲したチャンバを備える。
いくつかの実施形態では、摂取可能装置は、第1の端部、第1の端部から実質的に反対側の第2の端部、第1の端部から第2の端部に長手方向に延在する壁、および開口部によって画定されたハウジング;ハウジング内の試料採取チャンバであって、試料採取チャンバは吸収材料を備える部材を含有する、試料採取チャンバ;ハウジング内の開口部を試料採取チャンバに連結する吸込口;吸込口を密封する吸込口内に配置された使い捨て密封装置;ならびに使い捨て密封装置に隣接した発熱体であって、発熱体は使い捨て密封装置に熱を加え、吸込口の封を解いて試料採取チャンバを開くように構成され、吸込口に隣接した吸収材料の少なくとも一部は、試料と接触すると膨張して吸込口を再密封するように構成される、発熱体を備える。
いくつかの実施形態では、摂取可能装置は、第1の端部、第1の端部から実質的に反対側の第2の端部、第1の端部から第2の端部に長手方向に延在する壁、および開口部によって画定されたハウジング;ハウジング内の試料採取チャンバであって、入口ポートおよび入口ポートから試料採取チャンバの反対端上の出口ポートを有し、出口ポートはガスがチャンバから出るのを可能にし、かつ試料の少なくとも一部がチャンバから出るのを阻止するように構成される、試料採取チャンバ;ハウジング内の開口部を試料採取チャンバの入口ポートに連結する吸込領域;ならびに吸込領域を開閉するために位置付けられた可動弁であって、可動弁は開位置で、試料が試料採取チャンバに入るのを可能にし、可動弁は閉位置で、試料が試料採取チャンバに入るのを阻止する、可動弁を備える。
いくつかの実施形態では、装置は、1つ以上の処理装置;および被験者のGI管の部分内での摂取可能装置の位置を少なくとも85%の精度で判断するために1つ以上の処理装置によって実行可能な命令を格納する1つ以上の機械可読ハードウェア記憶装置をさらに備える。
いくつかの実施形態では、装置は、1つ以上の処理装置;および摂取可能装置が被験者の盲腸内にあると少なくとも70%の精度で判断するために1つ以上の処理装置によって実行可能な命令を格納する1つ以上の機械可読ハードウェア記憶装置をさらに備える。
いくつかの実施形態では、装置は、1つ以上の処理装置;および被験者のGI管の部分内での医療機器の位置を少なくとも85%の精度で判断するためにデータを実装可能な装置にデータを送信するために1つ以上の処理装置によって実行可能な命令を格納する1つ以上の機械可読ハードウェア記憶装置をさらに備える。
いくつかの実施形態では、装置は、1つ以上の処理装置;および摂取可能装置が被験者の盲腸内にあると少なくとも70%の精度で判断するためにデータを実装可能な外部装置にデータを送信するために1つ以上の処理装置によって実行可能な命令を格納する1つ以上の機械可読ハードウェア記憶装置をさらに備える。
いくつかの実施形態では、装置は、第1および第2の光源をさらに備え、第1の光源は、第1の波長で光を放出するように構成され、第2の光源は、第1の波長とは異なる第2の波長で光を放出するように構成される。
いくつかの実施形態では、装置は、第1および第2の検出器をさらに備え、第1の検出器は、第1の波長で光を検出するように構成され、第2の検出器は、第2の波長で光を検出するように構成される。
一態様では、本明細書に記載の摂取可能装置;ならびに回折光学センサーによって発生された信号に基づいて試料中の分析物の存在および/またはレベルを判断するように構成された処理装置を備えるシステムが提供され、処理装置は摂取可能装置の外部にある。
いくつかの実施形態では、処理装置は、回折光学センサーによって発生された信号を1つ以上の制御レベルと比較することにより、分析物の存在および/またはレベルを判断するように構成される。いくつかの実施形態では、処理装置は生体外に配置され、摂取可能装置は、信号を処理装置に送信するための通信ユニットを備える。
一態様では、分析物を検出するために被験者のGI管内の摂取可能装置を操作することを含む方法が本明細書に提供され、摂取可能装置は本明細書に記載の装置である。
いくつかの実施形態では、方法は、被験者のGI管から試料を収集すること;試料を収集後に回折パターンを測定するために回折光学センサーを使用すること;ならびに試料中の分析物の存在および/またはレベルを検出するために回折パターンを使用することをさらに含む。いくつかの実施形態では、方法は、2つ以上の時点で回折パターンを測定することをさらに含む。
いくつかの実施形態では、方法は、分析物に結合するために二次検出剤を使用することをさらに含み、それによって分析物結合剤に結合された分析物を備える複合体の屈折率が増加する。いくつかの実施形態では、二次検出剤はナノ粒子を備える。
いくつかの実施形態では、方法は、試料をインキュベートすることをさらに含む。
いくつかの実施形態では、方法は、装置を被験者に投与する前に被験者のGI管内の位置を決定することをさらに含む。
いくつかの実施形態では、方法は、データを装置から基地局に送信すること、および/またはデータを基地局から装置に送信することをさらに含み、基地局は被験者の外部にある。いくつかの実施形態では、データは、回折光学バイオセンサーによって発生された信号を表す。
一態様では、被験者のGI管内の試料を取得するために摂取可能装置を使用すること;および試料を分析するために回折光学を使用することを含む方法が本明細書に提供される。いくつかの実施形態では、摂取可能装置は回折光学を備える。いくつかの実施形態では、試料は生体内で分析される。
いくつかの実施形態では、摂取可能装置は、第1の端部、第1の端部から実質的に反対側の第2の端部、および第1の端部から第2の端部に長手方向に延在する壁によって画定されたハウジング;ハウジングの壁内の第1の開口部;ハウジングの第1の端部内の第2の開口部であって、第2の開口部は第1の開口部と実質的に垂直に向けられている、第2の開口部;ならびに第1の開口部および第2の開口部を連結する湾曲したチャンバであって、湾曲したチャンバの少なくとも一部は摂取可能装置内に試料採取チャンバを形成する、湾曲したチャンバを備える。
いくつかの実施形態では、摂取可能装置は、摂取可能装置の内部と摂取可能装置の外部との間に開口部を有し、摂取可能装置は、チャンバ;および摂取可能装置の内部内の多段式弁システムを備え、多段式弁システムは、第1、第2および第3の状態を有し、多段式弁システムの第1の状態は、多段式弁システムの第2および第3の状態とは異なり、多段式弁システムの第2の状態は、多段式弁システムの第1および第3の状態とは異なり、多段式弁システムがその第1の状態にある場合に、開口部は摂取可能装置の内部と摂取可能装置の外部との間の流体連通を阻害し、多段式弁システムがその第2の状態にある場合に、開口部は摂取可能装置の内部と摂取可能装置の外部との間の流体連通を許可し、多段式弁システムがその第3の状態にある場合に、開口部は摂取可能装置の内部と摂取可能装置の外部との間の流体連通を阻害する。
いくつかの実施形態では、摂取可能装置は、摂取可能装置の内部と摂取可能装置の外部との間に開口部を有し、摂取可能装置は、チャンバ;および摂取可能装置の内部内の多段式弁システムを備え、多段式弁システムは、第1の部材を備えるアクチュエータシステム;第1のペグおよび第1のリップを備えるトリガー;突起部、および開口部を有するゲートの脚を備えるゲート;ならびに第1および第2の付勢部材を備える付勢システムを備え、多段式弁システムが第1の状態にある場合に、第1の付勢部材は、第1のペグが第1の部材に接触するようにトリガーに力を印加し、第1の部材は第1の付勢部材によってトリガーに印加された力に対抗し、第2の付勢部材は、突起部が第1のリップに接触するようにゲートに力を印加し、第1のリップは、第2の付勢部材によってゲートに印加された力に対抗し、ゲートの脚内の開口部は摂取可能装置内の開口部と位置合わせされない。
いくつかの実施形態では、摂取可能装置は、摂取可能装置の内部と摂取可能装置の外部との間に開口部を有し、摂取可能装置は、チャンバ;および摂取可能装置の内部内の試料採取システムを備え、試料採取システムは、第1の吸収材料を備える第1の部材;および第1の吸収材料とは異なる第2の吸収材料を備える第2の部材を備え、試料採取システムは、摂取可能装置の外部から摂取可能装置の内部に流れる流体が第1の吸収材料に入るように構成され、試料採取システムは、流体が第1の吸収材料から第2の吸収材料に流れることができるように構成される。
いくつかの実施形態では、摂取可能装置は、摂取可能装置の内部と摂取可能装置の外部との間に開口部を有し、摂取可能装置は、チャンバ;および開口部から摂取可能装置の内部に入る流体を吸収するように構成された摂取可能装置の内部内の試料採取システムを備え、試料採取システムは、吸収材料および少なくとも一部、吸収材料に吸収された少なくとも1つの保存剤を備える部材を備える。
いくつかの実施形態では、摂取可能装置は、第1の端部、第1の端部から実質的に反対側の第2の端部、および第1の端部から第2の端部に長手方向に延在する壁によって画定されたハウジング;ハウジングの壁内の第1の開口部;ハウジングの第1の端部内の第2の開口部であって、第2の開口部は第1の開口部と実質的に垂直に向けられている、第2の開口部;ならびに第1の開口部および第2の開口部を連結する湾曲したチャンバであって、湾曲したチャンバの少なくとも一部は摂取可能装置内に試料採取チャンバを形成する、湾曲したチャンバを備える。
いくつかの実施形態では、摂取可能装置は、第1の端部、第1の端部から実質的に反対側の第2の端部、第1の端部から第2の端部に長手方向に延在する壁、および開口部によって画定されたハウジング;ハウジング内の試料採取チャンバであって、試料採取チャンバは吸収材料を含有する、試料採取チャンバ;ハウジング内の開口部を試料採取チャンバに連結する吸込口;吸込口を密封する吸込口内に配置された使い捨て密封装置;ならびに使い捨て密封装置に隣接した発熱体であって、発熱体は使い捨て密封装置に熱を加え、吸込口の封を解いて試料採取チャンバを開くように構成され、吸込口に隣接した吸収材料の少なくとも一部は、試料と接触すると膨張して吸込口を再密封するように構成される、発熱体を備える。
いくつかの実施形態では、摂取可能装置は、第1の端部、第1の端部から実質的に反対側の第2の端部、第1の端部から第2の端部に長手方向に延在する壁、および開口部によって画定されたハウジング;ハウジング内の試料採取チャンバであって、入口ポートおよび入口ポートから試料採取チャンバの反対端上の出口ポートを有し、出口ポートはガスがチャンバから出るのを可能にし、かつ試料の少なくとも一部がチャンバから出るのを阻止するように構成される、試料採取チャンバ;ハウジング内の開口部を試料採取チャンバの入口ポートに連結する吸込領域;ならびに吸込領域を開閉するために位置付けられた可動弁であって、可動弁は開位置で、試料が試料採取チャンバに入るのを可能にし、可動弁は閉位置で、試料が試料採取チャンバに入るのを阻止する、可動弁を備える。
いくつかの実施形態では、摂取可能装置は、1つ以上の処理装置;および被験者のGI管の部分内での摂取可能装置の位置を少なくとも85%の精度で判断するために1つ以上の処理装置によって実行可能な命令を格納する1つ以上の機械可読ハードウェア記憶装置をさらに備える。
いくつかの実施形態では、摂取可能装置は、1つ以上の処理装置;および摂取可能装置が被験者の盲腸内にあると少なくとも70%の精度で判断するために1つ以上の処理装置によって実行可能な命令を格納する1つ以上の機械可読ハードウェア記憶装置をさらに備える。
いくつかの実施形態では、摂取可能装置は、1つ以上の処理装置;および被験者のGI管の部分内での医療機器の位置を少なくとも85%の精度で判断するためにデータを実装可能な装置にデータを送信するために、1つ以上の処理装置によって実行可能な命令を格納する1つ以上の機械可読ハードウェア記憶装置をさらに備える。
いくつかの実施形態では、摂取可能装置は、1つ以上の処理装置;および摂取可能装置が被験者の盲腸内にあると少なくとも70%の精度で判断するためにデータを実装可能な外部装置にデータを送信するために、1つ以上の処理装置によって実行可能な命令を格納する1つ以上の機械可読ハードウェア記憶装置をさらに備える。
いくつかの実施形態では、摂取可能装置は、第1および第2の光源をさらに備え、第1の光源は、第1の波長で光を放出するように構成され、第2の光源は、第1の波長とは異なる第2の波長で光を放出するように構成される。
いくつかの実施形態では、摂取可能装置は、第1および第2の検出器をさらに備え、第1の検出器は、第1の波長で光を検出するように構成され、第2の検出器は、第2の波長で光を検出するように構成される。
本開示の例示的な実施形態は、以下の図面を参照して提供される。
摂取可能装置を示す。 摂取可能装置を示す。 弁を示す。 弁の動作を例示する。 弁の動作を例示する。 摂取可能装置を示す。 弁の設計を示す。 試料採取チャンバを示す。 ポンピング機構を示す。 摂取可能装置を示す。 摂取可能装置を示す。 弁システムを示す。 その第1の段階および第2の段階のそれぞれにおける2段階弁システムの一部を例示する。 その第1の段階および第2の段階のそれぞれにおける2段階弁システムの一部を例示する。 その第1の段階および第2の段階のそれぞれにおける2段階弁システムの一部を例示する。 その第1の段階および第2の段階のそれぞれにおける2段階弁システムの一部を例示する。 その第1の段階および第2の段階のそれぞれにおける2段階弁システムの一部を例示する。 その第1の段階および第2の段階のそれぞれにおける2段階弁システムの一部を例示する。 摂取可能装置のより詳細な図を例示する。 図17A〜図17Cはその第1、第2および第3の段階のそれぞれにおける3段階弁システムの一部を例示する。 図18A〜図18Cはその第1、第2および第3の段階のそれぞれにおける3段階弁システムの一部を例示する。 図19A〜図19Cはその第1、第2および第3の段階のそれぞれにおける3段階弁システムの一部を例示する。 その第1の段階における3段階弁システムを例示する。 摂取可能装置の一部を例示する。 摂取可能装置の一部を例示する。 摂取可能装置を例示する。 摂取可能装置を例示する。 摂取可能装置を例示する。 摂取可能装置を例示する。 摂取可能装置の分解立体図である。 摂取可能装置の一部を例示する。 摂取可能装置の一部を例示する。 摂取可能装置に適切な5つのインキュベーションチャンバの組の部品を形成する部材を例示する。
摂取可能装置内の光学の部分断面図を例示する。 摂取可能装置内の光学およびフローチャンバシステムの構成要素を例示する。 摂取可能装置の部分図を示す。 図33A、図33Bおよび図33Cは摂取可能装置の動作を例示する。 摂取可能装置の構成要素の分解立体図を例示する。 摂取可能装置を例示する。 摂取可能装置のための機構の態様を例示する。 摂取可能装置を例示する。 摂取可能装置を例示する。 摂取可能装置を例示する。 摂取可能装置の例示的な固着機構を例示する。 摂取可能装置の例示的な固着機構を例示する。 摂取可能装置の例示的な固着機構を例示する。 摂取可能装置を例示する。 摂取可能装置の一部を例示する。 バーストディスクホルダーの部分断面図を例示する。 摂取可能装置を例示する。 摂取可能装置を例示する。 摂取可能装置を例示する。 摂取可能装置を例示する。 摂取可能装置を例示する。 摂取可能装置を例示する。 摂取可能装置を例示する。 摂取可能装置を例示する。 摂取可能装置を例示する。 摂取可能装置を例示する。 摂取可能装置を例示する。 摂取可能装置の図である。 摂取可能装置の分解立体図である。 GI管を通る移行例中の摂取可能装置の略図である。 空腸を通る移行例中の摂取可能装置の略図である。
摂取可能装置がGI管を通過する際に、摂取可能装置の位置を決定するための例示的なステップの流れ図である。 胃から十二指腸への移行、および十二指腸から胃へ戻る移行を検出するための例示的なステップの流れ図である。 摂取可能装置の動作例中に収集されたデータを例示するプロットである。 摂取可能装置の動作例中に収集されたデータを例示する別のプロットである。 十二指腸から空腸への移行を検出するための例示的なステップの流れ図である。 摂取可能装置の動作例中に収集されたデータを例示するプロットである。 摂取可能装置により長期間にわたって検出される筋肉収縮を例示するプロットである。 空腸から回腸への移行を検出するための例示的なステップの流れ図である。 空腸から回腸への移行を検出するための例示的なステップの流れ図である。 回腸から盲腸への移行を検出するための例示的なステップの流れ図である。 盲腸から結腸への移行を検出するための例示的なステップの流れ図である。 被験者についてのデータを収集し、通信し、かつ/または分析するための例示的なシステムを例示する。 励起波長を濾過するためのThorlabs FESH0550ショートパスフィルタの使用を示す。 発光波長を濾過するためのThorlabs FB580−10バンドパスフィルタの使用を示す。 コリメーティングレンズ、集束レンズ、およびフィルタリングレンズを描く例示的な蛍光アッセイテスト装置の断面図を示す。
T細胞活性化(LTA)またはリポ多糖(LPS)に対する細菌特異的抗体がF2染料で標識された、第1の近接アッセイを示す。F1染料は、F1染料を細菌膜内に組み込むことができる疎水性鎖を有する。F1染料は細菌膜に結合する際に蛍光を発するようになる。F2で標識された抗LPSまたは抗LTA抗体を細菌表面に結合することにより、F1およびF2染料が近接近するはずであり、エネルギーをF1からF2に伝達する(すなわちF1の蛍光が低減し、F2の蛍光が増加する)。 F1染料がLTA(または細菌上の特異性抗原)に対して第1の抗体に付着され、F2染料がLTA(または細菌上の特異性抗原)に対して第2の抗体に付着される、第2の近接アッセイを示す。両方の抗体を細菌表面に(例えばLTAまたは特異性抗原に)結合することにより、F1およびF2染料が近接近するはずであり、エネルギーをF1からF2に伝達する(すなわちF1の蛍光性が低減し、F2の蛍光性が増加する)。 グルコース呼気テストおよび内視鏡吸引培養の結果を比較した、11の研究結果を示すフォレストプロットを示す。 EコリATCC25922の種々の濃度に付加したときのレサズリンの運動分析を示す。4つの複製は同日に4つの異なるプレート内に入れられた。但しFUは相対蛍光単位である。 EコリATCC25922の10および10CFU/mLに付加したときのレサズリンの運動分析の拡大図を示す。 試料課題プレートのレイアウトを示す。各プレートは1つの複製を表す(4つの複製が実行された)。 吸収性スポンジが存在する、または存在しないウェルを示す。 染料および0.01%ムチン/0.05%トリトンを含有する溶液が飽和した、RSSスポンジの存在下で経時的に(120分〜240分)描いた蛍光検出を示す。 染料および0.01%ムチン/0.05%トリトン(スポンジはなかった)を含有する溶液の存在下で経時的に(120分〜240分)描いた蛍光検出を示す。 染料および0.01%ムチン/0.1%トリトンを含有する溶液が飽和した、RSSスポンジの存在下で経時的に(120分〜240分)描いた蛍光検出を示す。 染料および0.01%ムチン/0.1%トリトン(スポンジはなかった)を含有する溶液の存在下で経時的に(120分〜240分)描いた蛍光検出を示す。 染料および1%ムチン/0.1%トリトン(スポンジはなかった)を含有する溶液の存在下で経時的に(120分〜240分)描いた蛍光検出を示す。 染料および0.01%ムチン/0.1%トリトンを含有する溶液が飽和した、RSSスポンジの存在下で経時的に(120分〜240分)描いた蛍光検出を示す。 スポンジの存在下での経時的に蛍光検出を表した中間スロープを要約する。 スポンジが存在しない経時的に蛍光検出を表した中間スロープを要約する。
試料中の生存細菌細胞の検出へのpHの効果を示す。データは、6.5〜8のpHの範囲内のpH変動が陽性および陰性判定を正確に判別する能力に影響を与えないことを示す。 試料中の生存細菌細胞の検出への胆汁の効果を示す。デオキシコール酸の使用は胆汁濃度の効果を緩和する。示されたテスト濃度範囲内に胆汁が存在することは、陽性および陰性判定を正確に判別する能力に影響を与えないことを示した。 試料中の生存細菌細胞の検出へのムチンの効果を示す。Eコリおよび黄色ブドウ球菌で、ムチン濃度の増加と相関関係がある中間スロープが低減した。しかしこれは陽性および陰性判定を正確に判別する能力に影響を与えなかった。ムチンの効果は、染料製剤により高いムチンの濃度を使用してさらに緩和することができる。 試料中の生存細菌細胞の検出への酵母の効果を示す。アンフォテリシンBの使用は、増加した酵母濃度の影響を緩和した。テストした酵母の濃度は、陽性および陰性判定を正確に判別する能力に影響を与えないことを示した。 本開示の摂取可能装置(例えばカプセル)が胃内で早期に試料採取する、失敗モード#1を示すシミュレーションデータを示す。低いpHの胃酸(pH1〜4)により基底蛍光値(活性時に試料採取した)が急速に(試料獲得後5分以内)に低減する。カプセルは、エラーを報告し、DXデータは無効である。 カプセルが後に結腸内で試料採取する、失敗モード#2を示すシミュレーションデータを示す。高いレベルの細菌(>1012CFU/mLにより急速に(試料獲得中に1分以内)レザズリンがレソルフィンに変質する。急速な自動消光により信号は5分以内に迅速に3,000RFU未満に低減する。カプセルは、エラーを報告し、DXデータは無効である。 >10CFU/mLを表すSIBO+Ve事例の早期の検出を示すシミュレーションデータを示す。高レベルの細菌により急速に(試料獲得後60分以内)レザズリンがレソルフィンに変質する。急速な自動消光により信号は240分以内に迅速に20,000RFU未満に低減する。カプセルは、陽性SIBO判定を60分以内に報告する。 >10CFU/mLを表すSIBO+Ve事例の早期の検出を示すシミュレーションデータを示す。低レベルの細菌によりゆっくりと(試料採取獲得後240分以内)レザズリンがレソルフィンに変質する。カプセルは、陽性SIBO判定を240分で報告する。 10CFU/mLを表すSIBO+Ve事例の早期の検出を示すシミュレーションデータを示す。低レベルの細菌によりゆっくりと(試料採取獲得後240分以内)レザズリンがレソルフィンに変質する。スロープ<10である。カプセルは、陰性SIBOコールを240分で報告する。 ステリリン96の十分に丸みを帯びた底部のマイクロタイタープレート(P/N H511A)を使用することにより、3段階の例示的な試料課題プレートを示す。但し、プレートは細菌または失敗モードの希釈した動的範囲が100μLで負荷された。 様々な濃度のEコリを混合した十二指腸吸引物内で経時的に描いた蛍光検出を示す。データは、シミュレーションデータと良好に一致する、混合した十二指腸の試料からの強い識別可能な信号応答があることを示した。 空腸の試料でのシミュレーション性能を示す。但し、Pe=(PP+PN)X(PP+NP)/N2+(PN+NN)X(NP+NN)/N2である。ゼロに等しいカッパ係数は、一致が偶然に過ぎないことを示し、カッパ値1.0は完全な一致を示し、0〜0.4は一致が乏しいことを示し、0.4〜0.75は相当な一致から良好な一致を示し、0.75超は卓越した一致を示す(Fleiss、1981年)。 ヒトの十二指腸の試料でのシミュレーション性能を示す。但し、Pe=(PP+PN)X(PP+NP)/N2+(PN+NN)X(NP+NN)/N2である。ゼロに等しいカッパ値は、一致が偶然に過ぎないことを示し、カッパ値1.0は完全な一致を示し、0〜0.4は一致が乏しいことを示し、0.4〜0.75は相当な一致から良好な一致を示し、0.75超は卓越した一致を示す(Fleiss、1981)。
分光光度計1、吸光度(600nm)Y軸を使用して、実際の平均対数10CFU/mLにわたって描いたEコリDH5−アルファのテストの結果を示す。 実際の平均対数10CFU/mLにわたる%透過率を示す。 分光光度計1、吸光度(600nm)Y軸を使用して、実際の平均対数10CFU/mLにわたって描いたEコリATCC25922のテストの結果を示す。 実際の平均対数10CFU/mLにわたる%透過率を示す。 分光光度計1、吸光度(600nm)Y軸を使用して、実際の平均対数10CFU/mLにわたって描いた表皮ブドウ球菌ATCC12228のテストの結果を示す。 実際の平均対数10CFU/mLにわたる%透過率を示す。 図84Aおよび図84BはEコリATCC25922(84A)および表皮ブドウ球菌ATCC12228(84B)に対して時間=4時間でCFU/mLのOD予測のグラフ表示を示す。棒は37℃で4時間インキュベートした後に回収した実際の平均対数10CFU/mLを表す。線はそれぞれの初期接種密度に対する平均OD600測定値を表す。初期接種密度は、10、10および10CFU/mLの動的範囲にわたって試料を摂取した。 図85Aおよび図85Bは50μLの試料容量を使用してEコリATCC25922に対して5時間のコースアッセイにわたってOD(A600nm)(85A)および%透過率(85B)のデータのグラフ表示を示す。 図86Aおよび図86Bは200μLの試料容積を使用してEコリATCC25922に対して5時間のコースアッセイにわたってOD(A600nm)(86A)および%透過率(86B)のデータのグラフ表示を示す。 図87Aおよび図87Bは50μLの試料容積を使用して表皮ブドウ球菌ATCC12228に対して5時間のコースアッセイにわたってOD(A600nm)(87A)および%透過率(87B)のデータのグラフ表示を示す。 図88Aおよび図88Bは200μLの試料容積を使用して表皮ブドウ球菌ATCC12228に対して5時間のコースアッセイにわたってOD(A600nm)(88A)および%透過率(88B)のデータのグラフ表示を示す。 50μLの試料容積内の初期接種密度の動的範囲にわたってt=4時間で描いたEコリATCC25922の光学密度(A600nm)の胆汁酸濃度テストの結果を示す。また増殖制御(GC)データも参照のために描かれている。 50μLの試料容積内の初期接種密度の動的範囲にわたってt=4時間で描いたEコリATCC25922の光学密度(A600nm)のムチン濃度テストの結果を示す。また増殖制御(GC)データも参照のために描かれている。 50μLの試料容積内の初期接種密度の動的範囲にわたってt=4時間で描いたEコリATCC25922の光学密度(A600nm)のpH範囲テストの結果を示す。また増殖制御(GC)データも参照のために描かれている。 50μLの試料容積内の初期接種密度の動的範囲にわたってt=4時間で描いたEコリATCC25922の光学密度(A600nm)の真菌干渉テストの結果を示す。また増殖制御(GC)データも参照のために描かれている。A=アンフォテリシンBである。 50μLの試料容積内の初期接種密度の動的範囲にわたってt=4時間で描いた表皮ブドウ球菌ATCC12228の光学密度(A600nm)の胆汁酸濃度テストの結果を示す。また増殖制御(GC)データも参照のために描かれている。 50μLの試料容積内の初期接種密度の動的範囲にわたってt=4時間で描いた表皮ブドウ球菌ATCC12228の光学密度(A600nm)のムチン濃度テストの結果を示す。また増殖制御(GC)データも参照のために描かれている。 50μLの試料容積内の初期接種密度の動的範囲にわたってt=4時間で描いた表皮ブドウ球菌ATCC12228の光学密度(A600nm)のpH範囲テストの結果を示す。また増殖制御(GC)データも参照のために描かれている。 50μLの試料容積内の初期接種密度の動的範囲にわたってt=4時間で描いた表皮ブドウ球菌ATCC12228の光学密度(A600nm)の真菌干渉テストの結果を示す。また増殖制御(GC)データも参照のために描かれている。A=アンフォテリシンBである。 クマシーR−250を使用してラボ用分光計(Lab Spec)と比較した小型ODリーダー(SCDBS OD)の動的範囲テストの結果を示す。主縦軸は%透過率(Lab Spec)であり、従縦軸は電圧(SCDBS OD出力)である。比較データ出力は染料濃度範囲(0.9%の生理食塩水内の染料%)に対して描いた。 EコリATCC25922の細菌試料を使用してラボ用分光計(Lab Spec)と比較した小型ODリーダー(SCDBS OD)の動的範囲テストの結果を示す。主縦軸は%透過率(Lab Spec)であり、従縦軸は電圧(SCDBS OD出力)である。比較データ出力は細菌濃度範囲(0.9%の生理食塩水内のCFU/mL)に対して描いた。 0(対照)〜10CFU/mlの初期細菌濃度を有する黄色ブドウ球菌ATCC29213の細菌培養物の5μLの試料の段階希釈で16時間インキュベートしたプレートの外観を示す。細菌増殖のないウェルは透明な外観を有し、混濁した外観を有する細菌増殖のあるウェルと明らかに区別される。
アクセプターおよびドナービーズの濃度が変化するTNFαの検出結果を示す。このテストマトリックスは、一定濃度のビオチン化抗体をもつ、濃度が変化するドナーおよびアクセプタービーズの両方から構成された。各変化するビーズ濃度は3つの異なるTNFα濃度に対してテストし、対照に対して比較した。このマトリックスの再テストは、最良のアッセイデータをもたらしたドナー/アクセプタービーズの組合せに絞り込んだ。 アクセプターおよびドナービーズの濃度が変化するTNFαの検出結果を示す。このテストマトリックスは、一定濃度のビオチン化抗体をもつ、5:1および10:1の割合でテストされた濃度が変化するドナーおよびアクセプタービーズの両方から構成された。各変化する濃度は3つの異なるTNFα濃度に対してテストし、対照に対して比較した。このマトリックスの再テストは、最良のアッセイデータをもたらしたドナー:アクセプタービーズの割合に絞り込んだ。 ビオチン化抗体の濃度が変化するTNFαの検出結果を示す。このマトリックスは、様々な濃度のドナー:アクセプタービーズに対して統合テスト方法(中間インキュベーションがない)をテストした。各変化する濃度は3つの異なるTNFα濃度に対してテストし、対照に対して比較した。ドナーおよびアクセプタービーズの濃度は変化してもよく、例えばそれぞれドナービーズの濃度は10および5ug/mlであり、アクセプタービーズの濃度は1および2ug/mlである。 シクロデキストリンの添加が変化するTNFαの濃度の上範囲を示す。ヒドロキシプロピルシクロデキストリンは、試料干渉、具体的には胆汁酸干渉を克服するために使用され、胆汁酸はヒドロキシプロピルシクロデキストリンに結合する。 シクロデキストリン濃度が変化するTNFαの濃度の下範囲を示す。 96ウェルマイクロタイタープレート構成に適合するためにホールパンチを使用し、滅菌はさみでトリミングして切断した吸収性スポンジ材料(M13:Ahlstrom(6613H))および(O3:Whatman(グレードF/F)(29009411)の試料を示す。 吸収試料パッド上の試料中のTNFαの検出結果を示す。このテストマトリックスは、n=3のスポンジ上で最適化されたビーズ濃度のテストを行うことから成る。このアッセイの検出の限界はO3に対してほぼ10pg/ml、M3に対して100pgs/mlであるように示されている。挿入グラフはTNFα濃度の高範囲を示す。 継時的に同じアッセイ混合物内でTNFαの検出を繰り返した結果を示す。TNFαは15分インキュベートした後アッセイ混合物を含有するウェルに添加した。 継時的に同じアッセイ混合物内でTNFαの検出を繰り返した結果を示す。テストマトリックスは、ウェル内でテストした例示的なビーズ濃度(2μLのアクセプタービーズ、2.5μLのビオチン化抗体および10μLのドナービーズ)から構成され、下部機器設定値を連続して読み取る。15分毎に5μLのTNFαがウェルに添加され、テストウェルが再度読み取られた。 吸収試料パッド上のTNFαの検出および定量化の結果を示す。但し、アッセイは50mgのシクロデキストリンが調合された。 吸収試料パッド上のTNFαの検出および定量化の結果を示す。但し、アッセイは25mgのシクロデキストリンが調合された。 OMNIビーズのテストした希釈範囲にわたるアッセイ信号の読取値を示す。OMNIビーズ5μg/mLの保存溶液が0.5μg/mLの溶液を作成するためにPEバッファに添加し、溶液はその後続いて行Aから行Gに1:10に希釈され、プレートリーダー上で680/615nmにおいて読み取られた。OMNIビーズは、カプセルを較正し、カプセルの信号の均一性および信頼性を特徴付けるために使用される。OMNIビーズはナフタロシリコンフタロシアニンが負荷されてもよい(励起は780nmおよび放出は615nm)。 予備の抗体特異性調査の結果を示す。抗体Ab11、Ab12およびAb2の特異性が、抗体スクリーニングプロトコルを使用してテストされた。アッセイは50μLの容積内で行われた。棒グラフは3段階の判断から平均および標準偏差(SD)を表す。 グラム陰性菌の抗体スクリーニングの結果を示す。抗体スクリーニングプロトコルを使用した抗グラム陰性抗体Ab11およびAb12、ならびに抗グラム陽性抗体Ab2の特異性。細菌の2つの別個のバッチは、示されたように(N=新バッチ;O=旧バッチ)各条件に使用された。アッセイは50μL内で行われた。棒グラフは3段階の判断から平均およびSDを表す。 グラム陰性菌の抗体スクリーニングの結果を示す。アッセイはAlphaLISA緩衝液を使用して25μLの容積内で行われた。ab#2および4に対してビオチンAbの2つのロット、ab#6に対して1つのみのロットをテストした。ビオチンAbおよび高濃度のアクセプターAbビーズは1nMおよび10μg/mLのそれぞれでテストした。ストレプトアビジンドナー(SAドナー)ビーズは20μg/mLで使用した。 黄色ブドウ球菌の動的範囲の検出結果を示す。異なる希釈の細菌を使用して、高結合(HC)のアクセプタービーズまたは標準のアクセプタービーズ(AB10)が最終濃度40μg/mLで使用され、ビオチンAbは黄色ブドウ球菌(Ab2、Ab6)に対して最終濃度0.3nMで使用された。SAドナービーズは10μg/mLで使用された。細菌は、緩衝液B内の最終再懸濁の前にPBS内で2回洗浄された。アッセイプロトコルは、テストした細菌の各希釈に対して獲得した信号対背景比(S/B)を添えて各グラフの下に提供されている(背景には細菌がないことを条件とする)。棒グラフは3段階の判断から平均およびSDを表す。 Eコリの動的範囲の検出結果を示す。異なる希釈の細菌を使用して、高結合(HC)のアクセプタービーズまたは標準のアクセプタービーズ(AB10)が最終濃度40μg/mLで使用され、ビオチンAbはEコリ(Ab10)に対して最終濃度3nMで使用された。SAドナービーズは10μg/mLで使用された。細菌は、緩衝液B内の最終再懸濁の前にPBS内で2回洗浄された。アッセイプロトコルは、テストした細菌の各希釈に対して獲得したS/Bを添えて各グラフの下に提供されている(背景には細菌がないことを条件とする)。棒グラフは3段階の判断から平均およびSDを表す。 シミュレーションした腸液および胆汁の干渉を示す。胃腸液に代わる例として使用されるタウロコール酸およびレチシンの複合体であるFASSIF−V2、ならびに通常ウシから獲得でき、アルコールと混合されるオックスゴールが、TruHitsを使用してテストされた。ここではTruHitsアッセイの原理およびプロトコルが使用された。オックスゴールは、コレステロール、レシチン、タウロコール酸、およびグリココール酸を含有する鶯茶色の混合液であり、これはGI液に代わる例として使用される。 シミュレーションした腸液および胆汁の干渉を示す。FASSIF−V2およびオックスゴールはTruHitsを使用してテストした。ここでは、FASSIF−V2およびオックスゴールの濃度(パーセント)の増加は、パネルAに示された標準プロトコル、例えばSt−Avドナービーズおよびビオチン標識アクセプタービーズを使用してテストした。 新鮮な細菌を使用したLBPベースのアッセイの結果を示す。黄色ブドウ球菌およびEコリ(緩衝液B内で最後の再懸濁の前にPBSで2回洗浄した)の固定希釈は、タグ付けしたLBPの濃度の増加とともにテストされた。検出はHis−LBPおよびBio−LBPの等モル混合に関与した。 新鮮な細菌を使用したLBPベースのアッセイの結果を示す。黄色ブドウ球菌およびEコリ(緩衝液B内で最後の再懸濁の前にPBSで2回洗浄した)の固定希釈は、タグ付けしたLBPの濃度の増加とともにテストされた。アッセイはHis−LBPのみに関与した。
例示的な回折格子の断面図である。 工程における異なるステップでの例示的な回折信号を示す。 回折強度データおよびビーズ分配データを示す。 回折強度データおよびビーズ分配データを示す。 ビーズ分配データを示す。 流量のインキュベーションおよび信号の結合に関するデータを示す。 結合に関するデータを示す。 流れのないインキュベーションに対する信号の結合に関するデータを示す。 信号データの結合を示す。 回折強度データを示す。 回折強度データを示す。 回折強度データを示す。 回折強度データを示す。 回折強度データを示す。 回折強度データを示す。 回折強度データを示す。 回折強度データを示す。 金ナノ粒子増幅に関するデータを示す。 回折効率への格子設計の影響に対する例示的なデータを示す。 回折効率への入射角の影響に対する例示的なデータを示す。 液体形式(10〜10CFU/mLの動的範囲)を使用して動的希釈範囲で、もしくはパッド形式(1x10CFU/mL)においてプレートにした、嫌気的に強化された便または十二指腸吸引物の臨床試料のいずれかを備える試料を有するレサズリンベースのアッセイを使用して、総菌数を判断するために計算された回帰スロープを示す棒グラフである。アッセイは330分または22時間後に読み取られた。RFUは相対蛍光単位であり;対照はPBS内で希釈した試料である。 図131Aおよび図131Bは液体形式におけるレサズリンベースのアッセイを使用して嫌気的菌株の定量を示す。S/D=標準偏差;平均最大信号は相対蛍光単位(RFU)として示され;右上から左下の斜線=<6CFU;左上から右下の斜線=<5CFU;網目=回帰スロープ>3空白対照の標準偏差(3.10+(3x0.438))=4.41);1:10=SJFAにおいて上の細胞内の対数期培養の回帰である。 微好気的条件下で行われた液体形式のレサズリンベースのアッセイを使用して、330分読み取られた嫌気的菌株の定量を示す。平均最大信号は相対蛍光単位(RFU)として示され;左上から右下の斜線=回帰スロープ>20;右上から左下の斜線=回帰スロープ<10;F1:10O/N=終夜の対照の読取り;CONT=PBS対照である。 微好気的条件下で行われた液体形式のレサズリンベースのアッセイを使用して、20時間読み取られた嫌気的菌株の定量を示す。平均最大信号は相対蛍光単位(RFU)として示され;左上から右下の斜線=回帰スロープ>20;右上から左下の斜線=回帰スロープ<10;F1:100O/N=終夜の対照の読取り;CONT=PBS対照である。 微好気的条件下で行われた液体形式のレサズリンベースのアッセイを使用して、24時間読み取られた嫌気的菌株の定量を示す。平均最大信号は相対蛍光単位(RFU)として示され;左上から右下の斜線=回帰スロープ>20;右上から左下の斜線=回帰スロープ<10;F1:100O/N=終夜の対照の読取り;CONT=PBS対照である。 図133A〜図133Hは好気性の菌、大腸菌(図133A)、黄色ブドウ球菌(図133B)、肺炎桿菌(図133C)、緑膿菌(図133D)、エンテロバクターアエロゲネス(図133E)、ストレプトコッカスミュータンス(図133F)、エンテロコッカスフェカーリス(図133G)、およびプロテウスミラビリス(図133H)を備える試料を使用してレサズリンベースのアッセイ内で最大信号検出に達するために、細菌コロニー形成単位(CFU)/mLの数と時間との間の関係を示す回帰グラフである。グラフのデータは、最大信号検出に対する平均(n=3)回帰スロープである。 大腸菌、黄色ブドウ球菌、肺炎桿菌、緑膿菌、または陰性対照(「CTRL」)の動的希釈範囲を備える試料をもつレサズリンベースのアッセイを使用して、総菌数を判断するために計算された回帰スロープを示す棒グラフである。グラフのデータは、最大信号検出に対する平均(n=3)回帰スロープである。 エンテロバクターアエロゲネス、ストレプトコッカスミュータンス、エンテロコッカスフェカーリス、プロテウスミラビリス、または陰性対照(「CTRL」)の動的希釈範囲を備える試料をもつレサズリンベースのアッセイを使用して、総菌数を判断するために計算された回帰スロープを示す棒グラフである。 図135A〜図135Dは大腸菌、黄色ブドウ球菌、肺炎桿菌、緑膿菌、または陰性対照(「CTRL」)の動的希釈範囲を備える試料をもつレサズリンベースのアッセイに対する時間の関数としての相対蛍光単位(RFU)を示す線グラフである。図135Aは10CFU/mLに対応し;図135Bは10CFU/mLに対応し;図135Cは10CFU/mLに対応し;また図135Dは10CFU/mLに対応する。 図136A〜図136Dはエンテロバクターアエロゲネス、ストレプトコッカスミュータンス、エンテロコッカスフェカーリス、プロテウスミラビリス、または陰性対照(「CTRL」)の動的希釈範囲を備える試料をもつレサズリンベースのアッセイに対する時間の関数としての相対蛍光単位(RFU)を示す線グラフである。図136Aは10CFU/mLに対応し;図136Bは10CFU/mLに対応し;図136Cは10CFU/mLに対応し;また図136Dは10CFU/mLに対応する。
例示および非制限例を提供するために、様々な装置、システム、デバイス、構成要素および/または工程を以下に説明する。どの実施形態もいかなる特許請求の範囲によってカバーされた主題も制限せず、あらゆる特許請求の範囲は以下に説明するものとは異なる工程または装置をカバーし得る。一例として、特許請求の範囲によってカバーされる主題は、以下に説明する任意の1つの装置、システム、デバイス、構成要素、および/もしくは工程の特徴の全てを有する装置、システム、デバイス、構成要素、および/もしくは工程、または以下に説明する装置、もしくは工程の複数もしくは全てに共通の特徴に限定されない。以下に説明する所与の装置、システム、デバイス、構成要素、および/または工程は、所与の特許請求の範囲によってカバーされないことが可能である。本文書における1つ以上の特許請求の範囲によってカバーされない本明細書で開示する任意の実施形態は、1つ以上の他の保護文書、例えば、1つ以上の継続特許出願、および/または1つ以上の分割特許出願などによってカバーされ得る。出願者、発明者および/または所有者は、必ずしも本明細書で開示されているが、本明細書の特許請求の範囲によってカバーされていない、いかなる主題を公開することを断念することも、放棄することも、または独占することも意図するものではない。
さらに図を単純かつ明瞭にするために、適当であると考えられる場合には、参照番号は、対応する要素または類似の要素であることを示すために、図の間で繰り返され得ることが理解されるであろう。加えて、本明細書で説明する実施形態の完全な理解を提供するために、多数の具体的詳細が説明されている。しかし、本明細書で説明する実施形態は、これら具体的詳細なしで実施され得ることを理解されたい。他の例では、周知の方法、手順および構成要素は、本明細書で説明する実施形態を曖昧にしないために、詳細には説明されていないことがある。また説明は、本明細書で説明する実施形態の範囲を制限すると解釈されるべきでない。
定義
本明細書に別段の記載がない限り、本開示に使用された化学用語および専門用語は、当業者に共通に理解される意味を有するものとする。概して本明細書に記載する化学、細胞および組織培養、分子生物学、細胞および癌生物学、神経生物学、神経化学、ウイルス学、免疫学、微生物学、薬理学、遺伝学およびタンパク質および核酸化学に関連し、化学、細胞および組織培養、分子生物学、細胞および癌生物学、神経生物学、神経化学、ウイルス学、免疫学、微生物学、薬理学、遺伝学およびタンパク質および核酸化学の技術に使用される用語は、当技術分野に周知であり、かつ共通に使用される用語である。
本開示の方法および技法は、別段の指示がない限り、概して当技術分野に周知の従来の方法に従って、本明細書を通して引用し論じた様々な一般参照およびより具体的参照で記載されたように行われる。
本明細書で使用される化学用語は、「The McGraw−Hill Dictionary of Chemical Terms」Parker S.,Ed.,McGraw−Hill,San Francisco,C.A.(1985)などの当技術分野で従来の使用に従って使用される。
本開示で言及するすべての刊行物、特許および発行された特許開示は、参照により本明細書に具体的に組み込まれている。矛盾がある場合、その具体的な定義を含む本明細書が支配する。
本明細書で使用する場合、用語「生殖管」は、卵巣、卵管、子宮、頸部、および膣を含む女性の性生殖管に関与する器官系のすべての部分を指すが、それに限定されない。
「患者」、「被験者」、または「人」は、交換可能に使用され、ヒトまたはヒト以外の動物のいずれも指す。これらの用語は、ヒト、霊長類、家畜動物(ウシ、ブタ、その他を含む)、コンパニオンアニマル(例えばイヌ、ネコ、その他)ならびに齧歯動物(例えばマウスおよびラット)などの哺乳類を含む。用語「動物」は、ヒト(男性または女性)、コンパニオンアニマル(例えば犬、猫、および馬)、食物源の動物、動物園の動物、海洋動物、鳥、および他の類似の動物種を指す。「食用動物」は、牛、豚、羊、および家禽などの食物源の動物を指す。
用語「treating(治療すること)」、「treat(治療する)」、または「treatment(治療)」は、予防手段、すなわち予防治療、および緩和治療の両方を包含する。いくつかの実施形態では、本明細書で説明する方法は、GIの不良を有するか、またはGIの異常を発症するリスクがある被験者のGIの異常を検出するために摂取可能装置の使用を含む。いくつかの実施形態では、被験者は、GIの不良を有すると予め同定されている。本明細書に提供された任意の方法のいくつかの実施形態は、摂取可能装置を提供するステップの前に、被験者がGIの不良を有すると判断することをさらに含む。任意の方法のいくつかの実施形態は、GIの不良を有すると被験者を同定すること、または診断することをさらに含むことができる。
本明細書に引用される場合、「真核」は、動物、具体的には血液を含有する動物などの真菌を除くあらゆるタイプの真核生物に関し、甲殻類および脊椎動物などの無脊椎動物を含む。脊椎動物は、冷血動物(魚、爬虫類、両生類)および温血動物(鳥および哺乳類)の両方を含む。哺乳類は具体的には霊長類、より具体的にはヒトを含む。
「選択的溶解」は、本開示で使用される場合、ある特定のタイプの細胞(例えば細菌細胞(例えばグラム陽性もしくはグラム陰性菌細胞)または真核細胞)が優先的に試料中の異なるタイプの細胞(例えば真核細胞または細菌細胞)の上で溶解されたときに、試料中で獲得される。いくつかの実施形態では、特定の属、種または株の細胞は、優先的に異なる属、種または株の細胞の上で溶解される。いくつかの実施形態では、手を付けていない試料中の第1の属、種または株の細胞のパーセンテージは、本明細書で説明するような組成物もしくは装置の治療の際または組成物もしくは装置と接触する際、手を付けていない試料中の第2の属、種または株の細胞のパーセンテージより大幅に高い(例えば2、5、10、20、50、100、250、500、または1,000倍以上)。いくつかの実施形態では、試料中の細菌細胞のパーセンテージは、本明細書で説明する組成物もしくは装置の治療の際または組成物もしくは装置と接触する際、手を付けていない試料中の真核細胞のパーセンテージより大幅に低い(例えば2、5、10、20、50、100、250、500、または1,000倍未満)。いくつかの実施形態では、手を付けていない試料中の細菌細胞のパーセンテージは、本明細書で説明するような組成物もしくは装置の治療の際または組成物もしくは装置と接触する際、手を付けていない試料中の真核細胞のパーセンテージより大幅に高い(例えば2、5、10、20、50、100、250、500、または1,000倍以上)。いくつかの実施形態では、手を付けていない試料中のグラム陽性細胞のパーセンテージは、本明細書で説明するような組成物もしくは装置の治療の際または組成物もしくは装置と接触する際、手を付けていない試料中のグラム陰性菌細胞のパーセンテージより大幅に高い(例えば2、5、10、20、50、100、250、500、または1,000倍以上)。いくつかの実施形態では、手を付けていない試料中のグラム陰性細胞のパーセンテージは、本明細書で説明するような組成物もしくは装置の治療の際または組成物もしくは装置と接触する際、手を付けていない試料中のグラム陽性菌細胞のパーセンテージより大幅に高い(例えば2、5、10、20、50、100、250、500、または1,000倍以上)。
「試料」は、本開示で使用される場合、生物試料または環境試料であってもよい。このような試料は所望のあらゆる有機体または環境サイトから獲得されてもよい。例えば本開示の組成物、方法および装置は、無制限に、土、岩、植物、動物、細胞もしくは組織培養、生物膜、有機堆積物、または水から獲得された試料中の細菌細胞を検出し定量化するために使用されてもよい。いくつかの実施形態では、試料はヒトなどの哺乳類から獲得される。いくつかの実施形態では、試料はヒトのGI管から獲得される。いくつかの実施形態では、試料は、尿、血液、プラズマ、血清、唾液、精液、便、痰、脳脊髄液、涙、粘液、および同様のものなどを含むが、それに限定されず、体液試料である。いくつかの実施形態では、単一の装置は、複数の試料、例えば2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、30、35、40、45、50、100またはそれ以上の試料を収集する。いくつかの実施形態では、試料は1〜2000μLの間(例えば1〜1500μL、1〜1900μL、1〜1000μL、1〜500μl、1〜250μl、1〜100μl、1〜50μl、1〜10μl、および1〜5μl)である。
「コロニー形成単位」または「CFU」は、試料中の生菌体または真菌細胞の数を見積もるために使用される単位を指す。生体は個体群(またはコロニー)を分割し形成するために細胞の能力によって画定される。いくつかの実施形態では、試料中の生存細菌細胞は大腸菌(Eコリ)、炭疽菌、セレウス菌、バクテロイデスブルガタス、ボツリヌス菌、クロストリジウムブチリカム、ペスト菌、エンテロコリチカ菌、野兎病菌、ブルセラ属菌、ウェルシュ菌、クロストリジウムスポロゲネス、クレブシエラニューモニエ、エンテロバクターアエロゲネス、鼻疸菌、類鼻疸菌、スタフィロコッカス種、黄色ブドウ球菌、マイコバクテリウム種、エンテロコッカスフェシウム、A群連鎖球菌、B群連鎖球菌、肺炎連鎖球菌、ストレプトコッカスミュータンス、プロテウスミラビリス、ヘリコバクターピロリ菌、野兎病菌、腸炎菌、マイコプラズマホミニス、マイコプラズマオラーレ、マイコプラズマサリバリウム、マイコプラズマファーメンタンス、肺炎マイコプラズマ、マイコバクテリウムボビス、結核菌、トリ型結核菌、ライ菌、リケッチアリケッチイ、痘瘡リケッチア、発疹チフスリケッチア、カナダリケッチア、枯草菌、バシルスサブティリスニガー(Bacillus subtilis niger)、バチルスチューリンゲンシス、およびコクシエラバーネッティから成る群から選択された細菌から抽出されてもよい。
本明細書で使用される場合、用語「連結された(coupled)」は、2つの要素が相互に直接連結できるか、または1つ以上の中間要素を通して相互に連結できることを示す。
用語「飽和する(saturate)」は、浸透する、または液体が透過したことを意味する。いくつかの実施形態では、本開示の吸収性スポンジは、それ以上液体を保持できないように一定量の液体で完全に飽和されてもよい。いくつかの実施形態では、本開示の吸収性スポンジは、スポンジが保持できる最大量の液体より少ない量の液体で部分的に浸されてもよい。例えばいくつかの実施形態では、スポンジは、スポンジが保持できる最大量の液体の半分の液体で半飽和される。
用語「半固体」は、固体(弾性挙動)でも液体(粘性挙動)でもなく、弾性および粘性の両方の特性を保有する材料を意味する。半固体材料の例には、ゲル、軟膏、クリーム、および高い粘性液体が含まれる。
本明細書で使用される場合、「培養すること」は、1つ以上の細胞の個体群を、細胞分裂を通して多数に増加できる環境に細胞を維持することを指す。例えばいくつかの実施形態では、「培養すること」は、細胞を希釈チャンバ内で細胞増殖できる温度、任意選択で被験者のGI管または生殖管内で生体内に見出される温度で培地と組み合わせることを含んでもよい。いくつかの実施形態では、細胞は約35℃〜42℃の温度で培養される。いくつかの実施形態では、細胞は約37℃の温度で培養される。
本明細書で使用される場合、「希釈液」は、GI管または生殖管からの流体試料を希釈するための装置内の流体を指す。いくつかの実施形態では、希釈液は水溶液である。いくつかの実施形態では、希釈液は、真菌または細菌などの有機体の成長を促進または抑制する1つ以上の薬品を含む。いくつかの実施形態では、希釈液は、分析物用の染料または結合剤などの分析物の検出を促進する1つ以上の薬品を含む。
いくつかの実施形態では、希釈液は無菌培地である。本明細書で使用される場合、「無菌培地」は、細胞分裂を通して数を増殖し増加するはずである、いかなる生菌体または他の細胞も含有しない培地を指す。培地は、無菌操作を使用して培地を高圧処理および/または調合することなどだが、それに限定されず、当技術分野で公知の様々な技法によって無菌にされてもよい。いくつかの実施形態では、培地は液体培地である。細菌を培養するのに適した培地の例には、栄養培養液、Lysogeny Broth(LB)(Luria Brothでも公知である)、Wilkins chalgren、およびTryptic Soy Broth(TSB)が含まれる。当技術分野で公知の他の増殖または培養培地も本明細書で説明する方法および装置で使用されてもよい。いくつかの実施形態では、培地は、グルコースもしくはグリセロールなどの炭素源、アンモニウム塩もしくは硝酸塩などの窒素源、またはアミノ酸、ならびに微生物の増殖のための塩および/もしくは微量元素およびビタミンを有する。いくつかの実施形態では、培地は真核細胞を維持するのに適している。いくつかの実施形態では、培地は、細菌の増殖を促進または抑制する1つ以上の薬品、任意選択で特定のタイプの細菌の増殖を促進または抑制する薬品を含む。
いくつかの実施形態では、培地は選択的培地である。本明細書で使用される場合、「選択的培地」は、ある特定のタイプの細胞が他の有機体の成長を伸ばし、かつ抑制することができる培地を指す。したがって選択的培地における細胞の成長は、培養された試料中のある特定のタイプの細胞の存在を示す。例えばいくつかの実施形態では、培地は、グラム陽性菌またはグラム陰性菌に対して選択的である。いくつかの実施形態では、培地は、グラム陽性菌の増殖を抑制し、グラム陰性菌の選択および隔離をできるクリスタルバイオレットおよび胆汁塩(マッコンキー寒天培地内などに見出される)を含有する。別の実施形態では、培地は、高濃度の塩(例えばNaCl)(マンニット食塩寒天培地などに見出される)を含有し、グラム陰性菌に対して選択的である。いくつかの実施形態では、培地は真核細胞を選択的に死滅させ、または原核細胞のみを成長させる。別の実施形態では、培地は、例えば抗体を含む培地を使用して原核細胞を選択的に死滅させる(または別法により真核細胞のみを成長させる)。
いくつかの実施形態では、培地は指標培地である。本明細書で使用される場合、「指標培地」は、ある特定のタイプの細胞が指標培地内で培養されるときに、検出可能な信号を発生する特定の栄養または指標(ニュートラルレッド、フェノールレッド、エオシンy、またはメチレンブルーなどであるが、それに限定されない)を含有する培地を指す。
本明細書で使用される場合、「細菌を検出すること」は、試料中の細菌の有無を判断すること、または試料中の細菌の濃度を見積もることを指す。例えばいくつかの実施形態では、細菌の増殖は、試料中の細菌の濃度に基づいて判断することができる。いくつかの実施形態では、検出システムは、試料中の特定の細菌の属、種または株を検出および/または定量化する。いくつかの実施形態では、検出システムは、培養および/もしくは希釈された試料中の細菌の増殖の生成物、または細菌の増殖に起因する培地内のある特定の成分の濃度の変化を検出する。いくつかの実施形態では、細菌の増殖の生成物は、細菌毒素、エキソソーム、分泌タンパク質、および代謝物を含むが、それに限定されず、培地に存在する細菌によって生成され、かつ/または分泌された分析物を含む。
本明細書で使用される場合、「光増感剤」は、通常光での励起による一重項酸素を発生するための増感剤を指す。本出願に使用するのに適した例示的な光増感剤は、米国特許第6,251,581号、第5,516,636号、第8,907,081号、第6,545,012号、第6,331,530号、第8,247,180号、第5,763,602号、第5,705,622号、第5,516,636号、第7,217,531号、および米国特許出願公開第2007/0059316号に説明された光増感剤を含み、それらすべては参照によって全体が本明細書に明白に組み込まれている。光増感剤は光励起(例えば染料および芳香族化合物)または化学的活性物(例えば酵素および金属塩)であることが可能である。光によって励起されると、光増感剤は通常共有結合された原子、通常複数の共益二重結合または三重結合した原子を含む化合物である。その化合物は、200〜1100nm、通常300〜1000nm、例えば450〜950nmの範囲の波長において光を吸収するべきであり、減衰係数はその吸収度が励起波長において最高500M−1cm−1を超え、例えば少なくとも5000M−1cm−1、または少なくとも50,000M−1cm−1である。酸素がない光の吸収に続いて生成された励起状態の寿命は、通常少なくとも100nsec、例えば少なくとも1μsecになる。概して寿命はエネルギーを酸素に移動できるように十分に長いことが望ましく、これにより一般に培地に依存して10−5〜10−13Mの範囲の濃度で存在する。励起した状態の増感剤は、通常その基底状態とは異なるスピン量子数(S)を有し、いつものことであるが、基底状態が一重項(S=O)であるときに通常三重項(S=I)になる。いくつかの実施形態では、増感剤は、高い項間交差収率を有する。すなわち増感剤の光励起は、少なくとも10%、少なくとも40%、例えば80%を超える効率の長寿命状態(通常三重項)を生成する。光増感剤は、通常アッセイ条件下で多くても弱い蛍光値(量子収量は通常0.5未満、または0.1未満)である。
GI管
本明細書で使用される場合、用語「胃腸管」または「GI管」は、食糧の消費および消化、栄養分の吸収、ならびに廃棄物の排出の責任を負う臓器系の全ての部分を指す。これには、口、咽頭、食道、胃、小腸、大腸、直腸、肛門、および同様のものなどの開口部および器官、ならびに前述の部位を結合している様々な通路および括約筋を含む。装置は、被験者のGI管(例えば口、咽頭、食道、胃、小腸、大腸、直腸、肛門、括約筋、十二指腸、空腸、回腸、上行結腸、横行結腸、および下行結腸)からの試料中で分析物、例えば細菌細胞を検出、分析、および/または定量化するために使用されてもよい。また装置は、女性生殖管を含むGI管の外側から細菌細胞を検出または定量化するために使用されてもよい。いくつかの実施形態では、被験者からの試料は、真核細胞を含有しない環境試料である。
GI管は、口腔から肛門まで延在する大きい臓器である。GI管の主要機能は、食糧を消化し、栄養分を吸収し、あらゆる廃棄物を排出することである。GI管は食道、胃、および腸から構成される。GI管の異なる区分は、概して異なる特性に関連する。咀嚼した食糧は食道を通って流れて胃の中に入り、胃の中に食糧が一時保管されて胃酸と混合される。蠕動と呼ばれる不随意筋収縮は、食糧を胃から押し出して小腸の中に入れる。小腸は十二指腸、空腸および回腸に分割することができる。食糧の消化および吸収の大部分は回腸内で起きる。廃棄物および不要な生成物は結腸または大腸の中に移行する。典型的には食糧は食道内に10〜14秒間留まり、小腸内で2〜4時間移動する。胃の内容物の半分は60〜90分以内に空になる(Khutoryanskiy(2015)Nature Materials14:963−964)。食糧が胃にほぼpH7.0で入る一方で、食糧は胃内で酸性になる(pH1〜5)。近位小腸でのpHは、6.8〜7.88;遠位小腸では5.26〜6.72、上行結腸では5.26〜6.72、下行結腸では5.20〜7.02(Khutoryanskiy(2015)Nature Materials14:963−964)である。
ヒトのGI管内で生息できる1000を超す異なる微生物種、例えばアクチノバクテリア、ビフィズス菌、コリオバクター、エガセラ、スラッキア菌、放線菌、バクテロイデス、ファーミキューテス、ゲメラ、クロストリジウム、ラクノスピラ、ネガティウィクテス、フソバクテリウム、および菌類(例えば真核生物)が識別されている。例えばRajilic−Stojanovic and de Vos、(2014)FEMS Microbiol. Rev.38(5):996−1047;およびCarrollら(2015)Mamm.Genome20(7):395−403を参照されたい。小腸がほとんど細菌を含有しないのに対して、結腸は1013〜1014の共生細菌を備える(Johanssonら(2013)Nat.Rev.Gastroenterol.Hepatol.10(6):352−361)。
腸液は種々の消化酵素(例えばペプシン、リパーゼ、アミラーゼ、エンテロキナーゼ、サッカロース、マルターゼ、ラクターゼ、セクレチン、モチリン)を含有することができる。例えばUllebergら(2011)Food Dig.2(103):52−61を参照されたい。
疾患または不良
本明細書で説明する分析物の検出および/または分析は、被験者が疾患もしくは不良(例えばGIの異常)を有するか、または疾患もしくは不良を進行させるリスクがあるかどうかを判断するために使用されてもよい。これらの疾患および不良は、被験者のGI管内に存在する疾患および不良に限定されず、被験者のGI管以外の部位の疾患または不良を含むことができる。例えばいくつかの実施形態では、GI管内に存在する分析物は、全身性疾患または不良を示すことがある。いくつかの実施形態では、分析物は全身性疾患または不良に関連する。いくつかの実施形態では、GI管内に存在する分析物は、感染症、IBD、クローン病、および癌を含むが、それに限定されず、本明細書で説明する疾患または不良を示してもよい。
本明細書で説明するあらゆる方法のいくつかの実施形態では、被験者はGIの不良を有する。いくつかの実施形態では、本明細書で開示する分析物は被験者内のGIの異常を示してもよい。このようなGIの異常の例は、炎症性腸疾患(IBD)、クローン病(例えば、活動性クローン病、難治性クローン病、もしくは瘻孔を伴うクローン病)、潰瘍性結大腸炎、不確定大腸炎、感染性大腸炎、顕微鏡的大腸炎、薬剤または化学物質誘導性大腸炎、憩室炎、虚血性大腸炎、偽膜性大腸炎、出血性大腸炎、溶結性尿毒症症候群大腸炎、コラーゲン蓄積大腸炎、白血球接着不全症−1などの先天性免疫の異常に関連する大腸炎、便流変便性大腸炎、胃炎、消化性潰瘍、ストレス性潰瘍、出血性潰瘍、胃酸過多症、消化不良、胃不全麻痺、ゾリンジャーエリソン症候群、胃食道逆流症、短腸(吻合)症候群、粘膜炎(例えば口腔粘膜炎、消化管粘膜炎、鼻粘膜炎および直腸炎)、壊死性腸炎、食道炎、全身性マスト細胞症に関連する分泌過剰状態、好塩基球性白血病、高ヒスタミン血症、セリアック病(例えば非熱帯性スプルー)、血清反応陰性関節症に関連する腸の異常、好酸球性胃腸炎、放射線療法または化学療法(チェックポイント阻害剤化学療法など)に関連する大腸炎、白血球接着不全症−1などの先天性免疫の異常に関連する大腸炎、胃炎、慢性肉芽腫症、食物アレルギー、感染性胃炎または腸炎(例えばヘリコバクターピロリ感染慢性胃炎)、感染体によって起きた他の形の胃腸炎症、過敏結腸症候群、小腸内細菌異常増殖(SIBO)ならびに回腸嚢炎を含む。
「炎症性腸疾患」または「IBD」は、GI管の慢性自己免疫疾患である。IBDの原因はまだわかっていないが、遺伝、感染および免疫の影響を受けやすいなどのいくつかの要因が暗示されている。IBDは、白人、特にユダヤ系の人々に非常によく見られる。
GI管の慢性自己免疫疾患は、潰瘍性大腸炎(UC)またはクローン病(CD)のいずれかとして臨床的に表れる。どちらのIBD疾患も、GI管の悪性腫瘍のリスクの増加に関連する。「クローン病」(「CD」)は、GI管全体のあらゆる部位に影響を及ぼす可能性のある慢性貫壁性炎症性疾患であり、UCは結腸の粘膜炎症である。どちらの疾患も頻繁な排便、栄養不良、および脱水による臨床特性があり、日常生活の活動が乱れる。CDは吸収不良、狭窄、および瘻孔の進行によって悪化することが多く、繰り返し手術を必要とすることがある。頻度は低いが、UCは重度の血性下痢および中毒性巨大結腸を暗示することがあり、これも手術を必要とする。クローン病の最も顕著な特徴は、腸官壁の粒状の赤紫の水腫肥厚である。炎症が進行すると、これらの肉芽腫はそれらの境界を消失し、包囲する細胞と一体化することが多い。下痢および腸閉塞症は顕著な臨床特徴である。潰瘍性大腸炎と同様に、クローン病の過程は軽度または重度を持続または再発することがあるが、潰瘍性大腸炎と違って、クローン病は腸の関与した区分の切除によって治癒しない。クローン病のほとんどの患者はある時点で手術を必要とするが、その後の再発が多く、通常治療を続ける。クローン病は、口から肛門までの消化管のあらゆる部分に関与することがあるが、典型的にはクローン病は、回結腸、小腸または結腸から肛門領域に現れる。病理組織学的に、疾患は不連続の肉芽腫、陰窩膿瘍、亀裂およびアフタ性潰瘍に現れる。炎リンパ球(TおよびB細胞の両方)、形質細胞、マクロファージ、および好中球から成る症性浸潤が混合される。IgMおよびIgGを分泌する形質細胞、マクロファージおよび好中球の不均衡な増加がある。
「潰瘍性大腸炎(UC)」は大腸を冒す。疾患の過程は軽度または重度を持続または再発することがある。初期の病変は、リーベルキューン腺の陰窩の底部に膿瘍形成をもつ炎症性浸潤である。膨張して破裂したこれらの陰窩の癒着は、覆う粘膜をその血液供給から分離して潰瘍を生じる傾向がある。疾患の症状は、筋痙攣、下腹部の痛み、直腸出血を含み、おもに血液、膿およびわずかな便粒子を伴う粘液から成る分泌物を頻繁に排出する。急性、重度、または慢性の、絶え間ない潰瘍性大腸炎に対して、全結腸の切除を必要とすることがある。
疾患または不良の「症状」(例えば炎症性腸疾患、例えば潰瘍性大腸炎もしくはクローン病)は、あらゆる病的兆候または正常な構造、機能、もしくは被験者が経験した感覚からの逸脱、および疾患の兆候である。
ある特定の実施形態では、被験者は小腸内細菌異常増殖(SIBO)を有する。小腸は、健康な状態で10細菌/mL未満を収容する。腸内菌叢の恒常性が破壊され、または異常であるとき、腸内菌叢の様々な機能は制御不能である。例えばShreinerら(2016)Curr.Opin.Gastroenterol.31(1):69−75;Buresら(2010)World J.Gastroenterol.16(24):2978−2990を参照されたい。小腸内の過剰レベルの細菌(10細菌/mL超)および異常なタイプの細菌によりSIBOの進行をもたらす。SIBOは慢性下痢、腹部不快感、膨満、吸収不良、鼓腸、および意図しない体重減少に関連する。グラム陽性菌は典型的には小腸内に見出される一方で、SIBOを患った被験者は、一般に小腸内に極わずかのみ存在する、または全く存在しないグラム陰性菌を含む、小腸内の種々の細菌を有する。例えばSIBOに存在する細菌は、粘膜を損傷する毒素を分泌し、または胆汁塩を代謝することがある、これにより吸収不良および鼓腸をもたらす可能性がある。24〜50歳の被験者と61歳以上の被験者のSIBOの有病数を比較する研究では、SIBOは若い被験者に比べて高齢の被験者の有病数が多いことが発見された(それぞれ15.6%および5.9%)(Parlesakら(2003)J.Am.Geriatr.Soc.51(6):768−773)。またSIBOは体重減少した被験者もより多く見られた。SIBOを進行する危険因子は、代謝異常(例えば糖尿病、低塩酸症)、栄養不良、過敏性腸症候群(IBS)、セリアック病、クローン病、肝硬変、腎不全、胃不全麻痺、小腸運動不全、GI管の構造異常(例えば空腸憩室)、胃切除および免疫不全を含む。追加の危険因子は、ある特定の薬物(例えば抗生物質、胃酸分泌抑制)の使用を含む。例えばDukowiczら(2007)Gastronenterol.Hepatol.3(2):112−122を参照されたい。いくつかの実施形態では、SIBOを有する被験者は腸通過時間が遅れる(Cuocoら(2002)Hepatogastroenterology49:1582−1586)。いくつかの実施形態では、SIBOを有する被験者は腸通過時間が速まる(Van CittersおよびLin、(2006)Clin.Nutrition in Gastrointestinal Disease.Thorofare:Slack Inc;2006;271−280)。
本明細書で使用される場合、被験者が10コロニー形成単位(CFU)/mL超、例えば10CFU/mL超、10CFU/mL超、10CFU/mL超、10CFU/mL超、10CFU/mL超、10CFU/mL超、1010CFU/mL超の腸細菌レベルを有する場合、被験者はSIBOを有するか、またはSIBOを有するリスクがある。いくつかの実施形態では、細菌はグラム陽性菌およびグラム陰性細菌の両方である。いくつかの実施形態では、細菌はグラム陽性菌である。いくつかの実施形態では、細菌はグラム陰性菌である。
健康な人のSIBOの有病率は、約0〜20%まで幅がある(例えばLombardoら(2010)Clin.Gastroenterol.Hepatol.8:504−8;Saboteら(2008)Obes.Surg.18:371−7;Posserudら(2007)Gut56:802−8;Teo(2004)J.Gastroenterol.Hepatol.19:904−9;Lewisら(1999)Age Aging28:181−5;Pimentelら(2003)Am.J.Gastroenterol.98:412−9;Ranaら(2011)Diabetes Technol.Ther.13:1115−20;Brattenら(2008)Am.J.Gastroenterol.103:958−63;およびScarpelliniら(2009)J.Pediatr.155:416−20)。いくつかの臨床条件はSIBOに関連し、本明細書では「SIBOに関連した状態」と呼ばれる。例示的なSIBOに関連した状態は、セリアック病(例えばRanaら(2007)Trop.Gastroenterol.28:159−61;Rubio−Tapiaら(2009)J.Clin.Gastroenterol.43:157−61;およびTursiら(2003)Am.J.Gastroenterol.98:839−43を参照されたい)、強皮症などの結合組織病(例えばLevesqueら(2009)Rheumatology48:1314−9;およびParodiら(2008)Am.J.Gastroenterol.103:1257−62を参照されたい)、クローン病(例えばFukushimaら(1999)Dis.Colon Rectum42:1072−7;Klausら(2009)Gastroenterol.9:61;および米国特許出願公開第2002/0039599号を参照されたい)、糖尿病(例えばRanaら(2011)Diabetes Technol Ther13:1115−20、およびZaccardiら(2009)Eur.Rev.Med.Pharmacol.Sci.13:419−23を参照されたい)、甲状腺機能低下症(例えばLauritanoら(2007)J.Clin.Endocr.Metab.92:4180−4を参照されたい)、非特異性運動不全(例えばJacobsら(2013)Aliment.Pharmacol.Ther.37:1103−11を参照されたい)、放射線腸疾患(例えばWedlakeら(2008)Eur.J Cancer44:2212−7を参照されたい)、潰瘍性大腸炎(例えばIbanezら(2008)Gastroenterology134:A−350を参照されたい)、慢性疲労症候群(例えばOjettiら(2009)Eur.Rev.Med.Pharmacol.Sci.13:419−23を参照されたい)、慢性膵炎(例えばMancillaら(2008)136:976−80;およびTrespiら(1999)Curr.Med.Res.Opin.15:47−52を参照されたい)、薬剤誘導による酸分泌の抑制(例えばJacobs(2013)Aliment.Pharmacol.Ther.37:1103−11;Compareら(2010)Eur.J.Clin.Invest.41:380−6:およびLombardoら(2010)Clin.Gastroenterol.Hepatol.8:504−8を参照されたい)、末期腎不全(例えばStridら、(2003)Digestion67:129−37を参照されたい)、線維筋痛(例えば米国特許出願公開第2002/0039599号を参照されたい)、過敏性腸症候群(Posserudら(2007)Gut56:802−8;Brattenら(2008)Am.J.Gastroenteral.103:958−63;30.Pimentelら(2000)Am.J.Gastroenterol.95:3503−6;Nuceraら(2005)Aliment.Pharmacol.Ther.21:1391−5;Lupascuら(2005)Aliment.Pharmacol.Ther.22:1157−60;およびGroverら(2008)Neurogastroenterol.Motil.20:998−1008)、HIV感染および慢性リンパ性白血病などの免疫不全症候群(例えばChaveらAm.J.Gastroenterol.89:2168−71;およびSmithら(1990)J.Clin.Pathol.43:57−9を参照されたい)、肝硬変(例えばYangら(1998)Scand.J.Gastroenterol.33:867−71;およびGunnarsdottir(2003)Am.J.Gastroenterol.98:1362−70を参照されたい)、肥満(例えばSabateら(2008)Obes.Surg.18:371−7;およびMadridら(2011)Dig.Dis.Sci.56:155−60を参照されたい)、経静脈栄養(例えばGutierrezら(2012)J.Pediatr.Surg.47:1150−4を参照されたい)、酒さ(Parodiら、Clin.Gastroenterol.Hepatol.6:759−64)、筋ジストロフィー(例えばTarnopolskyら(2010)Muscle Nerve42:853−5を参照されたい)、ならびにパーキンソン病(例えばGabrielli(2011)Movement Disord.26:889−92を参照されたい)を含むが、それに限定されない。例えば本明細書で説明する方法は、SIBOに関連した状態を有する被験者内のSIBOを検出するために使用されてもよい。
本明細書で説明する任意の方法のいくつかの実施形態では、被験者はSIBOを有する、またはSIBOに関連した状態を有する疑いがある。本明細書で説明する任意の方法のいくつかの実施形態では、被験者は、腫腸、下痢、鼓腸、腹痛、便秘、体重減少、発熱、腹部圧痛、吐き気、胃内容鬱滞、および脂肪便から成る群から選択された1つ以上の症状を有する。
本明細書で説明する任意の方法のいくつかの実施形態では、被験者は外科的処置を受けていた。例えばSIBOは、腹部手術、両側の迷走神経切断、胃切除、回盲弁切除、およびroux−en−Y再建(例えばその全内容が参照により本明細書に明示的に組み込まれる、Graceら(2013)Aliment.Pharmacol.Ther.38(7):674−88を参照されたい、)を受けた被験者に有病が多い。本明細書で説明する任意の方法のいくつかの実施形態では、被験者は、腹部手術、両側の迷走神経切断、胃切除、回盲弁切除、およびroux−en−Y再建から成る群から選択された外科的処置を受けている。
いくつかの実施形態では、本明細書で開示する分析物の検出は、異常な細菌個体群に関連した胃腸管の不良を示す。細菌は、流体試料中に存在する細菌のタイプ、またはGI管の特定領域内の細菌の濃度を含んでもよいが、それに限定されない。本明細書で説明する方法を使用して獲得したデータは、被験者が小腸内細菌異常増殖(SIBO)などの感染症を有するかどうかを判断し、または診断もしくは他の目的のためにGI管内の細菌個体群を特徴付けるために使用されてもよい。いくつかの実施形態では、被験者内の本明細書で開示する分析物の検出は、被験者内の内胚葉に由来する疾患または状態を示すことがある。本明細書で説明する任意の方法のいくつかの実施形態では、被験者は、胃炎、セリアック病、肝炎、アルコール性肝疾患、脂肪性肝疾患(脂肪肝)、非アルコール性脂肪肝疾患(NASH)、肝硬変、原発性硬化性胆管炎、膵炎、間質性膀胱炎、喘息、慢性閉塞性肺疾患、肺線維症、咽頭炎、甲状腺炎、甲状腺機能亢進症、副甲状腺炎、腎炎、橋本病、アジソン病、グレーブス病、シェーグレン症候群、1型糖尿病、骨盤内炎症性疾患、耳道炎症、耳鳴、前庭神経炎、中耳炎、耳道炎症、気管炎、胆汁鬱滞性肝疾患、原発性硬化性胆管炎、肝実質、肝臓の遺伝性代謝異常、バイラー症候群、脳腱黄色腫症、ツェルウェガー症候群、新生児肝炎、嚢胞性線維症、ALGS(アラジール症候群)、PFIC(進行性家族性肝内胆汁鬱滞)、自己免疫性肝炎、原発性胆汁性肝硬変(PBC)、肝線維症、NAFLD、門脈圧亢進症、薬物に起因した黄疸または妊娠中の黄疸などの一般的な胆汁鬱滞、PFIC1などの遺伝的形の胆汁鬱滞などの肝内および肝外胆汁鬱滞、胆石および総胆管結石症、胆道系の閉塞を生じる悪性腫瘍、胆汁鬱滞/黄疸に起因する症状(擦傷、掻痒)、進行性胆汁鬱滞を生じる慢性自己免疫性肝炎、および胆汁鬱滞性肝疾患の掻痒、十二指腸潰瘍、腸炎(放射線、化学療法、または感染症誘導の腸炎)、憩室炎、回腸嚢炎、胆嚢炎、ならびに胆管炎の群から選択された内胚葉に由来する疾患または状態を有する。本明細書で説明する任意の方法のいくつかの実施形態では、内胚葉に由来して組織内に起きる炎症性疾患または状態は、肝臓の炎症である。
いくつかの実施形態では、本明細書で開示する分析物の検出は、肝臓の疾患または不良を示す。いくつかの実施形態では、被験者における本明細書で開示する分析物の検出は、被験者内の肝臓疾患または不良を示すことがある。例えば本明細書で説明する方法、装置、および組成物は、被験者が肝臓疾患もしくは不良を有するか、または肝臓疾患もしくは不良を進行するリスクがあるかどうかを判断し、かつ/あるいは肝臓疾患もしくは不良の治療の過程を判断またはモニタリングするために使用されてもよい。肝臓疾患および不良の非包括的リストには、線維症、肝硬変、アルコール性肝疾患、脂肪性肝疾患(脂肪肝)、非アルコール性脂肪肝疾患(NASH)、胆汁鬱滞性肝疾患、肝実質、肝臓の遺伝性代謝異常、PFIC(進行性家族性肝内胆汁鬱滞)、自己免疫性肝炎、原発性胆汁性肝硬変(PBC)、肝線維症、NAFLD、進行性胆汁鬱滞を生じる慢性自己免疫性肝炎、胆汁鬱滞性肝疾患の掻痒、肝臓の炎症、および肝線維症が含まれるが、それに限定されない。
治療を選択し最適化する方法
いくつかの実施形態では、本明細書で説明する方法は、GIの不良(例えばSIBO)を有するか、またはGIの不良(例えばSIBO)を進行するリスクがあると識別された被検者に1つ以上の治療、例えば抗生物質の投与を含む。また方法は、分析物の有無に基づいて、または分析物の量に基づいて、GIの不良を有するか、またはGIの不良を進行するリスクがあると判断された被験者のための治療を選択することを含むこともできる。また方法は、治療する、疾患の進行を遅らせるか、または疾患が進行するリスクを低減するために、GIの不良を有するか、またはGIの不良を進行するリスクがある被験者を、本明細書で説明する方法により選択された治療を施すこと含むこともできる。例えばいくつかの実施形態では、本明細書で説明する方法は、SIBOを有するか、またはSIBOを進行するリスクがあると識別された被験者への抗生物質(例えばリファキシミン)の投与を含むことができる。いくつかの実施形態では、方法は、SIBOを有する、またはSIBOを進行するリスクがある被験者(例えばSIBOに関連した状態を有する被験者)を選択すること、および疾患の進行を治療する、遅らせる、またはSIBOを進行するリスクを低減するために、抗生物質(例えばリファキシミン)で被験者を治療することを含むこともできる。
本明細書で説明する任意の方法のいくつかの実施形態では、方法は、例えば1つ以上の分析物の増減、または臨床転帰に関連したあらゆる他のパラメータに対して、被験者をモニタリングするステップをさらに含むことができる。いくつかの実施形態では、モニタリングするステップは、被験者に分析物の有無、および/または分析物のレベルもしくは量を判断する摂取可能装置を提供することを含む。いくつかの実施形態では、モニタリングするステップは、治療を施す前、治療の過程中、または治療後に現れる。いくつかの実施形態では、モニタリングするステップは、分析物の有無、および/または分析物のレベルもしくは量を判断するために被験者に予め提供された摂取可能装置を摂取する追加のステップを含む。
またGI不良の治療効果を判定する方法も本明細書に提供される。いくつかの実施形態では、摂取可能装置を提供することにより、被験者内のGI不良の治療を首尾よく判断することができる(例えば分析物の有無が判断され;分析物のレベルは初期に被験者内の判断された分析物のレベルと比較して低減され;分析物のレベルは対照被験者(例えばGIの不良を有さないか、またはGIの不良を進行するリスクがない被験者)内で判断された分析物のレベルと比較して低減され;分析物のレベルは、初期に被験者内で判断された分析物のレベルと比較して増加される)。いくつかの実施形態では、摂取可能装置を提供するステップの前に、被験者はGIの不良のための治療(例えば本明細書で説明するあらゆる治療)を受けた。例えばいくつかの実施形態では、分析物(例えば本明細書で説明するあらゆる分析物)のレベルは、GIの不良のための治療の前に本明細書で説明する分析物のレベルと比較して低減され、さらなる治療は中断される。例えばいくつかの実施形態では、分析物(例えば本明細書で説明するあらゆる分析物)のレベルは、GIの不良のための治療の前に本明細書で説明する分析物のレベルと比較して増加され、異なる治療が施される。
胃腸の不良(例えばクローン病、潰瘍性大腸炎)を治療または防ぐための薬品の非制限例は、サイトカイン産生を抑圧する、自己抗原の発現を下方制御もしくは抑圧する、またはMHC抗原を覆う物質を含む。このような薬品の例は、2−アミノ−6−アリル−5−置換ピリミジン(米国特許第4,665,077号を参照されたい);非ステロイド性抗炎症薬(NSAID);ガンシクロビル;タクロリムス;コルチゾールまたはアルデストロンなどのグルココルチコイド;シクロオキシゲナーゼ阻害剤などの抗炎症薬;5−リポキシゲナーゼ阻害剤;またはロイコトリエン受容体アンタゴニスト;アザチオプリンもしくはミコフェノール酸モフェチル(MMF)などのプリンアンタゴニスト;シクロホスファミドなどのアルキル化剤;ブロモクリプチン;ダナゾール;ダプソン;(米国特許第4,120,649号に記載されたようにMHC抗原を覆う)グルテルアルデヒド;MHC抗原およびMHC断片のための抗イディオタイプ抗体;シクロスポリン;6−メルカプトプリン;副腎皮質ホルモンもしくは糖質コルチコステロイドもしくは糖質コルチコイド類似体などのステロイド、例えばプレドニゾン、SOLU−MEDROL(登録商標)を含むメチルプレドニゾロン、メチルプレドニゾロンコハク酸エステルナトリウム、およびデキサメタゾン;メトトレキサート(経口または皮下)などのジヒドロ葉酸レダクターゼ阻害剤;クロロキンおよびヒドロキシクロロキンなどの抗マラリア剤;スルファサラジン;レフルノミド;サイトカインもしくはサイトカイン受容体抗体もしくは抗インターフェロン−アルファ、−ベータ、もしくは−ガンマ抗体を含む5個のアンタゴニスト、抗腫瘍受容体因子(TNF)−アルファ抗体(インフリキシマブ(REMICADE(登録商標))もしくはアダリムマブ)、抗TNF−アルファイムノアドヘシン(エタネルセプト)、抗TNF−ベータ抗体、抗インターロイキン−2(IL−2)抗体および抗IL−2受容体抗体、および抗インターロイキン−6(IL−6)受容体抗体およびアンタゴニスト;抗CD1laおよび抗CD18抗体を含む抗LFA−1抗体;抗L3T4抗体、非相同の抗リンパ球グロブリン;pan−T抗体、抗CD3または抗CD4/CD4a抗体;LFA−3結合ドメイン(1990年7月26に公開された国際公開第90/08187号)を含有する可溶性ペプチド;ストレプトキナーゼ;トランスフォーミング増殖因子−ベータ(TGF−ベータ);ストレプトドマーゼ;ホストからのRNAまたはDNA;FK506;RS−61443;クロラムブシル;デオキシスペルグアリン;ラパマイシン;T細胞受容体(Cohenら、米国特許第5,114,721号);T細胞受容体断片(Offnerら、Science,251:430−432(1991);国際公開第90/11294号;Janeway、Nature,341:482(1989);および国際公開第91/01133号);BAFFもしくはBR3抗体などのBAFFアンタゴニストまたはイムノアドヘシンおよびzTNF4アンタゴニスト(評価のために、MackayおよびMackay,Trends Immunol,23:113−5(2002)を参照されたい;CD40−CD40リガンドへの抗体を阻止することを含む、抗CD40受容体もしくは抗CD40リガンド(CD154)などのT細胞補強信号に干渉する生物学的薬品(例えばDurieら、Science,261:1328−30(1993);Mohanら、J.Immunol,154:1470−80(1995))およびCTLA4−lg(Finckら、Science,265:1225−7(1994));ならびにT10B9などのT細胞受容体抗体(欧州特許第340,109号)を含む。また補助薬の非制限例は、以下も含む、すなわちブデノシド;上皮成長因子;アミノサリチル酸;メトロニダゾール;メサラジン;オルサラジン;バルサラジン;抗酸化物質;トロボキサン阻害剤;IL−1受容体抗体;抗IL−1モノクローナル抗体;成長因子;エラスターゼ阻害剤;ピリジニルイミダゾール化合物;TNFアンタゴニスト;IL−4、IL−10、IL−13および/またはTGFβサイトカインもしくはそのアゴニスト(例えばアゴニスト抗体);IL−11;プレドニゾロン、デキサメタゾン、またはブデソニドのグルクロニドもしくはデキストラン抱合体;ICAM−1アンチセンスホスホロチオエートオリゴデキシヌクレオチド(ISIS2302;Isis Pharmaceuticals,Inc.);可溶性補体受容体1(TP1O;T Cell Sciences,Inc.);遅延放出性メサラジン;血小板活性化因子(PAF)のアンタゴニスト;シプロフロキサシン;ならびにシプロフロキサシンも含む。いくつかの実施形態では、胃腸の不良(例えばSIBO)を治療または防止する薬品は、本明細書で説明するあらゆる分析物(例えばリファキシミン)を含む。UCのための薬品の例は、軽度の症例ではスルファサラジンおよび関連のサリシレート含有薬剤、また重度の症例ではコルチコステロイド剤である。
サリシレートまたはコルチコステロイドのいずれかの局所投与は場合によっては、特に疾患が遠位の腸に限局されている場合に有効であり、全身使用と比較して副作用の低減に関連する。鉄および抗下痢剤の投与などの補助的手段が場合によって示される。アザチオプリン、6−メルカプトプリンおよびメトトレキサートも場合によって、難治性コルチコステロイド依存症例において使用するように処方される。
いくつかの実施形態では、治療のために選択された抗生物質は、ベータラクタム系抗生物質、アミノグリコシド、アンサ型抗生物質、アントラキノン、アゾール系抗生物質、グリコペプチド系抗生物質、マクロライド、ヌクレオシド系抗生物質、ペプチド系抗生物質、ポリエン系抗生物質、ポリエーテル系抗生物質、キノロン、ステロイド系抗生物質、スルホンアミド、テトラサイクリン、ジカルボン酸、抗菌性金属、酸化剤、フリーラジカルおよび/または活性酸素を放出する物質、カチオン性抗菌薬剤、第四級アンモニウム化合物、ビグアニド、トリグアニド、ビスビグアニドならびにそれらの類似体およびポリマーおよび天然由来の抗生物質化合物から成る群から選択される。
ベータラクタム系抗生物質は、2−(3−アラニル)クラバム、2−ヒドロキシメチルクラバム、8−エピ−チエナマイシン、アセチル−チエナマイシン、アモキシシリン、アモキシシリンナトリウム、アモキシシリン三水和物、アモキシシリン−クラブラン酸カリウム結合体、アンピシリン、アンピシリンナトリウム、アンピシリン三水和物、アンピシリン−スルバクタム、アパルシリン、アスポキシシリン、アジドシリン、アズロシリン、アズトレオナム、バカンピシリン、ビアペネム、カルベニシリン、カルベニシリン二ナトリウム、カルフェシリン、カリンダシリン、カルペチマイシン、セファセトリル、セファクロル、セファドロキシル、セファレキシン、セファロリジン、セファロチン、セファマンドール、セファマンドール、セファピリン、セファトリジン、セファトリジンプロピレングリコール、セファゼドン、セファゾリン、セフブペラゾン、セフカペン、セフカペンピボキシル塩酸塩、セフジニル、セフジトレン、セフジトレンピボキシル、セフェピム、セフェタメト、セフェタメトピボキシル、セフィキシム、セフィネノキシム、セフィネタゾール、セフミノクス、セフミノクス、セフモレキシン、セフォジジム、セフォニシド、セフォペラゾン、セフォラニド、セフォセリス、セフォタキシム、セフォテタン、セフォチアム、セフォキシチン、セフォゾプラン、セフピラミド、セフピラム、セフポドキシム、セフポドキシムプロキセチル、セフプロジル、セフキノーム、セフラジン、セフロキサジン、セフスロジン、セフタジジム、セフテラム、セフテラムピボキシル、セフテゾール、セフチブテン、セフチゾキシム、セフトリアキソン、セフロキシム、セフロキシムアキセチル、セファロスポリン、セファマイシン、キチノボリン、シクラシリン、クラブラニク酸、クロメトシリン、クロキサシリン、サイクロセリン、デオキシプルラシドマイシン、ジクロキサシリン、ジヒドロプルラシドマイシン、エピシリン、エピチエナマイシン、エルタペネム、ファロペネム、フロモキセフ、フルクロキサシリン、ヘタシリン、イミペネム、レナムピシリン、ロラカルベフ、メシリナム、メロペネム、メタムピシリン、メチシリン、メズロシリン、モキサラクタム、ナフシリン、ノルチエナマイシン、オキサシリン、パニペネム、ペナメシリン、ペニシリン、フェネチシリン、ピペラシリン、タゾバクタム、ピバムピシリン、ピブセファレキシン、ピブメシリナム、ピブメシリナム塩酸塩、プルラシドマイシン、プロピシリン、サルモキシシリン、スルバクタム、スルベニシリン、タラムピシリン、テモシリン、テルコナゾール、チエナマイシン、チカルシリンならびにそれらの類似体、塩、および誘導体を含むが、それに限定されない。
アミノグリコシドは、1,2’−N−DL−イソセリル−3’,4’ジデオキシカナマイシンB、1,2’−N−DL−イソセリル−カナマイシンB、1,2’−N[(S)−4−アミノ−2−ヒドロキシブチル]−3’,4’−ジデオキシカナマイシンB、1,2’−N−[(S)−4−アミノ−2−ヒドロキシブチル]カナマイシンB、1−N−(2−アミノブタンスルフォニル)カナマイシンA、1−N−(2−アミノエタンスルフォニル)3’,4’−ジデオキシリボスタマイシン、1−N−(2−アミノエタンスルフォニル)3’デオキシリボスタマイシン、1−N−(2−アミノエタンスルフォニル)3’,4’−ジデオキシカナマイシンB、1−N−(2−アミノブタンスルフォニル)カナマイシンA、1−N−(2−アミノエタンスルフォニル)カナマイシンB、1−N−(2−アミノブタンスルフォニル)リボスタマイシン、1−N−(2−アミノエタンスルフォニル)3’ デオキシカナマイシンB、1−N−(2−アミノプロパンスルフォニル)3’,4’−ジデオキシカナマイシンB、1−N−(2−アミノプロパンスルフォニル)カナマイシンA、1−N−(2−アミノプロパンスルフォニル)カナマイシンB、1−N−(L−4−アミノ−2−ヒドロキシ−ブチル)2’,3’−ジデオキシ−2’−フルオロカナマイシンA、1−N−(L−4−アミノ−2−ヒドロキシ−プロピオニル)2’,3’−ジデオキシ−2’−フルオロカナマイシンA、1−N−DL−3’,4’−ジデオキシ−イソセリルカナマイシンB、1−N−DL−イソセリルカナマイシン、1−N−DL−イソセリルカナマイシンB、1−N−[L−(−)−(アルファ−ヒドロキシガンマ−アミノブチリル)]−XK−62−2、2’,3’−ジデオキシ−2’−フルオロカナマイシンA、2−ヒドロキシゲンタマイシンA3,2−ヒドロキシゲンタマイシンB、2−ヒドロキシゲンタマイシンB1,2−ヒドロキシゲンタマイシンJI−20A、2−ヒドロキシゲンタマイシンJI−20B、3’’−N−メチル−4’’−C−メチル−3’,4’−ドデオキシカナマイシンA、3’’−N−メチル−4’’−C−メチル−3’,4’−ドデオキシカナマイシンB、3’’−N−メチル−4’’−C−メチル−3’,4’−ドデオキシ−6’メチルカナマイシンB、3’,4’−ドデオキシ−3’−エノ−リボスタマイシン、3’,4’−ジデオキシンアミン、3’,4’−ジデオキシリボスタマイシン、3’−デオキシ−6’−N−メチル−カナマイシンB、3’−デオキシンアミン、3’デオキシリボスタマイシン、3’−オキシサッカロシン、3,3’−ネポトレハロサジアミン、3−デメトキシ−2’’−NフォルミミドイルイスタマイシンB二硫酸塩テトラハイドレート、3−デメトキシイスタマイシンB、3−0−デメチル−2−N−フォルミミドイルイスタマイシンB、3−0−デメチルイスタマイシンB、3−トレハロスアミン、411,6,11−ジデオキシジベカシン、4−N−グリシル−KA−6606VI、5’’−アミノ−3’,4’,5’’−トリデオキシ−ブチロシンA、611−デオキシジベカシン、61−エピフォルチミシンA、6−デオキシ−ネオマイシン(構造6−デオキシ−ネオマイシンB)、6−デオキシ−ネオマイシンB、6−デオキシ−ネオマイシンC、6−デオキシ−パロモマイシン、アクミマイシン、AHB−3’,4’−ジデオキシリボスタマイシン、AHB−3’−デオキシカナマイシンB、AHB−3’−デオキシンアミン、AHB−3’−デオキシリボスタマイシン、AHB−411−611−ジデオキシジベカシン、AHB−611−ジデオキシジベカシン、AHB−ジデオキシンアミン、AHB−カナマイシンB、AHB−メチル−3’−デオキシカナマイシンB、アミカシン、アミカシン硫酸塩、アプラマイシン、アルベカシン、アストロマイシン、アストロマイシン硫酸塩、ベカナマイシン、ブルエンソマイシン、ボホルマイシン、ブチロシン、ブチロシンB、カテヌリン、コウマミジンガンマ1、コウマミジンガンマ2、D,L−1−N−(アルファ−ヒドロキシ−ベータアミノプロピオニル)−XK−62−2、ダクチミシン、デ−O−メチル−4−N−グリシル−KA−6606VI、デ−0−メチル−KA−66061、デ−O−メチル−KA−70381、デストマイシンA、デストマイシンB、ジ−N6’,03−デメチルイスタマイシンA、ジベカシン、ジベカシン硫酸塩、ジヒドロストレプトマイシン、ジヒドロストレプトマイシン硫酸塩、エピ−フォルマミドイルイグリシジルフォルチミシンB、エピヒグロマイシン、フォルミミドイル−イスタマイシンA、フォルミミドイル−イスタマイシンB、フォルチミシンB、フォルチミシンC、フォルチミシンD、フォルチミシンKE、フォルチミシンKF、フォルチミシンKG、フォルチミシンKG1(立体異性体KG1/KG2)、フォルチミシンKG2(立体異性体KG1/KG2)、フォルチミシンKG3、フラミセチン、フラミセチン硫酸塩、ゲンタミシン、ゲンタミシン硫酸塩、グロベオマイシン、ハイブリマイシンA1、ハイブリマイシンA2、ハイブリマイシンB1、ハイブリマイシンB2、ハイブリマイシンC1、ハイブリマイシンC2、ハイドロキシストレプトマイシン、ハイグロマイシン、ハイグロマイシンB、イセパミシン、イセパミシン硫酸塩、イスタマイシン、カナマイシン、カナマイシン硫酸塩、カスガマイシン、リビドマイシン、マルコマイシン、ミクロノマイシン、ミクロノマイシン硫酸塩、ムタミシン、マイオマイシン、N−デメチル−7−O−デメチルセレスチセチン、デメチルセレスチセチン、イスタマイシンのメタンスルホン酸誘導体、ネブラマイシン、ネブラマイシン、ネオマイシン、ネチルミシン、オリゴスタチン、パロモマイシン、キントマイシン、リボスタマイシン、サッカロシン、セルドマイシン、シソミシン、ソルビスチン、スペクチノマイシン、ストレプトマイシン、トブラマイシン、トロハロースマイン、トレスタチン、バリダマイシン、ベルダマイシン、キシロスタシン、ジゴマイシン、ならびにそれらの類似体、塩、および誘導体を含むが、それに限定されない。
抗生物質アントラキノンは、アウラマイシン、シネルビン、ジトリサルビシン、ジトリサルビシンC、フィガロ酸フラギロマイシン、ミノマイシン、レベロマイシン、ルドルフォマイシン、スルフルマイシン、ならびにそれらの類似体、塩、および誘導体を含むが、それに限定されない。
抗生物質アゾールは、アザニダゾール、ビフォナゾール、ブトコナゾール、クロロミダゾール、クロロミダゾール塩酸塩、クロコナゾール、クロコナゾール1塩酸塩、クロトリマゾール、ジメトリダゾール、エコナゾール、エコナゾール硝酸塩、エニルコナゾール、フェンチコナゾール、フェンチコナゾール硝酸塩、フェザチオン、フルコナゾール、フルトリマゾール、イソコナゾール、イソコナゾール硝酸塩、イトラコナゾール、ケトコナゾール、ラノコナゾール、メトロニダゾール、メトロニダゾール安息香酸、ミコナゾール、ミコナゾール硝酸塩、ネチコナゾール、ニモラゾール、ニリダゾール、オモコナゾール、オミダゾール、オキコナゾール、オキコナゾール硝酸塩、プロペニダゾール、セクニダゾール、セルタコナゾール、セルタコナゾール硝酸塩、スルコナゾール、スルコナゾール硝酸塩、チニダゾール、チオコナゾール、ボリコナゾール、ならびにそれらの類似体、塩、および誘導体を含むが、それに限定されない。
抗生物質グリコペプチドは、アカントマイシン、アクタプラニン、アボパルシン、バルヒマイシン、ブレオマイシンB(銅ブレオマイシン)、クロロオリエンチシン、クロロポリスポリン、デメチルバンコマイシン、エンドウラシジン、ガラカルジン、グアニジルフンギン、ハチマイシン、デメチルバンコマイシン、N−ノナノニル−テイコプラニン、フレオマイシン、プラトマイシン、リストセチン、スタフィロシジン、タリソマイシン、テイコプラニン、バンコマイシン、ビクトマイシン、キシロカンジン、ゾルバマイシン、ならびにそれらの類似体、塩、および誘導体を含むが、それに限定されない。
マクロライドは、アセチルロイコマイシン、アセチルキタサマイシン、アンゴラマイシン、アジトロマイシン、バフィロマイシン、ブレフェルジン、カルボマイシン、カルコマイシン、シラマイシン、クラリトロマイシン、コンカナマイシン、デイソバレリル−ニッダマイシン、デミシノシル−ミシナマイシン、ジ−O−メチルチアクミシジン、ジリトロマイシン、エリトロマイシン、エリトロマイシンエストレート、エリトロマイシンエチルコハク酸、エリトロマイシンラクトビオン酸、エリトロマイシンステアリン酸、フルリトロマイシン、フォクシン、フォロマシジン、ハテルマライド、ハテルマライド、ジョサマイシン、ジョサマイシンロピオン酸、ジュベニマイシン、ジュベニマイシン、キタサマイシン、ケトチアクミシン、ランカバシジン、ランカバマイシン、ロイコマイシン、マケシン、マリドマイシン、メガロミシン、メチルロイコマイシン、メチルマイシン、ミデカマイシン、ミオカマイシン、マイカミノシルチルアクトン、マイシノマイシン、ニュートラマイシン、ニッダマイシン、ノナクチン、オレアンドマイシン、フェニルアセチデルタマイシン、パママイシン、ピクロマイシン、ロキタマイシン、ロサラミシン、ロキシスロマイシン、セデカマイシン、シンコマイシン、スピラマイシン、スワルパマイシン、タクロリムス、テリスロマイシン、チアクミシン、チルミコシン、トレポネマイシン、トロレアンドマイシン、チロシン、ベンツリシジン、ならびにそれらの類似体、塩、および誘導体を含むが、それに限定されない。
抗生物質ヌクレオシドは、アミセチン、アングストマイシン、アザスチミジン、ブラスチシジンS、エピロプリム、フルシトシン、グーゲロチン、ミルジオマイシン、ニッコーマイシン、ヌクレオシジン、オキサノシン、オキサノシン、プロマイシン、ピラゾマイシン、ショウドマイシン、シネフンギン、スパルソゲニン、スピカマイシン、ツニカマイシン、ウラシルポリオキシン、ベンギシド、ならびにそれらの類似体、塩、および誘導体を含むが、それに限定されない。
抗生物質ペプチドは、アクチノマイシン、アクレアシン、アラゾペプチン、アルンフォマイシン、アミチアマイシン、Zalerion arboricola製の抗真菌剤、アントリマイシン、アピド、アピダエシン、アスパルトシン、オーロモマイシン、バシロイシン、バシルロマイシン、バシルロペプチン、バシトラシン、バガシジン、ベミナマイシン、ベータ−アラニル−L−チロシン、ボットロマイシン、カプレオマイシン、カスポファンギン、セパシジン、セレキシン、シロファンギン、シルクリン、コリスチン、シクロデプシペプチド、シトファンギン、ダクチノマイシン、ダプトマイシン、デカペプチド、デソキシムルンドカンジン、エカノマイシン、エキノカンジンB、エキノマイシン、エコマイシン、エンニアチン、エタマイシン、ファバチン、フェリマイシン、フェリマイシン、フィセロマイシン、フルオロノカチアシン、フサリシジン、ガルジマイシン、ガタバリン、グロボペプチン、グリフォマイシン、グラミシジン、ヘルビコリン、イオマイシン、イツリン、イヨマイシン、イズペプチン、ジャニエマイシン、ジャンスチノシン、ジョリペプチン、カタノシン、キラートキシン、リポペプチド抗生物質、Zalerion sp.製のリポペプチド、リソバクチン、リゾチーム、マクロモマイシン、マガイニン、メリチン、メルサシジン、ミカマイシン、ムレイドマイシン、マイコプラネシン、マイコスブチリン、ネオペプチフルオリン、ネオビリドグリセイン、ネトロプシン、ナイシン、ノカチアシン、ノカチアシン6−デオキシグリコシド、ノシヘプチド、オクタペプチン、パシダマイシン、ペンタデカペプチド、ペプチフルオリン、ペルメチン、フィトアクチン、フィトストレプチン、プラノスチオシン、プルスバシン、ポリシリン、ポリミキシン抗生物質複合体、ポリミキシンB、ポリミキシンB1、ポリミキシンF、プレネオカルジノスタチン、キノマイシン、キヌプリスチン−ダルホプリスチン、サフラシン、サルマイシン、サルマイシン、サルマイシン、サンドラマイシン、サラマイセチン、シオマイシン、スペラビリン、スポラマイシン、ストレプトマイセス化合物、スブチリン、テイコプラニンアグリコン、テロマイシン、テルモチオシン、チオペプチン、チオストレプトン、トリデカプチン、ツシマイシン、ツベラクチノマイシン、ツベラクチノマイシン、チロトリシン、バリノマイシン、ビオマイシン、ビルジニアマイシン、ゼルバシン、ならびにそれらの類似体、塩、および誘導体を含むが、それに限定されない。
いくつかの実施形態では、抗生物質ペプチドは、抗菌活性および/または抗真菌活性を保有する、天然由来のペプチドである。このようなペプチドは、薬草または脊椎動物源から獲得することができる。
ポリエンは、アムホテリシン、アムホテリシン、アウレオフンギン、アイファクチン、アザロマイシン、ブラスチシジン、カンジシジン、カンジシジンメチルエステル、カンジマイシン、カンジマイシンメチルエステル、キノプリシン、フィリピン、フラボフンギン、フラジシン、ハマイシン、ハイドロプリシン、レボリン、ルセンソマイシン、ルキノマイシン、メジオシジン、メジオシジンメチルエステル、メパルトリシン、メチルアムホテリシン、ナタマイシン、ニフィマイシン、ナイスタチン、ナイスタチンメチルエステル、オキシプリシン、パルトリシン、ペンタマイシン、ペリマイシン、ピマリシン、プリマイシン、プロチシン、リモシジン、シストマイコシン、ソランギシン、トリコマイシン、ならびにそれらの類似体、塩、および誘導体を含むが、それに限定されない。
ポリエーテルは、20−デオキシ−エピ−ナラシン、20−デオキシサリノマイシン、カリオマイシン、ジアネマイシン、ジハイドロロノマイシン、エーテロマイシン、イオノマイシン、イソ−ラサロシド、ラサロシド、レノレマイシン、ロノマイシン、リソセリン、モネンシン、ナラシン、オキソロノマイシン、ポリサイクリックエーテル抗生物質、サリノマイシン、ならびにそれらの類似体、塩、および誘導体を含むが、それに限定されない。
キノロンは、アルキル−メチルエンジオキシ−4(IH)−25オキソシノリン−3−カルボン酸、アラトロフロキサシン、シノキサシン、シプロフロキサシン、シプロフロキサシン塩酸塩、ダノフロキサシン、デルモフォンギンA、エノキサシン、エンロフロキサシン、フレロキサシン、フルメキン、ガチフロキサシン、ゲミフロキサシン、グレパフロキサシン、レボフロキサシン、ロメフロキサシン、ロメフロキサシン、塩酸塩、ミロキサシン、モキシフロキサシン、ナジフロキサシン、ナリジクス酸、ニフロキン、ノルフロキサシン、オフロキサシン、オルビフロキサシン、オキソリン酸、パズフロキサシン、ペフロキサシン、メシル酸ペフロキサシン、ピペミド酸、ピロミド酸、プレマフロキサシン、ロソキサシン、ルフロキサシン、スパルフロキサシン、テマフロキサシン、トスフロキサシン、トロバフロキサシン、ならびにそれらの類似体、塩、および誘導体を含むが、それに限定されない。
抗生物質ステロイドは、アミノステロール、アスコステロシド、クラドスポリドA、ジヒドロフシジン酸、デヒドロ−ジヒドロフシジン酸、デヒドロフシジン酸、フシジン酸、スクアラミン、ならびにそれらの類似体、塩、および誘導体を含むが、それに限定されない。
スルホンアミドは、クロラミン、ダプソン、マフェニド、フタリルスルファチアゾール、スクシニルスルファチアゾール、スルファベンズアミド、スルファセトアミド、スルファクロルピリダジン、スルファジアジン、スルファジアジン銀、スルファジクラミド、スルファジメトキシン、スルファドキシン、スルファグアニジン、スルファレン、スルファマゾン、スルファメラジン、スルファメタジン、スルファメチゾール、スルファメトキサゾール、スルファメトキシピリダジン、スルファモノメトキシン、スルファモキソル、スルファニルアミド、スルファペリン、スルファペナゾール、スルファピリジン、スルファキノキサリン、スルファスクシンアミド、スルファチアゾール、スルファチオ尿素、スルファトルアミド、スルファトリアジン、スルフィソミジン、スルフィソキサゾール、スルフィソキサゾールアセチル、スルファマルバミド、ならびにそれらの類似体、塩、および誘導体を含むが、それに限定されない。
テトラサイクリンは、ジヒドロステフィマイシン、デメチルテトラサイクリン、アクラシノマイシン、アクロボマイシン、バウマイシン、ブロモテトラサイクリン、セトサイクリン、クロルテトラサイクリン、クロモサイクリン、ダウノルビシン、デメクロサイクリン、ドキソキソルビシン、ドキソルビシン塩酸塩、ドキシサイクリン、リメサイクリン、マルセロマイシン、メクロサイクリン、メクロサイクリンスルホサリチル酸塩、メタサイクリン、ミノサイクリン、ミノサイクリン塩酸塩、ムセッタマイシン、オキシテトラサイクリン、ロジルビン、ロリテトラサイクリン、ルボマイシン、セリルビシン、ステフィマイシン、テトラサイクリン、ならびにそれらの類似体、塩、および誘導体を含むが、それに限定されない。
分析
本明細書で説明する組成物および方法は、ヒト被験者内の種々の分析物を検出し、分析し、かつ/または定量化するために使用されてもよい。本出願に使用される場合、「分析物」は、試料中で検出される化合物または組成物を指す。本出願に使用するのに適した例示的な分析物は、その全体が参照によって組み込まれる米国特許第6,251,581号に記載された分析物を含む。総じて、分析物は検出できるあらゆる物質(例えば1つ以上の抗原を備えた物質)であることが可能である。分析物の例であり非限定リストは、リガンド、タンパク質およびそれらの断片、血液凝固因子、ホルモン、サイトカイン、多糖、核酸、炭水化物、ムコ多糖、脂質、脂肪酸、微生物(例えば細菌)、微生物抗原、ならびに治療薬(それらの断片および代謝物を含む)を含む。
例えば分析物は、分析物結合剤(例えば生物分子)に結合し、、複合体を形成する物質であってもよい。いくつかの実施形態では、分析物は、通常抗原性またはハプテン性単価(単価エピトーク)または多価(多価エピトーク)であってもよい。いくつかの実施形態では、分析物は単一の化合物または複数の化合物である。いくつかの実施形態では、分析物は、少なくとも1つの一般的なエピトークまたは決定因子を共有する複数の化合物である。分析物は、細菌のような細胞、またはA、B、D、その他などの血液型抗原、ヒト白血球型抗原(HLA)、もしくは他の細胞表面抗原を運ぶ細胞の一部であることが可能である。また分析物は、微生物(例えば細菌(例えば病原菌)、真菌、原生動物、もしくはウイルス)、タンパク質、核酸、脂質、またはホルモンであることが可能である。いくつかの実施形態では、分析物はエキソソームまたはエキソソームの一部(例えば細菌エキソソーム)であることが可能である。いくつかの実施形態では、分析物は被験者(例えばヒト被験者)から抽出される。いくつかの実施形態では、分析物は被験者内に存在する微生物から抽出される。いくつかの実施形態では、分析物は核酸(例えばDNA分子もしくはRNA分子)、タンパク質(可溶性タンパク質、細胞表面タンパク質)、またはそれらの断片であり、これらは本明細書に提供するあらゆる装置および方法を使用して検出できる。
多価リガンド分析物は、一般にポリ(アミノ酸)、すなわちポリペプチド(すなわちタンパク質)またはペプチド、多糖、核酸(例えばDNAもしくはRNA)、およびそれらの組合せになる。このような組合せは細菌、ウイルス、染色体、遺伝子、ミトコンドリア、核、細胞膜、および同様のものなどの成分を含む。
いくつかの実施形態では、ポリエピトピックリガンド分析物は、少なくとも約5,000Da、より一般的には少なくとも約10,000Daの分子量を有する。ポリ(アミノ酸)の部類では、対象のポリ(アミノ酸)は、概して約5,000Da〜約5,000,000Da、より一般的には約20,000Da〜1,000,000Daの分子量を有してもよく;対照のホルモンの中で、分子量は一般的には約5,000Da〜60,000Daの範囲である。
いくつかの実施形態では、モノエピトピックリガンド分析物は、概して約100〜2,000Da、より一般的には125〜1,000Daの分子量を有する。
広範囲のタンパク質は、類似構造特徴を有するタンパク質、特定の生物機能を有するタンパク質、特異の微生物、特定の疾患を引き起こす微生物、その他に関連するタンパク質の家族であるとみなされてもよい。このようなタンパク質は、例えば免疫グロブリン、サイトカイン、酵素、ホルモン、癌抗原、栄養マーカー、組織特異抗原、その他を含む。
いくつかの実施形態では、分析物はタンパク質である。いくつかの実施形態では、分析物はタンパク質、例えば酵素(例えば溶血素、プロテアーゼ、ホスホリパーゼ)、可溶性タンパク質、膜結合型タンパク質、または外毒素である。いくつかの実施形態では、分析物は、タンパク質、ペプチド、または抗原の断片である。いくつかの実施形態では、分析物は、少なくとも5個のアミノ酸(例えば少なくとも6、少なくとも7、少なくとも8、少なくとも9、少なくとも10、少なくとも25、少なくとも50、または少なくとも100個のアミノ酸)のペプチドである。例示的な長さは、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、50、75、または100個のアミノ酸を含む。タンパク質分析物の例示的なクラスは、プロタミン、ヒストン、アルブミン、グロブリン、硬タンパク質、リンタンパク質、抗体、アフィマー、ムコタンパク質、色素タンパク質、リポタンパク質、核タンパク質、糖タンパク質、T細胞受容体、プロテオグリカン、細胞表面受容体、膜アンカータンパク質、膜貫通型タンパク質、分泌タンパク質、HLA、および未分類のタンパク質を含むが、それに限定されない。いくつかの実施形態では、分析物はアフィマーである(例えば参照により本明細書に明示的に組み込まれる、Tiedeら(2017)eLife6:e24903を参照されたい)。
例示的な分析物は、プレアルブミン、アルブミン、α−リポタンパク質、α−アンチトリプシン、α−糖タンパク質、トランスコルチン、4,6S−ポストアルブミン、α−糖タンパク質、α1x−糖タンパク質、サイロキシン結合グロブリン、インター−α−トリプシン−インヒビター、Gc−グロブリン(Gc1−1、Gc2−1、Gc2−2)、ハプトグロビン(Hp1−1、Hp2−1、Hp2−2)、セルロプラスミン、コリンエステラーゼ、α−リポタンパク質(複数可)、ミオグロビン、C−反応性タンパク質、α−マクログロブリン、α−HS−糖タンパク質、Zn−α−糖タンパク質、α−ニューラミノ−糖タンパク質、エリスロポエチン、β−リポタンパク質、トランスフェリン、ヘモペキシン、フィブリノゲン、プラスミノゲン、β−糖タンパク質I、β−糖タンパク質II、イムノグロブリンG(IgG)またはγG−グロブリン、イムノグロブリンA(IgA)またはγA−グロブリン、イムノグロブリンM(IgM)またはγM−グロブリン、イムノグロブリンD(IgD)またはγD−グロブリン(γD)、イムノグロブリンE(IgE)またはγE−グロブリン(γE)、遊離κおよびλ軽鎖、ならびに補体因子:C’1、(C’1q、C’1r、C’1s、C’2、C’3(βA、αD)、C’4、C’5、C’6、C’7、C’8、C’9を含む。
分析物の追加例は、腫瘍壊死因子−α(TNFα)、インターロイキン−12(IL−12)、IL−23、IL−6、α2β1インテグリン、α1β1インテグリン、α4β7インテグリン、インテグリンα4β1(VLA−4)、E−セレクチン、ICAM−1、α5β1インテグリン、α4β1インテグリン、VLA−4、α2β1インテグリン、α5β3インテグリン、α5β5インテグリン、αIIbβ3インテグリン、MAdCAM−1、SMAD7、JAK1、JAK2、JAK3、TYK−2、CHST15,IL−1、IL−1α、IL−1β、IL−18、IL−36α、IL−36β、IL−36γ、IL−38、IL−33、IL−13、CD40L、CD40、CD3γ、CD3δ、CD3ε、CD3ζ、TCR、TCRα、TCRβ、TCRδ、TCRγ、CD14、CD20、CD25、IL−2、IL−2β鎖、IL−2γ鎖、CD28、CD80、CD86、CD49、MMP1、CD89、IgA、CXCL10、CCL11、ELRケモカイン、CCR2、CCR9、CXCR3、CCR3、CCR5、CCL2、CCL8、CCL16、CCL25、CXCR1mCXCR2mCXCL1、CXCL2、CXCL3、CXCL4、CXCL5、CXCL6、CXCL7、およびCXCL8、ならびにそれをコードする核酸(例えばmRNA)を含む。
いくつかの実施形態では、分析物は血液凝固因子である。例示的な血液凝固因子は以下を含むが、それに限定されない。
Figure 2020513554
いくつかの実施形態では、分析物はホルモンである。例示的なホルモンは、ペプチドおよびタンパク質ホルモン、副甲状腺ホルモン、(パラトルモン)、サイロカルシトニン、インスリン、グルカゴン、レラキシン、エリスロポエチン、メラノトロピン(メラニン細胞刺激ホルモン、インテルメジン)、ソマトトロピン(成長ホルモン)、コロチコトロピン(副腎皮質刺激ホルモン)、サイロトロピン、卵胞刺激ホルモン、黄体形成ホルモン(間質細胞刺激ホルモン)、黄体乳腺栄養ホルモン(ルテオトロピン、プロラクチン)、ゴナドトロピン(絨毛性ゴナドトロピン)、セクレチン、ガストリン、アンジオテンシンIおよびII、ブラジキニン、およびヒト胎盤性ラクトゲン、サイロキシン、コルチゾール、トリヨードサイロニン、テストステロン、エストラジオール、エストロン、プロゲストロン、黄体形成ホルモン放出ホルモン(LHRH)、ならびにシクロスポリン、FK506、ミコフェノール酸その他などの免疫抑制剤を含むが、それに限定されない。
いくつかの実施形態では、分析物はペプチドホルモン(例えば神経脳下垂体からのペプチドホルモン)である。神経脳下垂体からの例示的なペプチドホルモンは、オキシトシン、バソプレッシン、および放出因子(RF)(例えばコルチコトロピン放出因子(CRF)、黄体化ホルモン放出因子(LRF)、サイトロピン放出因子(TRF)、ソマトトロピン−RF、成長ホルモン放出因子(GRF)、卵胞刺激ホルモン放出因子(FSH−RF)、プロラクチン分泌抑制因子(PIF)、およびメラニン細胞刺激ホルモン抑制因子(MIF))を含むが、それに限定されない。
いくつかの実施形態では、分析物はサイトカインまたはケモカインである。例示的なサイトカインは、インターロイキン−1(IL−1)、インターロイキン−2(IL−2)、インターロイキン−6(IL−6)、上皮成長因子(EGF)、腫瘍壊死因子(TNF、例えばTNF−αまたはTNF−β)、および神経成長因子(NGF)を含むが、それに限定されない。
いくつかの実施形態では、分析物は癌抗原である。例示的な癌抗原は、前立腺特異抗原(PSA)、癌胎児性抗原(CEA)、α−フェトプロテイン、酸性ホスファターゼ、CA19.9、CA125、CD19、WT−1、CD22、L1−CAM、ROR−1、CD30、CD125、AFP、CEA、ETA、MAGE、およびMUC16を含むが、それに限定されない。
いくつかの実施形態では、分析物は組織特異性抗原である。例示的な組織特異性抗原は、アルカリホスファターゼ、ミオグロビン、CPK−MB、カルシトニン、およびミエリン塩基性タンパク質を含むが、それに限定されない。
いくつかの実施形態では、分析物はムコ多糖体または多糖体である。
いくつかの実施形態では、分析物は微生物、または微生物に由来する、もしくは微生物が発生した分子(例えば細菌、ウイルス、プリオン、もしくは原生動物)である。例えばいくつかの実施形態では、分析物は、特定の微生物属、種、または株(例えば特異性細菌属、種もしくは株)に対して特異的な分子(例えばタンパク質もしくは核酸)である。いくつかの実施形態では、微生物は病原性である(すなわち疾患を引き起こす)。いくつかの実施形態では、微生物は非病原性(例えば共生細菌)である。例示的な微生物は以下を含むが、それに限定されない。
Figure 2020513554
Figure 2020513554
Figure 2020513554
いくつかの実施形態では、分析物は細菌である。例示的な細菌は、大腸菌(またはEコリ)、炭疽菌、セレウス菌、ボツリヌス菌、クロストリジウムディフィシル、ペスト菌、エンテロコリチカ菌、野兎病菌、ブルセラ属菌、ウェルシュ菌、鼻疸菌、類鼻疸菌、スタフィロコッカス種、マイコバクテリウム種、A群連鎖球菌、B群連鎖球菌、肺炎連鎖球菌、ヘリコバクターピロリ菌、腸炎菌、マイコプラズマホミニス、マイコプラズマオラーレ、マイコプラズマサリバリウム、マイコプラズマファーメンタンス、肺炎マイコプラズマ、マイコバクテリウムボビス、結核菌、トリ型結核菌、ライ菌、リケッチアリケッチイ、痘瘡リケッチア、発疹チフスリケッチア、カナダリケッチア、枯草菌、バシルスサブティリスニガー(Bacillus subtilis niger)、バチルスチューリンゲンシス、コクシエラバーネッティ、フェイカリバクテリウムプラウツニッチ(バクテロイデスプラウツニッチとしても公知である)、ロゼブリアホミニス、ユーバクテリウム−レクタレ、ジアリスタ属invisus、ルミノコッカス−アルブス、ルミノコッカス−カリダス、およびルミノコッカス−ブロミイを含むが、それに限定されない。追加の例示的な細菌は、フィラミクテス(例えばクロストリジウムクラスターXIVaおよびIV)、フィラバクテロイデスの細菌(例えばバクテロイデスフラジリスまたはバクテロイデスブルガタス)、およびフィラアクチノバクテリアの細菌(例えばコリオバクテリアsppまたはビフィドバクテリウムアドレセンティス)を含む。クロストリジウムクラスターXIVaの細菌は、例えばクロストリジウム、ルミノコッカス、ラクノスピラ、ローズブリア、ユーバクテリウム、コプロコッカス、ドレア、およびブチリビブリオ属に属する種を含む。クロストリジウムクラスターIVの細菌は、例えばクロストリジウム、ルミノコッカス、ユーバクテリウムおよびアナエロフィルム属に属する種を含む。いくつかの実施形態では、分析物はカンジダ、例えばカンジダアルビカンスである。いくつかの実施形態では、分析物は、細菌または他の微生物、例えば寄生虫卵子、エンテロトキシン(クロストリジウムディフィシル毒素A;TcdA)または細胞毒素(クロストリジウムディフィシル毒素B;TcdB)由来の副生成物である。
いくつかの実施形態では、細菌は病原体細菌である。病原体細菌の非制限例は、バシラス属、ボルデテラ属、ボレリア属、ブルセラ属、カンピロバクター属、クラミジア属、クラミドフィア属、クロストリジウム属、コリネバクテリウム属、エンテロバクター属、エンテロコッカス属、エスケリキア属、フランシセラ属、ヘモフィルス属、ヘリコバクター属、レジオネラ属、レプトスピラ属、リステリア増、マイコバクテリウム属、マイコプラズマ属、ナイセリア属、シュードモナス属、リケッチア属、サルモネラ属、赤痢菌属、ブドウ球菌属、連鎖球菌属、トレポネーマ属、ビブリオ属、およびエルシニア属に属する。特殊病原細菌種の非制限例は、炭疽菌の株、百日咳菌の株の株、ボレリアブルグドルフェリの株の株、ブルセラアボルタスの株の株、ブルセラカニスの株の株、ブルセラメリテンシスの株の株、ブルセラスイスの株の株、カンピロバクタージェジュニの株の株、肺炎クラミジアの株、クラミジアトラコマチスの株、オウム病クラミジアの株、ボツリヌス菌の株、クロストリジウムディフィシルの株、ウェルシュ菌の株、破傷風菌の株、ジフテリア菌の株、エンテロバクターサカザキイ菌の株、エンテロコッカスフェカーリスの株、エンテロコッカスフェシウムの株、大腸菌(例えばEコリO157H7)の株、野兎病菌の株、インフルエンザ菌の株、ヘリコバクターピロリ菌の株、レジオネラ肺炎菌の株、レストピラインターロガンス菌の株、リステリアモノサイトゲネス菌の株、ライ菌の株、結核菌の株、マイコバクテリウムウルセランス菌の株、マイコプラズマ肺炎菌の株、淋菌の株、髄膜炎菌の株、緑膿菌の株、リケッチアリケッチア菌の株、チフス菌およびパラチフス菌の株、赤痢菌の株、黄色ブドウ球菌の株、表皮ブドウ球菌の株、スタフィロコッカスサプロフィティカスの株、ストレプトコッカスアガラクチアの株、肺炎連鎖球菌の株、化膿連鎖球菌の株、梅毒トレポネーマ菌の株、コレラ菌の株、エンテロコリチカ菌の株、およびペスト菌の株を含む。
いくつかの実施形態では、細菌は共生細菌(例えばプロバイオティクス)である。いくつかの実施形態では、細菌は、例えば生バイオセラピューティック剤として被験者に予め投与されている。例示的な共生細菌は、フィーカリバクテリウムプラウツニッチ(またバクテロイドプラウツニッチとも呼ばれる)、ロゼブリアホミニス、ユーバクテリウム−レクタレ、ジアリスタ属invisus、ルミノコッカス−アルブス、ルミノコッカス−グナバス、ルミノコッカス−トルクス、ルミノコッカス−カリダス、およびルミノコッカス−ブロミイを含むが、それに限定されない。
いくつかの実施形態では、分析物はウイルスである。いくつかの実施形態では、ウイルスは病原ウイルスである。病原ウイルスの非制限例は、アデノウイルス族、ピコルナウイルス族、ヘルペスウイルス族、ヘパドナウイルス族、フラビウイルス族、レトロウイルス族、オルトミクソウイルス族、パラミクソウイルス族、パポーバウイルス族、ポリオーマウイルス族、ラブドウイルス族、およびトガウイルス族に属する。
いくつかの実施形態では、分析物は真菌である。いくつかの実施形態では、真菌は病原性真菌である。病原性真菌の非制限例は、アスペルフィリス属、カニジア属、クリプトコッカス属、ヒストプラズマ属、ニューモシスチス属、およびスタキボトリス属に属する。特殊病原性真菌種の非制限例は、アスペルギルスクラバタス、アスペルギルスフミガーツス、アスペルギルスフラバス、カニジアアルビカンス、クリプトコッカスアルビダス、クリプトコッカスガッテイ、クリプトコッカスローレンテイ、クリプトコッカスネオフォルマンス、ヒストプラズマカプスラーツム、ニューモシスチスイロベチイ、ニューモシスチスカリニイ、およびスタキボトリスカルタルムの株を含む。
いくつかの実施形態では、分析物は原生動物である。いくつかの実施形態では、分析物は病原性原生動物である。病原性原生動物の非制限例は、アカントアメーバ属、バラムチア属、クリプトスポリジウム属、二核アメーバ属、エンドリマックス属、エントアメーバ属、ジアルジア属、ヨードアメーバ属、リーシュマニア属、ネグレリア属、プラスモジウム属、サッピニア属、トキソプラズマ属、トリコモナス属、およびトリパノソーマ属に属する。殊病病原性原生動物の非制限例は、アカントアメーバspp、バラムチアマンドリラリス、クリプトスポリジウムカニス、クリプトスポリジウムフェリス、クリプトスポリジウムホミニス、クリプトスポリジウムメレアグリジス、クリプトスポリジウムムリス、クリプトスポリジウムパルブス、二核アメーバ、エンドリマックスナナ、エントアメーバディスパー、エントアメーバハルトマンニ、エントアメーバヒストリティカ、エントアメーバコリ、エントアメーバモシュコフスキイ、ジアルジアランブリア、ヨードアメーバビュッチリイ、エチオピアリーシュマニア、ブラジルリューシュマニア、シャーガスリューシュマニア、ドノバンリューシュマニア、小児リーシュマニア、大型リューシュマニア、メキシコリューシュマニア、熱帯リューシュマニア、フォーラーネグレリア、熱帯熱マラリア原虫、サルマラリア原虫、四日熱マラリア原虫、卵形マラリア原虫、三日熱マラリア原虫、サッピニアジプロイデア、トキソプラズマゴンディイ、膣トリコモナス、ブルーストリパノソーマ、およびクルーズトリパノソーマの株を含む。
いくつかの実施形態では、分析物は、微生物(例えば細菌、腸内細菌、生菌、死菌、寄生虫(例えばジアルジアランブリア、クリプトスポリジウム、シストイソスポリアシスベリおよびバランチジウムコリ)、ウイルス(例えばベルプスウイルス、サイトロメガロウイルス、単純ヘルペス、エプスタインバールウイルス、ヒトパピローマウイルス、ロタウイルス、ヒトヘルペスウイルス−8;Goodgame(1999)Curr.Gastroenterol.Rep.1(4):292−300)の細胞表面から分泌され、または細胞表面に発現する。いくつかの実施形態では、分析物は、グラム陰性細菌(例えばEコリ、ヘリコバクターピロリ)の細胞表面から分泌され、または細胞表面に発現する。いくつかの実施形態では、分析物は、グラム陽性細菌(例えば黄色ブドウ球菌、ボツリヌス菌、クロストリジウムディフィシル)の細胞表面(例えば細菌表面エピトープ)から分泌され、または細胞表面(例えば細菌表面エピトープ)に発現する。
いくつかの実施形態では、分析物は、細菌細胞の表面(例えば細菌細胞表面タンパク質)に発現した分子である。いくつかの実施形態では、分析物は、細菌毒素(例えばクロストリジウムディフィシル菌由来のTcdAおよび/またはTcdB)である。いくつかの実施形態では、分析物は、CFA/I線毛、鞭毛、リポ多糖(LPS)、リポタイコ酸、またはペプチドグリカンである。本明細書に記載のあらゆる装置および方法を使用して検出できる分析物を発現することがある細菌の非制限例は、炭疽菌、セレウス菌、ボツリヌス菌、クロストリジウムディフィシル、大腸菌、ペスト菌、エンテロコリチカ菌、野兎病菌、ブルセラ属菌、ウェルシュ菌、鼻疸菌、類鼻疸菌、ヘリコバクターピロリ菌、スタフィロコッカス種、マイコバクテリウム種、A群連鎖球菌、B群連鎖球菌、肺炎連鎖球菌、野兎病菌、腸炎菌、マイコプラズマホミニス、マイコプラズマオラーレ、マイコプラズマサリバリウム、マイコプラズマファーメンタンス、肺炎マイコプラズマ、マイコバクテリウムボビス、結核菌、トリ型結核菌、ライ菌、リケッチアリケッチイ、痘瘡リケッチア、発疹チフスリケッチア、カナダリケッチア、枯草菌、バシルスサブティリスニガー(Bacillus subtilis niger)、バチルスチューリンゲンシス、コクシエラバーネッティ、カンジダアルビカンス、バクテロイデスフラジリス、レストピラインターロガンス、リステリアモノサイトゲネス、パスツレラムルトシダ、チフス菌、パラチフス菌、志賀赤痢菌、フレキシネル赤痢菌、ソンネ赤痢菌、コレラ菌、および腸炎ビブリオを含む。
いくつかの実施形態では、分析物は、細菌または別の微生物、例えば寄生虫卵、エンテロトキシン(クロストリジウムディフィシル毒素A;TcdA)、細胞毒(クロストリジウムディフィシル毒素B;TcdB)、およびアンモニア由来の副生成物である。いくつかの実施形態では、分析物は、微生物(例えば細菌、ウイルス、プリオン、真菌、原生動物または寄生虫)由来の抗原である。
いくつかの実施形態では、分析物は、薬剤、代謝物、農薬、汚染物質および同様のものなどを含む。アルカロイドは対象の薬剤の中に含まれる。アルカロイドの中には、モルヒネ、コデイン、ヘロイン、デキストロメトルファン、それらの誘導体および代謝物を含むモルヒネアルカロイド;コカインおよびベンジルエクゴイン、それらの誘導体ならびに代謝物を含むコカインアルカロイ:リゼルグ酸のジエチルアラミドを含む麦角アルカロイド;ステロイドアルカロイド;イミナゾイルアルカロイド;キナゾリンアルカロイド;イソキノリンアルカロイド;キニーネおよびキニジンを含むキノリンアルカロイド;ジテルペンアルカロイド、それらの誘導体および代謝物がある。
いくつかの実施形態では、分析物は、エストロゲン、アンドロゲン、副腎皮質ステロイド、胆汁酸、強心配糖体、ならびにジゴキシンおよびジゴキシゲニンを含むアグリコン、サポニンおよびサポゲニン、それらの誘導体ならびに代謝物から選択されたステロイドである。またジエチルスチルベストロールなどのステロイド疑似物質も含まれる。
いくつかの実施形態では、分析物は、胆汁酸または胆汁塩(また抱合胆汁酸としても公知である)である。胆汁酸は、肝臓内で統合され、タウリンまたはグリシンに結合され、小腸の中に放出されるまで胆嚢内に保存されるコレステロール合成の生成物である。一次胆汁酸は、コール酸およびケノデオキシコール酸であり、これらは二次胆汁酸、デオキシコール酸およびリトコール酸のそれぞれを形成するために小腸によって脱共役され脱ヒドロキシ化される。胆汁酸の大部分(約95%)は遠位回腸内で再吸収され、肝臓に戻される(例えば参照により本明細書に組み込まれる、米国特許出願公開第2017/0343535号を参照されたい)。回腸内での胆汁酸の吸収障害により、結腸内の胆汁酸を過剰にもたらす可能性があり、それにより水様便および便失禁を含む胆汁酸の吸収不良の症状(BAM;胆汁酸性下痢としても公知である)をもたらす可能性がある。興味深いことに、下痢を伴う過敏性腸症候群(IBS−D)の患者の50%までがBAMも有する(例えばCamilleriら(2009)Neurogastroeterol.Motil.21(7);734−43を参照されたい)。いくつかの実施形態では、被験者のGI管内の胆汁酸または胆汁塩の1つ以上の有無および/または特定レベルは、健康状態または疾患の段階(例えばGIの不良および/または非GIの不良(例えば全身の不良もしくは肝臓疾患))を示す。いくつかの実施形態では、本明細書で説明する組成物、装置、および方法は、BAMまたはIBS(例えばIBS−D)などのGIの不良を診断するために、被験者のGI管内の胆汁酸または胆汁塩の少なくとも1つを検出し、分析し、および/または定量化するために使用されてもよい。いくつかの実施形態では、本明細書で説明する組成物、方法、および組成物は、被験者のGI管内の胆汁酸または胆汁塩を検出し、定量化し、かつ/または分析するために使用することができる。例えば胆汁酸、胆汁塩、またはそれらの組合せの有無および/または濃度は、BAMもしくはIBSなどのGIの不良を有するか、またはGIの不良を進行するリスクがあるかどうかを判断するために、被験者のGI管の特定の領域(例えば十二指腸、空腸、回腸、上行結腸、横行結腸もしくは下行結腸の少なくとも1つ以上)で判断されてもよい。いくつかの実施形態では、本明細書で説明する装置、方法および組成物は、被験者のGI管(例えば十二指腸、空腸、回腸、上行結腸、横行結腸もしくは下行結腸の少なくとも1つ以上を含む被験者のGI管の特定の領域)内の胆汁酸または胆汁塩の2つ以上の割合を判断するために使用することができる。いくつかの実施形態では、胆汁酸、胆汁塩、もしくはそれらの組合せの有無、および/または濃度は、被験者の回腸内で判断される。いくつかの実施形態では、胆汁酸、胆汁塩、もしくはそれらの組合せの有無、および/または濃度は、被験者の結腸内で判断される。いくつかの実施形態では、胆汁酸、胆汁塩、またはそれらの組合せの濃度は、被験者のGI管の特定の領域内で判断され、例えばGI管に沿って化合物が蓄積している場所を判断するために比較される。いくつかの実施形態では、胆汁酸、胆汁塩、またはそれらの組合せの基準レベル(例えば健康な被験者内の胆汁酸の平均レベル)を超える被験者のGI管の特定の領域(例えば結腸もしくは回腸)内の胆汁酸、胆汁塩、またはそれらの組合せの濃度の検出は、被験者内のBAMおよび/またはIBS−Dを示し得る。いくつかの実施形態では、胆汁酸は、ケノデオキシコール酸、コール酸、デオキシコール酸塩、リトコール酸、およびウルソデオキシコール酸から成る群から選択される。いくつかの実施形態では、胆汁酸は、コレステン−3−オンまたはその構造多型を備える。いくつかの実施形態では、胆汁酸はコレステン−3−オンまたはその構造多型である。いくつかの実施形態では、胆汁酸はコレステン−3−オンである。いくつかの実施形態では、胆汁酸はコレステン−3−オンの構造多型である。いくつかの実施形態では、胆汁酸は、グリココール酸、タウロコール酸、グリコデオキシコール酸、グリコケノデオキシコール酸、タウロデオキシコール酸、タウロケノデオキシコール酸、グリコリトコール酸、およびタウロリトコール酸から成る群から選択される。
いくつかの実施形態では、分析物は7α−ヒドロキシ−4−コレステン−3−オン(7αC4)である。7αC4の測定結果により肝臓コレステロール7α−ヒドロキシラーゼの酵素活性、胆汁酸の合成内の律速酵素をモニタリングすることができ、BAMを検出するために代理として使用することができる(例えばそれら各々は、参照により全体として本明細書に組み込まれる、Galmanら(2003)J.Lipid.Res.44:859−66;およびCamileriら(2009)Neurogastroeterol.Motil.21(7):734−43を参照されたい)。
いくつかの実施形態では、分析物は、コレステロール、脂質、脂溶性ビタミン(例えばアスコルビン酸、コレカルシフェロール、エルゴカルシフェロール、トコフェロール、トコトリエノール、フィロキノン、およびメナキノン)、ビリルビン、線維芽細胞増殖因子19(FGF19)、TGR5(GP−BARIもしくはM−BARとしても公知である)、グリシン、タウリン、またはコレシストキニン(CCKもしくはCCK−PZ)を備える。いくつかの実施形態では、分析物はコレシストキニンを備える。コレシストキニンは、腸運動を制御するために寄与するペプチドホルモン(Rehfeld(2017)Front.Endocrnol.(Lausanne)8:47を参照されたい)である。いくつかの実施形態では、分析物はセクレチンを備える。セクレチンは、胃酸分泌を制御することにより十二指腸内容物のpHを調整し、十二指腸内の胆汁酸および重炭酸塩を調整し、水分平衡を調整する、ペプチドホルモン(例えばAfrozeら(2013)Ann.Transl.Med.1(3):29を参照されたい)である。いくつかの実施形態では、被験者は、(例えば肝臓および/もしくは胆嚢からGI管の中に)分析物の放出を誘導するためにコレシストキニンまたはセクレチンを投与されていた。
いくつかの実施形態では、分析物は、セロトニン(5−HT)、5−ヒドロキシインドール酢酸(5−HIAA)、5−ヒドロキシトリプトファン(5−HTP)、キヌレニン(K)、キヌレニン酸(KA)、3−ヒドロキシキヌレニン(3−HK)、3−ヒドロキシアントラニル酸(3−HAA)、キノリン酸、アントラニル酸、およびそれらの組合せを含むが、それに限定されない、セロトニン、トリプトファンならびに/またはキヌレニン経路内の代謝物である。5−HTは、消化管運動、分泌、および知覚の調整の役割を果たす分子である。5−HTのレベルが不均衡であることは、過敏性腸症候群(IBS)、自閉症、胃潰瘍形成、非心臓性胸痛、および機能性ディスペプシアを含むいくつかの疾患に関連する(例えばそれら各々は、参照により全体として本明細書に組み込まれる、Faureら(2010)Gastroenterology139(1):249−58およびMullerら(2016)Nerosccience321:24−41、および国際公開第2014/188377号を参照されたい)。セロトニン、トリプトファンならびに/またはキヌレニン経路内の代謝物の変換は、被験者内の5−HTのレベルに影響を及ぼす。したがってこの経路内の1つ以上の代謝物のレベルを測定することは、IBS、自閉症、カルチノイド症候群、鬱病、高血圧、アルツハイマー病、便秘、片頭痛、およびセロトニン症候群を含むが、それに限定されない、5−HTの不均衡に関連する疾患または不良の診断、管理および治療のために使用されてもよい。セロトニン、トリプトファンならびに/またはキヌレニン経路内の1つ以上の分析物は、例えば当技術分野で公知の、例えば抗体を含むこれらの代謝物に結合する方法および分析物結合薬剤を使用して検出かつ/または定量化することができる(例えばその全内容が参照により本明細書に明示的に組み込まれる、国際公開第2014/188377号を参照されたい)。
いくつかの実施形態では、分析物は、バルビツエート、例えばフェノバルビタールおよびセコバルビタール、ジフェニルヒダントニン、プリミドン、エトスクシミド、ならびにそれらの代謝物から選択された、5〜6個の環状構成要素を有するラクタムである。
いくつかの実施形態では、分析物は、アンフェタミン;エフェドリン、L−ドパ、エピネフリンを含むカテコールアミン;ナルセイン;パパベリン;およびそれらの代謝物から選択された、2〜3個の炭素原子のアルキルを備えたアミノアルキルベンゼンである。
いくつかの実施形態では、分析物は、オキサゼパム、クロルプロマジン、テグレトール、それらの誘導体および代謝物から選択されたベンズ複素環であり、複素環はアゼピン、ジアゼピンおよびフェノチアジンである。
いくつかの実施形態では、分析物は、テオフィリン、カフェイン、それらの代謝物および誘導体から選択されたプリンである。
いくつかの実施形態では、分析物は、マリファナ、カンナビノールまたはテトラヒドロカンナビノールである。
いくつかの実施形態では、分析物は、ビタミンA、ビタミンB、例えばビタミンB12、ビタミンC、ビタミンD、ビタミンEおよびビタミンK、葉酸、チアミンなどのビタミンである。
いくつかの実施形態では、分析物は、ヒドロキシル化および不飽和の程度および部位によって異なるプロストグランジンから選択される。
いくつかの実施形態では、分析物は、イミプラミン、ジスメチルイミプラミン、アミトリプチリン、ノルトリプチリン、プロトリプチリン、トリミプラミン、クロミプラミン、ドキセピン、およびデスメチルドキセピンから選択された三環抗うつ薬である。
いくつかの実施形態では、分析物は、メトトレキサートを含む抗腫瘍薬から選択される。
いくつかの実施形態では、分析物は、ペニシリン、クロロマイセチン、アクチノマイセチン、テトラサイクリン、テラマイシン、ならびに代謝物および誘導体を含むが、それに限定されない、本明細書で説明するような抗生物質である。
いくつかの実施形態では、分析物は、ATP、NAD、FMN、アデノシン、グアノシン、チミジン、ならびにそれらの適切な糖およびリン酸置換基を備えたシチジンから選択されたヌクレオシドまたはヌクレオチドである。
いくつかの実施形態では、分析物は、メサドン、メプロバメート、セロトニン、メペリジン、リドカイン、プロカインアミド、アセチルプロカインアミド、プロプラノロール、グルセオフルビン、バルプロ酸、ブチロフェノン、抗ヒスタミン剤、クロラムフェニコール、アトロピンなどの抗コリン薬、それらの代謝物および誘導体から選択される。
いくつかの実施形態では、分析物は、疾病状態に関連した代謝物である。このような代謝物は、スペルミン、ガラクトース、フェニルピルビン酸、および1型ポリフィリンを含むが、それに限定されない。
いくつかの実施形態では、分析物は、ゲンタマイシン、カナマイシン、トブラマイシン、またはアミカシンなどのアミノグリコシドである。
いくつかの実施形態では、分析物は農薬である。対象の農薬の中には、ポリ塩化ビフィニル、リン酸エステル、チオリン酸、カルバミン酸、ポリハロゲン化スルホンアミド、それらの代謝物および誘導体がある。
いくつかの実施形態では、分析物は、約500Da〜約1,000,000Da(例えば約500〜約500,000Da、約1,000〜約100,000Da)の分子量を有する。
いくつかの実施形態では、分析物は受容体であり、分子量は10,000〜2x10Da、より一般的には10,000〜10Daの範囲である。免疫グロブリン、IgA、IgG、IgEおよびIgMについては、分子量は概して約160,000Da〜約10Daまで様々である。酵素は一般に約10,000Da〜約1,000,000Daの分子量の範囲である。天然受容体は幅広く異なり、概して少なくとも約25,000Daの分子量を有し、10Da以上であってもよく、アビジン、DNA、RNA、サイロキシン結合グロブリン、サイロキシン結合プレアルブミン、トランスコルチン、その他などの材料を含む。
いくつかの実施形態では、用語「分析物」は、以下に定義されるポリヌクレオチドの分析物などのポリヌクレオチド分析物をさらに含む。これらは、m−RNA、r−RNA、t−RNA、DNA、DNA−DNA二本鎖、DNA−RNA二本鎖、修飾塩基を備える核酸分子、ロックされた核酸分子(LNA分子)、アンタゴミル、ペプチド核酸分子(PNA分子)、アンチセンスRNAまたはDNA分子(例えば糖、塩基、特異的検出ができるバックボーン結合への修飾を含むアンチセンス分子)、キメラアルビカンスオリゴヌクレオチド、修飾結合、干渉RNA(RNAi)、短干渉RNA(siRNA):マイクロ干渉RNA(miRNA);小さい臨時のRNA(stRNA);または小ヘアピンRNA(shRNA);小RNA誘導遺伝子活性化(RNAa);小活性化RNAs(saRNAs)、その他を含む。また用語分析物は、例えば制限酵素、転写因子、転写活性化剤、転写レプレッサー、ヌクレアーゼ、ポリメラーゼ、ヒストン、DNA修復酵素、挿入剤、化学療法、および同様のものなどのようなポリヌクレオチド結合剤も含む。
いくつかの実施形態では、分析物は、ホストからの体液などの試料中に直接見出される分子であってもよい。試料は直接検査することができ、または分析物をより容易に検出できるように予め処理してもよい。さらに対象の分析物は、対象の分析物が試料中に存在するときだけその存在が検出される、対象の分析物に補足する特異結合対構成要素などの、対象の分析物を立証する薬剤(分析物結合剤)を検出することによって判断されてもよい。したがって分析物を立証する薬剤はアッセイ内で検出される分析物になる。
いくつかの実施形態では、分析物は核酸(例えば細菌DNA分子または細菌RNA分子(例えば細菌tRNA、トランスファーメッセンジャーRNA(tmRNA))である。例えばSjostromら(2015)Scientific Reports5:15329;Ghosal(2017)Microbial Pathogenesis104:161−163;Shenら(2012)Cell Host Microbe.12(4):509−520を参照されたい。
いくつかの実施形態では、分析物は、外膜小胞(OMV)の成分(例えばOmpU protein,Elluriら(2014)PloS One9:e106731)である。例えばKulpおよびKuehn(2010)Annual Review of microbiology64:163−184;BerlemanおよびAuer(2013)Environmental microbiology15:347−354;Waiら(1995)Microbiology and immunology39:451−456;Lindmarkら(2009)BMC microbiology9:220;Sjostromら(2015)Scientific Reports5:15329を参照されたい。
いくつかの実施形態では、分析物は、顆粒球および肝細胞を生成し、それらを血流の中に放出するために骨髄を刺激することができるG−CSFである。
いくつかの実施形態では、分析物は、グルチオンS−トランスフェラーゼなどの酵素である。例えば摂取可能装置は、強い免疫および抗酸化特性をもつ住血吸虫からの28kDa蠕虫タンパク質である、P28GSTを含むことができる。P28GSTは、粘膜の好酸球へのTh2型応答を通した実験的腸炎における腸炎を防ぎ、(例えば出芽酵母内で)組み換え生成することができる。例えば米国特許第9,593,313号、Drissら、Mucosal Immunology,2016 9,322−335;およびCapronら、Gastroenterology,146(5):S−638を参照されたい。
いくつかの実施形態では、分析物は、セロトニン(5−HT)、5−ヒドロキシインドール酢酸(5−HIAA)、5−ヒドロキシトリプトファン(5−HTP)、キヌレニン(K)、キヌレニン酸(KA)、3−ヒドロキシキヌレニン(3−HK)、3−ヒドロキシアントラニル酸(3−HAA)、キノリン酸、アントラニル酸、およびそれらの組合せを含むが、それに限定されない、セロトニン、トリプトファンならびに/またはキヌレニン経路内の代謝物である。
いくつかの実施形態では、分析物は、治療薬、その断片、およびその代謝物(例えば抗生物質)である。いくつかの実施形態では、分析物はバイオマーカーである。いくつかの実施形態では、分析物は抗体である。いくつかの実施形態では、分析物は抗生物質である。追加の例示的な分析物(例えば治療薬(例えば薬剤)、抗体、抗生物質およびバイオマーカー)は以下に提供される。
A.抗体
いくつかの実施形態では、分析物または分析物結合剤は抗体である。「抗体」は、免疫グロブリン分子の可変領域に配置された少なくとも1つの抗原認識部位を通して、炭水化物、ポリヌクレオチド、脂質、ポリペプチド、その他などの標的に特異的に結合することができる免疫グロブリン分子である。本明細書で説明する場合、その用語は完全なポリクローナルまたはモノクローナル抗体だけでなく、その断片(Fab、Fab’、F(ab’)2、Fvなど)、単一鎖(ScFv)およびドメイン抗体)、ならびに抗体部を含む融合タンパク質、ならびに抗原認識部位を含む免疫グロブリン分子のあらゆる他の修飾された構成も包含する。用語抗体は、Fv断片、Fab断片、F(ab’)2断片、およびFab’断片などの抗体断片(例えば抗原結合断片)を含む。抗原結合断片の追加例は、IgG(例えばIgG1、IgG2、IgG3、またはIgG4)の抗原結合断片(例えばヒトまたはヒト化IgG、例えばヒトまたはヒト化IgG1、IgG2、IgG3、もしくはIgG4の抗原結合断片);IgAの抗原結合断片(例えばIgA1またはIgA2の抗原結合断片)(例えばヒトまたはヒト化IgA、例えばヒトまたはヒト化IgA1もしくはIgA2の抗原結合断片);IgDの抗原結合断片(例えばヒトまたはヒト化IgDの抗原結合断片);IgEの抗原結合断片(例えばヒトまたはヒト化IgEの抗原結合断片);あるいはIgMの抗原結合断片(例えばヒトまたはヒト化IgMの抗原結合断片)を含む。抗体はIgG、IgA、またはIgMなどのあらゆるクラス(もしくはそれらのサブクラス)の抗体を含み、抗体はいかなる特定のクラスから成る必要はない。その重鎖の定常ドメインの抗体アミノ酸配列に依存して、免疫グロブリンは異なるクラスに割り当てることができる。免疫グロブリンには5つの主なクラス、すなわちIgA、IgD、IgE、IgG、およびIgMがあり、これらの一部はサブクラス(アイソタイプ)、例えばIgG1、IgG2、IgG3、IgG4、IgA1およびIgA2にさらに分割されてもよい。免疫グロブリンの異なるクラスに対応する重鎖定常ドメインは、アルファ、デルタ、イプシロン、ガンマ、およびミューのそれぞれで呼ばれる。免疫グロブリンの異なるクラスのサブユニット構造および三次元構成は周知である。
本明細書で使用する場合、「モノクローナル抗体」は実質的に同質の抗体の個体群から獲得した抗体、すなわち少量が存在し得る自然発生する突然変異の可能性を除いて同一である個体群を含む個々の抗体を指す。モノクローナル抗体は、単一抗原部位に向けられる特異性が高い。さらに異なる決定基(エピトープ)に向けられた異なる抗体を典型的には含むポリクローナル抗体製剤とは対照的に、各モノクローナル抗体は抗原上の単一決定基に向けられる。修飾語句「モノクローナル」は、抗体の実質的に同質の個体群から獲得されるような抗体の特性を示し、いかなる特定の方法による抗体の個体群の発生も必要であると解釈されるべきではない。例えば本発明に従って使用されるモノクローナル抗体は、KohlerおよびMilsteinにより1975、Nature256:495に最初に説明されたハイブリドーマ法によってなされてもよく、または米国特許第4,816,567号に説明されたような組換型DNA法によってなされてもよい。またモノクローナル抗体は、例えばMcCaffertyら、1990,Nature348:552−554に記載された技法を使用して発生したファージライブラリから分離されてもよい。
抗体の「可変領域」は、単独または組み合わせた抗体軽鎖の可変領域または抗体重鎖の可変領域を指す。当技術分野で公知であるように、重鎖および軽鎖の可変領域は、それぞれ高度可変領域を含有する3つの相補性決定領域(CDR)によって連結された4つのフレームワーク領域(FR)から成る。各鎖のCDRはFRにより一緒に近接して保持され、他の鎖からのCDRは、抗体の抗原結合部位の形成に寄与する。CDRを決定するために少なくとも2つの技法、すなわち(1)交差種の配列変位に基づいた手法(すなわちKabatら、Sequences of Proteins of Immunological Interest,(5th ed.,1991,National Institutes of Health, Bethesda MD));および(2)抗原抗体複合体の結晶方位研究に基づいた手法(Al−Lazikaniら、1997、J.Molec.Biol.273:927−948)がある。本明細書で使用する場合、CDRは、いずれかの手法または両方の手法の組合せによって画定されたCDRを指してもよい。
当技術分野で公知であるように、抗体の「定常領域」は、単独または組み合わせた抗体軽鎖の定常領域または抗体重鎖の定常領域を指す。
「誘導体」は、1つ以上のアミノ酸がアミノ酸の側基(例えばビオチン化タンパク質または抗体)において修飾されている、天然由来のポリペプチドと実質的に同一のアミノ酸配列を有するあらゆるポリペプチド(例えば抗体)を指す。また用語「誘導体」は、天然ポリペプチド配列から削除した、追加した、または置換した1つ以上のアミノ酸を有するが、天然配列に実質的相同性のアミノ酸配列を保持する、あらゆるポリペプチド(例えば抗体)も含むものとする。実質的な配列の相同性は、50%を超える任意の相同性である。
いくつかの実施形態では、分析物は、ヒト化抗体、キメラ抗体、多価抗体、またはそれらの断片であることが可能である。いくつかの実施形態では、抗体は、scFv−Fc(Sokolowska−Wedzinaら、Mol.Cancer Res.15(8):1040−1050,2017)、VHHドメイン(Liら、Immunol.Lett.188:89−95,2017)、VNARドメイン(Haslerら、Mol.Immunol.75:28−37,2016)、(scFv)、ミニボディ(Kimら、PLoS One10(1):e113442,2014)、またはBiTEであることが可能である。いくつかの実施形態では、抗体は、DVD−Ig(Wuら、Nat.Biotechnol.25(11):1290−1297,2007;国際公開第08/024188号;国際公開第07/024715号)、および二重親和性再標的指向性抗体(DART)(Tsaiら、Mol.Ther.Oncolytics3:15024,2016)、トリオマブ(Cheliusら、MAbs2(3):309−319,2010)、一般的LCをもつkih IgG(Kontermannら、Drug Discovery Today20(7):838−847,2015)、クロスマブ(Regulaら、EMBO Mol.Med.9(7):985,2017)、ortho−Fab IgG(Kontermannら、Drug Discovery Today20(7):838−847,2015)、2−イン−1−IgG(Kontermannら、Drug Discovery Today20(7):838−847,2015)、IgG−scFv(Chealら、Mol.Cancer Ther.13(7):1803−1812,2014)、scFv2−Fc(Natsumeら、J.Biochem.140(3):359−368,2006)、バイ−ナノボディ(Kontermannら、Drug Discovery Today20(7):838−847,2015)、タンデム抗体(Kontermannら、Drug Discovery Today20(7):838−847,2015)、DART−Fc(Kontermannら、Drug Discovery Today20(7):838−847,2015)、scFv−HSA−scFv(Kontermannら、Drug Discovery Today20(7):838−847,2015)、DNL−Fab3(Kontermannら、Drug Discovery Today20(7):838−847,2015)、DAF(ツーインワン(two−in−one)またはフォーインワン(four−in−one))、DutaMab、DT−IgG、ノブインホールの一般的なLC、ノブインホールの組立体、電荷対抗体、Fab−アーム交換抗体、SEEDbody、トリオマブ、LUZ−Y、Fcab、κλ−body、直交性Fab、DVD−IgG、IgG(H)−scFv、scFv−(H)IgG、IgG(L)−scFv、scFv−(L)−IgG、IgG(L,H)−Fc、IgG(H)−V、V(H)−IgG、IgG(L)−V、V(L)−IgG、KIH IgG−scFab、2scFv−IgG、IgG−2scFv、scFv4−Ig、Zybody、DVI−IgG、ナノボディ(例えばCamelus bactriamus、Calelus dromaderius、またはLama paccosから抽出した抗体)(米国特許第5,759,808号;Stijlemansら、J.Biol.Chem.279:1256−1261,2004;Dumoulinら、Nature424:783−788,2003;およびPleschbergerら、Bioconjugate Chem.14:440−448,2003)、ナノボディ−HAS、ダイアボディ(例えばPoljak、Structure2(12):1121−1123,1994;Hudsonら、J.Immunol.Methods23(1−2):177−189,1999)TandAb(Reuschら、mAbs6(3):727−738,2014)、scDiabody(Cuestaら、Trends in Biotechnol.28(7):355−362,2010)、scDiabody−CH3(Sanzら、Trends in Immunol.25(2):85−91,2004)、Diabody−CH3(Guoら)、Triple Body、ミニ抗体、ミニボディ、TriBiミニボディ、scFv−CH3KIH、Fab−scFv、scFv−CH−CL−scFv、F(ab’)2−scFV2、scFv−KIH、Fab−scFv−Fc、四価HCAb、scDiabody−Fc、ダイアボディ−Fc、タンデムscFv−Fc、細胞内抗体(Hustonら、Human Antibodies10(3−4):127−142,2001;Wheelerら、Mol.Ther.8(3):355−366,2003;Stocks,Drug Discov.Today9(22):960−966,2004)、ドックアンドロック二重特異性抗体、ImmTAC、HSAbody、scDiabody−HSA、タンデムscFv、IgG−IgG、Cov−X−Body、ならびにscFv1−PEG−scFv2であることが可能である。
いくつかの実施形態では、抗体はIgNAR、二重特異性抗体(MilsteinおよびCuello、Nature305:537−539,1983;Sureshら、Methods in Enzymology121:210,1986;国際公開第96/27011号;Brennanら、Science229:81,1985;Shalabyら、J.Exp.Med.175:217−225,1992;Kolstelnyら、J.Immunol.148(5):1547−1553,1992;Hollingerら、Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.90:6444−6448,1993;Gruberら、J.Immunol.152:5386,1994;Tuttら、J.Immunol.147:60,1991)、二重特異性ダイアボディ、トリアボディ(Schoonoogheら、BMC Biotechnol.9:70,2009)、テトラボディ、scFv−Fcノブイントゥーホール、scFv−Fc−scFv、(Fab’scFv)、V−IgG、IvG−V、二重VドメインIgG、重鎖免疫グロブリンまたはラクダ(Holtら、Trends Biotechnol.21(11):484−490,2003)、細胞内抗体、モノクローナル抗体(例えばヒトまたはヒト化モノクローナル抗体)、複素共役抗体(例えば米国特許第4,676,980号)、線形抗体(Zapataら、Protein Eng.8(10:1057−1062,1995)、三重特異性抗体(Tuttら、J.Immunol.147:60,1991)、Fabs−in−Tandem免疫グロブリン(国際公開第15/103072号)、またはヒト化ラクダ抗体であることが可能である。
いくつかの実施形態では、抗体は、セロトニン(5−HT)、5−ヒドロキシインドール酢酸(5−HIAA)、5−ヒドロキシトリプトファン(5−HTP)、キヌレニン(K)、キヌレン酸(KA)、3−ヒドロキシキヌレニン(3−HK)、3−ヒドロキシアントラニル酸(3−HAA)、キノリン酸、アントラニル酸を含むが、それに限定されない、セロトニン、トリプトファンおよび/またはキヌレニン経路内の代謝物と特異的に結合する。これらの経路内の代謝物に結合する例示的な抗体は、例えば国際公開第2014/188377号に開示されており、その内容の全体が参照により本明細書に組み込まれる。
いくつかの実施形態では、抗体は、微生物の特定の属、種または株内に対して特異的であり、したがって以下に説明する検出方法を使用して微生物の検出、分析、および/または定量化のために使用されてもよい。いくつかの実施形態では、抗体は、微生物の特定の属、種または株内に存在する表面特定生体分子(例えば線毛サブユニットまたは鞭毛タンパク質に特異的に結合し、他の微生物とは交差反応しない。いくつかの実施形態では、これらの抗体は、特定の感染症もしくは疾患の被験者を診断し、または(治療中もしくは後に)感染症をモニタリングするために、本明細書に記載の方法に使用されてもよい。いくつかの実施形態では、抗体は、微生物の特定の属、種または株内に存在する抗原に特異的に結合する。例示的な抗原、検出できる対応する微生物、および(カッコ内の)微生物によってもたらされる疾患は、外膜タンパク質AOmpA(アシネトバクターバウマニ、アシネトバクター感染症));HIVp24抗原、HIVエンベロープタンパク質(Gp120、Gp41、Gp160)(HIV(ヒト免疫不全ウイルス)、AIDS(後天性免疫不全症候群));ガラクトース阻害性接着タンパク質GIAP、29kDa抗原Eh29、GaVGalNAcレクチン、タンパク質CRT、125kDa免疫優性抗原、タンパク質M17、アドヘシンADH112、タンパク質STIRP(赤痢アメーバ、アメーバ症);保護抗原PA、浮腫因子EF、致死因子FL、S層ホモロジータンパク質SLH(バチルスアンシラス、炭疽菌);ヌクレオプシドタンパク質NP、糖タンパク質前駆体GPC、糖タンパク質GP1、糖タンパク質GP2(フニンウイルス、アルゼンチン出血熱);41kDaアレルゲンAsp v13、アレルゲンAsp f3、主要分生子表面タンパク質ロッドレットA、プロテアーゼReplp、GPI−アンカー型タンパク質Gellp、GPI−アンカー型タンパク質Crflp(アスペルギルス属、アスペルギルス症);外膜タンパク質AOspA、外表面タンパク質OspB、外表面タンパク質OspC、デコリン結合タンパク質A DbpA、鞭毛繊維41kDaコアタンパク質Fla、基底膜タンパク質A前駆体BmpA(免疫優性抗原P39)、外表面22kDaリポタンパク質前駆体(抗原IPLA7)、可変表面リポタンパク質vIsE(ボレリア属、ボレリア感染症);OmpA様貫膜ドメイン含有タンパク質Omp31、免疫原性39−kDaタンパク質M5P39、25kDa外膜免疫原性タンパク質前駆体Omp25、外膜タンパク質MotY Omp16、保存外膜タンパク質D15、リンゴ酸デヒドロゲナーゼMdh、IV型分泌装置(T4SS)VirJの成分、未知の機能BABI…0187のリポタンパク質(ブルセラ属、ブルセラ症);主要外膜タンパク質PまたはA、鞭毛FlaA、表面抗原CjaA、フィブロネクチン結合タンパク質CadF、アスパラギン酸/グルタミン酸結合ABC輸送タンパク質Peb1A、タンパク質FspA1、タンパク質FspA2(カンピロバクター属、カンピロバクター感染症);解糖酵素エノラーゼ、分泌アスパルチルプロティナーゼSAP1−10、グリコホスファチジリノシトール(GPI)−結合細胞壁タンパク質、アドヘシンAls3p、細胞表面疎水性タンパク質CSH(通常カンジダアルビカンスおよび他のカンジダ種、カンジダ症);外皮糖タンパク質(gB、gC、gE、gH、gI、gK、gL)(バリセラゾスターウイルス(VZV)、帯状疱疹);主要外膜タンパク質MOMP、推定外膜タンパク質PMPC、外膜複合体タンパク質B OmcB(クラミジアトラコマチス、クラミジア);主要外膜タンパク質MOMP、外膜タンパク質2 Omp2、(肺炎クラミジア、肺炎クラミジア感染症);外膜タンパク質UポリンompU、(ビブリオコレラ、コレラ);表面層タンパク質SLPs、細胞壁タンパク質CwpV、鞭毛タンパク質FliC、鞭毛タンパク質FliD(クロストリジウムディフィシル、クロストリジウムディフィシル感染症);酸性リボソームタンパク質P2 CpP2、ムチン抗原Muc1、Muc2、Muc3、M24、Muc5、Muc6、Muc7、表面接着タンパク質CP20、表面接着タンパク質CP23、表面タンパク質CP12、表面タンパク質CP21、表面タンパク質CP40、表面タンパク質CP60、表面タンパク質CP15、表面関連多糖ペプチドgp40、表面関連多糖ペプチドgp15、オーシスト壁タンパク質AB、プロフィリンPRF、アピラーゼ(クリプトスポリジウム属、クリプトスポリジオシス);膜タンパク質pp15、カプシド近位テグメントタンパク質pp150(サイトメガロウイルス、サイトメガロウイルス感染症);プリオンタンパク質(vCJDプリオン、変異型クロイツフェルトヤコブ病(vCJD、nvCJD));シスト壁タンパク質CWP1、CWP2、CWP3、変異表面タンパク質VSP、VSP1、VSP2、VSP3、VSP4、VSP5、VSP6、56kDa抗原(ジアルジアインテスチナリス、ジアルジア症);マイナーピリン関連サブユニットpilC、メジャーピリンサブユニットおよび変異pilE、pilS(淋菌、ゴノレア);外膜タンパク質A OmpA、外膜タンパク質C OmpC、外膜タンパク質K17 OmpK17(肺炎桿菌、グラヌロマインギナレ(ドノヴァン症));フィブロネクチン結合タンパク質Sfb(溶血連鎖球菌、A群溶血連鎖球菌感染症);外膜タンパク質P6(インフルエンザ菌、インフルエンザ感染症);統合膜タンパク質、凝集性タンパク質、O抗原、毒素抗原Stx2B、毒素抗原Stx1B、接着抗原断片Int28、タンパク質EspA、タンパク質EspB、インチミン、タンパク質Tir、タンパク質IntC300、タンパク質Eae(大腸菌O157:H7、O111およびO104:H4、溶血性尿毒症症候群(HUS));肺炎A表面抗原HBAg(肺炎Aウイルス、肺炎A);肺炎B表面抗原HBsAg(肺炎Bウイルス、肺炎B);外皮糖タンパク質E1gp32gp35、外皮糖タンパク質E2NS1gp68gp70、カプシドタンパク質C、(肺炎Cウイルス、肺炎C);IV型ピリンPilE、外膜タンパク質MIP、メジャー外膜タンパク質MompS(レジオネラニューモフィラ、レジオネラ症(レジオネラ病、ポンティアック熱));マイナーピリン関連サブユニットpilC、メジャーピリンサブユニットおよび変異pilE、pilS(髄膜炎菌、髄膜炎菌感染症);アドヘシンP1、アドヘションP30(マイコプラズマニューモニエ、マイコプラズマニューモニア);F1カプセル抗原、外膜プロアテーゼPla、(ペスト菌、ペスト);表面接着PsaA、細胞壁表面アンカータンパク質psrP(肺炎連鎖球菌、肺炎球菌感染症);鞭毛FliC、侵入タンパク質SipC、糖タンパク質gp43、外膜タンパク質LamB、外膜タンパク質PagC、外膜タンパク質TolC、外膜タンパク質NmpC、外膜タンパク質FadL、輸送タンパク質SadA(サルモネラ属、サルモネラ症);コラーゲンアドヘシンCna、フィブロネクチン結合タンパク質A FnbA、分泌抗原SssA(ブドウ球菌属、ブドウ球菌食中毒);コラーゲンアドヘシンCan(ブドウ球菌属、ブドウ球菌感染症);フィブロネクチン結合タンパク質AFbpA(Ag85A)、フィブロネクチン結合タンパク質D FbpD、フィブロネクチン結合タンパク質C FbpC1、熱ショックタンパク質HSP65、タンパク質PST−S(マイコバクテリウム結核症、結核症);ならびに外膜タンパク質FobA、外膜タンパク質FobB、IV型ピリグリコシル化タンパク質、外膜タンパク質tolC、タンパク質TolQ(野兎病菌、野兎病)を含む。微生物および対応する抗原の追加例は、例えば米国特許出願公開第2015/0118264号に開示されており、その内容全体が参照により本明細書に明示的に組み込まれる。
いくつかの実施形態では、複数の抗体(例えば2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、25、30個またはそれを超える抗体)は、(例えば試料中の1つ以上の分析物の存在を検出するために)本明細書に記載のあらゆる方法で分析物結合剤として使用される。いくつかの実施形態では、複数の抗体は、同じ分析物(例えば抗原)に結合する。いくつかの実施形態では、複数の抗体は、分析物(例えば抗原)上に存在する同じエピトープに結合する。いくつかの実施形態では、複数の抗体は、同じ分析物上に存在する異なるエピトープに結合する。いくつかの実施形態では、複数の抗体は、同じ分析物上に存在する重複するエピトープに結合する。いくつかの実施形態では、複数の抗体は、同じ分析物上に存在する重複しないエピトープに結合する。
B.抗生物質
いくつかの実施形態では、分析物または分析物結合剤は抗生物質である。「抗生物質」または「抗生物質製剤」は、細菌および/もしくは他の微生物の増殖を抑制または遅らせる、あるいは破壊することができる物質を指す。いくつかの実施形態では、抗生物質は溶菌性抗生物質製剤である。いくつかの実施形態では、抗生物質は溶菌性抗生物質製剤である。例示的な抗生物質製剤は米国特許出願公開第2006/0269485号に説明されており、その内容全体が参照により本明細書に組み込まれる。
いくつかの実施形態では、抗生物質製剤は、ベータラクタム系抗生物質、アミノグリコシド、アンサ型抗生物質、アントラキノン、アゾール系抗生物質、グリコペプチド系抗生物質、マクロライド、ヌクレオシド系抗生物質、ペプチド系抗生物質、ポリエン系抗生物質、ポリエーテル系抗生物質、キノロン、ステロイド系抗生物質、スルホンアミド、テトラサイクリン、ジカルボン酸、抗菌性金属、酸化剤、フリーラジカルおよび/または活性酸素を放出する物質、カチオン性抗菌薬剤、第四級アンモニウム化合物、ビグアニド、トリグアニド、ビスビグアニドならびにそれらの類似体およびポリマーおよび天然由来の抗生物質化合物から成るクラスから選択される。いくつかの実施形態では、抗生物質はリファキシミンである。
ベータラクタム系抗生物質は、2−(3−アラニル)クラバム、2−ヒドロキシメチルクラバム、8−エピ−チエナマイシン、アセチル−チエナマイシン、アモキシシリン、アモキシシリンナトリウム、アモキシシリン三水和物、アモキシシリン−クラブラン酸カリウム結合体、アンピシリン、アンピシリンナトリウム、アンピシリン三水和物、アンピシリン−スルバクタム、アパルシリン、アスポキシシリン、アジドシリン、アズロシリン、アズトレオナム、バカンピシリン、ビアペネム、カルベニシリン、カルベニシリン二ナトリウム、カルフェシリン、カリンダシリン、カルペチマイシン、セファセトリル、セファクロル、セファドロキシル、セファレキシン、セファロリジン、セファロチン、セファマンドール、セファマンドール、セファピリン、セファトリジン、セファトリジンプロピレングリコール、セファゼドン、セファゾリン、セフブペラゾン、セフカペン、セフカペンピボキシル塩酸塩、セフジニル、セフジトレン、セフジトレンピボキシル、セフェピム、セフェタメト、セフェタメトピボキシル、セフィキシム、セフィネノキシム、セフィネタゾール、セフミノクス、セフミノクス、セフモレキシン、セフォジジム、セフォニシド、セフォペラゾン、セフォラニド、セフォセリス、セフォタキシム、セフォテタン、セフォチアム、セフォキシチン、セフォゾプラン、セフピラミド、セフピラム、セフポドキシム、セフポドキシムプロキセチル、セフプロジル、セフキノーム、セフラジン、セフロキサジン、セフスロジン、セフタジジム、セフテラム、セフテラムピボキシル、セフテゾール、セフチブテン、セフチゾキシム、セフトリアキソン、セフロキシム、セフロキシムアキセチル、セファロスポリン、セファマイシン、キチノボリン、シクラシリン、クラブラニク酸、クロメトシリン、クロキサシリン、サイクロセリン、デオキシプルラシドマイシン、ジクロキサシリン、ジヒドロプルラシドマイシン、エピシリン、エピチエナマイシン、エルタペネム、ファロペネム、フロモキセフ、フルクロキサシリン、ヘタシリン、イミペネム、レナムピシリン、ロラカルベフ、メシリナム、メロペネム、メタムピシリン、メチシリン、メズロシリン、モキサラクタム、ナフシリン、ノルチエナマイシン、オキサシリン、パニペネム、ペナメシリン、ペニシリン、フェネチシリン、ピペラシリン、タゾバクタム、ピバムピシリン、ピブセファレキシン、ピブメシリナム、ピブメシリナム塩酸塩、プルラシドマイシン、プロピシリン、サルモキシシリン、スルバクタム、スルベニシリン、タラムピシリン、テモシリン、テルコナゾール、チエナマイシン、チカルシリンならびにそれらの類似体、塩、および誘導体を含むが、それに限定されない。
アミノグリコシドは、1,2’−N−DL−イソセリル−3’,4’ジデオキシカナマイシンB、1,2’−N−DL−イソセリル−カナマイシンB、1,2’−N[(S)−4−アミノ−2−ヒドロキシブチル]−3’,4’−ジデオキシカナマイシンB、1,2’−N−[(S)−4−アミノ−2−ヒドロキシブチル]カナマイシンB、1−N−(2−アミノブタンスルフォニル)カナマイシンA、1−N−(2−アミノエタンスルフォニル)3’,4’−ジデオキシリボスタマイシン、1−N−(2−アミノエタンスルフォニル)3’デオキシリボスタマイシン、1−N−(2−アミノエタンスルフォニル)3’,4’−ジデオキシリボスタマイシンB、1−N−(2−アミノエタンスルフォニル)カナマイシンA、1−N−(2−アミノエタンスルフォニル)カナマイシンB、1−N−(2−アミノエタンスルフォニル)リボスタマイシン、1−N−(2−アミノプロパンスルフォニル)3’ デオキシカナマイシンB、1−N−(2−アミノプロパンスルフォニル)3’,4’−ジデオキシカナマイシンB、1−N−(2−アミノプロパンスルフォニル)カナマイシンA、1−N−(2−アミノプロパンスルフォニル)カナマイシンB、1−N−(L−4−アミノ−2−ヒドロキシ−ブチル)2’,3’−ジデオキシ−2’−フルオロカナマイシンA、1−N−(L−4−アミノ−2−ヒドロキシ−プロピオニル)2’,3’−ジデオキシ−2’−フルオロカナマイシンA、1−N−DL−3’,4’−ジデオキシ−イソセリルカナマイシンB、1−N−DL−イソセリルカナマイシン、1−N−DL−イソセリルカナマイシンB、1−N−[L−(−)−(α−ヒドロキシγ−アミノブチリル)]−XK−62−2、2’,3’−ジデオキシ−2’−フルオロカナマイシンA、2−ヒドロキシゲンタマイシンA3,2−ヒドロキシゲンタマイシンB、2−ヒドロキシゲンタマイシンB1,2−ヒドロキシゲンタマイシンJI−20A、2−ヒドロキシゲンタマイシンJI−20B、3’’−N−メチル−4’’−C−メチル−3’,4’−ドデオキシカナマイシンA、3’’−N−メチル−4’’−C−メチル−3’,4’−ドデオキシカナマイシンB、3’’−N−メチル−4’’−C−メチル−3’,4’−ドデオキシ−6’メチルカナマイシンB、3’,4’−ドデオキシ−3’−エノ−リボスタマイシン、3’,4’−ジデオキシンアミン、3’,4’−ジデオキシリボスタマイシン、3’−デオキシ−N−メチル−カナマイシンB、3’−デオキシンアミン、3’デオキシリボスタマイシン、3’−オキシサッカロシン、3,3’−ネポトレハロサジアミン、3−デメトキシ−2’’−フォルミミドイルイスタマイシンB二硫酸塩テトラハイドレート、3−デメトキシイスタマイシンB、3−0−デメチル−2−N−フォルミミドイルイスタマイシンB、3−0−デメチルイスタマイシンB、3−トレハロスアミン、4’’,6’’−ジデオキシジベカシン、4−N−グリシル−KA−6606VI、5’’−アミノ−3’,4’,5’’−トリデオキシ−ブチロシンA、6’’−デオキシジベカシン、6’−エピフォルチミシンA、6−デオキシ−ネオマイシン(構造6−デオキシ−ネオマイシンB)、6−デオキシ−ネオマイシンB、6−デオキシ−ネオマイシンC、6−デオキシ−パロモマイシン、アクミマイシン、AHB−3’,4’−ジデオキシリボスタマイシン、AHB−3’−デオキシカナマイシンB、AHB−3’−デオキシンアミン、AHB−3’−デオキシリボスタマイシン、AHB−4’’−6’’−ジデオキシジベカシン、AHB−6’’−ジデオキシジベカシン、AHB−ジデオキシンアミン、AHB−カナマイシンB、AHB−メチル−3’−デオキシカナマイシンB、アミカシン、アミカシン硫酸塩、アプラマイシン、アルベカシン、アストロマイシン、アストロマイシン硫酸塩、ベカナマイシン、ブルエンソマイシン、ボホルマイシン、ブチロシンB、カテヌリン、コウマミジンγ、コウマミジンγ2、D,L−1−N−(αヒドロキシ−βアミノプロピオニル)−XK−62−2、ダクチミシン、デ−O−メチル−4−N−グリシル−KA−6606VI、デ−O−メチル−KA−70381、デストマイシンA、デストマイシンB、ジ−N6’,O3−デメチルイスタマイシンA、ジベカシン、ジベカシン硫酸塩、ジヒドロストレプトマイシン、ジヒドロストレプトマイシン硫酸塩、エピ−フォルマミドイルイグリシジルフォルチミシンB、エピヒグロマイシン、フォルミミドイル−イスタマイシンB、フォルチミシンB、フォルチミシンC、フォルチミシンD、フォルチミシンKE、フォルチミシンKG、フォルチミシンKG1(立体異性体KG1/KG2)、フォルチミシンKG2(立体異性体KG1/KG2)、フォルチミシンKG3、フラミセチン、フラミセチン硫酸塩、ゲンタミシン、ゲンタミシン硫酸塩、グロベオマイシン、ハイブリマイシンA1、ハイブリマイシンA2、ハイブリマイシンB1、ハイブリマイシンB2、ハイブリマイシンC1、ハイブリマイシンC2、ハイドロキシストレプトマイシン、ハイグロマイシン、ハイグロマイシンB、イセパミシン、イセパミシン硫酸塩、イスタマイシン、カナマイシン、カナマイシン硫酸塩、カスガマイシン、リビドマイシン、マルコマイシン、ミクロノマイシン、ミクロノマイシン硫酸塩、ムタミシン、マイオマイシン、N−デメチル−7−O−デメチルセレスチセチン、デメチルセレスチセチン、イスタマイシンのメタンスルホン酸誘導体、ネブラマイシン、ネブラマイシン、ネオマイシン、ネチルミシン、オリゴスタチン、パロモマイシン、キントマイシン、リボスタマイシン、サッカロシン、セルドマイシン、シソミシン、ソルビスチン、スペクチノマイシン、ストレプトマイシン、トブラマイシン、トロハロースマイン、トレスタチン、バリダマイシン、ベルダマイシン、キシロスタシン、ジゴマイシン、ならびにそれらの類似体、塩、および誘導体を含むが、それに限定されない。
アンサ型抗生物質は、21−ヒドロキシ−25−デメチル−25−メチルチオプロトストレプトバリシン、3−メチルチオリファマイシン、アンサミトシン、アトロピソストレプトバリシン、アワマイシン、ハロミシン、マイタンシン、ナフトマイシン、リファブチン、リファミド、リファンピシン、リファマイシン、リファペンチン、リファキシミン(例えばXifaxan(登録商標))、ルブラジリン、ストレプトバリシン、トリポマイシンおよびそれらの類似体、塩、および誘導体を含むが、それに限定されない。
抗生物質アントラキノンは、アウラマイシン、シネルビン、ジトリサルビシン、ジトリサルビシンC、フィガロ酸フラギロマイシン、ミノマイシン、レベロマイシン、ルドルフォマイシン、スルフルマイシン、ならびにそれらの類似体、塩、および誘導体を含むが、それに限定されない。
抗生物質アゾールは、アザニダゾール、ビフォナゾール、ブトコナゾール、クロロミダゾール、クロロミダゾール塩酸塩、クロコナゾール、クロコナゾール1塩酸塩、クロトリマゾール、ジメトリダゾール、エコナゾール、エコナゾール硝酸塩、エニルコナゾール、フェンチコナゾール、フェンチコナゾール硝酸塩、フェザチオン、フルコナゾール、フルトリマゾール、イソコナゾール、イソコナゾール硝酸塩、イトラコナゾール、ケトコナゾール、ラノコナゾール、メトロニダゾール、メトロニダゾール安息香酸、ミコナゾール、ミコナゾール硝酸塩、ネチコナゾール、ニモラゾール、ニリダゾール、オモコナゾール、オミダゾール、オキコナゾール、オキコナゾール硝酸塩、プロペニダゾール、セクニダゾール、セルタコナゾール、セルタコナゾール硝酸塩、スルコナゾール、スルコナゾール硝酸塩、チニダゾール、チオコナゾール、ボリコナゾール、ならびにそれらの類似体、塩、および誘導体を含むが、それに限定されない。
抗生物質グリコペプチドは、アカントマイシン、アクタプラニン、アボパルシン、バルヒマイシン、ブレオマイシンB(銅ブレオマイシン)、クロロオリエンチシン、クロロポリスポリン、デメチルバンコマイシン、エンドウラシジン、ガラカルジン、グアニジルフンギン、ハチマイシン、デメチルバンコマイシン、N−ノナノニル−テイコプラニン、フレオマイシン、プラトマイシン、リストセチン、スタフィロシジン、タリソマイシン、テイコプラニン、バンコマイシン、ビクトマイシン、キシロカンジン、ゾルバマイシン、ならびにそれらの類似体、塩、および誘導体を含むが、それに限定されない。
マクロライドは、アセチルロイコマイシン、アセチルキタサマイシン、アンゴラマイシン、アジトロマイシン、バフィロマイシン、ブレフェルジン、カルボマイシン、カルコマイシン、シラマイシン、クラリトロマイシン、コンカナマイシン、デイソバレリル−ニッダマイシン、デミシノシル−ミシナマイシン、ジ−O−メチルチアクミシジン、ジリトロマイシン、エリトロマイシン、エリトロマイシンエストレート、エリトロマイシンエチルコハク酸、エリトロマイシンラクトビオン酸、エリトロマイシンステアリン酸、フルリトロマイシン、フォクシン、フォロマシジン、ハテルマライド、ハテルマライド、ジョサマイシン、ジョサマイシンロピオン酸、ジュベニマイシン、ジュベニマイシン、キタサマイシン、ケトチアクミシン、ランカバシジン、ランカバマイシン、ロイコマイシン、マケシン、マリドマイシン、メガロミシン、メチルロイコマイシン、メチルマイシン、ミデカマイシン、ミオカマイシン、マイカミノシルチルアクトン、マイシノマイシン、ニュートラマイシン、ニッダマイシン、ノナクチン、オレアンドマイシン、フェニルアセチデルタマイシン、パママイシン、ピクロマイシン、ロキタマイシン、ロサラミシン、ロキシスロマイシン、セデカマイシン、シンコマイシン、スピラマイシン、スワルパマイシン、タクロリムス、テリスロマイシン、チアクミシン、チルミコシン、トレポネマイシン、トロレアンドマイシン、チロシン、ベンツリシジン、ならびにそれらの類似体、塩、および誘導体を含むが、それに限定されない。
抗生物質ヌクレオシドは、アミセチン、アングストマイシン、アザスチミジン、ブラスチシジンS、エピロプリム、フルシトシン、グーゲロチン、ミルジオマイシン、ニッコーマイシン、ヌクレオシジン、オキサノシン、オキサノシン、プロマイシン、ピラゾマイシン、ショウドマイシン、シネフンギン、スパルソゲニン、スピカマイシン、ツニカマイシン、ウラシルポリオキシン、ベンギシド、ならびにそれらの類似体、塩、および誘導体を含むが、それに限定されない。
抗生物質ペプチドは、アクチノマイシン、アクレアシン、アラゾペプチン、アルンフォマイシン、アミチアマイシン、Zalerion arboricola製の抗真菌剤、アントリマイシン、アピド、アピダエシン、アスパルトシン、オーロモマイシン、バシロイシン、バシルロマイシン、バシルロペプチン、バシトラシン、バガシジン、ベミナマイシン、ベータ−アラニル−L−チロシン、ボットロマイシン、カプレオマイシン、カスポファンギン、セパシジン、セレキシン、シロファンギン、シルクリン、コリスチン、シクロデプシペプチド、シトファンギン、ダクチノマイシン、ダプトマイシン、デカペプチド、デソキシムルンドカンジン、エカノマイシン、エキノカンジンB、エキノマイシン、エコマイシン、エンニアチン、エタマイシン、ファバチン、フェリマイシン、フェリマイシン、フィセロマイシン、フルオロノカチアシン、フサリシジン、ガルジマイシン、ガタバリン、グロボペプチン、グリフォマイシン、グラミシジン、ヘルビコリン、イオマイシン、イツリン、イヨマイシン、イズペプチン、ジャニエマイシン、ジャンスチノシン、ジョリペプチン、カタノシン、キラートキシン、リポペプチド抗生物質、Zalerion sp.製のリポペプチド、リソバクチン、リゾチーム、マクロモマイシン、マガイニン、メリチン、メルサシジン、ミカマイシン、ムレイドマイシン、マイコプラネシン、マイコスブチリン、ネオペプチフルオリン、ネオビリドグリセイン、ネトロプシン、ナイシン、ノカチアシン、ノカチアシン6−デオキシグリコシド、ノシヘプチド、オクタペプチン、パシダマイシン、ペンタデカペプチド、ペプチフルオリン、ペルメチン、フィトアクチン、フィトストレプチン、プラノスチオシン、プルスバシン、ポリシリン、ポリミキシン抗生物質複合体、ポリミキシンB、ポリミキシンB1、ポリミキシンF、プレネオカルジノスタチン、キノマイシン、キヌプリスチン−ダルホプリスチン、サフラシン、サルマイシン、サルマイシン、サルマイシン、サンドラマイシン、サラマイセチン、シオマイシン、スペラビリン、スポラマイシン、ストレプトマイセス化合物、スブチリン、テイコプラニンアグリコン、テロマイシン、テルモチオシン、チオペプチン、チオストレプトン、トリデカプチン、ツシマイシン、ツベラクチノマイシン、ツベラクチノマイシン、チロトリシン、バリノマイシン、ビオマイシン、ビルジニアマイシン、ゼルバシン、ならびにそれらの類似体、塩、および誘導体を含むが、それに限定されない。
いくつかの実施形態では、抗生物質ペプチドは、抗菌活性および/または抗真菌活性を保有する、天然由来のペプチドである。このようなペプチドは、薬草または脊椎動物源から獲得することができる。
ポリエンは、アムホテリシン、アムホテリシン、アウレオフンギン、アイファクチン、アザロマイシン、ブラスチシジン、カンジシジン、カンジシジンメチルエステル、カンジマイシン、カンジマイシンメチルエステル、キノプリシン、フィリピン、フラボフンギン、フラジシン、ハマイシン、ハイドロプリシン、レボリン、ルセンソマイシン、ルキノマイシン、メジオシジン、メジオシジンメチルエステル、メパルトリシン、メチルアムホテリシン、ナタマイシン、ニフィマイシン、ナイスタチン、ナイスタチンメチルエステル、オキシプリシン、パルトリシン、ペンタマイシン、ペリマイシン、ピマリシン、プリマイシン、プロチシン、リモシジン、シストマイコシン、ソランギシン、トリコマイシン、ならびにそれらの類似体、塩、および誘導体を含むが、それに限定されない。
ポリエーテルは、20−デオキシ−エピ−ナラシン、20−デオキシサリノマイシン、カリオマイシン、ジアネマイシン、ジハイドロロノマイシン、エーテロマイシン、イオノマイシン、イソ−ラサロシド、ラサロシド、レノレマイシン、ロノマイシン、リソセリン、モネンシン、ナラシン、オキソロノマイシン、ポリサイクリックエーテル抗生物質、サリノマイシン、ならびにそれらの類似体、塩、および誘導体を含むが、それに限定されない。
キノロンは、アルキル−メチルエンジオキシ−4(IH)−オキソシノリン−3−カルボン酸、アラトロフロキサシン、シノキサシン、シプロフロキサシン、シプロフロキサシン塩酸塩、ダノフロキサシン、デルモフォンギンA、エノキサシン、エンロフロキサシン、フレロキサシン、フルメキン、ガチフロキサシン、ゲミフロキサシン、グレパフロキサシン、レボフロキサシン、ロメフロキサシン、ロメフロキサシン、塩酸塩、ミロキサシン、モキシフロキサシン、ナジフロキサシン、ナリジクス酸、ニフロキン、ノルフロキサシン、オフロキサシン、オルビフロキサシン、オキソリン酸、パズフロキサシン、ペフロキサシン、メシル酸ペフロキサシン、ピペミド酸、ピロミド酸、プレマフロキサシン、ロソキサシン、ルフロキサシン、スパルフロキサシン、テマフロキサシン、トスフロキサシン、トロバフロキサシン、ならびにそれらの類似体、塩、および誘導体を含むが、それに限定されない。
抗生物質ステロイドは、アミノステロール、アスコステロシド、クラドスポリドA、ジヒドロフシジン酸、デヒドロ−ジヒドロフシジン酸、デヒドロフシジン酸、フシジン酸、スクアラミン、ならびにそれらの類似体、塩、および誘導体を含むが、それに限定されない。
スルホンアミドは、クロラミン、ダプソン、マフェニド、フタリルスルファチアゾール、スクシニルスルファチアゾール、スルファベンズアミド、スルファセトアミド、スルファクロルピリダジン、スルファジアジン、スルファジアジン銀、スルファジクラミド、スルファジメトキシン、スルファドキシン、スルファグアニジン、スルファレン、スルファマゾン、スルファメラジン、スルファメタジン、スルファメチゾール、スルファメトキサゾール、スルファメトキシピリダジン、スルファモノメトキシン、スルファモキソル、スルファニルアミド、スルファペリン、スルファペナゾール、スルファピリジン、スルファキノキサリン、スルファスクシンアミド、スルファチアゾール、スルファチオ尿素、スルファトルアミド、スルファトリアジン、スルフィソミジン、スルフィソキサゾール、スルフィソキサゾールアセチル、スルファマルバミド、ならびにそれらの類似体、塩、および誘導体を含むが、それに限定されない。
テトラサイクリンは、ジヒドロステフィマイシン、デメチルテトラサイクリン、アクラシノマイシン、アクロボマイシン、バウマイシン、ブロモテトラサイクリン、セトサイクリン、クロルテトラサイクリン、クロモサイクリン、ダウノルビシン、デメクロサイクリン、ドキソキソルビシン、ドキソルビシン塩酸塩、ドキシサイクリン、リメサイクリン、マルセロマイシン、メクロサイクリン、メクロサイクリンスルホサリチル酸塩、メタサイクリン、ミノサイクリン、ミノサイクリン塩酸塩、ムセッタマイシン、オキシテトラサイクリン、ロジルビン、ロリテトラサイクリン、ルボマイシン、セリルビシン、ステフィマイシン、テトラサイクリン、ならびにそれらの類似体、塩、および誘導体を含むが、それに限定されない。
約6〜約14個の炭素原子をそれらの炭素原子骨格内に有するジカルボン酸は、微生物を含有する皮膚および粘膜の不良の治療に特に有益である。適切なジカルボン酸の一部は、アジピン酸、ピメリン酸、スペリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、1,11−ウンデカン二酸、1,12−ドデカン二酸、1,13−トリデカン二酸および1,14−テトラデカン二酸を含むが、それに限定されない。したがって本開示の1つ以上の実施形態では、約6〜約14個の炭素原子をそれらの炭素原子骨格内に有するジカルボン酸、ならびにそれらの塩および誘導体(例えばエステル、アミド、メルカプト誘導体、無水物)は、炎症を含有する皮膚および粘膜の不良の治療に有益な免疫調節薬である。アゼライン酸ならびにその塩および誘導体が好ましい。これは好気性および嫌気性生物、具体的にはアクネ菌および表皮ブドウ球菌の両方に抗菌効果を有し、角質化を正常にし、悪性または活動過多のメラニン細胞に細胞毒性効果を有する。好ましい実施形態では、ジカルボン酸は10%を超える濃度のアゼライン酸である。好ましくは、アゼライン酸の濃度は約10%〜約25%である。このような濃度では、アゼライン酸は、ニキビ、酒さおよび色素過剰などの皮膚の不良の治療に適する。
いくつかの実施形態では、抗生物質製剤は抗菌性金属である。多数の金属イオンが、銀、銅、亜鉛、水銀、錫、鉛、輝蒼鉛鉱、カドミウム、クロミウムおよびそれらのイオンを含む抗生物質活性を保有することが示されている。これらの抗生物質金属イオンは、細菌または真菌細胞の中に吸収すると、呼吸および電子伝達系を妨害することにより、それらの効果を発揮する。具体的には銀、銅、亜鉛および金の抗菌性金属イオンは、生体内での使用に安全であるとみなされている。抗菌性銀および銀イオンは、それらが実質的に体内に吸収されないという事実に起因して特に有益である。したがって1つ以上の実施形態では、抗菌性金属は、銀、銅、亜鉛、水銀、錫、鉛、輝蒼鉛鉱、カドミウム、クロミウムおよび金から成る群から選択された元素金属から成り、この元素金属は粒子、微粒子、ナノ粒子またはコロイド粒子として組成物内に懸濁される。抗生物質金属は、さらにキレート基質内に挿入することができる。
さらなる実施形態では、抗菌性金属はイオンである。イオン抗菌性金属は、(対イオンと結合した)無機塩または有機塩、有機金属複合体またはインターカレートとして存在することが可能である。反無機イオンおよび有機イオンの非結合例は、スルファジアジン、酢酸塩、安息香酸、炭酸塩、ヨウ素酸塩、ヨウ化物、乳酸塩、ラウリン酸、硝酸塩、酸化物、およびパルミチン酸、負電荷タンパク質である。好ましい実施形態では、抗菌性金属塩は、酢酸塩銀、安息香酸銀、炭酸塩銀、ヨウ素酸塩銀、乳酸銀、ラウリン酸銀、硝酸塩銀、酸化銀、パルミチン酸銀、タンパク質銀、およびスルファジアジン銀などの銀塩である。
1つ以上の実施形態では、抗菌性金属または金属イオンは、ポリマーまたは鉱物(ゼオライト、粘土およびシリカなど)などの基質の中に埋め込まれる。
1つ以上の実施形態では、抗生物質製剤は、酸素、過酸化水素、過酸化ベンゾイル、単体ハロゲン種などの強酸化剤およびフリーラジカル遊離成分、ならびに酸化ハロゲン種、漂白剤(例えば次亜塩素酸ナトリウム、カルシウムまたはマグネシウムおよび同様のものなど)、過塩素酸塩種、ヨウ素、ヨウ素酸塩、および過酸化ベンゾイルを含む。キノンなどの有機酸化剤も含まれる。このような薬品は強力な広域スペクトル活性を保有する。
1つ以上の実施形態では、抗生物質製剤はカチオン性抗菌剤である。細菌細胞の最表面は、普遍的に正味の正電荷を運び、細菌細胞をカチオン性基質に敏感にさせる。カチオン性抗菌剤の例は、第四級アンモニウム成分(QAC’s)であって、QAC’sは、概して少なくとも1つの主要な疎水性部分と関連した1つの四価窒素を含有する界面活性剤である、第四級アンモニウム成分(QAC’s);アルキル基がセトリミド(臭化テトラデシルトリメチルアンモニウム)などの8〜18個の炭素長さである混合物であるアルキルトリメチル臭化アンモニウム;アルキル基(疎水性部分)が可変長であることが可能なn−アルキルジメチルベンジル塩化アンモニウムの混合物である、塩化ベンザルコニウム;ジアルキルメチルハロゲン化アンモニウム;ジアルキルベンジルハロゲン化アンモニウム;および間質性疎水性領域と共に双極性陽電荷を担うQACディマーを含む。
1つ以上の実施形態では、カチオン性抗菌薬はポリマーである。カチオン性抗菌ポリマーは、例えばグアニドポリマー、ビグアニドポリマー、またはビグアニド部分もしくは他のカチオン性官能基、例えばベンザルコニウム基もしくはクオタニウム基(例えば第四級アミン基)を含有する側鎖を有するポリマーを含む。用語「ポリマー」は、本明細書で使用する場合、3つ以上の反復単位を含むあらゆる有機物質を含み、オリゴマー、ポリマー、共ポリマー、ブロック共ポリマー、ターポリマー、その他を含むことが理解される。ポリマー骨格は、例えばポリエチレン、プロイプロピレンまたはポリシレンポリマーであってもよい。
1つ以上の実施形態では、カチオン性抗菌ポリマーは、ポリマービグアニド化合物である。基質に付加したとき、このようなポリマーは、微生物を培養および破壊できるバリアフィルムを形成することが公知である。例示的なポリマービグアニド化合物は、ポリヘキサメチレンビグアニド(PHMB)塩である。他の例示的なビグアニドポリマーは、ポリ(ヘキサメチレンビグアニド)、ポリ(ヘキサメチレンビグアニド)塩酸塩、ポリ(ヘキサメチレンビグアニド)グルコン酸、ポリ(ヘキサメチレンビグアニド)ステアリン酸、またはそれらの誘導体を含むが、それに限定されない。1つ以上の実施形態では、抗菌材料は実質的に非水溶性である。
いくつかの実施形態では、抗菌剤は、ビグアニド、トリグアニド、ビスビグアニドおよびそれらの類似体の群から選択される。
グアニド、ビグアニド、ビグアニジンおよびトリグアニドは、それらを有効な抗菌剤にする、1つ以上の陽電荷を容易に獲得する分子を含有する不飽和窒素である。グアニド、ビグアニド、ビグアニジンおよびトリグアニドの基本構造は以下に提供される。
Figure 2020513554

いくつかの実施形態では、グアニド、ビグアニド、ビグアニジンまたはトリグアニドは、単一分子内にカチオンおよび疎水性ドメインの双極構成を提供する。
現在抗菌剤として使用されているグアニド、ビグアニド、ビグアニジンおよびトリグアニドの例は、クロルヘキシジンならびにクロロヘキシジン塩、類似体および誘導体、例えばクロルヘキシジン酢酸塩、クロルヘキシジングルコン酸およびクロルヘキシジン塩酸塩、ピクロキシジン、アレキシジンおよびポリヘキサニドなどを含む。本開示に従って使用されると考えることができるグアニド、ビグアニド、ビグアニジンおよびトリグアニドの他の例は、クロロプログアニル塩酸塩、プログアニル塩酸塩(現在抗マラリア剤として使用されている)、メホルミン塩酸塩、フェンホルミン塩酸塩およびブホルミン塩酸塩(現在抗糖尿病薬として使用されている)である。
さらに1つ以上の実施形態では、抗生物質は、限定することなく、アーボマイシン、アセトマイシン、アセトキシシクロヘキシミド、アセチルナナオマイシン、アクチノプラネス種化合物、アクチノピロン、アフラスタチン、アルバカルシン、アルバカルシン、アルボフンギン、アルボフンギン、アリサマイシン、アルファ−R,S−メトキシカルボニルベンジルモネート、アルトロマイシン、アミセチン、アミシン、アミシンデマノイル化合物、アミシン、アミコマイシン、アナンジマイシン、アニソマイシン、アントラマイシン、抗梅毒免疫物質、抗結核免疫物質、大腸炎由来の抗生物質、ストレプトミセスレフィアネル由来の抗生物質、アンチカプシン、アンチマイシン、アプラスモマイシン、アラノロシン、アラノロシノール、アルゴマイシン、アスコフラノン、アスコマイシン、アスコシン、アスペルギルスフラーブス抗生物質、アスカマイシン、オーランチニン、オーレオリン酸抗生物質、オーロドックス、アビラマイシン、アジダンフェニコール、アジジマイシン、バシラエン、バシラスラーバエ抗生物質、バクトボリン、ベナノマイシン、ベンズアントリン、ベンジルモネート、ビコザマイシン、ブラボミシン、ブロジモプリム、ブタラクチン、カルシマイシン、カルバチン酸、カンジプラネシン、カルモナム、カルジノフィリン、セレスチセチン、セパシン、セルレニン、セルビノマイシン、シャールトルーシン、クロラムフェニコール、クロラムフェニコールパルミチン酸、コハク酸クロラムフェニコールナトリウム、クロルフラボニン、クロロビオシン、クロモマイシン、クロモマイシン、シクロピロクス、シクロピロクスオナミン、シトレアミシン、クラドスポリン、クラザマイシン、クレカルマイシン、クリンドマイシン、コリホルミン、コリノマイシン、コピアマイシン、コラロピロニン、コリネカンジン、コウメルマイシン、クルピン、クプリミキシン、サイクラミドマイシン、サイクロヘキシミド、ダクチロマイシン、ダノマイシン、ダヌボマイシン、デラミノマイシン、デメトキシラパマンシン、デメチルシトピシン、デルマジン、デスダメチン、デキシロシル−ベナノマイシン、シュードアグリコン、ジヒドロモシマイシン、ジヒドロナンシマイシン、ジウマイシン、ドナシン、ドリゴシン、ジネマイシン、ジネマイシントリアセテート、エクテイナシジン、エフロトマイシン、エンドマイシン、エンサンコマイシン、エクイセチン、エリカマイシン、エスペラミシン、エヒルモナート、エベルニノミシン、フェルダマイシン、フランバマイシン、フラベンソマイシン、フロルフェニコール、フルボマイシン、ホスホマイシン、ホスホノクロリン、フレデリカマイシン、フレノリシン、フマジリン、フミフンギン、フンギノン、フサカンジン、フサフンギン、ゲルベシジン、グリドバクチン、グラハミマイシン、グラナチシン、グリセオフルビン、グリセオビリジン、グリソノマイシン、ハユミシン、ハユミシン、ハジミシン、ヘダマイシン、ヘネイコマイシン、ヘプテリシン酸、ホロマイシン、フミジン、イソヘマチン酸、カルナタキン、カズサマイシン、リステニン、L−ジヒドロフェニララニン、L−イソロイシル−L−2−アミノ−4−(4’−アミノ−2’,5’−サイクロヘキサジエニル)誘導体、ラノマイシン、レイナマイシン、レプトマイシン、リバノマイシン、リンコマイシン、ロモフンギン、リソリピン、マグネシジン、マヌマイシン、メラノマイシン、メトキシカルボニルメチルモナート、メトキシカルボニルエチルモナート、メトキシカルボニルフェニルモナート、メチルシュードモナート、メチルモナート、ミクロシン、ミトマルシン、ミシマイシン、モエノマイシン、モノアセチルクラドスポリン、モノメチルクラドスポリン、ムピロシン、ムピロシンカルシウム、マイコバシジン、マイリオシン、マイキソピロニン、シュードアグリコン、ナナオマイシン、ナンシマイシン、ナルゲニシン、ネオカルシノスタチン、ネオエナクチン、ネオトラマイシン、ニフルトイノール、ノカルジシン、ノガラマイシン、ノボビオシン、オクチルモナート、オリボマイシン、オルトソマイシン、オウデマンシン、オキシラペンチン、オコソグラウシンメチオジド、パクタシン、パクタマイシン、パプラカンジン、パウロマイシン、ファエオラムラリア殺菌剤、フェネルファマイシン、フェニル、セルレニン、フェニルモナート、フォリポマイシン、ピルリマイシン、プロイロムチリン、ポリラクトン誘導体、ポリニトロキシン、ポリオキシン、ポルフィロマイシン、プラジミシン、プレノマイシン、プロプ−2−エニルモナート、プロトマイシン、シュードモナス抗生物質、シュードモニン酸、プルプロマイシン、ピリノデミン、プロルニトリン、ピロロマイシン、アミノ、クロロペンテネジオン酸、ラパマイシン、レベッカマイシン、レシストマイシン、ロイテリン、レベロマイシン、リゾクチシン、ロリジン、ルビフラビン、ナフチリジノマイシン、サフラマイシン、サフェナマイシン、サルコマイシン、サルコマイシン、スコロプラリン、セレノマイシン、シッカニン、スパラタナミシン、スペクチノマイシン、スポンギスタチン、ストラビジン、ストレプトリジギン、ストレプトマイセス種抗生物質複合体、ストレプトニグリン、ストレプトトリシン、ストレプトビタシン、ストレプトゾトシン、ストロビルリン誘導体、スツボマイシン、スルファメトキサゾール−トリメトプリム、サカマイシン、テジェラマイシン、テルペンテシン、テトロカルシン、テルモルビン、テルモジモシジン、チアムフェニコール、チオウリン、チオルチン、チオマリノール、チオマリノール、チランダマイシン、トリトキシン、トリコデルミン、トリエノマイシン、トリメトプリム、トリオキサカルシン、チリッサマイシン、ウムブリノマイシン、ウンフェネルファマイシン、ウラウキマイシン、ウスニン酸、ウレドリシン、バリオチン、ベルミスポリン、ベルカリンならびにそれらの類似体、塩、および誘導体を含む、分類されていない抗生物質製剤である。
1つ以上の実施形態では、抗生物質製剤は天然由来の抗生物質化合物である。本明細書で使用する場合、用語「天然由来の抗生物質製剤」は、植物または脊椎動物源から獲得した、由来した、または抽出したすべての抗生物質を含む。天然由来の抗生物質製剤の家族の非制限例は、フェノール、レゾルシノール、アミノグリコシド系抗生物質、アナマイシン、キニーネ、アントラキノン、グリコペプチド系抗生物質、アゾール、マクロライド、アビラマイシン、アグロピレン、クニシン、アウクビン抗菌サポニン断片、ベルベリン(イソキノリンアルカロイド)、アルクチオピクリン(セスキテルペンラクトン)、ルプロン、フムロン(苦味酸)、アリシン、ヒペルホリン、エキナコシド、コニオセチン、テトラミン酸、イマニンおよびノボイマニンを含む。
シクロピロックスおよびシクロピロキソラミンは、殺真菌性、静真菌性、および殺芽胞性活性を保有する。それらは、白癬菌、酵母、黴ならびに他の菌類、例えばトリコフィトン種、ミクロスポルム種、エピデルモフィトン種および酵母(カンジダアルビカンス、カンジダグラブラータ、他のカンジダ種およびクリプトコッカスネオフォルマンス)などの広い種に対して活性を有する。いくつかのアスペギルス種は、いくつかのペニシリウムのようにシクロピロックスに敏感である。同様にシクロピロックスは、多くのグラム陽性およびグラム陰性細菌(例えば大腸菌、ミラビリス変形菌、緑膿菌、ブドウ球菌および連鎖球菌種)、ならびにマイコプラズマ種、膣トリコモナスおよびアクチノマイセスに対して有効である。
また抗生物質製剤を含有する植物油および抽出物も有効である。薬品を含有する植物の非制限例は、タイム、シソ、ラベンダー、ティーツリー、テルフェジアクラエリ、ミクロモノスポラ、Putterlickia verrucosa、Putterlickia pyradantha、Putterlickia retrospinosa、Maytenus ilicifolia、Maytenus evonymoides、Maytenus aquifolia、Faenia interjecta、冬虫夏草、シバムギ、アザミ、プランテン、ゴボウ、ホップ、エキナセア、ブチュ、シャパラル、ミルラ、レッドクローバーおよびイエロードック、ニンニク、セントジョーズワートを含む。また本明細書で説明するような抗生物質製剤の混合物も利用されてもよい。
C.バイオマーカー
いくつかの実施形態では、分析物または分析物結合剤はバイオマーカーである。概して疾患または不良のバイオマーカーは、本明細書で説明する装置、組成物および方法を使用して検出し、分析し、かつ/または定量化してもよい。本明細書で説明する装置、方法、および組成物を使用するバイオマーカーの検出、分析および定量化は、被験者(例えばヒト被験者)の状態を治療するために使用することができる治療の過程を判断し、モニタリングするのに特に有効である。バイオマーカーは、被験者が疾患もしくは不良を有するか、またはそのリスクがあるかどうかを判断するために、被験者のGI管内を局所的に検出し分析することができる。加えてバイオマーカーは、疾患または不良を有すると診断された被験者の治療の特定の過程が効果的であるか、または変更するべきかどうかを判断するために、本明細書で説明する組成物および方法を使用してモニタリングすることができる。例えばいくつかの実施形態では、炎症のバイオマーカー(複数可)は、被験者がIBDを有するか、またはその進行のリスクがあるかどうかを判断するために、本明細書で説明する摂取可能装置を使用して被験者内で検出し分析される。必要に応じて、被験者は次いで治療(例えば抗−TNFα抗体)の1つ以上の過程を投与されることが可能であり、このような炎症性バイオマーカー(複数可)のレベルは、治療の効き目を評価するためにモニタリングすることができる。
いくつかの実施形態では、バイオマーカーは、被験者が疾患もしくは不良を有するか、またはその進行のリスクがあるかどうかを判断するために、被験者内で検出しおよび分析される。これらの疾患および不良は、被験者のGI管内、または被験者内の非GI管の部位で起きることがある。例えばGI管内に存在するバイオマーカーは、全身性疾患または不良を示すことがある。いくつかの実施形態では、バイオマーカーは、全身性疾患または不良に関連する。いくつかの実施形態では、バイオマーカーは、GI不良、炎症、癌、感染症、肝臓疾患、および炎症性疾患の1つ以上に関連する。バイオマーカーの例示的なクラスは、抗体(例えば治療抗体)、抗原(例えば細菌性抗原)およびサイトカイン)を含む。いくつかの実施形態では、分析物または分析物結合剤はバイオマーカー、例えばGI不良のバイオマーカーである。GI不良に効果的な治療の検出、診断またはモニタリングのためのバイオマーカーの例の例示的リストは、インターフェロン−γ、IL−1β、IL−6、IL−22、IL−17A、TNFα、IL−2、記憶細胞(CD44CD45RBCD4細胞);α4β7;VEGF;ICAM;VCAM;SAA;カルプロテクチン;ラクトフェリン;FGF2;TGFb;ANG−1;ANG−2;PLGF;生物学(例えばインフリキシマブ(REMICADE);アダリムマブ(HUMIRA);ウステキヌマブ(STELARA);ベドリズマブ(ENTYVIO);ゴリムマブ(SIMPONI);Jak阻害剤;その他);EGF;IL12/23p40;GMCSF;A4B7;AeB7;CRP;SAA;ICAM;VCAM;AREG;EREG;HB−EGF;HRG;BTC;TGFα;SCF;TWEAK;MMP−9;MMP−6;CeacamCD66;IL10;ADA;Madcam−1;CD166(AL CAM);FGF2;FGF7;FGF9;FGF19;抗好中球細胞質抗体(ANCA);抗サッカロミケスセレビシア抗体IgG(ASCAG);抗サッカロミケスセレビシア抗体IgG(ASCAG);抗クロストリジウムクラスターXIVaフラジェリンCBirl抗体(CBirl);抗クロストリジウムクラスターXIVaフラジェリン2抗体(A4−Fla2);抗クロストリジウムクラスターXIVaフラジェリンX抗体(FlaX);抗大腸菌外膜タンパク質C(OmpC);核周辺型抗好中球細胞質抗体(ANCA);アンフィレグリンタンパク質(AREG);ベータセルリンタンパク質(BTC);上皮成長因子(EGF);エピレグリンタンパク質(EREG);ヘパリン結合上皮成長因子(HBEGF);肝細胞増殖因子(HGF);ニューレグリン−1(HRG);トランスフォーミング増殖因子アルファ(TGFA);C−反応性タンパク質(CRP);血清アミロイドA(SAA);細胞間接着分子1(ICAM−1);血管細胞接着分子1(VCAM−1);および腸上皮の下の線維芽細胞を含む。
いくつかの実施形態では、バイオマーカーは、例えば抗グリカン;抗サッカロミケスセレビシア(ASCA);抗ラミナリビオシド(ALCA);抗キトビオシド(ACCA);抗マノビオシド(AMCA);抗ラミナリン(抗−L);抗キチン(抗−C)抗体;抗外膜タンパク質C(抗−OmpC);抗−Cbirlフラジェリン;抗−I2抗体;膵臓外分泌腺を標的とする自己抗体(PAB);および核周囲性抗好中球抗体(pANCA);およびカルプロテクチンなどのIBDバイオマーカーである。
いくつかの実施形態では、バイオマーカーは、膜修復、線維症、血管新生に関連する。ある特定の実施形態では、バイオマーカーは、炎症性バイオマーカー、抗炎症性バイオマーカー、MMPバイオマーカー、免疫バイオマーカー、またはTNF経路バイオマーカーである。いくつかの実施形態では、バイオマーカーは腸に特異的である。
組織試料に対しては、HER2は、細胞毒性T細胞に関するバイオマーカーとして使用することができる。追加として他のサイトカインレベルは、組織内(例えばホスホSTAT1、STAT3およびSTAT5)、血漿内(例えばVEGF、VCAM、ICAM、IL−6)、または両方におけるバイオマーカーとして使用することができる。
いくつかの実施形態では、バイオマーカーは、例えば免疫グロブリンM(IgM)、免疫グロブリンD(IgD)、免疫グロブリンG(IgG)、免疫グロブリンE(IgE)、および/または免疫グロブリンA(IgA)などの1つ以上の免疫グロブリンを含む。いくつかの実施形態では、IgMは感染症および/または炎症のバイオマーカーである。いくつかの実施形態では、IgDは自己免疫疾患のバイオマーカーである。いくつかの実施形態では、IgGはアルツハイマー病および/または癌のためのバイオマーカーである。いくつかの実施形態では、IgEは喘息および/またはアレルゲン免疫療法のバイオマーカーである。いくつかの実施形態では、IgAは腎疾患のバイオマーカーである。
いくつかの実施形態では、バイオマーカーは、高感度C反応性蛋白(hsCRP);7α−ヒドロキシ−4−コレステン−3−オン(7αC4);抗筋内膜IgA(EMA IgA);抗ヒト組織グルタミン転移酵素IgA(tTG IgA);ネフェロ分析による血栓全IgA;便中カルプロテクチン;または便中胃腸病原体である。
いくつかの実施形態では、バイオマーカーは、
a)抗グリアジンIgA抗体、抗グリアジンIgG抗体、抗組織グルタミン転移酵素(tTG)抗体;抗筋内膜抗体;
b)i)ASCA−A、ASCA−G、ANCA、pASCA、抗OmpC抗体、抗CBirl抗体、抗FlaX抗体、もしくは抗A4−Fla2抗体である血清バイオマーカー;
b)ii)VEGF、ICAM、VCAM、SAAもしくはCRPである炎症性バイオマーカー;
b)iii)遺伝子バイオマーカーATG16L1、ECM1、NKX2−3、もしくはSTAT3の遺伝子型;
c)細菌抗原抗体バイオマーカー;
d)マスト細胞バイオマーカー;
e)炎症細胞バイオマーカー;
f)胆汁酸吸収不良(BAM)バイオマーカー;
g)キヌレニンバイオマーカー;または
h)セロトニンバイオマーカーである。
いくつかの実施形態では、バイオマーカーは、抗Fla1抗体、抗Fla2抗体、抗FlaA抗体、抗FliC抗体、抗FliC2抗体、抗FliC3抗体、抗YBaN1抗体、抗ECFliC抗体、抗Ec0FliC抗体、抗SeFljB抗体、抗CjFlaA抗体、抗CjFlaB抗体、抗SfFliC抗体、抗CjCgtA抗体、抗Cjdmh抗体、抗CjGT−A抗体、抗EcYidX抗体、抗EcEra抗体、抗EcFrvX抗体、抗EcGabT抗体、抗EcYedK抗体、抗EcYbaN抗体、抗EcYhgN抗体、抗RtMaga抗体、抗RbCpaF抗体、抗RgPilD抗体、抗LaFrc抗体、抗LaEno抗体、抗LjEFTu抗体、抗BfOmpa抗体、抗PrOmpA抗体、抗Cpl0bA抗体、抗CpSpA抗体、抗EfSant抗体、抗LmPsp抗体、抗SfET−2抗体、抗Cpatox抗体、抗Cpbtox抗体、抗EcSta2抗体、抗Ec0Stx2A抗体、抗CjcdtB/C抗体、抗CdTcdA/B抗体、およびそれらの組合せから成る群から選択された細菌抗原抗体バイオマーカーである。
いくつかの実施形態では、バイオマーカーは、ベータトリプターゼ、ヒスタミン、プロスタグランジンE2(PGE2)、およびそれらの組合せから成る群から選択されたマスト細胞バイオマーカーである。
いくつかの実施形態では、バイオマーカーは、CRP、ICAM、VCAM、SAA、GROα、およびそれらの組合せから成る群から選択された炎症性バイオマーカーである。
いくつかの実施形態では、バイオマーカーは、7α−ヒドロキシ−4−コレステン−3−オン、FGF19、およびそれらの組合せから成る群から選択された胆汁酸吸収不良バイオマーカーである。
いくつかの実施形態では、バイオマーカーは、キヌレニン(K)、キヌレニン酸(KyA)、アントラニル酸(AA)、3−ヒドロキシキヌレニン(3−HK)、3−ヒドロキシアントラニル酸(3−HAA)、キサンツレン酸(XA)、キノリン酸(QA)、トリプトファン、5−ヒドロキシトリプトファン(5−HTP)、およびそれらの組合せから成る群から選択されたキヌレニンバイオマーカーである。
いくつかの実施形態では、バイオマーカーは、セロトニン(5−HT)、5−ヒドロキシインドール酢酸(5−HIAA)、セロトニン−O−硫酸塩、セロトニン−O−リン酸塩、およびそれらの組合せから成る群から選択されたセロトニンバイオマーカーである。
追加のバイオマーカーは、米国特許第9,739,786号に開示され、その内容全体が参照により本明細書に組み込まれる。
いくつかの実施形態では、バイオマーカーは、肝臓疾患または不良に関連する。いくつかの実施形態では、分析物または分析物結合剤は、肝臓疾患または肝臓不良のバイオマーカーである。いくつかの実施形態では、本明細書で開示する装置、組成物および方法は、例えば被験者が肝臓疾患もしくは不良を有するか、またはそれを進行するリスクがあるかどうかを判断するために、肝臓疾患もしくは不良に関連したバイオマーカーを検出し、分析し、かつ/または定量化するために使用してもよい。いくつかの実施形態では、本明細書で説明する装置、組成物および方法は、被験者が肝臓疾患もしくは不良(例えばNASH)を有するか、またはそれを進行するリスクがあるかどうかを判断するために、被験者の胃腸管からの試料中の分析物(例えばバイオマーカー)を検出するために使用できる。いくつかの実施形態では、本明細書で説明する装置、方法、および組成物を使用する肝臓疾患バイオマーカーの検出、分析および定量化は、被験者(例えばヒト被験者)内の肝臓疾患もしくは不良を治療するために使用することができる治療の過程を判断しモニタリングする際に使用してもよい。肝臓疾患または不良に効果的な治療の検出、診断またはモニタリングのために使用され得るバイオマーカーの例の例示的リストは、ビリルビン、ガンマグルタミルトランスフェラーゼ(GGT)、ハプトグロビン、アポリポタンパク質A1、アルファ2−マクログロブリン、コレステロール、トリグリセリド、アラニンアミノ基転移酵素(ALT)、アスパラギン酸アミノ基転移酵素(AST)、グルコース、サイトケラチン−18(CK18)断片、ヒアルロン酸、TGF−β、脂肪酸結合タンパク質、ヒドロキシステロイド17−ベータ脱水素酵素13(17β−HSD13)、グルタミルジペプチド、グルタミルバリン、グルタミルロイシン、グルタミルフェニルアラニン、グルタミルトリロシン、カルニチン、ブチルカルニチン、リシン、チロシン、イソロイシン、グリセロホスファチジルコリン、グリセリルエタノールアミンリン酸、タウリン、グリシン抱合体、タウロコール酸、タウロデオキシコール酸、乳酸塩、グルタミン酸、システイン−グルタチオンジスルフィド、カプリン酸、10−ウンデセン酸、オレオイル−リソホスファチジルコリン、酸化型および還元型グルタチオン、グルタミン酸、アデノシン三リン酸、クレアチン、コール酸、ならびにグリコデオキシコール酸を含む。肝臓疾患および不良のための追加バイオマーカー、ならびに治療薬は当技術分野で公知である(例えば参照により本明細書に組み込まれる、HirsovaおよびGores(2015)Cell.Mol.Gastroenterol.Hepatol.1(1):17−27;Willebrordsら(2015)Progress in Lipid Research59:106−125;Alkhouriら(2011)Expert Rev.Gastroenterol.Hepatol.5(2):201−12;Wang(2014)Cell Death and Disease5:e996;ならびにAlonsoら(2017)Gastroenterology152:1449−61を参照されたい)。
D.治療薬
いくつかの実施形態では、分析物または分析物結合剤は、治療薬、治療薬の断片および/または治療薬の代謝物である。また以下に提供した組成物および方法は、治療薬、治療薬の断片および/または治療薬の代謝物を検出し、分析し、かつ/または定量化するために使用してもよい。例示的な治療薬は、抗体、核酸(例えば抑制性核酸)、小分子、および生菌などの生バイオセラピューティックを含む。いくつかの実施形態では、本明細書で説明するあらゆる検出方法に使用される分析物または分析物結合剤は、薬剤または治療薬である。いくつかの実施形態では、薬剤または治療薬は、炎症性腸疾患(IBD)、例えばクローン病または潰瘍性大腸炎(UC)の治療に使用される。炎症性腸疾患を治療または予防するためのこのような薬品の非制限例は、サイトカインの産生を抑圧し、自己抗原の発現を下方制御もしくは抑圧し、またはMHC抗原を覆う物質を含む。このような薬剤の例は、CHST15阻害剤(例えばSTNM01);IL−6受容体阻害剤(例えばトシリズマブ);IL−12/IL−23阻害剤(例えばウステキヌマブおよびブラジクマブ);インテグリン阻害剤(例えばベドリズマブおよびナタリズマブ);JAK阻害剤(例えばトファシチニブ);SMAD7阻害剤(例えばモンジャーセン);IL−13阻害剤;IL−1受容体阻害剤;TLRアゴニスト(例えばカッパプロクト);幹細胞(例えばCx601);2−アミノ−6−アリル−5−置換ピリミジン(米国特許第4,665,077号を参照されたい);非ステロイド系抗炎症薬(NSAID);ガンシクロビル;タクロリムス;コルチゾールまたはアルドステロンなどの糖質コルチコイド;シクロオキシゲナーゼ阻害剤などの抗炎症薬;5−リポキシゲナーゼ阻害剤;あるいはロイコトリエン受容体アンタゴニスト;アザチオプリンまたはミコフェノール酸モフェチル(MMF)などのプリンアンタゴニスト;シクロホスファミドなどのアルキル化剤;ブロモクリプチン;ダナゾール;(米国特許第4,120,649号に説明されたように、MHC抗原を覆う)グルタルアルデヒド;MHC抗原およびMHC断片のための抗イディオタイプ抗体;シクロスポリン;6−メルカプトプリン;副腎皮質ホルモンまたは糖質コルチコステロイドまたは糖質コルチコイド類似体などのステロイド、例えばプレドニゾン、SOLU−MEDROL(登録商標)を含むメチルプレドニゾロン、メチルプレドニゾロンコハク酸ナトリウム、およびデキサメタゾン;メトトレキサートなどのジヒドロ葉酸レダクターゼ阻害剤(経口または皮下);クロロキンおよびヒドロキシクロロキンなどの抗マラリア剤;スルファサラジン;レフルノミド;サイトカインまたはサイトカイン受容体抗体または抗インターフェロン−アルファ、−ベータ、もしくは−ガンマ抗体を含む5アンタゴニスト、抗腫瘍受容体因子(TNF)−アルファ抗体(インフリキシマブ(REMICADE(登録商標))もしくはアダリムマブ)、抗TNF−アルファイムノアドヘシン(エタネルセプト)、抗TNF−ベータ抗体、抗インターロイキン−2(IL−2)抗体および抗IL−2受容体抗体、ならびに抗インターロイキン−6(IL−6)受容体抗体およびアンタゴニスト;抗CD1laおよび抗CD18抗体を含む抗LFA−1抗体;抗L3T4抗体、非相同型抗リンパ球グロブリン;pan−T抗体、抗CD3または抗CD4/CD4a抗体;LFA−3結合ドメイン(1990年7月26に公開された国際公開第90/08187号)を含有する可溶性ペプチド;ストレプトキナーゼ;トランスフォーミング増殖因子−ベータ(TGF−ベータ);ストレプトドマーゼ;ホスト由来のRNAまたはDNA;FK506;RS−61443;クロラムブシル;デオキシスペルグアリン;ラパマイシン;T細胞受容体(Cohenら、米国特許第5,114,721号);T細胞受容体断片(Offnerら、Science,251:430−432(1991);国際公開第90/11294号;Ianeway、Nature,341:482(1989);および国際公開第91/01133号);BAFFもしくはBR3抗体などのBAFFアンタゴニストまたはイムノアドヘシンおよびzTNF4アンタゴニスト(検討するために、MackayおよびMackay,Trends Immunol,23:113−5(2002)を参照されたい、また以下の定義も参照されたい);CD40−CD40リガンド(例えばDurieら、Science,261:1328−30(1993);Mohanら、J.Immunol,154:1470−80(1995))への抗体を阻止することを含む、抗CD40受容体または抗CD40リガンド(CD154)およびCTLA4−lg(Finckら、Science,265:1225−7(1994))などのT細胞補強信号に干渉する10個の生物学的薬物;ならびにT10B9などのT細胞受容体抗体(欧州特許第340,109号)を含む。また薬品の非制限例は、以下も含む:ブデノシド;上皮成長因子;アミノサリチル酸;メトロニダゾール;メサラジン;オルサラジン;バルサラジン;抗酸化物質;トロボキサン阻害剤;IL−1受容体抗体;抗IL−1モノクローナル抗体;成長因子;エラスターゼ阻害剤;ピリジニルイミダゾール化合物;TNFアンタゴニスト;IL−4、IL−10、IL−13および/またはTGFβサイトカインもしくはそのアゴニスト(例えばアゴニスト抗体);IL−11;プレドニゾロン、デキサメタゾン、またはブデソニドのグルクロニドもしくはデキストラン抱合型プロドラッグ;ICAM−Iアンチセンスホスホロチオエートオリゴデキシヌクレオチド(ISIS2302;Isis Pharmaceuticals,Inc.);可溶性補体受容体1(TP1O;T Cell Sciences,Inc.);遅延放出性メサラジン;血小板活性化因子(PAF)のアンタゴニスト;シプロフロキサシン;ならびにシプロフロキサシン。UCのための薬剤の例は、軽度の症例ではスルファサラジンおよび関連のサリシレート含有薬剤、また重度の症例ではコルチコステロイド剤である。肝臓疾患または不良(例えば肝線維症もしくはNASH)の治療に使用され得る例示的な治療薬は、エラフィブラノール(GFT505;Genfit Corp.)、オベチコール酸(OCA;Intercept Pharmaceuticals,Inc)、セニクリビロク(CVC;Allergan plc)、セロンセルチブ(旧GS−4997;Gilead Sciences,Inc.)、抗LOXL2抗体(シムツズマブ(旧GS6624;Gilead Sciences,Inc.))、G−9450(Gilead Sciences,Inc.)、GS−9674(Gilead Sciences,Inc.)、GS−0976(旧NDI−010976;Gilead Sciences,Inc.)、エムリカサン(Conatus Pharmaceuticals,Inc.)、アラキジル−アミドコラン酸(Aramchol(商標);Galmed Pharmaceuticals Ltd.)、AKN−083(Allerga plc(Akama Therapeutics Ltd.))、TGFTX4(Genfit Corp.)、TGFTX5(Genfit Corp.)、TGFTX1(Genfit Corp.)、RoRγアゴニスト(例えばLYC−55716;Lycera Corp.)、回腸胆汁酸輸送体(iBAT)阻害剤(例えばエロビキシバット、Albireo Parma,Inc.;GSK2330672、GlaxoSmithKline plc;およびA4250;Albireo Pharma,Inc.)、幹細胞、CCR2阻害剤、バルドキソロンメチル(Reata Pharmaceuticals,Inc.)、骨形成タンパク質−7(BMP−7)模倣薬(例えばTHR−123(例えばSugimotoら(2012)Nature Medicine18:396−404を参照されたい))、抗TGF−β抗体(例えばフレソリムマブ;参照により本明細書に組み込まれる、米国特許第7,527,791号および第8,383,780号もを参照されたい)、ピルフェニドン(Esbriet(登録商標)、Genentech USA Inc.)、抗インテグリンαvβ6抗体、抗結合組織成長因子(CTGF)抗体(例えばパムレブルマブ;FibroGen Inc.)、ペントキシフィリン、血管内皮増殖因子(VEGF)、レニンアンジオテンシンアルドステロン系(RAAS)阻害剤(例えばレニン阻害剤(例えばペプスタチン、CGP2928、アリスキレン)、またはACE阻害剤(例えばカプトプリル、ゾフェノプリル、エナラプリル、ラミプリル、キナプリル、ペリンドプリル、リシノプリル、ベナゼプリル、イミダプリル、フォシノプリル、およびトランドラプリル))、トロンボスポンジン、スタチン、バルドキソロン、PDE5阻害剤(例えばシデナフィル、バルデナフィル、およびタダラフィル)、NADPH酸化酵素−1(NOX1)阻害剤(例えば参照により本明細書に組み込まれる、米国特許出願公開第2011/0178082号を参照されたい)、NADPH酸化酵素−4(NOX4)阻害剤(例えば参照により本明細書に組み込まれる、米国特許出願公開第2014/0323500号を参照されたい)、ETアンタゴニスト(例えばシタキセタン、アンブリセンタン、アトラセンタン、BQ−123、およびジボテンタン)、ニンテダニブ(Boehringer Ingelheim)、INT−767(Intercept Pharmaceuticals,Inc)、VBY−376(Virobay Inc.)、PF−04634817(Pfizer)、EXC001(Pfizer)、GM−CT−01(Galectin Therapeutics)、GCS−100(La Jolla Pharmaceuiticals)、肝細胞増殖因子模倣薬(Refanalin(登録商標);Angion Biomedica)、SAR156597(Sanofi)、トラロキヌマブ(AstraZeneca)、ポマリドミド(Celgene)、STX−100(Biogen IDEC)、CC−930(Celgene)、抗miR−21(Regulus Therapuetics)、PRM−151(Promedior)、BOT191(BiOrion)、Palomid529(Paloma Pharamaceuticals)、IMD1041(IMMD,Japan)、セレラキシン(Novartis)、PEG−レラキシン(Ambrx and Bristol−Myers Squibb)、ANG−4011(Angion Biomedica)、FT011(Fibrotech Therapeutics)、ピルフェニドン(InterMune)、F351(ピルフェニドン誘導体(GNI Parma)、ビタミンE(例えばトコトリエノール(アルファ、ベータ、ガンマ、およびデルタ)ならびにトコフェロール(アルファ、ベータ、ガンマ、およびデルタ))、ペントキシフィリン、インシュリン増感剤(例えばロシグリタゾンおよびピオグリタゾン)、カテプシンB阻害剤R−3020、エタネルセプトおよびそのバイオシミラー、Fasの活性を阻止するペプチド(例えば参照により本明細書に組み込まれる、国際公開第2005/117940号を参照されたい)、カスパーゼ阻害剤VX−166、カスパーゼ阻害剤Z−VAD−fmk、ファスジル、ベルナカサン(VX−765)、ならびにプラルナカサン(VX−740)を含む。
例示的な追加の治療薬は以下に提供され、例示的な薬剤クラスならびに本明細書における方法を使用して検出および分析され得るそれぞれに対する例示的な実施形態を含む。
1.TNF阻害剤
用語「TNFα阻害剤」は、TNFαの活性および/もしくは発現を直接または間接的に阻害し、弱め、低減し、下方制御し、あるいは阻止する薬品を指す。いくつかの実施形態では、TNFα阻害剤は、抑制核酸、抗体、またはその抗原結合断片、融合タンパク質、可溶TNFα受容体(可溶TNFR1もしくは可溶TNFR2)、または小分子TNFαアンタゴニストである。いくつかの実施形態では、抑制核酸は、リボザイム、小ヘアピンRNA、小干渉RNA、アンチセンス核酸、またはアプタマーである。
TNFαの活性および/もしくは発現を直接阻害し、弱め、低減し、下方制御し、あるいは阻止する例示的なTNFα阻害剤は、例えばTNFαをその受容体(TNFR1もしくはTNFR2)に結合するのを阻害もしくは低減し、かつ/または細胞(例えば哺乳類細胞)内のTNFαもしくはTNFαの受容体(TNFR1もしくはTNFR2)の発現レベルを阻害または低減することができる。TNFαの活性および/もしくは発現を直接阻害し、弱め、低減し、下方制御し、または阻害するTNFα阻害剤の非制限例は、阻害核酸(例えば本明細書で説明する阻害核酸のあらゆる例)、抗体またはその断片、融合タンパク質、可溶TNFα受容体(例えば可溶TNFR1もしくは可溶TNFR2)、および小分子TNFαアンタゴニストを含む。
TNFαの活性および/もしくは発現を間接的に阻害し、弱め、低減し、下方制御し、あるいは阻止できる例示的なTNFα阻害剤は、例えば哺乳類細胞内のTNFα受容体(例えばTNFR1もしくはTNFR2)の下流シグナル伝達のレベルを阻害または低減でき(例えば哺乳類細胞内の以下のシグナル伝達タンパク質の1つ以上のレベルおよび/もしくは活性を低減する:TRADD、TRAF2、MEKK1/4、MEKK4/7、JNK、AP−1、ASK1、RIP、MEKK3/6、MAPK、NIK、IKK、およびNF−κB)ならびに/あるいは哺乳類細胞内のTNFα誘導性遺伝子発現のレベルを低減する(例えばNF−κB、c−Jun、およびATF2の群から選択された1つ以上の転写因子によって調節された遺伝子の転写を低減する)ことができる。TNFα受容体の下流シグナル伝達の説明は、Wajantら、Cell Death Differentiation10:45−65,2003(参照により本明細書に組み込まれる)に提供されている。例えばこのような間接的なTNFα阻害剤は、TNFα受容体のシグナル伝達成分下流(例えば本明細書で説明するもしくは当技術分野で公知のTNFα受容体のあらゆる1つ以上のシグナル伝達成分下流)、TNFα誘導性遺伝子(例えば当技術分野で公知のあらゆるTNFα誘導性遺伝子)、またはNF−κB、c−Jun、およびATF2の群から選択された転写因子を標的とする(発現を低減する)阻害核酸であることが可能である。
他の例では、このような間接的なTNFα阻害剤は、TNFα受容体のシグナル伝達成分下流(例えば本明細書で説明するもしくは当技術分野で公知のTNFα受容体のあらゆるシグナル伝達成分下流)の小分子阻害剤、TNFα誘導性遺伝子によってコード化されたタンパク質(例えば当技術分野で公知のあらゆるTNFα誘導性遺伝子によってコード化されたあらゆるタンパク質)の小分子阻害剤、ならびにNF−κB、c−Jun、およびATF2の群から選択された転写因子の小分子阻害剤であることが可能である。
他の実施形態では、TNFαmRNA転写、TNFαmRNA安定化、およびTNFαmRNA輸送をもたらすシグナル伝達経路内に関与する哺乳類細胞(例えばマクロファージ、CD4+リンパ球、NK細胞、好中球、マスト細胞、好酸球、もしくはニューロン)内の1つ以上の成分(例えばCD14、MyD88、IRAK、リポ多糖結合タンパク質(LBP)、TRAF6、ras、raf、MEK1/2、ERK1/2、NIK、IKK、IκB、rac、MEK4/7、JNK、c−jun、MEK3/6、p38、PKR、TTP、およびMK2の群から選択された1つ以上の成分)を間接的に阻害し、弱め、低減し、下方制御し、あるいは阻止できるTNFα阻害剤。例えばこのような間接的なTNFα阻害剤は、TNFαmRNA転写、TNFαmRNA安定化、およびTNFαmRNA輸送をもたらすシグナル伝達経路内に関与する哺乳類細胞内の成分(例えばCD14、MyD88、IRAK、リポ多糖結合タンパク質(LBP)、TRAF6、ras、raf、MEK1/2、ERK1/2、NIK、IKK、IκB、rac、MEK4/7、JNK、c−jun、MEK3/6、p38、PKR、TTP、およびMK2の群から選択された成分)を標的とする(発現を低減する)阻害核酸であることが可能である。他の例では、間接的なTNFα阻害剤は、TNFαmRNA転写、TNFαmRNA安定化、およびTNFαmRNA輸送をもたらすシグナル伝達経路内に関与する哺乳類細胞内の成分(例えばCD14、MyD88、IRAK、リポ多糖結合タンパク質(LBP)、TRAF6、ras、raf、MEK1/2、ERK1/2、NIK、IKK、IκB、rac、MEK4/7、JNK、c−jun、MEK3/6、p38、PKR、TTP、およびMK2の群から選択された成分)の小分子阻害剤である。
阻害核酸
哺乳類細胞内のTNFα、TNFR1、TNFR2、TRADD、TRAF2、MEKK1/4、MEK4/7、JNK、AP−1、ASK1、RIP、MEKK3/6、MAPK、NIK、IKK、NF−κB、CD14、MyD88、IRAK、リポ多糖結合タンパク質(LBP)、TRAF6、ras、raf、MEK1/2、ERK1/2、NIK、IKK、IκB、NF−κB、rac、MEK4/7、JNK、c−jun、MEK3/6、p38、PKR、TTP、およびMK2mRNA発現の発現を低減できる阻害核酸は、アンチセンス核酸分子、すなわちそのヌクレオチド配列がTNFα、TNFR1、TNFR2、TRADD、TRAF2、MEKK1/4、MEK4/7、JNK、AP−1、ASK1、RIP、MEKK3/6、MAPK、NIK、IKK、NF−κB、CD14、MyD88、IRAK、リポ多糖結合タンパク質(LBP)、TRAF6、ras、raf、MEK1/2、ERK1/2、NIK、IKK、IκB、NF−κB、rac、MEK4/7、JNK、c−jun、MEK3/6、p38、PKR、TTP、またはMK2mRNAのすべてもしくは一部を補完する核酸分子を含む。
アンチセンス核酸分子は、TNFα、TNFR1、TNFR2、TRADD、TRAF2、MEKK1/4、MEK4/7、JNK、AP−1、ASK1、RIP、MEKK3/6、MAPK、NIK、IKK、NF−κB、CD14、MyD88、IRAK、リポ多糖結合タンパク質(LBP)、TRAF6、ras、raf、MEK1/2、ERK1/2、NIK、IKK、IκB、NF−κB、rac、MEK4/7、JNK、c−jun、MEK3/6、p38、PKR、TTP、もしくはMKタンパク質をコード化するヌクレオチド配列のコード鎖の非コード領域のすべてまたは一部を補完することができる。非コード領域(5’および3’非翻訳領域)は、遺伝子内のコード領域の側面に位置し、アミノ酸に翻訳されない5’および3’配列である。
阻害核酸の別の例は、TNFα、TNFR1、TNFR2、TRADD、TRAF2、MEKK1/4、MEK4/7、JNK、AP−1、ASK1、RIP、MEKK3/6、MAPK、NIK、IKK、NF−κB、CD14、MyD88、IRAK、リポ多糖結合タンパク質(LBP)、TRAF6、ras、raf、MEK1/2、ERK1/2、NIK、IKK、IκB、NF−κB、rac、MEK4/7、JNK、c−jun、MEK3/6、p38、PKR、TTP、またはMK2mRNAをコード化する核酸に対して特異性を有するリボザイムである。
また阻害核酸は、三重螺旋構造を形成する核酸分子であることも可能である。例えばTNFα、TNFR1、TNFR2、TRADD、TRAF2、MEKK1/4、MEK4/7、JNK、AP−1、ASK1、RIP、MEKK3/6、MAPK、NIK、IKK、NF−κB、CD14、MyD88、IRAK、リポ多糖結合タンパク質(LBP)、TRAF6、ras、raf、MEK1/2、ERK1/2、NIK、IKK、IκB、rac、MEK4/7、JNK、c−jun、MEK3/6、p38、PKR、TTP、またはMK2ポリペプチドの発現は、標的細胞内の遺伝子の転写を防ぐ三重螺旋構造を形成するために、TNFα、TNFR1、TNFR2、TRADD、TRAF2、MEKK1/4、MEK4/7、JNK、AP−1、ASK1、RIP、MEKK3/6、MAPK、NIK、IKK、NF−κB、CD14、MyD88、IRAK、リポ多糖結合タンパク質(LBP)、TRAF6、ras、raf、MEK1/2、ERK1/2、NIK、IKK、IκB、NF−κB、rac、MEK4/7、JNK、c−jun、MEK3/6、p38、PKR、TTP、またはMK2ポリペプチドをコード化する遺伝子の調節領域を補完するヌクレオチド配列(例えば増進剤および/または増強剤、例えば転写開始状態の少なくとも1kb、2kb、3kb、4kb、もしくは5kb上流である配列)を標的とすることによって阻害することができる。
いくつかの実施形態では、TNFα阻害剤は、TNFα、TNFR1、TNFR2、TRADD、TRAF2、MEKK1/4、MEK4/7、JNK、AP−1、ASK1、RIP、MEKK3/6、MAPK、NIK、IKK、NF−κB、CD14、MyD88、IRAK、リポ多糖結合タンパク質(LBP)、TRAF6、ras、raf、MEK1/2、ERK1/2、NIK、IKK、IκB、NF−κB、rac、MEK4/7、JNK、c−jun、MEK3/6、p38、PKR、TTP、またはMK2mRNAの発現を低減するために使用されるsiRNA分子であることが可能である。
TNFαを標的とする阻害核酸である例示的なTNFα阻害剤は、例えばアンチセンスDNA(例えばMyersら、J Pharmacol Exp Ther.304(1):411−424,2003;Wasmuthら、Invest.Opthalmol.Vis.Sci,2003;Dongら、J.Orthop.Res.26(8);1114−1120,2008;米国特許出願第2003/0083275号、第2003/0022848号、および第2004/0770970号;ISIS104838;米国特許第6,180,403号、第6,080,580号、および第6,228,642号;Kobzikら、Inhibition of TNF Synthesis by Antisense Oligonucleotides, in Manual of Antisense Methodology,Kluwer Academic Publishers,Vol.4,pp.107−123,1999;Taylorら、Antisense Nucleic Acid Drug Develop.8(3):199−205,1998;Mayneら、Stroke32:240−248,2001;Mochizukiら、J.Controlled Release151(2):155−161,2011;Dongら、J.Orthopaedic Res.26(8):1114−1120,2008;Dongら、Pharm.Res.28(6):1349−1356,2011;およびPampherら、Biol.Reproduction52(6):1316−1326,1995)、アンチセンスRNA、短干渉RNA(siRNA)(例えばTaishiら、Brain Research 1156:125−132,2007;Presumeyら、Eur.J.Pharm,Biopharm,82(3):457−467,2012;Larouiら、J.Controlled Release186:41−533,2014;D’Amoreら、Int.J.Immunopathology Pharmacol.21:1045−1047,2008;Choiら、J.Dermatol.Sci.52:87−97,2008;Quiら、Artificial Organs35:706−714,2011;McCarthyら、J.Controlled Release168:28−34,2013;Khouryら、Current Opin.Mol.Therapeutics9(5):483−489,2007;Luら、RNA Interference Technology From Basic Science to Drug Development303,2005;Xieら、PharmaGenomics4(6):28−34,2004;Aldawsariら、Current Pharmaceutical Design21(31):4594−4605,2015;Zhengら、Arch.Med.Sci.11:1296−1302,2015;Pengら、Chinese J.Surgery47(5):377−380,2009;Aldayelら、Molecular Therapy.Nucleic Acids5(7):e340,2016;Baiら、Current Drug Targets16:1531−1539,2015;米国特許出願公開第2008/0097091号、第2009/0306356号、および第2005/0227935号;および国際公開第14/168264号)、短ヘアピンRNA(shRNA)(例えばJakobsenら、Mol.Ther.17(10):1743−1753,2009;Ogawaら、PLoS One9(3):e92073,2014;Dingら、Bone Joint94−6(Suppl.11):44,2014;およびHernandez−Alejandroら、J.Surgical Res.176(2):614−620,2012)、ならびにmicroRNAs(例えば国際公開第15/26249号を参照されたい)を含む。いくつかの実施形態では、阻害核酸は、TNFαのpre−mRNAスプライシングを遮る(例えばChiuら、Mol.Pharmacol.71(6);1640−1645,2007)。
いくつかの実施形態では、阻害核酸、例えばアプタマー(例えばOravaら、ACSChem Biol.2013;8(1):170−178,2013)は、TNFRタンパク質のその受容体(TNFR1および/またはTNFR2)との結合を遮ることができる。
いくつかの実施形態では、阻害核酸は、TNFα誘導性下流メディエーター(例えばTRADD、TRAF2、MEKK1/4、MEK4/7、JNK、AP−1、ASK1、RIP、MEKK3/6、MAPK、NIK、IKK、NF−κB、p38、JNK、IκB−α、またはCCL2)の発現を下方制御することができる。下流TNFα誘導性メディエーターのさらなる教示は、例えば参照により本明細書に組み込まれる、Schwambornら、BMC Genomics4:46,2003;およびZhouら、Oncogene22:2034−2044,2003に見出すことができる。阻害核酸の追加の態様は、Aagaardら、Adv.Drug Delivery Rev.59(2):75−86,2007、およびBurnettら、Biotechnol.J.6(9):1130−1146,2011に説明されている。
ある特定の実施形態では、阻害核酸は、TNFα、TNFR1、TNFR2、TRADD、TRAF2、MEKK1/4、MEK4/7、JNK、AP−1、ASK1、RIP、MEKK3/6、MAPK、NIK、IKK、NF−κB、CD14、MyD88、IRAK、リポ多糖結合タンパク質(LBP)、TRAF6、ras、raf、MEK1/2、ERK1/2、NIK、IKK、IκB、NF−κB、rac、MEK4/7、JNK、c−jun、MEK3/6、p38、PKR、TTP、またはMK2をコード化する核酸を標的とする。
抗体
いくつかの実施形態では、TNFα阻害剤は、抗体またはその抗原結合断片(例えばFabもしくはscFv)である。いくつかの実施形態では、本明細書で説明する抗体または抗原結合断片は、TNFα、TNFR1、またはTNFR2の任意の1つに特異的に結合する。いくつかの実施形態では、本明細書で説明する抗体または抗体の抗原結合断片は、TNFαに特異的に結合することができる。いくつかの実施形態では、本明細書で説明する抗体または抗体の抗原結合断片は、TNFα受容体(TNFR1またはTNFR2)に特異的に結合することができる。
TNFαに特異的に結合する抗体であるTNF阻害剤の非制限例は、Elliottら、Lancet1994;344:1125−1127,1994;Rankinら、Br.J.Rhenatol.2:334−342,1995;Buterら、Eur.Cytokine Network6(4):225−230,1994;Lorenzら、J.Immunol.156(4):1646−1653,1996;Hinshawら、Circulatory Shock30(3):279−292,1990;Wannerら、Shock11(6):391−395,1999;Bongartzら、JAMA295(19):2275−2285,2006;Knightら、Molecular Immunol.30(16):1443−1453,1993;Feldman、Nature Review Innunol,2(5):364−371,2002;Taylorら、Nature Reviews Rheumatol.5(10):578−582,2009;Garcesら、Annals Rheumatic Dis.72(12):1947−1955,2013;Palladinoら、Nature Rev.Drug Discovery2(9):736−746,2003;Sandbornら、Inflammatory Bowel Diseases5(2):119−133,1999;Atzeniら、Autoimmuity Reviews12(7):703−708,2013;Mainiら、Immunol.Rev.144(1):195−223,1995;Ordasら、Clin.Pharmacol.Therapeutics91(4):653−646,2012;Cohenら、Canadian J.Gastroenterol.Hepatol.15(6):376−384,2001;Feldmannら、Ann.Rev.Immunol.19(1):163−196,2001;Ben−Horinら、Autoimmunity Rev.13(1):24−30,2014;ならびに米国特許第6,090,382号;第6,258,562号;および第6,509,015号)に説明されている。
ある特定の実施形態では、TNFα阻害剤は、インフリキシマブ(Remicade(商標))、CDP571、CDP870、ゴリムマブ(golimumab(商標))、アダリムマブ(Humira(商標))、もしくはセトリズマブペゴル(Cimzia(商標))を含むことができ、またはそれらである。ある特定の実施形態では、TNFα阻害剤は、TNFα阻害剤バイオシミラーであることが可能である。認可された後期のTNF阻害剤のバイオシミラーの例は、Celltrion/Pfizer製のRemsima(商標)およびInflectra(登録商標)(CT−P13)、Aprogen製のGS071、Samsung Bioepis製のFlixabi(商標)(SB2)、Pfizer/Sandoz製のPF−06438179、Nichi−Iko Pharmaceutical Co.製のNI−071、およびAmgen製のABP710などのインフリキシマブバイオシミラー;インドのZydus Cadila製のExemptia(商標)(ZRC3197)、およびAmgen製のAmgevita(登録商標)(ABP501)、Samsung Bioepis製のImraldi(SB5)、スイスのSandoz製のGP−2017、Oncobiologics製のONS−3010、米国のMomenta Pharmaceuticals/Baxalta(米国にスピンオフしたBaxter)製のM923/Viropro、Pfizer製のPF−06410293、Biocon/Mylan製のBMO−2もしくはMYL−1401−A、Coherus製のCHS−1420、Fujifilm/KyowaHakko Kirin(Fujifilm Kyowa Kirin Biologics)製のFKB327、およびBoehringer Ingelheim製のCyltezo(BI695501)、Celltrion製のCT−P17、Baxalta(現在はShireの一部)製のBAX923、(2017年にMerck kGaA(Merck Group)から買収した)Fresenius Kabi製のMSB11022、大韓民国/日本のLG Life Sciiences/Mochida Pharmaceutical製のLBAL、Prestige Biopharma製のPBP1502、インドのTorrent Pharmaceuticals製のAdfrar、Adello Biologicsによって開発されたアダリムマブのバイオシミラー、独国/スイスのAET Biotech/BioXpress Therapeuticsによって開発されたアダリムマブのバイオシミラー、スペインのmAbxience製のアダリムマブのバイオシミラー、カナダのPlantFormによって開発されたアダリムマブのバイオシミラー;ならびにSandoz/Novartis製のErelzi(商標)、Samsung Bioepis製のBrenzys(商標)、Sandoz製のGP2015、Mycenax製のTuNEX(登録商標)、LG Life製のLBEC0101、およびCoherus製のCHS−0214などのエタネルセプトバイオシミラーを含むが、それに限定されない。
いくつかの実施形態では、バイオシミラーは、参照抗体(例えばアダリムマブ)と比較して同じ一次アミノ酸配列を有する軽鎖、および参照抗体と比較して同じ一次アミノ酸配列を有する重鎖を有する抗体またはその抗原結合断片である。いくつかの例では、バイオシミラーは、参照抗体(例えばアダリムマブ)と同じ軽鎖可変ドメイン配列を含む軽鎖、および参照抗体と同じ重鎖可変ドメイン配列を含む重鎖を有する、抗体またはその抗原結合断片である。いくつかの実施形態では、バイオシミラーは、参照抗体(例えばアダリムマブ)と比較して同様のグリコシルパターンを有することができる。他の実施形態では、バイオシミラーは、参照抗体(例えばアダリムマブ)と比較して異なるグリコシルパターンを有することができる。参照抗体(例えばアダリムマブ)と比較したバイオシミラーのN結合型グリコシルの輪郭における変化は、Kamodaら、J.Chromatography J.1133:332−339,2006に概ね説明されているように、2−アントラニル酸(AA)誘導体および順相液体クロマトグラフィーを使用して蛍光検出で検出することができる。例えばバイオシミラーは、参照抗体(例えばアダリムマブ)と比較したN型グリコシル化の以下のタイプの1つ以上(例えば2、3、4、5、6、7、8、9、10、もしくは11個)の変化を有することができる:電荷的に中性のオリゴ糖;モノシアル酸フコース含有オリゴ糖;モノシアル酸オリゴ糖;ジシアル酸フコース含有オリゴ糖;ジシアル酸オリゴ糖;1型のトリアンテナ型トリシアル酸オリゴ糖;2型のトリアンテナ型トリシアル酸オリゴ糖;マンノース−6−リン酸塩オリゴ糖;モノリン酸塩オリゴ糖;テトラシアル酸オリゴ糖;モノシアル酸およびモノリン酸塩オリゴ糖;ならびにビス−マンノース−6−リン酸塩オリゴ糖。
いくつかの実施形態では、バイオシミラーは、参照抗体(例えばアダリムマブ)と比較して1つのC末端リジンを有する種のパーセンテージ、2つのC末端リジンを有する種のパーセンテージ、および3つのC末端リジンを有する種のパーセンテージの1つ、2つ、または3つの変化を有することができる。
いくつかの実施形態では、バイオシミラーは、参照抗体(例えばアダリムマブ)と比較して酸性種、中性種、および塩基種の1つ、2つ、または3つのレベルの変化を有することができる。
いくつかの実施形態では、バイオシミラーは、参照抗体と比較して硫酸化のレベルの変化を有することができる。
いくつかの実施形態では、TNFα阻害剤は、SAR252067(例えば米国特許出願公開第2013/0315913号に説明されたTNFSF14に特異的に結合するモノクローナル抗体)または(米国特許出願公開第2015/0337046号に説明された)MDGN−002であることが可能である。いくつかの実施形態では、TNFα阻害剤は、(例えば米国特許出願公開第2015/0132311号に説明された)TNFSF15に特異的に結合するPF−06480605であることが可能である。TNFα阻害剤の追加例は、(Tsianakasら、Exp.Dermatol.25:428−433,2016に説明された)DLCX105,および(米国特許出願公開第2015/0132311号に説明された)TNFSF15に特異的に結合するPF−06480605を含む。
融合タンパク質
いくつかの実施形態では、TNFα阻害剤は、融合タンパク質(例えばパートナーペプチドに融合したTNFRの細胞外ドメイン、例えば免疫グロブリンのFc領域、例えばヒトIgG)(例えばPeppelら、J.Exp.Med.174(6):1483−1489,1991;Deegら、Leukemia16(2):162,2002を参照されたい)またはTNFαに特異的に結合する可溶TNFR(例えばTNFR1もしくはTNFR2)である。いくつかの実施形態では、TNFα阻害剤は、エタネルセプト(Enbrel(商標))(例えば参照により本明細書に組み込まれる、国際公開第91/03553号および国際公開第09/406,476号を参照されたい)を含み、またはエタネルセプトである。いくつかの実施形態では、TNFα阻害剤は、r−TBP−1(例えばGradsteinら、J.Acquire.Immune Defic.Syndr.26(2):111−117,2001)を含み、またはr−TBP−1である。いくつかの実施形態では、TNFα阻害剤は、可溶TNFα受容体(例えばWattら、J Leuoc Biol.66(6):1005−1013,1999;Tsaoら、Eur Respir J.14(3):490−495,1999;Kozakら、Am.J.Physiol.Reg.Integrative Comparative Physiol.269(1):R23−R29,1995;Mohlerら、J.Immunol.151(3):1548−1561,1993;Nopharら、EMBO J.9(10):3269,1990;Bjornbergら、Lymphokine Cytokine Res.13(3):203−211,1994;Piguetら、Eur.Respiratory J.7(3):515−518,1994;およびGrayら、Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.87(19):7380−7384,1990)を含み、または可溶TNFα受容体である。
小分子
いくつかの実施形態では、TNFα阻害剤は小分子である。いくつかの実施形態では、TNFα阻害剤はC87(Maら、J.Biol.Chem.289(18):12457−66,2014)である。いくつかの実施形態では、小分子はLMP−420(例えばHaraguchiら、AIDS Res.Ther.3:8,2006)である。いくつかの実施形態では、小分子は腫瘍壊死因子変換酵素(TACE)阻害剤(例えばMossら、Nature Clinical Practice Rheumatology4:300−309,2008)である。いくつかの実施形態では、TACE阻害剤はTMI−005およびBMS−561392である。小分子阻害剤の追加例は、例えばHeら、Science310(5750):1022−1025,2005に説明されている。
いくつかの例では、TNFα阻害剤は、哺乳類細胞内のTRADD、TRAF2、MEKK1/4、MEKK4/7、JNK、AP−1、ASK1、RIP、MEKK3/6、MAPK、NIK、IKK、およびNF−κBの1つの活性化を阻害する小分子である。
いくつかの実施形態では、TNFα阻害剤は、CD14、MyD88(例えばOlsonら、Scientific Reports5:14246,2015を参照されたい)、IRAK(Chaudharyら、J.Med.Chem.58(1):96−110,2015)、リポ多糖結合タンパク質(LBP)(例えば米国特許第5,705,398号を参照されたい)、TRAF6(例えば3−[(2,5−ジメチルフェニル)アミノ]−1−フェニル−2−プロペン−1−オン)、ras(例えばBakerら、Nature497:577−578,2013)、raf(例えばベムラフェニブ(PLX4032、RF7204)、ソラフェニブトシル酸塩、PLX−4720、ダブラフェニブ(GSK2118436)、GDC−0879、RAF265(CHIR−265)、AZ628、NVP−BHG712、SB590885、ZM336372、ソラフェニブ、GW5074、TAK−632、CEP−32496、エンコラフェニブ(LGX818)、CCT196969、LY3009120、RO5126766(CH5126766)、PLX7904、およびMN2480)、MEK1/2(例えばFacciorussoら、Expert Review Gastroentrol.Hepatol.9:993−1003,2015)、ERK1/2(例えばMandalら、Oncogene35:2547−2561,2016)、NIK(例えばMortierら、Bioorg.Med.Chem,Lett.20:4515−4520,2010)、IKK(例えばReillyら、Nature Med.19:313−321,2013)、IκB(例えばSuzukiら、Expert.Opin.Invest.Drugs20:395−405,2011)、NF−κB(例えばGuptaら、Biochim.Biophys.Acta1799(10−12):775−787,2010)、rac(例えば米国特許第9,278,956号)、MEK4/7、JNK(例えばAEG3482、BI78D3、CEP1347、c−JUNペプチド、IQ IS、JIP−1(153−163)、SP600125、SU3327、およびTCS JNK6o)、c−jun(例えばAEG3482、BI78D3、CEP1347、c−JUNペプチド、IQ 1S、JIP−1(153−163)、SP600125、SU3327、およびTCS JNK6o)、MEK3/6(例えばAkenleyeら、J.Hematol.Oncol.6:27,2013)、p38(例えばAL8697、AMG548、BIRB796、CMPD−1、DBM1285ジヒドロクロリド、EO1428、JX401、ML3403、オルグ48762−0、PH797804、RWJ67657、SB202190、SB203580、SB239063、SB706504、SCIO469、SKF86002、SX011、TA01、TA02、TAK715、VX702、およびVX745)、PKR(例えば2−アミノプリンまたはCAS608512−97−6)、TTP(例えばCAS329907−28−0)、ならびにMK2(PF3644022およびPHA767491)の1つの活性化を阻害する小分子である。
2.IL−12/IL−23阻害剤
用語「IL−12/IL−23阻害剤」は、IL−12またはIL−23の発現、および/またはIL−12受容体に結合するIL−12の能力もしくはIL−23受容体に結合するIL−23の能力を低減する薬品を指す。IL−12は、IL−12A(p35)およびIL−12B(p40)ポリペプチドの両方を含む複素二量体サイトカインである。IL−23は、IL−23(p19)およびIL−12B(p40)ポリペプチドの両方を含む複素二量体サイトカインである。IL−12に対する受容体は、IL−12Rβ1およびIL−12Rβ2を含む複素二量体受容体である。IL−23に対する受容体は、IL−12Rβ1およびIL−23Rの両方を含む複素二量体受容体である。
いくつかの実施形態では、IL−12/IL−23阻害剤は、IL−12に対する受容体へのIL−12の結合を低減することができる。いくつかの実施形態では、IL−12/IL−23阻害剤は、IL−23に対する受容体へのIL−23の結合を低減することができる。いくつかの実施形態では、IL−12/IL−23阻害剤は、IL−12またはIL−23の発現を低減する。いくつかの実施形態では、IL−12/IL−23阻害剤は、IL−12に対する受容体の発現を低減する。いくつかの実施形態では、IL−12/IL−23阻害剤は、IL−23に対する受容体の発現を低減する。
いくつかの実施形態では、IL−12/IL−23阻害剤は、IL−12B(p40)サブユニットを標的とする。いくつかの実施形態では、IL−12/IL−23阻害剤は、IL−12A(p35)を標的とする。いくつかの実施形態では、IL−12/IL−23阻害剤は、IL−23(p19)を標的とする。いくつかの実施形態では、IL−12/IL−23阻害剤は、IL−12(IL−12Rβ1もしくはIL−12Rβ2の一方はたま両方)に対する受容体を標的とする。いくつかの実施形態では、IL−12/IL−23阻害剤は、IL−23(IL−12Rβ1およびIL−23Rの一方はたま両方)に対する受容体を標的とする。
いくつかの実施形態では、IL−12/IL−23阻害剤は、阻害核酸であることが可能である。いくつかの実施形態では、阻害核酸は、アンチセンス核酸、リボザイム、および小干渉RNA(siRNA)であることが可能である。
IL−12A(p35)、IL−12B(p40)、IL−23(p19)、IL−12Rβ1、IL−12Rβ2、またはIL−23RmRNA発現の発現を低減できる阻害核酸は、アンチセンス核酸分子、すなわちそのヌクレオチド配列が哺乳類細胞内のIL−12A(p35)、IL−12B(p40)、IL−23(p19)、IL−12Rβ1、IL−12Rβ2の発現、またはIL−23RmRNAの発現のすべてもしくは一部を補完する核酸分子を含む。アンチセンス核酸分子は、IL−12A(p35)、IL−12B(p40)、IL−23(p19)、IL−12Rβ1、IL−12Rβ2、またはIL−23タンパク質をコード化するヌクレオチド配列のコード鎖の非コード領域のすべてまたは一部を補完することができる。非コード領域(5’および3’非翻訳領域)は、遺伝子内のコード領域の側面に位置し、アミノ酸に翻訳されない5’および3’配列である。
阻害核酸の別の例は、IL−12A(p35)、IL−12B(p40)、IL−23(p19)、IL−12Rβ1、IL−12Rβ2、またはIL−23タンパク質をコード化する核酸に対して特異性を有する(例えばIL−12A(p35)、IL−12B(p40)、IL−23(p19)、IL−12Rβ1、IL−12Rβ2、またはIL−23RmRNAに対して特異的な)リボザイムである。
また阻害核酸は、三重螺旋構造を形成する核酸分子であることも可能である。例えばIL−12A(p35)、IL−12B(p40)、IL−23(p19)、IL−12Rβ1、IL−12Rβ2、またはIL−23タンパク質の発現は、標的細胞内の遺伝子の転写を防ぐ三重螺旋構造を形成するために、IL−12A(p35)、IL−12B(p40)、IL−23(p19)、IL−12Rβ1、IL−12Rβ2、またはIL−23タンパク質をコード化する遺伝子の調節領域を補完するヌクレオチド配列(例えば増進剤および/または増強剤、例えば転写開始状態の少なくとも1kb、2kb、3kb、4kb、もしくは5kb上流である配列)を標的とすることによって阻害することができる。
IL−12/IL−23阻害剤の他の例は、IL−12A(p35)、IL−12B(p40)、IL−23(p19)、IL−12Rβ1、IL−12Rβ2、またはIL−23RmRNAのレベルを低減するsiRNAを含む。
IL−12A(p35)、IL−12B(p40)、IL−23(p19)、IL−12Rβ1、IL−12Rβ2、またはIL−23Rを標的とするsiRNAの非制限例は、Tanら、J.Alzheimers Dis,38(3):633−646,2014;Niimiら、J.Neuroimumunol.254(1−2):39−45,2013に説明されている。IL−12A(p35)、IL−12B(p40)、IL−23(p19)、IL−12Rβ1、IL−12Rβ2、またはIL−23Rを標的とする短ヘアピンRNA(shRNA)の非制限例は、Bakら、BMC Dermatol.11:5,2011に説明されている。
阻害核酸の非制限例は、microRNA(例えばmicroRNA−29(Brainら、Immunity39(3):521−536,2013)、miR−10a(Xueら、J.Immunol.187(11):5879−5886,2011)、microRNA−155(Podsiakら、Am.J.Physiol.Lung Cell Mol.Physiol.310(5):L465−75,2016)である。
抗体
いくつかの実施形態では、IL−12/IL−23阻害剤は、抗体または抗原結合断片(例えばFabもしくはscFv)である。いくつかの実施形態では、本明細書で説明する抗体またはその抗原結合断片は、IL−12A(p35)、IL−12B(p40)、IL−23(p19)、IL−12Rβ1、IL−12Rβ2、もしくはIL−23R、またはそれらの組合せの任意の1つに特異的に結合する。
いくつかの実施形態では、抗体は、ウステキヌマブ(CNTO1275、Stelara(登録商標))、またはその変異(Kruegerら、N.Engl.J.Med.356(6):580−592,2007;Kauffmanら、J.Invest.Dermatol.123(6):1037−1044,2004;Gottliebら、Curr.Med.Res.Opin.23(5):1081−1092,2007;Leonardiら、Lancet371(9625):1665−1674,2008;Pappら、Lancet371(9625):1675−1684,2008)である。いくつかの実施形態では、抗体は、ブリアキヌマブ(ABT−874、J−695)、またはその変異(Gordonら、J.Invest.Dermatol.132(2):304−314,2012;Kimballら、Arch Dermatol.144(2):200−207,2008)である。
いくつかの実施形態では、抗体は、グセルクマブ(CNTO−1959)(Callis−Duffinら、J.Am.Acad.Dermatol.70(5Suppl1),2014);AB162(Sofenら、J.Allergy Clin.Immunol.133:1032−40,2014);チルドラキズマブ(MK−3222、SCH900222)(Pappら(2015)Br.J.Dermatol.2015);Langleyら、米国コロラド州Denverで2014年3月21〜25日にAmerican Academy of Dermatologyにおける口頭発表);AMG139(MED12070、ブラジクマブ)(Gomollon,Gastraenterol.Hepatol.38(Suppl.1):13−19,2015;Kockら、Br.J.Pharmacol.172(1):159−172,2015);FM−202(Tangら、Immunology135(2):112−124,2012);FM−303(Tangら、Immunology135(2):112−124,2012);ADC−1012(Tangら、Immunology135(2):112−124,2012);LY−2525623(Gaffenら、Nat.Rev.Immunol.14:585−600,2014;Sands,Gastroenterol.Hepatol.12(12):784−786,2016)、LY−3074828(Coskunら、Trends Pharmacol.Sci.38(2):127−142,2017)、BI−655066(リサンキズマブ)(Singhら、MAbs7(4):778−791,2015;Kruegerら、J.Allergy Clin. Immunol.136(1):116−124,2015)またはその変異である。
例えばTangら、Immunology135(2):112−124,2012を参照されたい。IL−12/IL−23抗体またはその抗原結合断片のさらなる教示は、米国特許第6,902,734号;第7,247,711号;第7,252,971号;および第7,491,391号;米国特許出願第2012/0288494号;および米国特許出願第2013/0302343号に記載されており、それら各々は、参照により全体として本明細書に組み込まれる。
いくつかの実施形態では、IL−12/IL−23阻害剤は、Protagonist Therapeuticsにより現在前臨床開発されているIL−23R阻害剤、PTG−200である。
いくつかの実施形態では、IL−12/IL−23阻害剤は、Eli Lillyにより現在臨床開発(第II相)されているIL−23R阻害剤、ミリキズマブ(LY3074828)である。
融合タンパク質
いくつかの実施形態では、IL−12/IL−23阻害剤は、融合タンパク質、可溶アンタゴニスト、または抗微生物ペプチドである。いくつかの実施形態では、融合タンパク質は、IL−12の受容体の可溶断片またはIL−23の受容体の可溶断片を備える。いくつかの実施形態では、融合タンパク質は、IL−12の受容体の細胞外ドメインまたはIL−23の受容体の細胞外ドメインを備える。
いくつかの実施形態では、融合タンパク質は、アドネクチンまたはその変異(Tangら、Immunology135(2):112−124,2012)である。いくつかの実施形態では、可溶アンタゴニストは、ヒトIL−23Ra鎖mRNA転写(Raymondら、J.Immunol.185(12):7302−7308,2010)である。いくつかの実施形態では、IL−12/IL−23は抗微生物ペプチド(例えばMP−196(Wenzelら、PNAS111(14):E1409−E1418,2014))である。
小分子
いくつかの実施形態では、IL−12/IL−23阻害剤は小分子である。いくつかの実施形態では、小分子は、STA−5326(アピリモド)またはその変異(Keinoら、Arthritis Res.Ther.10:R122,2008;Wadaら、Blood109(3):1156−1164,2007;Sandsら、Inflamm.Bowel Dis.16(7):1209−1218,2010)である。
3.IL−6受容体阻害剤
用語「IL−6受容体阻害剤」は、IL−6受容体の発現および/またはIL−6がIL−6受容体に結合する能力を低減する薬品を指す。いくつかの実施形態では、IL−6受容体阻害剤は、IL−6受容体βサブユニット、糖タンパク質130(sIL6gp130)を標的とする。他の実施形態では、IL−6受容体阻害剤はIL−6受容体サブユニット(IL6R)を標的とする。他の実施形態では、IL−6受容体阻害剤は、IL−6受容体サブユニット(IL6R)およびIL−6受容体β−サブユニット、糖タンパク質130(sIL6gp130)の両方から成る複合体を標的とする。いくつかの実施形態では、IL−6受容体阻害剤はIL−6を標的とする。
いくつかの実施形態では、IL−6受容体阻害剤は、阻害核酸、抗体もしくはその抗原結合断片、融合タンパク質、IL−6受容体アンタゴニスト、または小分子である。いくつかの実施形態では、阻害核酸は、小干渉RNA、アンチセンス核酸、アプタマー、またはmicroRNAである。例示的なIL−6受容体阻害剤は、本明細書に記載されている。IL−6受容体阻害剤の追加例は、当技術分野で公知である。
異なる阻害核酸の例示的な態様は以下に説明される。IL6R、sIL6gp130、またはIL−6mRNAの発現を低減することができる阻害核酸のあらゆる例。哺乳類細胞内のIL6R、sIL6gp130、またはIL−6mRNAの発現を低減することができる阻害核酸は、アンチセンス核酸分子、すなわちそのヌクレオチド配列が、IL6R、sIL6gp130、またはIL−6mRNAのすべてもしくは一部を補完する核酸分子を含む。
阻害核酸
アンチセンス核酸分子は、IL6R、sIL6gp130、またはIL−6タンパク質をコード化するヌクレオチド配列のコード鎖の非コード領域のすべてまたは一部を補完することができる。非コード領域(5’および3’非翻訳領域)は、遺伝子内のコード領域の側面に位置し、アミノ酸に翻訳されない5’および3’配列である。IL−6受容体阻害剤である例示的なアンチセンス核酸は、Kellerら、J.Immunol.154(8):4091−4098,1995;およびJiangら、Anticancer Res.31(9):2899−2906,2011に説明されている。
阻害核酸の別の例は、IL6R、sIL6gp130、またはIL−6タンパク質をコード化する核酸に対して特異性(例えばIL6R、sIL6gp130、またはIL−6mRNAに対して特異的)を有するリボザイムである。
また阻害核酸は、三重螺旋構造を形成する核酸分子であることも可能である。例えばIL6R、sIL6gp130、またはIL−6ポリペプチドの発現は、標的細胞内の遺伝子の転写を防ぐ三重螺旋構造を形成するために、IL6R、sIL6gp130、またはIL−6ポリペプチドをコード化する遺伝子の調節領域を補完するヌクレオチド配列(例えば増進剤および/または増強剤、例えば転写開始状態の少なくとも1kb、2kb、3kb、4kb、もしくは5kb上流である配列)を標的とすることによって阻害することができる。
IL−6受容体阻害剤の追加例は、IL6R、sIL6gp130、またはIL−6mRNAのレベルを低減するsiRNAを含む。IL−6受容体阻害剤である短干渉RNA(siRNA)の非制限例は、Yiら、Int.J.Oncol.41(1):310−316,2012;およびShinrikiら、Clin.Can.Res.15(17):5426−5434,2009)に説明されている。IL−6受容体阻害剤であるmicroRNAの非制限例は、miR34a(Liら、Int.J.Clin.Exp.Pathol.8(2):1364−1373,2015)およびmiR−451(Liuら、Cancer Epidemiol.38(1):85−92,2014)に説明されている。
IL−6受容体阻害剤であるアプタマーの非制限例は、Meyerら、RNA Biol.11(1):57−65,2014;Meyerら、RNA Biol.9(1):67−80,2012;およびMittelbergerら、RNA Biol.12(9):1043−1053,2015に説明されている。IL−6受容体阻害剤である阻害核酸の追加例は、例えば国際公開第96/040157号に説明されている。
抗体
いくつかの実施形態では、IL−6受容体阻害剤は、抗体またはその抗原結合断片(例えばFabもしくはscFv)である。いくつかの実施形態では、本明細書で説明する抗体または抗原結合断片は、IL−6に特異的に結合する。いくつかの実施形態では、本明細書で説明する抗体または抗体の抗原結合断片は、IL−6受容体(例えばIL6RおよびsIL6gp130の一方または両方)に特異的に結合する。
ある特定の実施形態では、抗体は、トシリズマブ(アルトリズマブ、Actemra(登録商標):Sebba.Am.J.Health Syst.Pharm.65(15):1413−1418,2008;Tanakaら、FEBS Letters585(23):3699−3709,2011;Nishimotoら、Arthritis Rheum.50:1761−1769,2004;Yokotaら、Lancert371(9617):998−1006,2008;Emeryら、Ann.Rheum.Dis.67(11):1516−1523,2008;Rollら、Arthritis Rheum.63(5):1255−1264,2011);クラザキズマブ(BMS945429;ALD518、在来型シグナル伝達およびトランスシグナル伝達の両方を遮断する、IL−6R受容体よりむしろ循環IL−6Rサイトカインに結合するヒト化モノクローナル抗体(Weinblatt,Michael E.ら、「The Efficacy and Safety of Subcutaneous Clazakizumab in Patients With Moderate−to−Severe Rheumatoid Arthritis and an Inadequate Response to Methotrexate:Results From a Multinational,Phase IIb,Randomized,Double−Blind,Placebo/Active−Controlled,Dose−Ranging Study.」Arthritis & Rheumatology67.10(2015):2591−2600));サリルマブ(REGN88またはSAR153191;Huizingaら、Ann.Rheum.Dis.73(9):1626−1634,2014;Sieperら、Ann.Rheum.Dis.74(6):1051−1057,2014;Cooper、Immunotherapy8(3):249−250,2016);MR−16(Hartmanら、PLosOne11(12):e0167195,2016;Fujitaら、Biochim.Biophys.Acta.10:3170−80,2014;Okazakiら、Immunol.Lett.84(3):231−40,2002;Noguchi−Sasakiら、BMC Cancer16:270,2016;Uedaら、Sci.Rep.3:1196,2013);rhPM−1(MRA;Nishimotoら、Blood95:56−61,2000;Nishimotoら、Blood106:2627−2632,2005;Nakaharaら、Arthritis Rheum.48(6):1521−1529,2003);NI−1201(Lacroixら、J.Biol.Chem.290(45):26943−26953,2015);EBI−029(Schmidtら、Eleven Biotherapeutics Poster #B0200,2014)の抗原結合断片または一部を備え、またはそれらから成る。いくつかの実施形態では、抗体はナノボディ(例えばALX−0061(Van Royら、Arthritis Res.Ther.17:135,2015;Kimら、Arch.Pharm.Res.38(5):575−584,2015))である。いくつかの実施形態では、抗体はNRIまたはその変異(Adachiら、Mol.Ther.11(1):S262−263,2005;Hoshinoら、Can.Res.67(3):871−875,2007)である。いくつかの実施形態では、抗体はPF−04236921(Pfizer)(Wallaceら、Ann.Rheum.Dis.76(3):534−542,2017)である。
いくつかの実施形態では、抗体はCNTO328としても公知のシルツキシマブ(Sylvant(登録商標))、キメラ、ヒト−マウス、ヒトIL−6を高い親和性および特異性で結合し中和する免疫グロブリン(Ig)GκmAbである。シルツキシマブの可変領域は、マウス抗IL−6抗体、CLB8から抽出され、定常領域はヒトIgG1κ分子から抽出される。Sylvant(登録商標)は、多中心性キャッスルマン病(MCD)の患者の治療に適用される。
いくつかの実施形態では、IL−6R阻害剤は、そのインターロイキン標的への二重特異性、ならびにIgGのFcドメインへの結合(腎クリアランスおよびFcRn循環の低減を生じる)を表示するアビマーである、C326としても公知のAMG220である。化合物はIL−6に対してサブピコモルの親和性を有し、中程度の血清半減期(約30h)を表示する。クローン病におけるAMG220の第I相臨床試験は、IL−6に応答して肝細胞によって合成された炎症性バイオマーカーを血清C反応タンパク質内で容量依存的な減少を明らかにした。その明らかな有効性にもかかわらず、Amgenは化合物の臨床開発を一時中断した。
融合タンパク質
いくつかの実施形態では、IL−6受容体阻害剤は、融合タンパク質、可溶受容体、またはペプチド(例えば米国特許第5,591,827号を参照されたい)である。いくつかの実施形態では、IL−6受容体融合タンパク質は、可溶gp130(Jostockら、Eur.J.Biochem.268(1):160−167,2001;Richardsら、Arthritis Rheum.54(5):1662−1672,2006;Rose−Johnら、Exp.Opin.Ther.Targets11(5):613−624,2007)を備え、または可溶gp130から成る。
いくつかの実施形態では、IL−6受容体融合タンパク質は、FE999301(Jostockら、Eur.J.Biochem.268(1):160−167,2001)もしくはsgp130Fcタンパク質(Jonesら、J.Clin.Invest.121(9):3375−3383,2011)を備え、またはFE999301もしくはsgp130Fcタンパク質から成る。いくつかの実施形態では、IL−6受容体阻害剤はペプチド(例えばS7(Suら、Cancer Res.65(11):4827−4835,2005)である。いくつかの実施形態では、IL−6受容体阻害剤は、トリテルペノイドサポニン(例えばチクセツサポニンIVaブチルエステル(CS−Iva−Be)(Yangら、Mol.Cancer.Ther.15(6):1190−200,2016)である。
小分子
いくつかの実施形態では、IL−6受容体阻害剤は、小分子(例えば米国特許第9,409,990号を参照されたい)である。いくつかの実施形態では、小分子はLMT−28(Hongら、J.Immunol.195(1):237−245,2015);ERBA(Enomotoら、Biochem.Biophys.Res.Commun.323:1096−1102,2004;Boosら、J.Nat.Prod.75(4):661−668,2012)、ERBF(TB−2−081)(Hayashiら、J.Pharmacol.Exp.Ther.303:104−109,2002;Vardanyanら、Pain151(2):257−265,2010;Kinoら、J.Allergy Clin.Immunol.120(2):437−444,2007)、またはその変異である。
4.インテグリン阻害剤
用語「インテグリン阻害剤」は、1つ以上のインテグリンの発現を低減し、かつ/または白血球の補充、溢出、および/または活性化の役割を果たす1つ以上のインテグリンへのインテグリンリガンドの結合を低減する薬品を指す。いくつかの実施形態では、インテグリン阻害剤は、標的インテグリン上の部位に結合するリガンドの少なくとも一部に特異的に結合する。いくつかの実施形態では、インテグリン阻害剤は、内因性リガンドと同じ部位で標的インテグリンに特異的に結合する。いくつかの実施形態では、インテグリン阻害剤は、哺乳類細胞内の標的インテグリンの発現レベルを低減する。いくつかの実施形態では、インテグリン阻害剤は、インテグリンリガンドに特異的に結合する。
本明細書で説明するあらゆるインテグリン阻害剤によって標的とすることができるインテグリンの非制限例は、α2β1インテグリン、α1β1インテグリン、α4β7インテグリン、インテグリンα4β1(VAL−4)、E−セレクチン、ICAM−1、α5β1インテグリン、α4β1インテグリン、VLA−4、α2β1インテグリン、α5β3インテグリン、α5β5インテグリン、α11bβ3インテグリン、およびMAdCAM−1を含む。α4β7インテグリンの発現および/または活性を低減することができるインテグリン阻害剤の非制限例は、FTY720である。MAdCAMを特異的に標的とするインテグリン阻害剤の非制限例は、PF−547659(Pfizer)である。α4β7を特異的に標的とするインテグリン阻害剤の非制限例は、AJM300(Ajinomoto)、エトロリズマブ(Genentech)、およびベドリズマブ(Millenium/Takeda)である。
いくつかの実施形態では、インテグリン阻害剤は、α11bβ3インテグリン阻害剤である。いくつかの実施形態では、α11bβ3インテグリン阻害剤はアブシキシマブ(ReoPro(登録商標)、c7E3;Kononczukら、Curr.Drug Targets16(13):1429−1437,2015;Jiangら、Appl.Microbiol.Biotechnol.98(1):105−114,2014)、エプチフィバチド(Integrilin(登録商標);Scarboroughら、J.Biol.Chem.268:1066−1073,1993;Tchengら、Circulation91:2151−2157,1995)またはチロフィバン(Aggrastat(登録商標);Hartmanら、J.Med.Chem.35:4640−4642,1992;Pierroら、Eur.J.Ophthalmol.26(4):e74−76,2016;Guanら、Eur.J.Pharmacol761:144−152,2015)である。いくつかの実施形態では、インテグリン阻害剤はαL−選択的インテグリン阻害剤である。いくつかの実施形態では、インテグリン阻害剤はβ2インテグリン阻害剤である。
いくつかの実施形態では、インテグリン阻害剤は、α4インテグリン(例えばα4β1インテグリン(例えば歳晩期抗原−4(VAL−4)、CD49d、またはCD29))阻害剤、α4β7インテグリン阻害剤である。いくつかの実施形態では、インテグリン阻害剤は、内皮性VCAM1、フィブロネクチン、粘膜アドレシン細胞接着分子−1(MAdCAM−1)、ビトロネクチン、テネイシン−C、オステオポンチン(OPN)、ネフロネクチン、アギオスタチン、組織型トランスグルタミナーゼ、因子XIII、フォンヴィレブランド因子(VWF)、ADAMタンパク質、ICAMタンパク質、コラーゲン、e−カドヘリン、ラミニン、フィブリン−5、またはTGFβを標的とする。いくつかの実施形態では、α4インテグリン阻害剤は、ナタリズマブ(Tysabri(登録商標);Targanら、Gastroenterology132(5):1672−1683,2007;Sandbomら、N.Engl.J.Med.353(18):1912−1925,2005;Nakamuraら、Intern.Med.56(2):211−214,2017;およびSinghら、J.Pediatr.Gastroenterol.Nutr.62(6):863−866,2016)である。いくつかの実施形態では、インテグリン阻害剤は内因性インテグリン阻害剤(例えばSHARPIN(Rantalaら、Nat.Cell.Biol.13(11):1315−1324,2011)である。
いくつかの実施形態では、インテグリン阻害剤はαvインテグリン(例えばα5β1インテグリン、α5β3インテグリン、α5β5インテグリン阻害剤、および/またはα5β6インテグリン)阻害剤である。
いくつかの実施形態では、インテグリン阻害剤はα5β1インテグリン阻害剤である。
いくつかの実施形態では、インテグリン阻害剤は、阻害核酸、抗体またはその抗原結合断片、融合タンパク質、インテグリンアンタゴニスト、環状ペプチド、ジスインテグリン、ペプチド模倣薬、または小分子である。いくつかの実施形態では、阻害核酸は、小ヘアピンRNA、小干渉RNA、アンチセンス、アプタマー、またはmicroRNAである。
阻害核酸
いくつかの実施形態では、阻害核酸は、アンチセンス核酸、リボザイム、小干渉RNA、小ヘアピンRNA、またはmicroRNAであることが可能である。哺乳類細胞内の標的インテグリンmRNA、または標的インテグリンリガンドmRNA(例えば本明細書で説明するあらゆる例示的なインテグリンもしくは本明細書で説明するあらゆる例示的なインテグリンリガンド)の発現を低減することができる阻害核酸は、アンチセンス核酸、すなわちそのヌクレオチド配列が標的インテグリンmRNA、または標的インテグリンリガンドのすべてまたは一部を補完する核酸分子を含む。アンチセンス核酸分子は、標的インテグリンまたは標的インテグリンリガンド(例えば本明細書で説明するあらゆる例示的な標的インテグリンもしくはあらゆる例示的なインテグリンリガンド)をコード化するヌクレオチド配列のコード鎖の非コード領域のすべてまたは一部を補完することができる。非コード領域(5’および3’非翻訳領域)は、遺伝子内のコード領域の側面に位置し、アミノ酸に翻訳されない5’および3’配列である。アンチセンス核酸である例示的なインテグリン阻害剤は、ATL1102(例えばLimmrothら、Neurology83(20):1780−1788,2014;Liら、Dig.Liver Dis.39(6):557−565,2007;Gotoら、Inflamm.Bowel Dis.12(8):758−765,2006)を含む。
阻害核酸の別の例は、標的インテグリン(例えば本明細書で説明するあらゆる例示的な標的インテグリン)またはインテグリンリガンド(例えば本明細書で説明するあらゆる例示的なインテグリンリガンド)をコード化する核酸に対して特異性を有するリボザイムである。
また阻害核酸は、三重螺旋構造を形成する核酸分子であることも可能である。例えば標的インテグリン(例えば本明細書で説明するあらゆる例示的な標的インテグリン)またはインテグリンリガンド(例えば本明細書で説明するあらゆる例示的なインテグリンリガンド)の発現は、標的細胞内の遺伝子の転写を防ぐ三重螺旋構造を形成するために、標的インテグリン(例えば本明細書で説明するあらゆる例示的な標的インテグリン)またはインテグリンリガンド(例えば本明細書で説明するあらゆる例示的なインテグリンリガンド)をコード化する遺伝子の調節領域を補完するヌクレオチド配列(例えば増進剤および/または増強剤、例えば転写開始状態の少なくとも1kb、2kb、3kb、4kb、もしくは5kb上流である配列)を標的とすることによって阻害することができる。
いくつかの実施形態では、インテグリン阻害剤は、標的インテグリン(例えば本明細書で説明するあらゆる例示的な標的インテグリン)mRNAまたはインテグリンリガンド(例えば本明細書で説明するあらゆる例示的なインテグリンリガンド)mRNAのレベルを低減するsiRNAである。短干渉RNA(siRNA)であるインテグリン阻害剤の非制限例は、Wangら、Cancer Cell Int.16:90,2016)に説明されている。いくつかの実施形態では、インテグリン阻害剤は短ヘアピンRNA(shRNA)である。
microRNAであるインテグリン阻害剤の非制限例は、miR−124(Caiら、Sci.Rep.7:40733,2017)、miR−134(Qinら、Oncol.Rep.37(2):823−830,2017)、miR−92b(Maら、Oncotarget8(4):6681−6690,2007)、miR−17(Gongら、Oncol.Rep.36(4),2016)、miR−338(Chenら、Oncol.Rep.36(3):1467−74,2016)、およびmiR−30a−5p(Liら、Int.J.Oncol.48(3):1155−1164,2016)を含む。
抗体
いくつかの実施形態では、インテグリン阻害剤は、抗体またはその抗原結合断片(例えばFabもしくはscFv)である。いくつかの実施形態では、抗体は、ヒト化抗体、キメラ抗体、多価抗体、またはそれらの断片であることが可能である。
いくつかの実施形態では、抗体は、pan−β1抗体(例えばOS2966(Carbonellら、Cancer Res.73(10):3145−3154,2013)である。いくつかの実施形態では、インテグリン抗体はモノクローナル抗体(例えば17E6(Castelら、Eur.J.Cell.Biol.79(7):502−512,2000);Mitjansら、Int.J.Cancer87(5):716−723,2000))である。いくつかの実施形態では、モノクローナル抗体はベドリズマブ(例えばEntyvio(登録商標)またはその変異(Feaganら、N.Engl.J.Med369;699−710,2013;Sandbornら、N.Engl.J.Med.369:711−721,2013;Sandsら、Gastrology147:618−627,2014;およびMilchら、Neuroimmunol.264:123−126,2013;Wyantら、J.Crohns Colitis10(12):1437−1444,2016;およびFeaganら、Gastroenterology142(5):S160−S161,2012)である。
いくつかの実施形態では、抗体はモノクローナルキメラマウス−ヒト抗体のFab断片(例えばアブシキシマブ(ReoPro、c7E3)、Konoczukら、Curr.Drug Targets16(13):1429−1437,2015;Jiangら、Appl.Microbiol.Biotechnol.98(1):105−114,2014)、またはその変異であることが可能である。いくつかの実施形態では、インテグリン抗体はヒト化モノクローナル抗体である。いくつかの実施形態では、ヒト化モノクローナル抗体はナタリズマブ(Tysabri(登録商標))(Targanら、Gastroenterology132(5):1672−1683,2007;Sandbornら、N.Engl.J.Med.353(18):1912−1925,2005;Nakamuraら、Intern Med.56(2):211−214,2017;Singhら、J.Pediatr.Gastroenterol.Nutr.62(6):863−866,2016)である。いくつかの実施形態では、ヒト化モノクローナル抗体は、ビタクシン(MEDI−523)またはその変異(Huveneersら、Int.J.Radiat.Biol.81(11−12):743−751,2007;Colemanら、Circ.Res.84(11):1268−1276,1999)である。いくつかの実施形態では、ヒト化モノクローナル抗体はエタラシズマブ(Abegrin(登録商標)、MEDI−522、LM609)またはその変異(Herseyら、Cancer 116(6):1526−1534,2010;Delbaldoら、Invest New Drugs26(1):35−43,2008)である。いくつかの実施形態では、ヒト化モノクローナル抗体はCNTO95(Intetumumab(登録商標))またはその変異(Jiaら、Anticancer Drugs24(3):237−250,2013;Heidenreichら、Ann.Oncol.24(2):329−336,2013;Wuら、J.Neurooncol.110(1):27−36,2012)である。いくつかの実施形態では、ヒト化モノクローナル抗体はエファリズマブ(Raptiva(登録商標))またはその変異(Kruegerら、J.Invest.Dermatol.128(11):2615−2624,2008;Liら、PNAS106(11):4349−4354,2009;Woolacottら、Health Technol.Assess10:1−233,2006)である。いくつかの実施形態では、ヒト化モノクローナル抗体はSTX−100(Stromedix(登録商標))またはその変異(van Aarsenら、Cancer Res.68:561−570,2008;Loら、Am.J.Transplant.13(12):3085−3093,2013)である。いくつかの実施形態では、ヒト化モノクローナル抗体は264RADまたはその変異(Eberleinら、Oncogene32(37):4406−4417,2013)である。
いくつかの実施形態では、ヒト化モノクローナル抗体は、ロベリズマブまたはその変異(Goodmanら、Trends Pharmacol.Sci33:405−412,2012)である。いくつかの実施形態では、ヒト化モノクローナル抗体は、Cytolin(登録商標)またはその変異(Rychertら、Virology J.10:120,2013)である。いくつかの実施形態では、ヒト化モノクローナル抗体は、エトロリズマブまたはその変異(Vermeireら、Lancet384:309−318,2014;Rutgeertsら、Gut62:1122−1130,2013;Linら、Gastroenterology146:307−309,2014;Ludvikssonら、J.Immunol.162(8):4975−4982,1999;Stefanichら、Br.J.Pharmacol.162(8):1855−1870,2011)である。いくつかの実施形態では、ヒト化モノクローナル抗体は、アブリルマブ(AMG181;MEDI−7183)またはその変異(Panら、Br.J.Pharmacol.169(1):51−68,2013;Panら、Br.J.Clin.Pharmacl.78(6):1315−1333,2014)である。いくつかの実施形態では、ヒト化モノクローナル抗体は、PF−00547659(SHP647)またはその変異(Vermeireら、Gut60(8):1068−1075,2011;Sandbornら、Gastroenterology1448(4):S−162,2015)である。いくつかの実施形態では、ヒト化モノクローナル抗体は、SAN−300(hAQC2)またはその変異(Karpusasら、J.Mol.Biol.327:1031−1041,2003)である。いくつかの実施形態では、ヒト化モノクローナル抗体は、DI176E6(EMD5257)またはその変異(Goodmanら、Trends Pharmacl.Sci33:405−412,2012;およびSheridanら、Nat.Biotech.32:205−207,2014)である。
いくつかの実施形態では、インテグリン抗体は、キメラモノクローナル抗体である。いくつかの実施形態では、キメラモノクローナル抗体は、ボロシキシマブまたはその変異(Kuwadaら、Curr.Opin.Mol.Ther.9(1):92−98,2007;Ricartら、Clin.Cancer Res.14(23):7924−7929,2008;Ramakrishnanら、J.Exp.Ther.Oncol.5(4):273−86,2006;Bell−McGuinnら、Gynecol.Oncol.121:273−279,2011;Almokademら、Exp.Opin.Biol.Ther.12:251−7,2012)である。
いくつかの実施形態では、抗体は1つ以上(例えば1、2、3、4、または5個)のインテグリンに特異的に結合する。いくつかの実施形態では、抗体はインテグリンダイマー(例えばMLN−00002、MLN02(Feaganら、Clin.Gastroenterol.Hepatol.6(12):1370−1377,2008;Feaganら、N.Engl.J.Med.352(24):2499−2507,2005)に特異的に結合する。ある特定の実施形態では、抗体は、アブシキシマブの抗原結合断片(Reopro(商標)(Straubら、Eur.J.Cardiothorac Surg.27(4):617−621,2005;Kimら、Korean J.Intern.Med.19(4):220−229,2004)を備え、またはアブシキシマブの抗原結合断片から成る。いくつかの実施形態では、インテグリン阻害剤は、抗体−薬物複合体(例えばIMGN388(Bendellら、EJC Suppl8(7):152,2010)である。
抗体およびその抗原結合断片のさらなる例は、米国特許第5,919,792号;第6,214,834号;第7,074,408号;第6,833,373号;第7,655,624号;第7,465,499号;第9,558,899号;第7,659,374号;第8,562,986号;第8,398,975号;および第8,853,149号;米国特許出願第2007/0117849号;第2009/0180951号;第2014/0349944号;第2004/0018192号;国際公開第11/137418号;および第01/068586号に説明されており、それら各々は、参照により全体として本明細書に組み込まれる。
融合タンパク質
いくつかの実施形態では、インテグリン阻害剤は、融合タンパク質(例えばインテグリンもしくはインテグリン受容体の細胞外ドメインのFc融合タンパク質)、可溶受容体(例えばインテグリンもしくはインテグリン受容体の細胞外ドメイン)、または組換インテグリン結合タンパク質(例えばインテグリンリガンド)である。例えばLodeら、PNAS96(4):1591−1596,1999;Stephensら、Cell Adhesion Comm.7:377−390,2000;および参照により本明細書に組み込まれる、米国特許出願第2008/0739003号)を参照されたい。インテグリン阻害剤である融合タンパク質の非制限例は、Ag25426(Proteintech)を含む。
小分子アンタゴニスト
いくつかの実施形態では、インテグリン阻害剤は小分子である。いくつかの実施形態では、小分子は非ペプチド小分子である。いくつかの実施形態では、非ペプチド小分子はRGD(ArgGlyAsp)−模倣アンタゴニスト(例えばチロフィバン(Aggrastat(登録商標));Pierroら、Eur.J.Ophthalmol.26(4):e74−76,2016;Guanら、Eur.J.Pharmacol761:144−152,2015である。いくつかの実施形態では、小分子はα4アンタゴニスト(例えばフィラテグラスト(Millerら、Lancet Neurol.11(2):131−139,2012)AJM300(Yoshimuraら、Gastroenterolgy149(7):1775−1783,2015;Takazoerら、Gastroenterology136(5):A−181,2009;Sugiuraら、J.Crohns Colitis7(11):e533−542,2013))である。いくつかの実施形態では、小分子はα4β1アンタゴニスト(例えばIVL745(Norrisら、J.Allergy Clin.Immunol.116(4):761−767,2005;Coxら、Nat.Rev.Drug Discov.9(10):804−820,2010))、BIO−1211(Abrahamら、Am.J.Respir.Crit.Care Med.162:603−611,2000;Ramroodiら、Immunol.Invest.44(7):694−712,2015;Linら、J.Med.Chem.42(5):920−934,1999)、HMR1031(Diamantら、Clin.Exp.Allergy35(8):1080−1087,2005);バラテグラスト(R411)(Coxら、Nat.Rev.Drug Discov.9(10):804−820,2010)、GW559090X(Ravensbergら、Allergy61(9):1097−1103,2006)、TR14035(Sircarら、Bioorg.Med.Chem.10(6):2051−2066,2002;Cortijoら、Br.J.Pharmacol.147(6):661−670,2006))である。いくつかの実施形態では、小分子は、αvβ3アンタゴニスト(例えばL0000845704、SB273005)である。いくつかの実施形態では、小分子は、α5β1アンタゴニスト(例えばJSM6427)である。いくつかの実施形態では、小分子は、GLPG0974(Vermeireら、J.Crohns Colitis Suppl.1:S39,2015)である。いくつかの実施形態では、小分子は、MK−0429(Pickarksiら、Oncol.Rep.33(6):2737−45,2015;Rosenthalら、Asia Pac J.Clin.Oncol.6:42−8,2010)である。いくつかの実施形態では、小分子は、JSM−6427またはその変異(Zahnら、Arch.Ophthalmol.127(10):1329−1335,2009;Stragiesら、J.Med.Chem.50:3786−94,2007)である。
いくつかの実施形態では、小分子は、β2インテグリンを標的とする。いくつかの実施形態では、小分子は、SAR−118(SAR1118)またはその変異(Zhongら、ACS Med.Chem.Lett.3(3):203−206,2012;Suchardら、J.Immunol.184:3917−3926,2010;Yandrapuら、J.Ocul.Pharmacol.Ther.29(2):236−248,2013;Sembaら、Am.J.Ophthalmol.153:1050−60,2012)である。いくつかの実施形態では、小分子は、BMS−587101またはその変異(Suchardら、J.Immunol.184(7):3917−3926,2010;Potinら、J.Med.Chem.49:6946−6949,2006)である。例えばShimaokaら、Immunity19(3):391−402,2003;米国特許第7,138,417号;第7,928,113号;第7,943,660号;および第9,216,174号;ならびに米国特許出願第2008/0242710号および第2008/0300237号を参照されたい。
いくつかの実施形態では、小分子インテグリン阻害剤は、PTG−100であることが可能であり、PTG−100は、例えばShamesら、「Pharmakokinetics and Pharmacodynamics of the Novel Oral Peptide Therapeutic PTG−100(α4β7Integrin Antagonist)in Normal Healthy Volunteers」24th United European Gastroentrology Week,October15−19,Vienna,Austria,2016に説明されている。
環状ペプチド
いくつかの実施形態では、インテグリ阻害剤は環状ペプチドである。いくつかの実施形態では、循環ペプチドは、内因性インテグリンリガンドのリガンド認識配列のアミノ酸配列に説明されたようなアミノ酸配列を備え、またはそのようなアミノ酸配列から成る。いくつかの実施形態では、循環ペプチドは、内因性インテグリンリガンドをもつ標的インテグリンリガンド結合部位を求めて競う。いくつかの実施形態では、循環ペプチドは、1つ以上(例えば1、2、3、4、5、6、7、8個)のDアミノ酸を含む。いくつかの実施形態では、循環ペプチドは、合成循環ペプチドである。いくつかの実施形態では、合成循環ペプチドはヘプタペプチドである。いくつかの実施形態では、合成循環ペプチドは、エプチフィバチド(Integrilin(商標))またはその変異である。いくつかの実施形態では、循環ペプチドは、複素環式核(例えばベンゾジアゼピノン、ピペラジン、ベンゾアゼピノン、ニトロアリル、イソキサゾリン、インダゾール、またはフェノール;Spallutoら、Curr.Med.Chem.12:51−70,2005)を備える。いくつかの実施形態では、循環ペプチドは大員環(例えばHallandら、ACS Med.Chem.Lett.5(2):193−198,2014を参照されたい)である。いくつかの実施形態では、ペプチドは、ALG−1001またはその変異(Mathisら、Retin.Phys.9:70,2012)である。いくつかの実施形態では、循環ペプチドは、イミダゾロン−フェニルアラニン誘導体、ヘテロアリル、複素環、およびアリル誘導体、二環性芳香族アミノ酸誘導体、シクロヘキサン−カルボン酸誘導体、ジアリル置換尿素誘導体、多様性L−アラニン誘導体、L−アラニン誘導体、またはピリミジル−スルホンアミド誘導体(例えば米国特許第6,630,492号;第6,794,506号;第7,049,306号;第7,371,854号;第7,759,387号;第8,030,328号;第8,129,366号;第7,820,687号;第8,350,010号;および第9,345,793号を参照されたい)である。
ペプチド模倣薬
いくつかの実施形態では、インテグリ阻害剤はペプチド模倣薬である。いくつかの実施形態では、ペプチド模倣薬は、インテグリンリガンド認識モチーフ(例えばRGD、KTS、またはMLD)を有する。例えばCarronら、Cancer Research58:1930−1935,1998;Fanelliら、Vascular Cell6:11,2014;およびDe Marcoら、Curr.Top.Med.Chem.16(3):343−359,2016を参照されたい。
いくつかの実施形態では、ペプチド模倣薬は、RGD(ArgGlyAsp)−ベースのペプチド(参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、米国特許第8,809,338号)である。いくつかの実施形態では、RGDベースのペプチドはシレンジタイドまたはその変異(EMD12974)(Mas−Morunoら、Anticancer Agents Med.Chem.10:753−768,2010;Reardonら、Future Oncol.7(3):339−354,2011;Beekmanら、Clin.Genitourin Cancer4(4):299−302,2006;SC56631(例えばEnglemanら、Am Soc.Clin.Invest.99(9):2284−2292,1997;Pengら、Nature Chem Biol.2:381−389,2006)であることが可能である。いくつかの実施形態では、ペプチド模倣薬は、Lys−Gly−Asp(KGD)−ベースのペプチドであることが可能である。いくつかの実施形態では、ペプチド模倣薬は、vipegitideまたはその変異(Momicら、Drug Design Devel.Therapy9:291−304,2015)であることが可能である。いくつかの実施形態では、ペプチド模倣薬は、抗菌性合成ペプチドと結合したペプチド(例えば(KLAKLAK)と結合したACDCRGDCFC(Ellerbyら、Nat.Med.5(9):1032−1038,1999)であることが可能である。例えば米国特許第8,636,977号を参照されたい。
ジスインテグリン
いくつかの実施形態では、インテグリ阻害剤はジスインテグリンであることが可能である。用語「ジスインテグリン」は、本明細書で使用する場合、蛇毒(例えばクサリヘビ毒)から抽出した低分子量のペプチドインテグリ阻害剤を指す。いくつかの実施形態では、ジスインテグリンはRGD(ArgGlyAsp)−、KTS−またはBLD−ベースのジスインテグリンである。
ジスインテグリンの非制限例は、アキュチン、アクルハギン−C、アルボラブリン、オルターナギン−c、バルボリン、バシリシン、ビチスガボニン−1、ビチスガボニン−2、ビチスタチン、セラスチン、セラベリン、クマナスタチン1、コントルトロスタチン、コチアリン、クロタトロキシン、デンドロアスピン、ジスバ−01、ズリシン、エキスタチン、EC3、エレガンチン、エリスチコピン、エリストスタチン、EMS11、EO4、EO5、フラボリジン、フラボスタチン、インスラリン、ジャラスタチン、ジェルドニン、ジェルドスタチン、ラチェシン、レベイン(例えばレベイン−1、レベイン−2)、レベラギン−C、レベスタチン、ルトシン、モロシン、オブツスタチン、オセラツシン、ロドセチン、ロドストミン、R−モジャスチン1、サルモシン、サキサチリン、シスタチン、タブリシン−15、テルゲミニン、トリフラビン、トリグラミン、トリメスタチン、VA6、ビクロスタチン、ビリジン、ビペルスタチン、VB7、VLO4、およびVLO5またはそれらの変異を含む。例えばArruda Macedoら、Curr.Protein.Pept.Sci.16(6):532−548,2015;Hsuら、Sci.Rep.6:23387,2016;Keleら、Curr.Protein Pept.Sci.6:532−548,2015;Kohら、Toxicon59(4):497−506,2012;Scarboroughら、J.Biol.Chem.268:1058−1065,1993;Kisielら、FEBS Lett.577:478−482,2004;Souzaら、Arch.Biochem.Biophys.384:341−350,2000;Ebleら、J.Biol.Chem.278:26488−26496,2003;Marcinkiewiczら、J.Biol.Chem.274:12468−12473,1999;Calveteら、J.Proteome Res.6:326−336,2007;Scibelliら、FEMS Microbiol.Lett.247:51−57,2005;Olivaら、Toxicon50:1053−1063,2007;Mineaら、Toxicon59:472−486,2012;Smithら、FEBS Lett.512:111−115,2002;Tselepisら、J.Biol.Chem.272:21341−21348,1997;Da Silvaら、Tromb.Res.123:731−739,2009;Thibaultら、Mol.Pharmacol.58:1137−1145,2000;Luら、Biochem.J.304:818−825,1994;Yehら、Biochim.Biophys.Acta.1425:493−504,1998;Huangら、Exp.Hematol.36:1704−1713,2008;Shihら、Matrix Biol.32:152−159,2013;Wangら、Br.J.Pharmacol.160:1338−1351,2010;Della−Casaら、Toxicon57:125−133,2011;Sheuら、Biochim.Biophys.Acta.1336:445−454,1997;Fujiiら、J.Mol.Biol.332:115−122,2003;Bilgramiら、J.Mol.Biol.341:829−837,2004;Zhouら、Toxicon43:69−75,2004;Scarboroughら、J.Biol.Chem.268:1066−1073,1993;Shebuskiら、J.Biol.Chem.264:21550−21556,1989;Luら、Biochem.J.304:929−936,1994;McLaneら、Biochem.J.301:429−436,1994;Juarezら、Toxicon56:1052−1058,2010;Olfaら、Lab.Invesst.85:1507−1516,2005;Elbeら、Matrix Biol.21:547−558,2002;Bazan−Sochaら、Biochemistry43:1639−1647,2004;Danenら、Exp.Cell.Res.238:188−196,1998;Marcinkiewiczら、Biochemistry38(40):13302−13309,1999;Calveteら、Biochem.J.372:725−734,2003;Swensonら、Pathophysiol.Haemost.Thromb.34:169−176,2005;Kwonら、PLoS One8;e81165,2013;Yangら、Toxicon45:661−669,2005;Limamら、Matrix Biol.29:117−126,2010;Ganら、J.Biol.Chem.263:19827−19832,1988;Maら、Thromb.Haemost.105(6):1032−1045,2011;および米国特許第7,074,408号を含み、それらの全体が本明細書に組み込まれる。
5.TLRアゴニスト/アンタゴニスト
用語「TLRアゴニスト」は、哺乳類細胞(例えばヒト細胞)内に発現したトル様受容体(TLR)に結合して活性化する薬品である。いくつかの実施形態では、TLRアゴニストはTLR1に結合して活性化する。いくつかの実施形態では、TLRアゴニストはTLR2に結合して活性化する。いくつかの実施形態では、TLRアゴニストはTLR3に結合して活性化する。いくつかの実施形態では、TLRアゴニストはTLR4に結合して活性化する。いくつかの実施形態では、TLRアゴニストはTLR5に結合して活性化する。いくつかの実施形態では、TLRアゴニストはTLR6に結合して活性化する。いくつかの実施形態では、TLRアゴニストはTLR7に結合して活性化する。いくつかの実施形態では、TLRアゴニストはTLR8に結合して活性化する。いくつかの実施形態では、TLRアゴニストはTLR9に結合して活性化する。いくつかの実施形態では、TLRアゴニストはTLR10に結合して活性化する。いくつかの実施形態では、TLRアゴニストはTLR11に結合して活性化する。いくつかの実施形態では、TLRアゴニストは2つ以上(例えば、3、4、5、6、7、8、9、10、または11個)のTLR(例えば(あらゆる組合せにおける)2つ以上の任意のTLR1、TLR2、TLR3、TLR4、TLR5、TLR6、TLR7、TLR8、TLR9、TLR10、およびTLR11)に結合して活性化する。
いくつかの実施形態では、TLRアゴニストは、合成TLRアゴニスト、TLR模倣薬、または小分子である。TLRアゴニストの非制限例は、Bhardwajら、Cancer J.16(4):382−391,2010;Meyerら、Exp.Opin.Investig.Drugs17(7):1051−1065;2008;Adams,Immunotherapy1(6):949−964,2009;Hennessyら、Nat.Rev.Drug.Discov.9:293−307,2010;ならびに米国特許第7,498,409号;第9,421,254号;第8,409,813号;第8,361,986号;第8,795,678号;第8,728,486号;第8,636,979号;第8,999,946号;第9,359,360号;第9,050,376号;および第9,556,167号;米国特許出願第2014/0322271号;第2016/0206690号;第2009/0253622号;第2011/0135669号;第2011/0250175号;第2014/0220074号;および第2012/0219615号に説明されており、それら各々は、参照により全体として本明細書に組み込まれる。
いくつかの実施形態では、TLRアゴニストは単一のTLR(例えばTLR4、TLR7、TLR8、またはTLR9:Zhuら、J.Clin.Invest.120:607−616,2010;Zhuら、PNAS105:16260−16265,2008;Wangら、J.Virol.79(22):14355−14370,2005)に特異的に結合して活性化する。いくつかの実施形態では、TLRアゴニストは、2つ以上のTLR(例えばBacillus of Calmette−Guerin,Myobacterium bovis(BCG);Mortonら、Ann.Surg.180(4):635−643,1974;Mortoonら、J.Clin.Oncol.ASCO Ann.Meeting Proceedings PartI25(18Suppl),2007)に結合して活性化する。いくつかの実施形態では、TLRアゴニストはTLR2/TLR6アゴニスト(例えばPam2CSK4またはMALP−2(Agnihotriら、J.Med.Chem.54:8148−8160,2011;Wuら、J.Med.Chem.53:3198−3213,2010))である。
いくつかの実施形態では、TLRアゴニストは、死細胞から放出された内因性分子(例えば熱ショックタンパク質(HSP)および移動群ボックス1(HMGB1);Aseaら、J.Biol.Chem.277:15028−15034,2002;Keppら、Cancer Metastasis30:61−69,2011)である。
TLR3アゴニスト
いくつかの実施形態では、TLRアゴニストはTLR3(例えば合成アゴニスト)に特異的に結合して活性化する。TLR3に結合して活性化するTLRアゴニストの非制限例は、Nicodemusら、Immunotherapy2:137−140,2010に説明されている。いくつかの実施形態では、TLR3アゴニストは合成二本鎖RNA(dsRNA)複合物(例えばポリリボイノシン酸:ポリリボシチジル酸(polyI:C);Sivoriら、PNAS101:10116−10121,2004;Sloatら、Pharmaceutical Res.23:1217−1226,2006;Ichinoheら、Microbes and infection/Institut Pasteur9:1333−1340,2007;Robinsonら、J.Natl.Cancer Inst.57(3):599−602,1976)である。いくつかの実施形態では、TLR3アゴニストはTLR3模倣薬(例えばポリアデノシン−ポリウリジル酸(poly A:U)(Veyratら、Oncotarget7(50):82580−82593,2016;Alizadehら、Iran J.Allergy Asthma Immunol.12(2):161−167,2013);リンタトリモド(polyI:polyCU,Ampligen(登録商標))(Steinmanら、Nature449:419−426,2007;Jasaniら、Vaccine27(25−26):3401−3404,2009;Strayerら、PLoS One7(3):e31334,2012)である。いくつかの実施形態では、TLR3模倣薬は、ポリ−L−リシンおよびカルボキシメチルセルロースで安定化されたポリイノシン−ポリシチジル酸(ポリ−ICLC、Hiltonol(登録商標);Hawkinsら、J.Biol.Resp.Mod.4:664−668,1985;Butowskiら、J.Neurooncol.91:175−182,2009;Jeongら、J.Neurochem.doi.10.1111,2015)である。いくつかの実施形態では、TLR3アゴニストはRGC100(Naumanら、Clin.Dev.Immunol.283649,2013)、IPH−3102(Basithら、Exp.Opin.Ther.Pat.21:927−944,2011)、またはその変異である。いくつかの実施形態では、TLR3アゴニストはCQ−07001(Clinquest)である。いくつかの実施形態では、TLR3アゴニストはAmpligenポリ(I):ポリ(C12U)(Hemispherx Biopharma)である。いくつかの実施形態では、TLR3アゴニストはIPH−31XX(Innate Pharma)である。いくつかの実施形態では、TLR3アゴニストはMCT−465−dsRNA(MultiCell Technologies)である。
TLR4アゴニスト
いくつかの実施形態では、TLRアゴニストはTLR4(Periら、J.Med.Chem.57(9):3612−3622,2014)に特異的に結合して活性化する。いくつかの実施形態では、TLR4アゴニストは、細菌リポ多糖(LPS)またはその変異である。いくつかの実施形態では、TLR4アゴニストはモノホスホリルリピドA(MPL、MPLA、GLA、GLA−SE)(Ribiら、J.Immunol.6:567−572,1984;Okemotoら、J.Immunol.176:1203−1208,2006;Matznerら、Int.J.Cancer138:1754−1764,2016;Cauwelaertら、PloS One11(1):e0146372,2016)である。いくつかの実施形態では、TLRアゴニストは、AS15またはAS02b(Brichardら、Vaccine25(Suppl.2):B61−B71,2007;Kruitら、J.Clin.Oncol.26(Suppl):Abstract9065,2008)である。いくつかの実施形態では、TLRアゴニストは、アミノアルキルグルコサミニド4−ホスフェート(例えばRC−529、Ribi.529、E6020)またはその変異(Baldridgeら、J.Endotoxin Res.8:453−458,2002;Morefieldら、Clin.Vaccine Immunol.14:1499−1504,2007)である。いくつかの実施形態では、TLRアゴニストは、ピシバニール(OK−432)(Hazimら、Med.J.Malaysia71(6):328−330,2016;Tianら、Asian Pac J.Cancer Prev.16(11);4537−4542,2015;Rebuffiniら、Dent Rese.J.9(Suppl.2):S192−S196,2012)である。いくつかの実施形態では、TLRア4ゴニストは、スピルリナ複合ポリサッカライド(Kwanishiら、Microbiol.Immunol.57:63−73,2013)である。いくつかの実施形態では、TLR4アゴニストは、キトヘキサオースまたはその変異(Pandaら、8:e1002717,2012;Barmanら、Cell Death Dis.7:e2224,2016)である。いくつかの実施形態では、TLR4アゴニストは、E5564(エリトラン)(Eisai)である。いくつかの実施形態では、TLR4アゴニストは、CRX−675またはCRX−527(GSK)である。
TLR5アゴニスト
いくつかの実施形態では、TLRアゴニストはTLR5に結合して活性化する。いくつかの実施形態では、TLR5アゴニストはフラジェリンまたはその変異(例えばエントリモド(CBLB502))(Yoonら、Science335:859−864,2012;Fukuzawaら、J.Immunol.187:3831−3839,2011;Brackettら、PNAS113(7):E874−E883,2015;Leighら、PLoS One9(1):e85587,2014;Hossainら、Blood120:255,2012)である。いくつかの実施形態では、TLR5アゴニストはフラジェリンHuHa(Vaxinate)またはフラジェリンHuM2e(Vaxinate)である。
TLR7/8アゴニスト
いくつかの実施形態では、TLRアゴニストは、TLR7/8(例えばTLR7アゴニスト、TLR8アゴニスト、またはTLR7およびTLR8アゴニスト)に結合して活性化する。いくつかの実施形態では、TLR7/8アゴニストはANA975(イソトラビン)(Anadys/Novartis)、ANA773(Anadys/Novartis)である。
いくつかの実施形態では、TLR7/8アゴニストは、イミダゾキノリンまたはその変異(例えばイミキモド(Aldara(商標);Kaspariら、British J.Dermatology147:757−759,2002;Smorlesiら、Gene Therapy12:1324−133,2005;Prinsら、J.Immunol.176:157−164,2006;Shackletonら、Cancer Immun.4:9,2004;Greenら、Br.J.Dermatol.156(2):337−345,2007;Geisseら、Am.Acad.Dermatol.50(5):722−733,2004;Wolfら、Arch.Dermatol.139(3):273−276,2003)、レシキモド(R848;Hemmiら、Nat.Immunol.3:196−200,2002;Jurkら、Nat.Immunol.3:49,2002;Rookら、Blood126(12):1452−1461,2015;Dovediら、Blood121:251−259,2013)である。いくつかの実施形態では、TLRアゴニストは、ウイルス一本鎖RNA(ssRNA)(852A)を模倣する合成イミダゾキノリンまたはその変異(Dudekら、Clin.Cancer Res.13(23):7119−7125,2007;Dummerら、Clin.Cancer Res.14(3):856−864,2008;Weigelら、Am.J.Hematol.87(10):953−956,2012;Gellerら、Cancer Immunol.Immunother.59(12):1877−1884,2010;Inglefieldら、J.Interferon Cytokine Res.28(4):253−263,2008)である。いくつかの実施形態では、TLRアゴニストは小分子である。いくつかの実施形態では、小分子は、ウイルスssRNA(例えばモトリモド(VTX−2337))またはその変異(Dietschら、Cli.Cancer Res.21(24):5445−5452,2015;Northfeltら、Clin.Cancer Res.20(14):3683−3691,2014;Luら、Clin.Cancer Res.18(2):499−509,2012)を模倣する。いくつかの実施形態では、小分子は、GS−9620またはその変異(Bamら、Antimicrob Agents Chemother.61(1):e01369,2016;Rebbapragadaら、PLoS One11(1);e0146835,2016;Ganeら、J.Hepatol.63(2):320−328,2015;Fosdickら、J.Med.Chem.56(18):7324−7333,2013)である。いくつかの実施形態では、小分子は、SC1(Wiedemannら、Oncoimmunology5(7):e1189051,2016;Hammら、J.Immunol.6(4):257−265,2009)である。いくつかの実施形態では、小分子は、ガルジキモド(Maら、Cell.Mol.Immunol.7:381−388,2010;Hjelmら、Hum.Vaccin.Immunother.10(2):410−416,2014;Buitendijkら、AIDS Res.Hum.Retroviruses29(6):907−918,2013)、CL075(Philbinら、J.Allergy Clin.Immunol.130:195−204,2012;Dowlingら、PLoS One8(3);e58164,2013)、CL097(Gordenら、J.Immunol.174:1259−1268;Gorskiら、Int.Immunlo.18:1115,2006;Levyら、Blood108:1284−1289,2006;Wille−Reeceら、J.Exp.Med.203:1249−1258,2006)、ロキソリビン(Popeら、Cell immunol.162:333,1995;Heilら、Eur.J.Immunol.33:2987−2997,2003;Leeら、PNAS100:6646−6651,2003)、またはVTX−294(Dowlingら、PLoS One8(3);e58164,2013)である。いくつかの実施形態では、TLR7/8アゴニストはIMO−9200である。いくつかの実施形態では、TLR7アゴニストはIPH−32XX(Innate Pharma)である。
TLR9アゴニスト
いくつかの実施形態では、TLRアゴニストはTLR9に結合して活性化する。いくつかの実施形態では、TLR9アゴニストは合成オリゴヌクレオチドである。いくつかの実施形態では、合成オリゴヌクレオチドは、非メチル化CpGジヌクレオチド(CpG−ODN)(Krieg.J.Clin.Invest.117:1184−1194,2007;Carpentierら、Neuro−oncol.8(1):60−66,2006;Linkら、J.Immunother.29(5):558−568,2006;Pashenkobら、J.Clin.Oncol.24(36):5716−5724,2006;Mengら、BMC Biotechnol.11:88,2011)を含有する。いくつかの実施形態では、TLR9アゴニストは、PF−3512676またはその変異(Hofmannら、J.Immunother.31(5):520−527,2008;Molenkampら、Clin.Caner.Res.14(14):4532−4542,2008)である。いくつかの実施形態では、TLR9アゴニストは、IMO−2055(EMD1201801)またはその変異(Machielsら、Investig.New Drugs31:1207−1216,2013)である。いくつかの実施形態では、TLR9アゴニストは、DIMS0150(Atreyaら、J.Crohns Colitis10(11):1294−1302,2016)である。いくつかの実施形態では、TLR9アゴニストは、CpG7909(Vaximmune)(Coley,GSK,Novartis,DARPA)である。いくつかの実施形態では、TLR9アゴニストは、IMO−9200である。いくつかの実施形態では、TLR9アゴニストは、AVE0675(Coley,Sanofi Aventis)である。いくつかの実施形態では、TLR9アゴニストは、アンプリバックス(Idera)である。
TLRアゴニストとしての微生物生生成物
いくつかの実施形態では、TLRアゴニストは、微生物またはウイルス成分である。いくつかの実施形態では、TLRアゴニストは、細胞壁マイコバクテリウムボビス(BCG)から抽出される。いくつかの実施形態では、マイコバクテリウムボビス細胞壁成分は、TLR2および/またはTLR4アゴニスト(例えばSMP105(Murataら、Cancer Sci.99:1435−1440,2008;Miyauchiら、Drug Discov.Ther.6:218−225,2013;Tsujiら、Infect Immun.68:6883−6890,2000;Smithら、Cancer Immunot.Immunother.63(8):787−796,2014)である。TLRアゴニストの追加例は、当技術分野で公知である。
TLRアンタゴニスト
用語「TLRアンタゴニスト」とは、TLRアゴニストの哺乳類細胞(例えばヒト細胞)内に発現したTLR4またはTLR9への結合を低減する薬品を意味する。例えばTLRアンタゴニストはTLR4アンタゴニストであることが可能である。他の例では、TLRアンタゴニストはTLR9アンタゴニストである。TLRアンタゴニストの非制限例は、Fukataら、Mucosal Immunity6:451−463,2013に説明されている。
TLR4アンタゴニストの非制限例は、1A6(Ungaroら、Am.J.Physiol.Gastrointest.Liver Physiol.296:G1167−G1179,2009)またはCRX−526(Fortら、J.Immunol.174:6416−6423,2005)である。TLR4アンタゴニストの追加例は、エリトラン四ナトリウム(E5564)(Sunら、Investigative Ophthalmol.Visual Sci.50(3):1247−1254,2009)、小熱ショックタンパク質B8(HSP22)(Roelofsら、J.Immunol.176(11):7021−7027,2006)、CRX−527(Bazinら、Bioorganic Med.Chem.Letters18(2):5350−5354,2008)、E5564(Kitazawaら、J.Gastroentrol.Hepatol.25(5):1009−1012,2010)、IAXO−102(Hugginsら、Atherosclerosis242(2):563−570,2015)、AG−411(Kondoら、Trends Immunol.33(9):449−458,2012)、CRX−52624(Aldersonら、J.Endotoxin Res.12(5):313−319,2006)、E5531(Beckerら、Toxicol.Appl.Pharmacol.207(2):269−275,2005)を含む。
TLR9アンタゴニスの非制限例は、アデノウイルスオリゴデオキシヌクレオチド(AV−ODN)(Obermeierら、Gastroenterology129:913−927,2005)である。TLR9アンタゴニスの追加例は、ODN2088、ODN4084−F、ODN INH−1、ODN INH−18、ODN TTAGGG(A151)、およびG−ODN(それぞれはInvivoGenから市販されている)を含む。いくつかの実施形態では、TLR9アンタゴニスはCpG−ODNc41(Liら、Vaccine29:2193−2198,2011)である。いくつかの実施形態では、TLR9アンタゴニスはCOV08−0064(Shakerら、Biochemical Pharmacol.112:90−101,2016;Hoqueら、J.Immunol.190(8):4297−4304,2013);ODN1585、ODN1826、ODN2395、およびODN2088(Boivinら、Antiviral Res.96(3):414−421,2012);IMO−8400(Zhuら、J.Immunol.188(1):119,2012);IRS869(Mandletら、Nature Med.14(10:1077−1087,2008);IMO−3100(Hennessyら、Nature Rev.Drug Discov.9(4):293−307,2010);TTAGGG(Carvalhoら、PLoS One6(11):e28256,2011);およびCpG−ODN2088(Davidら、J.Neurotrauma31(21):1800−1806,2014)である。
6.SMAD7阻害剤
用語「SMAD7阻害剤」は、SMAD7の発現を低減し、Smad2/Smad4複合体の形成を低減するSMAD7の能力を低減し、かつ/またはSMAD7がTGF−β1型受容体に結合する能力を低減する薬品を指す。いくつかの実施形態では、SMAD7阻害剤は、哺乳類細胞内でSMAD7の発現を低減する。いくつかの実施形態では、SMAD7阻害剤は、哺乳類細胞内でSmad2/Smad4複合体の形成を低減するSMAD7の能力を低減する。いくつかの実施形態では、SMAD7阻害剤は、SMAD7が哺乳類細胞内でTGF−β1型受容体に結合する能力を低減する。いくつかの実施形態では、SMAD7阻害剤は、哺乳類細胞内でSMAD7の発現を低減する。
いくつかの実施形態では、SMAD7阻害剤は阻害核酸である。いくつかの実施形態では、阻害核酸はアンチセンス核酸、小干渉RNA、またはmicroRNAである。これらの異なる阻害核酸の態様の例は以下に説明されている。
哺乳類細胞内でSMAD7の発現を低減することができる阻害核酸は、アンチセンス核酸分子、すなわちそのヌクレオチド配列がSMAD7mRNAのすべてまたは一部を補完する核酸分子を含む。アンチセンス核酸分子は、SMAD7タンパク質をコード化するヌクレオチド配列のコード鎖の非コード領域のすべてまたは一部を補完することができる。非コード領域(5’および3’非翻訳領域)は、遺伝子内のコード領域の側面に位置し、アミノ酸に翻訳されない5’および3’配列である。アンチセンス核酸分子であるSMAD7阻害剤の非制限例は、モンジャーセン(GED0301)(Monteleonら、N.Engl.J.Med.372:1104−1113,2015)およびSmad7−as(Kleiterら、J.Neuroimmunol.187(1−2):61−73,2007;およびBoirivantら、Gastroenterology131(6):1786−1798,2006)を含む。
阻害核酸の別の例は、SMAD7タンパク質をコード化する核酸に対する特異性(例えばSMAD7mRNAに対する特異性)を有するリボザイムである。
また阻害核酸は、三重螺旋構造を形成する核酸分子であることも可能である。例えばSMAD7ポリペプチドの発現は、標的細胞内の遺伝子の転写を防ぐ三重螺旋構造を形成するために、SMAD7ポリペプチドをコード化する遺伝子の調節領域を補完するヌクレオチド配列(例えば増進剤および/または増強剤、例えば転写開始状態の少なくとも1kb、2kb、3kb、4kb、もしくは5kb上流である配列)を標的とすることによって阻害することができる。
阻害核酸は、SMAD7mRNAのレベルを低減するsiRNAであることが可能である。SMAD7をコード化する核酸を標的とする短干渉RNA(siRNA)の非制限例は、例えばSuら、Mol.Vis.18:1881−1884,2012に説明されている。
またSMAD7を標的とする阻害核酸は、microRNA(例えばmiR−497(Huら、Am.J.Transl.Res.8(7):3023−3031,2016;Liuら、DNA Cell Biol.35(9):521−529,2016)、miR−21(Linら、Cell Physiol.Biochem.38(6):2152−2162,2016;Heら、Heart Vessels31(10):1696−1708,2016)も含む。
7.ヤヌスキナーゼ(JAK)の活性化および/または発現の阻害剤
用語「JAK阻害剤」は、ヤヌスキナーゼ1(JAK1)、JAK2、JAK3、もしくは非受容体型タンパク質チロシンキナーゼ2(TYK−2)ならびに/またはJAK1、JAK2、JAK3、およびTYK−2の少なくとも1つのキナーゼ活性の発現を低減する薬品を指す。いくつかの実施形態では、JAK阻害剤は、JAK1の発現を低減する。いくつかの実施形態では、JAK阻害剤は、JAK2の発現を低減する。いくつかの実施形態では、JAK阻害剤は、JAK3の発現を低減する。いくつかの実施形態では、JAK阻害剤は、TYK−2の発現を低減する。
いくつかの実施形態では、JAK阻害剤は、JAK1のキナーゼ活性を低減する。いくつかの実施形態では、JAK阻害剤は、JAK2のキナーゼ活性を低減する。いくつかの実施形態では、JAK阻害剤は、JAK3のキナーゼ活性を低減する。いくつかの実施形態では、JAK阻害剤は、TYK−2のキナーゼ活性を低減する。いくつかの実施形態では、JAK阻害剤は、JAK1、JAK2、JAK3、およびTYK2のキナーゼ活性を低減する。いくつかの実施形態では、JAK阻害剤は、JAK1、JAK2、JAK3、およびTYK2の2つ以上(例えば3つまたは4つ)のキナーゼ活性を低減する。いくつかの実施形態では、JAK阻害剤は、単一のJAKアイソフォーム(例えばJAK1、JAK2、JAK3、またはTYK2)のキナーゼ活性を低減する。
いくつかの実施形態では、JAK阻害剤は、JAK1およびJAK2のキナーゼ活性を低減する。いくつかの実施形態では、JAK阻害剤は、JAK1およびJAK3のキナーゼ活性を低減する。いくつかの実施形態では、JAK阻害剤は、JAK2およびJAK3のキナーゼ活性を低減する。いくつかの実施形態では、JAK阻害剤は、JAK1、JAK2およびJAK3のキナーゼ活性を低減する。
いくつかの実施形態では、JAK阻害剤は、阻害核酸または小分子である。いくつかの実施形態では、阻害核酸は、アンチセンス核酸分子、リボザイム、小干渉RNA、小ヘアピンRNA、またはmicroRNAである。これらの異なる阻害核酸の態様の例は、以下に説明されている。
哺乳類細胞内のJAK1、JAK2、JAK3、またはTYK2mRNA発現の発現を低減できる阻害核酸は、アンチセンス核酸分子、すなわちそのヌクレオチド配列がJAK1、JAK2、JAK3、もしくはTYK2mRNAのすべてまたは一部を補完する核酸分子を含む。
阻害核酸
アンチセンス核酸分子は、JAK1、JAK2、JAK3、またはTYK2タンパク質をコード化するヌクレオチド配列のコード鎖の非コード領域のすべてまたは一部を補完することができる。非コード領域(5’および3’非翻訳領域)は、遺伝子内のコード領域の側面に位置し、アミノ酸に翻訳されない5’および3’配列である。
阻害核酸の別の例は、JAK1、JAK2、JAK3、またはTYK2タンパク質をコード化する核酸に対する特異性(例えばJAK1、JAK2、JAK3、またはTYK2mRNAに対する特異性)を有するリボザイムである。
また阻害核酸は、三重螺旋構造を形成する核酸分子であることも可能である。例えばJAK1、JAK2、JAK3、またはJAK4ポリペプチドの発現は、標的細胞内の遺伝子の転写を防ぐ三重螺旋構造を形成するために、JAK1、JAK2、JAK3、またはTYK2ポリペプチドをコード化する遺伝子の調節領域を補完するヌクレオチド配列(例えば増進剤および/または増強剤、例えば転写開始状態の少なくとも1kb、2kb、3kb、4kb、もしくは5kb上流である配列)を標的とすることによって阻害することができる。
また阻害核酸は、JAK1、JAK2、JAK3、またはTYK2mRNAのレベルを低減するsiRNAであることも可能である。短干渉RNA(siRNA)であるJAK阻害剤の非制限例は、Cookら、Blood123:2826−2837,2014に説明されている。短ヘアピンRNA(shRNA)であるJAK阻害剤の非制限例は、Koppikarら、Nature489(7414):155−159,2012)に説明されている。
小分子
いくつかの実施形態では、JAK阻害剤は小分子である。いくつかの実施形態では、JAK阻害剤はpan−JAK阻害剤(例えば3−O−メチルメチルテスペシラクタム(Liら、Biochem.Pharmacol.86(10):1411−8,2013))である。
いくつかの実施形態では、JAK阻害剤は、JAK1およびJAK2阻害剤である。いくつかの実施形態では、JAK1およびJAK2阻害剤はルキソリチニブ(Jakafi(登録商標)、Jakavi(登録商標)、INCB018424)(harrisonら、N.Engl.J.Med.366:787−798,2012;Pieriら、Am.J.Hematol.92(2):187−195,2017;Mackay−Wigganら、JC1 Insight1(15):e89790,2016;Rudolphら、Leukemia30(10):2119−2123,2016;Furqanら、Biomark Res.1(1):5,2013)、バリシチニブ(INCB028050、LY3009104)(Gras、Drugs Today(Barc)52(10):543−550,2016;Smolenら、Ann.Rheum.Dis.76(4):694−700,2016;Kuboら、Expert.Rev.Clin.Immunol.12(9):911−919,2016;Fridmanら、J.Immunol.84(9):5298−5307,2010)、AZD1480(Guschinら、EMBO J.14:1421−1429,1995;Ioannidisら、J.Med.Chem.54:262−276,2011;Moisanら、Nat.Cell Biol.17(1):57−67,2015;Qinら、J.Neurosci.36(18):5144059,2016;Jiangら、Biochem.Biophys.Res.Commun.458(4):908−912,2015;Verstovsekら、Leuk.Res.39(2):157−163,2015;Plimackら、Oncologist18(7):819−820,2013;Yanら、Oncotarget4(3):433−445.2013)、フィルゴチニブ(GLPG0634、G146034)(Vermeireら、Lancet389(10066):266−275,2017;Menetら、J.Med.Chem.57(22):9323−9342,2014;Van Rompaeyら、J.Immunol.191(7):3568−3577,2013;Namourら、Clin.Pharmacokinet.54(8):859−874,2015)、モメロチニブ(G−0387、CYT387)(Pardananiら、Lukemia23:1441−1445,2009;Guptaら、Haematologica102(1):94−102,2017;Huら、Mol.Pharm.13(2):689−697,2016;Abubakerら、BMC Cancer14:317,2014;Durmusら、Pharmacol.Res.76:9−16,2013;Pardananiら、Leukemia27(6):1322−1327,2013;Monaghanら、Leukemia25(12):1891−1899,2011;Tynerら、Blood115(25):5232−5240,2010)である。
いくつかの実施形態では、JAK阻害剤は、JAK1阻害剤(例えばGSK2586184(Kahlら、Lupus25(13):1420−1430,2016;Ludbrookら、Br.J.Dermatol.174(5):985−995,2016;van Vollenhovenら、Lupus24(6):648−649,2015)、オクラシチニブ(PF03394197、Apopuel(登録商標))(Gonzalesら、J.Vet.Pharmacol.Ther.37(4):317−324,2014;Collardら、J.Vet.Pharmacol.Ther.37(3):279−285,2014;Cosgroveら、Vet.Dermatol.24(6):587−597,2013)、ウパダシチニブ(ABT494)(Kremerら、Arthritis Rheumatol.68(12):2867−2877,2016;Mohamedら、Clin.Pharmaco.55(12):1547−1558,2016)、GLG0778(O’Sheaら、Ann.Rev.Med.66(1):311−28,2015;Schwartzら、Nat.Rev.Rheum.12:25−36,2016)、INCB039110(Mascarenhasら、Haematologica102(2):327−335,2017;Bissonnetteら、J.Dermatolog.Treat.27(4):332−338,2016;Rosenthalら、Exp.Opin.Pharmacother.15(9):1265−1276,2014)、PF04965842(Gadinaら、Curr.Opin.Rheumatol.26(2):237−243,2014;Degrysetら、J.Hematol.Oncol.8:91,2015);SAR−20347(Worksら、J.Immunol.193(7):3278−3287,2014))である。
いくつかの実施形態では、JAK阻害剤は、JAK2阻害剤(例えばCEP−33779(Duganら、J.Med.Chem.55(11):5243−5254,2012;Seaveyら、Mol.Cancer Ther.11(4):984−993,2012;Stumpら、Arthritis Res.Ther.13(2):R68,2011)、フェドラチニブ(TG101348、SAR302503)(Pardonariら、J.Clin.Oncol.29:789−796,2011;Jamiesonら、J.Transl.Med.13:294,2015;Zhangら、Oncotarget6(16):14329−14343,2015;Wernigら、Blood105:4508−4515,2008);レストールチニブ(CEP−701)(Hexnetら、Blood111:5663−5671,2008;Santosら、Blood115:1131−1136,2010;Smithら、Blood103:3669−3676,2004;Hexnerら、Leuk.Lymphoma.56(9):2543,2015;Geyerら、Hematology17(Suppl1):S129−132,2012;Diazら、PLoS One6(4);e18856,2011;Minturnら、Cancer Chemother.Pharmacol.68(4):1057−1065,2011)、AC−430(O’Sheaら、Immunit36(4):542−550,2012;Pattersonら、Clin.Exp.Immunol.176:1−10,2014)、パクリチニブ(SB1518)(Deegら、J.Clin.Oncol.29:Abstract6515,2011;Verstovsekら、J.Hematol.Oncol.9(1):137,2016;Chowら、Onco Targets.Ther.9:2655−2665,2016;Komrokjiら、Blood125(17):2649−2655,2015;Jayaramanら、Drug Metab.Lett.9(1):28−47,2015)、BMS−911543(Maceら、Oncotarget6(42):44509−44522,2015;Wanら、ACS Med.Chem.Lett.6(8):850−855,2015;Purandareら、Leukemia26(2):280−288,2012)、XL019(Verstovsekら、Leuk.Res.38(3):316−322,2014;Forsythら、Bioorg.Med.Chem.Lett.22(24):7653−7658,2012)、INCB039110(Mascarenhasら、Haematologica102(2):327−335,2017;Bissonnetteら、J.Dermatol.Treat.27(4):332−338,2016)、ガンドチニブ(登録商標)(LY−2784544)(Maら、Blood Cancer J.3:e109,2013;Verstovsekら、Blood122:665,2013;Mitchellら、Org.Process Res.Dev.16(1):70−81,2012);R723(Shideら、Blood117(25):6866−6875,2011));Z3(Sayyahら、Mol.Cancer.Ther.7(8):2308−2318,2008))またはその変異である。
いくつかの実施形態では、JAK阻害剤は、JAK3阻害剤(例えばデセルノチニブ(VX−509)(Elwoodら、J.Pharmacol.Exp.Ther.2017;Genoveseら、Ann Rheum Dis.75(11);1979−1983,2016;Gadinaら、Arthritis Rheumatol.68(1):31−34,2016;Farmerら、J.Med.Chem.58(18):7195−7216,2015;Fleischmannら、Arthritis Rheumatol.67(2):334−343,2015;Mahajanら、J.Pharmacol.353(2):405−414,2015)、R348またはその変異(Velottaら、Transplantation87(5):653−659,2009;Deuseら、Transplantation85(6):885−892,2008))である。いくつかの実施形態では、小分子は、R256またはその変異(Ashinoら、J.Allergy Clin.Immunol.133(4):1162−1174,2014)である。いくつかの実施形態では、小分子は、R333またはその変異である。いくつかの実施形態では、小分子は、INCB047986またはその変異(Norman、Exp.Opin.Investig.Drugs23(8):1067−1077,2014)である。いくつかの実施形態では、小分子は、INCB16562またはその変異(Koppikarら、Blood115(4):2919−2927,2010;Liら、Neoplasia12(1):28−38,2010)である。いくつかの実施形態では、小分子は、NVP−BSK805またはその変異(Ringelら、Acta Haematol.132(1):75−86,2014;Baffertら、Mol.Cancer.Ther.9(7):1945−1955,2010)である。いくつかの実施形態では、小分子は、ペフィシチニブ(ASP015K、JNJ−54781532)またはその変異(Genoveseら、Arthritis Rheumatol.2017;Itoら、J.Pharmacol.Sci.133(1):25−33,2017;Caoら(2016)Clin.Pharmacol.Drug Dev.5(6):435−449,2016;Takeuchiら、Ann.Rheum.Dis.75(6):1057−1064,2016)である。いくつかの実施形態では、小分子は、トファシチニブ(Xeljanz(登録商標)、Jakvinus(登録商標)、CP−690、500)またはその変異(Ghoreschiら、J.Immunol.186(7):4234−4243,2011;Yoshidaら、Biochem.Biophys.Res.Commun418(2):234−240,2012;Calamaら、Pulm.Pharmacol.Ther.S1094−5539(16):30060−30068,2017;Cutoloら、J.Inflamm.Res.6:129−137,2013)である。いくつかの実施形態では、小分子は、ククルビタシンI(JSI−124)またはその変異(Oiら、Int.J.Oncol.49(6):2275−2284,2016;Qiら、Am.J.Chin.Med.43(2):337−347,2015;Seoら、Food Chem.Toxicol.64:217−224,2014)である。いくつかの実施形態では、小分子は、CHZ868またはその変異(Wuら、Cancer Cell28(1):29−41,2015;Meyerら、Cancer Cell28(1):15−28,2015)である。
いくつかの実施形態では、小分子は、TYK2阻害剤(例えばMasseら、J.Immunol.194(1):67,2015;Menet、Pharm.Pat.Anal.3(4):449−466,2014;Liangら、Euro.J.Med.Chem.67:175−187,2013;Jangら、Bioorg.Med.Chem.Lett.25(18):3947−3952,2015):米国特許第9,296,725号および第9,309,240号;米国特許出願第2013/0231340号;および第2016/0251376号)である。いくつかの実施形態では、TYK2阻害剤は、Ndi−031301(Akahaneら、Blood128:1596,2016);BMS−986165(Gilloolyら、2016ACR/ARHP Annual Meeting,Abstract11L,2016);SAR−20347(Worksら、J.Immunol.193(7):3278−3287,2014);トリホスチンA1(Ishizakiら、Int.Immunol.26(5):257−276,2014);トリアゾロピリジン(米国特許出願第2013/0143915号);またはそれらの変異である。
小分子であるJAK阻害剤の追加例は、例えばFuromotoら、BioDrugs27(5):431−438,2013;O’Sheaら、Ann.Rheum.Dis.72(2):ii111−ii−115,2013;Sonbolら、Ther.Adv.Hematol.4(1):15−35,2013;およびTanakaら(2015)J.Biochem.158(3):173−179,2015に説明されている。
いくつかの実施形態では、JAK阻害剤はpan−JAK阻害剤である。本明細書で使用する場合、用語「pan−JAK阻害剤」は、IC50が同様のアッセイ条件(例えば同じアッセイ条件)を使用して、野生型ヒトJAK1、野生型ヒトJAK2、および野生型ヒトJAK3のそれぞれに対して決定されたとき、ヒトJAK1、ヒトJAK2、およびヒトJAK3アイソフォームに対して約500nM〜4μM(例えば約500nM〜約2μM)のIC50を有する薬品である。いくつかの実施形態では、pan−JAK阻害剤は、IC50値のそれぞれが同様のアッセイ条件下のアッセイ(例えば同じアッセイ、例えばKimら、J.Med.Chem.58(18):7596−5602,2015に説明されたヒト野生型JAK1、野生型ヒトJAK2、および野生型ヒトJAK3アッセイ)であるとき、互いに±10%以内である野生型ヒトJAK1、野生型ヒトJAK2、および野生型ヒトJAK3に対してIC50を有する薬品であることが可能である。
いくつかの実施形態では、pan−JAK阻害剤は、トファシチニブ(Xeljanz(登録商標)、Jakvinus(登録商標)、トソシチニブ、CP−690550;Yokoyamaら、J.Clin.Immunol.33(3):586−594,2013;およびThomaら、J.Med.Chem.54(1):284−288,2011);セルズラチニブ(PRT2070;Coffeyら(2014)J.Pharmacol.Exp.Ther.351(3):538−548,2014;およびMaら、Oncotarget6(41):43881−43896,2015);ピリドン6(P6;Nakagawaら、J.Immunol.187(9):4611−4620,2011;およびPedranziniら、Cancer Res.66(19):9714−9721,2006);PF−06263276(Jonesら「Design and Synthesis of a Pan−Janus Kinase Inhibitor Clinical Candidate(PF−06264376)Suitable for Inhaled and Topical Delivery for the Treatment of Inflammatory Diseases of the Lungs and Skin」J.Med.Chem.2017,60(2),pp767−786);JAK阻害剤1(CAS457081−03−07;JAKi:Wangら、Antimicrob.Agents Chemother.60(5):2834−48,2016;Bordonaroら、PLoS One9;e115068,2014;よびOsorioら、PLoS Pathogens10(6):e1004165,2014);またはバリシチニブ(オルミエント;LY3009104;INCB−28050;およびHsu and Armstrong,J.Immunol.Res.Article ID283617,2014)である。
いくつかの実施形態では、JAK阻害剤は選択的JAK1/JAK3阻害剤である。本明細書で使用する場合、用語「選択的JAK1/JAK3阻害剤」は、IC50が同様のアッセイ条件(例えば同じアッセイ、例えばKimら、J.Med.Chem.58(18):7596−5602,2015に説明されたヒト野生型JAK1、野生型ヒトJAK2、および野生型ヒトJAK3アッセイ)を使用して、野生型ヒトJAK1、野生型ヒトJAK2、および野生型ヒトJAK3のそれぞれに対して決定されたとき、それぞれが野生型ヒトJAK2に対するIC50より少なくとも5倍(例えば少なくとも10倍または少なくとも20倍)低い、野生型ヒトJAK1および野生型ヒトJAK3に対するIC50を有する薬品を意味する。
いくつかの実施形態では、JAK阻害剤は選択的JAK1阻害剤である。本明細書で使用する場合、用語「選択的JAK1阻害剤」は、同様のアッセイ条件(例えば同じアッセイ、例えばKimら、J.Med.Chem.58(18):7596−5602,2015に説明されたヒト野生型JAK1、野生型ヒトJAK2、および野生型ヒトJAK3アッセイ)を使用して測定したとき、野生型ヒトJAK2に対するIC50、および野生型ヒトJAK3に対するIC50のそれぞれより少なくとも10倍(例えば少なくとも20倍)低い、野生型ヒトJAK1に対するIC50を有する薬品を意味する。いくつかの実施形態では、JAK阻害剤は、JAK1阻害剤は、参照により全体として本明細書に組み込まれる、国際特許出願PCT/US2014/062145号に説明されたように、(31S,4R)−3−エチル−4−(3H−イミダゾ[1,2−a]ピロロ[2,3−e]ピラジン−8−イル)−N−(2,2,2−トリフルオロエチル)ピロリジン−1−カルボキサミドである。
いくつかの実施形態では、JAK阻害剤は選択的JAK3阻害剤である。本明細書で使用する場合、用語「選択的JAK3阻害剤」は、同様のアッセイ条件(例えば同じアッセイ、例えばKimら、J.Med.Chem.58(18):7596−5602,2015に説明されたヒト野生型JAK1、野生型ヒトJAK2、および野生型ヒトJAK3アッセイ)を使用して測定したとき、野生型ヒトJAK2に対するIC50、および野生型ヒトJAK1に対するIC50のそれぞれより少なくとも10倍(例えば少なくとも20倍)低い、野生型ヒトJAK3に対するIC50を有する薬品を意味する。
いくつかの実施形態では、JAK阻害剤は、JAK1およびJAK3阻害剤(例えば選択的JAK1/JAK3阻害剤)である。いくつかの実施形態では、選択的JAK1/JAK3阻害剤はZM39923(Brownら、Bioorg.Med.Chem.Leutt.10(6):575−579,2000;およびLaiら、Chem.Biol.15(9):969−978,2008);またはペフィシチニブ(ASP015K;JNJ−54781532;Itoら、J.Pharmacol.Sci.133(1):25−33,2017;Caoら、Clin.Pharmacol.Drug Dev.5(6):435−449,2016;Takeuchiら、Ann.Rheum.Dis.75(6):1057−1064,2016);およびPappら、Br.J.Dermatol.173(3):767−776,2015)である。
いくつかの実施形態では、キナーゼ阻害剤は、「The Pharmacological Profile of TOP1288,a Narrow Spectrum Kinase Inhibitor(NSKI)in Clinical Development as an Anti−Inflammatory Treatment for Ulcerative Colitis」Foster、Martynら、Gastroenterology,Volume152,Issue5,S766に説明された、TopiVert Pharma Ltd.製のTOP−1288である。
8.免疫抑制剤
開示されたような「免疫抑制剤」は低分子量免疫抑制剤であり、低分子量は<1500Da、例えば<1000Daと定義される。用語「免疫抑制剤」は、被験者の免疫系(例えば先天性および適応免疫系の一方もしくは両方)の応答を抑制し、制限し、または低減することができる、コルチコステロイド、直接カルシニューリン阻害剤、細胞増殖抑制剤、あるいは直接mTOR阻害剤を指す。いくつかの例では、免疫抑制製剤は、白血球(例えばTリンパ球もしくはBリンパ球、マクロファージ、単球、ナチュラルキラー細胞、好中球、好酸球、もしくは好塩基球)の活性化および/または移行のレベルを低減することができる。
いくつかの実施形態では、免疫抑制剤は、メトトレキサート、スルファサラジン、ミノサイクリン、またはレフルノミド)(Zinkら、Annals of the Rheumatic Diseaases64:1274−1279,2005)である。
FDA承認免疫抑制製剤の非制限例は、CellCept(登録商標)、Rapamune(登録商標)、Velcade(登録商標)、Protopic(登録商標)、Afinitor(登録商標)、Arava(登録商標)、Zenapax(登録商標)、Sandimmune(登録商標)、Advagraf(登録商標)、Protopic(登録商標)、Prograf(登録商標)、AstagrafXL(登録商標)、Elidel(登録商標)、Myfortic(登録商標)、Imuran(登録商標)、およびAzasan(登録商標)を含む。
免疫抑制剤の非制限例は、Bakrら、Exp.Clin.Transplant15(Suppl.1):16−23,2017;Palmerら、Am.J.Kidney Dis.S0272−6386(17):30036−7,2017;Moranら、Semin Hematol49(3):270−276,2012;Kamelら、World J.Transplant6(4):697−702,2016;Shresthaら、Exp.Clin.Transplant.15(1):1−9,2017;Liuら、PLoS One12(1);e0170246,2017;ChonおよびJosephson、Expert Rev.Clin. Immunol.7(3):273−281,2011;Sollingerら、Transplantation60:225−232,1995;Salvardoriら、Am.J.Transplant4:231−236,2004,2004;Websterら、Cochrane Database Syst.Rev.19(2):CD004290,2006;Nashanら、Transplantation78:1332−1340,2004;およびHardingerら、Am.J.Transplant2:867−871,2002に説明されている。
例示的なコルチコステロイド、細胞増殖抑制剤、カルシニューリン阻害剤、およびmTOR阻害剤は、以下に説明される。
コルチコステロイド
いくつかの実施形態では、免疫抑制製剤はコルチコステロイドである。いくつかの実施形態では、免疫抑制製剤は、糖質コルチコステロイド(Coutinhoら、Mol.Cell.Endocrinol.335(1):2−13,2011;van Staaら、QJM93:105−111,2000;Wustら、J.Immunol.180:8434−8443,2008)または糖質コルチコイドであることが可能である。コルチコステロイドの非制限例は、11−デヒドロコルチコステロン(11−オキソコルチコステロンおよび17−デオキシコルチゾンとも呼ばれる);11−デオキシコルチコステロン(デオキシコルトン、デソキシコルトン、および21−ヒドロキシプロゲステロンとも呼ばれる);11−デオキシコルチゾール(コルトドキゾンおよびコルテキソロンとも呼ばれる);11−ケトプロゲステロン(11−オキソプロゲステロンおよびケトゲスチンとも呼ばれる);11β−ヒドロキシプレグネノロン;11β−ヒドロキシプロゲステロン(21−デオキシコルチコステロンとしても公知である)、11β,17α,21−トリヒドロキシプレグネノロン;17α,21−ジヒドロキシプレグネノロン;17α−ヒドロキシプレグネノロン;17α−ヒドロキシプロゲステロン;18−ヒドロキシ−11−デオキシコルチコステロン;18−ヒドロキシコルチコステロン;18−ヒドロキシプロゲステロン;21−デオキシコルチゾール;21−ドキシコルチゾン;21−ヒドロキシプレグネノロン(プレベジオロンとしても公知である);アルドステロン;コルチコステロン(17−デオキシコルチゾールとしても公知である);コルチゾール(ヒドロコルチゾンとしても公知である);コルチゾン;プレグネノロン;プロゲステロン;フルゲストン(フルロゲストンとしても公知である);フルオロメトロン;メドリゾン(ヒドロキシメチルプロゲステロンとしても公知である);プレベジオロン酢酸塩(21−アセトキシプレグネノロンとしても公知である);クロルマジノン酢酸塩;シプロテロン酢酸塩;メドロゲストン;メドロキシプロゲステロン酢酸塩;メガストロル酢酸塩;セゲステロン酢酸塩;クロロプレジソン;クロプレドノル;ジフルプレドナート;フルドロコルチゾン;フルオシノロン;フルペロロン;フルプレドニソロン;ロテプレドノル;メチルプレドニソロン;プレドニカルバート;プレドニソロン;プレドニゾン;チクソコルトル;トリアムシノロン;メタゾン;アルクロメタゾン;ベクロメタゾン;ベタメタゾン;クロベタゾール;クロベタゾン;クロコルトロン;デソキシメタゾン;デキサメタゾン;ジフロラゾン;ジフルオコルトロン;フルクロロロン;フルメタゾン;フルオコルチン;フルオコルトロン;フルプレドニデン;フルチカゾン;フランカルボン酸フルチカゾン;ハロメタゾン;メプレジゾン;モメタゾン;フランカルボン酸モメタゾン;パラメタゾン;プレドニリデン;リメキソロン;ウロベタゾール(ハロベタゾールとしても公知である);アムシノニド;ブデソニド;シクレソニド;デフラザコート;デソニド;ホルモコータル(フルオロホルミロンとしても公知である);フルクロロロンアセトニド(フルクロロニドとしても公知である);フルドロキシコルチド(フルランドレノロンおよびフルランドレノリドとしても公知である);フルニソリド;フルオシノロンアセトニド;フルオシノニド;ハルシノニド;トリアムシノロンアセトニド;コルチバゾール;およびRU−28362であることが可能である。いくつかの実施形態では、コルチコステロイドは、ブデソニド(例えばEntocort(登録商標))、デキサメタゾン、ヒドロコルチゾン(例えばCortef(登録商標)、Cortenema(登録商標)、およびProctofoam(登録商標))、メチルプレドニソロン、プレドニソロン(例えばOrapred(登録商標))、およびプレドニゾンであることが可能である。コルチコステロイドの追加例は、当技術分野で公知である。
細胞増殖抑制剤
いくつかの実施形態では、免疫抑制製剤は細胞増殖抑制剤(例えばアルキル化剤または代謝拮抗剤)(Morら、BioDrugs8(6):469−88,1997)である。いくつかの実施形態では、細胞増殖抑制剤は代謝拮抗製剤(例えば葉酸類似体、(例えばメトトレキサート)、プリン類似体(例えばアザチオプリンまたはメルカプトプリン)、ピリミジン類似体(例えばフルオロウラシル)、タンパク質合成阻害剤、および細胞毒性抗体(例えばダクチノマイシン、アントラサイクリン、マイトマイシンC、ブレオマイシン、およびミトラマイシン)である。
いくつかの実施形態では、細胞増殖抑制剤は、デノボプリン合成の阻害剤(例えばアザチオプリン(AZA、Imuran(登録商標)、またはAzasan(登録商標))、ミコフェノール酸モフェチル(MMF、CellCept(登録商標))、ミコフェノール酸(MPA、Myfortic(登録商標))、ミゾリビン、またはメトトレキサート)であることが可能である。いくつかの実施形態では、細胞増殖抑制剤は、デノボピリミジン合成の阻害剤(例えばレフルノミド、ブレキナール、またはメトトレキサート)である。
いくつかの実施形態では、細胞増殖抑制剤はアルキル化剤である。いくつかの実施形態では、アルキル化剤はシクロホスファミド(Luznikら、Blood115(16):3224−330,2010)である。いくつかの実施形態では、細胞増殖抑制剤はクロラムブシル(Chenら、Clin.J.Am.Soc.Nephrol.8(5):787−796,2013)である。いくつかの実施形態では、細胞増殖抑制剤はミコフェノール酸モフェチル(MMF、CellCept(登録商標))(Morら、BioDrugs8(6):469−88,1997)である。いくつかの実施形態では、細胞増殖抑制剤はミコフェノール酸ナトリウム(Albanoら、Ann Transplant21:250−261,2016)である。いくつかの実施形態では、細胞増殖抑制剤はアザチオプリン(Imuran(登録商標))(Maleyら、J.Am.Acad Dermatol73(3):439−32,2015)である。いくつかの実施形態では、免疫抑制製製剤は6−メルカプトプリン(例えばPurinethol(登録商標))(Kombluthら、Gastroenterologist2(3):239−46,1994)である。いくつかの実施形態では、細胞増殖抑制剤はイノシンリン酸デヒドロゲナーゼの阻害剤(例えばVX−148;Jainら、J.Pharmacol Exper Ther302(2):1272−1277,2002)である。
いくつかの実施形態では、細胞増殖抑制剤はビタミンD類似体(例えばMC1288)である。例えばBinderupら、Biochem.Pharmacol.42:1569−1575,1991;およびJohnssonら、Transplant Int.7:392−397,1994)を参照されたい。
いくつかの実施形態では、細胞増殖抑制剤はブレキナール(Crramerら、Transplantation53:303−308,1992;Xuら、J.Immunol.160(2):846−53,1998)である。いくつかの実施形態では、細胞増殖抑制剤はミゾリビン(ブレジニン)(Aikawaら、Transplant.Proc.37(7):2947−50,2005)である。いくつかの実施形態では、細胞増殖抑制剤はグスペリムス(Perenyeiら、Rheumatology(Oxford)53(10):1732−1741,2014)である。
カルシニューリン阻害剤
いくつかの実施形態では、免疫抑制剤はカルシニューリン阻害剤である。例えばBelandら、Transpl.Int.doi:10.1111/tri12934,2017を参照されたい。いくつかの実施形態では、カルシニューリン阻害剤はボクロスポリン(Luveniq(登録商標))(Busqueら、Am.J.Transplant11(12):2675−2684,2011)である。ボクロスポリンは、片側鎖に二重結合を有する追加の単一の炭素拡張部を備える、シクロスポリンAの構造類似体である。シクロフィリンに対するボクロスポリンおよびシクロスポリンAの結合親和性は同程度だが、結合するとボクロスポリンのエチニル側鎖は、カルシニューリン内の構造変化を含み、構造変化はシクロスポリンAに対して免疫抑制活性を増加させることがある。いくつかの実施形態では、カルシニューリン阻害剤はシクロスポリンA(例えばジェングラフ、Neural(登録商標)、またはSandimmune(登録商標))(CanafaxおよびAscher、Clin.Pharm.2(6):515−524,1983;Goringら、Curr.Med.Res.Opin.30(8):1473−87,2014)、シクロスポリン類似体(例えばWengerら、Transplant Proc.18:213−218,1986;Jeffery、Clin.Biochem.24:15−21,1991;Wenger、Angewandte Chem.24:77−85,1985;Lazarovaら、Expert Opin.Ther.Patents13(9):1327−1332,2003;Thomson、Lancet338:195,1991;米国特許第4,885,276号、第7,511,013号、第8,367,053号、第8,481,483号、第9,175,042号、第9,200,038号、および第9,226,927号;米国特許出願第2011/0092669号、第2006/0069016号、第2010/0708671号、第2012/0088734号、国際公開第12/051193号、第15/31381号、第12/51194号、および第12/051193号を参照されたい)、またはシクロスポリン類似体(例えばRothbardら、Nature6(11):1253−1257,2000;Choら、Arch.Pharm.Res.27:662,2004;米国特許出願第2012/0157385号;および米国特許第6,316,405号を参照されたい)である。いくつかの実施形態では、カルシニューリン阻害剤は、FK−506またはフジマイシンとも呼ばれる、タクロリムス(例えばHecoria(登録商標)、Prograf(登録商標)、AstagrafXL(登録商標)、もしくはProtopic(登録商標))(Helmschrottら、Drug Des.Devel.Ther.9:1217−1224,2015;Boomら、Clin.Transplant27(6):E685−93,2013;Rivaら、Fam.Hosp.41(2):150−168,2017;McCormack、Drugs74917,2014);Cryanら、Biochem.Biophys.Res.Commun.180(2):846−852,1991;およびGrafら、J.Clin.Rheumatol.9(5):310−315,2003)である。いくつかの実施形態では、カルシニューリン阻害剤はピメクロリムス(Elidel(登録商標))(Malachowskiら、Pediatr.Dermatol.33(6):e360−e361,2016;EichenfiledおよびEichenfield,J.Pediatr.167(5):1171−1172,2015)である。いくつかの実施形態では、カルシニューリン阻害剤はサングリフェリンA(SFA)(例えばHartelら、Scand.J.Immunol.63(1):26−34,2006;Zhangら、J.Immunol.166(9):5611−5618,2001;およびWoltmanら、J.Immunol.172(10):6482−6489,2004を参照されたい)である。カルシニューリン阻害剤の追加例は、米国特許出第7,041,283号に説明されている。
mTOR阻害剤
いくつかの実施形態では、mTOR阻害剤はラマパイシン(mTOR)阻害剤(例えばシロリムス(Rapamune(登録商標))、エベロリムス)(Forsterら、Transplantation100(11):2461−2470,2016;Opelzら、Nephrol.Dial.Transplant.31(8):1360−1367,2016;およびBaroja−Mazoら、World J.Transplant.61):183−92,2016であることが可能である。mTOR阻害剤の別の例は、エベロリムス(例えばAfinitor(登録商標)またはZortress(登録商標))である。mTOR阻害剤の別の例は、ダクトリシブ(BEZ235またはNVP−BEZ235とも呼ばれる)である。mTOR阻害剤の別の例は、テムシロリムス(CCI−779とも呼ばれる)(例えばTorisel(登録商標))である。
いくつかの実施形態では、低分子量の免疫抑制剤は以下から選択される(分子量はカッコ内に示されている):
a.シクロスポリン(1202Da);
b.タクロリムス(804Da);
c.メトトレキサート(454Da);
d.シロリムス(914Da);
e.エベロリムス(958Da);
f.コルチコステロイド(360−430Da);
g.ボクロスポリン(1214Da);
h.アザチオプリン(227Da);および
i.ピュリネソールまたは6−MP(6−メルカプトプリン)(152Da)。
9.生バイオセラピューティック
いくつかの実施形態では、生バイオセラピューティック(生細胞治療と呼ぶこともできる)は、本明細書における方法によって検出して分析することができる。
いくつかの実施形態では、ライブバイオセラピューティックは、生菌体および/または酵母の個体群、任意選択で非消化性炭水化物、オリゴ糖、または短多糖(例えばイヌリン、フラクトオリゴ糖、ガラクトフルクトース、ガラクトオリゴ糖、もしくはキシロオリゴ糖の1つ以上)などのプレバイオティックとの組合せ、および/または抗生物質もしくは抗真菌薬、または抗生物質および抗真菌薬の両方を含む。細菌または酵母は組換体であることが可能である。生菌および/または酵母の個体群は、被験者のGI管内の有益種を選択的に変えるために、かつ/またはGI管内の有害種を低減するために使用することができる。例えば米国特許出願公開第20070258953号、米国特許出願公開第20080003207号、国際公開第2007076534号;国際公開第2007136719号、および国際公開第2010099824号を参照されたい。
いくつかの実施形態では、ライブバイオセラピューティックは、IBDの患者内に少数しか存在しない細菌の1つ以上の種(例えば2つ以上、3つ以上、4つ以上、5つ以上、6つ以上、または7つ以上の種)を含む。クローン病(CD)および潰瘍性大腸炎(UC)の患者の微生物叢は、非炎症性腸疾患の患者に対してIBDの患者内の有益な共生細菌が低減することを含む、非炎症性腸疾患対策の微生物叢とは統計的に大きく異なる。例えばフィルミクテス門のメンバー(例えばクロストリジウムクラスターXIVaおよびIV)、バクテロイデス門(例えばバクテロイデスフラジリスまたはバクテロイデスブルガータス)およびアクチノバクテリア門(例えばコリオバクテリアspp、またはビフィドバクテリウムアドレッセンティス)は、CDおよびUCの患者内で低減する。例えばFrankら、Proc Natl Acad Sci USA,2007,104:13780−13785;Forbesら、Front Microbiol.,2016;7:1081、およびNagao−KitamotoおよびKamada、Immune Netw.2017 17(1):1−12を参照されたい。クロストリジウムクラスターXIVaは、例えばクロストリジウム、ルミノコッカス、ラクノスピラ、ロセブリア、ユーバクテリウム、コプロコッカス、ドレア、およびブチルビブリオ属に属する種を含む。クロストリジウムクラスターIVは、例えばクロストリジウム属、ルミノコッカス属、ユーバクテリウム属およびアナエロフィルム属に属する種を含む。例えばフェイカリバクテリウムプラウツニッチ(バクテロイデスプラウツニッチとも呼ばれる)、ロゼブリアホミニス、ユーバクテリウム−レクタレ、ジアリスタ属invisus、ルミノコッカス−アルブス、ルミノコッカス−カリダス、およびルミノコッカス−ブロミイは、CDまたはUCの患者内にあまり多くない。例えばNagao−KitamotoおよびKamada、2017,supraを参照されたい。
いくつかの実施形態では、ライブバイオセラピューティックは、短鎖脂肪酸(SCFA)(例えば酪酸塩、酢酸塩、またはプロピオン酸塩)などの所望の生成物を生成する、またはホスト細胞内にインターロイキン−10などの抗炎症薬の生産(例えばクロストリジウムブチリカムもしくはFプラウツニッチ)を誘発する、細菌の1つ以上の種(例えば2つ以上、3つ以上、4つ以上、5つ以上、6つ以上、または7つ以上の種)を含む。例えばHayashiら、Cell Host Microbe(2013)13:711−722を参照されたい。
いくつかの実施形態では、ライブバイオセラピューティックは、IBDの患者内に少数しか存在しない細菌の1つ以上の種(例えば2つ以上、3つ以上、4つ以上、5つ以上、6つ以上、または7つ以上の種)、および1つ以上のプロバイオティクス(例えば2つ以上、3つ以上、4つ以上、5つ以上、6つ以上、7つ以上、または8つ以上のプロバイオティクス)を含む。
いくつかの実施形態では、ライブバイオセラピューティックは、IBDの患者の中で好結果に結び付く培養菌株のカクテルである、FIN−524(Finch Therapeutics、Somerville、米国マサチューセッツ州)である。
いくつかの実施形態では、ライブバイオセラピューティックは、健康なドナーからの(例えば検便から収集されたような)細菌の1つ以上種を含む。例えばVermeire、J Crohns Colitis,2016,10(4):387−394を参照されたい。例えばライブバイオセラピューティックは、クロストリジウムディフィシル治療に対する候補である、FIN−403(Finch Therapeutics、Somerville、米国マサチューセッツ州)であることが可能である。
いくつかの実施形態では、ライブバイオセラピューティックは、真菌(例えばカンジダの種などの酵母)の増殖を阻害するための1つ以上の薬品を含む。クローン病の一部の被験者では、大腸菌およびセラチアマルセッセンスおよび酵母種のカンジダトロピカリスの細菌種は、健康な親族の細菌種に対して高い濃度が見出され、これは細菌および真菌が腸内で相互作用し得ることを示す。いくつかの実施形態では、真菌の増殖を阻害する薬品(すなわち抗真菌薬)は、アムホテリシンB、カルポファンギン、ミカファンギンもしくはアニデュラファンギンなどのエキノカンジン、または拡大スペクトルトリアゾールである。いくつかの実施形態では、セラピューティックは、約2.5mg/LのアムホテリシンBを含む。
いくつかの実施形態では、ライブバイオセラピューティックは、バクテリオファージまたはプロファージ(すなわち細菌のゲノムの中に組み込まれた、または細菌の染色体外プラスミドとして存在し、特異的に活性化された場合にファージを生成することができるバクテリオファージの遺伝物質)である。バクテリオファージは溶解または溶原性であることが可能である。いくつかの実施形態では、バクテリオファージはGI管内に一般的に見出される細菌に感染させることができる。例えばバクテリオファージは、GI管内の細菌の1つ以上、2つ以上、3つ以上、4つ以上、5つ以上、6つ以上、7つ以上、8つ以上、9つ以上、または10個以上の種を感染させることができる。例えばWangら、Inflamm Bowel Dis.2015;21(6):1419−1427を参照されたい。いくつかの実施形態では、バクテリオファージは、溶解バクテリオファージであることが可能であり、GI管内の有害種を低減するためにGI管内の1つ以上の有害な細菌種に感染させることができる。例えばバクテリオファージは、2つ以上、3つ以上、4つ以上、5つ以上、6つ以上、または7つ以上の有害細菌種に感染させることができる。いくつかの実施形態では、バクテリオファージは、サイフォウイルス、マイオウイルス、ポドウイルス、またはミクロウイルスなどのカウドウイルス目由来の家族のメンバーであることが可能である。例えばBabickovaおよびGardlik、World J.Gastroentrol.2015;21(40):11321−11330を参照されたい。いくつかの実施形態では、バクテリオファージは、バクテリオファージK(ATCC株19685−B1など)、バクテリオファージ17(ATCC株23361−B1など)、およびStab8の1つ以上を含むことができる。例えば国際公開第2016172380A1号を参照されたい。いくつかの実施形態では、ライブバイオセラピューティックは、1つ以上のバクテリオファージ、および1つ以上のプロバイオティクスまたはプレバイオティクス、任意選択で抗体との組合せを含む。
いくつかの実施形態では、ライブバイオセラピューティックは、抗炎症薬である、かつ/または腸管バリア機能を高めることができる1つ以上の生成物を生成するために、遺伝子的に修飾されるバクテリオファージまたはプロファージを含むことができる。
いくつかの実施形態では、ライブバイオセラピューティックは、制御性T細胞(Treg細胞)を含む。自己Treg細胞は被験者の血液からの抹消血単核細胞を分離し、次いで特異的刺激分子とともにトランスフェクトされた細胞が存在する人工抗原を引き出すドロソフィラを使用して、オボアルブミンが存在するPBMCを培養することによりova−特異的T細胞を拡大することによって準備することができる。例えばBrunら、Int Immunopharmacol.,2009,9(5):609−13を参照されたい。T細胞はクローン化することが可能であり、Ova−Tregクローンは、オボアルブミン−特異的IL−10生産に基づいて選択することができる。20人の被験者の第1/2a相試験は、抗原−特異的(オボアルブミン)Treg細胞の単回注射がCD内で安全であることを示し、患者の約40%が治療後の臨床反応を示す。例えばNeurath、2014、supra;およびDesreumauxら、Gastroenterology,2012,143:1207−1217を参照されたい。
いくつかの実施形態では、ライブバイオセラピューティックは、標的にされた抗菌剤をコード化するプラスミドを運ぶバクテリオファージまたはプロファージであることが可能である。標的にされた抗菌剤は、標的細菌内の特異的DNA配列を標的にするRNAにガイドされたヌクレアーゼ(RGN)を含むことができる。例えば標的にされた抗菌剤は、ファージベクターをCRISPR(クラスター化して規則的な配置の短い回文配列リピート)/Casシステム(例えばEligo Bioscience(Eligobiotics))製の生物学ナノボット)と結合することができる。生物学ナノボットは、標的にされた細菌に感染し、CRISPR/Cas9システムを標的にされた細菌の中に送達する、(増殖しないように修飾された)バクテリオファージウイルス由来のカプシドから構成することができ、それによって標的にされた細菌は、所定の病原性配列内のCas9酵素により細菌ゲノムの分裂によって死滅される。例えば国際公開第2017/009399A1号およびCitorikら、Nat Biotechnol.,2014,32(11):1141−1145を参照されたい。
いくつかの実施形態では、ライブバイオセラピューティックは、幹細胞を備えることができる。用語「幹細胞」は、本明細書で使用する場合、2つ以上の異なる細胞の型に分化することができる細胞を指す。本明細書で使用する場合、用語「幹細胞」は、1つ以上の幹細胞を指してもよい。
いくつかの実施形態では、幹細胞は、血球の骨髄およびリンパ系を含む異なる型の血球に分化することができる造血幹細胞(HSC)であることが可能である。HSCは、骨髄、臍帯血、または末梢血から獲得することができ、一般に免疫システムを再開始するために化学療法と組み合わせて骨髄輸血のために使用される。HSCはCD34細胞である。細胞表面マーカーは、例えば細胞表面マーカーに対してモノクローナル抗体を使用する陽性選択を含む、あらゆる適切な従来の技法によって識別することができる。
いくつかの実施形態では、幹細胞は、血球以外の2つ以上の異なる細胞の型に分化することができる。いくつかの実施形態では、幹細胞は、3つの胚性生殖層(すなわち内胚葉、外胚葉、および側板中胚葉)のそれぞれの細胞に分化することができる。本明細書で使用する場合、「分化することができる」とは、所与の細胞またはその子孫が、適切な培養条件下で分化された表現型に進むことができることを意味する。少なくとも2つの細胞型に分化するための細胞の容量は、当技術分野で公知である方法によって検査することができる。
幹細胞の非制限例は、胚性幹細胞または成体幹細胞、例えば間葉系幹細胞(MSC)(間葉系間質細胞と呼ぶこともできる)または他の複能性幹細胞;内皮前駆細胞;腸肝細胞、脂肪肝細胞、もしくは精巣肝細胞などの特定の組織または臓器からの肝細胞;あるいは人工多能性幹細胞(iPSC)などを含む。いくつかの実施形態では、特定組織からの肝細胞もMSCに分類することができる。
いくつかの実施形態では、肝細胞は、骨、筋肉、軟骨、または脂肪型細胞に分化することができるMSCである。MSCは炎症を下方制御することができ、強い免疫調整の可能性を有することができる。MSCは、例えば骨髄、胎盤、羊水、ホウォートンゼリー、羊膜、絨毛膜絨毛、臍帯、臍帯血、脂肪組織、歯髄、滑膜、または末梢血からを含む、様々な組織から獲得することができる。MSCの源および肝細胞性(すなわち多能性)に依存して、MSCは、例えば1つ以上のCD105、CD73、CD90、CD13、CD29、CD44、CD10、Stro−1、CD271、SSEA−4、CD146、CD49f、CD349、GD2、3G5、SSEA−3、SISD2、Stro−4、MSCA−1、CD56、CD200、PODX1、Sox11、またはTM4SF1(例えば2つ以上、3つ以上、4つ以上、5つ以上、6つ以上、7つ以上、8つ以上、9つ以上、または10個以上のこのようなマーカー)を含む様々な異なるマーカーを発現することができ、1つ以上のCD45、CD34、CD14、CD19、およびHLA−DRを発現しない(例えば2つ以上、3つ以上、4つ以上、または5つ以上のこのようなマーカーを発現しない)ことが可能である。いくつかの実施形態では、MSCは、CD105、CD73、およびCD90を発現することができる。いくつかの実施形態では、MSCは、CD105、CD73、CD90、CD13、CD29、CD44、およびCD10を発現することができる。いくつかの実施形態では、MSCは、CD105、CD73、およびCD90、ならびに1つ以上の幹細胞性マーカー、例えばStro−1、CD271、SSEA−4、CD146、CD49f、CD349、GD2、3G5、SSEA−3、SISD2、Stro−4、MSCA−1、CD56、CD200、PODX1、Sox11、またはTM4SF1を発現することができる。いくつかの実施形態では、MSCは、CD105、CD73、CD90、CD13、CD29、CD44、およびCD10ならびに1つ以上の幹細胞性マーカー、例えばStro−1、CD271、SSEA−4、CD146、CD49f、CD349、GD2、3G5、SSEA−3、SISD2、Stro−4、MSCA−1、CD56、CD200、PODX1、Sox11、またはTM4SF1を発現することができる。例えばLvら、Stem Cells,2014,32:1408−1419を参照されたい。
腸肝細胞(ISC)は1つ以上のバイオマーカー、例えばMusashi−1(Msi−1)、Ascl2、Bmi−1、ダブルコルチンおよびCa2+/カルモジュリン依存性キナーゼ様1(DCAMKL1)、およびGタンパク質共役受容体5を含むロイシンリッチリピート(Lgr5)などに対して陽性であることが可能である。例えばMohamedら、Cytotechnlogy,2015 67(2):177−189を参照されたい。
いくつかの実施形態では、MSCは市販されている。例えばOsiris Therapeutics製のProchymal(登録商標)を参照されたい。
いくつかの実施形態では、肝細胞は、成人骨髄または他の非胚性組織から獲得したヒト肝細胞である、PF−05285401細胞(Multistem(登録商標)細胞)であることが可能である。Multistem(登録商標)細胞はAthersys Inc.から市販されている。
いくつかの実施形態では、肝細胞は、Cx401細胞などの肝細胞から抽出した自己脂肪であることが可能である。
いくつかの実施形態では、肝細胞は、成体細胞(例えば線維芽細胞、ケラチン生成細胞、歯髄細胞、臍帯血、もしくは末梢血分子細胞)またはMSCから生成することができる、ヒトiPSCであることが可能である。iPSCは、レトロウイルスまたは非レトロウイルス法を使用して生成することができる。例えばLohら、Blood2009,113:5476−5479、Okitaら、Nat methods.2011,8(5):409−12、またはOkitaら、Stem Cells,2013(3):458−466を参照されたい。いくつかの実施形態では、p53抑制および非変形L−Mycは、OCT3/4、SOX2、KLF4、およびLIN28をコード化するエピソーム性プラスミドベクターを備える、ヒト人工多能性幹細胞(iPSC)を生成するために使用することができる。いくつかの実施形態では、成体細胞は、4つの多能性因子(SOX2、KLF4、c−MYC、およびOCT4)をコード化するレトロウイルスで形質導入することができる。完全に再プログラミングしたiPSCは、胚性幹細胞(ESC)と同様の特性を有する。患者の細胞はiPSCを抽出するために使用することができ、iPSCは、次いですべてが患者と同じ遺伝子情報をもつ様々型の体細胞に分化されるように誘導することができる。Azizeh−Mitraら、Stem Cells Int.2016;6180487を参照されたい。他の実施形態では、同種異形細胞はiPSCを抽出するために使用される。
いくつかの実施形態では、肝細胞は腸肝細胞(ISC)であることが可能であり、ISCは、杯細胞、パネート細胞、およびエンテロサイトなどの腸細胞のサブタイプに分化することができる。ISCは腸内の隠窩基底部に配置され、Musashi−1(Msi−1)、Ascl2、Bmi−1、ダブルコルチンおよびCa2+/カルモジュリン依存性キナーゼ様1(DCAMKL1)、ならびにGタンパク質共役受容体5を含むロイシンリッチリピート(Lgr5)などの1つ以上のマーカーに対して陽性であることが可能である。例えばMohamedら、Cytotechnlogy,2015 67(2):177−189を参照されたい。加えてISCまたは隠窩部は、生分解可能な支持骨格(例えばポリグリコール酸)、表皮成長因子(EGF)、R−spondin、Jagged−1ペプチド、またはノギンなどの成長因子、および細胞外マトリックスを使用して腸管オルガノイドを生成するために使用することができる。いくつかの実施形態では、間葉系細胞は、成長を支援するために培地に含まれる。腸管オルガノイドは、絨毛様上皮によって裏打ちされた中央管腔を含むことができる。例えば米国特許出願第20160287670A1号および国際公開第2015183920A2号を参照されたい。前臨床試験は、すべてのGI細胞系譜に分化し、含まれる腸筋肉層の一部を再成長する腸管オルガノイド効果実証している。Agopianら、J Gastrointest Surg.,2009,13(5):971−82;KuratnikおよびGiardina、Biochem Pharmacol.,2013,85:1721−1726;ならびにBelchiorら、Semin Pediatr Surg.,2014,23:141−149を参照されたい。
いくつかの実施形態では、肝細胞は、ALLO−ASC細胞または拡大したASC(eASC)(例えばCx601細胞)などの同種異形の脂肪組織由来幹細胞(ASC)であることが可能である。例えばPanesら、Lancet;2016,388:1281−90;および米国特許出願公開第20120020930号を参照されたい。Cx601細胞はTiGenixから市販されている。Cx601細胞は、クローン病患者における複雑な肛門周囲の瘻孔の治療に使用されている。ALLO−ASC細胞は、Anterogen Co.,Ltd.から市販されており、クローン病の治療に使用されている。
いくつかの実施形態では、肝細胞は、Celgene製のPDA−001細胞などのヒト胎盤由来の肝細胞であることが可能である。PDA−001細胞は、名目上の表現型CD34−、CD10+、CD105+およびCD200+を発現する、培地で拡大し、プラスチック接着性の試験管内で未分化の細胞個体群である。PDA−001細胞は、HLAクラスIの中程度のレベル、およびHLAクラスIIの検知できないレベルを構造的に発現し、それらは共刺激分子CD80およびCD86を発現しない。PDA−001は、正常2倍染色体数、正常核型を表示して遺伝子的に安定し、試験管内培地内で延長した後に正常老化を示す。
10.カルボハイドレートスルホトランスフェラーゼ15(CHST15)阻害剤
用語「CHST15阻害剤」は、CHST15の活性および/または発現を低減する薬品を指す。CHST15の活性の非制限例は、3’−ホスホアデノシン5’−ホスホ硫酸(PAPS)からコンドロイチン硫酸AのGal/NAc4−硫酸残基のC−6ヒドロキシ基にへの硫酸転移である。
いくつかの実施形態では、CHST15阻害剤は阻害核酸であることが可能である。いくつかの実施形態では、阻害核酸はアンチセンス核酸、リボザイム、および小干渉RNA(siRNA)であることが可能である。これらの異なるオリゴヌクレオチドの態様例は、以下に説明されている。CHST15mRNAの発現を低減することができる阻害核酸のあらゆる例は、試験管内で合成することができる。
哺乳類細胞内のCHST15mRNA発現の発現を低減することができる阻害核酸は、アンチセンス核酸分子、すなわちそのヌクレオチド配列がCHST15mRNAのすべてまたは一部を補完する核酸分子を含む。
アンチセンス核酸分子は、CHST15タンパク質をコード化するヌクレオチド配列のコード鎖の非コード領域のすべてまたは一部を補完することができる。非コード領域(5’および3’非翻訳領域)は、遺伝子内のコード領域の側面に位置し、アミノ酸に翻訳されない5’および3’配列である。
阻害核酸の別の例は、CHST15タンパク質をコード化する核酸に対する特異性(例えばCHST15mRNAに対する特異性)を有するリボザイムである。
また阻害核酸は、三重螺旋構造を形成する核酸分子であることも可能である。例えばCHST15ポリペプチドの発現は、標的細胞内の遺伝子の転写を防ぐ三重螺旋構造を形成するために、CHST15ポリペプチドをコード化する遺伝子の調節領域を補完するヌクレオチド配列(例えば増進剤および/または増強剤、例えば転写開始状態の少なくとも1kb、2kb、3kb、4kb、もしくは5kb上流である配列)を標的とすることによって阻害することができる。
阻害核酸は、CHST15mRNAのレベルを低減するsiRNAである。CHST15を標的とするsiRNAの非制限例は、Takakuraら、PLoS One10(12):e0142981,2015;Watanabeら、Cell Signal.27(7):1517−1524,2015;Suzukiら、PLoS One11(7):e0158967,2016;Kaiら、Mol.Ther.Nucl.Acids6:163−172,2017)に説明されている。いくつかの実施形態では、CHST15を標的とするsiRNAはSTNM01またはその変異(Suzukiら、J.Crohns Colitis11(2):221−228,2017;Atreyaら、Eur.Crohn’s Colitis Organisation,Congress Abstract DOP073,2017;米国特許出願第2016/0355818号;米国特許出願第2017/0067058号;米国特許出願第2016/0348228号)である。
CHST15阻害核酸の追加例は、米国特許出願第2015/0337313号および米国特許出願第2016/0348118号に説明されており、それらは参照により全体として本明細書に組み込まれる。
11.IL−1阻害剤
用語「IL−1阻害剤」は、IL−1サイトカインまたはIL−1受容体の発現を低減し、かつ/またはIL−1サイトカインがIL−1受容体に特異的に結合する能力を低減する薬品を指す。IL−1サイトカインの非制限例は、IL−1α、IL−1β、IL−18、IL−36α、IL−36β、IL−36γ、IL−38、およびIL−33を含む。いくつかの例では、IL−1サイトカインはIL−1αである。いくつかの例では、IL−1サイトカインはIL−1βである。
当技術分野で公知であるように、IL−1αおよびIL−1βは、それぞれがIL−1R1およびIL1RAPタンパク質の複合体に結合し;IL−18はIL−18Rαに結合し;IL−36α、IL−36β、およびIL−36γは、それぞれがIL−1RL2およびIL−1RAPタンパク質に結合し;IL−33はIL1RL1およびIL1RAPタンパク質の複合体に結合する。IL−1Raは、IL−1αおよびIL−1βがそれらの受容体(例えばIL−1R1およびIL1RAPタンパク質の複合体)に結合する能力を低減する、内因性可溶タンパク質である。IL−36Raは、IL−36α、IL−36β、およびIL−36γがそれらの受容体(例えばIL−1RL2およびIL−1RAPタンパク質の複合体)に結合する能力を低減する、内因性可溶タンパク質である。
いくつかの実施形態では、IL−1阻害剤は、ネイティブヒトインターロイキン1受容体アンタゴニス(IL1−Ra)を模倣する。
いくつかの実施形態では、IL−1阻害剤はIL−1αを標的とする。いくつかの実施形態では、IL−1阻害剤はIL−1βを標的とする。いくつかの実施形態では、IL−1阻害剤は、IL−1R1およびIL1RAPの一方または両方を標的とする。例えばIL−1阻害剤は、IL−1αの発現を低減することができ、かつ/またはIL−1αがその受容体(例えばIL−1R1およびIL1RAPタンパク質の複合体)に結合する能力を低減することができる。別の例では、IL−1阻害剤は、IL−1βの発現を低減することができ、かつ/またはIL−1βがその受容体(例えばIL−1R1およびIL1RAPタンパク質の複合体)に結合する能力を低減することができる。いくつかの実施形態では、IL−1阻害剤は、IL−1R1およびIL1RAPの一方または両方の発現を低減することができる。
いくつかの実施形態では、IL−1阻害剤はIL−18を標的とする。いくつかの実施形態では、IL−1阻害剤はIL−18Rαを標的とする。いくつかの実施形態では、IL−1阻害剤はIL−18がその受容体(例えばIL−18Rα)に結合する能力を低減する。いくつかの実施形態では、IL−1阻害剤は、IL−18の発現を低減する。いくつかの実施形態では、IL−1阻害剤は、IL−18Rαの発現を低減する。
いくつかの実施形態では、IL−1阻害剤は、IL−36α、IL−36β、およびIL−36γの1つ以上(例えば2つもしくは3つ)を標的とする。いくつかの実施形態では、IL−1阻害剤は、IL−1RL2およびIL−1RAPの一方または両方を標的とする。いくつかの実施形態では、IL−1阻害剤は、IL−36α、IL−36β、およびIL−36γの1つ以上(例えば2つもしくは3つ)の発現を低減する。いくつかの実施形態では、IL−1阻害剤は、IL−1RL2およびIL−1RAPタンパク質の一方または両方の発現を低減する。いくつかの実施形態では、IL−1阻害剤は、IL−36αがその受容体(例えばIL−1RL2およびIL−1RAPを含む複合体)に結合する能力を低減する。いくつかの例では、IL−1阻害剤は、IL−36βがその受容体(例えばIL−1RL2およびIL−1RAPを含む複合体)に結合する能力を低減する。いくつかの例では、IL−1阻害剤は、IL−36γがその受容体(例えばIL−1RL2およびIL−1RAPを含む複合体)に結合する能力を低減する。
いくつかの実施形態では、IL−1阻害剤はIL−33を標的とする。いくつかの実施形態では、IL−1阻害剤は、IL1RL1およびIL1RAPの一方または両方を標的とする。いくつかの実施形態では、IL−1阻害剤はIL−33の発現を低減する。いくつかの実施形態では、IL−1阻害剤は、IL1RL1およびIL1RAPの一方または両方の発現を低減する。いくつかの実施形態では、IL−1阻害剤は、IL−33がその受容体(例えばIL1RL1およびIL1RAPタンパク質の複合体)に結合する能力を低減する。
いくつかの実施形態では、IL−1阻害剤は、阻害核酸、抗体もしくはその断片、または融合タンパク質である。いくつかの実施形態では、阻害核酸は、アンチセンス核酸分子、リボザイム、または小干渉RNAである。
阻害核酸
哺乳類細胞内にIL−1α、IL−1β、IL−18、IL−36α、IL−36β、IL−36γ、IL−38、IL−33、IL−1R1、IL1RAP、IL−18Rα、IL−1RL2、またはIL1RL1mRNAの発現を低減することができる阻害核酸は、アンチセンス核酸分子、すなわちそのヌクレオチド配列がIL−1α、IL−1β、IL−18、IL−36α、IL−36β、IL−36γ、IL−38、IL−33、IL−1R1、IL1RAP、IL−18Rα、IL−1RL2、もしくはIL1RL1mRNAのすべてまたは一部を補完する核酸分子を含む。
アンチセンス核酸分子は、IL−1α、IL−1β、IL−18、IL−36α、IL−36β、IL−36γ、IL−38、IL−33、IL−1R1、IL1RAP、IL−18Rα、IL−1RL2、またはIL1RL1タンパク質をコード化するヌクレオチド配列のコード鎖の非コード領域のすべてまたは一部を補完することができる。非コード領域(5’および3’非翻訳領域)は、遺伝子内のコード領域の側面に位置し、アミノ酸に翻訳されない5’および3’配列である。
阻害核酸の別の例は、IL−1α、IL−1β、IL−18、IL−36α、IL−36β、IL−36γ、IL−38、IL−33、IL−1R1、IL1RAP、IL−18Rα、IL−1RL2、またはIL1RL1タンパク質をコード化する核酸に対する特異性(例えばIL−1α、IL−1β、IL−18、IL−36α、IL−36β、IL−36γ、IL−38、IL−33、IL−1R1、IL1RAP、IL−18Rα、IL−1RL2、またはIL1RL1mRNAに対する特異性)を有するリボザイムである。
また阻害核酸は、三重螺旋構造を形成する核酸分子であることも可能である。例えばIL−1α、IL−1β、IL−18、IL−36α、IL−36β、IL−36γ、IL−38、IL−33、IL−1R1、IL1RAP、IL−18Rα、IL−1RL2、またはIL1RL1ポリペプチドの発現は、標的細胞内の遺伝子の転写を防ぐ三重螺旋構造を形成するために、IL−1α、IL−1β、IL−18、IL−36α、IL−36β、IL−36γ、IL−38、IL−33、IL−1R1、IL1RAP、IL−18Rα、IL−1RL2、またはIL1RL1ポリペプチドをコード化する遺伝子の調節領域を補完するヌクレオチド配列(例えば増進剤および/または増強剤、例えば転写開始状態の少なくとも1kb、2kb、3kb、4kb、もしくは5kb上流である配列)を標的とすることによって阻害することができる。
阻害核酸は、IL−1α、IL−1β、IL−18、IL−36α、IL−36β、IL−36γ、IL−38、IL−33、IL−1R1、IL1RAP、IL−18Rα、IL−1RL2、またはIL1RL1mRNAの発現を低減するsiRNAであることが可能である。
本明細書に記載されているように、阻害核酸は、優先的にアレルギー疾患(例えば喘息(Correnら、N.Engl.J.Med.365:1088−1098,2011))、放射線肺障害(Chungら、Sci.Rep.6:39714,2016)、潰瘍性大腸炎(Huaら、Br.J.Clin.Pharmacol.80:101−109,2015)、皮膚炎(Guttman−Yasskyら、Exp.Opin.Biol.Ther.13(4):1517,2013)、および慢性閉塞性肺疾患(COPD)(Walshら(2010)Curr.Opin.Investig Drugs11(11):1305−1312,2010)を治療するために、IL−1α、IL−1β、IL−18、IL−36α、IL−36β、IL−36γ、IL−38、IL−33、IL−1R1、IL1RAP、IL−18Rα、IL−1RL2、またはIL1RL1タンパク質をコード化する核酸に結合する(例えば混成させる)。
アンチセンス核酸である例示的なIL−1阻害剤は、Yilmaz−Elisら、Mol.Ther.Nucleic Acids2(1):e66,2013;Luら、J.Immunol.190(12):6570−6578,2013)、小干渉RNA(siRNA)(例えばMaら、AnnHepatol.15(2):260−270,2016)、またはそれらの組合せに説明されている。
抗体
いくつかの実施形態では、IL−1阻害剤は、抗体またはその抗原結合断片(例えばFabもしくはscFv)である。いくつかの実施形態では、本明細書に記載の抗体または抗原結合断片は、IL−1α、IL−1β、IL−18、IL−36α、IL−36β、IL−36γ、IL−38、およびIL−33の任意の1つに特異的に結合する。いくつかの実施形態では、本明細書に記載の抗体または抗原結合断片は、IL−1RL1およびIL1RAPの一方または両方に特異的に結合することができる。いくつかの実施形態では、本明細書に記載の抗体または抗原結合断片は、IL−18Rαに特異的に結合することができる。いくつかの実施形態では、本明細書に記載の抗体および抗原結合断片は、IL1RL1およびIL1RAPの一方または両方に特異的に結合することができる。いくつかの実施形態では、本明細書に記載の抗体または抗原結合断片は、IL−1RL2およびIL−1RAPの一方または両方に結合することができる。
いくつかの実施形態では、IL−1阻害剤は、カナキヌマブ(ACZ885、Ilaris(登録商標)(Dhimolea、MAbs2(1):3−13,2010;Yokotaら、Clin.Exp.Rheumatol.2016;Toreneら、Ann.Rheum.Dis.76(1):303−309,2017;Gram、Curr.Opin.Chem.Biol,32:1−9,2016;Kontziasら、Semin.Arthritis Rheum42(2):201−205,2012)である。いくつかの実施形態では、IL−1阻害剤は、アナキンら(Kineret(登録商標);Beynonら、J.Clin.Rheumatol.23(3):181−183,2017;Stanamら、Oncotarget7(46):76087−76100,2016;Naykiら、J.Obstet Gynaecol.Res.42(11):1525−1533,2016;Greenhalghら、Dis.Model Mech.5(6):823−833,2012)、またはそれらの変異である。いくつかの実施形態では、IL−1阻害剤は、ゲボキズマブ(XOMA052;Knicklebeinら、Am.J.Ophthalmol.172:104−110,2016;Roubilleら、Atherosclerosis236(2):277−285,2014;Issafrasら、J.Pharmacol.Exp.Ther.348(1):202−215,2014;Handaら、Obesity21(2):306−309,2013;Geilerら、Curr.Opin.Mol.Ther.12(6):755−769,2010)、LY2189102(Bihorelら、AAPS J.16(5):1009−1117,2014;Sloan−Lancasterら、Diabetes Care36(8):2239−2246,2013)、MABp1(Hickishら、Lancey Oncol.18(2):192−201,2017;Timperら、J.Diabetes Complications29(7):955−960,2015)、CDP−484(Braddockら、Drug Discov.3:330−339,2004)、またはそれらの変異(Dinarelloら、Nat.Rev.Drug Discov.11(8):633−652,2012)である。
抗体またはその抗原結合断片であるIL−1阻害剤のさらなる教示は、米国特許第5,075,222号;第7,446,175号;第7,531,166号;第7,744,865号;第7,829,093号;および第8,273,350号;米国特許出願第2016/0326243号;第2016/0194392号、および第2009/0191187号に説明されており、それら各々は、参照により全体として本明細書に組み込まれる。
融合タンパク質または可溶受容体
いくつかの実施形態では、IL−1阻害剤は、融合タンパク質または可溶受容体である。例えば融合体は、パートナーアミノ酸配列(例えば安定化ドメイン、例えばIgGFc領域、例えばヒトIgGFc領域)に融合したIL−1R1、IL1RAP、IL−18Rα、IL−1RL2、およびIL1RL1の任意の1つの細胞外ドメインを含むことができる。いくつかの実施形態では、IL−1阻害剤は、IL−1RL1およびIL1RAPの一方または両方の可溶バージョンである。いくつかの実施形態では、IL−1阻害剤は、IL−18Rαの可溶バージョンである。いくつかの実施形態では、IL−1阻害剤は、IL−1RL2およびIL1RAPの一方または両方の可溶バージョンである。
いくつかの実施形態では、IL−1阻害剤は、リロナセプト(IL−1トラップ、Arcalyst(登録商標))(例えばKapur & Bonk、P.T.34(3):138−141,2009;Churchら、Biologics2(4):733−742,2008;McDermottら、Drugs Today(Barc)45(6):423−430,2009)を備え、またはリロナセプトから成る融合タンパク質である。いくつかの実施形態では、IL−1阻害剤は、キメら(例えばEBI−005(Isunakinra(登録商標))(Furfineら、Invest.Ophthalmol.Vis.Sci.53(14):2340−2340,2012;Goldsteinら、Eye Contact Lens41(3):145−155,2015;Goldsteinら、Eye Contact Lens,2016))である融合タンパク質である。
いくつかの実施形態では、IL−1阻害剤は、sIL−1RIおよび/もしくはsIL−1RII(Svensonら、Eur.J.Immunol.25(10):2842−2850,1955)を備え、またはsIL−1RIおよび/もしくはsIL−1RIIから成る可溶受容体である。
内因性IL−I阻害剤ペプチド
いくつかの実施形態では、IL−1阻害剤は、内因性リガンドまたはその活性断片、例えばIL−1RaもしくはIL−36Raであることが可能である。IL−1Raは、IL−1αおよびIL−1βがそれらの受容体(例えばIL−1RL1およびIL1RAPタンパク質の複合体)に結合する能力を低減する、内因性可溶タンパク質である。IL−36Raは、IL−36α、IL−36β、およびIL−36γがそれらの受容体(例えばIL−1RL2およびIL−1RAPタンパク質の複合体)に結合する能力を低減する、内因性可溶タンパク質である。
12.IL−13阻害剤
用語「IL−13阻害剤」は、IL−13の発現を低減し、かつ/またはIL−13のIL−13受容体への結合を低減する薬品を指す。いくつかの実施形態では、IL−13阻害剤は、IL−13がIL−13受容体(例えばIL−4RαおよびIL−13Rα1を含む複合体、またはIL−13Rα1およびIL−13Rα2を含む複合体)に結合する能力を低減する。
いくつかの実施形態では、IL−13阻害剤はIL−4Rαサブユニットを標的とする。いくつかの実施形態では、IL−13阻害剤はIL−13Rα1を標的とする。いくつかの実施形態では、IL−13阻害剤はIL−13Rα2を標的とする。いくつかの実施形態では、IL−13阻害剤は、IL−4RαおよびIL−13Rα1を含むIL−13受容体を標的とする。いくつかの実施形態では、IL−13阻害剤は、IL−13Rα1およびIL−13Rα2を含むIL−13受容体を標的とする。いくつかの実施形態では、IL−13阻害剤は、IL−13を標的とする。
いくつかの実施形態では、IL−13阻害剤は、阻害核酸、抗体、もしくはその抗原結合断片、または融合タンパク質である。いくつかの実施形態では、阻害核酸は、アンチセンス核酸分子、リボザイム、小干渉RNA、小ヘアピンRNA、またはmicroRNAであることが可能である。これらの異なる阻害核酸の態様の例は以下に説明されている。
哺乳類細胞内のIL−13、IL−13Rα1、IL−13Rα2、またはIL−4RαmRNA発現の発現を低減することができる阻害核酸は、アンチセンス核酸分子、すなわちそのヌクレオチド配列がIL−13、IL−13Rα1、IL−13Rα2、またはIL−RαmRNAのすべてまたは一部を補完する核酸分子を含む。
アンチセンス核酸分子は、IL−13、IL−13Rα1、IL−13Rα2、またはIL−4Rαタンパク質をコード化するヌクレオチド配列のコード鎖の非コード領域のすべてまたは一部を補完することができる。非コード領域(5’および3’非翻訳領域)は、遺伝子内のコード領域の側面に位置し、アミノ酸に翻訳されない5’および3’配列である。アンチセンス核酸である阻害剤の非制限例は、Kimら、J.Gene Med.11(1):26−37,2009;およびMousaviら、Iran J.Allergy Asthma Immunol.2(3):131−137,2003に説明されている。
阻害核酸の別の例は、IL−13、IL−13Rα1、IL−13Rα2、またはIL−4Rαをコード化する核酸に対する特異性(例えばIL−13、IL−13Rα1、IL−13Rα2、またはIL−4RαmRNAに対する特異性)を有するリボザイムである。
また阻害核酸は、三重螺旋構造を形成する核酸分子であることも可能である。例えばIL−13、IL−13Rα1、IL−13Rα2、またはIL−4Rαポリペプチドの発現は、標的細胞内の遺伝子の転写を防ぐ三重螺旋構造を形成するために、IL−13、IL−13Rα1、IL−13Rα2、またはIL−4Rαポリペプチドをコード化する遺伝子の調節領域を補完するヌクレオチド配列(例えば増進剤および/または増強剤、例えば転写開始状態の少なくとも1kb、2kb、3kb、4kb、もしくは5kb上流である配列)を標的とすることによって阻害することができる。
本明細書に記載されているように、阻害核酸は、優先的にアレルギー疾患(例えば喘息(Correnら、N.Engl.J.Med.365:1088−1098,2011))、放射線肺障害(Chungら、Sci.Rep.6:39714,2016)、潰瘍性大腸炎(Huaら、Br.J.Clin.Pharmacol.80:101−109,2015)、皮膚炎(Guttman−Yasskyら、Exp.Opin.Biol.Ther.13(4):1517,2013)、および慢性閉塞性肺疾患(COPD)(Walshら、Curr.Opin.Investig Drugs11(11):1305−1312,2010)を治療するために、IL−13、IL−13Rα1、IL−13Rα2、またはIL−4Rαタンパク質をコード化する核酸に結合する(例えば混成させる)。
阻害核酸は、IL−13、IL−13Rα1、IL−13Rα2、またはIL−4RαmRNAのレベルを低減するsiRNAであることが可能である。IL−13阻害剤であるsiRNAの非制限例は、Livelyら、J.Alergy Clin.Immunol.121(1):88−94,2008に説明されている。IL−13阻害剤である短ヘアピンRNA(shRHA)の非制限例は、Leeら、Hum.Gene Ther.22(5):577−586,2011、およびShilovskiyら、Eur.Resp.J.42:P523,2013に説明されている。
いくつかの実施形態では、阻害核酸はmicroRNAであることが可能である。IL−13阻害剤であるmicroRNAの非制限例は、let−7(Kumarら、J.Allergy Clin.Immunol.128(5):1077−1085,2011)である。
抗体
いくつかの実施形態では、IL−13阻害剤は、抗体またはその抗原結合断片(例えばFabもしくはscFv)である。いくつかの実施形態では、本明細書に記載の抗体または抗原結合断片は、IL−13、IL−13Rα1、IL−13Rα2、もしくはIL−4Rαの任意の1つ、またはそれらの組合せに特異的に結合する。いくつかの実施形態では、本明細書に記載の抗体または抗原結合断片は、IL−13に特異的に結合することができる。いくつかの実施形態では、本明細書に記載の抗体または抗原結合断片は、IL−13受容体(例えばIL−4RαおよびIL−13Rα1を含む複合体、もしくはIL−13Rα1およびIL−13Rα2を含む複合体)に特異的に結合することができる。
いくつかの実施形態では、IL−13阻害剤は、モノクローナル抗体(Bagnascoら、Int.Arch.Allergy Immunol.170:122−131,2016)である。いくつかの実施形態では、IL−13阻害剤はQAX576(Novartis)またはその抗原結合断片(例えばKariyawasamら、B92 New Treatment Approaches for Asthma and Allergery San Diego,2009;Rothenbergら、J.Allergy Clin.Immunol.135:500−507,2015を参照されたい)である。いくつかの実施形態では、IL−13阻害剤は、ABT−308(Abbott)またはその抗原結合断片(例えばYingら、American Thoracic Society 2010 International Conference,May14−19,2010,New Orleans;Abstract A6644を参照されたい)である。いくつかの実施形態では、IL−13阻害剤は、CNTO−5825(Centrocore)またはその抗原結合断片(例えばvan Hartingsveldtら、British J.Clin.Pharmacol.75:1289−1298,2013を参照されたい)である。いくつかの実施形態では、IL−13阻害剤は、デュピルマブ(REGN668/SAR231893)またはその抗原結合断片(例えばSimpsonら、N.Eng.J.Med.375:2335−2348,2016;Thaciら、Lancet387:40−52,2016を参照されたい)である。いくつかの実施形態では、IL−13阻害剤は、AMG317(Amgen)またはその抗原結合断片(Polosaら、Drug Discovery Today17:591−599,2012;Holgate、British J.Clinical Pharmacol.76:277−291,2013)である。いくつかの実施形態では、IL−13阻害剤は、IL−13Rα1に特異的に結合する抗体(例えば米国特許第7,807,158号;国際公開第96/29417号;国際公開第97/15663号;および国際公開第03/080675号を参照されたい)である。
いくつかの実施形態では、IL−13阻害剤は、ヒト化モノクローナル抗体(例えばレブリキズマブ(TNX−650)(Thomsonら、Biologics6:329−335,2012;およびHananiaら、Thorax70(8):748−756,2015)である。いくつかの実施形態では、IL−13阻害剤は、抗IL−13抗体、例えばGSK679586またはその抗原結合断(Hodsmanら、Br.J.Clin.Pharmacol.75(1):118−128,2013;およびDe Boeverら、J.Allergy Clin.Immunol.133(4):989−996,2014)である。いくつかの実施形態では、IL−13阻害剤は、トラロキヌマブ(CAT−345)またはその抗原結合断(Brightlingら、Lancet3(9):692−701,2015;Walshら(2010)Curr.Opin.Investing.Drugs11(11):1305−1312,2010;Piperら、Euro.Resp.J.41:330−338,2013;Mayら、Br.J.Pharmacol.166(1):177−193,2012;Singhら、BMC Pulm Med.10:3,2010;Blanchardら、Clin.Exp.Allergy35(8):1096−1103,2005)である。いくつかの実施形態では、IL−13阻害剤は、アンルキズマブ(IMA−638)(Huaら、Br.J.Clin.Pharmacol.80:101−109,2015;Reinischら、Gut64(6):894−900,2015;Gauvreauら、Am.J.Respir.Crit.Care Med.183(8):1007−1014,2011;Breeら、J,Alergy Clin.Immunol.119(5):1251−1257,2007)である。抗体またはその抗原結合断片であるIL−13阻害剤のさらなる教示は、米国特許第8,067,199号;第7.910,708号:第8,221,752号;第8,388,965号;第8,399,630号;および第8,734,801号;米国特許出願第2014/0341913号;第2015/0259411号;第2016/0075777号;第2016/0130339号;第2011/0243928号;および第2014/0105897号に説明されており、それら各々は、参照により全体として本明細書に組み込まれる。
融合タンパク質
いくつかの実施形態では、IL−13阻害剤は、融合タンパク質または可溶アンタゴニストである。いくつかの実施形態では、融合タンパク質は、IL−13の受容体の可溶断片(例えばIL−13Rα1およびIL−4Rαを含む複合体の可溶断片、IL−13Rα1およびIL−13Rα2を含む複合体の可溶断片、IL−13Rα1の可溶断片、IL−13Rα2の可溶断片、またはIL−4Rαの可溶断片)を備える。いくつかの実施形態では、融合タンパク質は、IL−13の受容体の細胞外ドメイン(例えばIL−13Rα1およびIL−4Rαの両方の細胞外ドメインを含む融合タンパク質、IL−13Rα1およびIL−13Rα2の両方の細胞外ドメインを含む融合タンパク質、IL−13Rα1の細胞外ドメインを含む融合タンパク質、IL−13Rα2の細胞外ドメインを含む融合タンパク質、またはIL−4Rαの細胞外ドメインを含む融合タンパク質)を備える。
いくつかの実施形態では、融合タンパク質は、sIL−13Rα2−Fc(例えば参照により本明細書に組み込まれる、Chiaramonteら、J.Clin.Invest.104(6):777−785,1999;Kasaianら、Am.J.Respir.Cell.Mol.Biol.36(3):368−376,2007;Miyaharaら、J.Allergy Clin.Immunol.118(5):1110−1116,2006;Rahamanら、Cancer Res.62(4):1103−1109,2002を参照されたい)を備え、またはsIL−13Rα2−Fcから成る。いくつかの実施形態では、融合タンパク質は、IL−13融合細胞毒(例えばIL−13/ジフテリア毒素融合タンパク質(Liら、Protein Eng.15(5):419−427,2002)、IL−13−PE38QQR(IL−13−PE)(Bleaseら(2001)J.Immunol.167(11):6583−6592,2001;およびHusainら、J.Neuro−Oncl.65(1):37−48,2003))を備え、またはIL−13融合細胞毒から成る。
13.IL−10およびIL−10受容体アゴニスト
用語「IL−10受容体アゴニスト」は、哺乳類細胞上に発現したIL−10に対する受容体に結合して活性化するあらゆる分子、またはあらゆるこのような分子をコード化する核酸である。IL−10に対する受容体は、例えば2つのIL−10受容体−1(IL−10R1)タンパク質、および2つのIL−10受容体2(IL−10R2)タンパク質の複合体を含むことができる。いくつかの例では、IL−10受容体アゴニストは、IL−10に対する受容体(例えばIL−10に対するヒト受容体)に特異的に結合して活性化する、抗体または抗原結合抗体断片である。いくつかの例では、IL−10受容体アゴニストは組換IL−10(例えばヒト組換IL−10)である。いくつかの例では、IL−10受容体アゴニストは、ペグ化組換IL−10(例えばペグ化組換ヒトIL−10)である。いくつかの例では、IL−10受容体アゴニストは融合タンパク質である。いくつかの例では、IL−10受容体アゴニストはIL−10ペプチド模倣体である。
抗体またはその抗原結合断片であるIL−1阻害剤のさらなる教示は、米国特許第5,075,222号;第7,446,175号;第7,531,166号;第7,744,865号;第7,829,093号;および第8,273,350号;米国特許出願第2016/0326243号;第2016/0194392号;および第2009/0191187号に説明されており、それら各々は、参照により全体として本明細書に組み込まれる。
組換IL−10
いくつかの例では、IL−10受容体アゴニストは組換IL−10タンパク質である。いくつかの例では、組換IL−10タンパク質は、ヒトIL−10タンパク質と同一であるアミノ酸配列を有する。組換ヒトIL−10タンパク質の非制限の供給源は、Peprotech(Rocky Hill、ニュージーランド)、Novus Biologicals(Littleton、米国コロラド州)、Stemcell(商標)Technologies(Cambridge、米国マサチューセッツ州)、Millipore Sigma(Billerica、米国マサチューセッツ州)、およびR&D Systems(Minneapolis、米国ミネソタ州)から入手可能である。いくつかの例では、組換ヒトIL−10タンパク質はTenovil(商標)(Schering Corporation)であることが可能である。
いくつかの例では、組換IL−10タンパク質は、ヒトIL−10タンパク質の機能的断片である。いくつかの例では、ヒトIL−10タンパク質の機能的断片は、IL−10のヒト受容体に特異的に結合して活性化することができる、ヒトIL−10タンパク質の断片である。ヒトIL−10タンパク質の機能的断片は、野生型成熟ヒトIL−10タンパク質のN−および/またはC−末端から除去された1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、または20個のアミノ酸を有することができる。いくつかの実施形態では、組換ヒトIL−10は、野生型成熟ヒトIL−10の配列と少なくとも80%同一(例えば少なくとも82%同一、少なくとも84%同一、少なくとも86%同一、少なくとも88%同一、少なくとも90%同一、少なくとも92%同一、少なくとも94%同一、少なくとも95%同一、少なくとも96%同一、少なくとも98%同一、または少なくとも99%同一)であり、IL−10のヒト受容体に特異的に結合して活性化することができる配列を含むことができる。異なる哺乳類種の間で保存されないアミノ酸の突然変異は、組換IL−10タンパク質の活性に悪影響を有する可能性は低い。
いくつかの実施形態では、IL−10受容体アゴニストはrhuIL−10(Tenovil)またはその変異である。例えばMcHutchisonら、J.Interferon Cytokine Res.1:1265−1270,1999;Rosenblumら、Regul.Toxicol.Pharmacol.35:56−71,2002;Schreiberら、Gastroenterology119(6):1461−1472,2000;Mainiら、Arthritis Rheum.40(Suppl):224,1997を参照されたい。
組換ヒトIL−10を作る例示的な方法は、Pajkrtら、J.Immunol.158:3971−3977,1997)に説明されている。組換IL−10を作る追加の例示的な方法は、本明細書に記載されており、当技術分野で公知である。
いくつかの実施形態では、組換IL−10は、ペグ化組換IL−10(例えばペグ化組換ヒトIL−10)(例えばIL−10の5kDaN−末端ペグ化の形;AM0010)(Infanteら、ASCO Meeting Abstracts33(15_supply):3017,2015;Chanら、PLoS One11(6);e0156229,2016;Mummら、Cancer Cell20(6):781−796,2011;Tengら、Cancer Cell20(5):691−693,2011;米国特許第8,691,205号;第8,865,652号;第9,259,478号;および第9,364,517号;ならびに米国特許出願公開第2008/0081031号;第2009/0214471号;第2011/0250163号;第2011/0091419号;第2014/0227223号;第2015/0079031号;第2015/0086505号;第2016/0193352号;第2016/0367689号;第2016/0375101号;および第2016/0166647号)である。
いくつかの実施形態では、組換IL−10は、組換IL−10の安定化したアイソフォームである。いくつかの実施形態では、組換IL−10の安定化したアイソフォームは、ウイルスIL−10タンパク質(例えばヒトサイトメガロウイルスIL−10(例えばcmv−IL−10、LA−cmv−IL−10(例えばLinら、Virus Res.131(2):213−223,2008;Jenkinsら、J.Virol.78(3):1440−1447,2004;Kotenkoら、Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.97(4):1695−1700,2000;Jonesら、Proc.Natl.Acd.Sci.U.S.A.99(14):9404−9409,2002)または潜在関連ウイルスIL−10タンパク質(例えばPooleら、J.Virol.88(24):13947−13955,2014)である。
いくつかの実施形態では、組換IL−10は哺乳類IL−10相同体(例えば国際公開第00/073457号を参照されたい)である。いくつかの実施形態では、哺乳類IL−10相同体は、ウイルスIL−10としても公知であるヒトIL−10のEBV相同体、BCRF1、またはその変異(Liuら、J.Immunol.158(2):604−613,1997)である。
融合タンパク質
いくつかの実施形態では、IL−10受容体アゴニストは融合タンパク質である。いくつかの実施形態では、融合タンパク質はIL−10タンパク質(またはその機能的断片)および融合パートナー(例えばFc領域(例えばヒトIgGFc)またはヒト血清アルブミン)を備える。いくつかの実施形態では、融合パートナーは、炎症を起こした組織へのIL−10受容体アゴニストを標的とする、抗体または抗原結合抗体断片(例えばscFv)であることが可能である。いくつかの実施形態では、融合パートナーである抗体または抗原結合断片は、例えばCD69により炎症を起こした胃腸細胞に特異的に、または優先的に結合することができる。いくつかの実施形態では、融合タンパク質であるIL−10受容体アゴニスは、例えばDekavil(Philogen)などF8−IL−10であることが可能である。
いくつかの実施形態では、融合タンパク質はL19−IL−10融合タンパク質、HyHEL10−IL−10融合タンパク質、またはそれらの変異である。例えばTrachselら、Arthritis Res.Ther.9(1):R9,2007およびWalmsleyら、Arthritis Rheum.39:495−503,1996を参照されたい。
IL−10ペプチド模倣薬
いくつかの実施形態では、IL−10受容体アゴニスはIL−10ペプチド模倣薬である。IL−10ペプチド模倣薬の非制限例は、IT9302またはその変異(Osmanら、Surgery124(3):584−92,1998;Lopezら、Immunobiology216(10):1117−1126,2011)である。IL−10ペプチド模倣薬の追加例は、DeWitt、Nature Biotech.17:214,1999、およびReinekeら、Nature Biotech.17:271−275,1999に説明されている。
抗体
いくつかの実施形態では、IL−10受容体アゴニストは、IL−10受容体(例えばヒトIL−10受容体)に結合して活性化する抗体または抗原結合抗体断片である。いくつかの実施形態では、IL−10R−1タンパク質(例えばヒトIL−10R−1タンパク質)上のエピトープに特異的に結合する抗体または抗原結合抗体断片。いくつかの実施形態では、IL−10R−2タンパク質(例えばヒトIL−10R−2タンパク質)上のエピトープに特異的に結合する抗体または抗原結合抗体断片。いくつかの実施形態では、IL−10R−1およびIL−10R−2タンパク質(例えばヒトIL−10R−1およびヒトIL−10R−2タンパク質)上のエピトープに特異的に結合する抗体または抗原結合抗体断片。
いくつかの実施形態では、IL−10受容体アゴニストは、抗体(例えばF8−IL10(DEKAVILとしても公知である)またはその変異(例えばSchwagerら、Arthritis Res.Ther.11(5):R142,2009;Franzら、Int.J.Cardiol.195:311−322,2015;Galeazziら、Isr.Med.Assoc.J.16(10):666,2014を参照されたい)である。
組換IL−10を生成する細胞
いくつかの実施形態では、組換細胞(例えば組換哺乳類細胞)は組換IL−10(例えば本明細書で説明するあらゆる組換IL−10タンパク質)を分泌する。いくつかの実施形態では、細胞(例えば哺乳類細胞)はIL−10(例えばヒトIL−10)を分泌する。いくつかの実施形態では、哺乳類細胞は、組換IL−10(例えば本明細書で説明するあらゆる組換IL−10タンパク質)をコード化する核酸を被験者から獲得した細胞の中に導入後に、被験者から獲得した哺乳類細胞であることが可能である。
いくつかの実施形態では、組換哺乳類細胞は、チャイニーズハムスターの卵巣(CHO)細胞、B細胞、CD8T細胞、樹状細胞、角化または上皮細胞であることが可能である。例えばMosserらImmunol.Rev.226:205−218,2009;Fillatreauら、Nat.Rev.Immunol.8:391−397,2008;Ryanら、Crit.Rev.Immunol.27:15−32,2007;Mooreら、Annu.Rev.Immunol.19:683−765,2001を参照されたい。いくつかの実施形態では、組換哺乳類細胞は間葉系幹細胞(例えばGupteら、Biomed.J.40(1):49−54,2017)であることが可能である。
IL−10受容体アゴニストをコード化する核酸およびベクター
いくつかの例では、IL−10受容体アゴニストは、IL−10受容体アゴニスト(例えば本明細書で説明するあらゆる組換IL−10タンパク質)をコード化する配列を含む、核酸(例えばベクター)であることが可能である。いくつかの実施形態では、核酸はIL−10(例えばヒトIL−10)をコード化する配列を含む。いくつかの実施形態では、核酸は組換IL−10(例えば組換ヒトIL−10)をコード化する配列を含む。
核酸は例えばベクターであることが可能である。いくつかの実施形態では、ベクターはウイルスベクター(例えばアデノウィルス、ヘルペスウイルスベクター、バキュロウイルスベクター、またはレトロウイルスベクター)であることが可能である。またベクターは例えばプラスミドまたはコスミドであることも可能である。ベクターの追加例は、当技術分野で公知である。ベクターは、IL−10受容体アゴニスト(例えば本明細書で説明するあらゆる組換IL−10タンパク質)をコード化する配列に作動可能に結合されたプロモータ配列を含むことができる。
IL−10受容体アゴニストをコード化する核酸を含む組成物の非制限例は、XT−150(Xalud Therapeutics)である。
IL−10受容体アゴニストの追加例
いくつかの実施形態では、組換細胞は組換グラム陽性細菌細胞(例えば遺伝子改変されたラクトコッカスラクチス(LL−Thy12)(例えばSteidlerら、Science289:1352−1355,2000;Braatら、Clin.Gastroenterol.Heptal.4:754−759,2006を参照されたい)である。いくつかの実施形態では、組換細胞は、IL−10受容体アゴニスト(例えば組換IL−10タンパク質)(Chamekhら、J.Immunol.180(6):4292−4298,2008)を分泌する組換グラム陰性細菌細胞(例えば志賀赤痢菌細胞)である。
いくつかの実施形態では、IL−10受容体アゴニストは、異なる細胞(例えばマクロファージ)(例えばHayashiら、Cell Host Microbe13:711−722,2013)によりIL−10の生成および分泌を誘発する細胞(例えばクロストリジウムブチリカム細胞)である。いくつかの実施形態では、IL−10受容体アゴニストは、リポタイコ酸が乏しく、異なる細胞(例えば樹状細胞)(例えばMohamadzadehら、Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.108(Suppl.1):4623−4630,2011;Konstantinovら、Proc.Natl.Acd.Sci.U.S.A.105(49):1947−9,2008)によりIL−10の生成および分泌を誘発する、組換細菌細胞(例えばラクトバシラスアシドフィルス細胞)である。いくつかの実施形態では、IL−10受容体アゴニストは、異なる細胞(例えば免疫細胞)(例えばフィーカリバクテリウムプラウツニッチ細胞またはフィーカリバクテリウムプラウツニッチ上澄部)(例えばSokolら、Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.105(43):16731−16736,2008を参照されたい)内にIL−10の分泌を誘発する上澄部内に維持される細菌細胞または細菌細胞断片である。
他のIL−10受容体アゴニストの追加例は、例えば米国特許第6,936,586号;国際公開第96/01318号;国際公開第91/00349号;国際公開第13/130913号に説明されており;それぞれは、参照により全体として本明細書に組み込まれる。
14.グラチラマー酢酸塩
以前は共重合体−1として公知であったグラチラマー酢酸塩は、4つの天然由来のアミノ酸:すなわち、それぞれ平均モル分率が0.141、0.427、0.095、および0.338であるL−グルタミン酸、L−アラニン、L−チロシン、およびL−リシンを含有する、合成ポリペプチドの酢酸塩から成る。グラチラマー酢酸塩の平均分子量は4,700〜11,000ダルトンである。
科学的に、グラチラマー酢酸塩はL−アラニン、L−リシンおよびL−チロシン、酢酸(塩)を伴ってL−グルタミン酸ポリマーと称される。グラチラマー酢酸塩に対するCAS番号は、CAS−147245−92−9である。グラチラマー酢酸塩に対するIUPAC名は、酢酸;(2S)−2−アミノ−3−(4−ヒドロキシフェニル)プロピオン酸;(2S)−2−アミノペンタン二酸;(2S)−2−アミノプロパン酸;(2S)−2,6−ジアミノヘキサン酸である。
グラチラマー酢酸塩は、イスラエルのTeva Pharmaceuticals Ltd.によりCopaxone(登録商標)の有効成分として市販されている。Copaxone(登録商標)は、無色透明〜わずかに黄色い無菌の非発熱性溶液である。Copaxone(登録商標)溶液は、1mL当たり20mgまたは40gmのグラチラマー酢酸塩および40mgのマニトールを含有する。Copaxone(登録商標)溶液のpHは、約5.5〜7.0である。Copaxone(登録商標)20mg/mLはFDAの認可製品である。Copaxone(登録商標)40mg/mLの薬剤充填済み注射器は、有効成分グラチラマー酢酸塩の新処方として開発された。
グラチラマー酢酸塩は、炎症および自己免疫疾患の治療に有効であると公知であり、加えて多発性硬化症の治療にもそれが使用され、例えば全体が参照により本明細書に組み込まれる、米国特許第7,033,582号、米国特許第7,053,043号、米国特許第7,074,580号、米国特許第7,279,172号、および米国特許第7,425,332号を参照されたい。グラチラマー酢酸塩は、多数のネズミモデルにおいて炎症を治療的に低減し、炎症性腸疾患(IBD)の病理的症状を改善することを示している(例えばそれぞれが参照により全体として本明細書に組み込まれる、Aharoniら、J.of Pharmacology and Experimental Therapeutics318:68−78,2006;Yaoら、Eur.J.Immunol.43:125−136,2013;およびYablecovitchら、J.of Pharmacology and Experimental Therapeutics337:391−399,2011を参照されたい)。
様々なグラチラマー酢酸塩の製剤ならびにグラチラマー酢酸塩およびグラチラマー酢酸塩の製剤を調剤する方法は、例えば米国特許第8,399,413号、米国特許第8,859,489号、米国特許第8,920,373号、米国特許第8,921,116号、米国特許第8,969,302号、米国特許第8,993,722号、米国特許第9,018,170号、米国特許第9,029,507号、米国特許第9,155,775号、および米国特許第9,402,874号に説明されており、参照により全体として本明細書に組み込まれる。
15.CD40/CD40L阻害剤
用語「CD40/CD40L阻害剤」は、CD40もしくはCD40L(CD154)の発現、および/またはCD40がCD40L(CD154)に結合する能力を低減する薬品を指す。CD40は、そのリガンド、CD40L(CD154)に結合する共刺激受容体である。
いくつかの実施形態では、CD40/CD40L阻害剤は、CD40がCD40Lと相互作用する能力を遮断することにより、CD40とCD40Lとの間の結合を低減することができる。いくつかの実施形態では、CD40/CD40L阻害剤は、CD40LがCD40と相互作用する能力を遮断することにより、CD40とCD40Lとの間の結合を低減することができる。いくつかの実施形態では、CD40/CD40L阻害剤はCD40またはCD40Lの発現を低減する。いくつかの実施形態では、CD40/CD40L阻害剤はCD40の発現を低減する。いくつかの実施形態では、CD40/CD40L阻害剤はCD40Lの発現を低減する。
いくつかの実施形態では、CD40/CD40L阻害剤は、阻害核酸、抗体もしくはその抗原結合断片、融合タンパク質、または小分子である。いくつかの実施形態では、阻害核酸は、小干渉RNA、アンチセンス核酸、アプタマー、またはmicroRNAである。例示的なCD40/CD40L阻害剤は本明細書に記載されている。CD40/CD40L阻害剤の追加例は、当技術分野で公知である。
異なる阻害核酸の例示的な態様は以下に説明される。哺乳類細胞内でCD40またはCD40LmRNAの発現を低減することができる阻害核酸のあらゆる例は、試験管内で合成することができる。哺乳類細胞内でCD40またはCD40LmRNAの発現を低減することができる阻害核酸は、アンチセンス核酸分子、すなわちそのヌクレオチド配列がCD40またはCD40LmRNAのすべてまたは一部を補完する核酸分子を含む。
阻害核酸
アンチセンス核酸分子は、CD40またはCD40Lタンパク質をコード化するヌクレオチド配列のコード鎖の非コード領域のすべてまたは一部を補完することができる。非コード領域(5’および3’非翻訳領域)は、遺伝子内のコード領域の側面に位置し、アミノ酸に翻訳されない5’および3’配列である。
CD40またはCD40L阻害剤であるいくつかの例示的なアンチセンス核酸は、例えば米国特許第6,197,584号および第7,745,609号;Gaoら、Gut54(1):70−77,2005;Arranzら、J.Control Release165(3):163−172,2012;Donnerら、Mol.Ther.Nucleic Acids4:e265,2015に説明されている。
阻害核酸の別の例は、CD40またはCD40Lタンパク質をコード化する核酸に対する特異性(例えばCD40またはCD40LmRNAに対する特異性)を有するリボザイムである。
また阻害核酸は、三重螺旋構造を形成する核酸分子であることも可能である。例えばCD40またはCD40Lポリペプチドの発現は、標的細胞内の遺伝子の転写を防ぐ三重螺旋構造を形成するために、CD40またはCD40Lポリペプチドをコード化する遺伝子の調節領域を補完するヌクレオチド配列(例えば増進剤および/または増強剤、例えば転写開始状態の少なくとも1kb、2kb、3kb、4kb、もしくは5kb上流である配列)を標的とすることによって阻害することができる。
阻害核酸は、CD40またはCD40LmRNAのレベルを低減するsiRNAであることが可能である。CD40/CD40L阻害剤である短干渉RNA(siRNA)の非制限例は、Pluvinetら、Blood104:3642−3646,2004;Karimiら、Cell Immunol.259(1):74−81,2009;およびZhengら、Arthritis Res.Ther.12(1):R13,2010に説明されている。CD40/CD40Lを標的とする短ヘアピンRNA(shRNA)の非制限例は、Zhangら、Gene Therapy21:709−714,2014に説明されている。CD40/CD40L阻害剤であるmicroRNAの非制限例は、例えばmiR146a(Chenら、FEBS Letters585(3):567−573,2011)、miR−424、およびmiR−503(Leeら、Sci.Rep.7:2528,2017)を含む。
CD40/CD40L阻害剤であるアプタマーの非制限例は、Soldevillaら、Biomaterials67:274−285,2015に説明されている。
抗体
いくつかの実施形態では、CD40/CD40L阻害剤は、抗体またはその抗原結合断片(例えばFabもしくはscFv)である。いくつかの実施形態では、本明細書に記載の抗体または抗原結合断片は、CD40もしくはCD40L、またはCD40およびCD40Lの両方に特異的に結合する。
ある特定の実施形態では、抗体は、PG102(Pangenetics)(Bankertら、J.Immunol.194(9):4319−4327,2015);2C10(Loweら、Am.J.Transplant12(8):2079−2087,2012);ASKP1240(ブレセルマブ)(Watanabeら、Am.J.Transplant13(8):1976−1988,2013);4D11(Imaiら、Transplantation84(8):1020−1028,2007);BI655064(Boehringer Ingelheim)(Visvanathanら、2016 American College of Rheumatology Annual Meeting,Abstract 1588,September 28,2016);5D12(Kasranら、Aliment.Pharmacol.Ther.,22(2):111−122,2005;Boonら、Toxicology174(1):53−65,2002);ルプリズマブ(hu5c8)(Kirkら、Nat.Med.5(6):686−693,1999);CHIR12.12(HCD122)(Wengら、Blood104(11):3279,2004;Taiら、Cancer Res.65(13):5898−5906,2005);CDP7657(Shockら、Arthritis Res.Ther.17(1):234,2015);BMS−986004 domain antibody(dAb)(Kimら、Am.J.Transplant.17(5):1182−1192,2017);5c8(Xieら、J.Immunol.192(9):4083−4092,2014);ダセツズマブ(SGN−40)(Lewisら、Leukemia25(6):1007−1016,2011;およびKhubchandaniら、Curr.Opin.Investig.Drugs10(6):579−587,2009);ルカツムマブ(HCD122)Bensingerら、Br.J.Haematol.159:58−66,2012;およびByrdら、Leuk.Lymphoma53(11):10.3109/10428194.2012.681655,2012);PG102(FFP104)(Bankertら、J.Immunol.194(9):4319−4327,2015);Chi Lob7/4(Johnsonら、J.Clin.Oncol.28:2507,2019);およびASKP1240(Okimuraら、Am.J.Transplant.14(6):1290−1299,2014;およびMaら、Transplantation97(4):397−404,2014)の抗原結合断片もしくはタンパク質を備え、または抗原結合断片もしくはタンパク質から成る。
CD40/CD40L抗体およびそれらの抗原結合断片のさらなる教示は、例えば米国特許第5,874,082号;第7,169,389号;第7,271,152号;第7,288,252号;第7,445,780号;第7,537,763号;第8,277,810号;第8,293,237号;第8,551,485号;第8,591,900号;第8,647,625号;第8,784,823号;第8,852,597号;第8,961,976号;第9,023,360号;第9,028,826号;第9,090,696号;第9,221,913号;米国特許出願第2014/0093497号;および米国特許出願第2015/0017155号に説明されており、それら各々は、参照により全体として本明細書に組み込まれる。
融合および短縮タンパク質およびペプチド
いくつかの実施形態では、CD40/CD40L阻害剤は、融合タンパク質、短縮タンパク質(例えば可溶受容体)またはペプチドである。いくつかの実施形態では、CD40/CD40L阻害剤は、例えば国際公開第01/096397号に開示されているように短縮タンパク質である。いくつかの実施形態では、CD40/CD40L阻害剤は、環状ペプチド(例えば米国特許第8,802,634号;Biancoら、Org.Biomol.Chem.4:1461−1463,2006;Deambrosisら、J.Mol.Med.87(2):181−197,2009;Vaitaitisら、Diabetologia57(11):2366−2373,2014)などのペプチドである。いくつかの実施形態では、CD40/CD40L阻害剤は、CD40リガンド結合剤、例えば腫瘍壊死因子受容体関連因子(TRAF):すなわちTRAF2、TRAF3、TRAF6、TRAF5、およびTRAF、またはE3ユビキチンタンパク質リガーゼRNF128である。
小分子
いくつかの実施形態では、CD40/CD40L阻害剤は、小分子(例えば米国特許第7,173,046号、米国特許出願第2011/0065675号を参照されたい)である。いくつかの実施形態では、小分子は、Bio8898(Silvianら、ACS Chem.Biol.6(6):636−647,2011);スラミン(Margolles−Clarkら、Biochem.Pharmacol.77(7):1236−1245,2009);小分子有機染料(Margolles−Clarkら、J.Mol.Med.87(11):1133−1143,2009;Buchwaldら、J.Mol.Recognit.23(1):65−73,2010)、ナフタレンスルホン酸誘導体(Margolles−Clarkら、Chem.Biol.Drug Des.76(4):305−313,2010)、またはそれらの変異である。
16.CD3阻害剤
用語「CD3阻害剤」は、1つ以上のCD3γ、CD3δ、CD3ε、およびCD3ζが1つ以上のTCR−α、TCR−β、TCR−δ、およびTCR−γと関連する能力を低減する薬品を指す。いくつかの実施形態では、CD3阻害剤は、1つ以上のCD3γ、CD3δ、CD3ε、およびCD3ζが1つ以上のTCR−α、TCR−β、TCR−δ、およびTCR−γと相互作用する能力を遮断することにより、1つ以上のCD3γ、CD3δ、CD3ε、およびCD3ζと、1つ以上のTCR−α、TCR−β、TCR−δ、およびTCR−γとの間の関連を低減することができる。
いくつかの実施形態では、CD3阻害剤は、抗体もしくはその抗原結合断片、融合タンパク質、または小分子である。例示的なCD3阻害剤は、本明細書に記載されている。CD3阻害剤の追加例は、当技術分野で公知である。
抗体
いくつかの実施形態では、CD3阻害剤は、抗体またはその抗原結合断片(例えばFabもしくはscFv)である。いくつかの実施形態では、CD3阻害剤は、CD3γに特異的に結合する抗体または抗原結合断片である。いくつかの実施形態では、CD3阻害剤は、CD3δに特異的に結合する抗体または抗原結合断片である。いくつかの実施形態では、CD3阻害剤は、CD3εに特異的に結合する抗体または抗原結合断片である。いくつかの実施形態では、CD3阻害剤は、CD3ζに特異的に結合する抗体または抗原結合断片である。いくつかの実施形態では、CD3阻害剤は、CD3γ、CD3δ、CD3ε、およびCD3ζの2つ以上(例えば2つ、3つまたは4つ)に特異的に結合することができる抗体または抗原結合断片である。
ある特定の実施形態では、抗体は、ビシルズマブ(Nuvion;HuM−291;M291;SMART抗CD3抗体)(Carpenterら、Biol.Blood Marrow Transplant11(6):465−471,2005;Trajkovic Curr.Opin.Investig.Drugs3(3):411−414,2002;Malviyaら、J.Nucl.Med.50(10):1683−1691,2009);ムロモナブ−CD3(アルソクローンOKT3)(Horiら、Surg.Today41(4):585−590,2011;Norman Ther.Drug Monit.17(6):615−620,1995;およびGramatzkiら、Leukemia9(3):382−390,19):オテリキシズマブ(TRX4)(Vossenkamperら、Gastroenterology147(1):172−183,2014;およびWiczlingら、J.Clin.Pharmacol.50(5):494−506,2010);フォラルマブ(NI−0401)(Oguraら、Clin.Immunol.183:240−246;およびvan der Woudeら、Inflamm.Bowel Dis.16:1708−1716,2010);ChAgly CD3;テプリズマブ(MGA031)(Waldron−Lynchら、Sci.Transl.Med.4(118):118ra12,2012;およびSkelleyら、Ann.Pharmacother.46(10):1405−1412,2012);またはカツマキソマブ(Removab(登録商標))(Linkeら、Mabs2(2):129−136,2010;およびBokemeyerら、Gastric Cancer18(4):833−842,2015)の抗原結合断片または一部を備え、または抗原結合断片または一部から成る。
抗体または抗原断片であるCD3阻害剤の追加例は、例えば米国特許出願公開第2017/0204194号、第2017/0137519号、第2016/0368988号、第2016/0333095号、第2016/0194399号、第2016/0168247号、第2015/0166661号、第2015/00118252号、第2014/0193399号、第2014/0099318号、第2014/0088295号、第2014/0080147号、第2013/0115213号、第2013/0078238号、第2012/0269826号、第2011/0217790号、第2010/0209437号、第2010/0283554号、第2008/0025975号、第2007/0190045号、第2007/0190052号、第2007/0154477号、第2007/0134241号、第2007/0065437号、第2006/0275292号、第2006/0269547号、第2006/0233787号、第2006/0177896号、第2006/0165693号、第2006/0088526号、第2004/0253237号、第2004/0202657号、第2004/0052783号、第2003/0216551号、および第2002/0142000号に説明されており、それら各々は、参照により全体として本明細書に組み込まれる(例えばCD3阻害剤を説明する章)。抗体または抗原結合抗体断片である追加のCD3阻害剤は、例えばSmithら、J.Exp.Med.185(8):1413−1422,1997;Chatenaudら、Nature7:622−632,2007に説明されている。
いくつかの実施形態では、CD3阻害剤は、二重特異性抗体(例えばJNJ−63709178)(Gaudetら、Bolld128(22):2824,2016);JNJ−64007957(Girgisら、Blood128:5668,2016):MGD009(Tolcherら、J.Clin.Oncol.34:15,2016);ERY974(Ishiguroら、Sci.Transl.Med.9(410):pii.eaal4291,2017);AMV564(HoseiniおよびCheung、Blood Cancer J.7:e522,2017);AFM11(Reuschら、MAbs7(3):584−604,2015);デュボルツキシズマブ(JNJ64052781);RO6958688;ブリナツモマブ(Blincyto(登録商標);AMG103)(Ribera、Expert Rev.Hematol.1:1−11,2017;ならびにMoriら、N Engl.J.Med.376(23):e49,2017);XmAb13676;またはREGN1979(Bannerjiら、Blood128:621,2016;ならびにSmithら、Sci.Rep.5:17943,2015))を備え、または二重特異性抗体から成る。
いくつかの実施形態では、CD3阻害剤は、三重特異性抗体(例えばエルツマキソマブ(KieweおよびThiel、Expert Opin.Investig.Drugs17(10):1553−1558,2008;ならびにHaenseら、BMC Cancer16:420,2016);またはFBTA05(Bi20;Lymphomun)(Buhmannら、J.Transl.Med.11:160,2014;ならびにSchusterら、Br.J.Haematol.169(1);90−102,2015))を備え、または三重特異性抗体から成る。
融合および短縮タンパク質およびペプチド
いくつかの実施形態では、CD3阻害剤は、融合タンパク質、短縮タンパク質(例えば可溶受容体)またはペプチドである。いくつかの実施形態では、CD3阻害剤は、融合タンパク質(例えばLeeら、Oncol.Rep.15(5):1211−1216,2006を参照されたい)であることが可能である。
小分子
いくつかの実施形態では、CD3阻害剤は、二重特異性小分子抗体複合体(例えばKimら、PNAS110(44):17796−17801,2013;Violaら、Eur.J.Immunol.27(11):3080−3083,1997を参照されたい)を備え、または二重特異性小分子抗体複合体から成る。
17.CD14阻害剤
用語「CD14阻害剤」は、CD14がリポ多糖(LPS)に結合する能力を低減する薬品を指す。CD14は、リポ多糖結合タンパク質(LBP)の存在下でLPSに結合するトル様受容体4(TLR4)との共同受容体として作用する。
いくつかの実施形態では、CD14阻害剤は、CD14がLPSと相互作用する能力を遮断することにより、CD14とLPSとの間の結合を低減することができる。
いくつかの実施形態では、CD14阻害剤は、抗体またはその抗原結合断片である。いくつかの実施形態では、CD14阻害剤は小分子である。例示的なCD14阻害剤は本明細書に記載されている。CD14阻害剤の追加例は当技術分野で公知である。
抗体
いくつかの実施形態では、CD14阻害剤は、抗体またはその抗原結合断片(例えばFabもしくはscFv)である。いくつかの実施形態では、CD14阻害剤は、CD14に特異的に結合する抗体または抗原結合断片である。
ある特定の実施形態では、抗体は、IC14(AxtelleおよびPribble、J.Endotoxin Res.7(4):310−314,2001;Reinhartら、Crit.Care Med.32(5):1100−1108,2004;Spekら、J.Clin.Immunol.23(2):132−140,2003)の抗原結合断片もしくは一部を備え、または抗原結合断片もしくは一部から成る。抗CD14抗体およびCD14阻害剤の追加例は、例えば国際公開第2015/140591号および国際公開第2014/122660号内に見出すことができ、それらの全体が本明細書に組み込まれている。
抗体または抗原断片であるCD14阻害剤の追加例は、例えば米国特許出願第2017/0107294号、第2014/0050727号、第2012/0227412号、第2009/0203052号、第2009/0029396号、第2008/0286290号、第2007/0106067号、第2006/0257411号、第2006/0073145号、第2006/0068445号、第2004/0092712号、第2004/0091478号、および第2002/0150882号に説明されており、それら各々は、参照により全体として本明細書に組み込まれる(例えばCD14阻害剤を説明する章)。
小分子
いくつかの実施形態では、CD14阻害剤は小分子である。小分子であるCD14阻害剤の非制限例は、例えばメチル6−デオキシ−6−N−ジメチル−N−シクロペンチルアンモニウム−2,3−ジ−O−テトラデシル−α−D−グルコピラノシドヨウ化物(IAXO−101);メチル6−デオキシ−6−アミノ−2,3−ジ−O−テトラデシル−α−D−グルコピラノシド(IAXO−102);N−(3,4−ビス−テトラデシロキシ−ベンジル)−N−シクロペンチル−N,N−ジメチルアンモニウムヨウ化物(IAXO−103);およびIMO−9200に説明されている。
小分子であるCD14阻害剤の追加例は当技術分野で公知である。
18.CD20阻害剤
用語「CD20阻害剤」は、哺乳類細胞の表面上に発現したCD20に特異的に結合する薬品を指す。
いくつかの実施形態では、CD20阻害剤は、抗体もしくはその抗原結合断片、または融合タンパク質もしくはペプチドである。例示的なCD20阻害剤は本明細書に記載されている。
CD20阻害剤の追加例は当技術分野で公知である。
抗体
いくつかの実施形態では、CD20阻害剤は、抗体またはその抗原結合断片(例えばFabもしくはscFv)である。
ある特定の実施形態では、抗体は、リツキシマブ(Rituxan(登録商標)、MabThera(登録商標)、MK−8808)(Jiら、Indian J.Hematol.Blood Transfus.33(4):525−533,2017;ならびにCalderon−GomezおよびPanes、Gastroenterology142(1):1741−76,2012);−PF−05280586;オクレリズマブ(Ocrevus(商標)(Sharp、N.Engl.J.Med.376(17):1692,2017);オファツムマブ(Arzerra(登録商標);HuMax−CD20)(AIDallal、Ther.Clin.Risk Manag.13:905−907.2017;ならびにFurmanら、Lancet Haematol.4(1):e24−e34,2017);PF−05280586(Williamsら、Br.J.Clin.Pharmacol.82(6):1568−1579,2016;ならびにCohenら、Br.J.Clin.Pharmacol.82(1):129−138,2016);オビヌツズマブ(Gazyva(登録商標))(Reddyら、Rheumatology56(7):1227−1237,2017;ならびにMarcusら、N.Engl.J.Med.377(14):1331−1344,2017);オカラツズマブ(AME−133v;LY2469298)(Cheneyら、Mabs6(3):749−755,2014;ならびにTobinaiら、Cancer Sci.102(2):432−8,2011);GP2013(Jurczakら、Lancet Haenatol.4(8):e350−e361,2017):IBI301;HLX01;ベルツズマブ(hA20)(Kalaycioら、Leuk.Lymphoma57(4):803−811,2016;ならびにEllebrechtら、JAMA Dermatol.150(12):1331−1335,2014);SCT400(Guiら、Chin.J.Cancer Res.28(2):197−208);イブリツモマブチウキセタン(Zevalin(登録商標))(Philippeら、Bone Marrow Transplant51(8):1140−1142,2016;ならびにLossosら、Leuk.Lymphoma56(6):1750−1755,2015);ウブリツキシマブ(TG1101)(Sharmanら、Blood124:4679,2014;ならびにSawasら、Br.J.Haematol.177(2):243−253,2017);LFB−R603(Estevesら、Blood118:1660,2011;ならびにBaritakiら、Int.J.Oncol.38(6):1683−1694,2011);またはトシツモマブ(Bexxar)(Bucheggerら、J.Nucl.Med.52(6):896−900,2011;ならびにWilliamおよびBierman、Expert Opin.Biol.Ther.10(8):1271−1278,2010)の抗原結合断片もしくは一部を備え、または抗原結合断片もしくは一部から成る。CD20抗体の追加例は当技術分野で公知である(例えば国際公開第2008/156713を参照されたい)。
ある特定の実施形態では、抗体は、二重特異性抗体(例えばXmAb13676;REGN1979(Bannerjiら、Blood128:621,2016;ならびにSmithら、Sci.Rep.5:17943,2015);PRO131921(Casuloら、Clin.Immnol.154(1):37−46,2014;ならびにRobakおよびRobak、BioDrugs25(1):13−25,2011);もしくはAcellbia)の抗原結合断片もしくは一部を備え、または抗原結合断片もしくは一部から成る。
いくつかの実施形態では、CD20阻害剤は、三重特異性抗体(例えばFBTA05(Bi20;Lymphomum)(Buhmannら、J.Transl.Med.11:160,2013;およびSchusterら、Br.J.Haematol.169(1):90−102,2015))を備え、または三重特異性抗体から成る。
抗体または抗原断片であるCD20阻害剤の追加例は、例えば米国特許出願公開第2017/0304441号、第2017/0128587号、第2017/0088625号、第2017/0037139号、第2017/0002084号、第2016/0362472号、第2016/0347852号、第2016/0333106号、第2016/0271249号、第2016/0243226号、第2016/0115238号、第2016/0108126号、第2016/0017050号、第2016/0017047号、第2016/0000912号、第2016/0000911号、第2015/0344585号、第2015/0290317号、第2015/0274834号、第2015/0265703号、第2015/0259428号、第2015/0218280号、第2015/0125446号、第2015/0093376号、第2015/0079073号、第2015/0071911号、第2015/0056186号、第2015/0010540号、第2014/0363424号、第2014/0356352号、第2014/0328843号、第2014/0322200号、第2014/0294807号、第2014/0248262号、第2014/0234298号、第2014/0093454号、第2014/0065134号、第2014/0044705号、第2014/0004104号、第2014/0004037号、第2013/0280243号、第2013/0273041号、第2013/0251706号、第2013/0195846号、第2013/0183290号、第2013/0089540号、第2013/0004480号、第2012/0315268号、第2012/0301459号、第2012/0276085号、第2012/0263713号、第2012/0258102号、第2012/0258101号、第2012/0251534号、第2012/0219549号、第2012/0183545号、第2012/0100133号、第2012/0034185号、第2011/0287006号、第2011/0263825号、第2011/0243931号、第2011/0217298号、第2011/0200598号、第2011/0195022号、第2011/0195021号、第2011/0177067号、第2011/0165159号、第2011/0165152号、第2011/0165151号、第2011/0129412号、第2011/0086025号、第2011/0081681号、第2011/0020322号、第2010/0330089号、第2010/0310581号、第2010/0303808号、第2010/0183601号、第2010/0080769号、第2009/0285795号、第2009/0203886号、第2009/0197330号、第2009/0196879号、第2009/0191195号、第2009/0175854号、第2009/0155253号、第2009/0136516号、第2009/0130089号、第2009/0110688号、第2009/0098118号、第2009/0074760号、第2009/0060913号、第2009/0035322号、第2008/0260641号、第2008/0213273号、第2008/0089885号、第2008/0044421号、第2008/0038261号、第2007/0280882号、第2007/0231324号、第2007/0224189号、第2007/0059306号、第2007/0020259号、第2007/0014785号、第2007/0014720号、第2006/0121032号、第2005/0180972号、第2005/0112060号、第2005/0069545号、第2005/0025764号、第2004/0213784号、第2004/0167319号、第2004/0093621号、第2003/0219433号、第2003/0206903号、第2003/0180292号、第2003/0026804号、第2002/0039557号、第2002/0012665号、および第2001/0018041号に説明されており、それら各々は、参照により全体として本明細書に組み込まれる(例えばCD20阻害剤を説明する章)。
ペプチドおよび融合タンパク質
いくつかの実施形態では、CD20阻害剤は免疫毒素(例えばMT−3724(Hamlin、Blood128:4200,2016)である。
いくつかの実施形態では、CD20阻害剤は融合タンパク質(例えばTRU−015(Rubbert−Roth、Curr.Opin.Mol.Ther.12(1):115−123,2010)である。融合タンパク質であるCD20阻害剤の追加例は、例えば米国特許出願公開第2012/0195895号、第2012/0034185号、第2009/0155253号、第2007/0020259号、および第2003/0219433に説明されており、それら各々は、参照により全体として本明細書に組み込まれる(例えばCD20阻害剤を説明する章)。
19.CD25阻害剤
用語「CD25阻害剤」は、インターロイキン−2に結合するCD25(インターロイキン−2受容体α鎖とも呼ばれる)の能力を低減する薬品を指す。CD25は、インターロイキン−2受容体β鎖およびインターロイキン−2共通γ鎖との複合体を形成する。
いくつかの実施形態では、CD25阻害剤は抗体もしくはその抗原結合断片、または融合タンパク質である。例示的なCD25阻害剤は本明細書に記載されている。CD25阻害剤の追加例は、当技術分野で公知である。
抗体
いくつかの実施形態では、CD25阻害剤は、抗体またはその抗原結合断片(例えばFabもしくはscFv)である。いくつかの実施形態では、CD25阻害剤は、CD25に特異的に結合する抗体またはその抗原結合断片である。いくつかの実施形態では、CD25阻害剤は、IL−2に特異的に結合する抗体である。
ある特定の実施形態では、抗体は、バシリキシマブ(Simulect(商標))(Wangら、Clin.Exp.Immunol.155(3):496−503,2009;およびKircherら、Clin.Exp.Immunol.134(3):426−430,2003);ダクリズマブ(ゼナパックス;Zinbryta(登録商標))(Berkowitzら、Clin.Immunol.155(2):176−187,2014;およびBielekovaら、Arch Neurol.66(4):483−489,2009);もしくはIMTOX−25の抗原結合断片もしくは一部を備え、または抗原結合断片もしくは一部から成る。
いくつかの実施形態では、CD25阻害剤は、抗体薬物複合体(例えばADCT−301(Flynnら、Blood124:4491,2014))である。
抗体であるCD25阻害剤の追加例は、当技術分野で公知である(例えば国際公開第2004/045512号を参照されたい)。抗体または抗原結合断片であるCD25阻害剤の追加例は、例えば米国特許出願公開第2017/0240640号、第2017/0233481号、第2015/0259424号、第2015/0010539号、第2015/0010538号、第2012/0244069号、第2009/0081219号、第2009/0041775号、第2008/0286281号、第2008/0171017号、第2004/0170626号、第2001/0041179号、および第2010/0055098号に説明されており、それら各々は、参照により全体として本明細書に組み込まれる(例えばCD25阻害剤を説明する章)。
融合タンパク質
いくつかの実施形態では、CD25阻害剤は融合タンパク質である。例えばZhangら、PNAS100(4):1891−1895,2003を参照されたい。
20.CD28阻害剤
用語「CD28阻害剤」は、CD28がCD80およびCD86の一方または両方に結合する能力を低減する薬品を指す。CD28は、そのリガンド、CD80(B7.1とも呼ばれる)およびCD86(B7.2とも呼ばれる)に結合する受容体である。
いくつかの実施形態では、CD28阻害剤は、CD28がCD80と相互作用する能力を遮断することにより、CD28とCD80との間の結合を低減することができる。いくつかの実施形態では、CD28阻害剤は、CD28がCD86と相互作用する能力を遮断することにより、CD28とCD86との間の結合を低減することができる。いくつかの実施形態では、CD28阻害剤は、CD28のCD80およびCD86のそれぞれへの結合を低減することができる。
いくつかの実施形態では、CD28阻害剤は、抗体もしくはその抗原結合断片、融合タンパク質、またはペプチドである。例示的なCD28阻害剤は、本明細書に記載されている。CD28阻害剤の追加例は、当技術分野で公知である。
抗体
いくつかの実施形態では、CD28阻害剤は、抗体またはその抗原結合断片(例えばFabもしくはscFv)である。
いくつかの実施形態では、CD28阻害剤は一価Fab抗体(例えばCFR104)(Poirierら、Am.J.Transplant15(1):88−100,2015)である。
抗体または抗原結合断片であるCD28阻害剤の追加例は、例えば米国特許出願公開第2017/0240636号、第2017/0114136号、第2016/0017039号、第2015/0376278号、第2015/0299321号、第2015/0232558号、第2015/0150968号、第2015/0071916号、第2013/0266577号、第2013/0230540号、第2013/0109846号、第2013/0078257号、第2013/0078236号、第2013/0058933号、第2012/0201814号、第2011/0097339号、第2011/0059071号、第2011/0009602号、第2010/0266605号、第2010/0028354号、第2009/0246204号、第2009/0117135号、第2009/0117108号、第2008/0095774号、第2008/0038273号、第2007/0154468号、第2007/0134240号、第2007/0122410号、第2006/0188493号、第2006/0165690号、第2006/0039909号、第2006/0009382号、第2006/0008457号、第2004/0116675号、第2004/0092718号、第2003/0170232号、第2003/0086932号、第2002/0006403号、第2013/0197202号、第2007/0065436号、第2003/0180290号、第2017/0015747号、第2012/0100139号、および第2007/0148162号に説明されており、それら各々は、参照により全体として本明細書に組み込まれる(例えばCD28阻害剤を説明する章)。
融合タンパク質およびペプチド
いくつかの実施形態では、CD28阻害剤は、融合タンパク質(例えば米国特許第5,521,288号;および米国特許出願第2002/0018783号を参照されたい)である。いくつかの実施形態では、CD28阻害剤は、アバタセプト(Orencia(登録商標))(Herrero−Beaumontら、Rheumatol.Clin.8:78−83,2012;ならびにKorhonenおよびMoilanen、Basic Clin.Pharmacol.Toxicol.104(4):276−274,2009)である。
いくつかの実施形態では、CD28阻害剤は、ペプチド模倣薬(例えばAB103)(例えばBulgerら、JAMA Surg.149(6):528−536,2014を参照されたい)、または合成ペプトイド(例えばLiら、Cell Mol.Immunol.7(2):133−142,2010を参照されたい)である。
21.CD49阻害剤
用語「CD49阻害剤」は、CD49がそのリガンド(例えばMMP1)の一つに結合する能力を低減する薬品を指す。いくつかの実施形態では、CD49阻害剤は、抗体またはその抗原結合断片である。例示的なCD49阻害剤は、本明細書に記載されている。CD49阻害剤の追加例は、当技術分野で公知である。
抗体
いくつかの実施形態では、CD49阻害剤は、抗体またはその抗原結合断片(例えばFabもしくはscFv)である。
ある特定の実施形態では、抗体は、ナタリズマブ(Tysabri(登録商標);Antegren(登録商標))(例えばPagniniら、Expert Opin.Biol.Ther.17(11):1433−1438,2017;ならびにChatawayおよびMiller、Neurotherapeutics10(1):19−28,2013;またはバテリズマブ(ELND−044)を参照されたい)の抗原結合断片もしくは一部を備え、または抗原結合断片もしくは一部から成る。
22.CD89阻害剤
用語「CD89阻害剤」は、CD89がIgAに結合する能力を低減する薬品を指す。CD89は、IgAの重鎖定常領域に結合する膜貫通糖タンパク質である。いくつかの実施形態では、CD89阻害剤は、CD89がIgAと相互作用する能力を遮断することにより、CD89とIgAとの間の結合を低減することができる。いくつかの実施形態では、CD89阻害剤は、抗体またはその抗原結合断片である。例示的なCD89阻害剤は本明細書に記載されている。CD89阻害剤の追加例は、当技術分野で公知である。
抗体
いくつかの実施形態では、CD89阻害剤は、抗体またはその抗原結合断片(例えばFabもしくはscFv)である。
ある特定の実施形態では、抗体はHF−1020の抗原結合断片もしくは一部を備え、または抗原結合断片もしくは一部から成る。CD89阻害剤の追加例は、当技術分野で公知である(例えば国際公開第2002/064634号を参照されたい)。
23.ケモカイン/ケモカイン受容体阻害剤
用語「ケモカイン/ケモカイン受容体阻害剤」は、ケモカインがその受容体に結合する能力を低減する薬品を指す。但し、ケモカインはCXCL10(IL−10)、CCL11、もしくはELRケモカインの1つであり、またはケモカイン受容体はCCR2もしくはCCR9である。
CXCL10(IP−10)阻害剤
本明細書で使用する場合、「CXCL10」、「インターフェロンガンマ誘導タンパク質10」および「IP−10」は交換可能に使用することができる。CXCL10はCXCR3受容体(例えばCXR3−AまたはCXCR3−B)に結合する。
用語「CXCL10阻害剤」は、CXCL10がCXCR3受容体(例えばCXCR3−Aおよび/またはCXCR3−B)に結合する能力を低減する薬品を指す。
いくつかの実施形態では、CXCL10阻害剤は、CXCL10がCXCR3−Aと相互作用する能力を遮断することにより、CXCL10とCXCR3−Aとの間の結合を低減することができる。いくつかの実施形態では、CXCL10阻害剤は、CXCL10がCXCR3−Bと相互作用する能力を遮断することにより、CXCL10とCXCR3−Bとの間の結合を低減することができる。
いくつかの場合では、CXCL10とCXCR3(例えばCXCR3−Aおよび/またはCXCR3−B)との間の結合を低減するCXCL10阻害剤は、小分子である。いくつかの場合では、CXCL10とCXCR3(例えばCXCR3−Aおよび/もしくはCXCR3−B)との間の結合を低減するCXCL10阻害剤は、抗体または抗原結合断片である。いくつかの場合では、CXCL10とCXCR3(例えばCXCR3−Aおよび/またはCXCR3−B)との間の結合を低減するCXCL10阻害剤は、ペプチド(例えばCXCR3受容体、例えばCXCR3−Aおよび/もしくはCXCR3−Bの一方または両方のペプチドアンタゴニスト)である。
CXCL10阻害剤−抗体
いくつかの実施形態では、CXCL10阻害剤は、抗体またはその抗原結合断片(例えばFabもしくはscFv)である。いくつかの実施形態では、本明細書で説明する抗体または抗原結合断片は、CXCL10またはCXCR3受容体(例えばCXCR3−Aおよび/もしくはCXCR3−B)、あるいはCXCL10およびCXCR3受容体(例えばCXCR3−Aおよび/もしくはCXCR3−B)の両方に特異的に結合する。いくつかの実施形態では、CXCL10阻害剤は、CXCR3−AおよびCXCR3−Bの両方に結合することができる。
他の場合では、CXCL10阻害剤は、モノクローナル抗体(mAb)(例えば国際公開第05/58815号を参照されたい)である。例えばCXCL10阻害剤は、エルデルマブ(登録商標)(MDX−1100またはBMS−936557)、BMS−986184(Bristol−Meyers Squibb)、またはNI−0801(NovImmune)であることが可能である。例えばKuhneら、J.Immunol.178(1):S241,2007;Sandbornら、J.Crohns Colitis11(7):811−819,2017;およびDaneseら、Gastroenterology147(5):981−989,2014を参照されたい。抗体であるCXCL10阻害剤の追加例は、米国特許出願公開第2017/0158757号、第2017/0081413号、第2016/0009808号、第2015/0266951号、第2015/0104866号、第2014/0127229号、第2014/0065164号、第2013/0216549号、第2010/0330094号、第2010/0322941号、第2010/0077497号、第2010/0021463号、第2009/0285835号、第2009/0169561号、第2008/0063646号、第2005/0191293号、第2005/0112119号、第2003/0158392号、第2003/0031645号、および第2002/0018776号;ならびに国際公開第98/11218号に説明されており、それら各々は、参照により全体として本明細書に組み込まれる(例えばCXCL10阻害剤の説明)。
CCL11阻害剤
用語「CCL11阻害剤」は、CCL11がCCR2、CCR3、およびCCR5の1つ以上に結合する能力を低減する薬品を指す。
いくつかの実施形態では、CCL11阻害剤は、CCL11がCCR2と相互作用する能力を遮断することにより、CCL11とCCR2との間の結合を低減することができる。いくつかの実施形態では、CCL11阻害剤は、CCL11がCCR3と相互作用する能力を遮断することにより、CCL11とCCR3との間の結合を低減することができる。いくつかの実施形態では、CCL11阻害剤は、CCL11がCCR5と相互作用する能力を遮断することにより、CCL11とCCR5との間の結合を低減することができる。
いくつかの実施形態では、CCL11阻害剤は、抗体またはその抗原結合断片である。
CCL11阻害剤−抗体
いくつかの実施形態では、CCL11阻害剤は、抗体またはその抗原結合断片(例えばFabもしくはscFv)である。いくつかの実施形態では、本明細書で説明する抗体または抗原結合断片は、CCL11、CCR2、CCR3、もしくはCCR5に特異的に結合し、またはCCL11、CCR2、CCR3、およびCCR5の2つ以上に特異的に結合することができる。いくつかの実施形態では、CCL11阻害剤は、CCR2、CCR3、およびCCR5の2つ以上に結合することができる。
いくつかの例では、ケモカイン/ケモカイン受容体阻害剤は、CCL11を標的とし、現在は潰瘍性大腸炎に対する第II相臨床試験である抗エオタキシン−1モノクローナル抗体である、ベルチリムマブ(Immune Pharmaceuticals)である。CCL11阻害剤の追加例は、米国特許出願公開第2016/0289329号、第2015/0086546号、第2014/0342450号、第2014/0178367号、第2013/0344070号、第2013/0071381号、第2011/0274696号、第2011/0038871号、第2010/0074886号、第2009/0297502号、第2009/0191192号、第2009/0169541号、第2009/0142339号、第2008/0268536号、第2008/0241923号、第2008/0241136号、第2005/0260139号、第2005/0048052号、第2004/0265303号、第2004/0132980号、第2004/0126851号、第2003/0165494号、第2002/0150576号、第2002/0150570号、第2002/0051782号、第2002/0051781号、第2002/0037285号、第2002/0028436号、第2002/0015700号、第2002/0012664号、第2017/0131282号、第2016/0368979号、第2016/0208011号、第2011/0268723号、第2009/0123375号、第2007/0190055号、第2017/0049884号、第2011/0165182号、第2009/0226434号、第2009/0110686号、第2009/0047735号、第2009/0028881号、第2008/0107647号、第2008/0107595号、第2008/0015348号、第2007/0274986号、第2007/0231327号、第2007/0036796号、第2007/0031408号、第2006/0229336号、第2003/0228306号、第2003/0166870号、第2003/0003440号、第2002/0019345号、および第2001/0000241号に説明されており、それら各々は、参照により全体として本明細書に組み込まれる(例えばCCL11阻害剤の説明)。
CXCL10阻害剤−小分子およびペプチド
いくつかの場合では、CXCL10阻害剤は小分子である。例えばCXCL10阻害剤はガノデルマイシン(例えばJungら、J.Antiobiotics64:683−686,2011を参照されたい)であることが可能である。追加の例示的な小分子CXCL10阻害剤は、米国特許出願公開第2005/0075333号;米国特許出願公開第2004/0242498号;米国特許出願公開第2003/0069234号;米国特許出願公開第2003/0055054号;米国特許出願公開第2002/0169159号;国際公開第97/24325号;国際公開第98/38167号;国際公開第97/44329号;国際公開第98/04554号;国際公開第98/27815号;国際公開第98/25604号;国際公開第98/25605号;国際公開第98/25617号;国際公開第98/31364号;Hesselgesserら、J.Biol.Chem.273(25):15687−15692(1998);およびHowardら、J.Med.Chem.41(13):2184−2193(1998)に説明されている。
いくつかの例では、CXCL10阻害剤は、(例えば米国特許出願公開第2007/0116669号、第2006/0204498号、および国際公開第98/09642号に説明されているように)CXCR3受容体のペプチドアンタゴニストである。いくつかの例では、CXCL10阻害剤は、ケモカイン変異体または類似体、例えば米国特許第5,739,103号、国際公開第96/38559号、および国際公開第98/06751号に説明されているケモカイン変異体または類似体である。小分子またはペプチドであるCXCL10阻害剤の追加例は、当技術分野で公知である。
CCR2阻害剤
本明細書で使用する場合、「CCR2」、「CCケモカイン受容体2」、または「MCP−1」は交換可能に使用することができる。CCL2、CCL8、およびCCL16は、それぞれがCCR2に個別に結合する。
用語「CCR2阻害剤」は、CCR2がCCL2、CCL8、およびCCL16の1つ以上(例えば2つまたは3つ)に結合する能力を低減する薬品を指す。
いくつかの実施形態では、CCR2阻害剤は、CCL2がCCR2と相互作用する能力を遮断することにより、CCL2とCCR2との間の結合を低減することができる。いくつかの実施形態では、CCR2阻害剤は、CCL8がCCR2と相互作用する能力を遮断することにより、CCL8とCCR2との間の結合を低減することができる。いくつかの実施形態では、CCR2阻害剤は、CCL16がCCR2と相互作用する能力を遮断することにより、CCL16とCCR2との間の結合を低減することができる。
いくつかの実施形態では、CCR2阻害剤は、CCR2がCCL2およびCCL8のそれぞれに結合する能力を低減する。いくつかの実施形態では、CCR2阻害剤は、CCR2がCCL2およびCCL16のそれぞれに結合する能力を低減する。いくつかの実施形態では、CCR2阻害剤は、CCR2がCCL8およびCCL16のそれぞれに結合する能力を低減する。いくつかの実施形態では、CCRS阻害剤は、CCR2がCCL2、CCL8、およびCCL16のそれぞれに結合する能力を低減する。
いくつかの場合では、CCR2阻害剤は小分子である。いくつかの場合では、CCR2阻害剤は抗体または抗原結合抗体断片である。いくつかの場合では、CCR2阻害剤はペプチドである。
CCR2阻害剤−抗体
いくつかの実施形態では、CCR2阻害剤は、抗体またはその抗原結合断片(例えばFabもしくはscFv)である。いくつかの実施形態では、本明細書で説明する抗体または抗原結合断片は、CCL2に特異的に結合する。いくつかの実施形態では、本明細書で説明する抗体または抗原結合断片は、CCL2に特異的に結合する。いくつかの実施形態では、本明細書で説明する抗体または抗原結合断片は、CCL8に特異的に結合する。いくつかの実施形態では、本明細書で説明する抗体または抗原結合断片は、CCL16に特異的に結合する。いくつかの実施形態では、本明細書で説明する抗体または抗原結合断片は、CCL2ならびにCCL2、CCR3、およびCCR16の1つ以上(例えば1つ、2つ、もしくは3つ)に特異的に結合する。
いくつかの実施形態では、CCR2阻害剤はモノクローナル抗体である。例えばCCR2阻害剤は、MLN1202(Millennium Pharmaceuticals)、C775、ST1−B0201、STI−B0211、STI−B0221、STI−B0232、カルルマブ(CNTO888;Centocor,Inc.)、もしくはSTI−B0234、またはその抗原結合断片であることが可能である。また例えばVergunstら、Arthritis Rheum,58(7):1931−1939,2008も参照されたい。抗体または抗原結合抗体断片であるCCR2阻害剤の追加例は、例えば米国特許出願公開第2015/0086546号、第2016/0272702号、第2016/0289329号、第2016/0083482号、第2015/0361167号;第2014/0342450号、第2014/0178367号、第2013/0344070号、第2013/0071381号、第2011/0274696号、第2011/0059107号、第2011/0038871号、第2009/0068109号、第2009/0297502号、第2009/0142339号、第2008/0268536号、第2008/0241923号、第2008/0241136号、第2007/0128112号、第2007/0116708号、第2007/0111259号、第2006/0246069号、第2006/0039913号、第2005/0232923号、第2005/0260139号、第2005/0058639号、第2004/0265303号、第2004/0132980号、第2004/0126851号、第2004/0219644号、第2004/0047860号、第2003/0165494号、第2003/0211105号、第2002/0150576号、第2002/0051782号、第2002/0042370号、および第2002/0015700号;ならびに米国特許第6,312,689号、第6,084,075号、第6,406,694号、第6,406,865号、第6,696,550号、第6,727,349号、第7,442,775号、第7,858,318号、第5,859,205号、第5,693,762号、および第6,075,181号に説明されており、それら各々は、参照により全体として本明細書に組み込まれる(例えばCCR2阻害剤の説明)。CCR2阻害剤の追加例は、例えば国際公開第00/05265号に説明されている。抗体または抗原結合抗体断片であるCCR2阻害剤の追加例は、例えばLobergら、Cancer Res.67(19):9417,2007に説明されている。
CCR2阻害剤−小分子およびペプチド
いくつかの例では、CCR2阻害剤は小分子である。例えばCCR2阻害剤は、エルブリキシン、PR−04634817、BMS−741672、またはCCX872であることが可能である。例えば米国特許第9,434,766号;米国特許出願公開第20070021466号;Deerbergら、Org.Process Rev.Dev.20(11):1949−1966,2016;およびMorgantiら、J.Neurosci.35(2):748−760,2015を参照されたい。
小分子であるCCR2阻害剤の追加の非制限例は、例えば米国特許出願公開第2009/0112004号に説明されたフェミルアミノ置換第4塩化合物;米国特許出願公開第2009/0048238号に説明されたビアリル誘導体;米国特許出願公開第2009/0029963号に説明されたピラゾール誘導体;米国特許出願公開第2009/0023713号に説明された複素環化合物;米国特許出願公開第2009/0012063号に説明されたイミダゾール誘導体;米国特許出願公開第2008/0176883号に説明されたアミノピロリジン;米国特許出願公開第2008/0081803号に説明された複素環シクロペンチルテトラヒドロイソキノリンおよびテトラヒドロピリドピリジン;米国特許出願公開第2010/0056509号に説明されたヘテロアリルスルホンアミド;米国特許出願公開第2010/0152186号に説明されたトリアゾリルピリジルベンゼンスルホンアミド;米国特許出願公開第2006/0074121号に説明された二環および架橋窒素複素環;国際公開第09/009740号に説明された融合ヘテロアリルピリジルおよびペニルペンゼンスルホンアミド;ならびに国際公開第04/050024号に説明された3−アミノピロリジン誘導体を含む。
CCR2阻害剤の追加の非制限例は、N−((1R,3S)−3−イソプロピル−3−{[3−(トリフルオロメチル)−7,8−ジヒドロ−1,6−ナフ−チリ−ジン−6(5H)−イル]カルボニル}シクロペンチル)−N−[(3S,4S)−3−メトキシテトラヒドロ−2H−ピラン−4−イル]アミン;3[(3S,4R)−1−((1R,3S)−3−イソプロピル−2−オキソ−3−{[6−(トリフルオロメチル)−2H−1,3−ベン−z−オキサジン−3(4H)−イル]メチル}シクロペンチル)−3−メチルピペリジン−4−イル]安息香酸;(3S,48)−N−((1R,3S)−3−イソプロピル−3−{[7−(トリフルオロメチル)−3,4−ジヒドロイソキン−オリン−2(1B)−イル]カルボニル}シクロペンチル)−3−メチルテトラヒドロ−2H−p−イラン−4−アミニウム;3−[(3S,4Rまたは3R,4S)−1−((1R,3S)−3−イソプロピル−3−{[6−(トリフルオロメチル)−2H−1,3−ベンゾキサジン−3−(4H)−イル]カルボニル}シクロペンチル)−3−メチルピペリジン−4−イル]安息香酸;INCB3284;エオタキシン−3;PF−04178903(Pfizer)、ならびにそれらの薬学的に許容される塩を含む。
CCR2阻害剤の追加の非制限例は、ビンダリット(2−((1−ベンジル−1H−インダゾール−3−イル)メトキシ)−2−メチルプロピオン酸);AZD2423(AstraZeneca);米国特許第7,297,696号、第6,962,926号、第6,737,435号、および第6,569,888号に説明されたインドール;第6,441,004号および第6,479,527号に説明された二環ピロール誘導体;米国特許出願公開第2005/0054668号、第2005/0026975号、第2004/0198719号、および第2004/0047860号、ならびにHowardら、Expert Opin.Ther.Patents11(7):1147−1151(2001)に説明されたCCR2阻害剤を含む。
小分子であるCCR2阻害剤の追加の非制限例は、例えば国際公開第97/24325号;第98/38167号;第97/44329号;第98/04554号;第98/27815号;第98/25604号;第98/25605号;第98/25617号;第98/31364号;Hasselgesserら、J.Biol.Chem.273(25):15687−15692,1998;およびHowardら、J.Med.Chem.41(13):2184−2193,1998に説明されている。
いくつかの実施形態では、CCR2阻害剤は小核酸、例えばNOX−E36(40−kDa PEGに結合された40−ヌクレオチドL−RNAオリゴヌクレオチド;NOXXON Pharma AG)である。
いくつかの実施形態では、CCR2阻害剤は、ペプチド、例えばKiyotaら、Mol.Ther.17(5):803−809,2009、および米国特許出願公開第20070004906号に説明された例えばドミナントネガティブペプチド、またはアンタゴニストペプチド、例えば国際公開第05/037305号およびJiang−Hong Gongら、J.Exp.Med.186:131,1997に説明されたアンタゴニストペプチドである。ペプチドであるCCR2阻害剤の追加例は、例えば米国特許第5,739,103号;国際公開第96/38559号;国際公開第98/06751号;および国際公開第98/09642号に説明されている。いくつかの実施形態では、CCR2阻害剤はCCR2模倣薬(例えば米国特許出願公開第2004/0185450号)である。
小分子およびペプチドであるCCR2阻害剤の追加例は、当技術分野で公知である。
CCR9阻害剤
本明細書で使用する場合、「CCR9」または「CCケモカイン受容体9」は交換可能に使用することができる。CCR9はCCL25に特異的に結合する。
用語「CCR9阻害剤」は、CCR9がCCL25に結合する能力を低減する薬品を指す。
いくつかの実施形態では、CCR9阻害剤は、CCL25がCCR9と相互作用する能力を遮断することにより、CCL25とCCR9との間の結合を低減することができる。いくつかの場合では、CCR9阻害剤は小分子である。いくつかの場合では、CCR9阻害剤は抗体または抗原結合抗体断片である。
CCR9阻害剤−抗体
いくつかの実施形態では、CCR9阻害剤は、抗体またはその抗原結合断片(例えばFabもしくはscFv)である。いくつかの実施形態では、本明細書で説明する抗体または抗原結合断片は、CCL9に特異的に結合する。いくつかの実施形態では、本明細書で説明する抗体または抗原結合断片は、CCL25に特異的に結合する。いくつかの実施形態では、本明細書で説明する抗体または抗原結合断片は、CCR9およびCCL25の両方に特異的に結合する。
他の場合では、CCR9阻害剤はモノクローナル抗体である。例えばCCR9抗体は91Rであることが可能である、例えばChamorroら、MAbs6(4):1000−1012,2014を参照されたい。CCR9阻害剤の追加の非制限例は、例えば米国特許出願公開第2012/0100554号、第2012/0100154号、第2011/0123603号、第2009/0028866号、および第2005/0181501号に説明されている。
CCR9阻害剤−小分子
いくつかの場合では、CCR9阻害剤は小分子である。例えばCCR9阻害剤は、Traficet−EN(登録商標)(バーサーノン、CCX282、およびGSK1605786とも呼ばれる)またはTul652CCX507であることが可能である。例えばEksteenら、IDrugs13(7):472−481,2010、およびWaltersら、Gastroenterology144(5):S−815,2013を参照されたい。
小分子であるCCR9阻害剤の追加例は、当技術分野で公知である。
ELRケモカイン阻害剤
ELRケモカインは、グルタミン酸−ロイシン−アルギニン(ELR)モチーフをもつCXCケモカインである。例えば、Strieterら、J.Biol.Chem.270:27348−27357,1995を参照。
用語「ELRケモカイ阻害剤」は、CXCR1および/またはCXCR2のCXCL1、CXCL2、CXCL3、CXCL4、CXCL5、CXCL6、CXCL7、およびCXCL8の1つ以上(例えば、2、3、4、5、6、7、または8)に結合する能力を低下させる薬剤を指す。
いくつかの実施形態では、ELRケモカイン阻害剤は、CXCR1がCXCL8と相互作用する能力を遮断することによりCXCR1とCXCL8との間の結合を減少できる。いくつかの実施形態では、ELRケモカイン阻害剤は、CXCR1がCXCL6と相互作用する能力を遮断することによりCXCR1とCXCL6との間の結合を減少できる。いくつかの実施形態では、ELRケモカイン阻害剤は、CXCR1とCXCL6およびCXCL8の各々との間の結合を減少できる。
いくつかの実施形態では、ELRケモカイン阻害剤は、CXCR2がCXCL1と相互作用する能力を遮断することによりCXCR2とCXCL1との間の結合を減少できる。いくつかの実施形態では、ELRケモカイン阻害剤は、CXCR2がCXCL2と相互作用する能力を遮断することによりCXCR2とCXCL2との間の結合を減少できる。いくつかの実施形態では、ELRケモカイン阻害剤は、CXCR2がCXCL3と相互作用する能力を遮断することによりCXCR2とCXCL3との間の結合を減少できる。いくつかの実施形態では、ELRケモカイン阻害剤は、CXCR2がCXCL4と相互作用する能力を遮断することによりCXCR2とCXCL4との間の結合を減少できる。いくつかの実施形態では、ELRケモカイン阻害剤は、CXCR2がCXCL5と相互作用する能力を遮断することによりCXCR2とCXCL5との間の結合を減少できる。いくつかの実施形態では、ELRケモカイン阻害剤は、CXCR2がCXCL6と相互作用する能力を遮断することによりCXCR2とCXCL6との間の結合を減少できる。いくつかの実施形態では、ELRケモカイン阻害剤は、CXCR2がCXCL7と相互作用する能力を遮断することによりCXCR2とCXCL7との間の結合を減少できる。いくつかの実施形態では、ELRケモカイン阻害剤は、CXCR2と、CXCL1、CXCL2、CXCL3、CXCL4、CXCL5、CXCL6、およびCXCL7の1つ以上(例えば、2、3、4、5、6、または7)との間の結合を減少できる。
いくつかの実施形態では、ELRケモカイン阻害剤は、CXCR1の、CXCL6およびCXCL8の一方または両方への結合を減少でき、CXCR2の、CXCL1、CXCL2、CXCL3、CXCL4、CXCL5、CXCL6、およびCXCL7の1つ以上(例えば、2、3、4、5、6、または7)への結合を減少できる。
いくつかの場合、ELRケモカイン阻害剤は、小分子である。いくつかの場合、ELRケモカイン阻害剤は、抗体または抗原結合性抗体断片である。
ELRケモカイン阻害剤−抗体
いくつかの実施形態では、ELRケモカイン阻害剤は、抗体またはその抗原結合性断片(例えば、FabまたはscFv)である。いくつかの実施形態では、本明細書で説明する抗体または抗原結合性断片は、CXCR1および/またはCXCR2に特異的に結合する。いくつかの実施形態では、本明細書で説明する抗体または抗原結合性断片は、CXCL1、CXCL2、CXCL3、CXCL4、CXCL5、CXCL6、CXCL7およびCXCL8(IL−8)の1つ以上(例えば、2、3、4、5、6、7、または8)に特異的に結合する。
ELRケモカイン阻害剤は、例えば、モノクローナル抗体であり得る。ELR阻害剤の非限定的例はTAB−099MZである。抗体または抗原結合性抗体断片であるELRケモカイン阻害剤の追加の例は、例えば、米国特許第9,290,570号;および米国特許出願公開第2004/0170628号、第2010/0136031号、第2015/0160227号、第2015/0224190号、第2016/0060347号、第2016/0152699号、第2016/0108117号、第2017/0131282号、第2016/0060347号、第2014/0271647号、第2014/0170156号、第2012/0164143号、第2010/0254941号、第2009/0130110号、第2008/0118517号、第2004/0208873号、第2003/0021790号、第2002/0082396号、および第2001/0006637号に記載されており、その各々は参照により本明細書に組み込まれる(例えば、ELRケモカイン阻害剤を記述している部分)。
ELRケモカイン阻害剤−小分子
いくつかの場合、ELRケモカイン阻害剤は、例えば、小分子である。例えば、ELRケモカイン阻害剤は、LY−3041658またはレペルタキシン(レパリキシン;DF 1681Y)であり得る。小分子であるELRケモカイン阻害剤の追加の非限定的例は、例えば、米国特許出願公開第2007/0248594号、第2006/0014794号、第2004/0063709号、第2004/0034229号、第2003/0204085号、第2003/0097004号、第2004/0186142号、第2004/0235908号、第2006/0025453号、第2017/0224679号、第2017/0190681号、第2017/0144996号、および第2017/0128474号に記載されており、その各々は参照により組み込まれる(例えば、ELRケモカイン阻害剤を記述している部分)。
いくつかの実施形態では、ELRケモカイン阻害剤はペプチドであり、例えば、米国特許出願公開第2009/0270318号、第2009/0118469号、および第2007/0160574号、第2007/0021593号、第2003/0077705号、および第2007/0181987号に記載されているペプチドのいずれかであり、その各々は参照により組み込まれる(例えば、ELRケモカイン 阻害剤を記述している部分)。
組合せ検出
分析物、例えば、細菌、バイオマーカー、および/または本明細書で開示する薬物の任意の組合せが本明細書で説明する方法のいずれかを使用して検出できる。例えば、本明細書で開示する方法および装置は、胃腸障害を示すバイオマーカーおよび胃腸障害を治療するために使用される薬物などの分析物の組合せを検出するために使用できる。本方法および装置は、上で開示した薬物および別の薬物、例えば、第1の薬物と組み合わせて使用される別の薬物を検出するために使用できる。かかる薬物の例には、2−アミノ−6−アリール−5−置換ピリミジン(米国特許第4,665,077号を参照);非ステロイド性抗炎症薬(NSAID);ガンシクロビル;タクロリムス;コルチゾールもしくはアルドステロンなどのルココルチコイド(lucocorticoid);シクロオキシゲナーゼ阻害剤などの抗炎症薬;5−リポキシゲナーゼ 阻害剤;またはロイコトリエン受容体遮断薬;アザチオプリンもしくはミコフェノール酸モフェチル(MMF)などのプリン拮抗薬;シクロホスファミドなどのアルキル化剤;ブロモクリプチン;ダナゾール;ダプソン;グルタルアルデヒド(MHC抗原をマスクする、米国特許第4,120,649号に記載されているものなど);MHC抗原およびMHC断片に対する抗イディオタイプ抗体;シクロスポリン;6−メルカプトプリン;副腎皮質ステロイドもしくは糖質コルチコイドもしくはグルココルチコイド類似体、例えば、プレドニゾン、SOLU−MEDROL(登録商標)を含むメチルプレドニゾロン、メチルプレドニゾロンコハク酸エステルナトリウム、およびデキサメタゾン;メトトレキサート(経口または皮下)などのジヒドロ葉酸レダクターゼ阻害剤;クロロキンおよびヒドロキシクロロキンなどの抗マラリア薬;スルファサラジン;レフルノミド;サイトカインまたはサイトカイン受容体抗体もしくは拮抗薬で、抗インターフェロンα、β、もしくはγ抗体、抗腫瘍壊死因子(TNF)α抗体(インフリキシマブ(REMICADE(登録商標))またはアダリムマブ)、抗TNF−αイムノアドヘシン(エタネルセプト)、抗TNF−β抗体、抗インターロイキン−2(IL−2)抗体および抗IL−2受容体抗体、ならびに抗インターロイキン−6(IL−6)受容体抗体および拮抗薬を含む;抗CD 1 laおよび抗CD 18抗体を含む抗LFA−1抗体;抗L3T4抗体;異種抗リンパ球グロブリン;汎−T抗体、抗CD3もしくは抗CD4/CD4a抗体;LFA−3結合ドメインを含有する可溶性ペプチド(1990年7月26日に公開されたWO90/08187);ストレプトキナーゼ;トランスフォーミング増殖因子β(TGFβ);ストレプトドマーゼ(streptodomase);宿主からのRNAもしくはDNA;FK506;RS−61443;クロラムブシル;デオキシスパガリン;ラパマイシン;T細胞受容体(Cohenら、米国特許第5,114,721号);T細胞受容体断片(Offnerら、Science,251:430−432(1991);WO90/11294;Ianeway,Nature,341:482(1989);およびWO91/01133);BAFFもしくはBR3抗体またはイムノアドヘシンおよびzTNF4拮抗薬などのBAFF拮抗薬(検討用、MackayおよびMackay、Trends Immunol,23:113−5(2002)を参照および以下の定義も参照);CD40−CD40リガンドに対する遮断抗体を含む、抗CD40受容体もしくは抗CD40リガンド(CD154)などの、T細胞ヘルパーシグナルと干渉する生物学的薬剤(例えば、Durieら、Science,261:1328−30(1993);Mohanら、J.Immunol,154:1470−80(1995))およびCTLA4−Ig(Finckら、Science,265:1225−7(1994));ならびにT10B9などのT細胞受容体抗体(EP340,109)を含む。本明細書で説明する方法のいずれかを使用して検出され得る薬物の非限定的例には、ブデノシド;上皮増殖因子;アミノサリチル酸;メトロニダゾール;メサラミン;オルサラジン;バルサラジド;抗酸化剤;トロンボキサン阻害剤;IL−1受容体拮抗薬;抗IL−1モノクローナル抗体;増殖因子;エラスターゼ阻害剤;ピリジニルイミダゾール化合物;TNF拮抗薬;IL−4、IL−10、IL−13および/またはTGFβサイトカインもしくはそのアゴニスト(例えば、アゴニスト抗体);IL−11;プレドニゾロン、デキサメタゾンもしくはブデソニドのグルクロニド−もしくはデキストラン−抱合プロドラッグ;ICAM−Iアンチセンスホスホロチオエートオリゴデオキシヌクレオチド(ISIS 2302;Isis Pharmaceuticals,Inc.);可溶性補体受容体1(TPlO;T Cell Sciences,Inc.);緩効性メサラジン;血小板活性化因子(PAF)の拮抗薬;シプロフロキサシン;およびリグノカインも含む。現在クレームする方法を使用して検出できる薬物の例には、スルファサラジン、関連サリチル酸含有薬、および副腎皮質ステロイドを含む。いくつかの実施形態では、本明細書で説明する方法は、鉄、止痢薬、アザチオプリン、6−メルカプトプリン、および/またはメトトレキサートを検出するために使用できる。
別の実施形態では、本明細書で説明する方法は、本明細書で説明するようなTNF阻害剤および:CHST15阻害剤、IL−6受容体阻害剤、IL−12/IL−23阻害剤、インテグリン阻害剤、JAK阻害剤、SMAD7阻害剤、IL−13阻害剤、IL−1受容体阻害剤、TLRアゴニスト、免疫抑制剤、生バイオセラピューティック(例えば、種ロゼブリアホミニス、ユーバクテリウム−レクタレ、ジアリスタ属invisus、ルミノコッカス−アルブス、ルミノコッカス−カリダス、およびルミノコッカス−ブロミイの細菌)、または幹細胞の1つの検出を提供できる。
分析物結合剤
以下で説明する、ある検出方法は、試料中の分析物を検出するために少なくとも1つの分析物結合剤を利用できる。「分析物結合剤」は、特定の分析物に結合する分子である。一部の分析物結合剤は、以下で説明する方法を使用して検出される別の分子に結合する分析物の能力に従った分析物(例えば、前述の分析物)を含む。例えば、いくつかの実施形態では、分析物結合剤は、抗体が特異的に結合する抗原を検出および/または定量化するための試薬として使用される場合、抗体を含む。しかし、いくつかの実施形態では、抗体は分析物(例えば、TNFα抗体などの、薬物である抗体)であり、分析物結合剤は、抗体が特異的に結合する抗原を含有し、それにより抗体を検出および/または定量化するための試薬としてのその使用を可能にする。いくつかの実施形態では、分析物結合剤は、微生物(例えば、病原菌)の特定の属、種、または株に特異的な分析物に結合する。いくつかの実施形態では、分析物結合剤は、分析物に特異的に結合し、それにより分析物の特定の空間的および極性構造との相補として定義される表面上または空洞内の領域を有する。いくつかの実施形態では、分析物結合剤および対応する分析物は、結合対を形成し、例えば、免疫学的対(抗原−抗体など)、ビオチン−アビジン対、ホルモン−ホルモン受容体対、核酸二重鎖、免疫グロブリンG−タンパク質A対、DNA−DNA、DNA−RNA、および同様のものなどのポリヌクレオチド対などであるが、それらに限定されない。いくつかの実施形態では、分析物結合剤は、抗体(例えば、モノクローナル抗体)、アフィマー(affimer)、アプタマー、抗原、受容体、小分子、および核酸(例えば、DNA分子またはRNA分子)を含む。いくつかの実施形態では、結合対(例えば、分析物結合剤および/または分析物)のいずれの構成要素も本明細書で説明するように検出可能に標識できる。
いくつかの実施形態では、分析物結合剤は、標的分析物の核酸配列と相補的な核酸の一部を含む。本明細書では、「相補的(complementary)」は、2つの核酸配列間の水素結合を通した対合のための能力を指す。例えば、標的分析物のある位置における核酸塩基が分析物結合剤の対応する位置における核酸塩基と水素結合可能である場合、それらの塩基はその位置で相互に相補的であると考えられる。いくつかの実施形態では、100%の相補性は要求されない。いくつかの実施形態では、100%の相補性が要求される。標的分析物の核酸配列に結合する分析物結合剤を設計するために常法が使用できる。いくつかの実施形態では、分析物結合剤は、標的分析物(例えば、DNA分子またはRNA分子)の核酸配列中に存在する、少なくとも5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、45、50、55、60、65以上の近接したヌクレオチドまたはヌクレオシドに相補的な核酸配列を含む。一般に、本明細書で説明する装置および方法で有用な分析物結合剤は、標的分析物の核酸配列に対して少なくとも80%の配列相補性を有し、例えば、標的分析物の核酸配列に対して、少なくとも85%、少なくとも90%、少なくとも92%、少なくとも94%、少なくとも95%、少なくとも96%、少なくとも97%、少なくとも98%、少なくとも99%、または100%相補的である)。
いくつかの実施形態では、分析物結合剤は、光増感剤、蛍光化合物、および/または本明細書で説明する化学発光性化合物などの検出可能な成分を含む。いくつかの実施形態では、分析物結合剤は、本明細書で説明する装置の検出システム、例えば、光学検出システム、によって検出可能である。
摂取可能装置
摂取可能装置およびそれらの使用は、例えば、次の米国特許出願に記載されており、その各々が参照により本明細書に組み込まれる:2014年8月15日に出願された「Ingestible Medical Device」というタイトルのUSSN第14/460,893号;2017年3月24日に出願された「Electromechanical Pill Device with Localization Capabilities」というタイトルのUSSN第15/514,413号;2017年8月18に出願された「Systems and Methods for Obtaining Samples using Ingestible Devices」というタイトルのUSSN第15/680,400号;2017年8月18日に出願された「Sampling Systems and Related Materials and Methods」というタイトルのUSSN第15/680,430号;2017年9月8日に出願された「Electromechanical Ingestible Delivery of a Dispensable Substance」というタイトルのUSSN第15/699,848号;2017年3月31日に出願された「Localization Systems and Methods for an Optoelectromechanical Pill Device」というタイトルのUSSN第62/480,187号;および2017年8月3日に出願された「Localization Systems and Methods for an Ingestible Device」というタイトルのUSSN第62/540,873号。
一般に、摂取可能装置は、GI管に(例えば、口から)入って、GI管の1つ以上の領域を通過している間に1つ以上の試料を収集することが可能であるように構成される。任意選択として、本装置は、被験者のGI管内にある間に試料を分析する能力(生体内)、被験者のGI管内にある間に物質(例えば、治療薬)を送達する能力(生体内)および/または被験者のGI管の外部で装置の位置を確認する能力(生体外)を含む、1つ以上の追加の機能を含むことができる。
本明細書で説明する摂取可能装置は、一般に、従来型の丸薬のような、カプセルの形状であり得る。いくつかの実施形態では、本装置は、経口摂取可能装置である。いくつかの実施形態では、本装置は、生殖器系に挿入して、生殖器系から除去するためである。追加として、本装置の形状は、より容易な経口摂取、または挿入および除去を提供し、医療関係者および患者になじみのあるものでもある。
従来型の丸薬とは異なり、本装置は、GI管(例えば、胃内の筋収縮力および濃塩酸の影響)または生殖器系の化学的および力学的環境に耐えるように設計される。しかし、患者の体内に留まることを意図した他の装置(例えば、医療用インプラント)とは異なり、摂取可能装置は、(一般に)体内を一時的にのみ移動するか、または女性生殖器系の場合は選択的に挿入および身体から除去されるように設計される。それに応じ、摂取可能装置の材料および製造を規定する取締規則は、体内に留まることを意図した装置に対するものよりも厳しくない可能性がある。それでもなお、摂取可能装置はやはり身体に入るので、摂取可能装置を製造するために使用される材料(複数可)は一般に、生体適合性に対する標準(例えば、ISO 10993)に少なくとも従うように選択される。さらに、摂取可能装置内部の構成要素は、特定有害物質使用制限指令(RoHS)としても知られている、Directive 2002/95/ECに従い、禁止金属および/または有毒金属がなく、無鉛である。
摂取可能装置を製造するために使用され得る広範囲の材料がある。摂取可能装置の異なる構成要素の各々に対して異なる材料が使用され得る。これらの材料の例には、生体適合性に対するISO 10993およびUSPクラスVI仕様に適合する熱可塑性プラスチック、フッ素重合体、エラストマー、ステンレス鋼およびガラスを含むが、それらに制限されない。ある実施形態では、これらの材料は、デュロメーター(例えば、NuSil(商標)によって製造されたMED−4942(商標))を使用して測定される10〜90の硬度レベルをもつ液状シリコーンゴム材料、例えば、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリエチレン(PE)、ポリウレタン(PU)またはポリテトラフルオロエチレン(PTFE)などであるが、それらに限定されない軟質生体適合性重合体材料、および軟質または柔軟な生体適合性材料でコーティングされた硬質重合体材料(例えば、シリコーン重合体でコーティングされたポリ(メチルメタクリレート)(PMMA)材料)をさらに含み得る。異なる構成要素に対して異なる材料を使用すると、タンパク質、抗体、および他のバイオマーカーとの相互作用のためにある表面の機能付与を可能にし得る。例えば、Teflon(登録商標)は、これらの構成要素間の摩擦を低減するために任意の可動構成要素に対して摂取可能装置における材料として使用され得る。他の材料例は、例えば、ポリジメチルシロキサン(PDMS)、ホウケイ酸ガラス、および/またはシリコンなどの、微細加工で一般に使用される他の材料を含み得る。
一般に、摂取可能装置の筐体は、感光性アクリル重合体材料などの、一種のプラスチックから製造され得る。筐体は、2つの筐体端部を連結させることによって形成され得る。筐体は、実質的に、摂取可能装置の内部をその外部環境から保護し、また、外部環境(例えば、GI管または生殖器系)を装置内部の構成要素から保護する。
さらに、装置は、1つ以上の追加の保護層を含み得る。追加の保護は、筐体に関連した任意の構造的問題から生じる任意の悪影響(例えば、2つの筐体端部がばらばらになる、または筐体内で生じる破損)から患者を保護し得る。例えば、装置内の電源は、電源上の電気接点だけが露出するように、不活性で柔軟な材料(例えば、シリコーン重合体の薄層)で覆われ得る。電源に対するこの追加の保護は、装置内の化学物質が患者の身体内に染み込むのを防ぎ得る。
また、装置の表面および装置内の異なる構成要素の表面は、それらの意図する用途に従って変わる異なる処理を受け得る。例えば、装置の表面は、親水性挙動を高めるためにプラズマ活性化を受け得る。装置の通常の動作中に生体液または希釈液などの流体と接触することを意図した希釈チャンバ、貯蔵構成要素、ポート、弁、ポンプおよび/または導管も親水化処理を受け得、他方、ある他の構成要素は疎水化処理を受け得る。
図1は、ハウジング内に複数の開口部がある摂取可能装置例100を例示する。摂取可能装置100は、第1の端部102A、第2の端部102B、および第1の端部102Aから第2の端部102Bに長手方向に延在する壁104をもつ外側ハウジングを有する。摂取可能装置100は、ハウジング内に第1の開口部106を有し、それは、ハウジング内の第2の開口部108に連結される。摂取可能装置100の第1の開口部106は、実質的に第2の開口部108と垂直に向けられていて、第1の開口部106と第2の開口部108との間の連結は、摂取可能装置100内に湾曲したチャンバ110を形成する。
摂取可能装置100、または本開示で説明する他の摂取可能装置のいずれかの全体的な形状は、細長い丸薬またはカプセルに類似し得る。これは、摂取可能装置100を摂取し易くして、GI管を通って容易に移動できるようにし得る。胃などの、GI管のある部分では、摂取可能装置100は、任意の方向に自由に移動または回転し得る。GI管の他の部分では、摂取可能装置100の移動は制限され得る。例えば、小腸の比較的狭い領域では、小腸の壁が摂取可能装置に圧力を掛けて、摂取可能装置100を小腸の長さに沿って長手方向に向かせる。この場合、小腸の壁は摂取可能装置100の長手方向に延在する壁104を包み込み、摂取可能装置100は、端部102Aまたは102Bを先頭にして小腸を通って移動する。
例示を目的として、図1の摂取可能装置100は、壁104の一部内に半径方向に向けられて配置された第1の開口部106、および第1の端部102Aの近くに長手方向に向けられて配置された第2の開口部108を示す。しかし、いくつかの実施形態では、第1の開口部106および第2の開口部108の正確な位置および配向は、図1に示すものとは異なっている可能性がある。GI管を通過中、小腸内部の自然収縮で摂取可能装置100の壁104の異なる部分に半径方向に圧力が印加され得、それは、固形物または流体を第1の開口部106の中に押し込み得る。新しい物質(例えば、GI管の小腸または他の部分からの流体および固体粒子)が第1の開口部106を通って湾曲したチャンバ110に入ると、湾曲したチャンバ110内に既にあった古い物質が第2の開口部108を通って湾曲したチャンバ110から自然に押し出され得る。
いくつかの実施形態では、湾曲したチャンバ110の一部は、GI管から取得した試料を保持し得る、試料採取チャンバとして使用され得る。いくつかの実施形態では、湾曲したチャンバ110は、サブチャンバに細分されて、その各々は一連の1つ以上の弁またはインターロックによって区切られ得る。例えば、サブチャンバは、湾曲したチャンバ110の異なる部分内に複数の試料を保持するために使用され得る。いくつかの実施形態では、湾曲したチャンバ110は、摂取可能装置100内の他のチャンバ、または摂取可能装置100のハウジング上に配置された他の開口部に連結される。これは、古い試料を摂取可能装置100内に貯蔵したまま、新しい試料を湾曲したチャンバ110内に取得するのを可能にし得る。いくつかの実施形態では、摂取可能装置100は、試料採取チャンバ内に含まれている試料の特性、または試料に適用されたアッセイ技術の結果を検出するためのセンサーを備える。いくつかの実施形態では、摂取可能装置100は、試料を取得して試料採取チャンバ内部に保持するように構成され、それは後で取り出され得る。
いくつかの実施形態では、第1の開口部106、第2の開口部108、または湾曲したチャンバ110は、親水性材料もしくは疎水性材料、スポンジ、弁、または空気透過膜の1つ以上を含む。例えば、一方向弁は物質が第2の開口部108を通って湾曲したチャンバ110に入るのを防ぎ得る。代替例として、空気透過膜を第2の開口部108近くの湾曲したチャンバ110内に配置すると、不必要なガスおよび気泡が空気透過膜を通過して、湾曲したチャンバ110から出るのを可能にし得、同時に、固体または液体試料が空気透過膜を通過するのを防ぎ得、湾曲したチャンバ110内部に保持される。空気透過膜は、固体または液体試料が第2の開口部108を通って湾曲したチャンバ110に入るのも防ぎ得る。
親水性材料またはスポンジの使用は、試料が湾曲したチャンバ110内に保持されるのを可能し得、流体が第1の開口部106を通って入って、湾曲したチャンバ110内の空気またはガスを押しのけるために必要な圧力量を低減し得る。摂取可能装置100に組み込まれ得る親水性材料の例には、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、および同様のものなどの、親水性重合体を含む。同様に、プラズマ処理などの、様々なタイプの処理を経ている材料は、適切な親水特性を有し得、摂取可能装置100に組み込まれ得る。スポンジは、綿繊維、レーヨン、ガラス、ポリエステル、ポリエチレン、ポリウレタン、および同様のものなどの、任意の適切な材料または材料の組合せで作られ得る。スポンジは一般に、Porex(登録商標)によって製造されたものなど、市販の材料から作られ得る。
いくつかの実施形態では、スポンジは、それらの吸収性を変えるか、または試料を保持するのを支援するために、処理され得る。スポンジを処理するために、単独で、または組み合わせて使用され得る材料の例には、ソルビン酸、プロピルパラベン(propyl parabene)、クエン酸、Tween(登録商標)(ポリソルベート)などの界面活性剤、DNA阻害剤および安定剤、RNA阻害剤および安定剤、タンパク質阻害剤および安定剤、ならびに同様のものなどを含む。いくつかの実施形態では、スポンジは、それらの吸収性または他の物理的特性を変えるためにカットまたは摩耗され得る。
第2の開口部108の近くに配置された疎水性材料は液体をはじいて、液体試料が第2の開口部108を通って湾曲したチャンバ110に入るか、または湾曲したチャンバ110から出るのを阻止する。これは、空気透過膜と同様の機能を果たし得る。摂取可能装置100に組み込まれ得る疎水性材料の例には、ポリカーボネート、ポリアクリレート(acrylics)、フルオロカーボン、スチレン、ある形式のビニル、および同様のものを含む。
前述の様々な材料は例として提供されており、制限するものではない。実際には、任意のタイプの適切な親水性、疎水性、または試料保持材料が摂取可能装置100で使用され得、摂取可能装置100に関連して説明する教示は、本開示で説明する他の摂取可能装置のいずれにも取り入れられ得る。試料の取得、試料の移動の制御、または不必要なガスの除去のための様々な方法が、図2〜図9に関連して説明され、図2〜図9に関連して説明される様々な構造または技術のいずれも摂取可能装置100に組み込まれ得る。
図2は、ハウジング内に複数の開口部をもち、摂取可能装置100(図1)に対して行われ得る様々な修正のある、摂取可能装置例200を例示する。摂取可能装置100と同様に、摂取可能装置200は、第1の端部202A、第2の端部202B、および第1の端部202Aから第2の端部202Bに長手方向に延在する壁204をもつ外側ハウジングを有する。摂取可能装置100と同様に、摂取可能装置200は、ハウジング内に第1の開口部206を有し、それは、ハウジング内の第2の開口部208に連結される。第1の開口部206と第2の開口部208との間の連結は、摂取可能装置200内に湾曲したチャンバ210を形成する。
摂取可能装置200では、湾曲したチャンバ210の一部は試料採取チャンバ212を形成する。いくつかの実施形態では、摂取可能装置200は、試料採取チャンバ内に、または試料採取チャンバに近接して、センサー(図示せず)を含み得る。このセンサーは、試料の特性を検出するために使用され得る。いくつかの実施形態では、試料採取チャンバ内の試料にアッセイ技術が適用され、センサーはアッセイ技術の結果を検出するために使用され得る。第1の開口部206と試料採取チャンバ212との間に第1の弁214が配置される。同様に、第2の開口部208と試料採取チャンバ212との間に第2の弁216が配置される。いくつかの実施形態では、弁214および216は、流体が試料採取チャンバ212に入るか、もしくは試料採取チャンバ212から出るのを防ぐか、または試料を試料採取チャンバ212内で分離するために使用され得る。
摂取可能装置200は、弁214および216に連結された機械式アクチュエータ218を含む。いくつかの実施形態では、機械式アクチュエータ218は、弁214および216の一方または両方を開位置と閉位置との間で動かすために使用される。いくつかの実施形態では、機械式アクチュエータ218は、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、または摂取可能装置200内部の他の回路によって制御される。開位置では、第1の弁214は、試料が、第1の開口部206に連結された湾曲したチャンバ210の一部を通って試料採取チャンバ212に入り、試料採取チャンバ212から出るのを可能にし得る。同様に、開位置では、第2の弁216は、試料が、第2の開口部208に連結された湾曲したチャンバ210の一部から試料採取チャンバ212に入り、試料採取チャンバ212から出るのを可能にし得る。弁214および216が閉位置にある場合、それらは試料が試料採取チャンバ212に入るのも、試料採取チャンバ212から出るのも許可しない。
いくつかの実施形態では、弁214および216は、回転弁、ピン弁、フラップ弁、バタフライ弁、ボール弁、プラグ弁、または任意の他の適切なタイプの一方向弁もしくは二方弁であり、同じか、または異なるタイプの弁であり得る。いくつかの実施形態では、弁214および216の一方または両方は、図3に関して説明する浸透弁(osmotic valve)と同様に、試料が取得された後に再密封する自動弁である。いくつかの実施形態では、弁214および216の一方または両方は、図9に関して説明するポンピング機構などの、ポンピング機構を含む。例示を目的として、摂取可能装置200は、弁214および216の両方が、機械式アクチュエータ218に連結された可動二方弁として示されている。しかし、いくつかの実施形態では、機械式アクチュエータ218は、弁の1つのみに連結され、他方の弁は、受動型一方弁と置き換えられ得る。例えば、機械式アクチュエータ218は、第1の弁214のみに連結され得、第2の弁216は、ガス、流体、または固体が、第2の開口部208に連結された湾曲したチャンバ210の一部を通って試料採取チャンバ212から出るのを可能にする受動型一方弁と置き換えられ得る。これは、流体が第2の開口部208から試料採取チャンバ212に入るのを制限し得るが、試料が取得されると、不必要な物質が試料採取チャンバ212から除去されるのを可能にする。
いくつかの実施形態では、摂取可能装置200は、GI管内での摂取可能装置200の大まかな位置を検出することが可能であり得る。例えば、本装置が胃、小腸、または大腸内にあるかを判断するために、摂取可能装置200に沿って配置された発光ダイオードとセンサーの様々な組合せを使用することが可能であり得る。GI管内での摂取可能装置の位置を判断するための方法は、本明細書の別の箇所でさらに詳細に説明される。これらの実施形態では、摂取可能装置200は、摂取可能装置200がGI管内の所定の位置に到達しているという判断に応答して、弁214および216を開位置に移動させるために機械式アクチュエータ218を使用するように構成され得る。例えば、摂取可能装置200に搭載されたマイクロコントローラは、摂取可能装置200が小腸内にある場合に限り、弁214および216を開くように構成され得、それにより、小腸内部から試料を取得する。
例示を目的として、摂取可能装置200は、実質的に直線に配向された機械式アクチュエータ218、第1の弁214、および第2の弁216と共に示されており、単一の軸220が機械式アクチュエータ218を弁214および216に連結するために使用されている。しかし、いくつかの実施形態では、機械式アクチュエータ218の位置に対する弁214および216の配向および/または位置決めは図示するものとは異なり得、機械式アクチュエータ218の弁214および216への連結も異なり得る。いくつかの実施形態では、機械式アクチュエータ218は、弁214および216を同時に動かす。例えば、いくつかの実施形態では、弁214および216は回転弁であり、それらは、摂取可能装置200の長さに沿って機械式アクチュエータ218から延出する軸220を回転させることにより同時に開閉され得る。代替例として、弁214および216はピン弁であり得、ピンは、摂取可能装置200の長さに沿って機械式アクチュエータ218から延出する軸220に取り付けられ得る。この場合、機械式アクチュエータ218は、軸220を直線的に動かすことによって弁を開閉し得る。これは、機械式アクチュエータ218を、ソレノイドなどの、線形アクチュエータとなるように構成することによって達成され得る。代替として、機械式アクチュエータ218は回転式アクチュエータであり得、回転が直線運動に変換され得る。当業者は、これは、例えば、機械式アクチュエータ218を、ボールねじ機構、ねじ式リードナットおよびリードスクリュー機構、ラックピニオン機構、または同様のものに連結することにより、任意の数の方法で行われ得ることを理解するであろう。
いくつかの実施形態では、摂取可能装置200は、第2の弁216を全く含まない。この場合、試料採取チャンバ212内に含まれている流体および固体は、第2の開口部208を通って自由に出ることができ得る。代替として、第2の開口部208近くの第2の弁216は、空気透過膜によって置き換えられ得、それは、流体および/または固体を試料採取チャンバ212内にそのまま保持しながら、ガスおよび不必要な気泡が第2の開口部208を通って試料採取チャンバ212から出るのを可能にし得る。代替として、第2の開口部208近くの第2の弁216は疎水性材料で置き換えられ得る。空気透過膜と同様に、適切に位置付けられた疎水性材料は、第2の開口部208に近接した湾曲したチャンバ210の壁を覆うために使用され得、それは、ガスおよび不必要な気泡が第2の開口部208を通って試料採取チャンバ212から出るのを可能にし得、同時に、何らかの流体が第2の開口部208を通って試料採取チャンバ212に入るか、または試料採取チャンバ212から出るのを制限する。いくつかの実施形態では、前述の機構の1つ以上が、同じ摂取可能装置で組み合わされ得る。例えば、摂取可能装置200は第2の弁216を二方弁として実装し得、第2の開口部208の近く配置された疎水性材料および空気透過膜も有し得る。
いくつかの実施形態では、湾曲したチャンバ210は、1つ以上のサブチャンバ(図示せず)に連結される。これらのサブチャンバの各々は、1つ以上の試料を保持するように構成されて、試料を試料採取チャンバ212、および他のサブチャンバの両方から分離し得る。例えば、各サブチャンバは、一方向弁を通して湾曲したチャンバ210に連結されて、試料が湾曲したチャンバ210からサブチャンバに入るのを可能にするが、取得された試料がサブチャンバから出て、湾曲したチャンバ210または試料採取チャンバ212のいずれかに再度入るのを防ぎ得る。一般に、サブチャンバ内に含まれている試料を分離するために任意のタイプの弁または他の適切な機構が使用され得る。いくつかの実施形態では、摂取可能装置200は、異なる時におけるか、またはGI管の異なる位置からの、異なる試料を異なるサブチャンバに割り当てる。例えば、摂取可能装置200は、十二指腸から試料を取得して、それを第1のサブチャンバに割り当て得、摂取可能装置200は後に、回腸から試料を取得して、それを第2のサブチャンバに割り当て得る。いくつかの実施形態では、異なるタイプのアッセイ技術または診断法が、異なるサブチャンバ内に含まれている試料の一部に適用される。
図3は、試料を取得するために摂取可能装置に組み込まれ得る、浸透弁機構300の例を示す。浸透弁機構300は、摂取可能装置100(図1)および200(図2)の形状と同様に、第1の端部、第2の端部、および第1の端部と第2の端部との間に長手方向に延在する壁を特徴とする摂取可能装置において使用され得る。
浸透弁機構300は、吸込口302を含み、それは試料採取チャンバ304に連結される。いくつかの実施形態では、吸込口302は試料採取チャンバ304を直接または間接的に、摂取可能装置のハウジング内の開口部に連結する。
浸透弁機構300の初期状態が略図300Aに示されている。略図300Aに示すように、浸透弁機構300の吸込口302は、吸込口302内に配置された使い捨て密封装置306を使用して密封される。使い捨て密封装置306は、発熱体308に隣接して位置付けられる。浸透弁機構300が開かれる時(摂取可能装置がGI管の所望の位置にあると判断する位置確認機構によって判断され得る)、発熱体308が密封装置306に熱を加えて、密封装置306を変形させて吸込口302を開かせる。
いくつかの実施形態では、密封装置306は、ワックスなどの、発熱体308の使用を通して溶融可能、変形可能、および/または破壊可能な材料で作られている栓であり得る。例えば、いくつかの実施形態では、発熱体308は、電流が通過するとオーム加熱を受ける抵抗加熱器であり得、密封装置306はワックス栓である。いくつかの実施形態では、ワックス栓を形成するために使用されるワックスのタイプは、セ氏38度〜80度の間の融点を有し、それは人体の環境温度を上回るが、発熱体308を使用して容易に達成され得る。浸透弁機構300のいくつかの実施形態は、前述の範囲外の温度で溶けるか、または変形する密封装置306を使用し得るが、浸透弁機構300はGI管に望ましくない損傷または熱傷を引き起こさないことを確実にするために実施上の配慮が行われ得る。いくつかの実施形態では、マイクロプロセッサは、発熱体308を制御するように構成されて、それに熱を発生させる。例えば、マイクロプロセッサは、一旦、摂取可能装置がGI管内の特定の位置に到達すると、発熱体308を作動させるように構成され得る。吸込口302を開かせるための機構例が図4および図5に関連してさらに詳細に説明される。図3、図4、および図5は密封装置306をある種の栓として示しているが、任意のタイプの適切な密封装置が使用され得る。例えば、いくつかの実施形態では、密封装置は破壊可能膜を含み、それは、膜に熱が加えられると破壊され得る。いくつかの実施形態では、浸透弁機構300は発熱体308を含まず、密封装置306は、機械式アクチュエータによって、または電磁場を通して、溶かされ、変形され、破壊され、または吸込口302から取り除かれる。例えば、密封装置306は、十分に大きい電流または磁場が膜に印加されると破裂する膜であり得る。
浸透弁機構300の試料採取チャンバ304内部は、吸収材料310を含む、部材で作られていて、吸収材料310の少なくとも一部は、吸込口302の近くに配置される。吸収材料310は、図1に関連して説明した材料のいずれかなどの、任意の適切なスポンジ材料または親水性材料を含み得る。吸込口302の近くに配置された吸収材料310の一部は、流体と接触すると膨張する傾向があり得る。浸透弁機構300は、試料採取チャンバ304内部にバリア312を有し、それは3つの部分に分けられる。バリア312の第1の部分は可撓性膜314であり、可撓性膜314に隣接したバリア312の第2の部分は剛性部分316であり、剛性部分316に隣接したバリア312の第3の部分は半透膜318である。
試料採取チャンバ304内のバリア312は、吸込口302と吸収材料310との間に位置付けられて、吸収材料310の表面を覆う。吸込口302の封が解かれると、試料(例えば、GI管から取得した固体粒子を含む流体試料)が吸込口302を通って試料採取チャンバ304に入って、試料採取チャンバ304を充填し始める。吸収材料310は、流体試料と接触すると膨張する自然な傾向を有し得る。しかし、吸収材料310の表面を覆うことにより、バリア312は吸収材料310のある部分だけが膨張できるようにし得る。バリア312はまた、流体試料が試料採取チャンバ304に入ると、その流れを方向付けて、流体試料が吸収材料310のある部分とだけ接触できるようにもし得る。
略図300Bは、吸込口302の封が解かれた直後の浸透弁機構300を示す。一旦、吸込口302の封が解かれると、試料採取チャンバ304が開かれ得、試料が吸込口302を通って試料採取チャンバ304に入り得る。いくつかの実施形態では、試料は可撓性膜314を通過して吸収材料310に接触できない。結果として、可撓性膜314は、試料が試料採取チャンバ304に入るときに試料を導くために使用され得る。同様に、いくつかの実施形態では、試料はバリア312の剛性部分316を通過できず、剛性部分316も、試料が試料採取チャンバ304に入るときに試料を導くために使用され得る。半透膜318は、試料の少なくとも一部が半透膜を通過して吸収材料310に接触するのを可能にする。これは、試料が試料採取チャンバ304の上部を充填した後、吸収材料310によって吸収されるのを可能にし得、それは結果として、吸収材料310を膨張させ始め得る。
略図300Cは、吸収材料310が試料の一部を吸収した後の浸透弁機構300の状態を示す。可撓性膜314下の吸収材料310の部分は、吸収材料310が試料を吸収すると、膨張する。吸収材料310が膨張すると、可撓性膜314は押し上げられて吸込口302に接触し、試料採取チャンバ304から吸込口302を効率的に密封する。いくつかの実施形態では、剛性部分316は、剛性部分316下の吸収材料310の部分が膨張するのを防ぐ。いくつかの実施形態では、半透膜318は剛性であり得、半透膜318に隣接した吸収材料310の部分が膨張するのを防ぎ得る。
吸収材料310が膨張した後、吸込口302を再密封させて、試料の一部が試料採取チャンバ304内に閉じ込められ得る。一旦、試料が適切に閉じ込められると、広範なアッセイ技術または診断法を試料に適用することが可能であり得る。いくつかの実施形態では、剛性部分316と試料採取チャンバの壁との間の試料採取チャンバ304の部分が検査領域を形成する。例えば、剛性部分316の上にある検査領域内に含まれている試料の一部を調査するために試料採取チャンバ304内に、または試料採取チャンバ304に近接してセンサーが配置され得る。このセンサーは、試料の特性を調査するために使用され得るか、または試料に適用されたアッセイ技術の結果を検出するために使用され得る。
略図300Cは、例示のみを目的として示されており、制限するものではない。いくつかの実施形態では、浸透弁機構300は、バリア312を含まないか、またはバリア312の1つ以上の部分が除外されるか、もしくは試料採取チャンバ304内で再配置される。例えば、剛性部分316および半透膜318の位置が逆にされ得るか、または剛性部分316が除去されて、半透膜318が可撓性膜314と直接連結するように引き伸ばされ得る。浸透弁機構300がバリア312を含まないか、または可撓性膜314を含まない場合、吸込口302近くの吸収材料310の一部が膨張して吸込口302を塞ぎ得、吸込口302を効率的に再密封する。
いくつかの実施形態では、吸収材料310を形成するために使用される材料は、制御された速度で膨張し、それは、試料が試料採取チャンバ304に入るため、および吸込口302が再密封される前に試料採取チャンバ304が充填されるために十分な時間が経過していることを確実にし得る。これは、浸透弁機構300が可撓性膜314および/または半透膜318を含まない実施形態に対して特に有用であり得る。いくつかの実施形態では、吸収材料310の一部が溶解可能なフィルムまたは膜によって覆われており、それは、フィルムが溶けるのに十分な時間が経過するまで吸収材料310が膨張するのを防ぎ得る。
いくつかの実施形態では、試料採取チャンバ304は、1つ以上のサブチャンバ(図示せず)に連結される。これらのサブチャンバの各々は、試料を保持するように構成されて、試料を試料採取チャンバ304、および他のサブチャンバの両方から分離し得る。例えば、各サブチャンバは、一方向弁を通して試料採取チャンバ304に連結され得、試料が試料採取チャンバ304からサブチャンバに入るのを可能にするが、取得された試料がサブチャンバから出るのを防ぎ得る。代替例として、サブチャンバの各々は、浸透弁機構300と同様に配置された、密封装置、発熱体、および吸収材料で作られた部材を採用し得る。これらの実施形態では、サブチャンバの各々は、それらそれぞれの発熱体を作動させることによって開かれ得、十分な量の試料が取得された後に試料採取チャンバ304から自動的に密封され得る。一般に、サブチャンバ内に含まれている試料を分離するために任意のタイプの弁または他の適切な機構が使用され得る。いくつかの実施形態では、摂取可能装置200と同様、浸透弁機構300と共に複数のサブチャンバを採用する摂取可能装置は、異なる時におけるか、またはGI管の異なる位置からの、異なる試料を異なるサブチャンバに割り当て得る。
浸透弁機構300の変形形態は、本開示で説明する他の摂取可能装置のいずれかと組み合わされ得ることが当業者によって理解されるであろう。例えば、図2に関連して図示して説明する摂取可能装置200のいくつかの実施形態では、弁214および216の一方または両方は、浸透弁機構300のある実施形態と置き換えられ得る。弁214および216の一方または両方は、(例えば、機械式アクチュエータ218によって、または発熱体を通して)破壊または変形できる密封装置を含み得、弁214および216の一方または両方は、試料採取チャンバ212内に配置された吸収材料の膨張によって自動的に再密封され得る。
図4および図5は、浸透弁機構300(図3)のいくつかの実施形態が、試料を取得するためにどのように操作され得るかを詳細に例示する。
図4は、吸込口400の詳細な図を示しており、それは、封を解かれる前に、浸透弁機構300に組み込まれ得る。吸込口400は、中間部分404によって内側部分406から分離される、外側部分402を特徴とする。吸込口400の中間部分404は密封装置408を含み、それは、図3に関連して図示して説明する密封装置306と同じであり得る。発熱体410が、中間部分404の近くに、密封装置408に隣接して配置される。吸込口412Aおよび412Bの側面が吸込口400の形状を形成して、絶縁セラミックスなどの、絶縁材料、またはポリアミドイミド、ポリフェニレニサルファイド、ポリフェニレンオキシド、および同様のものなどの、重合体から構築され得る。例示を目的として、吸込口400の外側部分402は、試料414で充填されているとして示されており、それは、GI管から取得した流体試料であり得る。しかし、いくつかの実施形態では、吸込口400は、試料414が実際に外側部分402に含まれているかどうかに関わらず操作され得る。外側部分402および内側部分406は、中間部分404よりも幅が広い。傾斜壁416は外側部分402の幅を次第に狭くして、外側部分402の広い幅から中間部分404の狭い幅に移行する。この構成は、密封装置408の全体積を(中間部分404の幅がもっと広い構成と比較して)低減して、試料414に曝される密封装置408の表面積を減少させ、それは、密封装置408から試料414に失われる熱量を低減させ得る。その結果として、これは、発熱体410を使用して密封装置408の温度を上げるのを容易にし得る。いくつかの実施形態では、吸込口400の幾何形状は、エアポケット(図示せず)を外側部分402内に形成するのを可能にして、密封装置408をGI管内に含まれている流体から分離し得る。これは、密封装置408の周囲の絶縁隔壁として機能し得、また、発熱体410を使用して密封装置408の温度を上げるのも容易にし得る。その上、中間部分404と比較して内側部分406のより広い幅は、残余物捕捉領域418を形成し、それは、吸込口400の封が解かれた後、密封装置408の残余物を保持し得る。
いくつかの実施形態では、吸込口400の外側部分402は、摂取可能装置のハウジング内の開口部に直接または間接的に連結され得る。いくつかの実施形態では、試料が開口部に入るのを制限するものは何もなく、いつでも、吸込口400の外側部分402は、摂取可能装置がGI管内のどの部分にあっても、そこから収集された流体試料414で充填され得る。
密封装置408は、吸込口400の外側部分402内に含まれている流体試料414が吸込口400の内側部分406に入るのを防ぐ。簡潔にするために、図4および図5は、密封装置408を栓として示しており、それは発熱体410を使用して破壊され得るシールを形成する。しかし、いくつかの実施形態では、密封装置408は、吸込口400の外側部分402と吸込口400の内側部分406を分離するために中間部分404内で使用される、任意の他のタイプの破壊可能シールまたは弁であり得る。
いくつかの実施形態では、発熱体410は、マイクロコントローラによって操作され得る。例えば、マイクロコントローラは、摂取可能装置がGI管のある部分内にある場合に発熱体410を操作して吸込口400の封を解くように構成され得る。吸込口の側面412Aおよび412Bは、絶縁材料から形成され得、それは、摂取可能装置および流体試料414を発熱体410によって生成される熱から保護し得る。これは、発熱体410によって生成された熱を密封装置408の方向に集中させるのを支援し得、発熱体410に密封装置408を溶融、変形、または破壊させるための総電力量を減らし得る。
いくつかの実施形態では、吸込口400の寸法は、流体試料414が外側部分402に自然に吸い込まれ、毛細管作用を通して、最終的に中間部分404を通って内側部分406に入るように、選択される。典型的には、外側部分402、中間部分404、および内側部分406の横断面は、正方形、円形、または長方形であろうが、任意のタイプの横断面が使用され得る。吸込口400の外側部分402、中間部分404、および内側部分406の全体の断面積は典型的には、摂取可能装置のサイズ制限を一般的な0.2〜2平方ミリメートルと仮定すると、50平方ミリメートル未満である。しかし、前述の断面積は例に過ぎず、GI管の異なる部分から試料をより良く吸い込むために任意の断面積が選択され得る。当業者は、正確な形状および寸法は、取得すべき試料の物理的特性によって決まることを理解するであろうし、いくつかの実施形態では、上記の断面積以外の断面積を使用し得る。
図5は、吸込口500の詳細な図を示しており、それは、封が解かれた後、浸透弁機構300に組み込まれ得る。
発熱体510が密封装置508を十分に加熱した後、密封装置508は変形、溶融、または他の方法で破壊され得て、効果的に吸込口500の封を解く。一旦、吸込口500の封が解かれると、流体試料514は、吸込口500の外側部分502から中間部分504を通って吸込口500の内側部分506に自然に流れることができる。図4に関して説明する実施形態と同様に、吸込口の側面512Aおよび512Bは、適切な絶縁材料で作られて、吸込口500の形状、傾斜壁516をもつ外側部分502、中間部分504、および残余物捕捉領域518に沿った内側部分506を形成し得る。流体試料514が吸込口500の内側部分506に入ると、流体試料514の自然の流れが、密封装置508の残余物を内側部分506内に配置された残余物捕捉領域518に運び込み得る。いくつかの実施形態では、一旦、密封装置508の溶けたか、または変形した残余物が発熱体510と接触しなくなって、代わりに残余物捕捉領域518の壁を構成する絶縁材料と接触すると、密封装置508の残余物は残余物捕捉領域518の壁に沿って再凝固または再成形する。結果として、残余物捕捉領域518は、密封装置508の再凝固した残余物が貯蔵されるための位置を提供し得、密封装置508の残余物が試料514の流れを妨げるのを防ぐ。
いくつかの実施形態では、密封装置508の残余物を残余物捕捉領域518に引き付けるために電磁力が使用される。例えば、密封装置(例えば、密封装置408)は、磁性材料から作られ得、密封装置508の残余物を残余物捕捉領域518に引き付けるために誘起磁場または永久磁場が使用され得る。この磁場は、発熱体510が作動された後、密封装置508の残余物が残余物捕捉領域518内で再凝固または再成形するまで、印加され得る。
図3、図4、および図5によって説明される実施形態は例示に過ぎず、それらは本開示の精神および範囲から逸脱することなく、修正されるか、または流体試料を引き込むか、もしくは送り込むための他の技術と組み合わされ得ることが理解されよう。例えば、試料が試料採取チャンバ304に引き込まれるのを促すために、試料採取チャンバ304は低圧真空を含み得、試料は、吸込口302の封が解かれると、試料採取チャンバ304に強制的に引き込まれ得る。試料採取チャンバ304を低圧真空を含むサブチャンバに連結するか、または機械式アクチュエータを使用して流体試料を送り出すか、もしくは試料採取チャンバ304の容積を増大することによっても同様の効果が生じ得る。いくつかの実施形態では、外側部分402および502、中間部分404および504、ならびに内側部分406および506の幾何形状および相対サイズは、図4および図5に示すものとは異なり得る。例えば、異なる部分402、404、406、502、504、および506は均一幅を有し得、傾斜壁416および516ならびに/または残余物捕捉領域418および518は含まれていない。別の例として、残余物捕捉領域418および518を形成するために傾斜壁が使用され得る。
図6は、出口ポートを含む試料採取チャンバを備えた摂取可能装置600の別の例を示す。摂取可能装置100および200と同様に、摂取可能装置600は、第1の端部602A、第2の端部602B、および第1の端部602Aから第2の端部602Bに長手方向に延在する壁604をもつ外側ハウジングを有するように設計される。摂取可能装置600は、ハウジング内に開口部606を有し、それは、試料が周辺環境から摂取可能装置600に入るのを可能にする。摂取可能装置600は、開口部606に連結された吸込領域608を有する。吸込領域608は、試料採取チャンバ612の入口ポート610に連結される。吸込領域608は、3つの部分に分割される。吸込領域608の第1の部分608Aは開口部606および第2の部分608Bに連結され、第3の部分608Cは試料採取チャンバ612の入口ポート610に連結される。第2の部分608Bは第1の部分608Aを第3の部分608Cに連結して、試料が吸込領域608を通って流れるのを防いで、吸込領域608の第1の部分608Aを吸込領域608の第3の部分608Cから分離するために使用される可動弁614を含み得る。
摂取可能装置600は、可動弁614に連結された機械式アクチュエータ624を有する。いくつかの実施形態では、マイクロプロセッサまたはマイクロコントローラは、機械式アクチュエータ624を制御して、可動弁614を開位置と閉位置との間で動かすように構成される。例えば、マイクロコントローラは、摂取可能装置がGI管内の特定の位置に到達した後、可動弁614を開位置に動かすように構成され得る。いくつかの実施形態では、機械式アクチュエータは摂取可能装置600内に配置された電池のセットまたは他の電源によって駆動され得る。可動弁614が開位置に動かされると、試料は吸込領域608を通って流れ、吸込口610を通って試料採取チャンバ612に入るのを可能にされ得る。可動弁614が閉位置にある場合、試料は吸込領域608を通って流れて、開口部606から試料採取チャンバ612に到達するのを阻止される。
例示を目的として、図6は、可動弁614をダイヤフラム弁として示しており、それは、吸込領域608の第2の部分608B内の開口部を密封するか、または封を解くために、機械式アクチュエータ624を使用して可撓性ダイヤフラムを動かし、それは、吸込領域608を効率的に封鎖するか、または封鎖を解除し得る。しかし、いくつかの実施形態では、可動弁614は異なるタイプの弁であり得ることが理解されるであろう。例えば、いくつかの実施形態では、可動弁614は、図9に関連して説明するポンピング機構などの、ポンピング機構によって置き換えられ得る。別の例として、いくつかの実施形態では、可動弁614は、図3、図4、および図5に関連して説明する実施形態と同様に、浸透弁で置き換えられる。他の異なる弁タイプのいくつかの例が図7に関連して説明される。
摂取可能装置600の試料採取チャンバ612は、入口ポート610から試料採取チャンバ612の反対端上に配置された出口ポート616を有する。一般に、出口ポート616は、試料採取チャンバ612内のどこにでも配置され得る。出口ポート616は、摂取可能装置600によって取得された試料の少なくとも一部が試料採取チャンバ612から出るのを防ぎながら、空気またはガス618が試料採取チャンバ612を出るのを可能にするように構成される。例えば、出口ポート616は、ガス618が試料採取チャンバ612を出るのを可能にする、ガス透過膜を含み得るが、それは、液体または固体試料が出口ポート616を通って試料採取チャンバ612から出るのを防ぐ。ガス618が試料採取チャンバ612を出るのを可能にすると、試料が入口ポート610を通って入るときに試料採取チャンバ612内で圧力が高まるのを防ぎ得る。これは、試料が試料採取チャンバ612にさらに容易に引き込まれる結果となり得、摂取可能装置600によって収集できる試料の総容量を増加させて、試料が試料採取チャンバ612にもたらされる容易さを向上する結果となり得る。
摂取可能装置600は、出口ポート616の一部として一方向弁620を含む。この弁は、ガス618が試料採取チャンバ612に再度入るのを防ぎ得る。しかし、いくつかの実施形態では、一方向弁620は、摂取可能装置600から除外され得る。いくつかの実施形態では、出口ポート616はガス透過膜を含む。このガス透過膜は、試料と接触して配置されると、その透過性を失い得る。例えば、ガス透過膜は、ガス618が出口ポート616を通って試料採取チャンバ612から出るのを可能にするスポンジ材を含み得る。一旦、スポンジ材が試料との接触を通して湿ると、それはもはやガス透過性ではなくなり得るか、または透過性が大幅に低下され得、それによりガス618が試料採取チャンバ612に再度入るのを防ぐ。いくつかの実施形態では、ガス透過膜は、伸長ポリテトラフルオロエチレン、ポリプロピレン、または同様のものを含み得る。いくつかの実施形態では、ガス透過膜を作製するために使用される材料は、スポンジ様材料とは対照的に、フィルタ様であり得る。一般に、ガス透過膜は、ガスが透過するのを可能にするが、十分な抵抗または表面張力効果に起因して液体が膜を通過するのを防ぐ、任意の材料で作られ得る。
摂取可能装置600では、出口ポート616は、試料採取チャンバ612の外側の摂取可能装置600のハウジング内の容積に連結される。摂取可能装置600を製造するために使用された製造プロセスに応じて、摂取可能装置600のハウジング内の容積は空気または何らかの他のタイプのガスを含み得る。
摂取可能装置600は排出口622を含み、それは、摂取可能装置600のハウジング内の容積に連結される。排出口622は、ガス618が摂取可能装置600から出て、摂取可能装置600を取り囲む環境に放出されるための経路を提供し得る。これは、摂取可能装置600のハウジング内で圧力が高まるのを防ぎ得るので、ガス618の体積が比較的大きい場合に好都合であり得る。いくつかの実施形態では、摂取可能装置600は排出口622を含んでおらず、ガス618は摂取可能装置600の容積内部に留まる。いくつかの実施形態では、排出口622は、例えば、チューブまたはチャネルによって、出口ポート616に直接または間接的に連結される。いくつかの実施形態では、出口ポート616は、試料採取チャンバ612から摂取可能装置600の開口部に直接繋がっており、出口ポート616は排出口622を効率的に置き換え得る。いくつかの実施形態では、排出口622は、不必要な材料、(例えば、GI管内からの流体および固体粒子)が排出口622を通って摂取可能装置600に入るのを防ぐために、ガス透過膜、一方向弁、疎水性チャネル、または何らかの他の機構を含み得る。
いくつかの実施形態では、摂取可能装置600は、試料採取チャンバ612内に、または試料採取チャンバ612に近接してセンサーを含み得る。例えば、このセンサーは、試料採取チャンバ612内に含まれている試料の様々な特性を検出するために使用され得るか、またはこのセンサーは、試料採取チャンバ612内に含まれている試料に適用されたアッセイ技術の結果を検出するために使用され得る。
いくつかの実施形態では、試料採取チャンバ612内に親水性スポンジが配置されて、親水性スポンジは、試料が試料採取チャンバ612に入ると試料を吸収するように構成され得る。いくつかの実施形態では、親水性スポンジは試料採取チャンバ612のかなりの部分を満たして、試料を長期間、保持する。これは、摂取可能装置600が身体から出た後に試料が摂取可能装置600から収集される場合に特に好都合であり得る。いくつかの実施形態では、親水性スポンジは、試料採取チャンバ612のある表面上のみに置かれるか、またはある部分のみを満たす。例えば、試料採取チャンバ612の壁の一部を覆わないまま(または覆わない壁はない)、試料を引き込むのを支援するために試料採取チャンバ612のある壁(または全ての壁)を親水性スポンジで覆うことが可能であり得る。壁を覆わないままにしておくと、比較的はっきりとした光路を伴う診断またはアッセイ技術の使用を可能にし得る。かかる実施形態の一例は、図8に関連して詳細に説明される。いくつかの実施形態では、スポンジ材は、試料採取チャンバ612の全ての壁上に配置され得る。これは、望ましくない周辺光が試料採取チャンバ612に入るのを防ぎ得、それは、ある種の微光検出アッセイのために有用であり得る。いくつかの実施形態では、試料採取チャンバ612の一部または全ての側面を覆うために不透明材料が使用される。これも、望ましくない周辺光が試料採取チャンバ612に入るのを防ぎ得る。
いくつかの実施形態では、摂取可能装置600は、出口ポート616に連結されているか、または試料採取チャンバ612に直接もしくは間接的に連結されている、密封真空チャンバを含み得る。密封真空チャンバは、試料採取チャンバ612および/または吸込領域608の周囲圧力よりも実質的に低い内圧を有し得る。これらの実施形態では、摂取可能装置600は、試料採取チャンバ内部の圧力を低下させるために真空チャンバの封を解く。圧力におけるこの変化は、試料を試料採取チャンバに吸い込ませ得るか、または試料が試料採取チャンバに素早く引き込まれるのを可能にし得る。
簡潔にするために、図6は、単一の試料採取チャンバ612だけを示しているが、吸込領域608は、装置全体に配置された複数の試料採取チャンバに連結され得、その各々は1つ以上の弁の使用を通して独立して制御され得ることが理解されるであろう。例えば、いくつかの実施形態では、吸込領域608に連結された1つ以上のサブチャンバがあり得る。サブチャンバの各々は、GI管内から収集された試料を保持し、それらの試料を分離しておくように構成され得る。一般に、図1〜図5に関連して説明する弁または機構を含め、サブチャンバ内に含まれている試料を分離するために任意のタイプの弁または他の適切な機構が使用され得る。いくつかの実施形態では、摂取可能装置600は、異なる時におけるか、またはGI管の異なる位置からの、異なる試料を異なるサブチャンバの各々に割り当て得る。例えば、摂取可能装置600は、試料をハウジング内の開口部606から引き込むために吸込領域608を開く前に、弁を開いて吸込領域608の内部を適切なサブチャンバに連結することによってこれを達成し得る。
図7は、摂取可能装置100、200または600などの、摂取可能装置に組み込まれ得る異なるタイプの可動弁を示す。摂取可能装置702は、ピン弁が可動弁として(例えば、摂取可能装置600(図6)の可動弁614として)どのように使用され得るかを例示しており、略図702Aは閉位置におけるピン弁を示し、略図702Bは開位置におけるピン弁を示している。摂取可能装置702では、機械式アクチュエータ、開位置と閉位置との間で切り替えるために、ピン弁を直線的に動かすように構成され得る。例えば、略図702Aでは、摂取可能装置702は、吸込口に挿入されているピンを有し、それにより試料が摂取可能装置702内の開口部から試料採取チャンバに流入するのを防ぐ。略図702Bでは、摂取可能装置702は、吸込口から取り除かれているピンを有し、試料が摂取可能装置702内の開口部から試料採取チャンバに自由に流入するのを可能にする。直線運動を生じるために、機械式アクチュエータは、ソレノイドなどの、線形アクチュエータであり得る。代替として、機械式アクチュエータは、ロータリーアクチュエータであり得、回転が直線運動に変換され得る。当業者は、これは、例えば、機械式アクチュエータを、ボールねじ機構、ねじ式リードナットおよびリードスクリュー機構、ラックピニオン機構、または同様のものに連結することにより、任意の数の方法で行われ得ることを理解するであろう。
摂取可能装置704は、回転弁が可動弁として(例えば、摂取可能装置600(図6)の可動弁614として)どのように使用され得るかを例示しており、略図704Aは閉位置における回転弁を示し、略図704Bは開位置における回転弁を示している。略図704Aでは、摂取可能装置704は、試料が摂取可能装置704内の開口部から試料採取チャンバに入るのを防ぐように向けられた回転ピンを有する。略図704Bでは、摂取可能装置704は、試料が摂取可能装置704内の開口部から試料採取チャンバに自由に流入する向きに回転されている回転ピンを有する。回転弁を操作するために、摂取可能装置704内の機械式アクチュエータはロータリーアクチュエータであり得、それは、開位置と閉位置との間で切り替えるために回転ピンを回転させることが可能である。
摂取可能装置706は、可撓性ダイヤフラム、またはダイヤフラム弁が、可動弁として(例えば、摂取可能装置600(図6)の可動弁614として)どのように使用され得るかを例示しており、略図706Aは閉位置におけるダイヤフラム弁を示し、略図706Bは開位置におけるダイヤフラム弁を示している。略図706Aでは、摂取可能装置706は、閉位置におけるダイヤフラム弁を有しており、機械式アクチュエータによって可撓性ダイヤフラムに対して生じた圧力に起因して、可撓性ダイヤフラムが吸込領域内の開口部に押し付けられている。これは、試料が吸込領域を通って流れるのを効率的に阻止し、それにより試料が摂取可能装置706内の開口部から試料採取チャンバに入るのを防ぎ得る。略図706Bでは、摂取可能装置706は、開位置におけるダイヤフラム弁を有しており、可撓性ダイヤフラムから圧力が除去されている。ダイヤフラムは吸込領域内の開口部から離れた位置に戻って、試料が摂取可能装置706内の開口部から試料採取チャンバに自由に流入するのを可能にする。
いくつかの実施形態では、摂取可能装置706は、ダイヤフラムの近くに、またはダイヤフラムと直接接触して、ばね機構を有する。ばね機構は、機械式アクチュエータによって印加される圧力に対抗するためにダイヤフラムに圧力を印加し得、それは、機械式アクチュエータが可撓性ダイヤフラムに圧力を印加していない場合に可撓性ダイヤフラムを開位置に動かし得る。追加として、これは、機械式アクチュエータが可撓性ダイヤフラムを越えて圧力を印加していない場合に、ダイヤフラム弁が開いたままであることを確実にし得る。
いくつかの実施形態では、機械式アクチュエータを閉位置から開位置に動かすと、摂取可能装置内の吸込領域の容積を増加させる。これは、吸込領域内の圧力を低下させて、試料を吸込領域に引き込むための吸引を生じ得る。同様に、機械式アクチュエータを開位置から閉位置に動かすと、吸込領域の容積を減少させる。これは、吸込領域内の圧力を上昇させて、試料を吸込領域から押し出し得る。吸込領域、機械式アクチュエータ、および可動弁の設計に応じて、これは、試料を摂取可能装置内の開口部から押し戻すのではなく、試料を試料採取チャンバに押し込み得る。かかる設計の一例は、図9に関連してさらに詳細に説明される。
図8は、摂取可能装置100、200、600、および702〜706などの、摂取可能装置に組み込まれ得る試料採取機構の一例を示す。試料採取機構800は、親水性スポンジ802Aおよび802Bで部分的に内側を覆われる。親水性スポンジ802Aと802Bとの間は、試料採取機構800内の試験用領域804である。親水性スポンジ802Aおよび802Bは、液体または流体試料806を引き付けて、試料806を試料採取機構800に引き込み得る。親水性スポンジ802Aおよび802Bに試料806が染み込むと、親水性スポンジ802Aと802Bとの間で、試料806の端部にメニスカス808が形成される。このシステムは、試料採取機構800に自然に流入するのが困難であり得る、特に粘性試料を取得するために有用であり得る。
試料採取機構800は、チャネル812に連結された出口ポート810を含む。試料806が試料採取機構800に引き込まれると、試料採取機構800に含まれている空気またはガスが試料採取機構800から出口ポート810を通ってチャネル812押し出され得る。これは、ガスが試料採取機構800内に閉じ込められるのを回避し、それは結果として試料採取機構800の内部で圧力が高まるのを回避して、試料806が試験用領域804に引き込まれるのを防ぎ得る。
いくつかの実施形態では、試料採取機構800は、出口ポート810またはチャネル812を含まない可能性があり、試料採取機構800内の空気またはガスが試料採取機構800内部に留まるのが許可され得る。いくつかの実施形態では、試料採取機構800は、低圧真空で充填される、真空を作り出すためのポンプもしくは他の機構に取り付けられているか、または封を解かれ得る低圧真空を含む密封チャンバに取り付けられ得る。真空の使用は、試料採取機構800が試料を強制的に引き込むのを可能にし得る。
いくつかの実施形態では、摂取可能装置は、試料採取機構800内に含まれている試料806を調査するためのセンサーまたは診断法を含み得る。試験用領域804の前壁および後壁上にはスポンジ材がないので、試験用領域804内に含まれている試料806に関する情報が、明瞭な光路を伴うセンサーおよび/またはアッセイ技術を使用することにより収集され得、それは、そうでなければスポンジ(例えば、親水性スポンジ802Aおよび802B)によって不明瞭になり得る。例えば、試料の光学特性をテストするため、またはあるアッセイ技術の結果を検出するために、光源および/または光学センサーが前壁および/または後壁の近くに配置され得る。
図8に示す試料採取機構800は例示に過ぎず、図8に関連して説明する一般的な手法は広範な異なるチャンバ、チャネル、および流体路に適用されて、広範な異なる摂取可能装置に組み込まれ得ることが当業者によって理解されるであろう。さらに、いくつかの実施形態では、図8の全体的な幾何形状ならびにスポンジおよび試験用領域の位置付けが変更され得る。例えば、スポンジは中空管の形状で、試験用領域を各管の中間に配置して、形成され得る。この場合、管の一方の端部から他方への明瞭な光路があるだろう。
図9は、摂取可能装置100、200、600、および702〜706のある実施形態を含む、摂取可能装置に組み込まれ得るポンピング機構900を例示する。例示を目的として、ポンピング機構900は、摂取可能装置600(図6)と類似した摂取可能装置の文脈で説明され得る。それが摂取可能装置600と類似した摂取可能装置に組み込まれる場合、ポンピング機構900は可動弁(例えば、摂取可能装置600の可動弁614)として機能して、試料が、ハウジング内の開口部606と試料採取チャンバ612の入口ポート610との間を流れる能力を制御し得る。追加として、ポンピング機構900のポンピングチャンバ904は、吸込領域608の第2の部分608Bの一部を形成し得る。しかし、ポンピング機構900の一般的な構造および原理は、本開示で説明する摂取可能装置に制限されず、それらは広範な摂取可能装置に適用され得る。
ポンピング機構900は、第1の開口部902を通して試料をポンピングチャンバ904に引き込み、試料の一部を第2の開口部906を通してポンピングチャンバ904から押し出すように設計される。いくつかの実施形態では、第1の開口部902は、摂取可能装置のハウジング内の開口部に直接または間接的に連結され得る。例えば、吸込領域(例えば、摂取可能装置600(図6)の吸込領域608の第1の部分608A)は、摂取可能装置のハウジング内の開口部(例えば、摂取可能装置600(図6)のハウジング内の開口部606)を第1の開口部902に連結し得る。いくつかの実施形態では、第2の開口部906は摂取可能装置の試料採取チャンバに直接または間接的に連結される。例えば、第2の開口部906は、試料採取チャンバの入口ポートに連結され得る(例えば、吸込領域608の第3の部分608Cを経て、摂取可能装置600(図6)の試料採取チャンバ612の入口ポート610に連結される)。
ポンピング機構900は、ポンピングチャンバ904内に含まれる可動ポンプヘッド908を特徴とする。可動ポンプヘッド908の突起部908Aは、第1の開口部902に適合するか、または別の方法で第1の開口部902を封鎖する形状にされる。可動ポンプヘッド908の基部908Bは、第2の開口部906を覆うか、または別の方法で第2の開口部906を封鎖することができる。さらに、可動ポンプヘッド908の突起部908Aおよび基部908Bは、突起部908Aが第1の開口部902を閉鎖する場合に、基部908Bが第2の開口部906を同時に閉鎖するか、または第2の開口部906を閉鎖しないままにしておくような方法で、サイズ指定されて相互に配向される。その上、基部908Bが第2の開口部906を閉鎖する場合、突起部908Aは常に、第1の開口部902も閉鎖するように構成され得る。
可動ポンプヘッド908が上下に動かされると、開口部902および906が密封されるか、または封を解かれて、ポンピング機構900を開位置、部分的閉位置、および閉位置にわたって切り替え得る。開位置(略図912に示すような)では、第1の開口部902および第2の開口部906の両方が封を解かれるか、または開かれる。部分的閉位置(略図914に示すような)では、可動ポンプヘッド908は、第1の開口部902だけを密封するように位置付けられ、他方、第2の開口部906は開いたままである。最後に、閉位置(略図910および918に示すような)では、第1の開口部902および第2の開口部906の両方が密封されている。
いくつかの実施形態では、可動ポンプヘッド908は、機械式アクチュエータ(例えば、摂取可能装置600(図6)の機械式アクチュエータ624)に連結され得、それは、可動ポンプヘッド908を直線的に上下に動かすように構成され得る。例えば、可動ポンプヘッド908は、機械式アクチュエータに取り付けられる軸の端部上に配置され得る。いくつかの実施形態では、機械式アクチュエータおよび可動ポンプヘッド908の位置決めは、摂取可能装置内に配置されたマイクロコントローラまたはマイクロプロセッサによって制御され得る。例えば、マイクロコントローラは、摂取可能装置がGI管内の特定の位置に到達した後にだけ、ポンプヘッド908を動かして、試料をポンピングチャンバ904を通して吸い上げ始めるように構成され得る。
略図910は、完全な閉位置におけるポンピング機構900を示す。ポンピング機構900が完全な閉位置にある場合、可動ポンプヘッド908の突起部908Aは第1の開口部902内に位置付けられ得、可動ポンプヘッド908の基部908Bは、第2の開口部906に隣接して位置付けられ得る。完全な閉位置では、可動ポンプヘッド908の位置付けは、試料が、開口部902もしくは906からポンピングチャンバ904に入るか、またはポンピングチャンバ904を出るのを効率的に防ぎ得る。
略図912は、開位置におけるポンピング機構900を示す。ポンピング機構900が開位置にある場合、可動ポンプヘッド908は第1の開口部902から離れて、可動ポンプヘッド908の突起部908Aが第1の開口部902から抜け出て、可動ポンプの基部908Bが第2の開口部906から抜け出る。この位置で、ポンピング機構900は、1つ以上の試料が第1の開口部902を通ってポンピングチャンバ904に入り、第2の開口部906を通ってポンピングチャンバ904から出るのを可能にし得る。可動ポンプヘッド908が第1の開口部902から離れるとポンピングチャンバ904の有効容積が増加するので、ポンピング機構900は、略図910に示す閉位置から略図912に示す開位置に移行すると、第1の開口部902を通して試料を試料採取チャンバに引き込み得る。いくつかの実施形態では、ポンピング機構900が閉位置と開位置との間で移行する際に、試料が第2の開口部906を通ってポンピングチャンバ904に引き込まれるのを防ぐために、一方向弁が摂取可能装置に組み込まれ得る。これは、ポンピングチャンバ904に入る試料だけが第1の開口部902を通って引き込まれるのを確実にし得る。
略図914は、部分的閉位置におけるポンピング機構900を示す。ポンピング機構900が部分的閉位置にある場合、可動ポンプヘッド908の突起部908Aは第1の開口部902に隣接して、または開口部902のちょうど内側に位置付けられる。この位置で、可動ポンプヘッド908の突起部908Aは第1の開口部902を効率的に密封して、ポンピングチャンバ904内に残っている試料が第1の開口部902を通ってポンピングチャンバ904から出るのを防ぐ。この位置で、可動ポンプヘッド908の基部908Bは、第2の開口部906から離れて位置付けられる。これは、ポンピングチャンバ904内に残っている試料が第2の開口部906を通ってポンピングチャンバ904から出るのを可能にし得る。例えば、第2の開口部906試料採取チャンバの入口ポートに連結されている(例えば、吸込領域608の第3の部分608Cを経て、摂取可能装置600(図6)の試料採取チャンバ612の入口ポート610に連結されている)場合、これは、試料が、ポンピング機構900から入口ポートを経て試料採取チャンバに自由に流入するのを可能にし得る。
略図916は、部分的閉位置と完全な閉位置との間で移行する際のポンピング機構900を示す。ポンピング機構900が完全な閉位置に移ると、可動ポンプヘッド908はポンピングチャンバ904内に含まれている残りの試料をポンピングチャンバ904から第2の開口部906を通して強制的に出す。これが起こると、可動ポンプヘッド908の突起部908Aは、第1の開口部902内に留まって、それを閉鎖して試料が第1の開口部902を通ってポンピングチャンバ904から出るのを防ぐ。これに対して、可動ポンプヘッド908の基部908Bは、第2の開口部906を完全には覆っておらず、試料は第2の開口部906を通ってポンピングチャンバ904から自由に出ることができる。組み合わせると、これは、ポンピング機構900が略図914に示す部分的閉位置から略図918に示す完全な閉位置に移行すると、試料採取チャンバ内に残っている試料の大部分は第2の開口部906から強制的に出される結果となる。
略図918は、略図910と同様に、完全な閉位置におけるポンピング機構900を示す。前述のように、完全な閉位置では、可動ポンプヘッド908は、開口部902および906を密封するために位置付けられ、それは、試料が、開口部902もしくは904からポンピングチャンバ904に入るか、またはポンピングチャンバ904を出るのを防ぎ得る。一般に、ポンピング機構900は、追加の試料を第1の開口部902を通ってポンピングチャンバ904に引き込み、試料をポンピングチャンバ904から第2の開口部906を通って強制的に出すために、略図910および918に示す閉位置と、略図912に示す開位置との間で任意の回数、反復し得る。
図9は、可動ポンプヘッド908の中央に配置された可動ポンプヘッド908の突起部908Aを示しているが、突起部908Aの位置は、可動ポンプヘッド908上のどこでも良い可能性がある。例えば、可動ポンプヘッド908の突起部908Aおよび第1の開口部902は、ポンピングチャンバ904の側面に位置付けられ得る。いくつかの実施形態では、可動ポンプヘッド908は2つの部品に分割され、それらは1つ以上のアクチュエータによって制御され得る。例えば、突起部908Aおよび基部908Bは、その各々が異なるアクチュエータを使用して動かされる、2つの別個の部品であり得る。これは、増加または減少しているポンピング機構900の容積から独立して、第1の開口部902が密封されて、封を解かれるのを可能にし得る。
例示を目的として、略図910〜918は、第2の開口部906を覆うか、または別の方法で封鎖するために使用されている可動ポンプヘッド908の基部908Bを示す。しかし、いくつかの実施形態では、可動ポンプヘッド908は、第2の開口部906を覆うことも、その中に適合することも、または別の方法で封鎖することもない可能性があり、第2の開口部906は、試料を第2の開口部906から押し出すために、部分的に、または完全に閉鎖される必要がないことが当業者によって理解されるであろう。例えば、可動ポンプヘッド908は基部908Bを全く含まない可能性がある。代わりに、可動ポンプヘッド908は、ポンピングチャンバ904の底面と共にシールを形成する可撓性材料で作られ得る。この場合、可動ポンプヘッド908は、ポンピングチャンバ904の有効容積を変えるためにプランジャと同様の方法で上下に動かされ得る。容積が減少すると、試料は少なくとも一部、ポンピングチャンバ904から第2の開口部906を通って強制的に出され得る。
一般に、ポンピング機構900を摂取可能装置に組み込むことは、摂取可能装置の開口部、ポート、弁、膜、試料採取チャンバ、または他の構造の機能を損なうことにならず、摂取可能装置100、200、600、または702〜706に関連して説明する教示または実施形態のいずれもポンピング機構900と共に摂取可能装置の異なる実施形態で組み合わされ得る。例えば、ポンピング機構900は、摂取可能装置200(図2)において第1の弁214を置き換え得、試料を試料採取チャンバ212に押し込むために使用され得る。代替例として、ポンピング機構900は、試料を浸透弁機構300(図3)の試料採取チャンバ304に押し込むために使用され得る。別の例として、ポンピング機構900は、出口ポート616が含まれていない摂取可能装置600(図6)の実施形態に組み込まれ得、ポンピング機構900は、試料採取チャンバ612内に閉じ込められている空気またはガス618に起因し得る圧力にもかかわらず、試料を試料採取チャンバ612に押し込むために使用され得る。
例示を目的として、本開示によって提供される例は主に、摂取可能装置100、200、600、および702〜706などの、摂取可能装置のいくつかの異なる実施形態例に重点を置く。しかし、図1〜図9に関連して説明する摂取可能装置の1つ以上の実施形態の一般形状および設計における変形は、本装置の機能および操作を著しく変えることなく行われ得ることが理解される。さらに、任意の一実施形態において説明する特徴および制限は、本明細書の任意の他の実施形態に適用され得、一実施形態に関連する説明および例は、任意の他の実施形態と適切な方法で組み合わされ得ることに留意すべきである。例えば、図7に関連して説明する弁のいずれも図2に関連して説明する弁214および216として使用され得る。代替例として、図3に関連して説明する吸収材料310および可撓性膜314は、試料採取チャンバを自動的に密封するために、摂取可能装置100、200、600、および702〜706の様々な実施形態で説明する様々な試料採取チャンバのいずれにも組み込まれ得る。その上、開示で提供する図および例は、制限ではなく、例示に過ぎないことを意図する。次に続くクレームのみが、本発明が何を含むかに関して範囲を設定することを意図する。前述のシステムおよび/もしくは方法は、摂取可能装置と直接的に関連することもあれば、関連しないこともあるシステムおよび/もしくは方法を含め、他のシステムおよび/もしくは方法に適用され得るか、またはそれらに従って使用され得ることにも留意すべきである。
図10は、第1の端部1012および第1の端部1012の反対側の第2の端部1014を含む、ハウジング1010を有する摂取可能装置1000を、高度に図式的に、例示する。ハウジング1010は、第1の端部1012および第2の端部1014を連結する壁1016も含む。壁1016は、流体が、摂取可能装置1000の外部から(例えば、GI管から)摂取可能装置1000の内部に入るのを可能にする開口部1018を有する。
図11は、摂取可能装置1000の内部の一部の断面図を示す。図11に示すように、摂取可能装置1000の内部は、弁システム1100および試料採取システム1200を含む。弁システム1100は、摂取可能装置1000の外側の流体が試料採取システム1200に入るのを防ぐように、開口部1018とぴったり重なる部分を有するとして示される。しかし、図12〜図16を参照して以下でさらに詳細に説明するように、弁システム1100は、摂取可能装置1000の外側の流体が試料採取システム1200に入るの可能にするように、位置を変えることができる。
図12および図16は、弁システム1100をさらに詳細に例示する。図12に示すように、弁システム1100は、作動機構1110、トリガー1120、およびゲート1130を含む。図12および図16では、摂取可能装置1000の外側の流体(例えば、GI管内の流体)が摂取可能装置1000の内部に入るのを防ぐために、ゲート1130の脚1132が、開口部1018を覆うように、ハウジング壁1016に沿ってぴったりくっついている。ゲート1130の突起部1134は、トリガー1120のリップ(lip)1122と係合する。トリガー1120のペグ(peg)1124は、作動機構1110のワックスポット1112と係合する。図16を参照すると、付勢機構1140は、ゲート1130に押上げ力を印加する圧縮ばね1142を含む。付勢機構1140は、トリガー1120に反時計方向に力を印加するねじりばね1144も含む。図12および図16では、ねじりばね1144によって印加される力は、ポット1112内の固形ワックスによって対抗され、圧縮ばね1142によって印加される力は、リップ1122によって対抗される。
図13Aおよび図13Bは、作動機構1110がトリガー1120の動きを作動させる方法の実施形態を示す。図12および図16と同様に、図13Aは、ねじりばね1144に起因してペグ1124が力を固形ワックスポット1112に印加し、ワックスポット1112の固形性がペグ1124によって印加される力に抵抗する構成を示す。制御装置1150は、弁システム1100と信号通信する。摂取可能装置1000の使用中、制御装置1150は、例えば、摂取可能装置1000がGI管内の流体の試料を取得できるように、弁システム1100の位置を変更すべきことを示す、信号を受信する。制御装置1150は、作動システム1100の加熱システム1114に、ポット1112内のワックスを加熱させる信号を送信し、それにより、ワックスが溶ける。図13Bに示すように、溶けたワックスはペグ1124によって印加される力に抵抗することができず、そのため、ねじりばね1144の力を受けて、トリガー1120は反時計方向に動く。
図14Aおよび図14Bは、作動前後のトリガー1120およびゲート1130の相互作用を例示する。図14Aに示すように、ワックスポット1112が固形の場合(図13Aに示す構成に対応する)、突起部1134はリップ1122と係合し、それは圧縮ばね1142の力がゲート1130を上向きに動かすのを防ぐ。図14Bに示すように、ポット1112内のワックスが溶けると(図13B)、トリガー1120は反時計回りに動いて、リップ1122は突起部1134との係合を解除する。これは、圧縮ばね1142の力がゲート1130を上向きに動かすのを可能にする。図14Aを図14Bと比較して分かるように、ゲート1130が上向きに動くと、ゲートの脚1132内の開口部1136が上向きに動くという結果になる。
図15Aおよび図15Bは、摂取可能装置1000の試料を取得する能力に対する開口部1136の上方移動の影響を例示する。図15Aに示すように、ポット1112内のワックスが固形の場合(図13Aおよび図14A)、開口部1136は、摂取可能装置1000の壁1016内の開口部1018と位置合わせされない。代わりに、ゲートの脚1132が開口部1018を覆って、流体が摂取可能装置1000の内部に入るのを阻止する。図15Bに示すように、ポット1112内のワックスが溶けて、トリガー1120およびゲート1130が動くと(図13Bおよび図14B)、ゲート1130内の開口部1136は、壁1016内の開口部1018と位置合わせされる。この構成では、摂取可能装置1000の外側(例えば、GI管内)の流体は、開口部1018および1036を経て摂取可能装置1000の内部に入ることができる。
前述の説明は、1つの開位置と1つの閉位置(例えば、二段式弁システム)を有する弁システムに関して行われているが、本開示はこの意味に制限されない。むしろ、二段式弁システムに関して前述した概念は、三段以上(例えば、三段、四段、五段など)を有する弁システムで実装できる。例えば、図17A〜19Cは、三段式弁システム1700の断面図を例示する。図17A、図18Aおよび図19Aは、弁システム1700の同じ位置における構成要素の異なる図を例示する。17B、図18Bおよび図19Bは、弁システム1700の同じ位置における構成要素の異なる図を例示する。図17C、図18Cおよび図19Cは、弁システム1700の同じ位置における構成要素の異なる図を例示する。
図17A〜図19Cに示すように、弁システム1700は、作動システム1710、トリガー1720、ゲート1730および付勢システム1740を含む。作動システム1710は、第1のワックスポット1712、第2のワックスポット1714、第1の加熱システム1716および第2の加熱システム1718を含む。トリガー1720は、第1のリップ1722、第2のリップ1724、第1のペグ1726および第2のペグ1728を含む。ゲート1730は、ゲート脚1732および突起部1734を含む。ゲート脚1732は、開口部1736を有する。付勢システム1740は、圧縮ばね1742およびねじりばね1744を有する。加えて、摂取可能装置は制御装置1750を含む。
図17A、図18Aおよび図19Aに示すように、第1の段階で、突起部1734は第1のリップ1722と係合し、第1のペグ1726は第1のワックスポット1712と係合する。圧縮ばね1742は、ゲート1730に押上げ力を印加し、ねじりばね1744は、トリガー1720に反時計方向に力を印加する。ねじりばね1744によって印加される力は、第1のポット1712内の固形ワックスによって対抗され、圧縮ばね1742によって印加される力は、第1のリップ1722によって対抗される。開口部1736は開口部1018と位置合わせされない。
図17B、図18Bおよび図19Bは、制御装置1750が第1のポット1712内のワックスを溶かすために第1の加熱システム1716に信号を送信した後、第2の段階における構成を例示する。第2の段階では、トリガー1720は、第1の段階におけるその位置に対して反時計回りに動いている。溶けたワックスはこの動きを阻止できないので、第1のペグ1726は第1のポット1712内に位置している。トリガー1720のさらなる反時計回りの移動は、第2のペグ1728の第2のポット1714内の固形ワックスとの係合によって阻止される。トリガー1720が反時計回りに動くと、第1のリップ1722が突起部1734から解放されて、ゲート1730が上方に動き、そのため脚1732内の開口部1736が開口部1018と位置合わせされる。ゲート1730のさらに上方への移動は、突起部1734の第2のリップ1724との係合によって阻止される。
図17C、図18Cおよび図19Cは、制御装置1750が第2のポット1714内のワックスを溶かすために第2の加熱システム1718に信号を送信した後、第3の段階における構成を例示する。第3の段階では、トリガー1720は、第2の段階におけるその位置に対して反時計回りに動いている。溶けたワックスはこの動きを阻止できないので、第2のペグ1728は第2のポット1714内に位置している。さらなる反時計回りの回転は、それぞれ第1および第2のペグ1726および1728の、それぞれ第1および第2のポット1712および1714との係合によって阻止される。突起部1734は第2のリップ1724から解放されて、圧縮ばね1742の力がゲート1730を上方に動かすのを可能にし、そのため開口部1736は開口部1018ともう位置合わせされていない。
図20は、摂取可能装置で使用できる三段式弁システム2000の別の実施形態を例示する。弁システム2000は、作動システム2010が、それぞれ三角形を画定する、3つのワックスポット2012、2014および2016を含み、トリガー2020は、それぞれ、対応する三角形を画定する、3つのペグ2022、2024および2026を含むことを除いて、弁システム1700と類似している。作動システム2010は、制御装置2050を使用して制御される。作動システム2010は、ポット2012および2014内のワックスを加熱する第1の加熱システム2018も含み、そのためペグ2022および2024はそれらの対応するポットに入って、弁システム2000をその第1の段階からその第2の段階に進展させる。作動システム2010は、ポット2016内のワックスを加熱する第2の加熱システム2028も含み、そのためペグ2026はポット2016に入って、弁システム2000をその第2の段階からその第3の段階に進展させる。
前述の説明では、1つ以上のワックスポットおよび対応する加熱システムを含む実施形態作動システムが説明されている。しかし、本開示はかかる作動システムに制限されない。一般に、任意の作動システムは、適切な力を提供し望ましい場合にトリガーの反時計回りの動きに対抗するために適切な力を提供し、望ましい場合にその力を除去する任意の作動システムが使用できる。かかる作動システムの例は、シリコンまたはワックスシールを備えたポットを含む。制御装置は、シールを破断させて、トリガーの反時計回りの動きを可能にするために使用され得る。追加または代替として、作動機構は、徐々に、またはある物質の存在下で溶ける、溶解可能なコーティングを使用し得る。コーティングが溶けると、トリガーは反時計方向にさらに動き得る。他の作動機構も、抵抗力を取り除くのではなく、引力(attractive force)を印加し得る。例えば、作動機構は、磁気ペグおよび摺動可能な磁石を含み得る。磁石は、ポットの後ろに配置され得るか、または弁システムが段階を変える場合にポットの後ろの位置に摺動し得る。ポットの後ろの磁石が磁気トリガーペグの範囲内に摺動すると、トリガーは、磁気ペグと磁石との間の引力に起因して、反時計方向に動く。摺動可能な磁石を動かすための摺動機構は、浸透圧ポンプ、加圧チャンバ、または他の実施形態で以前に説明した任意の他の適用可能な運動方式によって動力を提供され得る。
前述の説明では、1つ以上のリップおよび1つ以上のペグを含む、トリガーの実施形態が開示されている。しかし、本開示はかかるトリガーに制限されない。一般に、例えば、トリガーの段階的な運動を提供できる任意のトリガー設計が使用できる。かかるトリガー設計は、例えば、解除可能なラッチ連結または鋸歯状係合壁を含む。異なる実施形態は、トリガーとゲートを係合するために、ソケット継手内の球を利用し得、その場合「ソケット」はトリガー上に配置される。かかる設計は、反時計回りの運動に基づく必要はなく、例えば、トリガーの1つ以上の様々な自由度での制御された運動に対して設計され得ることに留意されたい。例えば、回転ではなく、トリガーは横方向に摺動して、トリガーのペグを溶けたワックスポットに押し込むように構成され得る。
前述の説明では、突起部および開口部のある脚を含むゲートの実施形態を説明している。本開示はかかる設計に制限されていない。一般に、摂取可能装置の内部への開口部の所望の段階的な制御された動きを提供する限り、適切な配置が使用できる。例示的な設計は、トリガー上の磁力に反応できるか、または磁力を印加できるゲートを含む。鋸歯状パターンも段階的なゲートの動きを提供し得る。追加として、実施形態は、ゲートをトリガーに解除可能に連結するように設計されたラッチを含む。異なる実施形態は、「球」がゲート上に配置されるソケット継手内の球を利用し得る。任意選択として、摂取可能装置の外部の流体が、摂取可能装置のハウジング内の開口部を経て、装置の内部に入るのを防ぐようにゲートが位置付けられている場合、ゲートは、摂取可能装置のハウジング内の開口部を覆うように位置付けられている1つ以上の適切な密封材料を含む1つまたは領域を含むことができる。
前述の説明では、圧縮ばねおよび付勢ばねを含む付勢システムの実施形態が説明されている。しかし、本開示はこの意味に制限されない。一般に、トリガーに反時計回りの力を供給するため、および/またはゲートに押上げ力を供給するために、任意の付勢要素が使用できる。例示的な付勢要素には輪ゴムを含み、引き伸ばされた輪ゴムは、説明のように、引き伸ばされた圧縮ばねと同様に動作する。追加の付勢機構は、トリガーまたはゲートの動きを誘導する磁石および/または磁力を含み得る。例えば、磁石がゲートの上に配置され得、その場合、引き伸ばされた圧縮ばねの一定力のように、磁石も一定の引力をゲートに印加する。
前述のとおり弁システムに加えて、摂取可能装置は試料採取システムを含む。図21Aおよび図21Bは、試料採取システム1200、および弁システム1100のある構成要素を備えた摂取可能装置1000の部分断面図を例示する。試料採取システム1200は、開口部からの流体を吸収して、流体をハウジング内の位置に移動させ、流体を試験のために準備するように構成された一連のスポンジを含む。試験のための準備は、流体をフィルタ処理すること、および流体を化学的アッセイと混合させることを含み得る。アッセイは、フィルタ処理された試料中の細胞を染色するように構成され得る。一連のスポンジは、ウィッキング(wicking)スポンジ1210、移送(transfer)スポンジ1220、容積(volume)スポンジ1230、およびアッセイスポンジ1240を含む。
ウィッキングスポンジ1210は、弁が開いているとき、すなわち、吸込口とハウジングが位置合わせされている場合に、ハウジング内の開口部からの流体を吸収する吸収材料で作られている。ウィッキングスポンジは、流体を開口部からフィルタに移動させる。ウィッキングスポンジ1210は、ハウジング1016に向かって延出するウィッキングタング(wicking tongue)1212を含む。図21Aに示すように、作動システム(図13A、図14A、図15A)の作動前、ウィッキングタング1212は、摂取可能装置1000の壁1016内の開口部1018に隣接しておらず、そのためウィッキングタング1212は、摂取可能装置1000の外部の流体を吸収しない。しかし、図21Bに示すように、作動システム(図13B、図14B、図15B)の作動後には、ウィッキングタング1212は、開口部1018に隣接し、そのため、ウィッキングタング1212は、開口部1018を通過する流体、例えば、GI管からの流体を吸収する吸収材料で作られている。ウィッキングタング1212によって吸収される流体は、ウィッキングスポンジ1210を通ってウィッキングスポンジ1210の遠位端1214まで移動できる。ウィッキングスポンジ1210およびウィッキングタング1212は、VF2スポンジ、Ahlstrom M13スポンジ、MF/F材料、Carwild Ivalonポリビニルアルコール材料、または別の適切な吸収材料で作られ得る。任意選択として、スポンジ材料の寸法は、カプセル内に正確に詰められたまま、その所望の機能全てを可能にするために選択され得る。いくつかの実施形態では、Carwild Ivalonポリビニルアルコール材料は、1.4ミリメートル(高さ)×6ミリメートル(幅)×8.5ミリメートル(長さ)の寸法にカットされる。ある実施形態では、適切な材料および/またはその寸法を選択する際に次のパラメータの1つ以上を考慮することができる:もう1つの保存材を装填する能力;装填すべき所望の保存材(複数可);1つ以上の乾燥保存剤を保持する容量;1つ以上のGI流体と接触すると1つ以上の乾燥保存材の水和を促進する能力;流体(例えば、GI液)を捕捉する容量;および流体取込みに関する膨潤特性(一般に、流体取込みに関して膨潤がほとんど、または全くないことが望ましい)。典型的には、保存剤(複数可)は、対象の分析物に基づいて選択される。
例えば、核酸構造を維持するために、核酸分解もしくは変性の速度を抑えるか、もしくは低下させるため、および/または核酸の安定性を高めるために核酸保存剤が使用できる。いくつかの実施形態では、核酸保存剤は、ヌクレアーゼ阻害剤(デオキシリボヌクレアーゼ阻害剤)である。いくつかの実施形態では、核酸保存剤は、リボヌクレアーゼ阻害剤である。ヌクレアーゼ阻害剤およびリボヌクレアーゼ阻害剤は、当技術分野で周知であり、例えば、米国6,224,379に記載されていて、参照により全体として本明細書に組み込まれる。いくつかの実施形態では、核酸保存混合物は、EDTA、クエン酸ナトリウム、硫酸アンモニウムを含むことができる。いくつかの実施形態では、RNA保存混合物は、2mLの0.5M EDTA、1.25mlの1Mクエン酸ナトリウム、35gの硫酸アンモニウム、および46.8mLのdH20を含む。いくつかの実施形態では、RNA保存剤は、米国特許第7,056,673号に記載されているように、RNAlater(商標)安定化溶液(ThermoFisher Scientific)であり、その特許は、参照により全体として本明細書に組み込まれる。いくつかの実施形態では、RNA保存剤は、トリフェニルメタン染料(メチルグリーン、クリスタルバイオレット、パラローザニリン、またはトリス−(4−アミノフェニル)メタン)、クレシルバイオレット、ポリアミン、およびコバルトイオンの1つ以上を含むことができる。いくつかの実施形態では、RNA保存剤は、スペルミン、スペルミジン、1,10−ジアミノ−4,7−ジアザデカン、1,11−ジアミノ4,8−ジアザウンデカン、1,13−ジアミノ4,10−ジアザトリデカン、1,14−ジアミノ4,11−ジアザテトラデカン、1,15−ジアミノ4,12−ジアザペンタデカン、1,16−ジアミノ4,13−ジアザヘキサデカン、1,17−ジアミノ4,14−ジアザヘプタデカン、1,18−ジアミノ4,15−ジアザノナデカン、1,19−ジアミノ4,16−ジアザイコサン、および1,20−ジアミノ4,17−ジアザヘネイコサン(diazaheneicosane)の1つ以上を含むことができる。
例えば、タンパク質構造を維持するために、タンパク質分解もしくは変性の速度を抑えるか、もしくは低下させるため、および/またはタンパク質の安定性を高めるためにタンパク質保存剤が使用できる。保存剤は、例として、タンパク質阻害剤、界面活性剤(例えば、非イオン性界面活性剤)、乳化剤、酸、パラベン、エステルおよびタンパク質安定化剤を含むことができる。
いくつかの実施形態では、保存剤は、1つ以上のプロテアーゼによってタンパク質の消化もしくは分解を防ぐか、または低下させることができる。いくつかの実施形態では、保存剤は、プロテアーゼ阻害剤であり得る。いくつかの実施形態では、プロテアーゼ阻害剤は、セリンプロテアーゼ阻害剤、メタロプロテアーゼ阻害剤、アミノペプチダーゼ阻害剤、システインペプチダーゼ阻害剤、またはアスパルチルプロテアーゼ阻害剤である。いくつかの実施形態では、プロテアーゼ阻害剤は、例えば、トリプシン、キモトリプシン、プラスミン カリクレイン、トロンビン、パパイン、カテプシンB、カテプシンL、カルパインおよびスタホパイン、エンドプロテアーゼLys−C、カリクレイン、ならびにトロンビンなどであるが、それらに制限されない、プロテアーゼによって消化を妨げるか、または低下させることができる。いくつかの実施形態では、プロテアーゼ阻害剤は、4−(2−アミノエチル)ベンゼンスルホニルフルオリド塩酸塩(AEBSF、CAS30827−99−7)、アプロチニン(CAS9087−70−1)、ベスタチン(CAS58970−76−6)、E−64(CAS66701−25−5)、ロイペプチン(CAS103476−89−7)、ペプスタチンA(CAS26305−03−3)、またはN−p−Tosyl−L−フェニルアラニンクロロメチルケトン(TPCK)であり得る。いくつかの実施形態では、タンパク質バイオマーカー保存剤は、4−(2−アミノエチル)ベンゼンスルホニルフルオリド塩酸塩(AEBSF、CAS30827−99−7)、アプロチニン(CAS9087−70−1)、ベスタチン(CAS58970−76−6)、E−64(CAS66701−25−5)、ロイペプチン(CAS103476−89−7)、ペプスタチンA(CAS26305−03−3)、DMSA、およびウシ血清アルブミン、ならびに任意選択として、N−p−Tosyl−L−フェニルアラニンクロロメチルケトン(TPCK)を含む。
いくつかの実施形態では、保存剤は、例えば、トレハロースまたはデキストランなどの、タンパク質安定化剤にできる。
本明細書で開示する保存剤は酸であり得る。いくつかの実施形態では、保存剤は、3〜7のpKaを有する酸であり得る。いくつかの実施形態では、保存剤は、クエン酸またはソルビン酸であり得る。
いくつかの実施形態では、保存剤は、ポリソルベートなどの、界面活性剤であり得る。例示的なポリソルベートは、例えば、ポリソルベート20(ポリオキシエチレン(20)ソルビタンモノラウレート)、ポリソルベート40(ポリオキシエチレン(20)ソルビタンモノパルミテート)、ポリソルベート60(ポリオキシエチレン(20)ソルビタンモノステアレート)、ポリソルベート80(ポリオキシエチレン(20)ソルビタンモノオレート)、ソルビタンモノラウレート、ソルビタンモノパルミテート、ソルビタンモノステアレート、ソルビタントリステアレート、およびソルビタンモノオレートを含む。
いくつかの実施形態では、保存剤は、パラベン、バラオキシ安息香酸、またはパラオキシ安息香酸(4−ヒドロキシ安息香酸)のエステルである。いくつかの実施形態では、保存剤はプロピルパラベンであり得る。
いくつかの実施形態では、保存剤は、ジメチルスルホキシド(DMSA)を含むことができる。いくつかの実施形態では、保存剤はウシ血清アルブミンを含むことができる。
保存剤は、プロテアーゼ阻害剤、界面活性剤、乳化剤、酸、パラベン、およびエステルの2つ以上の混合物にできる。例えば、本明細書で説明する保存剤は、2つ以上のプロテアーゼ阻害剤の混合物を含むことができる。いくつかの実施形態では、本明細書で説明する保存剤は、1つ以上のプロテアーゼ阻害剤、1つ以上の酸、および1つのエステル、例えば、パラベンの混合物を含むことができる。いくつかの実施形態では、本明細書で説明する保存剤は、1つ以上のプロテアーゼ阻害剤、1つ以上の酸、1つ以上のエステル、および1つ以上の界面活性剤の混合物を含むことができる。いくつかの実施形態では、保存剤は、HALT(商標)プロテアーゼ阻害剤カクテル(Thermo Fisher)を含むことができる。いくつかの実施形態では、保存剤は、HALT(商標)プロテアーゼ阻害剤カクテル(Thermo Fisher)およびTPCKを含むことができる。いくつかの実施形態では、保存剤は、タンパク質、例えば、タンパク質バイオマーカーを保存するために殺菌性にできる。いくつかの実施形態では、殺菌性の保存剤混合物は、クエン酸(CAS77−92−9)、ソルビン酸(CAS110−44−1)、プロピルパラベン(CAS94−13−3)、ツイーン80(CAS9005−65−6)、エタノール、ウシ血清アルブミン、およびTPCK(CAS402−71−1)を含む。
いくつかの実施形態では、1つ以上のプロテアーゼ阻害剤を含む保存剤混合物は、胃腸管内のタンパク質と接触して、そのタンパク質を安定化できる。いくつかの実施形態では、タンパク質は、免疫グロブリンである。いくつかの実施形態では、タンパク質は、IgAまたはIgMである。いくつかの実施形態では、タンパク質は、分泌型IgAである。例示的な実施形態では、AEBSF、アプロチニン、ベスタチン、E−64、ロイペプチンおよびペプスタチンAプロテアーゼ阻害剤(HALT(商標)、Thermo Fisher)、ならびにN−p−Tosyl−L−フェニルアラニンクロロメチルケトン(TPCK、Sigma Aldrich)を含む保存剤混合物が、胃腸管内の1つ以上の免疫グロブリンタンパク質、例えば、分泌型IgAを安定化するために使用できる。
いくつかの実施形態では、1つ以上のプロテアーゼ阻害剤、酸、パラベン、および界面活性剤を含む保存剤混合物は、胃腸管内のタンパク質と接触して、そのタンパク質を安定化できる。いくつかの実施形態では、タンパク質は、免疫グロブリンではない。例示的な実施形態では、AEBSF、アプロチニン、ベスタチン、E−64、ロイペプチンおよびペプスタチンAプロテアーゼ阻害剤(HALT(商標)、Thermo Fisher)、N−p−Tosyl−L−フェニルアラニンクロロメチルケトン(TPCK、Sigma Aldrich)、クエン酸、ソルビン酸、プロピルパラベン、ポリソルベート80(Tween80)、BSAを含む保存剤混合物が、胃腸管内の1つ以上の非免疫グロブリンタンパク質、例えば、サイトカイン、カルプロテクチン、S100A12、ラクトフェリン、M2−ピルビン酸キナーゼ、ネオプテリン、メタロプロテイナーゼ、ミエロペルオキシダーゼ、多形核エラスターゼ、および/またはα1アンチトリプシン好酸性タンパク質X、を安定化するために使用できる。
いくつかの実施形態では、本明細書で説明するとおり、1つ以上の分析物を収集するために使用される、摂取可能装置内に、1つ以上の内部対照(internal control)が含まれる。内部対照は、装置内の小分子、核酸、および/またはタンパク質の安定性および分解を経時的にモニターするために使用できる。いくつかの実施形態では、内部対照は、小分子、核酸、および/またはタンパク質であり得る。いくつかの実施形態では、小分子内部対照は、2,4ジニトロフェノール(2,4,DNP)、フェロセン、および/または重水素標識したコレステロールであり得る。いくつかの実施形態では、核酸内部対照は、DNA内部対照であり得る。いくつかの実施形態では、核酸内部対照は、RNA内部対照であり得る。いくつかの実施形態では、RNA内部対照は、参照により全体として本明細書に組み込まれる、Dingleら、J.Clin.Microbiol.42(3):1003−1011,2004に記載されているように、改変されたデルタウイルスゲノムに基づき、広範な二次構造を有するG+C−rich(60%)RNA分子であり得る。いくつかの実施形態では、タンパク質内部対照は、ヒト血清アルブミン(HSA)、フルオレセインイソチオシアネート、および/またはビオチンであり得る。
いくつかの実施形態では、保存剤は微生物保存剤である。例示的な実施形態では、保存剤は、微生物の成長および/もしくは増殖を防ぐか、抑制するか、または低下させる。いくつかの実施形態では、保存剤は、微生物の成長および/もしくは増殖を永久に防ぐか、抑制するか、または低下させる。例示的な実施形態では、保存剤は、細菌の成長および/もしくは増殖を防ぐか、抑制するか、または低下させる。いくつかの実施形態では、保存剤は、細菌の成長および/もしくは増殖を永久に防ぐか、抑制するか、または低下させる。いくつかの実施形態では、保存剤は、静菌性、殺菌性、および/または固定性化合物の1つ以上である。
静菌性保存剤は、細菌の成長または増殖を阻止する。いくつかの実施形態では、保存剤は細菌を死滅させ、それにより、成長および増殖を防ぐ。殺菌性保存剤は、細菌を死滅させる。細菌は、被験者のGI管内で本明細書で説明する装置に入り、細菌の成長または増殖を阻止する静菌性保存剤、または細菌を死滅させる殺菌性保存剤と接触させられる。結果として、装置内の細菌の数は、細菌が最初に装置に入った時にGI管内に存在していた細菌叢を表す。
いくつかの実施形態では、保存剤は、ソルビン酸、クエン酸、プロピルパラベン、ナイシン、ジメチルジカーボネート、およびエチレンジアミン四酢酸(EDTA)などであるが、それらに制限されない、静菌性食品保存剤であり得る。いくつかの実施形態では、保存剤は、アジ化ナトリウム、ヒドロキシ尿素、フシジン酸、ジアゾリジニル尿素、イミダゾリジニル尿素、サリチル酸、バリウムおよび塩化ニッケル、金属銅、チメロサール、2−フェノキシエタノール、またはProClin(商標)であり得る。いくつかの実施形態では、保存剤は、ソルビン酸、クエン酸、プロピル パラベン、ナイシン、ジメチル ジカーボネート、エチレンジアミン四酢酸(EDTA)、アジ化ナトリウム、ヒドロキシ尿素、フシジン酸、ジアゾリジニル尿素、イミダゾリジニル尿素、サリチル酸、バリウムおよび塩化ニッケル、金属銅、チメロサール、2−フェノキシエタノール、およびProClin(商標)の1つ以上であり得る。
いくつかの実施形態では、保存剤は、細菌の成長および/または増殖の阻止または抑制に加えて、核酸分解を防ぐか、または低下させる。核酸完全性の保存は、PCRベースのDNAまたはRNA解析法、例えば、16SリボソーマルRNA PCRおよび配列決定(sequencing)を使用して、細菌の数量化を可能にする。いくつかの実施形態では、保存剤はEDTAを含む。
いくつかの実施形態では、殺菌性保存剤は、クエン酸(CAS77−92−9)、ソルビン酸(CAS110−44−1)、プロピルパラベン(CAS94−13−3)、Tween80(CAS9005−65−6)、エタノール、ウシ血清アルブミン、およびTPCK(CAS402−71−1)の1つ以上を含むことができる。いくつかの実施形態では、殺菌性保存剤は、クエン酸、ソルビン酸、プロピルパラベン、およびTween80の混合物であり、例えば、殺菌性保存剤は、2.5%(m/v)クエン酸、2.5%(m/v)ソルビン酸、2.5%(m/v)プロピル-パラベン)、および3.13%(m/v)Tween80を含むことができる。いくつかの実施形態では、殺菌性保存剤は、ソルビン酸、トリス、EDTA、Tween80、およびNaClの混合物であり、例えば、殺菌性保存剤は、2.0%(m/v)ソルビン酸、トリス、EDTA、1.0%(m/v)Tween80、および1.0%(m/v)NaClを含むことができる。いくつかの実施形態では、殺菌性保存剤は、重金属殺菌性混合物である。いくつかの実施形態では、殺菌性保存剤は、塩化バリウムおよび塩化ニッケルを含む混合物である。いくつかの実施形態では、殺菌性保存剤は、チメロサール、例えば、0.1%チメロサールを含む安定剤である。
細胞フィルタ1250が、ウィッキングスポンジ1210の遠位端1214と移送スポンジ1220の第1の端部1222との間に配置される。細胞フィルタ1250は、Hela細胞などの、望ましくない細胞が、試料採取システム1200内の1つ以上の下流のスポンジ、特に、試験で使用されるスポンジに入るのを防ぐように構成される。いくつかの実施形態では、フィルタは、真核細胞を濾過し、かつ/または選択的に死滅させるために使用できる。かかる望ましくない細胞を除外すると、様々な解析結果の精度が高まる。
ウィッキングスポンジ1210から細胞フィルタ1250を通って移動する流体は、移送スポンジ1220に、その第1の端部1222を経て入ることができる。移送スポンジ1220は、細胞フィルタ1250から濾過された流体を容積スポンジ1230および/またはアッセイスポンジ1240に移動させるように構成される。
移送スポンジ1220(吸収材料で作られている)が比較的大量の流体を吸収できるようにするために、移送スポンジ1220は、移送スポンジ1220の第1の端部1222と移送スポンジ1220の第2の端部1224との間に比較的長距離を提供するように成形される(例えば、円弧状)。第2の端部1224は、容積スポンジ1230およびアッセイスポンジ1240が相互に直接接触するのを防ぎながら、容積スポンジ1230およびアッセイスポンジ1240の両方と接触する。バリア1260が第1の端部1222と容積スポンジ1230との間に配置されて、第1の端部1222で移送スポンジ1220内に吸収された流体が、容積スポンジ1230によって吸収される前に、第2の端部1224まで移動するのを確実にする。円弧状として示されているが、移送スポンジ1220は、例えば、試料の所望の量および/または所望の移送速度に応じて、例えば、長い直線または複数の湾曲などの、1つ以上の異なる構成を有することができる。一般に、移送スポンジ1220の経路がより短く、かつ/またはより薄ければ、第1の端部1222から第2の端部1224までの移送速度はそれだけ速い。移送スポンジ1220は、VF2スポンジ、Ahlstrom M13スポンジ、MF/F材料、または別の適切な吸収材料で作られ得る。
容積スポンジ1230は、試験のために追加の流体を吸収する吸収材料で作られていて、移送スポンジ1220の第2の端部1224を経由してアッセイスポンジ1240と流体連通している。容積スポンジ1230は、蛍光または光試験が使用される場合に、特に有用であり得る。いくつかの実施形態では、アッセイスポンジ1240および移送スポンジ1224は、確信的な試験結果を達成するために十分な量の試料を個々には含んでいない可能性がある。容積スポンジ1230、アッセイスポンジ1240、および移送スポンジ1220の第2の端部1224は合計して、光、および他の試験のために十分な試験容量となる。アッセイスポンジ1240は、試料を試験するため、または試験用に試料を調製するために使用される、化学的アッセイを含む。一旦、アッセイスポンジ1240が含浸されると、化学的アッセイは、アッセイスポンジ1240から自由に流れ出て、移送スポンジ1220および容積スポンジ1230によって吸収された試料と相互に作用する。容積スポンジ1230およびアッセイスポンジ1240は、VF2スポンジ、Ahlstrom M13スポンジ、MF/F材料、または別の適切な吸収材料で作られ得る。好ましくは、ウィッキングスポンジ、ウィッキングタング、移送スポンジ、およびアッセイスポンジは、Ahlstrom M13スポンジであり、容積スポンジはVF2スポンジである。
細胞フィルタ1250は、任意の適切な材料で作ることができ、任意の適切な寸法を有することができる。例示的な材料は、ポリカーボネート(PCTE)、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリエステル(PETE)およびポリテトラフルオロエチレン(PTFE)を含む。いくつかの実施形態では、細胞フィルタ1250の寸法は、約9.5ミリメートル×約6.5ミリメートル×約0.05ミリメートルであり得る。
試料採取システム1200は、ガスが試料採取システム1200を離れるために、アッセイスポンジ1240と通気孔1280との間に配置された膜1270も含む。膜1270は、液体を試料採取システム1200内に保持しながら、1つ以上のガスが開口部1280を経て試料採取システム1200を離れるのを可能にするように構成される。
図22は、弁システム1100および試料採取システム1200の比較的詳細な図をもつ摂取可能装置1000の実施形態を例示する。図22は、作動システム1110の作動前に位置付けられた弁システム1100を示す(例えば、図13A、図14A、図15Aおよび図20Aに示すように構成された場合)。
図23は、試料採取システム1200およびその第3の段階に位置付けられた三段式弁システム1700を含む摂取可能装置の一実施形態を例示する。
図24は、試料採取システム1200およびその第3の段階に位置付けられた弁システム2000を含む摂取可能装置1000の一実施形態を例示する。
図25は、例えば、被験者のGI管内で、試料を取得して試料を分析するために協力する複数の異なるシステムを含む摂取可能装置3000の高度な略図である。摂取可能装置3000は、電力を電子システム3200(例えば、任意選択として、外部基地局と信号通信する、制御システムを含む)に供給するように構成された、電力システム3100(例えば、1つ以上の電池)、および分析システム3500を含む。
例示的な分析システムは、例えば、1つ以上の放射線源および/または1つ以上の検出器を含む光学系などの、アッセイシステムを含む。かかるシステムは、例えば、照射する光源および試料ならびに試料によって放出される光(例えば、蛍光分光法)、光学濃度(例えば、試料を通過する光の部分)、および/または試料によって回折される光(例えば、回折光学系)を検出するように構成された検出器を使用し得る。分析システムは、例えば、ELISA(酵素結合免疫吸着測定法)を使用し得る。分析システムは、例えば、LOCI(luminescent oxygen channeling)またはLOCI(fluorescent oxygen channeling)を使用し得る。分析技法は、試料の分析/試金前またはその間に、試料のインキュベーションおよび/または希釈を伴い得る。分析技法は、生細胞の着色/染色の使用を伴い得る。
摂取可能装置3000は、摂取可能装置3000の外部環境から試料を取り込むための試料採取システム3400、および流体が試料採取システム3400にアクセスする能力を調節する弁システム3300も含む。
図26は、摂取可能装置3000の分解図を提供する。図26は、図25におけるシステムの一般構成を示す、摂取可能装置3000の分解図を含む。図26は、電力システム3100(例えば、電池の束)、電子システム3200(例えば、PCBおよび関連した配線)、弁システム3300、試料採取システム3400、および分析システム3500を含む。
図27は、ポート4154bが摂取可能装置4000の外部に対して開位置にある摂取可能装置4000の部分を例示する。摂取可能装置4000は、回転可能要素4150の壁上に試料採取ポートを含む円筒形回転可能要素4150を含み得る。試料採取チャンバ4150は、シェル要素4140により仕切板で包まれて、シェル要素4140と回転可能要素4150との間に一連の希釈チャンバ4151a〜nを形成する。作動中、摂取可能装置4000が自身がGI管内の標的位置に到達したと判断すると、回転可能要素4150は開位置に回転され得、シェル要素4140の開口部が回転可能要素4150の壁上のポート4154bと位置合わせされて、ポート4154bが開口部を通して摂取可能装置4000の外部に曝されるようになる。このようにして、GI管からの流体がポート4154bに入り、ポート154bによって画定される容積を占めることができる。図24に示す実施形態では、ポート4154bは、回転可能要素4150の表面上の窪みであり得、いくつかの希釈チャンバ4151a〜nが回転可能要素4150の回転軸の周りに円周方向に位置付けられる。前述のとおり、希釈チャンバ4151a〜nの各々は、希釈液を貯蔵し得る。いくつかの実施形態では、窪みは円筒状窪みである。任意選択として、窪みは、矩形窪み、または規則的もしくは不規則的な形状を形成する任意の凹形窪みであり得る。別の実施形態では、ポート4154bは、回転可能要素4150内のチャンバ(図示せず)に連結されて、摂取可能装置の外部環境からのGI液試料を貯蔵するための拡大された空間を作り得る。
いくつかの実施形態では、摂取可能装置4000は、コントローラおよびアクチュエータをさらに含み得る。コントローラは、摂取可能装置4000がGI管の標的位置にあると判断し得、次いでアクチュエータは回転可能要素4150の回転をトリガーして、ポート4154bを開位置に合わせて試料採取を開始し得る。例えば、摂取可能装置4000のハウジングは、摂取可能装置4000の外部環境のpHレベルを検出するか、または別の方法で敏感に反応するためにpHに敏感な腸溶コーティングを有し得、それに基づいてコントローラは摂取可能装置が標的位置に到達しているかどうかを判断し得る。別の例として、摂取可能装置4000は、照明を環境に伝達して、反射率を収集する光検出ユニットを含み得、反射率に基づいて、摂取可能装置4000の位置特異的な位置が反射率の光学特性に基づいて識別され得る。
図28は、ポート4154bが第1の希釈チャンバ4151aと位置合わせされた第1の位置にある摂取可能装置の部分の一実施形態を示す。作動中、回転可能要素4150は、試料採取ポート4154bおよび第1の希釈チャンバ4151aが位置合わせされるように回転され得、そのため試料採取ポート4154bの容積内に貯蔵されているGI管からの流体試料が第1の希釈チャンバ内の希釈液と混合されて第1の希釈物を形成できる。第1の希釈物は次いで、ポート4154bおよび第1の希釈チャンバ4151aの結合された容積を占め得る。任意選択として、回転可能要素4150はその後、第2の位置まで回転され得、そのため第1の希釈物の一部を含むポート4154bが次いで位置合わせされるように移動されて、別の希釈チャンバ、例えば、回転方向に沿って第1の希釈チャンバに隣接している第2の希釈チャンバ、と流体連通するようになる。このようにして、ポート4154b内に貯蔵されている第1の希釈物は次いで、第2の希釈チャンバ内に貯蔵されている希釈液で再度、希釈され得る。同様に、回転可能要素4150が回転し続けて、ポート4154bが連続的に各希釈チャンバと位置合わせされるのを可能にする場合、元のGI液試料は連続的に希釈され得、各希釈チャンバ4151a〜nには異なる希釈率で希釈されたGI液試料が残され得る。
図29は、本明細書で説明する摂取可能装置内の回転可能要素(例えば、図21〜図22における4150)を取り囲むために5つの希釈チャンバ(例えば、4151a〜bを含む)のセットの部分を形成する要素4140の一実施形態を示す。いくつかの実施形態では、装置は単一の希釈チャンバを含み得る。代替として、装置は2、3、4、5、6、7、8または9以上の希釈チャンバを含み得る。
いくつかの実施形態では、各希釈チャンバ4151a〜nは、摂取可能装置4000が投与される前に希釈液で充填され得る。別の実施形態では、希釈液は、摂取可能装置4000内の別個のリザーバ(図示せず)内に貯蔵され得る。摂取可能装置4000がGI管内の標的位置にあると判断される時、ポンピング機構は希釈液を、リザーバの1つ以上の排出口(図示せず)から1つ以上の希釈チャンバ4151a〜bにポンプで注入し得る。
いくつかの実施形態では、シェル要素4140は、希釈チャンバ4151a〜nの間に弁またはポンプ(図示せず)を有し得る。例えば、第1の希釈チャンバからの希釈液は、第2の希釈チャンバに2つのチャンバ間の弁を介してポンプで注入され得る。
図27〜図29に示すタイプの装置は、任意選択として、本明細書で開示するように、試料採取システムを含むことができる。
ある実施形態では、摂取可能装置は微視的評価システムを含む。いくつかの実施形態では、試料中の細菌細胞が蛍光染料(本明細書で説明するものなど)で最初に標識され得、蛍光標識された細胞が、本明細書で説明する摂取可能装置を使用して微視的評価によって撮像されてカウントされ得る。例えば、いくつかの実施形態では、試料中の細菌細胞は、各々異なる染料に接合される、複数の分析物結合試薬(例えば、各々異なるタイプの分析物(例えば、異なる属、種、および/または株の細菌)に対して特異的な複数の抗体)で標識され得、それにより、試料中に存在する異なるタイプの分析物(例えば、細菌)の撮像、検出およびカウントを可能にする。他の実施形態では、蛍光標識された細胞は、搭載フローシステム(例えば、マイクロ流体単一細胞チャネリング(microfluidic single cell channeling))を通過する際にカウントされる。フローサイトメトリーシステムの例は、流体力学的集束、小径毛細管流、および矩形毛細管流を含む。本明細書で説明するように、生存細菌細胞が標識されて、標識された細胞を定量化するためにフローサイトメトリーの原理が使用される。一般的に、入射したレーザー光線からの光子がフルオロフォアによって吸収されて、さらに高い不安定なエネルギーレベルまで高められる。1ナノ秒未満以内に、フルオロフォアは、一連のダイクロイックフィルタを通過する際により長い代表的な波長で光を再放出する。この再放出された光は、収集されて標識された細菌細胞の数に比例して解釈できる。いくつかの実施形態では、装置の容量制約に対応するのを支援するためにフローシステムの一部としてシース液を使用しない。いくつかの実施形態では、十分に大きな断面積および比較的薄い検査領域を達成するために矩形毛細管が使用される。フローサイトメトリー光学系は、流路系と平行に動作して、細胞を通過する光の向きの変化を観察して、細菌細胞に関する情報を配信する。いくつかの実施形態では、光の焦点を点に合わせる従来のレーザーおよび球面レンズを使用するのではなく、矩形毛細管を横切る線に光の焦点を合わせるためにLEDおよび円柱レンズが使用される。他の実施形態では、光源を平行にするためにコリメートレンズが使用され、他方、検査領域を改善するために円柱レンズが使用される。この配置のための例示的な光学構成が図30に見られる。いくつかの実施形態では、フルオロフォアの使用を可能にするために光学フィルタが追加できる。フルオロフォアから再放出された光の特徴的な波長は、ダイクロイック、帯域通過、および短波または長波通過フィルタの使用で分離および検出できる。一般に、複数のダイクロイックレンズおよび光電子増倍管が使用されるが、空間制限に起因して、ある実施形態では、単一の側方散乱検出器および前方散乱検出器だけが使用され得る。
フローサイトメトリーを装置に統合する設計課題の1つは、ポンピング機構を提供することである。流体を移動させることなく、個々の細菌細胞を、流体の固定容積内のフローサイトメトリーによって識別して説明することはできない。いくつかの実施形態では、歯車モーターは、流体を装置の中を通して移動させるためである。例えば、遊星ギヤヘッド(例えば、25:1減速(reduction)をもつ)を含むマイクロモータは、流体流を生じるための所望の量のトルクを提供できる。別の実施形態では、微細加工プレートの表面内に埋め込まれた一連の圧電抵抗が流れを作るために使用される。さらに別の実施形態では、一対の一方向弁を含み、外部磁場によって作動される磁気ポンプ膜を使用するマイクロポンプが流れを作るために使用される。
いくつかの実施形態では、システムアーキテクチャは、歯車モーターによって圧力駆動流を生み出す回転ワイパーと組み合わされた開口および密閉機構を含む。歯車モーターは、装置における他の機能に対して使用できる。図31に示すように、光学系およびフローチャンバシステムの構成要素は、装置内に収まる。いくつかの実施形態では、試料流体は、カプセルの上部で可撓性膜によって吸収される。いくつかの実施形態では、歯車モーターは、流体チャンバを開いて充填するのに役立つ270°の許容移動量を有する。閉鎖中、モーターは進入ポートを閉じ、その間同時に、光学系が配置されている矩形毛細管を通して流体を押している。ねじ付き構成要素は、ワイパーの高さを変更することなく、可撓性膜が進入チャネルを閉じて密閉するのを可能にする。いくつかの実施形態では、試料チャンバの容積は、25μL、50μL、75μLまたはそれ以上である。いくつかの実施形態では、十分な試料サイズを獲得するために2つ以上の試料がGI管から取得される。図31を参照すると、毛細管の左側上のLEDならびに前方および側方散乱を捕捉するための右側の微光検出器が示されている。一旦、流体が毛細管を通過すると、それは一方向弁を経てカプセルを出る。ある実施形態では、フローシステムは、細胞の定量化に加えて、細胞サイズおよび内部の細胞複雑性の検出を可能にする。
前述の説明は、様々な摂取可能装置設計に関して、試料採取構成部品または吸収性(スポンジ)設計のいずれに関しても、包括的ではない。
一例として、摂取可能装置に統合された1つ以上の光学系を含む摂取可能装置が説明されているが、いくつかの実施形態では、摂取可能装置は光学系を含まない。任意選択として、かかる摂取可能装置は、任意の他の分析に関する構成部品も含んでいない可能性がある。光学系および/または他の分析に関する構成部品を含まない、摂取可能装置の実施形態では、摂取可能装置内部に、1つ以上の試料を貯蔵するためのさらなる余裕があり得る。
図32は、摂取可能装置5010の筐体の一部が取り除かれている摂取可能装置5010の例示的な実施形態の部分図を示す。摂取可能装置5010は物質を収集するために使用され得る。摂取可能装置5010は一般に、従来型の丸薬のような、カプセルの形状であり得る。その結果、摂取可能装置5010の形状は、より容易な摂取を提供し、医療関係者および患者になじみのあるものでもある。
摂取可能装置5010の構造は、第1の部分5012および第2の部分5014を含む。第1の部分5012は、制御装置、電源、および通信システムを含む。第2の部分5014は一般に、例えば、試料収集、物質送達および環境モニタリングなどであるが、それらに制限されず、GI管と相互作用するように構成される。第2の部分5014は、1つ以上のチャンバ5018を備えた貯蔵サブユニット5016および貯蔵サブユニット5016を取り囲むか、または覆うチャンバ囲い5020を含む。各チャンバ5018は、対応するチャンバ開口部5022を有する。チャンバ囲い5020は、アクセスポート5024を有する。この実施形態例では、摂取可能装置5010は、3つのチャンバ5018を含むが、1、2、または4以上のチャンバを有する他の実施形態もあり得る。
図33A〜図33Cは、摂取可能装置5010の操作を例示する。一般に、チャンバ囲い5020は、「閉ループ(closed−loop)」レボルバ機構として動作する。チャンバ囲い5020は、制御された方法で、標的位置で、GI内の内容物の試料を対応するチャンバ5018(図32に示される)内に収集するため、および/またはチャンバ5018(図32に示される)内に貯蔵された物質を身体内の標的位置に送達するために、アクセスポート5024をチャンバ開口部5022の各々と位置合わせさせるように回転する。
一般に、試料の収集中、各チャンバ開口部5022は、収集した試料の相互汚染を回避するために摂取可能装置5010の身体内の通過中に一度だけ、曝されるので、チャンバ囲い5020の回転は「閉ループ」レボルバ機構と説明され得る。言い換えれば、いくつかの実施形態では、チャンバ囲い5020は理想的には、アクセスポート5024がチャンバ開口部5022の各々と連続的に一度だけ、位置合わせされるように、摂取可能装置5010の各使用中に試料を収集する場合に一度だけ回転する。つまり、試料の収集中、アクセスポート2224はその回転中に、どのチャンバ開口部5022も迂回せず、また、以前のチャンバ開口部5022にも戻らない。
いくつかの実施形態では、チャンバ囲い5020は、一回転を完了する前に二方向運動で回転でき、かつ/または摂取可能装置5010の一使用中に複数の回転を実行でき、そのため、少なくとも1つのチャンバ開口部5022が複数回、曝される。チャンバ開口部5022は、その対応するチャンバが固体もしくは半固体試薬、センサーまたはGI管を洗浄するための洗浄剤を貯蔵している場合、複数回、曝される必要があり得る。
図33Aに示すように、チャンバ囲い5020上のアクセスポート5024がチャンバ開口部5022と位置合わせされる開位置5010aにおける摂取可能装置5010が大まかに示されている。この構成では、摂取可能装置5010はチャンバ開口部5022を通して物質を収集し得る。言い換えれば、GI管の内容物が筋収縮(例えば、蠕動)を通して露出されたチャンバ5018(図32に示す)に押し込まれ得る。
その後、チャンバ囲い5020が回転してチャンバ開口部5022を密閉する。図33Bは、チャンバ囲い5020がチャンバ開口部5022を部分的に密封するようにアクセスポート5024が回転されている部分的開/部分的閉位置5010bでの摂取可能装置5010を示す。
図33Cは、アクセスポート5024がチャンバ開口部5022を完全に密封するようにチャンバ囲い5020がある距離を回転している、閉位置5010cにおける摂取可能装置5010を示す。チャンバ囲い5020が一回転していない場合、チャンバ囲い5020は、摂取可能装置5010が別の操作(すなわち、試料採取または分配)を実行するように構成されているかどうかに応じて、アクセスポート5024を別のチャンバ開口部5022と位置合わせさせるために同じ方向に回転し続け得る。
別の実施形態例では、チャンバ囲い5020は固定されており、貯蔵サブユニット5016(図32に示される)が代わりに回転して、その1つのチャンバ開口部5022をアクセスポート5024と位置合わせさせ得る。チャンバ囲い5020の代わりに貯蔵サブユニット5016が回転すると、貯蔵サブユニット5016は、GI管内の内容物から生じる変化する粘度にさらされないので、回転運動に関してより大きな制御およびより一定の動きを提供し得る。しかし、この配置は、チャンバ5018の少なくとも1つの容積を制限し得る。
いくつかの実施形態では、チャンバ囲い5020または貯蔵サブユニット5016は、所定の順序の二方向回転運動で回転し得る。前述のように、貯蔵サブユニット5016がチャンバ囲い5020の代わりに回転するように構成される場合、チャンバ5018の少なくとも1つの容積が制限され得る。チャンバ5018の容積を制限する必要を回避するために、貯蔵サブユニット5016内の異なるチャンバ5018を区切るために使用され得る非凹領域が容積において最小限にされるか、または除去され得る。摂取可能装置5010は、アクセスポート5024を2つの隣接したチャンバの1つと位置合わせするために第1の方向に回転できる。摂取可能装置5010は、それら2つの隣接したチャンバに収集された試料またはそれら2つの隣接したチャンバから放出された物質の間での相互汚染を回避するために第1の方向とは反対の第2の方向に回転するように構成できる。
摂取可能装置5010は、GI管の内容物から使用可能な試料(例えば、100μLサイズの試料)を収集して、各試料をその試料が抽出されるまで相互に分離して保持するために使用され得る。
いくつかの実施形態では、摂取可能装置5010は生体内測定を実施するようにも構成され得る。摂取可能装置5010は、チャンバ5018のいくつかは空で、チャンバ5018のいくつかは少なくとも1つの試薬を運搬して、身体内に導入される。身体内の所定の位置で、摂取可能装置5010はGI管から試料を収集し、その試料を少なくとも1つの試薬を運搬しているチャンバに貯蔵するように構成される。収集後、収集した試料がチャンバ5018内部の試薬とどのように相互作用するかに基づいて、生体内分析が実施され得る。例えば、摂取可能装置5010は、収集した試料に関して原位置実験を実行するために、酵素結合免疫吸着測定法(ELISA)などの、生化学アッセイを使用し得る。代替として、いくつかの生体内分析および測定の動態(dynamics)を変更するために周辺機器をチャンバ5018に含めることができる。周辺機器には光源、受信機、トランスデューサ、加熱器、および同様のものを含み得る。一般に、生体内実験は、探し求めている情報のタイプに従って変わる。
図34は、一実施形態例における摂取可能装置5010の構成要素の分解図を例示する。摂取可能装置5010の第1の部分5012は、以下でさらに詳細に説明する、端部クロージャ5030、ならびに通信周辺機器5034および送受信5036を有する通信サブシステム、主コントローラ(すなわち、プロセッサ)5038、電源5040および、磁気スイッチ5039を含む、他の周辺構成要素を含む主プリント基板(PCB)5032上に埋め込まれた電子部品を含む。摂取可能装置5010の第2の部分5014は一般に、モーター5042から突き出ている軸5042sをもつモーター5042、貯蔵サブユニット5016、二次PCB5044、符号化磁石配置5046mおよびチャンバ囲い5020を含む。一般に、主PCB5032および二次PCB5044を摂取可能装置5010内部の異なる領域に配置することにより、それらが同一の電気的または物理的障害を経験するのを防ぎ得る。モーター5042は、貯蔵サブユニット5016の中心に配置されているモーター区画5054に挿入される。PCB5044は環状であり、1つ以上の周辺電子部品(例えば、コンデンサおよび抵抗、それはプルアップ抵抗として使用できる)、およびセンサー5064を含む。貯蔵サブユニット5016は、1つ以上の収集した試料を貯蔵するため、および/または1つ以上の分注可能物質を貯蔵するための、チャンバ開口部5022を備えた、チャンバ5018をさらに含む。第1の部分5030に向かって配向されたアクセスホール5056も貯蔵サブユニット5016上に配置される。
端部囲い5030は、円筒状の内壁によってドーム形の端部と共に画定される中空空間を提供する。端部囲い5030は、作動中に、端部囲い5030を適切な位置に解放可能なようにロックするために、貯蔵サブユニット5016と位置合わせして、解除可能に係合するための係合部材も含む。具体的には、係合部材は、貯蔵サブユニット5016内の相補的構造5052と解除可能に係合する。端部囲い5030が貯蔵サブユニット5016でロックされる場合、端部囲い5030は貯蔵サブユニット5016の後部と重なり合って、密閉する。いくつかの実施形態では、端部囲い5030と貯蔵サブユニット5016との間の重なりは、3ミリメートルの幅に及び得る。
前述の試料採取システムのスポンジの一部または全部は、1つ以上の保存剤(前述の説明を参照)を含み得る。典型的には、アッセイスポンジおよび/または容積スポンジおよび/または移送スポンジは1つ以上の保存剤を含む。典型的には、保存剤(複数可)は、対象の分析物、例えば、GI障害に対する分析物(核酸またはタンパク質バイオマーカー)、に基づいて選択される。
いくつかの実施形態では、摂取可能装置は1つ以上の物質(1つ以上の治療剤)を送達するように構成される。図35〜図55は、かかる摂取可能装置の事例的で限定されない例を提供する。かかる摂取可能装置からの1つ以上の特徴は、例えば、図1〜図34に関して前述したような、1つ以上の試料を取得するために構成された摂取可能装置の1つ以上の特徴と組み合わせることができることを理解されたい。
図35は、本明細書で説明するいくつかの実施形態に従って、分注可能物質を送達するための摂取可能装置1600の構造の態様を例示するモックアップ略図例を提供する。いくつかの実施形態では、摂取可能装置1600は一般に、カプセル、丸薬または個人によって経口的に消費され得る任意の飲み込める形の形状であり得る。このように、摂取可能装置1600は、患者によって経口摂取され得、医療関係者および患者によって処方され得る。
摂取可能装置1600は、2つの端部1602a〜bを含み得る、カプセル、丸薬、および/または同様のものと類似した形状を取り得るハウジング1601を含む。ハウジング1601は、GI管の化学的および力学的環境(例えば、胃内の筋収縮力および濃塩酸の影響)に耐えるように設計され得る。広範囲の材料がハウジング1601に対して使用され得る。これらの材料の例には、生体適合性に対するISO 10993およびUSPクラスVI仕様に適合する熱可塑性プラスチック、フッ素重合体、エラストマー、ステンレス鋼およびガラス;ならびに任意の他の適切な材料およびそれらの組合せを含むが、それらに制限されない。
いくつかの実施形態では、ハウジング1601の壁は、0.5mm〜1mmの厚さを有し得、それは、(例えば、水素発火またはハウジング内部の過圧によって引き起こされる)内部破裂に持ちこたえるのに十分である。
ハウジング1601は、摂取可能装置の外部環境のpHレベルを検出するか、または別の方法でpHレベルに敏感であるために、pHに敏感な腸溶コーティングを有することもあれば、有していないこともある。本出願の別の場所でさらに詳細に説明するように、摂取可能装置1600は、追加または代替として、1つ以上のセンサー、例えば、温度センサー、pHセンサー、インピーダンスセンサー、光学センサーを含み得る。
ハウジング1601は、2つの筐体部分を一緒に連結することによって形成され得る。摂取可能装置1600は、ハウジング1600内部に電子部品を含み得る。電子部品は、ハウジングの端部1602bの近位に配置され得、プリント基板(PCB)、電池、光検知ユニット、および/または同様のものを含む。
摂取可能装置1600は、ガスを発生するように構成され、従って、ハウジング1601内部に内圧を生じるガス発生セル1603をさらに含む。いくつかの実施形態では、ガス発生セルは、摂取可能装置の別々のチャネルもしくは弁を含み得るか、または別々のチャネルもしくは弁に連結され得、そのため、ガスがチャネルまたは弁を通って放出されて、GI管内部での摂取可能装置の位置を変更するための動きを生じ得る。かかるガス放出は、摂取可能装置を腸の内層に対して位置付けるためにも使用できる。別の実施形態では、分注可能物質の送達前に、腸組織の表面配向を変更するために、ガスが別々のチャネルまたは弁を通って放出され得る。
可動プランジャ1604は、ハウジング1601内部のガス発生セル1603の上に配置され得る。可動プランジャ1604は、ガス発生セル1603と、分注可能物質1605を貯蔵する貯蔵リザーバとを分離する膜である。いくつかの実施形態では、可動プランジャ1604は、可動ピストンであり得る。いくつかの実施形態では、可動プランジャ1604は、代わりに、ダイヤフラムなどであるがそれに制限されず、可撓性膜であり得る。いくつかの実施形態では、可撓性ダイヤフラムの形を有し得る、可動プランジャ1604は、ガス発生セル1603の上に配置される代わりに、ハウジング1601の軸方向に沿って配置され得る。可動プランジャまたは膜1604は、ガス発生セル1603がガスを発生して、膜1604を押す内圧を生じると、ハウジングの端部1602aの方向に向かって移動(膜1604がピストンである場合)または変形(膜1604がダイヤフラムである場合)し得る。このように、膜または可動プランジャ1604は、分注可能物質1605をハウジングから分注口1607を経て押し出し得る。
ハウジング1601は、可動プランジャ1604に隣接した1つ以上の分注可能物質1605を貯蔵する貯蔵リザーバを含み得る。分注可能物質1605は、粉末、圧縮粉末、流体、半流動体ゲル、または任意の他の分注可能もしくは送達可能形態の形を取り得る。分注可能物質1605の送達は、ボーラス、半ボーラス、連続的、全身的、バースト送達、および/または同様のものなどであるが、それらに制限されない形を取り得る。
いくつかの実施形態では、貯蔵リザーバは複数のチャンバを含み得、各チャンバは、異なる分注可能物質を貯蔵する。例えば、異なる分注可能物質は、分注口1607から同時に放出できる。代替として、複数のチャンバは、各チャンバからの異なる分注可能物質が連続的に順番に送達されるように、貯蔵リザーバ内部に異なる層の形を取り得る。一例では、複数のチャンバの各々は、ガス発生器によって推進され得る、別々の可動プランジャによって制御される。電子部品は、ガス発生セル1603を制御して、例えば、別々のガス発生チャンバなどにより、特定の可動プランジャを推進するためにガスを発生して、それぞれの物質を送達する。いくつかの実施形態では、複数のチャンバの内容物が放出する前に混合または結合され得る。
摂取可能装置1600は、分注可能物質1605をハウジングから外に向かわせるために、ハウジング1601の1つの端部1602aに分注口1607を含み得る。分注口1607は、出口弁、スリットもしくは穴、シリンジを備えたジェット注入ノズル、および/または同様のものを含み得る。可動プランジャ1604がハウジング1601の端部1602aの方に移動すると、貯蔵リザーバ内部の内圧が上昇して分注口を押し開いて、分注可能物質1605をハウジング1601から放出させ得る。
一実施形態では、圧力解放装置1606は、ハウジング1601の内部、例えば、ハウジング1601の端部1602aに配置され得る。
いくつかの実施形態では、ハウジング1601は、小さい穴(例えば、2mmより小さい直径をもつ)を、例えば、ハウジング1601の側面上、または端部1602aに含んで、分注可能物質を貯蔵リザーバに装填するのを容易にし得る。
いくつかの実施形態では、内圧が閾値レベルに達すると、電子部品がガス発生セル1603を制御してガス発生を止めるか、または他の安全機構(例えば、フィードバック制御される放出弁など)を作動させ得るように、ガス発生セル1603からのフィードバックを電子部品に送信するために、フィードバック制御回路(例えば、フィードバック抵抗器など)が追加され得る。例えば、摂取可能装置内部の内圧を測定して、フィードバック制御回路へのフィードバックを生成するために内圧センサーが使用され得る。
図36は、本明細書で説明するいくつかの実施形態に従い、物質を分注するためにガスを発生するように構成されたガス発生セル1603のための機構の態様を例示する略図例を提供する。図36に示すように、ガス発生セル1603は、ガス1611を発生し、それは、分注可能物質1605を分注口1607から押し出すことができる。可変抵抗器1608は、ガス発生セル1603を備えた回路に接続され得、そのため、可変抵抗器1608は、セル1603によって発生したガス1611(例えば、水素)の強度および/または量を制御するために使用され得る。具体的には、ガス発生セル1603は、抵抗が印加されると水素を発生可能な電池形状因子セル(battery form factor cell)であり得る。このように、ガス発生セル1603は、いかなるアクティブな電力要件なしで、抵抗だけの使用を必要とするだけなので、ガス発生セル1603は、制限された利用可能なエネルギー/電力をもつカプセルなどの摂取可能装置に組み込まれ得る。例えば、ガス発生セル1603は、26mm×13mm以下のサイズのカプセルと互換性があり得る。
いくつかの実施形態では、セルからのガスの溶出速度および摂取可能装置の内容積に基づいて、物質1605を送達するのに十分なガス1611を発生するために時間がかかり得、必要な時間は、30秒以上であり得る。例えば、500μLの流体に等しい容積の水素を発生する時間は、ほぼ5分であろう。摩擦など、摂取可能装置内部の非理想的状態に基づいて、もっと長い期間が必要であり得る。従って、ガス(例えば、水素)の発生に時間がかかり得ると仮定すると、摂取可能装置内部の圧力を増大させるために、ガス発生は、摂取可能装置が送達部位に到達する前に開始する必要があり得る。摂取可能装置は、その結果、それが送達部位に近づいている時を知る必要があり得る。例えば、装置は、「入場移行(entry transition)」でガス発生を開始し得、それは、分注可能物質を送達するために十分に高い圧力に近くなるように十分なガスを生じるために、温度によって判断される。摂取可能装置は、その結果、それが送達部位に到達した時に再度ガスの発生を開始するだけであり得、それは、分注可能物質を放出するために分注口で必要なレベルに達するために内圧を摂取可能装置内部に引き起こす。また、位置特異的送達のために、摂取可能装置は、ガス発生を作動させるために、摂取可能装置が特定の位置に到達する前に、分注可能物質を送達するために十分な圧力を増大させるのにかかる時間を推定し得る。
図37〜図39は、分注可能物質の局所的送達用の摂取可能装置の一例を示す。摂取可能装置1600は、本明細書で説明する特定の実施態様に従い、物質送達のために押すためのピストンまたは駆動要素1634を含む。摂取可能装置1600は、摂取可能装置1600に対して電力を供給するために、ハウジング1601の1つの端部1602aに配置された1つ以上の電池1639を有し得る。プリント基板(PCB)1632は、電池または他の電源1639に隣接して配置され得、ガス発生セル1603は、PCB1632上またはその上方に固定され得る。ガス発生セル1603は、摂取可能装置1600の下部チャンバ(例えば、1639および1632を含む空間)から密封され得る。可動ピストン1634は、ガス発生セル1603に隣接して配置され得る。このように、リザーバ区画1635内の分注可能物質が、分注口1607を通ってハウジングから押し出され得るように、ガス発生セル1603からのガス発生がピストン1634を推進して、ハウジング1601の別の端部1602bに向かって移動し得、例えば、その移動は、ピスト1634が物質の分注後の位置で、1636で示されている。分注口1607は、プラグを含み得る。リザーバ区画1635は、分注可能物質を貯蔵できるか、または代替として、リザーバ区画は、分注可能物質を含む貯蔵リザーバ1661を収容できる。リザーバ区画1635または貯蔵リザーバ1661は、ほぼ600μLの容積、またはもっと多くの分注可能物質さえ有し得、それは、1回のボーラスで、またはある期間にわたって徐々に分注され得る。
図40〜図42は、分注可能物質送達のために摂取可能装置を腸に固着させるための摂取可能装置の固着機構の態様を例示する構造図例を提供する。図40に示すように、摂取可能装置101100は、対象領域に入った後、フック101203a〜dを摂取可能装置101100から伸ばすことにより、腸内部に固定できる。101201で、摂取可能装置101100がGI管に沿って移動する際には、フック101203a〜dは摂取可能装置内部に収容される。101202で、摂取可能装置101100が、GI管内部の位置に到達したと判断すると、フック101203a〜dは、摂取可能装置101100の外側に伸びるように作動され、腸壁に引っ掛かって、摂取可能装置101100をそれぞれの位置内に保持できる。フック101203a〜dは、摂取可能装置101100の瞬間の配向に関わらず、腸壁を捕まえるように配向できる。フック101203a〜dは、分注可能物質が固定された位置で送達された後、引っ込めるか、溶けるか、または腸から離れることができる。
図41に示すように、フック101203a〜dは、摂取可能装置から放射状に伸びて、腸壁に突き刺さって摂取可能装置101100を適切な位置に保持することもできる。図42に示すように、伸びているフック(例えば、101203a〜b)が中空である場合、フックは、摂取可能装置を固定して、分注可能物質を腸壁に注入する両方のために、使用できる。
図43は、本明細書で説明するいくつかの実施形態に従い、事前加圧アクチュエータチャンバ4503および摺動ピストン4504を含む摂取可能装置4500を例示する。
摂取可能装置4500は、装置ハウジング4501を含む。装置ハウジング4501は、例示する実施形態では、キャップ部4502aおよび基部4502bから成る。摂取可能装置4500は、例えば、製造中に、または摂取前に空気注入口4506を用いて、目標圧力に加圧される事前加圧アクチュエータチャンバ4503も含む。カプセルは、カプセルが標的位置に到達すると作動する能動放出機構を組み込む。放出機構が作動すると、摺動ピストン4504が素早く左に移動して、分注可能物質の高圧ジェットをノズルを通して押す。
装置ハウジング4501の壁を形成するために使用された材料に応じて、材料は、事前加圧アクチュエータチャンバ4503内で圧縮ガスを徐々に拡散させて、内圧を低下させ得る。製造と患者使用との間の期間にわたって摂取可能装置4500内で圧力が維持されていることを確実にするために、ある実施形態では、パッケージングは丸剤の内圧と等しくなるように加圧され得;従って、摂取可能装置4500からの圧縮ガスの浸透を防ぐ。カプセル内部でのガス膨張が非常に急速に生じて断熱ポリトロープ過程が起こると仮定すると、ガスの初期圧力および最終圧力をその体積変化率と相関させるために気体の法則が使用される。
図44Aは、ノズル4509に沿ったバーストディスク4608を例示する。図44Bは、本明細書で説明するいくつかの実施形態に従い、バーストディスクホルダー4610の部分断面図を例示する。バーストディスク4608は、目標圧力で意図的に壊すことにより、(例えば、リザーバ4505からの)分注可能物質の放出を可能にして、分注可能物質をノズル4509からGI管内部の標的位置に出す。バーストディスク4608は、ある実施形態では、唯一の閉鎖構成要素として使用でき、別の閉鎖構成要素を含む実施形態では、上流の汚染と分注可能物質ペイロードとの間に分離を提供するために使用できる。バーストディスク4608は、図44Bに示すように、ディスクホルダー4610の固定された外側リング4611を用いて適切な位置に保持できる。
図45は、本明細書で説明するいくつかの実施形態に従い、磁気閉鎖構成要素4908b、バーストディスク4608、および事前加圧アクチュエータチャンバ4903を含む摂取可能装置4900を例示する。図46は、本明細書で説明するいくつかの実施形態に従い、磁気閉鎖構成要素、事前加圧アクチュエータチャンバ4903および生体吸収性プラグ5008を含む摂取可能装置5000を例示する。磁気スタックは、蠕動または浸透圧が印加されると、空気圧を解放して、分注可能物質のジェットの導管4509を通した送達を可能にする。磁気4908aおよび4908bを含む閉鎖構成要素を構成するために浸透圧が使用され得る。腸溶コーティング4908cは、管腔液に曝されると溶けて、膜4908dおよび酵素原4908eを曝す。膜4908dおよび酵素原4908eは、液体の移動を容易にして、磁石4908a上に浸透圧を生じる。浸透圧が増大するにつれて、磁石4908aは、磁石4908bに近接して押し上げられる。磁石4908bが引き下げられて、加圧チャンバ4905からのガス用経路を通る流れを提供し、結合導管4911を介してリザーバ4905と相互作用する。この系の利点は、機構がカプセルの外部から完全に密封されて、圧力がチャンバ4905内にだけ発射するのを可能にし得ることである。腸溶コーティング/膜スタック4908c、4908dは、磁石4908aを押すために蠕動を利用する方法によって置換され得ることに留意されたい。図45は、一旦、チャンバ4905が加圧チャンバ4903に曝されると、密封/解除機構としてのバーストディスク4608と共に実装される。図46は、一旦、リザーバ4905が加圧アクチュエータチャンバ4903に曝されると、溶けて排出される生体吸収性プラグ5008と共に実装される。
図47は、本明細書で説明するいくつかの実施形態に従い、腸内摺動閉鎖構成要素5102、事前加圧アクチュエータチャンバ4903および摺動構成要素5108を含む摂取可能装置5100を例示する。腸溶コーティング5102および半透膜5104を含む、浸透駆動4908は、摺動構成要素5108を動かすように構成される。摺動構成要素5108は、一旦、浸透駆動4908によって押されると、流通ポート(flow−through port)4911が、事前加圧アクチュエータチャンバ4903をリザーバ4905に連結できるようにして、ノズル5108を通した分注可能物質送達を提供する。
図48は、本明細書で説明するいくつかの実施形態に従い、溶解可能ピン閉鎖構成要素、チャンバ5202、事前加圧チャンバ5204および摺動ピストン5206を含む摂取可能装置5200を例示する。別の実施形態では、腸溶コーティング5208bが溶けて、腸管腔液の存在下で溶ける構造ピン5208a(グルコーススパイクまたはハイドロゲルなど)を曝す。この設計では、ピン5208aが定位置にある限り、ピストン5206およびチャンバ5202に印加される力は、バーストディスク4608が破裂するには十分に大きくない。腸溶コーティン5208bおよびピン5208aは、カプセル5200が摂取されると溶け、結果として、ピストン5206上の圧力が増加する。ピストン5206によってチャンバ5202上に移される事前加圧チャンバ5204の全部の力は、バーストディスク4608を破裂させるために十分に大きい。バーストディスク4608が破裂すると、液体の加圧ジェットがチャンバ5202からノズル4509を通して送達される結果となる。
図49は、本明細書で説明するいくつかの実施形態に従い、リード線アクチベータ5308bを備えたワックスプラグ5308aを含む摂取可能装置5300を例示する。この方法では、分注部位は、集められた反射光に基づいて識別される。緑および赤色スペクトルにおける光の反射率が(本方法および積極的に追求されているアルゴリズムの反復で)測定され、アルゴリズムを使用して測定された反射率を胃腸(GI)管内の位置と相関させる。本方法は、絶食移行(fasted transit)中にカプセルの解剖学的位置を判断するために非pHベースのシステムを提供する。カプセル5300が標的位置に到達すると、代替放出機構を作動させるために使用される、信号が生成される。
図50は、本明細書で説明するいくつかの実施形態に従い、ばね式アクチュエータ5503および摺動ピストン5504を含む摂取可能装置5500を例示する。摂取可能装置5500は、分注可能物質のジェット送達のための駆動または作動機構として圧縮される場合、ばね5503内に貯蔵された潜在エネルギーを使用する。閉鎖構成要素または放出機構は、保護剤層5508bによってリザーバ5505から分離された生体吸収性プラグ5508aから成る。この実施形態では、カプセル5500の内容積は、摺動ピストン5504によって分離される2つのセクションに分割される。左のセクション(例えば、リザーバ5505)は、分注可能物質で充填されて、ばね5503が右のセクション内に取り付けられる。ピストン5504は、ピストン5504上に印加される合力に応じて右または左に自由に移動できる。可能な代替密封手段を用いて、2つのセクションの間に望ましい密封を提供するためにOリング5511が使用される。圧縮ばね5503は、ピストン5504に力を印加し、ピストン5504は、この力を圧力の形で液体分注可能物質に伝達する。同じ圧力が、ノズル5513を密封しているプラグ5508aに伝達される。しかし、この圧力は、小さい領域(プラグ5508aの領域)上に作用する。従って、ばね5503によって印加される大きな力が、密封プラグ5508a上の小さい力に変換される。カプセル5500が摂取されると、それは、GI管を通って移動して、生体吸収性密封プラグ5508aは溶け始める。ある期間の後、プラグは弱まるか、またはGI液中に完全に溶ける。プラグ5508aが設計閾値まで弱まるとすぐに、リザーバ5503内部の圧力が低下して、ばね5503が拡張し、分注可能物質を(例えば、流体の高圧ジェットの形で)開口部を通して送達する。
図51は、本明細書で説明するいくつかの実施形態に従い、ばね作動式摺動可能ハウジング部分5602bを含む摂取可能装置5600を例示する。摂取可能装置5600は、加圧アクチュエータ5603チャンバ、ベローなどの可変形体5604によって圧力アクチュエータチャンバ5603から分離されたリザーバ5605、およびばね/腸溶コーティング放出機構から成る。ばね5608aは、一方の端部から他方の端部上のスライドキャップ5602bへポリカーボネートキャップ5602a上に取り付けられる。ステンレス鋼上部スライダ5602bは、左右にスライドしてノズル5611を開閉できる。上部スライダを閉じたままにしておくために腸溶リング(enteric ring)5608bが使用される。Oリングおよび生体吸収性プラグ5609が望ましい密封を提供するために使用される。接着シール5612がハウジング上、ばね5608aからカプセル5600の反対端上に置かれる。圧縮ガスがベロー5604に力を印加し、ベロー5604はこの力を液体分注可能物質に圧力の形で伝達する。同じ圧力が、スライダ5602bに半径方向力の形で伝達される。しかし、この圧力は、小さい領域(出口オリフィス5607の領域)上に作用する。従って、スライダ5602b上の横荷重は比較的小さい。カプセル5600が組み立てられるとき、ばね5608aは圧縮されて(スライダ5602bが閉モード)、腸溶コーティング5608bがスライダ5602bを定位置に保つ。カプセル5600が摂取されると、それは、GI管を通って移動する。カプセル5600が腸液を通過するとき、腸溶コーティング5608bは溶ける。腸溶コーティング5608bが溶けると、ばね5608aはスライダ5602bを押し戻してカプセル5600から離す(開モード)。結果として、出口オリフィス5607はノズル5611と同心になり、流体のジェットが放出される。
図52は、本明細書で説明するいくつかの実施形態に従い、別のばね作動式摺動可能ハウジング部分5712を備えた摂取可能装置5700を例示する。摂取可能装置5700は、圧縮ばね(ばね5703)を駆動機構として、また圧縮ばね5708a(スライド上部キャップ5712を備えたばねを放出機構として使用する。ピストン5704は、リザーバ5705をばねチャンバから分離し、腸溶コーティング5708bは、放出機構を開始するために使用される。Oリング5710は、ピストン5704とシリンダとの間に密封を提供するために使用される。圧縮ばね5703がピストン5704に力を印加し、ピストン5704はこの力を液体分注可能物質に圧力の形で伝達する。同じ圧力が、上部キャップスライダ5712に半径方向力の形で伝達される。しかし、この圧力は、小さい領域(出口オリフィス5714の領域)上に作用して、上部スライダ5712上の小さい横方向力となる。カプセル5700が組み立てられるとき、ばね5703は圧縮モードのままにされる(スライダ5712が閉位置)。カプセル5700が摂取されると、それは、GI管を通って移動する。カプセル5700が腸液を通過するとき、腸溶コーティング5708bは溶ける。腸溶コーティング5708bが溶けると、ばね5708aはスライダ5712を押し戻してカプセル5700から離す(開モード)。結果として、出口オリフィス5714はノズル5716と同心になり、流体のジェットが放出される。
図53は、本明細書で説明するいくつかの実施形態に従い、溶解消失閉鎖構成要素5808aおよび加圧チャンバ5803を含む摂取可能装置5800を例示する。摂取可能装置5800は、2つのチャンバから成り、1つのチャンバは分注可能物質で充填され、他のチャンバは圧縮ガスで充填される。位置確認ボード5822によって作動されるワックス弁5808aが閉鎖構成要素として使用される。圧力チャンバ5803の大きな部分が放出機構および必要な電池5821によって占有される。ワックス弁ワイヤー5808bがワックス弁5808aに接続され、電流を使用してワックスを溶かす。この操作のタイミングは、位置確認ボード5822によって制御される。この実施形態では、完全に制御された放出機構が使用される。カプセルが標的領域に到達すると、位置確認キットが作動して、所定の電流をワックス弁5808aに向ける。発熱体が、この電流を受け取って、ワックス弁5808aを溶かすか、または弱める。ワックスが弱まるか、またはノズル5810から取り除かれると、加圧チャンバ5803からのガス圧力がベロー5804を押し、結果として液体分注可能物質の加圧ジェットがノズル5810から出て、従って、分注可能物質を送達する。
図54は、本明細書で説明するいくつかの実施形態に従い、溶解可能ピン閉鎖構成要素5908およびばね作動式摺動ピストン5914を含む摂取可能装置5900を例示する。効果的なカプセル設計の重要な課題の1つは、カプセル内部の2つのチャンバ間に著しい圧力差があるので、2つのチャンバ間の密封であり、分注可能物質は、分注可能物質チャンバから圧力またはばねチャンバに入る傾向がある。ある実施形態は、保存可能期間中、およびジェット送達前に、2つのチャンバ間の圧力差を低減することによって、これに対処する。例えば、摂取可能装置5900は、溶解可能ピン5908を使用して保持される圧縮ばね5903を含む。追加として、Oリング5912が、ピストン5914とハウジングとの間に密封を提供するために使用される。この設計では、ピン5908が定位置にある限り、ピストン5904およびチャンバ5906内の液体に印加される力はない。ばね5903によって印加される力はピン5908上のせん断応力となる。カプセル5900が摂取されると、ピン5908が溶け、結果として、ばね力が液体の加圧ジェットに変わる。ピン5908の端部上の腸溶コーティングは、トリガー位置の特定性をさらに高め得る。カプセル5900の保存可能期間中および摂取前には、分注可能物質に作用する相当量の圧力がなく、その結果として、密封課題は対処が容易である。200psi設計圧力では、ピンは、ほぼ20lbfに耐えるように期待され、溶解可能ピンのせん断強度に対する設計考慮事項を含む。カプセル5900がGI管を通過するとき、ピン5908は溶け始める。ピン5908が溶けると、ピストン5904を定位置に保つためのピストン5904に対する支持はない。ばね5903の力は、流体における著しい圧力となる。ある時点で、ピン5908は機能しなくなり、ピストン5904が左に移動して、流体の高圧ジェットをノズル5910を通して放出する。
図55は、本明細書で説明するいくつかの実施形態に従った、シャトルスライダ閉鎖構成要素6012および加圧チャンバ6010を含む摂取可能装置6000を例示する。摂取可能装置6000は、ポリカーボネートで作られた壁6002によって分離された2つのチャンバを含む。右のチャンバは、接着シール6028および、ガスで加圧された、加圧チャンバ6010であり、ベロー6006が左のチャンバ内に取り付けられる。2つのチャンバ6006、6010を連結する開口部はない。2つのチャンバ6006、6010を摺動弁6012を通して連結するために、浸透圧放出機構が使用される。摺動弁6012の下の小さいコンテナ内部に酵素原6014が含まれる。酵素原6014は、腸溶コーティング6018で覆われた水透過膜6016によってGI液から分離される。酵素原6014の上には、シャトルスライダ6012が取り付けられる。スライダ6012は、途中に開口部6020を有する。スライダシャトル6012は、ポート6022を通した圧力を用いて、ポリカーボネートの2つのスラブ(slab)の間に挟まれる。スライダシャトル6012が閉形式の場合、ポリカーボネートスラブ上の穴は、スライダシャトル6012上の穴と同心でない。スライダシャトル6012が開モードの場合、スライダおよびそれを取り囲むポリカーボネートスラブの穴は全て同心で、ガスおよび圧力を2つのチャンバ6006、6010の間で交換させる。
ある実施形態では、摂取可能装置は(例えば、被験者のGI管内で)その位置を判断するように構成される。図56〜図70は、かかる摂取可能装置および関連方法の事例的で限定されない例を提供する。かかる摂取可能装置からの1つ以上の特徴は、例えば、図1〜図34に関して前述したような、1つ以上の試料を取得するために構成された摂取可能装置の1つ以上の特徴と、および/または、例えば、図35〜図55に関して前述したような、1つ以上の物質(例えば、1つ以上の治療剤)を送達するために構成された摂取可能装置の1つ以上の特徴と、組み合わせることができることを理解されたい。
いくつかの実施形態では、被験者のGI管内部での摂取可能装置の位置が、少なくとも85%、例えば、少なくとも90%、少なくとも95%、少なくとも97%、少なくとも98%、少なくとも99%、100%の精度で判断できる。かかる実施形態では、被験者のGI管の部分は、例えば、食道、胃、十二指腸、空腸、ならびに/または回腸終端部、盲腸および結腸を含むことができる。
ある実施形態では、被験者の食道内部での摂取可能装置の位置は、少なくとも85%、例えば、少なくとも90%、少なくとも95%、少なくとも97%、少なくとも98%、少なくとも99%、100%の精度で判断できる。
いくつかの実施形態では、被験者の胃内部での摂取可能装置の位置は、少なくとも85%、例えば、少なくとも90%、少なくとも95%、少なくとも97%、少なくとも98%、少なくとも99%、100%の精度で判断できる。
ある実施形態では、被験者の十二指腸内部での摂取可能装置の位置は、少なくとも85%、例えば、少なくとも90%、少なくとも95%、少なくとも97%、少なくとも98%、少なくとも99%、100%の精度で判断できる。
いくつかの実施形態では、被験者の空腸内部での摂取可能装置の位置は、少なくとも85%、例えば、少なくとも90%、少なくとも95%、少なくとも97%、少なくとも98%、少なくとも99%、100%の精度で判断できる。
ある実施形態では、被験者の回腸終端部、盲腸および結腸内部での摂取可能装置の位置は、少なくとも85%、例えば、少なくとも90%、少なくとも95%、少なくとも97%、少なくとも98%、少なくとも99%、100%の精度で判断できる。
いくつかの実施形態では、被験者の盲腸内部での摂取可能装置の位置は、少なくとも85%、例えば、少なくとも90%、少なくとも95%、少なくとも97%、少なくとも98%、少なくとも99%、100%の精度で判断できる。
本明細書では、用語「反射率(reflectance)」は、装置によって放出されて、装置に反射して戻り、装置内または装置上の検出器によって受信された光から導出された値を指す。例えば、いくつかの実施形態では、これは装置によって放出された光を指し、その光の一部分が装置の外側表面によって反射され、光は装置内または装置上に配置された検出器によって受信される。
本明細書では、用語「照明(illumination)」は任意の電磁放射を指す。いくつかの実施形態では、照明は、赤外光(IR:Infrared Light)の範囲内、可視スペクトルおよび紫外線光(UV)であり得、照明は、100nm〜1000nmの範囲内の特定の波長にその出力の大部分の中心を有し得る。いくつかの実施形態では、その出力の大部分が赤外線(750nm〜1000nm)、赤色(600nm〜750nm)、緑色(495nm〜600nm)、青色(400nm〜495nm)、または紫外線(100nm〜400nm)スペクトルの1つに制限された照明を使用することは好都合であり得る。いくつかの実施形態では、異なる波長をもつ複数の照明が使用され得る。例示目的のため、本明細書で説明する実施形態は光の緑色または青色スペクトルの使用を指し得る。しかし、これらの実施形態は、実質的に、またはほぼ、上で定義された緑色または青色スペクトル内の波長を有する任意の適切な光を使用し得、本明細書で説明する位置確認システムおよび方法は光の任意の適切なスペクトルを使用し得ることが理解されよう。
ここで、図56を参照すると、摂取可能装置65100の実施形態例の図が示されており、それは、胃腸(GI)管内部の位置を識別するために使用され得る。摂取可能装置65100の設計に関するある詳細は図56および以下の図には示されていないこと、および一般に、本明細書の他の場所で説明する摂取可能装置の様々な態様は、摂取可能装置65100および以下の図で示す摂取可能装置で実装できることが理解されよう。
いくつかの実施形態では、摂取可能装置65100は、光の異なる波長で動作するセンサーを利用することにより、それが胃、例えば、十二指腸、空腸、もしくは回腸などの小腸の特定の部位、または大腸内に位置しているかどうかを自律的に判断し得る。追加として、摂取可能装置65100は、十二指腸、空腸、盲腸、または結腸などの、小腸または大腸のある部位内部に位置しているかどうかを自律的に判断するように構成され得る。
摂取可能装置65100は、丸薬またはカプセルと類似して成形されたハウジング65102を有し得る。摂取可能装置65100のハウジング65102は、第1の端部65104、および第2の端部65106を有し得る。第1の端部65104は、第1の壁部65108を含み得、第2の端部65106は第2の壁部65110を含み得る。いくつかの実施形態では、摂取可能装置65100の第1の端部65104および第2の端部65106は、別々に製造され得、接続部65112によって一緒に付着され得る。
いくつかの実施形態では、摂取可能装置65100は、光学的透明窓65114を含み得る。光学的透明窓65114は、可視スペクトル、赤外線スペクトル、または紫外線光スペクトル内の様々なタイプの照明を透過させ得、摂取可能装置65100は、ハウジング65102内部で、透明窓65114の後ろに配置された様々なセンサーおよび照明器を有し得る。これは、摂取可能装置65100が、照明を異なる波長で透明窓65114を通して摂取可能装置65100のハウジング65102の外部環境に伝達し、ハウジング65102の外部環境から透明窓65114を通って反射して戻る照明の一部分からの反射率を検出するように構成されるのを可能にし得る。摂取可能装置65100は次いで、摂取可能装置65100のGI管内部での位置を判断するために、検出された反射率のレベルを使用し得る。いくつかの実施形態では、光学的透明窓65114は、任意の形状およびサイズであり得、摂取可能装置65100の周囲を取り囲み得る。この場合、摂取可能装置65100は、窓65114の後ろの異なる位置に方位角に配置されたセンサーおよび照明器の複数のセットを有し得る。
いくつかの実施形態では、摂取可能装置65100は、任意選択として、第2の壁部65110内に開口部65116を含み得る。いくつかの実施形態では、第2の壁部65110は、摂取可能装置65100の縦軸の周りを(例えば、摂取可能装置65100内部に収納された適切なモーターまたは他のアクチュエータによって)回転するように構成され得る。これは、摂取可能装置65100が、開口部65116を通して、GI管から流体試料を取得するか、または物質をGI管内に放出するのを可能にし得る。
図57は、摂取可能装置65100の分解立体図を示す。いくつかの実施形態では、摂取可能装置65100は、任意選択として、回転組立体65118を含み得る。任意選択の回転組立体65118は、マイクロコントローラ(例えば、プリント基板65120に結合されたマイクロコントローラ)によって駆動されるモーター65118−1、回転位置感知リング65118−2、および第2の端部65104内部にぴったり合うように構成された貯蔵サブユニット65118−3を含み得る。いくつかの実施形態では、回転組立体65118は、第2の端部65104、および開口部65116を貯蔵サブユニット65118−3に対して回転させ得る。いくつかの実施形態では、貯蔵チャンバとして機能する貯蔵サブユニット65118−3の側面上に空洞があり得る。開口部65116が貯蔵サブユニット65118−3の側面上の空洞と合わせられると、貯蔵サブユニット65118−3の側面上の空洞は、摂取可能装置65100のハウジング65102の外部環境に曝され得る。いくつかの実施形態では、貯蔵サブユニット65118−3は、摂取可能装置65100が被験者に投与される前に、薬物または他の物質が装填され得る。この場合、薬物または他の物質は、貯蔵サブユニット65118−3内部の空洞と一致している開口部65116により、摂取可能装置65100から放出され得る。いくつかの実施形態では、貯蔵サブユニット65118−3は、GI管から取得した流体試料を保持するように構成され得る。例えば、摂取可能装置65100は、開口部65116を貯蔵サブユニット65118−3内部の空洞と合わせるように構成され得、従って、GI管からの流体試料が貯蔵サブユニット65118−3内部の空洞に入るのを可能にする。その後、摂取可能装置65100は、第2の端部65106を貯蔵サブユニット65118−3に対してさらに回転させることにより、貯蔵サブユニット65118−3内部の流体試料を密封するように構成され得る。いくつかの実施形態では、貯蔵サブユニット118−3は、親水性スポンジも含み得、それは、摂取可能装置65100があるタイプの流体試料を摂取可能装置65100により良く引き込むことができるようにし得る。いくつかの実施形態では、摂取可能装置65100は、摂取可能装置65100がGI管内部の所定の位置に到達しているという判断に応答して、GI管内部から試料を取得するか、または物質をGI管内に放出するように構成され得る。例えば、摂取可能装置65100は、(例えば、本明細書の別の箇所で説明するプロセス65900によって判断されるように)摂取可能装置が小腸の空腸部分に入っているという判断に応答して、GI管から液体試料を取得するように構成され得る。試料を取得するか、または物質を放出する任意の適切な方法が、本明細書で開示する摂取可能装置の実施形態のいくつかに組み込まれ得ること、および摂取可能装置の位置を判断するためのシステムおよび方法が任意の適切なタイプの摂取可能装置に組み込まれ得ることが理解される。
摂取可能装置65100は、プリント基板(PCB)65120、およびPCB65120に電力を供給するように構成された電池65128を含み得る。PCB65120は、プログラマブルマイクロコントローラ、ならびに摂取可能装置65100の動作を調整するためのファームウェアまたはソフトウェアを保持および実行するための制御およびメモリ回路、ならびに摂取可能装置65100の様々な構成要素を含み得る。例えば、PCB65120は、感知サブユニット65126によって収集された測定値のデータセットなどの、データ、または、例えば、関連した流れ図の1つ以上に関連して以下で説明するものを含め、本明細書で説明する、プロセスの1つ以上などの、位置確認プロセスを実装するために制御回路によって実行される命令を格納するためのメモリ回路を含み得る。PCB65120は、検出器65122および照明器65124を含み得、それらは一緒に感知サブユニット65126を形成する。いくつかの実施形態では、PCB65120内部の制御回路は、処理装置、通信回路、または摂取可能装置65100を作動させるための任意の他の適切なタイプの回路を含み得る。例示目的のため、単一の感知サブユニット65126を形成している単一の検出器65122および単一の照明器65124だけが示されている。しかし、いくつかの実施形態では、摂取可能装置65100内部に、各々が別個の照明器および検出器を備えた、複数の感知サブユニットがあり得ることが理解される。例えば、PCB65120の周囲に間隔をおいて方位角に配置されたいくつかの感知サブユニットがあり得、それは、摂取可能装置65100が照明を伝達し、装置の周囲の全ての方向で反射率または周辺光を検出するのを可能にし得る。いくつかの実施形態では、感知サブユニット65126は、照明器65124を使用して照明を生成するように構成され得、それは、窓65114を通して摂取可能装置65100から半径方向に離れる方に向かう。この照明は、摂取可能装置65100の外部環境に反射し得、窓65114を通して摂取可能装置65100に戻ってくる反射光が検出器65122によって反射率として検出され得る。
いくつかの実施形態では、窓65114は、任意の適切な形状およびサイズであり得る。例えば、窓65114は、摂取可能装置65100の全周囲の周りに広がり得る。いくつかの実施形態では、窓の後ろの異なる位置に配置された複数の感知サブユニット(例えば、感知サブユニット65126に類似)があり得る。例えば、3つの感知サブユニットが、窓の後ろに、同じ縦方向位置であるが、方位角に120度離れた間隔で、位置付けられ得る。これは、摂取可能装置65100が照明を摂取可能装置65100の周囲に半径方向に全方向に伝達して、対応する反射率の各々を測定するのを可能にし得る。
いくつかの実施形態では、照明器65124は、照明を、紫外線、赤外線、または可視スペクトル内の様々な異なる波長で生成するのが可能であり得る。例えば、照明器65124は、赤−緑−青色発光ダイオードパッケージ(RGB−LED)を使用することによって実装され得る。これらのタイプのRGB−LEDパッケージは、赤、青、もしくは緑色の照明、または赤、青、もしくは緑色の照明の組合せを伝達することが可能である。同様に、検出器65122は、照明器65124によって生成された照明と同じ波長の反射光を感知するように構成され得る。例えば、照明器65124が赤、青、もしくは緑色の照明を生成するように構成される場合、検出器65122は、赤、青、もしくは緑色の照明によって生成された異なる反射率を(例えば、適切に構成されたフォトダイオードの使用を通して)検出するように構成され得る。これらの検出された反射率は、摂取可能装置65100によって(例えば、PCB65120(図57)のメモリ回路内部に)格納され得、次いで、摂取可能装置65100のGI管内部での位置を(例えば、本明細書で説明する1つ以上のプロセスの使用を通して)判断する際に摂取可能装置65100によって使用され得る。
摂取可能装置6510は、例示を意図しており、制限ではないことが理解される。図56および図57に関連して説明する様々な装置および機構の一般的形状および構造に対する修正は、装置および機構の機能および動作を著しく変更することなく行われ得ることが理解されよう。例えば、摂取可能装置65100は、第1の端部65104および第2の端部65106に分かれているのではなく、一体成形の成型プラスチックから形成されたハウジングを有し得る。代替例として、摂取可能装置65100内部の窓65114の位置は、摂取可能装置65100の中心、または摂取可能装置65100の端部の1つなど、何らかの他の位置に移され得る。さらに、図56〜図70に関連して説明するシステムおよび方法は、摂取可能装置が幾らかの容量で照明の反射率またはレベルを検出可能であるという条件で、任意の適切なタイプの摂取可能装置上で実装され得る。例えば、いくつかの実施形態では、摂取可能装置65100は、検出器65122を画像センサーと置き換えるように修正され得、摂取可能装置は、記録された画像をその個々のスペクトル成分に分解することにより赤、青、または緑色の光の相対レベルを測定するように構成され得る。任意の1つの実施形態で説明される特徴および制限が、本明細書の任意の他の実施形態に適用され得、1つの実施形態に関連する説明および例は、任意の他の実施形態と適切な方法で組み合わされ得ることに留意されたい。
図58は、本開示のいくつかの実施形態に従った、胃腸(GI)管を通る移行例中の摂取可能装置の略図である。摂取可能装置は、本開示で説明する任意の他の摂取可能装置の任意の部分を含み得、位置確認機能を備えた任意の適切なタイプの摂取可能装置であり得る。例えば、摂取可能装置は、試料採取用の任意選択の開口部または試料採取用の任意選択の回転組立体を備えていない可能性がある。いくつかの実施形態では、摂取可能装置は、被験者によって摂取され得、摂取可能装置がGI管を移動するとき、摂取可能装置はGI管内部でのその位置を判断する。例えば、摂取可能装置の移動および摂取可能装置によって(例えば、本明細書の別の箇所で説明する検出器を用いて)検出される光の量は、実質的に、GI管内部での摂取可能装置の位置に応じて異なり得、摂取可能装置は、この情報を使用して、摂取可能装置のGI管内部での位置を判断するように構成され得る。例えば、摂取可能装置は、周辺環境からの周辺光、または摂取可能装置によって生成された(例えば、本明細書の別の箇所で説明する照明器によって生成された)照明に基づく反射率を検出し、この情報を使用して、本明細書で説明するような、プロセスを通して、摂取可能装置の位置を判断し得る。摂取可能装置の現在位置、および摂取可能装置がGI管の様々な部分間の各移行を検出した時間が次いで、摂取可能装置によって(例えば、本明細書の別の箇所で説明するPCBのメモリ回路内に)格納され得、任意の適切な目的のために使用され得る。
摂取可能装置が摂取されると間もなく、摂取可能装置は食道65302を通り、食道65302は被験者の口を胃65306に連結し得る。いくつかの実施形態では、摂取可能装置は、摂取可能装置を囲む環境内の光の量およびタイプを(例えば、本明細書の別の箇所で説明する検出器を用いて)測定することにより、それがGI管の食道部分に入っていることを判断するように構成され得る。例えば、摂取可能装置は、被験者の体外にある間は、GI管内部にある間に検出される光のレベルと比較して、可視スペクトル内のより高いレベルの光を(例えば、本明細書の別の箇所で説明する検出器を用いて)検出し得る。いくつかの実施形態では、摂取可能装置は、身体の外部にある場合に検出される典型的なレベルの光を示しているデータを(例えば、本明細書の別の箇所で説明するPCBのメモリ回路上に)以前に格納している可能性があり、摂取可能装置は、(例えば、本明細書の別の箇所で説明する検出器を用いて検出された)光の検出レベルが十分な期間にわたって(例えば、5.0秒)閾値レベルを超えて減っている(例えば、少なくとも20〜30%の減少)場合、身体への侵入が生じたと判断するように構成され得る。
いくつかの実施形態では、摂取可能装置は、括約筋65304を通過することにより、食道65302から胃65306への移行を検出するように構成され得る。いくつかの実施形態では、摂取可能装置65300は、光もしくは温度測定値(例えば、本明細書の別の箇所で説明する検出器によるか、または摂取可能装置内部の温度計による)、pH測定値(例えば、摂取可能装置内部のpHメーターによる)、時間測定値(例えば、本明細書の別の箇所で説明するPCB内部に含まれるクロック回路の使用を通して検出されるような)、または任意の他の適切な情報の使用などであるが、それらに制限されず、複数のパラメータに少なくとも一部基づいて、それが胃65306に入っているかどうかを判断するように構成され得る。例えば、摂取可能装置は、摂取可能装置の測定された温度が摂氏31度を超えたことを検出した後、摂取可能装置が胃65306に入ったと判断するように構成され得る。追加または代替として、摂取可能装置が摂取された時間から1分(または別の事前に設定された時間分パラメータ、80秒、90秒など)、または摂取可能装置がGI管に入っていることを摂取可能装置が検出した時間から1分(または別の事前に設定された時間分パラメータ、80秒、90秒など)経過した後、摂取可能装置は、それが胃65306に入っていると自動的に判断するように構成され得る。
胃65306は、比較的大きくて、開いた空洞性臓器であり、従って、摂取可能装置は、比較的大きな移動範囲を有し得る。これに対して、その全部がまとめて小腸を形成する、十二指腸65310、空腸65314、および回腸(図示せず)の管状内部では、摂取可能装置の動きは比較的制限される。追加として、胃65306の内部は、十二指腸65310および空腸65314とは異なる光学特性を有し、それは、摂取可能装置が、プロセス65600)と併せて使用されるように、測定された反射率の適切な使用を通して(例えば、本明細書の別の箇所で説明する検出器によって測定された反射率の使用を通して)、胃65306から十二指腸65310への移行を検出するのを可能にし得る。
いくつかの実施形態では、摂取可能装置は、胃65306から幽門65308を通って十二指腸65310への幽門移行を検出するように構成され得る。例えば、いくつかの実施形態では、摂取可能装置は、照明を緑および青色の波長で(例えば、本明細書の別の箇所で説明する照明器を用いて)周期的に生成し、結果として生じる反射率を(例えば、本明細書の別の箇所で説明する検出器を用いて)測定するように構成され得る。摂取可能装置は、次いで、摂取可能装置が、胃65306、または十二指腸65310内部に位置しているかどうかを(例えば、プロセス65600で)判断するために、検出された緑色の反射率の検出された青色の反射率に対する比を使用するように構成され得る。その結果として、これは、摂取可能装置が、胃65306から十二指腸65310への幽門移行を検出するのを可能にし得、その例が図61に関連して説明される。
同様に、いくつかの実施形態では、摂取可能装置は、十二指腸65310から胃65306への逆幽門移行を検出するように構成され得る。摂取可能装置は、典型的には、胃65306から十二指腸65310へ、そして空腸65314およびGI管の残りに向かって自然に移行する。しかし、他の摂取された物質と同様に、被験者の動きの結果として、または器官のGI管との自然挙動のために、摂取可能装置は、時折、十二指腸65310から胃65306へ逆方向に移行し得る。この可能性に対応するために、摂取可能装置は、照明を緑および青色の波長で(例えば、本明細書の別の箇所で説明する照明器)を用いて)周期的に生成し、結果として生じる反射率を(例えば、本明細書の別の箇所で説明する検出器を用いて)測定し続けて、摂取可能装置が胃65306に戻っているか否かを検出するように構成され得る。例示的な検出プロセスが図61に関連してさらに詳細に説明される。
十二指腸65310に入った後、摂取可能装置は、十二指腸空腸曲65312を通って空腸65314への移行を検出するように構成され得る。例えば、摂取可能装置は、空腸65314の壁を覆う平滑筋細胞の収縮によって引き起こされる、空腸65314内部の蠕動を検出するために、反射率を使用するように構成され得る。具体的には、摂取可能装置は、空腸65314内部の筋肉収縮を検出するために、照明を十分に高い頻度で周期的に伝達し(て、結果として生じる反射率を(例えば、本明細書の別の箇所で説明する感知サブユニットの検出器および照明器を用いて)測定し)始めるように構成され得る。摂取可能装置は次いで、第1の筋肉収縮、または所定の数の筋肉収縮のいずれかを検出したことに応答して(例えば、3つの筋肉収縮を順に検出した後)、それが空腸65314に入ったと判断し得る。摂取可能装置の空腸65314の壁との相互作用も図59に関連して説明され、この検出プロセスの例は、図64に関連してさらに詳細に説明される。
図59は、本開示のいくつかの実施形態に従った、空腸を通る移行例中の摂取可能装置の略図である。略図65410、75420、65430、および65440は、空腸(例えば、空腸65314)を通って進むときの摂取可能装置65400、および摂取可能装置65400が、空腸の壁65406Aおよび65406B(総称して、壁65406)によって形成された蠕動とどのように相互作用するかを示す。いくつかの実施態様では、摂取可能装置65400は、本開示で説明する任意の他の摂取可能装置の任意の部分を含み得、位置確認機能を備えた任意の適切なタイプの摂取可能装置であり得る。
略図65410は、空腸の壁65406が弛緩しているときの、空腸内部の摂取可能装置65400を示す。いくつかの実施形態では、空腸の閉鎖された管状構造は自然に、摂取可能装置65400を空腸の長さに沿って縦方向に、窓65404を壁65406に向けて、配向させる。この配向で、摂取可能装置6540は、感知サブユニット65402を使用して、壁65406に向かって(例えば、本明細書の別の箇所で説明する照明器を用いて)照明を生成して、壁65406に反射し、窓65404を通って戻った照明の部分から結果として生じた反射率(例えば、本明細書の別の箇所で説明する検出器を用いて)を検出し得る。いくつかの実施形態では、摂取可能装置65400は、空腸内部の蠕動を検出するのに十分な周波数で、照明を生成して、結果として生じた反射率を測定するために、感知サブユニット65402を使用するように構成され得る。例えば、健康なヒトの被験者では、蠕動は、ほぼ0.05Hz〜0.33Hzのレートで生じ得る。従って、摂取可能装置65400は、照明を生成し、結果として生じる反射率を少なくとも2.5秒に1回(すなわち、潜在的に0.2Hz信号を検出するための最低限のレート)、および好ましくは、より多くの利用可能なデータ点に起因して、検出プロセスの全般的な信頼性が向上し得る、0.5秒に1回などの、より高いレートで、測定するように構成され得る。摂取可能装置65400は、測定値を正確な間隔で集める必要がなく、いくつかの実施形態では、0.05Hz〜0.33Hzの信号を検出するために依然として十分な数の適切に間隔が置かれたデータ点があるという条件で、摂取可能装置65400は、もっと不規則な間隔で集められたデータを分析するように適合され得ることが理解される。
略図65420は、空腸の壁65406が収縮して蠕動を形成し始めるときの、空腸内部の摂取可能装置65400を示す。略図65420は、空腸内部で蠕動を形成する、壁65406Aの収縮している部分65408Aおよび壁65406Bの収縮している部分65408B(総称して、壁65406の収縮部分65408)を示す。壁65406の異なる部分が収縮および弛緩するにつれて、蠕動が空腸の長さに沿って進んで、それを、あたかも壁65406の収縮部分65408が空腸の長さに沿って進んでいるかのように見せる(すなわち、略図65410〜65430で左から右に進んでいる収縮部分65408によって示される通り)。この位置にある間、摂取可能装置65400は、蠕動が生じていない場合に検出された(例えば、摂取可能装置65400が、略図65410で示されている位置にある場合に検出されたような)のと同様のレベルの反射率を(例えば、本明細書の別の箇所で説明する感知サブユニットの照明器および検出器の使用を通して)検出し得る。
略図65430は、空腸の壁65406が収縮し続けて、摂取可能装置65400の周りを締め付けているときの、空腸内部の摂取可能装置65400を示す。蠕動が空腸の長さに沿って進むにつれて、壁65406の収縮部分65408は、摂取可能装置65400の周りをきつく締め付けて、壁65406の内側表面を窓65404と接触させ得る。この位置にある間、摂取可能装置65400は、感知サブユニット65402によって生成された照明の結果として検出された反射率における変化を検出し得る。測定された反射率における変化の絶対値は、窓65404の光学特性、照明のスペクトル成分、および壁65406の光学特性などの、いくつかの要因に依存し得る。しかし、摂取可能装置65400は、反射率値を有するデータセットを長期間にわたって格納して、蠕動の周波数と一致するデータセットにおける周期的変化を(例えば、データセットを周波数領域において分析して、0.05Hz〜0.33Hzの間でピークを探すことにより)探すように構成され得る。これは、摂取可能装置65400が、蠕動の筋肉収縮検出の結果として生じ得る反射率信号振幅における正確な変化を予知することなく、蠕動に起因した筋肉収縮を検出するのを可能にし得る。筋肉収縮を検出するための手順例が、図64に関連してさらに説明され、摂取可能装置65400が空腸内部に位置している間に集められた反射率データセットの例が、図65に関連して説明される。
略図65440は、蠕動が摂取可能装置65400を通過したときの、空腸内部の摂取可能装置65400を示す。略図65440は、摂取可能装置65400の端部を通過した空腸内部の蠕動を形成する収縮部分65408を示す。壁65406の異なる部分が収縮および弛緩するにつれて、蠕動が空腸の長さに沿って進んで、それを、あたかも壁65406の収縮部分65408が空腸の長さに沿って進んでいるかのように見せる(すなわち、略図65410〜65430で左から右に進んでいる収縮部分65408によって示される通り)。この位置にある間、摂取可能装置65400は、蠕動が生じていない場合に検出された(例えば、摂取可能装置65400が、略図65410、または略図65420で示されている位置にある場合に検出されたような)のと同様のレベルの反射率を(例えば、本明細書の別の箇所で説明する感知サブユニットの照明器および検出器の使用を通して)検出し得る。
被験者の種に応じて、蠕動は、比較的予測可能な規則性で生じ得る。蠕動が摂取可能装置65400を通り過ぎた(例えば、略図65440に示すとおり)後、空腸の壁65406は、次の蠕動が形成され始めるまで、再度弛緩し得る(例えば、略図65410に示すとおり)。いくつかの実施形態では、摂取可能装置65400は、それがGI管内部にある間に、反射率値データを集め続けるように構成され得、反射率値を有するデータセットを長期間にわたって格納し得る。これは、蠕動が摂取可能装置65400を通り過ぎる(例えば、略図65430に示すとおり)と、摂取可能装置65400が筋肉収縮の各々を検出するのを可能にし得、摂取可能装置65400が、生じた筋肉収縮の数を数えて、摂取可能装置65400の現在位置が空腸内部であると判断するのを可能にし得る。例えば、摂取可能装置65400は、胃または十二指腸のいずれかの内部にある間に、あり得る筋肉収縮をモニターするように構成され得、蠕動と一致する筋肉収縮の検出に応答して、摂取可能装置65400が空腸に移動していると判断し得る。
図60は、摂取可能装置によって使用される位置確認プロセスのいくつかの態様を例示する流れ図である。一般に、図60で説明するプロセスが本明細書で開示する任意の摂取可能装置と共に使用できる。さらに、図60の特徴は、本出願で説明する任意の他のシステム、方法またはプロセスと組み合わされ得る。例えば、図60のプロセスの部分は、図61によって説明される幽門移行検出手順、または図64によって説明される空腸検出プロセスに組み込まれるか、またはそれと組み合わされ得る。
65502で、摂取可能装置は、周辺光の測定値を(例えば、本明細書の別の箇所で説明する検出器を通して)集める。例えば、摂取可能装置は、摂取可能装置を取り囲んでいる環境内で周辺光のレベルを(例えば、本明細書の別の箇所で説明する検出器を通して)周期的に測定するように構成され得る。いくつかの実施形態では、測定されている周辺光のタイプは摂取可能装置内部の検出器の構成に依存し得る。例えば、検出器が光の赤、緑、および青色の波長を測定するように構成される場合、摂取可能装置は、周辺環境から赤、緑、および青色光の周辺量を測定するように構成され得る。いくつかの実施形態では、摂取可能装置によって測定される周辺光の量は、身体外の領域(例えば、摂取可能装置が被験者に投与されている明るい部屋)内および被験者の口腔内では、食道、胃、またはGI管の他の部分(例えば、食道、胃、十二指腸、または空腸)の内部にある場合に摂取可能装置によって測定される光の周辺レベルに比べて、大きい。
65504で、摂取可能装置は、摂取可能装置がGI管への侵入を検出しているかどうかを(例えば、本明細書の別の箇所で説明するPCB内部の制御回路を用いて)判断する。例えば、摂取可能装置は、摂取可能装置がGI管に入ったことを周辺光の直近の測定値(例えば、65502で集められた測定値)がいつ示すかを判断するように構成され得る。例えば、65502で、摂取可能装置が周辺光の測定値を集める最初の時、摂取可能装置は、その測定値を(例えば、PCB内部の記憶回路を用いて)身体外部の周辺光の典型的なレベルとして格納し得る。摂取可能装置は次いで、周辺光の直近の測定値を、(例えば、本明細書の別の箇所で説明するPCB内部の制御回路を用いて)身体外部の周辺光の典型的なレベルと比較して、周辺光の直近の測定値が、身体外部の周辺光の典型的なレベルよりも実質的に小さい場合、摂取可能装置はGI管に入っていると判断するように構成され得る。例えば、摂取可能装置は、周辺光の直近の測定値が身体外部の周辺光の典型的なレベルの20%以下であるという判断に応答して、それがGI管に入っていることを検出するように構成され得る。摂取可能装置が、それがGI管に入っている(例えば、摂取可能装置が少なくとも食道に入っている)と判断する場合、プロセス65500は65506に進む。あるいは、摂取可能装置が、(例えば、直近の測定値が身体外部の周辺光の典型的なレベルと同様である結果として)それがGI管への侵入を検出していないと判断する場合、プロセス65500は、摂取可能装置がさらなる測定値を集める、65502に進む。例えば、摂取可能装置が、所定の時間(例えば、5秒、10秒など)待機し、次いで、摂取可能装置を取り囲んでいる環境から周辺光のレベルの別の測定値を集めるように構成され得る。
65506で、摂取可能装置は、食道から胃へ(例えば、食道から胃へ)の移行を待つ。例えば、摂取可能装置は、GI管に入った後、所定の期間、待機した後にそれが胃(例えば、胃)に入っていると判断するように構成され得る。例えば、ヒトの被験者における典型的な食道移行時間は、約15〜30秒であり得る。この場合、65504で摂取可能装置がGI管に入っていることを検出した後(すなわち、摂取可能装置が少なくとも食道に到達していることを検出した後)、摂取可能装置は、摂取可能装置が少なくとも胃(例えば、胃)に入っていると自動的に判断する前に、1分、または典型的な食道移行時間よりも長い同様の時間(例えば、90秒)待機するように構成され得る。
いくつかの実施形態では、摂取可能装置は、pHまたは温度の測定値に基づいて胃に入っているかどうかも判断し得る。例えば、摂取可能装置は、摂取可能装置の温度が少なくとも摂氏31度に上昇している(すなわち、胃内部の温度と一致している)場合、または摂取可能装置を取り囲んでいる環境の測定されたpHが十分に酸性である(すなわち、胃の内部で見られ得る胃液の酸性性質と一致している)場合、それが胃に入っていると判断するように構成され得る。
65508で、摂取可能装置は、摂取可能装置が胃(例えば、胃)に入っていることを示すデータを格納する。例えば、65506で十分な時間だけ待機した後、摂取可能装置は、摂取可能装置が少なくとも胃に入っていることを示すデータを(例えば、本明細書の別の箇所で説明するPCB65120の記憶回路内部に)格納し得る。一旦、摂取可能装置が少なくとも胃に到達すると、プロセス65500は、摂取可能装置が、十二指腸(例えば、十二指腸)への侵入を検出するためにデータを集めるように構成され得る、65510に進む。
いくつかの実施形態では、プロセス65500は、65508から65520へも同時に進み得、そこで、摂取可能装置は、筋肉収縮を検出し、かつ空腸(例えば、空腸)への侵入を検出するために、データを集めるように構成され得る。いくつかの実施形態では、摂取可能装置は、65516〜65518で、同時に十二指腸への侵入をモニターし、かつ65520〜65524で、空腸への侵入を検出するように構成され得る。これは、摂取可能装置が、(例えば、摂取可能装置が十二指腸を通過するのが非常に迅速だった結果として)それが最初に十二指腸への侵入を検出できない場合でさえ、(例えば、筋肉収縮を検出した結果として)それが空腸に入っている場合を判断するのを可能にし得る。
65510で、摂取可能装置は、胃内にある間に、緑および青色の反射率レベルの測定値を(例えば、本明細書の別の箇所で説明する感知サブユニットの照明器および検出器の使用を通して)集める。例えば、摂取可能装置は、胃内にある間に、緑および青色の反射率レベルの測定値を周期的に集めるように構成され得る。例えば、摂取可能装置は、緑色の照明および青色の照明を(例えば、本明細書の別の箇所で説明する照明器を用いて)5〜15秒おきに伝達して、結果として生じる反射率を(例えば、本明細書の別の箇所で説明する検出器を用いて)測定するように構成され得る。摂取可能装置が測定値の新しいセットを集めるたびに、その測定値は格納されたデータセット(例えば、本明細書の別の箇所で説明するPCBのメモリ回路内部に格納された)に追加され得る。摂取可能装置は次いで、このデータセットを使用して、摂取可能装置がまだ胃、または十二指腸の内部であるか否かを判断し得る。
いくつかの実施形態では、摂取可能装置は、ほぼ光の緑色のスペクトル(495〜600nmの間)内の第1の波長の照明の生成に基づく第1の反射率を検出し、かつほぼ光の青色のスペクトル(400〜495nmの間)内の第2の波長の照明の生成に基づく第2の反射率を検出するように構成され得る。いくつかの実施形態では、摂取可能装置は、緑色のスペクトル内の照明および青色のスペクトル内の照明が少なくとも50nm、分離された波長を有することを確実にし得る。これは、摂取可能装置が、反射率を(例えば、本明細書の別の箇所で説明する検出器を用いて)検出する際に、2つの波長を十分に区別できるようにし得る。50nmの分離は、例示であって、制限ではないことを意図し、摂取可能装置内部の検出器の精度に応じて、もっと少ない分離を使用することが可能であり得ることが理解される。
65512で、摂取可能装置は、緑および青色(G/B)の反射率レベルの比率に基づいて、摂取可能装置が胃から十二指腸への移行を検出しているかどうかを(例えば、本明細書の別の箇所で説明するPCB内部の制御回路を使用して)判断する。例えば、摂取可能装置は、それぞれの時に測定された、緑色の反射率の青色の反射率に対するそれぞれの比率に対する履歴データを含むデータセットを(例えば、例えば、本明細書の別の箇所で説明するPCBのメモリ回路から)取得し得る。一般的に言えば、ヒトの被験者の十二指腸は、胃によって反射される緑色の光の青色の光に対する比率に比べて、緑色の光の青色の光に対するより高い比率を反射する。これに基づき、摂取可能装置は、最近の測定値の結果を表す、データセットからの比率の第1のセットを取得して、それらを、過去の測定値の結果を表す、データセットからの比率の第2のセットと比較するように構成され得る。摂取可能装置が、比率の第1のセットの平均値が比率の第2のセットの平均値よりも実質的に大きい(すなわち、反射された緑色の光の反射された青色の光に対する比率が上昇している)と判断する場合、摂取可能装置は、それが胃から十二指腸に入っていると判断し得る。摂取可能装置が、胃から十二指腸への移行を検出すると、プロセス65500は65514へ進み、そこで、摂取可能装置は、摂取可能装置が十二指腸に入っていることを示すデータを格納する。あるいは、摂取可能装置が胃から十二指腸に移行していないと摂取可能装置が判断する場合、プロセス65500は65510に戻って、まだ胃にある間に、緑および青色の反射率レベルのもっと多くの測定値を集める。胃と十二指腸との間の移行をモニターするために緑および青色の反射率の測定値を使用するための手順例は、図61に関連してさらに詳細に説明される。
いくつかの実施形態では、摂取可能装置が胃から十二指腸への移行を検出する最初の時、摂取可能装置は、第2のデータのセット(例えば、胃の中にある間に以前に記録されたデータのセット)の平均をとり、これを胃(例えば、胃)内部で検出された緑色の光の青色の光に対する典型的な比率として(例えば、本明細書の別の箇所で説明するPCB65120(図57)のメモリ回路内部に)格納するように構成され得る。この格納された情報は、後に、逆幽門移行の結果として、摂取可能装置が十二指腸から胃に再度入る時を判断するために、摂取可能装置によって使用され得る。
65514で、摂取可能装置は、摂取可能装置が十二指腸に入っていることを示すデータを格納する。例えば、摂取可能装置は、摂取可能装置が現在、十二指腸内にあることを示すフラグをローカルメモリ(例えば、本明細書の別の箇所で説明するPCBのメモリ回路)内部に格納し得る。いくつかの実施形態では、摂取可能装置は、摂取可能装置が十二指腸に入った時間を示すタイムスタンプも格納し得る。一旦、摂取可能装置が十二指腸に到達すると、プロセス65500は65520に進み、そこで、摂取可能装置は、筋肉収縮を検出して、空腸への侵入を検出するためにデータを集めるように構成され得る。プロセス65500は、65514から65516へも進み、そこで、摂取可能装置は、十二指腸から胃への再侵入を検討するために、追加のデータを集めるように構成され得る。
65516で、摂取可能装置は、十二指腸内にある間に緑および青色の反射率レベルの測定値を(例えば、本明細書の別の箇所で説明する感知サブユニットを用いて)集める。例えば、摂取可能装置は、65510において胃内にある間に行った測定値と同様に、十二指腸内にある間に緑および青色の反射率レベルの測定値を(例えば、本明細書の別の箇所で説明する感知サブユニットを用いて)周期的に集めるように構成され得る。例えば、摂取可能装置は、緑色の照明および青色の照明を(例えば、本明細書の別の箇所で説明する照明器を用いて)5〜15秒おきに伝達して、結果として生じる反射率を(例えば、本明細書の別の箇所で説明する検出器を用いて)測定するように構成され得る。摂取可能装置が測定値の新しいセットを集めるたびに、その測定値は格納されたデータセット(例えば、PCBのメモリ回路内部に格納された)に追加され得る。摂取可能装置は次いで、このデータセットを使用して、摂取可能装置がまだ十二指腸の内部であるか否か、または摂取可能装置が胃に移行して戻っているかを判断し得る。
65518で、摂取可能装置は、測定された緑色の反射率レベルの測定された青色の反射率レベルに対する比率に基づいて、十二指腸から胃への移行を判断する。いくつかの実施形態では、摂取可能装置は、摂取可能装置によって最近、集められた(例えば、65516で集められた測定値)測定された緑色の反射率レベルの測定された青色の反射率レベルに対する比率を比較して、測定された緑色の反射率レベルの測定された青色の反射率レベルに対する比率が、胃内で見られる測定された緑色の反射率レベルの測定された青色の反射率レベルに対する平均比率と同様であるか否かを判断し得る。例えば、摂取可能装置は、胃内で見られる測定された緑色の反射率レベルの測定された青色の反射率レベルに対する平均比率を示すデータを(例えば、PCB(図57)のメモリ回路から)取得し得、測定された緑色の反射率レベルの測定された青色の反射率レベルに対する最近、測定された比率が、胃における平均レベルと十分に類似している(例えば、胃内で見られる測定された緑色の反射率レベルの測定された青色の反射率レベルに対する平均比率の20%以内)場合、摂取可能装置は胃に移行して戻っていると判断し得る。摂取可能装置が十二指腸から胃への移行を検出すると、プロセス65500は65508に進んで、摂取可能装置が胃に入っていることを示すデータを格納し、さらなる移行をモニターし続ける。あるいは、摂取可能装置が十二指腸から胃への移行を検出しない場合、プロセス65500は65516に進んで、十二指腸内にある間に緑および青色の反射率レベルの追加の測定値を集め、それは、胃へのあり得る逆移行を継続してモニターするために使用され得る。胃と十二指腸との間の移行をモニターするために緑および青色の反射率の測定値を使用するための手順例が図61に関連してさらに詳細に説明される。
65520で、摂取可能装置は、十二指腸内にある間に反射率レベルの測定値を(例えば、感知サブユニットを用いて)周期的に集める。いくつかの実施形態では、摂取可能装置は、胃内にある間にも同様に、類似した周期的測定値を集め得る。いくつかの実施形態では、これらの周期的測定値は、摂取可能装置が筋肉収縮(例えば、図59に関連して説明するような蠕動に起因した筋肉収縮)を検出するのを可能にし得、それは、空腸への侵入を示し得る。摂取可能装置は、(例えば、照明器を使用して照明を生成し、結果として生じる反射率を検出器を使用して検出することにより)任意の適切な波長の照明、または複数の波長の照明の組合せを使用して、周期的測定値を集めるように構成され得る。例えば、いくつかの実施形態では、摂取可能装置は、赤、緑、および青色の照明を生成して、赤、緑、および青色の照明を示す別個のデータセットを格納し、検出された筋肉収縮を示す周波数成分を記録されたデータ内で探すためにデータセットの各々を別々に分析するように構成され得る。いくつかの実施形態では、65520で、摂取可能装置によって集められた測定値は、被験者内で蠕動を検出するために十分に速い可能性がある。例えば、健康なヒトの被験者では、蠕動は、ほぼ0.05Hz〜0.33Hzのレートで生じ得る。それ故、摂取可能装置は、照明を生成し、結果として生じる反射率を少なくとも2.5秒に1回(すなわち、潜在的に0.2Hz信号を検出するための最低限のレート)、および好ましくは、0.5秒に1回またはより高速などの、より高いレートで、測定して、結果として生じる反射率を示す値をデータセット内(例えば、PCBのメモリ回路内部)に格納するように構成され得る。追加のデータを集めた後(例えば、1つの新しいデータ点、または所定の数の新しいデータ点を集めた後)、プロセス65500は65522に進み、そこで、摂取可能装置は筋肉収縮が検出されているか否かを判断する。
65522で、摂取可能装置は、(例えば、感知サブユニットによって集められたような)反射率レベルの測定値に基づき、摂取可能装置が(例えば、PCB内部の制御回路を用いて)筋肉収縮を検出するかどうかを判断する。例えば、摂取可能装置は、65520で行われた測定の結果として格納された定量のデータを取得(例えば、PCB内部のメモリ回路からの過去1分のデータを取得)し得る。摂取可能装置は次いで、取得されたデータを周波数領域に変換し得、蠕動と一致し得る周波数範囲内でピークを探し得る。例えば、健康なヒトの被験者では、蠕動は、ほぼ0.05Hz〜0.33Hzのレートで生じ得、摂取可能装置は、閾値を上回る0.05Hz〜0.33Hzの間のデータの周波数領域表現においてピークを探すように構成され得る。摂取可能装置が、反射率レベルに基づいて(例えば、0.05Hz〜0.33Hzの間のデータの周波数領域表現でのピークの検出に基づいて)収縮を検出すると、プロセス65500は65524に進んで、装置が空腸に入っていることを示すデータを格納する。あるいは、摂取可能装置が筋肉収縮を検出しない場合、プロセス65500は65520に進み、十二指腸内にある間に反射率レベルの周期的測定値を集める。いくつかの実施形態では、摂取可能装置は、筋肉収縮が検出されたことを示すデータを(例えば、PCBのメモリ回路内部に)格納し得、プロセス65500は、十分な数の筋肉収縮が検出されるまで、65522〜65524を開始しない。
65524で、摂取可能装置は、装置が空腸(に入っていることを示すデータを(例えば、PCBのメモリ回路内部に)格納する。例えば、65522で筋肉収縮が生じていることの検出に応答して、摂取可能装置は、それが空腸65314に入っていて、十二指腸または胃の内部にはもうないと判断し得る。いくつかの実施形態では、摂取可能装置は、空腸内にある間に筋肉収縮を測定し続け得、筋肉収縮の周波数、数、または強度を示すデータを(例えば、PCBのメモリ回路内部に)長期間にわたって格納し得る。いくつかの実施形態では、摂取可能装置は、1つ以上の移行をモニターするようにも構成され得る。かかる移行は、空腸から回腸への移行、回腸から盲腸への回盲移行、盲腸から結腸への移行を含み、身体から出たことを(例えば、周辺光の反射率、温度、またはレベルを測定することにより)検出できる。
いくつかの実施形態では、摂取可能装置はまた、十二指腸への侵入を検出した後に事前に定義された時間が経過した後、それは空腸に入っていると判断し得る。例えば、十二指腸から胃に戻る逆幽門移行がなければ、摂取可能装置が健康なヒトの被験者で十二指腸から空腸に到達する典型的な移行時間は、3分未満である。いくつかの実施形態では、摂取可能装置は従って、十二指腸内部で少なくとも3分、費やした後にそれは空腸に入っていると自動的に判断するように構成され得る。この判断は、測定された筋肉収縮(例えば、65522で行われた判断)に基づいて行われた判断とは別に行われ得、いくつかの実施形態では、摂取可能装置は、筋肉収縮の検出に応答して、または十二指腸に入ってから(例えば、摂取可能装置が十二指腸に入った時間を示すデータを65514で格納することにより判断されるとおり)3分、経過した後に、それが空腸に入っていると判断し得る。
例示目的のため、プロセス65500の65512〜65518では、緑色の反射率および青色の反射率を測定して、2つの反射率の比率を計算し、この情報を使用して摂取可能装置がいつ十二指腸と胃との間を移行したかを判断する摂取可能装置を説明する。しかし、いくつかの実施形態では、選択された波長の光が(例えば、胃組織および十二指腸の組織の異なる反射係数の結果として)胃および十二指腸内部で異なる反射特性を有するという条件で、緑および青色以外の他の波長の光が使用され得る。
図60を含む、本開示の流れ図のステップおよび記述は、例示に過ぎないことが理解されよう。図60を含む、流れ図のステップおよび記述のいずれも、本開示の範囲から逸脱することなく、修正、省略、再配置、および代替順序で、もしくは並行して実行され得、ステップの2つ以上が組み合わされ得るか、または任意の追加のステップが追加され得る。例えば、摂取可能装置は、全体の計算時間の速度を上げるために、複数のデータセットの平均および標準偏差を並行して計算し得る。別の例として、摂取可能装置は、胃および十二指腸への、ならびに胃および十二指腸からの移行を判断するために(例えば、65510〜65518で)緑および青色の反射率レベルを同時に集めながら、データ周期的測定値を集めて、あり得る筋肉収縮を検出し得る(例えば、65520〜65522で)。さらに、図60のステップおよび記述は、任意の他のシステム、装置、またはプロセス65600および65900を含む、本出願で説明する方法と組み合わされ得、本出願で説明する任意の摂取可能装置またはシステムは、図60のステップの1つ以上を実行するために使用でき得ることに留意すべきである。
図61は、本開示のいくつかの実施形態に従い、胃から十二指腸への移行、および十二指腸から胃へ戻る移行を検出するためのプロセスのいくつかの態様を例示する流れ図であり、それは、摂取可能装置が胃腸(GI)管を通過する際に、摂取可能装置の位置を判断する場合に使用され得る。いくつかの実施形態では、プロセス65600は、摂取可能装置が、それが胃に入っていることを最初に検出した時に開始し得、摂取可能装置が、それが胃または十二指腸内部にあると判断する限り継続する。いくつかの実施形態では、プロセス65600は、摂取可能装置が、それが空腸に入っているか、または別の方法で、十二指腸および胃を通過していると判断した時にだけ終了し得る。図61で説明する十二指腸検出プロセスは本出願で説明する任意の装置に適用され得、摂取可能装置のいずれも、図61で説明するプロセスの1つ以上の部分を実行するために使用され得る。さらに、図61の特徴は、本出願で説明する任意の他のシステム、方法またはプロセスと組み合わされ得る。例えば、図61のプロセスによって説明されるプロセスの部分は、図60に関連して説明されるプロセス65500に組み込まれ得る。
65602で、摂取可能装置は、長期間にわたる測定された緑色の反射率レベルの測定された青色の反射率レベルに対する比率を有するデータセットを(例えば、PCB)内部のメモリ回路から)取得する。例えば、摂取可能装置は、測定された緑色の反射率レベルの測定された青色の反射率レベルに対する最近、記録された(例えば、プロセス65500の65510または65516で記録されたような)比率を含むデータセットをPCB65120から取得し得る。いくつかの実施形態では、取得されたデータは、長期間にわたる測定された緑色の反射率レベルの測定された青色の反射率レベルに対する比率を含み得る。測定された緑色の反射率レベルの測定された青色の反射率レベルに対する比率のデータセットのプロット例が図62および図63に関連してさらに説明される。
65604で、摂取可能装置は、測定された緑色の反射率レベルの測定された青色の反射率レベルに対する比率の(例えば、感知サブユニットで行われるような)新しい測定値をデータセット内に含める。例えば、摂取可能装置は、緑および青色の照明を(例えば、照明器を用いて)伝達し、緑および青色の照明に起因して受け取られた反射率の量を(例えば、検出器を用いて)検出し、受け取られた反射率の量を示すデータを(例えば、PCBのメモリ回路内に)格納することにより、新しいデータを時折、記録するように構成され得る。摂取可能装置は、新しいデータを5〜15秒おきに、または任意の他の都合の良い時間間隔で、記録するように構成され得る。例示目的のために、摂取可能装置は、測定された緑色の反射率レベルの測定された青色の反射率レベルに対する比率を格納および取得するとして説明される(例えば、所与の時に、検出された緑色の反射率の量が検出された青色の反射率の量と同一であった場合、緑および青色の反射率の比率は、その所与の時に、「1.0」であろう);しかし、緑色の反射率データおよび青色の反射率データは摂取可能装置のメモリ内部に別々に格納され得る(例えば、2つの別個のデータセットとしてPCBのメモリ回路内部に格納される)ことが理解される。
65606で、摂取可能装置は、第1のスライディング窓フィルタをデータセットに適用することにより、最近のデータの第1のサブセットを取得する。例えば、摂取可能装置は、データセット内の直近のデータの所定量を取得するためにスライディング窓フィルタを使用し得、データセットは、65604で取得された、測定された緑色の反射率レベルの測定された青色の反射率レベルに対する比率の任意の新しい値を含み得る。例えば、摂取可能装置は、データセットから10〜40のデータ点を選択するように構成され得るか、または摂取可能装置は、15秒のデータ〜5分のデータの間で所定の範囲のデータ値を選択するように構成され得る。いくつかの実施形態では、測定値が記録される頻度、および手元にある特定のアプリケーションに応じて、他の範囲のデータが選択され得る。例えば、第2のスライディング窓内で選択されたデータ(例えば、65614で選択されたデータの第2のサブセット)間で統計的に有意な差を検出するのに十分であるという条件で、任意の適切な量のデータがスライディング窓内で選択され得る。
いくつかの実施形態では、摂取可能装置は、データセットから外れ値を除去するか、またはデータセット内の不必要なノイズを取り除くようにも構成され得る。例えば、摂取可能装置は、窓フィルタをデータセットに適用する(例えば、含むべき特定範囲のデータを選択する)ことによって、まず、値の生のセットを取得することにより、データの第1のサブセット、またはデータの任意の他のサブセットを選択し得る。摂取可能装置は次いで、例えば、値の生のセットの平均値、または任意の適切な閾値、から3標準偏差以上離れているデータ点を識別することにより、値の生のセット内で外れ値を識別するように構成され得る。摂取可能装置は次いで、外れ値を値の生のセットから除去することによりデータのサブセットを決定し得る。これは、摂取可能装置が胃または十二指腸内部に位置しているか否かを判断する場合に、摂取可能装置が、偽情報を回避するのを可能にし得る。
65608で、摂取可能装置は、直近に検出された位置が十二指腸であったかどうかを判断する。いくつかの実施形態では、摂取可能装置は、自身がその内部にあると検出されたGI管の直近の部分を示すデータフラグを(例えば、PCB65120(図57)のメモリ回路内部に)格納し得る。例えば、摂取可能装置が胃への侵入を検出する(例えば、65619で行われた判断の結果として胃65306への侵入を検出する)たびに、摂取可能装置が胃内にあることを示すフラグが(例えば、65612でデータ格納の一部として)メモリ内に格納される。摂取可能装置がその後、十二指腸への侵入を検出する(例えば、65624で行われた判断の結果として十二指腸65310への侵入を検出する)と、摂取可能装置が十二指腸内にあることを示す別の異なるフラグが(例えば、65624でデータ格納の一部として)メモリ内に格納される。この場合、摂取可能装置は、65608で、直近に格納されたフラグを取得して、そのフラグは、摂取可能装置が直近に十二指腸内部にあったことを示しているか否かを判断し得る。摂取可能装置が、それが直近に十二指腸内にあったことを検出すると、プロセス65600は65610に進み、そこで、摂取可能装置は、測定された緑色の反射率レベルの測定された青色の反射率レベルに対する比率の最近の測定値(例えば、65606で行われた最近の測定値を含む測定値)を、胃内部の典型的な比率と比較し、この情報を使用して、十二指腸から胃へ戻る逆幽門移行が生じているかどうかを判断する。あるいは、摂取可能装置が、(例えば、それは代わりに胃内にあったので)それが直近に十二指腸内になかったことを検出すると、プロセス65600は65614に進み、そこで、摂取可能装置は、測定された緑色の反射率レベルの測定された青色の反射率レベルに対する比率の最近の測定値(例えば、65606で行われた最近の測定値を含む測定値)を過去の測定値と比較し、この情報を使用して、胃から十二指腸への幽門移行が生じているかどうかを判断する。
プロセス65600は、摂取可能装置が、それが直近に十二指腸内にあったと判断する場合、65608から65610に進む。65610で、摂取可能装置は、(例えば、PCB内部の制御回路を用いて)現在のG/B信号が、胃内で記録された平均G/B信号と類似しているかどうかを判断する。例えば、摂取可能装置は、胃内で測定された、測定された緑色の反射率レベルの測定された青色の反射率レベルに対する平均比率を示す、以前に格納されたデータを(例えば、PCB65120(図57)のメモリ回路内部に)有するように構成され得る。摂取可能装置は次いで、摂取可能装置が十二指腸から胃に戻っているか否かを判断するために、胃内の測定された緑色の反射率レベルの測定された青色の反射率レベルに対する平均比率を示す、この格納されたデータを取得して、これを最近の測定値と比較し得る。例えば、摂取可能装置は、最近のデータの第1のサブセットの平均値(すなわち、測定された緑色の反射率レベルの測定された青色の反射率レベルに対する最近測定された比率の平均値)が、胃内部の測定された緑色の反射率レベルの測定された青色の反射率レベルに対する平均比率より小さいか、または胃内部で測定された平均比率+胃内部で測定された比率の標準偏差の所定数倍より小さいかを判断し得る。例えば、胃内の測定された緑色の反射率レベルの測定された青色の反射率レベルに対する平均比率が「1」で標準偏差が「0.2」であった場合、摂取可能装置は、データの第1のサブセットの平均値が「1.0+k*0.2」未満であるか否かを判断し得、ここで「k」は0〜5の間の数である。いくつかの実施形態では、摂取可能装置は、最近のデータの第1のサブセットの平均値が、胃内部の測定された緑色の反射率レベルの測定された青色の反射率レベルに対する平均比率と十分に類似しているか否かを判断するために、異なる閾値レベルを使用するように構成され得ることが理解される。測定された緑色の反射率レベルの測定された青色の反射率レベルの最近の比率が、胃内で見られる測定された緑色および青色の反射率レベルの平均比率と類似しているという判断に応答して、プロセス65600は、65612に進み、そこで、摂取可能装置は、それが十二指腸から胃へ再度入ったことを示すデータを格納する。あるいは、測定された緑色および青色の反射率レベルの最近の比率が、胃内で見られる測定された緑色および青色の反射率レベルの平均比率と十分に異なっているという判断に応答して、摂取可能装置は直接、65604に進み、継続的に新しいデータを取得し続ける。
65612で、摂取可能装置は、十二指腸から胃への逆幽門移行が検出されたことを示すデータを格納する。例えば、摂取可能装置は、直近に自身がGI管の胃部分内部にあることが検出されたことを示すデータフラグを(例えば、PCBのメモリ回路内部に)格納し得る。いくつかの実施形態では、摂取可能装置は、摂取可能装置が十二指腸から胃への逆幽門移行を検出した時間を示すデータも(例えば、PCBのメモリ回路内部に)格納し得る。この情報は、65608で摂取可能装置によって使用され得、結果として、プロセス65600は、65618から65610へ進むのではなく、65608から65614へ進み得る。摂取可能装置が、十二指腸から胃への逆幽門移行が検出されたことを示すデータを格納した後、プロセス65600は65604へ進み、そこで、摂取可能装置は、追加の測定値を集め続け、胃と十二指腸との間のさらなる移行をモニターし続ける。
プロセス65600は、摂取可能装置が、それが(例えば、代わりに直近に胃内にあった結果として)直近に十二指腸内になかったと判断する場合、65608から65614に進む。65614で、摂取可能装置は、第2のスライディング窓フィルタをデータセットに適用することにより、以前のデータの第2のサブセットを取得する。例えば、摂取可能装置は、過去の時間範囲からより古いデータの所定量を取得するためにスライディング窓フィルタを使用し得、過去の時間範囲は、所定の期間によって65706で集められたデータの第1のサブセットを選択するために使用された最近の時間範囲から分離され得る。いくつかの実施形態では、第1および第2の窓フィルタによって、任意の適切な量のデータが選択され得、第1および第2の窓フィルタは、任意の適切な所定の時間によって分離され得る。例えば、いくつかの実施形態では、第1の窓フィルタおよび第2の窓フィルタは各々、データセットから所定の範囲のデータ値を選択するように構成され得、所定の範囲は、15秒のデータ〜5分のデータの間である。いくつかの実施形態では、最近の測定値および過去の測定値が次いで、所定の範囲のデータ値の1〜5倍である所定の期間によって分離され得る。例えば、摂取可能装置は、データの第1のサブセットおよびデータの第2のサブセットを各々、データセットから選択された1分のデータとするように選択し(すなわち、所定の範囲の1分を有するように選択され)得、データの第1のサブセットおよびデータの第2のサブセットは、少なくとも2分、離れている(すなわち、所定の期間が2分であり、それは、窓フィルタを使用してデータのサブセットを選択するために使用された範囲の2倍である)記録された測定値から選択される。別の例として、摂取可能装置は、データの第1のサブセットおよびデータの第2のサブセットを各々、データセットから選択された5分のデータとするように選択し(すなわち、所定の範囲の5分を有するように選択され)得、データの第1のサブセットおよびデータの第2のサブセットは、少なくとも10分、離れている(すなわち、所定の期間が2分であり、それは、窓フィルタを使用してデータのサブセットを選択するために使用された範囲の2倍である)記録された測定値から選択される。
いくつかの実施形態では、摂取可能装置が、(例えば、65612で、摂取可能装置内部に格納された最近のデータをチェックすることによって判断されるように)直近に十二指腸から胃へ移行した場合、摂取可能装置は、65614で、摂取可能装置が胃内部にあると分かっている時間フレームからデータの第2のサブセットを選択し得る。いくつかの実施形態では、摂取可能装置は、代替として、胃内部の緑色の反射率および青色の反射率の比率に対して以前に記録された平均および標準偏差(例えば、65620でPCBのメモリ回路内部に以前に記録されたような、胃内部で記録されたデータの平均および標準偏差)をダータの第2のサブセットの代わりに選択し得る。この場合、摂取可能装置は、65616で判断を行う際に、第2のサブセットの平均および標準偏差を計算するために資源を費やすのではなく、以前に記録された平均および以前に記録された標準偏差を単に使用し得る。
65616で、摂取可能装置は、第2のサブセットの平均と第1のサブセットの平均との間の差が、第1のサブセットの標準偏差の所定の倍数より大きいかどうかを判断する。例えば、摂取可能装置は、最近のデータの第1のサブセットの平均と過去のデータの第2のサブセットの平均との間の差を計算して、この差が過去のデータの第2のサブセットの標準偏差の3倍よりも大きいかどうかを判断し得る。いくつかの実施形態では、標準偏差の1〜5倍の間の任意の値など、標準偏差の3倍以外の、任意の都合の良い閾値レベルが使用され得ることが理解される。また、いくつかの実施形態では、摂取可能装置は代わりに、第1のサブセットの代わりに第2のサブセットの標準偏差に基づいて、閾値レベルを設定し得る。第1のサブセットの平均と第2のサブセットの平均との間の差が、第2のサブセットの標準偏差の所定の倍数より大きいという判断に応答して、プロセス65600は、65618に進む。そうでなければ、プロセス65600は65704に戻り、そこで、摂取可能装置65604は、胃と十二指腸との間の移行をモニターする際に使用される新しいデータを集め続ける。
65618で、摂取可能装置は、65616で行われた判断が、最近のデータの第1のサブセットの平均と過去のデータの第2のサブセットの平均との間の差が、第2のサブセットの標準偏差よりも大きいと計算される初回かどうかを(例えば、PCB内部の制御回路によって)判断する。摂取可能装置が、これが、第1のサブセットの平均と第2のサブセットの平均との間の差が第2のサブセットの標準偏差よりも大きいと計算される初回であると判断する場合、プロセス65600は65620に進んで、過去のデータの第2のサブセットの平均を胃内の平均G/B信号として格納する。あるいは、65616で行われた直近の判断が、最近のデータの第1のサブセットの平均と過去のデータの第2のサブセットの平均との間の差が第2のサブセットの標準偏差よりも大きいと計算される初回ではない、と摂取可能装置が判断する場合、プロセス65600は直接、65622に進む。
65620で、摂取可能装置は、第2のサブセットの平均を胃内の平均G/B信号として格納する。例えば、摂取可能装置は、過去のデータの第2のサブセットの平均を、胃内で測定された、測定された緑色の反射率レベルの測定された青色の反射率レベルに対する平均比率として格納する(例えば、PCB6510のメモリ回路内部に格納する)。いくつかの実施形態では、摂取可能装置はまた、過去のデータの第2のサブセットの標準偏差を、胃内で検出された、測定された緑色の反射率レベルの測定された青色の反射率レベルに対する比率の典型的な標準偏差として格納する。この格納された情報は、後ほど(例えば、65610で)、将来のデータに対して比較するために摂取可能装置によって使用され得、それは、摂取可能装置が十二指腸から胃へ戻る逆幽門移行を検出するのを可能にし得、一般に、胃から集められた他の実験データの代わりに(例えば、65616でデータの第2のサブセットの代わりに)使用され得る。第2のサブセットの平均を胃内の平均G/B信号として格納した後、プロセス65600は65622に進む。
65622で、摂取可能装置は、最近のデータの第1のサブセットの平均と過去のデータの第2のサブセットの平均の差が、所定の閾値「M」よりも大きいかどうかを判断する。いくつかの実施形態では、所定の閾値「M」は、第1のサブセットの平均が第2のサブセットの平均よりも実質的に大きいことを確実にするために十分に大きくて、摂取可能装置が、十二指腸への実際の移行を検出したことを確実にできるようにし得る。これは、65616で行われた判断が、過去のデータの第2のサブセットの標準偏差が異常に小さいために、潜在的に信頼できない場合に特に好都合であり得る。例えば、所定の閾値「M」の典型的な値は、約0.1〜0.5であり得る。最近のデータの第1のサブセットの平均と過去のデータの第2のサブセットの差が所定の閾値よりも大きいと摂取可能装置が判断する場合、プロセス65600は65624に進んで、胃から十二指腸への幽門移行が検出されたことを示すデータを格納する。あるいは、摂取可能装置が、第1のサブセットの平均の第2のサブセットに対する比率が所定の閾値「M」以下であると判断する(すなわち、十二指腸への移行が生じていないと判断する)場合、プロセス65600は直接、65604に進み、そこで、摂取可能装置は継続して、新しい測定を行って、胃と十二指腸との間のあり得る移行をモニターする。
いくつかの実施形態では、最近のデータの第1のサブセットの平均と過去のデータの第2のサブセットの平均の差を使用する代わりに、摂取可能装置は、最近のデータの第1のサブセットの平均の、過去のデータの第2のサブセットの平均に対する比率が、所定の閾値「M」よりも大きいかどうかを判断する。いくつかの実施形態では、所定の閾値「M」は、第1のサブセットの平均が第2のサブセットの平均よりも実質的に大きいことを確実にするために十分に大きくて、摂取可能装置が、十二指腸への実際の移行を検出したことを確実にできるようにし得る。これは、65616で行われた判断が、過去のデータの第2のサブセットの標準偏差が異常に小さいために、潜在的に信頼できない場合に特に好都合であり得る。例えば、所定の閾値「M」の典型的な値は、約1.2〜2.0であり得る。データの第1のサブセットおよびデータの第2のサブセットが統計的に相互に異なっていて、かつ全体の平均値に関しても実質的に相互に異なっているか否かを判断するために任意の好都合なタイプの閾値または計算が使用され得ることが理解される。
65624で、摂取可能装置は、胃から十二指腸への幽門移行が検出されたことを示すデータを格納する。例えば、摂取可能装置は、摂取可能装置が直近に自身がGI管の十二指腸部分内部にあることを検出したことを示すデータフラグを(例えば、PCBのメモリ回路内部に)格納し得る。いくつかの実施形態では、摂取可能装置は、摂取可能装置が胃から十二指腸への幽門移行を検出した時間を示すデータも(例えば、PCBのメモリ回路内部に)格納し得る。この情報は、65608で摂取可能装置によって使用され得、結果として、プロセス65600は、65618から65614へ進むのではなく、65608から65614へ進み得る。摂取可能装置が、胃から十二指腸への幽門移行が検出されたことを示すデータを格納した後、プロセス65600は65604へ進み、そこで、摂取可能装置は、追加の測定値を集め続け、胃と十二指腸との間のさらなる移行をモニターし続ける。
図61を含む、本開示の流れ図のステップおよび記述は、例示に過ぎないことが理解されよう。図61を含む、流れ図のステップおよび記述のいずれも、本開示の範囲から逸脱することなく、修正、省略、再配置、および代替順序で、もしくは並行して実行され得、ステップの2つ以上が組み合わされ得るか、または任意の追加のステップが追加され得る。例えば、摂取可能装置は、全体の計算時間の速度を上げるために、複数のデータセットの平均および標準偏差を並行して計算し得る。さらに、図61のステップおよび記述は、本出願で説明する任意の他のシステム、装置、または方法と組み合わされ得、本出願で説明する摂取可能装置またはシステムのいずれも、図61のステップの1つ以上を実行するために使用でき得ることに留意すべきである。例えば、プロセス65600の部分が、プロセス65500の65508〜65516に組み込まれ得、摂取可能装置の位置を判断するためのより一般的なプロセスの一部であり得る。別の例として、検出された青色と緑色の光の比率(例えば、65604で測定されてデータセットに追加されたような)は、胃または十二指腸の外部でさえ継続し得、類似の情報が摂取可能装置により、そのGI管内の移行を通して記録され得る。GI管を通して集められ得る、測定された緑色と青色の反射率レベルの比率のデータセットのプロット例が、以下の図62および図62に関連してさらに説明される。
図62は、本開示のいくつかの実施形態に従い、摂取可能装置が胃腸(GI)管を通過する際に、摂取可能装置の位置を判断する場合に使用され得る、摂取可能装置の動作例中に収集されたデータを例示するプロットである。
図62は、例示目的のため、摂取可能装置に関連して説明され得るが、これは制限することを意図しておらず、プロット65700およびデータセット65702は、本出願で説明する任意の装置によって集められるデータの典型であり得る。プロット65700は、長期間にわたる測定された緑色の反射率レベルの測定された青色の反射率レベルに対する比率を示す。例えば、摂取可能装置は、緑および青色の照明を(例えば、照明器を用いて)所与の時間に伝達し、結果として生じる緑および青色の反射率を(例えば、検出器を用いて)測定し、結果として生じる反射率の比率を計算して、その比率を、反射率が集められた時間を示すタイムスタンプと一緒にデータセット内に格納することにより、データセット65702内の各点に対する値を計算している可能性がある。
65704で、摂取可能装置が動作を開始した直後、摂取可能装置は、(例えば、プロセス65500で65506に関連して説明した判断と同様の判断を行った結果として)それが少なくとも胃に到達していると判断する。摂取可能装置は、緑および青色の反射率レベルの追加の測定値を集め続け、65706で、摂取可能装置は、(例えば、プロセス65600で65616〜65624に関連して説明した判断と同様の判断を行った結果として)胃から十二指腸への幽門移行が生じていると判断する。とりわけ、データセット65702内の値は、65706あたりで急激に飛び上がっており、それは、十二指腸の典型の、測定された緑色の反射率レベルの測定された青色の反射率レベルに対するより高い比率を示している。
データセット65702の残りは、GI管の残りにわたる、測定された緑色の反射率レベルの測定された青色の反射率レベルに対する比率を示す。65708で、摂取可能装置は(例えば、図64に関連して説明するとおり、筋肉収縮の測定を通して判断されるように)空腸に到達しており、65710までに、摂取可能装置は盲腸に到達している。いくつかの実施形態では、データセット65702の全体的な特徴および概観が、盲腸に対して小腸内部(すなわち、十二指腸、空腸、および回腸)で変わることが理解される。空腸および回腸内部では、典型的に、測定された緑色の反射率レベルの測定された青色の反射率レベルに対する比率における幅広い変化があり得、その結果、高標準偏差をもつ比較的ノイズの多いデータとなる。これに対して、盲腸内部では、摂取可能装置は、測定された緑色の反射率レベルの測定された青色の反射率レベルに対する比較的安定した比率を測定し得る。いくつかの実施形態では、摂取可能装置は、これらの差に基づいて、小腸から盲腸への移行を判断するように構成され得る。例えば、摂取可能装置は、最近の窓のデータを過去の窓のデータと比較し、最近の窓のデータにおける比率の標準偏差が過去の窓のデータにおける比率の標準偏差よりも実質的に小さいという判断に応答して、盲腸への移行を検出し得る。
図63は、本開示のいくつかの実施形態に従い、摂取可能装置が胃腸(GI)管を通過する際に、摂取可能装置の位置を判断する場合に使用され得る、摂取可能装置の動作例中に収集されたデータを例示する別のプロットである。図62と同様、図63は、例示目的のため、摂取可能装置に関連して説明され得る。しかし、これは制限することを意図しておらず、プロット65800およびデータセット65802は、本出願で説明する任意の装置によって集められるデータの典型であり得る。
65804で、摂取可能装置が動作を開始した直後、摂取可能装置は、(例えば、プロセス65500で65506に関連して説明した判断と同様の判断を行った結果として)それが少なくとも胃に到達していると判断する。摂取可能装置は、緑および青色の反射率レベルの追加の測定値を(例えば、感知サブユニットを用いて)集め続け、65806で、摂取可能装置は、(例えば、プロセス65600の65616〜65624に関連して説明した判断と同様の判断を行った結果として)胃から十二指腸への幽門移行が生じていると判断する。とりわけ、データセット65802内の値は、65806あたりで急激に飛び上がっており、それは、十二指腸の典型の、測定された緑色の反射率レベルの測定された青色の反射率レベルに対するより高い比率を示し、その直後に下がる。データセット65802において値が低下した結果として、摂取可能装置は、65808で、(例えば、プロセス65600の65610〜65612に関連して説明した判断と同様の判断を行った結果として)十二指腸から胃へ戻る逆幽門移行が生じていると判断する。65810で、データセット65802における値が再度増加した結果として、摂取可能装置は、胃から十二指腸への別の幽門移行が生じていると判断し、その直後、摂取可能装置は、空腸、回腸、および盲腸へと前方に進む。
データセット65802の残りは、GI管の残りにわたる、測定された緑色の反射率レベルの測定された青色の反射率レベルに対する比率を示す。とりわけ、65812で、摂取可能装置は、回腸と盲腸との間の移行点に到達する。図62に関連して説明したように、盲腸への移行は、長期間にわたる、測定された緑色の反射率と測定された青色の反射率の比率における標準偏差の低下によって知らされ、摂取可能装置は、空腸または回腸から取得された、測定値の最近のセットの標準偏差が過去の測定値の標準偏差よりも実質的に小さいという判断に基づいて、盲腸への移行を検出するように構成され得る。
図64は、本開示のいくつかの実施形態に従い、摂取可能装置が胃腸(GI)管を通過する際に、摂取可能装置の位置を判断する場合に使用され得る、十二指腸から空腸への移行を検出するための例示的なステップの流れ図である。図64は、例示目的のため、摂取可能装置に関連して説明され得るが、これは制限することを意図しておらず、図64で説明するプロセス65900の部分または全体のいずれかが本出願で説明する任意の装置に適用され得、これらの摂取可能装置のいずれも、図64で説明するプロセスの1つ以上の部分を実行するために使用され得る。さらに、図64の特徴は、本出願で説明する任意の他のシステム、方法またはプロセスと組み合わされ得る。例えば、図64のプロセスによって説明されるプロセスの部分は、位置確認プロセス65500に(例えば、65520〜65524の部分として)組み込まれ得る。いくつかの実施形態では、摂取可能装置は、十二指腸内にある間、または十二指腸への侵入の検出に応答して、プロセス65900を実行し得る。他の実施形態では、摂取可能装置は、胃内にある間、またはGI管への侵入の検出に応答して、プロセス65900を実行し得る。プロセス65900は、本開示で説明する任意の他のプロセス(例えば、プロセス65600)と並行して実行され得、それは、摂取可能装置が、必ずしも、GI管の先行部分への侵入を検出することなく、GI管の様々な部分への侵入を検出を可能にし得ることも理解されたい。
例示目的のため、図64は、単一の感知サブユニット(例えば、感知サブユニット65126)により単一の波長で生成された反射率レベルの単一のセットに基づいて生成および判断を行う摂取可能装置に関して説明され得る。しかし、摂取可能装置は、摂取可能装置の周囲に配置された複数の異なる感知サブユニット(例えば、摂取可能装置の窓65114の後ろの異なる位置に配置された複数の感知サブユニット)から複数の波長の照明を生成し得、結果として生じる反射率の各々が別個のデータセットとして格納され得ることが理解される。その上、反射率レベルのこれらのセットの各々は、プロセス65900の複数のバージョンを実行することにより筋肉収縮を検出するために使用され得、プロセス65900の複数のバージョンの各1つは、異なる波長の測定値から取得されたデータセット、または異なる感知サブユニットによって行われた測定値に応答して、反射率の異なるセットに対するデータを処理する。
65902で、摂取可能装置は、1セットの反射率レベルを取得する。例えば、摂取可能装置は、以前に記録された反射率レベルのデータセットをメモリから(例えば、PCBのメモリ回路から)取得し得る。反射率レベルの各々は、摂取可能装置によって(例えば、照明器を用いて)生成された照明から摂取可能装置によって(例えば、検出器を用いて)以前に検出された反射率に対応し得、所与の反射率において検出された光の量を示す値を表し得る。しかし、赤外、可視、または紫外スペクトル内の光などの、任意の適切な周波数の光が使用され得ることが理解される。いくつかの実施形態では、反射率レベルは、摂取可能装置により周期的な間隔で以前に検出された反射率に対応し得る。
65904で、摂取可能装置は、反射率レベルの新しい測定値をデータセット内に含める。例えば、摂取可能装置は、新しい反射率を一定間隔で、または蠕動を検出するための十分な速度で、検出する(例えば、感知サブユニットを使用して、照明を伝達し、結果として生じる反射率を検出する)ように構成され得る。例えば、摂取可能装置は、照明を生成し、結果として生じる反射率を3秒に1回(すなわち、潜在的に0.17Hz信号を検出するための最低限のレート)、および好ましくは、0.1秒またはそれ以上の速さなどの、より高いレートで、測定するように構成され得る。測定間の一定間隔は、被験者の種、および測定される蠕動の予期される周波数に基づき、必要に応じて適合され得ることが理解される。65904で、摂取可能装置が新しい反射率レベル測定を行うたびに、新しいデータがデータセット(例えば、PCBのメモリ回路内部に格納されたデータセット)に含まれる。
65906で、摂取可能装置は、スライディング窓フィルタをデータセットに適用することにより、最近のデータの第1のサブセットを取得する。例えば、摂取可能装置は、データセットから1分に値するデータを取得し得る。データセットが1秒ごとに測定された反射率に対する値を含む場合、これはおよそ60データ点に値するデータであろう。窓のサイズが蠕動(例えば、健康なヒトの被験者に対して約0.05Hz〜0.33Hzの変動)を検出するために十分に大きいという条件で、任意の適切なタイプの窓サイズが使用され得る。いくつかの実施形態では、摂取可能装置は、例えば、スライディング窓フィルタの使用を通して取得されたデータの第1のサブセットから外れ値を除去することにより、データをきれいにもし得る。
65908で、摂取可能装置は、最近のデータの第1のサブセットを補間することにより、最近のデータの第2のサブセットを取得する。例えば、摂取可能装置は、十分な数のデータ点(例えば、0.5秒ごと以上の間隔が置かれたデータ点)をもつデータの第2のサブセットを生成するために、データの第1のサブセットを補間し得る。いくつかの実施形態では、これは、摂取可能装置が、65906で、窓フィルタを適用する一環として除去されている可能性がある任意の外れ値データ点を置換するのも可能にし得る。
65910で、摂取可能装置は、データの第2のサブセットから正規化周波数スペクトルを計算する。例えば、摂取可能装置は、データの第2のサブセットを時間領域表現から周波数領域表現に変換するために、高速フーリエ変換を実行するように構成され得る。使用されている用途、およびデータのサブセットの性質に応じて、第2のサブセットに対する周波数スペクトルを判断するために、任意の数の適切な手順(例えば、フーリエ変換手順)が使用され得ることが理解される。例えば、データの第2のサブセットのサンプリング周波数およびサイズが予め既知であり得、摂取可能装置は、正規化された離散フーリエ変換(DFT)行列の事前に格納された値、または対象の0.05Hz〜0.33Hz周波数成分に対応するDFT行列の行を、メモリ(例えば、PCBのメモリ回路)内部に有するように構成され得る。この場合、摂取可能装置は、適切な周波数スペクトルを生成するために、DFT行列とデータセットとの間で行列乗算を使用し得る。摂取可能装置によって取得され得るデータセットおよび対応する周波数スペクトル例が、図65に関連してさらに詳細に説明される。
65912で、摂取可能装置は、正規化周波数スペクトルの少なくとも一部が0.5Hzの閾値を超えて00.05Hz〜0.33Hzの間であるかどうかを判断する。健康なヒトの被験者における蠕動は、0.05Hz〜0.33Hzの間のレートで生じ、蠕動を経験している摂取可能装置(空腸の壁で収縮を検出している摂取可能装置)は、同様の0.05Hz〜0.33Hz周波数に続く、検出された反射率レベルの振幅において正弦波変化を検出し得る。摂取可能装置が、0.05Hz〜0.33Hzの間の正規化周波数スペクトルの一部が0.5Hzの閾値を超えていると判断する場合、この測定値は、健康なヒトの被験者における蠕動と一致し得、プロセス6590は65914に進み、そこで、摂取可能装置は、筋肉収縮が検出されたことを示すデータを格納する。あるいは、摂取可能装置が、0.05Hz〜0.33Hzの間の正規化周波数スペクトルのどの部分も0.5の閾値を超えていないと判断する場合、プロセス6590は直接、65904に進んで新しい測定を行い、新しい筋肉収縮をモニターし続ける。0.5以外の閾値が使用され得ること、および正確な閾値は摂取可能装置によって使用される周波数スペクトルのサンプリング周波数およびタイプによって決まり得ることが理解される。
65914で、摂取可能装置は、筋肉収縮が検出されたことを示すデータを格納する。例えば、摂取可能装置は、筋肉収縮が検出されたことを示し、筋肉収縮が検出された時間を示すデータをメモリ(例えば、PCBのメモリ回路)内に格納し得る。いくつかの実施形態では、摂取可能装置は、検出された筋肉収縮の総数、または所与の時間フレーム内で検出された筋肉収縮の数もモニターし得る。いくつかの実施形態では、特定の数の筋肉収縮を検出することは、健康なヒトの被験者の空腸)内部にある摂取可能装置と一致し得る。筋肉収縮を検出した後、プロセス65900は65916に進む。
65916で、摂取可能装置は、筋肉収縮の総数が所定の閾値数を超えているかどうかを判断する。例えば、摂取可能装置は、検出された筋肉収縮の総数をメモリから(例えば、PCBのメモリ回路から)取得して、その総数を閾値と比較し得る。いくつかの実施形態では、閾値は1、または1より大きい任意の数であり得る。閾値が大きければ、摂取可能装置が空腸に入っていることを示すデータを摂取可能装置が格納する前に、それだけ多くの筋肉収縮が検出される必要がある。実際には、閾値を3以上として設定することは、摂取可能装置が(例えば、GI管器官の自然の動きに起因したか、または被験者の動きに起因した)誤検知を検出するのを防ぎ得る。収縮の総数が所定の閾値数を超えている場合、プロセス65900は65918に進んで、十二指腸から空腸への移行の検出を示すデータを格納する。あるいは、収縮の総数が所定の閾値数を超えていない場合、プロセス65900は65904に進んで、反射率レベルの新しい測定値をデータセット内に含める。長期間にわたって検出された筋肉収縮のプロット例が、図66に関連してさらに説明される。
65918で、摂取可能装置は、十二指腸から空腸への移行の検出を示すデータを格納する。例えば、摂取可能装置は、空腸に到達していることを示すデータをメモリ(PCBのメモリ回路から)内に格納し得る。いくつかの実施形態では、摂取可能装置が、胃内にある間に、プロセス65900の全部または一部を実行するように構成され、摂取可能装置は、65918で、(例えば、十二指腸をあまりに素早く通過したためプロセス65600を使用して幽門移行が検出できなかった結果として)胃から直接、空腸への移行の検出を示すデータを格納し得る。
いくつかの実施形態では、摂取可能装置は、摂取可能装置の位置の変化の識別に応答して、摂取可能装置のハウジングの外部環境から流体試料を取得するように構成され得る。例えば、摂取可能装置が、摂取可能装置が十二指腸内部に位置しているという判断に応答して、摂取可能装置のハウジングの外部環境から(例えば、任意選択の開口部65116および任意選択の回転組立体65118の使用を通して)流体試料を取得するように構成され得る。いくつかの実施形態では、摂取可能装置は、取得した流体試料に基づいて、小腸内細菌異常増殖(SIBO)などの、ある病状を検出するための適切な診断法(diagnostics)も備え得る。
いくつかの実施形態では、摂取可能装置は、摂取可能装置の位置における変化の識別に応答して、摂取可能装置内部に事前に貯蔵されている分注可能物質を摂取可能装置から胃腸管内に送達するように構成され得る。例えば、摂取可能装置は、摂取可能装置内部(例えば、貯蔵チャンバまたは任意選択の貯蔵サブユニット上の空洞内部)に事前に貯蔵された分注可能物質を有し得、摂取可能装置が十二指腸内部に位置していることを摂取可能装置が検出すると、摂取可能装置は、その物質を胃腸管内に(例えば、任意選択の開口部および任意選択の回転組立体の使用を通して)分注するように構成され得る。いくつかの実施形態では、これは、摂取可能装置が、GI管内部の標的位置で物質(例えば、治療薬および薬物)を送達するのを可能にし得る。
いくつかの実施形態では、摂取可能装置は、検出された筋肉収縮の総数に基づいて動作を実行するように構成され得る。例えば、摂取可能装置は、筋肉収縮の総数を示すデータを(PCBのメモリ回路から)取得し、それを健常人における筋肉収縮の予期される数と比較するように構成され得る。それに応じて、摂取可能装置は物質をGI管に(例えば、任意選択の開口部および任意選択の回転組立体の使用を通して)分注するか、または摂取可能装置のハウジングの外部環境から流体試料を(例えば、任意選択の開口部および任意選択の回転組立体の使用を通して)取得し得る。例えば、摂取可能装置は、検出された筋肉収縮の数が異常であり、予期される数と大きく異なっているという判断に応答して、試料を取得するように構成され得る。別の例として、摂取可能装置は、検出された筋肉収縮が健常人において機能しているGI管と一致するという判断に応答して、物質(薬物など)をGI管内に送達するように構成され得る。
本開示の流れ図のステップおよび記述は、例示に過ぎないことが理解されよう。流れ図のステップおよび記述のいずれも、本開示の範囲から逸脱することなく、修正、省略、再配置、および/または代替順序で、もしくは並行して実行され得、ステップの2つ以上が組み合わされ得るか、または任意の追加のステップが追加され得る。例えば、摂取可能装置は、全体の計算時間の速度を上げるために、複数のデータセットの平均および標準偏差を並行して(例えば、各々が反射率の異なる波長または反射率を検出するために使用された異なる感知サブユニットに対応する、複数のデータセット)計算し得る。さらに、図64のステップおよび記述は、本出願で説明する任意の他のシステム、装置、または方法と組み合わされ得、本出願で説明する摂取可能装置またはシステムのいずれも、図64のステップの1つ以上を実行するために使用でき得ることに留意すべきである。
図65は、本開示のいくつかの実施形態に従い、十二指腸から空腸への移行を検出する際に使用され得る、摂取可能装置の動作例中に収集されたデータを例示するプロットである。図表651000は、摂取可能装置によって測定された反射率レベルのデータセット(65908に関連して説明したデータの第2のサブセット)の時間領域プロット651002を示す。いくつかの実施形態では、摂取可能装置は、ほぼ0.5秒離れた半規則的な間隔でデータ点を集めるように構成され得る。これに対して、図表651050は、摂取可能装置によって測定された反射率レベルの同じデータセットの周波数領域プロット651004を(例えば、65910で、摂取可能装置が周波数スペクトルを計算した結果として)示す。いくつかの実施形態では、摂取可能装置は、任意の好都合な手段を通して周波数スペクトルを計算するように構成され得る。
図表651050では、0.05Hz〜0.33Hzの間の周波数651006の範囲は、筋肉収縮を検出するために摂取可能装置が探す周波数の範囲であり得る。図表651050に示されるように、0.14Hzのあたりに周波数領域プロット651004における強いピークがあり、それは、ヒトの健常者における蠕動運動の周波数と一致する。この場合、周波数領域プロット651004を分析している摂取可能装置は、(プロセス65900の65912と類似のプロセスを使用して)データが、検出された筋肉収縮と一致していると判断するように構成され得、筋肉収縮が検出されていることを示すデータを(例えば、PCBのメモリ回路内に)格納し得る。筋肉収縮が、118分で終了するデータの1分窓から検出されたので、摂取可能装置は、筋肉収縮が118分マークで検出されたことを示すデータ(すなわち、それは、118分前に、摂取可能装置がオンにされ、被験者によって摂取されたことを示し得る)も格納し得る。
図66は、摂取可能装置により長期間にわたって検出される筋肉収縮を例示するプロットであり、それは、本開示のいくつかの実施形態に従い、摂取可能装置が胃腸(GI)管を通過する際に、摂取可能装置の位置を判断する場合に使用され得る。いくつかの実施形態では、摂取可能装置は、筋肉収縮を検出し、各筋肉収縮がいつ検出されたかを示すデータを(プロセス65900の65914の一部として)格納するように構成され得る。プロット651100は、長期間にわたって検出された筋肉収縮651106を示しており、各筋肉収縮は、y軸上で「0」〜「1」に達する垂直線によって表されている。
651102において、10分マークのあたりで、摂取可能装置はまず、(例えば、プロセス65600を実行している摂取可能装置によって判断されるように)十二指腸に入る。その直後に、651108で、摂取可能装置は、いくつかの筋肉収縮651106を間断なく検出し始め、それは、空腸内で生じる強い蠕動を示し得る。その後、651110あたりで、摂取可能装置は、断続的な筋肉収縮を検出し続け、それは、回腸内部の摂取可能装置と一致し得る。最後に651104で、摂取可能装置は小腸を出て、盲腸内へ移行する。とりわけ、摂取可能装置は、小腸の空腸部分内では、小腸の回腸部分と比べて、より高頻度の筋肉収縮を検出し、摂取可能装置は、小腸を出た後は、いかなる筋肉収縮も測定しない。いくつかの実施形態では、摂取可能装置は、この情報を位置確認プロセスに組み込み得る。例えば、摂取可能装置は、検出された筋肉収縮(例えば、所与の10分窓内で測定された筋肉収縮の数)が閾値数を下回っているという判断に応答して、空腸から回腸への移行を検出するように構成され得る。別の例として、摂取可能装置は、筋肉収縮が閾値期間の間、検出されていないという判断に応答して、回腸から盲腸への移行を検出するように構成され得る。これらの例は、例示であって、制限ではないことを意図しており、筋肉収縮の測定は、本開示で説明する他のプロセス、システム、または方法のいずれとも組み合わされ得ることが理解される。
図66は、空腸から回腸への装置の移行を判断するためのある実施形態に対する流れ図651200である。一般に、空腸は回腸よりも赤くて血管が多いことに留意されたい。その上、一般に、空腸は、回腸と比較して、腸間膜脂肪が多くて厚い腸壁を有する。空腸と回腸との間のこれらの差は、回腸と比較して、空腸内での光学応答における差となることが予期される。任意選択として、光学応答における差を調査するために、1つ以上の光信号が使用され得る。例えば、プロセスは、反射された赤色の光、青色の光、緑色の光における光学応答、赤色の光の緑色の光に対する比率、赤色の光の青色の光に対する比率、および/または緑色の光の青色の光に対する比率における変化をモニターすることを含み得る。いくつかの実施形態では、反射された赤色の光がプロセス内で検出される。
流れ図651200は、単一のスライディング窓プロセスを表す。ステップ651210で、空腸基準信号が光反射に基づいて決定される。典型的には、この信号は、装置が空腸に入ったと判断された以後、ある期間にわたって平均信号(例えば、反射された赤色の光)のままである。その期間は、例えば、5分〜40分(例えば、10分〜30分、15分〜25分)であり得る。ステップ651220で、ステップ651210で使用された期間の直後に検出された信号(例えば、反射された赤色の光)が、ステップ651210で決定された基準信号に対して正規化される。ステップ651230で、信号(例えば、反射された赤色の光)が検出される。ステップ651240で、単一のスライディング窓に基づいて検出された平均信号が信号閾値と比較される。ステップ651240における信号閾値は一般に、ステップ651210で決定された空腸基準信号の基準信号の分数である。例えば、信号閾値は空腸基準信号の60%〜90%(例えば、70%〜80%)にできる。平均信号が信号閾値を超える場合、プロセスは、ステップ651250で、装置が回腸に入っていると判断する。平均信号が信号閾値を超えていない場合、プロセスはステップ651230に戻る。
図68は、空腸から回腸への装置の移行を2つのスライディング窓プロセスを使用して検出するためのある実施形態に対する流れ図651200である。ステップ651310で、空腸基準信号が光反射に基づいて決定される。典型的には、この信号は、装置が空腸に入ったと判断された以後、ある期間にわたって平均信号(例えば、反射された赤色の光)のままである。その期間は、例えば、5分〜40分(例えば、10分〜30分、15分〜25分)であり得る。ステップ651320で、ステップ651310で使用された期間の直後に検出された信号(例えば、反射された赤色の光)が、ステップ651310で決定された基準信号に対して正規化される。ステップ651330で、信号(例えば、反射された赤色の光)が検出される。ステップ651340で、2つのスライディング窓に基づいて検出された信号における平均差が信号閾値と比較される。ステップ651340における信号閾値は、検出された信号における平均差が、第1の窓の検出された信号の倍数(例えば、1.5倍〜5倍、2倍〜4倍)を超えているかどうかに基づく。信号閾値を超えている場合、プロセスは、ステップ651350で、装置が回腸に入っていると判断する。信号閾値を超えていない場合、プロセスはステップ651330に戻る。
図69は、回腸から盲腸への装置の移行を判断するためのある実施形態のためのプロセスに対する流れ図651400である。一般に、プロセスは、反射された光信号(例えば、赤色の光、青色の光、緑色の光、赤色の光の緑色の光に対する比率、赤色の光の青色の光に対する比率、および/または緑色の光の青色の光に対する比率)における変化を検出することを伴う。いくつかの実施形態では、本プロセスは、反射された赤色の光の反射された緑色の光に対する比率における変化を検出すること、および反射された緑色の光の反射された青色の光に対する比率における変化を検出することも含む。一般に、プロセス651400で、プロセス65600に関して説明するスライディング窓分析(第1および第2の窓)が続く。
ステップ651410は、検出された信号、例えば、検出された赤色の光の検出された緑色の光に対する比率、において第1の閾値を設定すること、および検出された信号に対する変動係数、例えば、検出された緑色の光の検出された青色の光に対する比率に対する変動係数、に対して第2の閾値を設定することを含む。第1の閾値は、第1の窓内の平均信号(例えば、検出された赤色の光の検出された緑色の光に対する比率)の分数(例えば、0.5〜0.9、0.6〜0.8)、または第2の窓内で検出された信号(例えば、検出された赤色の光の検出された緑色の光に対する比率)間の平均差の分数(例えば、0.4〜0.8、0.5〜0.7)に設定できる。第2の閾値は、0.1(例えば、0.05、0.02)に設定できる。
ステップ651420は、第1および第2の閾値と比較するために使用される、第1および第2の窓内で信号を検出することを含む。
ステップ651430は、検出された信号を第1および第2の閾値と比較することを含む。対応する値が第1の閾値を下回っていないか、または対応する値が第2の閾値を下回っていない場合、装置は回腸を出て、盲腸に入っていないと判断される。対応する値が第1の閾値を下回っていて、かつ対応する値が第2の閾値を下回っている場合、装置は回腸を出て、盲腸に入っていると判断されて、プロセスはステップ651440に進む。
ステップ651450は、装置が回腸を出て盲腸に入っていると判断されたのが初回かどうかを判断することを含む。装置が回腸を出て盲腸に入っていると判断されたのが初回である場合、プロセスはステップ651460に進む。装置が回腸を出て盲腸に入っているのが初回ではない場合、プロセスはステップ651470に進む。
ステップ651460は、基準信号を設定することを含む。このステップでは、光信号(例えば、検出された赤色の光の検出された緑色の光に対する比率)が基準信号である。
ステップ651470は、装置が盲腸を出て回腸に戻っているかどうかを判断することを含む。対応する検出された信号(例えば、検出された赤色の光の検出された緑色の光に対する比率)が統計的に(ステップ651460で決定された)基準信号に匹敵し、対応する検出された信号(例えば、検出された緑色の光の検出された青色の光に対する比率)に対する変動係数が第2の閾値を超える場合、装置は、盲腸を出て回腸に戻っていると判断される。装置が、盲腸を出て回腸に戻っている可能性があると判断される場合、プロセスはステップ651480に進む。
ステップ651480は、関連する光信号をある期間(例えば、少なくとも1分、5分〜15分)検出し続けることを含む。
ステップ651490は、ステップ651480で決定された信号が、(ステップ651470で説明する方法を使用して)装置が回腸に再度侵入したことを示すかどうかを判断することを含む。信号が、装置が回腸に再度侵入したことを示す場合、プロセスはステップ651420に進む。信号が、装置が盲腸内にあることを示す場合、プロセスはステップ651492に進む。
ステップ651492は、関連する光信号をある期間(例えば、少なくとも30分、少なくとも1時間、少なくとも2時間)モニターし続けることを含む。
ステップ651494は、ステップ651492で決定された信号が、(ステップ651470で説明する方法を使用して)装置が回腸に再度侵入したことを示すかどうかを判断することを含む。信号が、装置が回腸に再度侵入したことを示す場合、プロセスはステップ651420に進む。信号が、装置が盲腸内にあることを示す場合、プロセスはステップ651496に進む。
ステップ651496で、プロセスは、装置が盲腸内にあると判断する。
図70は、盲腸から結腸への装置の移行を判断するためのある実施形態のためのプロセスに対する流れ図651500である。一般に、プロセスは、反射された光信号(例えば、赤色の光、青色の光、緑色の光、赤色の光の緑色の光に対する比率、赤色の光の青色の光に対する比率、および/または緑色の光の青色の光に対する比率)における変化を検出することを伴う。いくつかの実施形態では、本プロセスは、反射された赤色の光の反射された緑色の光に対する比率における変化を検出すること、および反射された青色の光の比率における変化を検出することも含む。一般に、プロセス651500で、プロセス651400に関して説明するスライディング窓分析(第1および第2の窓)が続く。
ステップ651510で、装置が盲腸内にある間(例えば、ステップ651480中)に、光信号(例えば、反射された赤色の信号の反射された緑色の信号に対する比率、および反射された青色の信号)がある期間(例えば、少なくとも1分、少なくとも5分、少なくとも10分)収集される。記録された光信号(例えば、反射された赤色の信号の反射された緑色の信号に対する比率、および反射された青色の信号)に対する平均値が盲腸基準信号を確立する。
ステップ651520で、(例えば、ステップ651440で)装置が盲腸に入ったと判断された後に光信号が検出される。光信号は、盲腸基準信号に対して正規化される。
ステップ651530は、装置が結腸に入っているかどうかを判断することを伴う。これは、3つの異なる基準のいずれかが満足されるかどうかを判断することを含む。検出された光信号の比率(例えば、検出された赤色の信号の検出された緑色の信号に対する比率)における平均差が、第2の窓内の対応する信号(例えば、検出された赤色の信号の検出された緑色の信号に対する比率)の標準偏差より倍数(例えば、2X、3X、4X)大きい場合、第1の基準が満足される。検出された光信号(例えば、検出された赤色の光の検出された緑色の光に対する比率)の平均が、所与の値を超える(例えば、1を超える)場合、第2の基準が満足される。第1の窓内の光信号(例えば、検出された青色の光)の変動係数が所与の値を超える(例えば、0.2を超える)場合、第3の基準が満足される。3つの基準のいずれかが満足される場合、プロセスはステップ651540に進む。あるいは、3つの基準のいずれも満足されない場合、プロセスはステップ651520に戻る。
例示目的のため、本開示は主に、摂取可能装置のいくつかの異なる実施形態例、およびGI管内部で摂取可能装置の位置を判断するための方法の実施形態例に重点を置く。しかし、構築され得る考えられる摂取可能装置は、これらの実施形態に制限されず、形状および設計における変形が、本装置の機能および動作を著しく変更することなく、行われ得る。同様に、GI管内部で摂取可能装置の位置を判断するための考えられる手順は、説明した特定の手順および実施形態(例えば、プロセス65500、プロセス65600、プロセス65900、プロセス651200、プロセス651300、プロセス651400およびプロセス651500)に制限されない。また、本明細書で説明する摂取可能装置の用途は、データの収集、GI管の部分の試料採取および検査、または薬物の送達だけに制限されない。例えば、いくつかの実施形態では、摂取可能装置は、いくつかの疾病を診断するためのいくつかの化学的、電気的、または光学的診断法を含むように適合され得る。同様に、身体上の現象または他の生理学的性質を測定するためのいくつかの異なるセンサーが、摂取可能装置上に含まれ得る。例えば、摂取可能装置は、GI管内のある化学物質もしくは不純物の上昇レベルを測定するように適合され得るか、または、位置確認、試料採取、ならびに試料採取チャンバに組み込まれた適切な診断および検定技法の組合せが特に、小腸内細菌異常増殖(SIBO)の存在を判断するためにうまく適合し得る。
ソフトウェア(例えば、PCB65120内部の制御回路によって実行されるソフトウェア)によって実装される、本明細書で説明する摂取可能装置の様々な実施形態の要素の少なくとも一部が、オブジェクト指向プログラミング、スクリプト言語または両方などの、高水準手続き型言語で書かれ得る。それに応じて、プログラムコードは、C,C++または任意の他の適切なプログラミング言語で書かれ得、オブジェクト指向プログラミングの熟練者に知られているように、モジュールまたはクラスを含み得る。代替として、または追加として、ソフトウェアによって実装される、本明細書で説明する摂取可能装置の実施形態の要素の少なくとも一部が、必要に応じて、アセンブリ言語、機械語またはファームウェアで書かれ得る。いずれの場合も、言語はコンパイラ型またはインタープリタ型言語であり得る。
摂取可能装置を実装するために使用されるプログラムコードの少なくとも一部は、記憶媒体上または、本明細書で説明する実施形態の少なくとも1つの機能を実装するために、プロセッサ、オペレーティングシステムならびに関連したハードウェアおよびソフトウェアを有する汎用または専用プログラマブルコンピューティング装置によって可読であるコンピュータ可読媒体上に格納できる。プログラムコードは、コンピューティング装置によって読み取られる場合、本明細書で説明する方法の少なくとも1つを実行するために、コンピューティング装置を、新規で、固有の、事前に定義された方法で動作するように構成する。
さらに、本明細書で説明する実施形態例のシステム、装置、および方法と関連付けられたプログラムの少なくとも一部は、1つ以上のプロセッサに対するコンピュータ使用可能命令を有するコンピュータ可読媒体を含むコンピュータプログラム製品で配布可能である。媒体は、1つ以上のディスケット、コンパクトディスク、チップ、ならびに磁気および電子記憶装置などであるが、それらに限定されない、持続性形式を含む、様々な形式で提供され得る。いくつかの実施形態では、媒体は、有線伝送、衛星伝送、インターネット伝送(例えば、ダウンロード)、メディア、デジタルおよびアナログ信号、ならびに同様のものなどであるが、それらに限定されず、事実上、一時的であり得る。コンピュータ使用可能命令も、コンパイル済みおよび非コンパイル済みコードを含む、様々な形式であり得る。
前述の技術は、コンピュータ上での実行のためにソフトウェアを使用して実装できる。例えば、ソフトウェアは、各々が、少なくとも1つのプロセッサ、少なくとも1つのデータ記憶システム(揮発性および不揮発性メモリならびに/または記憶要素を含む)、少なくとも1つの入力装置またはポート、および少なくとも1つの出力装置またはポートを含む、(分散、クライアント/サーバー、またはグリッドなどの様々なアーキテクチャであり得る)1つ以上のプログラム化またはプログラマブルコンピュータシステム上で実行する、1つ以上のコンピュータプログラムで手順を形成する。
ソフトウェアは、汎用または専用プログラマブルコンピュータによって可読である、CD−ROMなどの記憶媒体上で提供されるか、またはそれが実行されるコンピュータにネットワークの通信媒体を経由して配信され(伝搬信号でコード化され)得る。機能の全ては、専用コンピュータ上で、またはコプロセッサなどの、専用ハードウェアを使用して、実行され得る。ソフトウェアは、ソフトウェアによって指定された計算の異なる部分が異なるコンピュータによって実行される分散方法で実装され得る。各かかるコンピュータプログラムは、好ましくは、本明細書で説明する手順を実行するために記憶媒体または装置がコンピュータシステムによって読み取られる場合に、コンピュータを構成および作動させるために、汎用または専用プログラマブルコンピュータによって可読である、記憶媒体または装置(例えば、ソリッドステートメモリもしくは媒体、または磁気もしくは光学式媒体)上に格納されるか、またはダウンロードされる。発明システムは、コンピュータプログラムで構成される、コンピュータ可読記憶媒体として実装されるとも考えられ得、そのように構成された記憶媒体は、本明細書で説明する機能を実行するために、コンピュータシステムを特定かつ事前に定義された方法で動作させる。
例示目的のため、本明細書で与える例は主に、摂取可能装置のいくつかの異なる実施形態例に重点を置く。しかし、構築され得る考えられる摂取可能装置は、これらの実施形態に制限されず、一般的な形状および設計における変形が、本装置の機能および動作を著しく変更することなく行われ得る。例えば、摂取可能装置のいくつかの実施形態は、各々が装置の実質的に反対端上に配置された、2セットの軸方向検知サブユニットと共に、実質的に装置の中心に向いた試料採取チャンバを特徴とし得る。加えて、摂取可能装置の用途は、データの収集、GI管の部分の試料採取および検査、または薬物の送達だけに制限されない。例えば、いくつかの実施形態では、摂取可能装置は、いくつかの疾病を診断するためのいくつかの化学的、電気的、または光学的診断法を含むように適合され得る。同様に、身体上の現象または他の生理学的性質を測定するためのいくつかの異なるセンサーが、摂取可能装置上に含まれ得る。例えば、摂取可能装置は、GI管内のある分析物、化学物質もしくは不純物の上昇レベルを測定するように適合され得るか、または、位置確認、試料採取、ならびに試料採取チャンバに組み込まれた適切な診断および検定技法の組合せが特に、小腸内細菌異常増殖(SIBO)の存在を判断するためにうまく適合し得る。本明細書で説明する実施形態はGI管内の摂取可能装置に重点を置いているが、図1〜34で説明するかかる摂取可能装置は、薬物および治療薬を含む物質を、女性生殖管、および/または同様のものなどであるが、それに限定されず、身体の他の部分に送達するために使用され得ることにも留意されたい。
システム、プロセスおよび装置の様々な実施形態は、ほんの一例として本明細書で説明してきた。任意の1つの実施形態で説明する特徴および制限は、本明細書の任意の他の実施形態に適用され得、1つの実施形態に関連する流れ図または例は、任意の他の実施形態と適切な方法で組み合わされるか、異なる順番で行われるか、または並行して行われ得ると考えられる。前述のシステムおよび/もしくは方法は、他のシステムおよび/もしくは方法に適用されるか、または他のシステムおよび/もしくは方法に従って使用され得ることに留意すべきである。様々な修正および変形が、これらの実施形態例に対して、実施形態の精神および範囲から逸脱することなく行われ得、それは、添付の実施形態によってのみ制限される。添付の実施形態は、全体として記述と一致する最も広い解釈を与えられるべきである。
本明細書で説明する主題および動作の実施態様は、本明細書で開示する構造およびそれらの構造的同等物、またはそれらの1つ以上の組合せを含む、デジタル電子回路によって、またはコンピュータソフトウェア、ファームウェア、またはハードウェアを用いて、実装できる。本明細書で説明する主題の実施態様は、1つ以上のコンピュータプログラム、すなわち、データ処理装置によって実行するため、またはデータ処理装置の動作を制御するために、コンピュータ記憶媒体上にコード化された、コンピュータプログラム命令の1つ以上のモジュールとして、実装できる。
コンピュータ記憶媒体は、コンピュータ可読記憶装置、コンピュータ可読記憶回路基盤、ランダムもしくは順次アクセスメモリアレイもしくは装置、またはそれらの1つ以上の組合せにできるか、またはそれらに含めることができる。その上、コンピュータ記憶媒体は伝搬信号でないが、コンピュータ記憶媒体は、人工的に発生させた伝搬信号にコード化されたコンピュータプログラム命令のソースまたは宛先にできる。コンピュータ記憶媒体はまた、1つ以上の別個の物理的構成要素もしくは媒体(例えば、複数のCD、ディスク、または他の記憶装置)にできるか、またはそれらに含めることができる。
本明細書で説明する動作は、1つ以上のコンピュータ可読記憶装置上に格納されるか、または他のソースから受信される、データに関してデータ処理装置によって実行される動作として実装できる。
用語「データ処理装置」は、例として、プログラマブルプロセッサ、コンピュータ、システムオンチップ、または前述の複数、もしくは組合せを含む、データを処理するためのあらゆる種類の機器、装置、および機械を含む。装置は、専用論理回路、例えば、FPGA(フィールドプログラマブルゲートアレイ)またはASIC(特定用途向け集積回路)を含むことができる。装置は、ハードウェアに加えて、問題になっているコンピュータプログラムのための実行環境を作るコード、例えば、プロセッサファームウェア、プロトコルスタック、データベース管理システム、オペレーティングシステム、クロスプラットフォーム実行時環境、仮想マシン、またはそれらの1つ以上の組合せを構成するコードも含むことができる。装置および実行環境は、ウェブサービス、分散コンピューティングおよびグリッドコンピューティングインフラストラクチャなどの、様々な異なるコンピューティングモデルインフラストラクチャを実現できる。
コンピュータプログラム(プログラム、ソフトウェア、ソフトウェアアプリケーション、スクリプト、またはコードとしても知られる)は、コンパイラ型またはインタープリタ型言語、宣言型または手続き型言語を含む、任意の形式のプログラミング言語で書くことができ、またそれは、スタンドアロンプログラムとして、またはモジュール、構成要素、サブルーチン、オブジェクト、もしくはコンピューティング環境での使用に適した他のユニットとして、任意の形式で配備できる。コンピュータプログラムは、ファイルシステム内のファイルに対応し得るが、その必要はない。プログラムは、他のプログラムまたはデータを保持するファイルの一部(例えば、マークアップ言語文書内に格納された1つ以上のスクリプト)内、問題になっているプログラム専用の単一のファイル内、または複数の統合されたファイル(例えば、1つ以上のモジュール、サブプログラム、またはコードの部分を格納するファイル)内に格納できる。コンピュータプログラムは、1つのコンピュータ上で、または1つのサイトに配置されるか、もしくは複数のサイトにわたって分散されて通信ネットワークによって相互接続される複数のコンピュータ上で実行するように配備できる。
本明細書で説明するプロセスおよび論理の流れは、入力データに関して操作して、出力を生成することにより動作を実行するために、1つ以上のコンピュータプログラムを実行する1つ以上のプログラマブルプロセッサによって実行できる。プロセスおよび論理の流れも専用論理回路によって実行でき、装置も、専用論理回路、例えば、FPGA(フィールドプログラマブルゲートアレイ)またはASIC(特定用途向け集積回路)として実装できる。
コンピュータプログラムの実行に適したプロセッサは、例として、汎用および専用マイクロプロセッサの両方、ならびに任意の種類のデジタルコンピュータの任意の1つ以上のプロセッサを含む。一般に、プロセッサは、命令およびデータを、読取り専用メモリもしくはランダムアクセスメモリまたは両方から受信する。コンピュータの本質的要素は、命令に従って動作を実行するためのプロセッサ、ならびに命令およびデータを格納するための1つ以上のメモリ装置である。一般に、コンピュータは、データを格納するための1つ以上の大容量記憶装置、例えば、磁気、光磁気ディスク、もしくは光ディスクも含むか、またはそれからデータを受信するか、もしくはそれにデータを送信するか、またはその両方を行うために動作可能に結合される。しかし、コンピュータはかかる装置を有する必要はない。その上、コンピュータは、別の装置、例えば、2〜3例を挙げると、携帯電話、携帯情報端末(PDA)、モバイルオーディオもしくはビデオプレーヤー、ゲーム機、全地球測位システム(GPS)受信機、または可搬型記憶装置(例えば、ユニバーサルシリアルバス(USB)フラッシュドライブ)上に埋め込むことができる。コンピュータプログラム命令およびデータの格納に適した装置は、不揮発性メモリ、媒体およびメモリ装置の全ての形式を含み、例として、半導体メモリ装置、例えば、EPROM、EEPROM、およびフラッシュメモリ装置;磁気ディスク、例えば、内蔵ハードディスクまたは取外し可能ディスク;光磁気ディスク;ならびにCD ROMおよびDVD−ROMディスクを含む。プロセッサおよびメモリは、専用論理回路によって補完できるか、または専用論理回路に組み込むことができる。
ユーザーとのやり取りを提供するために、本明細書で説明する主題の実施態様は、情報をユーザーに表示するための、ディスプレイ装置、例えば、CRT(ブラウン管)またはLCD(液晶ディスプレイ)モニター、ならびにユーザーがそれによって入力をコンピュータに提供できる、キーボードおよびポインティングディバイス、例えば、マウスまたはトラックボールを有するコンピュータ上で実装できる。他の種類の装置もユーザーとのやり取りを提供するために使用でき;例えば、ユーザーに提供されるフィードバックは、任意の形の感覚フィードバック、例えば、視覚フィードバック、聴覚フィードバック、または触覚フィードバックにでき;ユーザーからの入力は、音響、音声、または触覚入力を含む、任意の形で受信できる。加えて、コンピュータは、ユーザーによって使用される装置に文書を送信すること、およびそれから文書を受信することにより;例えば、ウェブブラウザから受信した要求に応答して、ユーザーのユーザー装置上のウェブブラウザにウェブページを送信することにより、ユーザーとやり取りできる。
本明細書で説明する主題の実施態様は、バックエンド構成要素、例えば、データサーバーとして含むか、またはミドルウェア構成要素、例えば、アプリケーションサーバーを含むか、または、フロントエンド構成要素、例えば、本明細書で説明する主題の実施態様とユーザーがそれを通してやり取りできるグラフィカルディスプレイまたはウェブブラウザを有するユーザーコンピュータを含むか、または1つ以上のかかるバックエンド、ミドルウェア、もしくはフロントエンド構成要素の任意の組合せを含む、コンピューティングシステムで実装できる。システムの構成要素は、デジタルデータ通信の任意の形または媒体、例えば、通信ネットワークによって相互接続できる。通信ネットワークの例は、ローカルエリアネットワーク(「LAN」)およびワイドエリアネットワーク(「WAN」)、インターネットワーク(例えば、インターネット)、ならびにピアツーピアネットワーク(例えば、アドホックピアツーピアネットワーク)を含む。
コンピューティングシステムはユーザーおよびサーバーを含むことができる。ユーザーおよびサーバーは一般に、相互にリモートであり、典型的には、通信ネットワークを通してやり取りする。ユーザーおよびサーバーの関係は、それぞれのコンピュータ上で実行して、相互にユーザー・サーバー関係を有するコンピュータプログラムのおかげで生じる。いくつかの実施態様では、サーバーはデータ(例えば、HTMLページ)をユーザー装置に(例えば、データをユーザー装置とやり取りするユーザーに表示し、ユーザー入力をユーザー装置とやり取りするユーザーから受信する目的で)送信する。(例えば、ユーザーやり取りの結果として)ユーザー装置で生成されたデータは、サーバーでユーザー装置から受信できる。
本明細書は多くの具体的な実施態様詳細を含むが、これらはいかなる発明または請求され得るものの範囲に関する制限として解釈すべきでなく、むしろ特定の発明の特定の実施態様に固有の特徴の記述として解釈すべきである。本明細書で別個の実施態様の文脈で説明されるある特徴は、単一の実施態様で組み合わせても実装できる。逆に、単一の実施態様の文脈で説明される様々な特徴は、複数の実施態様で別々に、または任意の適切な部分的組合せでも実装できる。さらに、特徴は、ある組合せで機能するとして上で説明され、最初はかかるものとして請求さえされ得るが、請求された組合せからの1つ以上の特徴は、いくつかの場合には、組合せから削除でき、請求された組合せは部分的組合せまたは部分的組合せの変形にされる。
本開示の目的のため、用語「連結された(coupled)」は、2つの部材を直接に、または間接的に相互に接合することを意味する。かかる接合は、本質的に固定または可動であり得る。かかる接合は、2つの部材もしくは2つの部材および単体として相互に一体的に形成されている任意の追加の中間部材で、または2つの部材もしくは2つの部材および相互に取り付けられている任意の追加の中間部材で達成され得る。かかる接合は本質的に永久的であり得るか、または本質的に取外し可能もしくは解除可能であり得る。
様々な要素の配向は、他の例示的な実施態様に従って異なり得、かかる変形は本開示によって包含されることを意図することに留意すべきである。開示する実施態様の特徴は他の開示する実施態様に組み込むことができることが理解される。
図71は、本明細書で開示する摂取可能装置を使用して、被験者に関するデータを収集、伝達および/または分析するためのシステムの限定されない例を示す。例えば、摂取可能装置は、外部基地局と通信するように構成され得る。一例として、摂取可能装置は、それ自身、通信ユニットを有する外部基地局と通信する通信ユニットを有することができる。図71は、かかる通信装置の実施態様例を示す。図71に示すように、被験者は本明細書で開示するとおり摂取可能装置を経口摂取する。被験者(例えば、収集された試料に基づく)および/もしくは被験者のGI管内での摂取可能装置の位置に関する一定のデータが収集されるか、または別の方法で利用可能にされてモバイル機器に提供され、モバイル機器は次いで、そのデータをインターネットおよびサーバー/データストアを経由して医師のオフィスコンピュータに転送する。摂取可能装置によって収集された情報は、例えば、 被験者によって装着されているウォッチまたは他の物体など、受信機に伝達される。情報は次いで、受信機からモバイル機器に伝達され、モバイル機器はそのデータをインターネットおよびサーバー/データストアを経由して医師のオフィスコンピュータに転送する。医師は次いで、 被験者に関するデータの一部または全部を分析して、例えば、一般的な健康に関する忠告、ダイエットに関する健康上の忠告および/またはライフスタイルに関する忠告などの、忠告を提供することができる。図71は被験者に関するデータを収集および転送する特定のアプローチ示しているが、本開示は制限されていない。一例として、受信機、モバイル機器、インターネット、および/またはサーバー/データストアの1つ以上がデータ通信チャネルから除外できる。例えば、モバイル機器は、例えば、ドングルを使用することにより、装置データの受信機として使用できる。かかる実施形態では、被験者によって装着されたアイテムは、通信チェーンの一部である必要はない。別の例として、データ通信チャネル内のアイテムの1つ以上は、代替アイテムと置き換えることができる。例えば、データは、医師のオフィスコンピュータに提供されるのではなく、病院ネットワーク、HMOネットワーク、または同様のものなど、サービスプロバイダネットワークに提供され得る。いくつかの実施形態では、被験者データはある位置(例えば、サーバー/データストア)で収集および/または格納され得、他方、装置データは異なる位置(例えば、異なるサーバー/データストア)で収集および/または格納され得る。
摂取可能装置は、1つ以上の環境センサーを含み得る。環境センサーは、被験者のGI管内の装置の外部環境に対する環境データを生成するために使用され得る。環境データは、単独で、またはスペクトルデータと組み合わせてのいずれかで、 被験者のGI管をさらに特性化するために使用され得る。いくつかの実施形態では、環境データは、試料が取得される被験者のGI管内の同じ位置で生成される。環境センサーの例には、静電容量センサー、温度センサー、インピーダンスセンサー、pHレベルセンサー、心拍センサー、音響センサー、画像センサー、および/または運動センサーを含むが、それらに制限されない。いくつかの実施形態では、摂取可能装置は、異なる種類の環境データを生成するために複数の異なる環境センサーを含む。いくつかの実施形態では、画像センサーは被験者のGI管を形成する組織の生体内画像を取得するために適したビデオカメラである。いくつかの実施形態では、環境データは、病状の診断用など、 被験者のGI管の1つ以上の特性を判断するのを支援するために使用される。いくつかの実施形態では、摂取可能装置は、とりわけ、装置の位置の位置を判断するために使用できるGI管のビデオ画像データを生成するためのカメラを含み得る。ビデオ撮像カプセルの例には、MedtronicのPillCam(商標)、OlympusのEndocapsule(登録商標)、およびIntroMedicのMicroCam(商標)(Basarら、“Ingestible Wireless Capsule Technology:A Review of Development and Future Indication”International Journal of Antennas and Propagation(2012);1−14を参照)を含む。他の撮像技術はサーマルイメージングカメラ、および異なる画像を生成するために超音波またはドップラー原理を採用するもの(中国特許開示CN104473611:“Capsule endoscope system having ultrasonic positioning function”を参照)を含む。別の実施形態では、本明細書で説明する摂取可能装置は、Phaeton ResearchのEnterion(商標)カプセル(Teng、Renli、およびJuan Maya.”Absolute bioavailability and regional absorption of ticagrelor in healthy volunteers.”Journal of Drug Assessment 3.1(2014):43−50を参照)によって採用されているようなガンマシンチグラフィ技術もしくは他のradio−tracker技術を使用して、または摂取可能装置内の永久磁石の磁場強度をモニタリングして(T.D.Thanら、“A review of localization systems for robotic endoscopic capsules,”IEEE Trans.Biomed.Eng.,vol.59,no.9,pp.2387−2399,Sep.2012を参照)、位置確認され得る。いくつかの実施形態では、1つ以上の環境センサーは、pH、温度、移行時間、またはそれらの組合せを測定する。pH変化を検出するのに有用な装置の例には、MedimetricsのIntelliCap(登録商標)技術(Becker、Dieterら、”Novel orally swallowable IntelliCap(登録商標)device to quantify regional drug absorption in human GI tract using diltiazem as model drug.”AAPS PharmSciTech 15.6(2014):1490−1497を参照)およびRani TherapeuticsのAuto−Pill(商標)技術(米国特許9,149,617を参照)を含み、それにより参照によって全体として本明細書に組み込まれる。
検出方法およびシステム
生細胞染色
本明細書で説明するあるシステムは、自律的な、摂取可能装置、または他の類似したサイズの装置内の総菌数(TBC:total bacterial count)に正確かつ確実に蛍光が相関することが分かる方法、組成物および検出システムを採用する。いくつかの実施形態では、本明細書で説明する方法および装置は、被験者がGI障害(例えば、SIBO)にかかるリスクを有しているか、またはその恐れがあるかどうかを判断するために、被験者の胃腸管からの試料中でTBCを検出するために使用できる。本組成物は、非細菌細胞を含む試料中の生存細菌細胞を選択的に染色するのを可能にする染料、緩衝液および界面活性剤の新規の混合物、ならびに検証している生存細菌細胞の検出または定量化を別の方法で行う他の成分を含む。いくつかの実施形態では、本システムは、細菌をほぼリアルタイムで定量化して、その結果を装置の外部と遠隔的に共有するのを可能にする。その上、本節で説明する方法を使用して検出できる、様々なタイプの細胞(例えば、細菌細胞)が開示される。
いくつかの実施形態では、本開示は、染料および任意選択として真核細胞を選択的に溶解するための試薬を含む組成物を提供する。いくつかの実施形態では、組成物は、染料および真核細胞を選択的に溶解するための試薬の両方を含む。いくつかの実施形態では、組成物は:真核細胞を選択的に溶解させるための第2の試薬、電解質(例えば、MgCl)、抗真菌薬(例えば、アムホテリシンB)、および抗生物質、から成る群から別々に選択された1つ以上の試薬をさらに含む。いくつかの実施形態では、組成物は水を含み、水溶液の形である。いくつかの実施形態では、組成物は、固体もしくは半固体である。いくつかの実施形態では、本明細書で説明する組成物は、試料中の生存細菌細胞を検出または定量化するためのキットまたは装置での使用に適している。いくつかの実施形態では、かかる装置は、生体内で(例えばGI管内で)生存細菌細胞を検出または定量化するための摂取可能装置である。いくつかの実施形態では、試料中の生存細菌細胞は、試料中の細菌の抗生物質耐性を判断するために1つ以上の抗生物質の存在下で検出または定量化される。いくつかの実施形態では、 被験者が、小腸内細菌異常増殖(SIBO)などの、感染症を有しているかどうかを判断するため、または診断もしくは他の目的でGI管内の細菌集団を特性化するために、試料中の異常な細菌集団が、例えば、本明細書で開示する染料を含む組成物を使用を通して、検出または定量化され得る。
いくつかの実施形態では、本開示の組成物での使用に適した染料は、生存細胞による内部移行、生存細胞の標的成分への結合または標的成分との反応、および染料が生存細胞の標的成分に結合するか、または標的成分と反応する場合に測定できるほど変化する蛍光特性を有することが可能な染料である。いくつかの実施形態では、本開示の染料は、細胞膜にわたる受動(passible)拡散以外のプロセスを通して生存細胞に浸透することにより能動的に内部移行される。かかる内部移行は、細胞表面上の細胞受容体を通した、または細胞膜内のチャネルを通した、内部移行を含むが、それらに制限されない。いくつかの実施形態では、染料がそれに結合されるか、またはそれと反応する生存細胞の標的成分は:核酸、アクチン、チューブリン、酵素、ヌクレオチド結合タンパク質、イオン輸送タンパク質、ミトコンドリア、細胞質成分、および膜成分から成る群から選択される。いくつかの実施形態では、本明細書での使用に適した染料は、生存細胞によって内部移行されて代謝されるのが可能な蛍光発生染料であり、染料は生存細胞によって代謝される時に蛍光を発する。いくつかの実施形態では、染料は、生存細胞によって内部移行されて代謝されるのが可能な化学発光染料であり、染料は生存細胞によって代謝される時に化学発光する。
いくつかの実施形態では、組成物は、核酸に結合した場合に蛍光を発する染料を含む。かかる染料の例には、アクリジンオレンジ(米国特許第4,190,328号);カルセインAM(米国特許第5,314,805号);DAPI;Hoechst 33342;Hoechst 33258;PicoGreen(商標);SYTO(登録商標)16;SYBR(登録商標)Green I;Texas Red(登録商標);Redmond Red(商標);Bodipy(登録商標)Dyes;Oregon Green(商標);臭化エチジウム;およびヨウ化プロピジウムを含むが、それらに制限されない。
いくつかの実施形態では、組成物は、細胞によって代謝される時に蛍光を発する脂溶性染料を含む。いくつかの実施形態では、染料は、細胞または細胞成分によって還元される時に蛍光を発する。還元される時に蛍光を発する染料の例には、レサズリン;C12−レサズリン;7−ヒドロキシ−9H−(1,3ジクロロ−9,9−ジメチルアクリジン−2−オール)N−オキシド;6−クロロ−9−ニトロ−5−オキソ−5H−ベンゾ[a]フェノキサジン;およびテトラゾリウム塩を含むが、それらに制限されない。いくつかの実施形態では、染料は、細胞または細胞成分によって酸化される時に蛍光を発する。かかる染料の例には、ジヒドロカルセインAM;ジヒドロローダミン123;ジヒドロエチジウム;2,3,4,5,6−ペンタフルオロテトラメチルジヒドロローザミン;および3’−(p−アミノフェニル)フルオレセインを含むが、それらに制限されない。
いくつかの実施形態では、組成物は、ルミノールなどの、細胞または細胞成分によって酸化される時に化学発光する染料を含む。
いくつかの実施形態では、組成物は、細胞または細胞成分によって脱アセチル化および/または酸化される時に蛍光を発する染料を含む。かかる染料の例には、ジヒドロローダミン;ジヒドロフルオレセイン;2’,7’−ジクロロジヒドロフルオレセインジアセテート;5−(および6−)カルボキシ−2’,7’−ジクロロジヒドロフルオレセインジアセテート;およびクロロメチル2’,7’−ジクロロジヒドロフルオレセインジアセテートアセチルエステルを含むが、それらに制限されない。
いくつかの実施形態では、組成物は、ペプチダーゼと反応する時に蛍光を発する染料を含む。かかる染料の例には、(CBZ−Ala−Ala−Ala−Ala)2−R110エラスターゼ2;(CBZ−Ala−Ala−Asp)2−R110グランザイムB;および7−アミノ−4−メチルクマリン、N−CBZ−L−アスパルチル−L−グルタミル−L−バリル−L−アスパラギン酸アミドを含むが、それらに制限されない。
いくつかの実施形態では、本開示の組成物は、レサズリン、フルオレセインジアセテートフルオレセインジアセテート(FDA)、カルセインAM、およびSYTO(登録商標)9から成る群から選択された染料を含む。いくつかの実施形態では、染料は、FDAまたはSYTO(登録商標)9である。いくつかの実施形態では、本明細書で説明する方法は、2つ以上の染料(例えば、2、3、4、5、6、7、8、9、10、またはそれ以上の染料)を使用し得る。複数の染料を使用すると、例えば、各染料が異なる波長で検出可能な場合、複数の分析物の検出(多重化)を可能にする。より一般的に、異なる蛍光波長で機能する複数の染料が必要に応じて使用できる。
SYTO(登録商標)9は、単独で使用される場合、細菌細胞の核酸を標識する。SYTO(登録商標)9に対する励起/発光波長は、バックグラウンドを非蛍光性のままにして、480/500nmである。例えば、J.Appl.Bacteriol.72,410(1992);Lett.Appl.Microbiol.13,58(1991);Curr.Microbiol.4,321(1980);J.Microbiol.Methods13,87(1991);およびMicrobiol.Rev.51,365(1987);およびJ.Med.Microbiol.39,147(1993)を参照。
FDAは、哺乳類および細菌細胞の膜を通過できる非極性、非蛍光性化合物である。アセチルエステラーゼ(生存細胞内にのみ存在)は、FDAを蛍光化合物フルオレセインに加水分解する。フルオレセインは、これらの細胞内に保持される蛍光極性化合物である。生細胞は、494nmの励起波長および518nmの発光波長でアッセイされる場合、フォトスペクトロメーター内で可視化できる。例えば、Brunius,G.(1980).Technical aspects of the use of 3’,6’−Diacetyl fluorescein for vital fluorescent staining of bacteria.Current Microbiol.4:321−323;Jones,K.H.およびSenft,J.A.(1985).An improved method to determine cellviability by simultaneous staining with fluorescein diacetate−propidium iodide.J.Histochem.Cytochem.33:77−79;Ross,R.D.,Joneckis,C.C.,Ordonez,J.V.,Sisk,A.M.,Wu,R.K.,Hamburger,A.W.,およびNora,R.E.(1989).Estimation of cell survival by flow cytometric quantification of fluorescein diacetate/propidium iodide viable cell number.Cancer Research.49:3776−3782を参照。
カルセインのアセトオキシメチルエステルである、カルセインAMは、高度に脂溶性で細胞透過性である。カルセインAMはそれ自体、蛍光性ではないが、生存細胞内のエステラーゼによって生成されたカルセインは、490nmの励起波長および515nmの発光波長で緑色蛍光を放出する。従って、カルセインAMは生存細胞だけを染色できる。例えば、Kimura,K.ら、Neurosci.Lett.,208,53(1998);Shimokawa,I.ら、J.Geronto.,51a,b49(1998);Yoshida,S.ら、Clin.Nephrol.,49,273(1998);およびTominaga,H.ら、Anal.Commun.,36,47(1999)を参照。
レサズリン(アラマーブルーとしても知られている)は、蛍光性であるピンク色のレゾルフィンに還元できる青色の化合物である。この染料は主に、哺乳類細胞に対する生存率アッセイで使用される。C12−レサズリンはレサズリンよりも良好な細胞透過性を有する。脂溶性C12−レサズリンが細胞膜を通過するとき、それはその後、生細胞によって還元されて赤い蛍光レゾルフィンになる。C12−レサズリンの吸着/発光は563/587nmである。例えば、Appl Environ Microbiol 56,3785(1990);J Dairy Res 57,239(1990);J Neurosci Methods 70,195 (1996);J Immunol Methods 210,25(1997);J Immunol Methods 213,157(1998);Antimicrob Agents Chemother 41,1004(1997)を参照。
いくつかの実施形態では、本開示の組成物は任意選択として、真核細胞を選択的に溶解するための試薬をさらに含む。いくつかの実施形態では、組成物は、本明細書で説明する染料および真核細胞を選択的に溶解するための試薬を含む。いくつかの実施形態では、真核細胞を選択的に溶解するための試薬は、非イオン性またはイオン性界面活性剤などの、界面活性剤である。真核細胞を選択的に溶解するための試薬の例には、アルキルグリコシド、Brij35(C12E23ポリオキシエチレングリコールドデシルエーテル)、Brij58(C16E20ポリオキシエチレングリコールドデシルエーテル)、ゲナポール、MEGA−8,−9,−10などのglucanid、オクチルグルコシド、プルロニックF127、トリトンX−100(商標)(C1422O(CO))、トリトンX−114(C2442)、Tween20(ポリソルベート20)およびTween80(ポリソルベート80)、ノニデットP40、デオキシコール酸、還元型トリトンX−100(商標)および/またはイゲパルCA630を含むが、それらに制限されない。いくつかの実施形態では、本開示の組成物は、本明細書で説明する染料および真核細胞を選択的に溶解するための試薬としてのデオキシコール酸(例えば、デオキシコール酸ナトリウム)を含む。いくつかの実施形態では、本開示の組成物は、0.0001%〜1wt%から選択された濃度のデオキシコール酸を含む。いくつかの実施形態では、本開示の組成物は、0.005wt%の濃度のデオキシコール酸を含む。いくつかの実施形態では、本開示の組成物は、真核細胞を選択的に溶解させるための2つ以上の試薬を含み得る。
いくつかの実施形態では、組成物は、真核細胞を選択的に溶解させるための2つの異なる試薬を含み得る。いくつかの場合、2つ以上の選択的溶解試薬が使用される場合、試料中の真核細胞のより効果的かつ/または完全な選択的溶解が達成され得る。例えば、組成物は、真核細胞を選択的に溶解させるための2つの異なる試薬としてデオキシコール酸(例えば、デオキシコール酸ナトリウム)およびトリトンX−100(商標)を含み得る。いくつかの実施形態では、組成物は、0.0001%〜1wt%から選択された濃度(例えば、0.005wt%)のデオキシコール酸および0.1〜0.05wt%から選択された濃度のトリトンX−100(商標)を含む。
いくつかの実施形態では、試料(例えば、生体試料)が処理されるか、または本明細書で説明する染料および真核細胞を選択的に溶解させるための1つ以上の試薬を含む組成物と接触された後、試料中の真核細胞(例えば、動物細胞)が選択的に溶解され、それにより、同じ試料中の細菌細胞の実質的な割合(例えば、20%、40%、60%、80%、90%または95%以上でさえ)は未変化のままであるか、または生きている。
いくつかの実施形態では、組成物は、真核細胞を選択的に溶解するための試薬を含まず、かかる組成物は、真核細胞含んでいない試料(例えば、水試料などの環境試料)中の生存細菌細胞を検出または定量化するために有用である。
いくつかの実施形態では、本開示の組成物は、二価の電解質(例えば、MgCl)などの、電解質をさらに含む。いくつかの実施形態では、組成物は、0.1mM〜100mMから選択された濃度(例えば、0.5mM〜50mMから選択された濃度)のMgClを含む。
いくつかの実施形態では、本開示の組成物は水をさらに含み、水溶液の形である。いくつかの実施形態では、組成物は、5〜8から選択されたpH(例えば、6.0のpHなど、6〜7.8から選択されたpH)を有する。いくつかの実施形態では、組成物は固体もしくは半固体である。
いくつかの実施形態では、組成物は、抗真菌薬をさらに含む。本明細書での使用に適した抗真菌薬は、テルビナフィン、イトラコナゾール、ミクロナゾール硝酸塩、チアペンダゾール(thiapendazole)、トルナフタート、クロトリマゾールおよびグリセオフルビンを含む、殺真菌および静真菌剤を含むが、それらに制限されない。いくつかの実施形態では、抗真菌薬は、アムホテリシンB、ニスタチン、およびピマリシンなどの、ポリエン系抗真菌薬である。
いくつかの実施形態では、組成物は抗真菌薬を含まない。いくつかの実施形態では、組成物は、抗真菌薬ではなく、広域スペクトル抗生物質を含む。抗真菌薬を含まないが広域スペクトル抗生物質を含むかかる組成物は、試料中の真菌(例えば、酵母)の検出または定量化に有用であり得る。
いくつかの実施形態では、組成物は、抗真菌薬も抗生物質も含まない。多くの染料は、細菌または真菌細胞と比べて哺乳類細胞に対してより高い親和性を有するので、哺乳類細胞を選択的に溶解しないかかる組成物は、試料中の哺乳類細胞(例えば、GI管からの細胞)を検出または定量化するのに有用であり得る。いくつかの実施形態では、組成物は、広域スペクトル抗生物質および1つ以上の抗真菌薬を含む。抗真菌薬および広域スペクトル抗生物質を含むかかる組成物は、試料中の哺乳類細胞(例えば、GI管からの細胞)を検出または定量化するのに有用であり得る。哺乳類細胞の検出または定量化は、 被験者内での細胞交替を判断するために有用であり得る。高い細胞交替は、時々、GI損傷(例えば、病変)、腫瘍(複数可)の存在、または放射線誘発大腸炎もしくは放射線腸疾患と関連付けられる。
いくつかの実施形態では、組成物は、本明細書で説明する抗生物質製剤をさらに含む。かかる組成物は、試料中の細菌の抗生物質耐性株を検出または定量化するのに有用であり得る。
いくつかの実施形態では、本開示の組成物は、トリトンX−100、デオキシコール酸、レサズリン、およびMgClを含む。いくつかの実施形態では、組成物は、トリトンX−100(商標)、デオキシコール酸、レサズリン、アムホテリシンB およびMgClを含む。いくつかの実施形態では、組成物は、0.1wt%または0.05wt%のトリトンX−100(商標);0.005wt%のデオキシコール酸;10mMのレサズリン;2.5mg/LのアムホテリシンBおよび50mMのMgClを含む。いくつかの実施形態では、組成物は、6.0のpHを有する。
いくつかの実施形態では、本開示の組成物は、例えば、試料中の生存細菌細胞の検出または定量化のために、キットまたは装置での使用に適している。いくつかの実施形態では、かかる装置は、生体内で(例えば、GI管内で)生存細菌細胞を検出または定量化するための摂取可能装置である。
一態様では、本開示は、試料中の生存細菌細胞の存在を検出するための方法を提供し:(a)試料を本明細書で説明する組成物と接触させること;および(b)試料の総蛍光または蛍光の時間の関数としての変化率を測定し、それにより試料中の生存細菌細胞を検出することを含む。
いくつかの実施形態では、試料の総蛍光または蛍光の時間の関数としての変化率は、ステップ(b)において長期間にわたり複数の時点に関して測定され、それにより試料中の生存細菌細胞を検出する。例えば、いくつかの実施形態では、試料の総蛍光または蛍光の時間の関数としての変化率は、0〜1800分、0〜1600分、0〜1500分、0〜1440分、0〜1320分、0〜1000分、0〜900分、0〜800分、0〜700分、0〜600分、0〜500分、0〜400分、0〜350分、0〜330分、0〜300分、0〜270分、または0〜220分間にわたって連続的に測定される。いくつかの実施形態では、試料の総蛍光または蛍光の時間の関数としての変化率は、0〜330分間にわたって連続的に測定される。いくつかの実施形態では、本方法は、ステップ(b)で判断された総蛍光または蛍光の時間の関数としての変化率を試料中の生存細菌細胞の数と相関させることをさらに含む。いくつかの実施形態では、本方法は、生体外での播種または培養を必要としない。いくつかの実施形態では、本方法は、吸引を必要としない。いくつかの実施形態では、本方法は、生体内(例えば、生体内の摂取可能装置内)で実行される。いくつかの実施形態では、本方法は、搭載アッセイ(複数可)の結果を生体外の受信機に伝達することを含む。
いくつかの実施形態では、本明細書で説明する方法において対照が採用され得る。かかる対照は、陽性対照、例えば、既知の数の生存細菌細胞をさらに含む本明細書で説明する組成物、であり得る。いくつかの実施形態では、対照は陰性対照、例えば、いかなる生存細菌細胞とも接触していない本明細書で説明する組成物、であり得る。いくつかの実施形態では、本開示は、試料中の生存細菌細胞の存在を検出するための方法を提供し:(a)試料を本明細書で説明する組成物と接触させること;(b)試料の総蛍光または蛍光の時間の関数としての変化率を測定すること;および(c)ステップ(b)で測定された総蛍光を、本明細書で説明する対照によって生じた総蛍光と比較するか、またはステップ(b)で測定された蛍光の時間の関数としての変化率を、本明細書で説明する対照によって生じた蛍光の時間の関数としての変化率と比較し、それにより生存細菌細胞を検出することを含む。
本方法のいくつかの実施形態では、対照は(1)ステップ(a)で使用したものと同一であるが、いかなる生存細菌細胞とも接触していない組成物;または(2)既知の数の生存細菌細胞をさらに含むステップ(a)で使用したものと同一の組成物(例えば、10、10、10、10、10、または10CFU/mLの細菌細胞をさらに含むステップ(a)で使用したものと同一の組成物)であり得る。いくつかの実施形態では、試料の総蛍光または蛍光の時間の関数としての変化率は、ステップ(b)において長期間にわたり複数の時点に関して測定され、それにより試料中の生存細菌細胞を検出する。例えば、いくつかの実施形態では、試料の総蛍光または蛍光の時間の関数としての変化率は、0〜1800分、0〜1600分、0〜1500分、0〜1440分、0〜1320分、0〜1000分、0〜900分、0〜800分、0〜700分、0〜600分、0〜500分、0〜400分、0〜350分、0〜330分、0〜300分、0〜270分、または0〜220分間にわたって連続的に測定される。いくつかの実施形態では、試料の総蛍光または蛍光の時間の関数としての変化率は、0〜330分間にわたって連続的に測定される。いくつかの実施形態では、本方法は、ステップ(c)で判断された比較総蛍光を試料中の生存細菌細胞の数と相関させることをさらに含む。いくつかの実施形態では、複数の時点に関して測定された試料の蛍光の時間の関数としての変化率が判断されて、同じ時点に関して測定された対照の蛍光の時間の関数としての変化率と比較されて、試料中の生存細菌細胞の数を判断する。いくつかの実施形態では、本方法は、生体外での播種または培養を必要としない。いくつかの実施形態では、本方法は、吸引を必要としない。いくつかの実施形態では、本方法は、生体内(例えば、生体内の摂取可能装置内)で実行される。いくつかの実施形態では、本方法は、搭載アッセイ(複数可)の結果を生体外の受信機に伝達することを含む。
いくつかの実施形態では、本明細書で説明する方法は、様々な試料中の生存細菌細胞の検出または定量化において感度が高い。いくつかの実施形態では、本方法の検出または定量化の最低限度は10CFU/mLである。いくつかの実施形態では、本方法の検出または定量化の最高限度は10CFU/mL、10CFU/mL、10CFU/mL、1010CFU/mLまたはそれ以上である。いくつかの実施形態では、本方法は、様々な試料中の10〜10CFU/mLの細菌細胞の検出または定量化を可能にする。いくつかの実施形態では、本開示の方法は、試料を、その中に含まれる生存細菌細胞の量に基づいて区別するために使用され得る。例えば、本方法は、10、10、10、10、10、または10CFU/mLの細菌細胞を含む試料の間で区別するために使用され得る。
一態様では、本開示は、本明細書で説明する組成物および、例えば、試料中の生存細菌細胞を検出または定量化するための、指示を含むキットを提供する。別の態様では、本開示は、例えば、試料中の生存細菌細胞を検出または定量化するための、本明細書で説明する組成物を含む装置(例えば、摂取可能装置)を提供する。生細胞の検出は、生存プレートカウントの代表的な標準であり、本明細書で説明する例示的な組成物および方法の利点の1つを表す。
一態様では、本開示は、GI管内での細菌細胞の異常増殖に苦しんでいるか、またはそのリスクのある 被験者を治療する必要性を評価またはモニタリングする方法を提供し、(a)被験者のGI管から試料を取得すること;(b)その試料を本明細書で説明する組成物と接触させること;(c)試料の総蛍光または蛍光の時間の関数としての変化率を測定すること;および(d)ステップ(c)で測定された総蛍光または蛍光の時間の関数としての変化率を、試料中の生存細菌細胞の数と相関させることを含み、ステップ(d)で判断された生存細菌細胞の数が約10CFU/mLより多ければ、例えば、本明細書で説明する抗生物質製剤での、治療の必要性を示す。
いくつかの実施形態では、試料の総蛍光または蛍光の時間の関数としての変化率は、ステップ(c)において長期間にわたり複数の時点に関して測定される。例えば、いくつかの実施形態では、試料の総蛍光または蛍光の時間の関数としての変化率は、0〜1800分、0〜1600分、0〜1500分、0〜1440分、0〜1320分、0〜1000分、0〜900分、0〜800分、0〜700分、0〜600分、0〜500分、0〜400分、0〜350分、0〜330分、0〜300分、0〜270分、または0〜220分間にわたって連続的に測定される。いくつかの実施形態では、試料の総蛍光または蛍光の時間の関数としての変化率は、0〜330分間にわたって連続的に測定される。いくつかの実施形態では、本方法は、生体外での播種または培養を必要としない。いくつかの実施形態では、本方法は、生体内(例えば、生体内の摂取可能装置内)で実行される。いくつかの実施形態では、本方法は、搭載アッセイ(複数可)の結果を生体外の受信機に伝達することを含む。
いくつかの実施形態では、GI管内での細菌細胞の異常増殖に苦しんでいるか、またはそのリスクのある 被験者を治療する必要性を評価する方法において対照が使用され得る。かかる対照は、陽性対照、例えば、既知の数の生存細菌細胞をさらに含む本明細書で説明する組成物、であり得る。いくつかの実施形態では、対照は陰性対照、例えば、いかなる生存細菌細胞とも接触していない本明細書で説明する組成物、であり得る。いくつかの実施形態では、本開示は、GI管内での細菌細胞の異常増殖に苦しんでいるか、またはそのリスクのある 被験者を治療する必要性を評価またはモニタリングする方法を提供し:(a)被験者のGI管から試料を取得すること;(b)その試料を本明細書で説明する組成物と接触させること;(c)試料の総蛍光を測定すること;(d)ステップ(c)で測定された総蛍光を、本明細書で説明する対照によって生じた総蛍光と比較すること;および(e)ステップ(d)で判断された比較蛍光を試料中の生存細菌細胞の数と相関させることを含み、ステップ(e)で判断された生存細菌細胞の数が約10CFU/mLより多ければ、例えば、本明細書で説明する抗生物質製剤での、治療の必要性を示す。
いくつかの実施形態では、本開示は、GI管内での細菌細胞の異常増殖に苦しんでいるか、またはそのリスクのある 被験者を治療する必要性を評価またはモニタリングする方法を提供し:(a)被験者のGI管から試料を取得すること;(b)その試料を本明細書で説明する組成物と接触させること;(c)試料の蛍光の時間の関数としての変化率を測定すること;(d)ステップ(c)で測定された蛍光の時間の関数としての変化率を、本明細書で説明する対照によって生じた蛍光の時間の関数としての変化率と比較すること;および(e)ステップ(d)で判断された蛍光の時間の関数としての比較変化率を試料中の生存細菌細胞の数と相関させることを含む。ステップ(e)で判断された生存細菌細胞の数が約10CFU/mLより多ければ、例えば、本明細書で説明する抗生物質製剤での、治療の必要性を示す。
本方法のいくつかの実施形態では、対照は(1)ステップ(b)で使用したものと同一であるが、いかなる生存細菌細胞とも接触していない組成物;または(2)既知の数の生存細菌細胞をさらに含むステップ(b)で使用したものと同一の組成物(例えば、10、10、10、10、10、または10CFU/mLの細菌細胞をさらに含むステップ(b)で使用したものと同一の組成物)であり得る。いくつかの実施形態では、試料の総蛍光または蛍光の時間の関数としての変化率が、ステップ(c)において長期間にわたり複数の時点に関して測定され、それにより試料中の生存細菌細胞を検出する。例えば、いくつかの実施形態では、試料の総蛍光または蛍光の時間の関数としての変化率は、0〜1800分、0〜1600分、0〜1500分、0〜1440分、0〜1320分、0〜1000分、0〜900分、0〜800分、0〜700分、0〜600分、0〜500分、0〜400分、0〜350分、0〜330分、0〜300分、0〜270分、または0〜220分間にわたって連続的に測定される。いくつかの実施形態では、試料の総蛍光または蛍光の時間の関数としての変化率は、0〜330分間にわたって連続的に測定される。いくつかの実施形態では、複数の時点に関して測定された試料の蛍光の時間の関数としての変化率が判断され、同じ時点に関して測定された対照の蛍光の時間の関数としての変化率と比較されて、試料中の生存細菌細胞の数を判断する。いくつかの実施形態では、本方法は、生体外での播種または培養を必要としない。いくつかの実施形態では、本方法は、生体内(例えば、生体内の摂取可能装置内)で実行される。いくつかの実施形態では、本方法は、搭載アッセイ(複数可)の結果を生体外の受信機に伝達することを含む。いくつかの実施形態では、本方法は、治療(例えば、抗生物質を用いて)後に被験者をモニターするためにさらに使用され得る。いくつかの実施形態では、本方法は、治療の有効性を評価するために使用され得る。例えば、有効な治療は、処置後の被験者のGI管からの試料中の生存細菌細胞数の減少によって示され得る。治療の有効性は、処置後の被験者のGI管からの試料中の生存細菌細胞数の減少率によって評価され得る。いくつかの実施形態では、本方法は、被験者における細菌の抗生物質耐性株の感染を検出するために使用され得る。例えば、かかる感染は、被験者のGI管からの試料中の生存細菌細胞数が、抗生物質処置後に実質的に減少していない場合に示され得る。
一態様では、本開示は、染料および真核細胞を選択的に溶解するための試薬を含む組成物(例えば、本明細書で説明する組成物)をその中に吸収している吸収材料(例えば、吸収性スポンジ)で作られた部材を提供する。いくつかの実施形態では、吸収性スポンジは親水性スポンジである。いくつかの実施形態では、吸収性スポンジは:綿繊維、レーヨン、ガラス、ポリエステル、ポリエチレン、ポリウレタン、ニトロセルロース、および同様のものなど、から成る群から選択される。いくつかの実施形態では、吸収性スポンジは、ポリエステルまたはポリエチレンである。いくつかの実施形態では、吸収性スポンジは、Ahlstrom Grade 6613H、Porex 1/16”Fine Sheet 4897,Porex 1/8”Fine Sheet 4898,Porex 4588 0.024”Conjugate release pad、Porex PSU−567、および濾紙から成る群から選択される。いくつかの実施形態では、吸収性スポンジは、Ahlstrom Grade 6613H(Lot 150191)またはPorex PSU−567である。
本開示は、本明細書で説明する吸収性スポンジを準備するための方法をさらに提供し、本開示の組成物を含む水溶液を吸収性スポンジに注入するステップを含む。いくつかの実施形態では、本方法は、水溶液をその中に吸収している吸収性スポンジを0〜100℃、0〜50℃、0〜40℃、0〜30℃、0〜20℃、0〜10℃、または0〜4℃の範囲の温度で、総水分含量を重量の50%、40%、30%、20%、15%、10%、7%、5%、3%、1%、0.7%、0.5%、0.3%、または0.1%未満に減らすのに十分な期間、乾燥させるステップを含む。
いくつかの実施形態では、本開示の吸収性スポンジは、例えば、試料中の生存細菌細胞を検出または定量化するために、キットまたは装置での使用に適している。いくつかの実施形態では、かかる装置は、生体内で(例えば、GI管内で)生存細菌細胞を検出または定量化するための摂取可能装置である。
一態様では、本開示は、試料中の生存細菌細胞の存在を検出するための方法を提供し:(a)本明細書で説明する吸収性スポンジ、または本明細書で説明する方法に従って準備された吸収性スポンジに、試料を、完全に、もしくは部分的に含浸させること;および(b)ステップ(a)で準備された完全に、もしくは部分的に含浸させたスポンジ(例えば、50%または半含浸)の総蛍光または蛍光の時間の関数としての変化率を測定し、それにより試料中の生存細菌細胞を検出することを含む。
いくつかの実施形態では、スポンジの総蛍光または蛍光の時間の関数としての変化率は、ステップ(b)において長期間にわたり複数の時点に関して測定され、それにより試料中の生存細菌細胞を検出する。例えば、いくつかの実施形態では、試料の総蛍光または蛍光の時間の関数としての変化率は、0〜1000分、0〜900分、0〜800分、0〜700分、0〜600分、0〜500分、0〜400分、0〜350分、または0〜330分間にわたって連続的に測定される。いくつかの実施形態では、試料の総蛍光または蛍光の時間の関数としての変化率は、0〜330分間にわたって連続的に測定される。いくつかの実施形態では、本方法は、ステップ(b)で判断された総蛍光または蛍光の時間の関数としての変化率を試料中の生存細菌細胞の数と相関させることをさらに含む。いくつかの実施形態では、本方法は、生体外での播種または培養を必要としない。いくつかの実施形態では、本方法は、吸引を必要としない。いくつかの実施形態では、本方法は、生体内(例えば、生体内の摂取可能装置内)で実行される。いくつかの実施形態では、本方法は、搭載アッセイ(複数可)の結果を生体外の受信機に伝達することを含む。
いくつかの実施形態では、本明細書で説明する方法において対照が採用され得る。かかる対照は、陽性対照、例えば、既知の数の生存細菌細胞をさらに含む本明細書で説明する吸収性スポンジ、であり得る。いくつかの実施形態では、対照は陰性対照、例えば、いかなる生存細菌細胞とも接触していない本明細書で説明する吸収性スポンジ、であり得る。
いくつかの実施形態では、本開示は、試料中の生存細菌細胞の存在を検出するための方法を提供し:(a)本明細書で説明する吸収性スポンジ、または本明細書で説明する方法に従って準備された吸収性スポンジに、試料を、完全に、もしくは部分的に含浸させること(例えば、50%または半含浸);(b)ステップ(a)で準備された完全に、もしくは部分的に含浸させたスポンジ(例えば、50%または半含浸)の総蛍光または蛍光の時間の関数としての変化率を測定すること;および(c)ステップ(b)で測定された総蛍光を、本明細書で説明する対照によって生じた総蛍光と比較するか、またはステップ(b)で測定された蛍光の時間の関数としての変化率を、本明細書で説明する対照によって生じた蛍光の時間の関数としての変化率と比較し、それにより生存細菌細胞を検出することを含む。
本方法のいくつかの実施形態では、対照は、(1)いかなる生存細菌細胞とも接触していない、ステップ(a)で使用されたものと同一の吸収性スポンジ、または(2)ステップ(a)で使用されたものと同一で、既知の数の生存細菌細胞を含む溶液を、完全に、もしくは部分的に含浸させた吸収性スポンジ(例えば、10、10、10、10、10、または10CFU/mLの細菌細胞をさらに含むステップ(a)で使用したものと同一の吸収性スポンジ)であり得る。いくつかの実施形態では、スポンジの総蛍光または蛍光の時間の関数としての変化率が、ステップ(b)において長期間にわたり複数の時点に関して測定され、それにより試料中の生存細菌細胞を検出する。例えば、いくつかの実施形態では、試料の総蛍光または蛍光の時間の関数としての変化率は、0〜1800分、0〜1600分、0〜1500分、0〜1440分、0〜1320分、0〜1000分、0〜900分、0〜800分、0〜700分、0〜600分、0〜500分、0〜400分、0〜350分、0〜330分、0〜300分、0〜270分、または0〜220分間にわたって連続的に測定される。いくつかの実施形態では、試料の総蛍光または蛍光の時間の関数としての変化率は、0〜330分間にわたって連続的に測定される。いくつかの実施形態では、本方法は、ステップ(c)で判断された比較総蛍光を試料中の生存細菌細胞の数と相関させることをさらに含む。いくつかの実施形態では、複数の時点に関して測定された、完全に、もしくは部分的に含浸させたスポンジの蛍光の時間の関数としての変化率が判断されて、同じ時点に関して測定された対照の蛍光の時間の関数としての変化率と比較されて、試料中の生存細菌細胞の数を判断する。いくつかの実施形態では、本方法は、生体外での播種または培養を必要としない。いくつかの実施形態では、本方法は、吸引を必要としない。いくつかの実施形態では、本方法は、生体内(例えば、生体内の摂取可能装置内)で実行される。いくつかの実施形態では、本方法は、搭載アッセイ(複数可)の結果を生体外の受信機に伝達することを含む。
いくつかの実施形態では、本明細書で説明する方法は、様々な試料中の生存細菌細胞の検出および定量化において感度が高い。いくつかの実施形態では、本方法の検出または定量化の最低限度は10CFU/mLである。いくつかの実施形態では、本方法の検出または定量化の最高限度は10CFU/mL、10CFU/mL、10CFU/mL、1010CFU/mLまたはそれ以上である。いくつかの実施形態では、本方法は、様々な試料中の10〜10CFU/mLの細菌細胞の検出または定量化を可能にする。いくつかの実施形態では、本開示の方法は、試料を、その中に含まれる生存細菌細胞の量に基づいて区別するために使用され得る。例えば、本方法は、10、10、10、10、10、または10CFU/mLの細菌細胞を含む試料の間で区別するために使用され得る。
一態様では、本開示は、本明細書で説明する吸収性スポンジおよび、例えば、吸収性スポンジを使用して生存細胞を検出または定量化するための、指示を含むキットを提供する。別の態様では、本開示は、例えば、スポンジ中の生存細菌細胞を検出または定量化するための、本明細書で説明する吸収性スポンジを含む装置(例えば、摂取可能装置)を提供する。
一態様では、本開示は、GI管内での細菌細胞の異常増殖に苦しんでいるか、またはそのリスクのある 被験者を治療する必要性を評価またはモニタリングする方法を提供し、(a)被験者のGI管から試料を取得すること;(b)本明細書で説明する吸収性スポンジ、または本明細書で説明する方法に従って準備された吸収性スポンジに、試料を、完全に、もしくは部分的に含浸させること(例えば、50%または半含浸);(c)ステップ(b)で準備された完全に、もしくは部分的に含浸させたスポンジ(例えば、50%または半含浸)の総蛍光または蛍光の時間の関数としての変化率を測定すること;および(d)ステップ(c)で測定された総蛍光または蛍光の時間の関数としての変化率を、試料中の生存細菌細胞の数と相関させることを含み、ステップ(d)で判断された生存細菌細胞の数が約10CFU/mLより多ければ、例えば、本明細書で説明する抗生物質製剤での、治療の必要性を示す。
いくつかの実施形態では、完全に、もしくは部分的に含浸させたスポンジの総蛍光または蛍光の時間の関数としての変化率は、ステップ(c)において長期間にわたり複数の時点に関して測定される。例えば、いくつかの実施形態では、完全に、もしくは部分的に含浸させたスポンジの総蛍光または蛍光の時間の関数としての変化率は、0〜1800分、0〜1600分、0〜1500分、0〜1440分、0〜1320分、0〜1000分、0〜900分、0〜800分、0〜700分、0〜600分、0〜500分、0〜400分、0〜350分、0〜330分、0〜300分、0〜270分、または0〜220分間にわたって連続的に測定される。いくつかの実施形態では、完全に、もしくは部分的に含浸させたスポンジの総蛍光または蛍光の時間の関数としての変化率は、0〜330分間にわたって連続的に測定される。いくつかの実施形態では、本方法は、生体外での播種または培養を必要としない。いくつかの実施形態では、本方法は、吸引を必要としない。いくつかの実施形態では、本方法は、生体内(例えば、生体内の摂取可能装置内)で実行される。
いくつかの実施形態では、GI管内での細菌細胞の異常増殖に苦しんでいるか、またはそのリスクのある 被験者を治療する必要性を評価する方法において対照が使用され得る。かかる対照は、陽性対照、例えば、既知の数の生存細菌細胞をさらに含む本明細書で説明する吸収性スポンジ、であり得る。いくつかの実施形態では、対照は陰性対照、例えば、いかなる生存細菌細胞とも接触していない本明細書で説明する吸収性スポンジ、であり得る。
いくつかの実施形態では、本開示は、GI管内での細菌細胞の異常増殖に苦しんでいるか、またはそのリスクのある 被験者を治療する必要性を評価またはモニタリングする方法を提供し:(a)被験者のGI管から試料を取得すること;(b)本明細書で説明する吸収性スポンジ、または本明細書で説明する方法に従って準備された吸収性スポンジに、試料を、完全に、もしくは部分的に含浸させること(例えば、50%または半含浸);(c)ステップ(b)で準備された完全に、もしくは部分的に含浸させたスポンジ(例えば、50%または半含浸)の総蛍光を測定すること;(d)ステップ(c)で測定された総蛍光を、本明細書で説明する対照によって生じた総蛍光と比較すること;および(e)ステップ(d)で判断された比較蛍光を試料中の生存細菌細胞の数と相関させることを含み、ステップ(e)で判断された生存細菌細胞の数が約10CFU/mLより多ければ、例えば、本明細書で説明する抗生物質製剤での、治療の必要性を示す。
いくつかの実施形態では、本開示は、GI管内での細菌細胞の異常増殖に苦しんでいるか、またはそのリスクのある 被験者を治療する必要性を評価またはモニタリングする方法を提供し:(a)被験者のGI管から試料を取得すること;(b)本明細書で説明する吸収性スポンジ、または本明細書で説明する方法に従って準備された吸収性スポンジに、試料を、完全に、もしくは部分的に含浸させること(例えば、50%または半含浸);(c)ステップ(b)で準備された完全に、もしくは部分的に含浸させたスポンジ(例えば、50%または半含浸)の蛍光の時間の関数としての変化率を測定すること;(d)ステップ(c)で測定された蛍光の時間の関数としての変化率を、本明細書で説明する対照によって生じた蛍光の時間の関数としての変化率と比較すること;および(e)ステップ(d)で判断された蛍光の時間の関数としての比較変化率を試料中の生存細菌細胞の数と相関させることを含み、ステップ(e)で判断された生存細菌細胞の数が約10CFU/mLより多ければ、例えば、本明細書で説明する抗生物質製剤での、治療の必要性を示す。
本方法のいくつかの実施形態では、対照は、(1)いかなる生存細菌細胞とも接触していない、ステップ(a)で使用されたものと同一の吸収性スポンジ、または(2)ステップ(a)で使用されたものと同一で、既知の数の生存細菌細胞を含む溶液を、完全に、もしくは部分的に含浸させた吸収性スポンジ(例えば、10、10、10、10、10、または10CFU/mLの細菌細胞をさらに含むステップ(a)で使用したものと同一の組成物)であり得る。いくつかの実施形態では、スポンジの総蛍光または蛍光の時間の関数としての変化率が、ステップ(c)において長期間にわたり複数の時点に関して測定され、それにより試料中の生存細菌細胞を検出する。例えば、いくつかの実施形態では、試料の総蛍光または蛍光の時間の関数としての変化率は、0〜1800分、0〜1600分、0〜1500分、0〜1440分、0〜1320分、0〜1000分、0〜900分、0〜800分、0〜700分、0〜600分、0〜500分、0〜400分、0〜350分、0〜330分、0〜300分、0〜270分、または0〜220分間にわたって連続的に測定される。いくつかの実施形態では、試料の総蛍光または蛍光の時間の関数としての変化率は、0〜330分間にわたって連続的に測定される。いくつかの実施形態では、本方法は、ステップ(c)で判断された比較総蛍光を試料中の生存細菌細胞の数と相関させることをさらに含む。いくつかの実施形態では、複数の時点に関して測定された、完全に、もしくは部分的に含浸させたスポンジの蛍光の時間の関数としての変化率が判断されて、同じ時点に関して測定された対照の蛍光の時間の関数としての変化率と比較されて、試料中の生存細菌細胞の数を判断する。いくつかの実施形態では、本方法は、生体外での播種または培養を必要としない。いくつかの実施形態では、本方法は、吸引を必要としない。いくつかの実施形態では、本方法は、生体内(例えば、生体内の摂取可能装置内)で実行される。いくつかの実施形態では、本方法は、搭載アッセイ(複数可)の結果を生体外の受信機に伝達することを含む。いくつかの実施形態では、本方法は、治療(例えば、抗生物質を用いて)後に被験者をモニターするためにさらに使用され得る。いくつかの実施形態では、本方法は、治療の有効性を評価するために使用され得る。例えば、有効な治療は、処置後の被験者のGI管からの試料中の生存細菌細胞数の減少によって示され得る。治療の有効性は、処置後の被験者のGI管からの試料中の生存細菌細胞数の減少率によって評価され得る。いくつかの実施形態では、本方法は、 被験者における細菌の抗生物質耐性株の感染を検出するために使用され得る。例えば、かかる感染は、被験者のGI管からの試料中の生存細菌細胞数が、抗生物質処置後に実質的に減少していない場合に示され得る。
いくつかの実施形態では、蛍光強度が光学読取り装置で測定される。光学読取り装置の実際の構成および構造は、当業者によって容易に理解されるように、一般に変わり得る。典型的には、光学読取り装置は、定義された波長で光を放出できる照明源、および信号(例えば、透過光、反射光、または蛍光光)を登録(register)できる検出器を含む。光学読取り装置は一般に、例えば、ルミネセンス(例えば、蛍光、リン光など)、吸光度(例えば、蛍光または非蛍光性)、回折などを含む、任意の既知の検出技術を採用し得る。例示的な光学読取り装置、照明源および検出器は、米国特許第7,399,608号で開示されており、それは参照により全体として本明細書に組み込まれる。
いくつかの実施形態では、照明源は、可視または近可視範囲(例えば、赤外線または紫外線)内の光など、電磁放射を提供できる当技術分野で周知の任意の装置であり得る。例えば、本開示で使用され得る適切な照明源は、発光ダイオード(LED)、閃光灯、冷陰極蛍光管、エレクトロルミネセンスランプなど、を含むが、それらに制限されない。照明は、多重化され、かつ/または平行にされ得る。いくつかの実施形態では、照明は、バックグランド干渉を低減するためにパルス化され得る。いくつかの実施形態では、光学素子を改善するためにフィルタが使用され得る。例えば、Reichman,Jay,Handbook of optical filters for fluorescence microscopy,Chroma Technology Corporation(2000)を参照。いくつかの実施形態では、励起源は、帯域通過フィルタ、例えば、500nmの光で試料を選択的に励起するための500nm+/−10nm波長用フィルタ、を備えたLEDであり得る。いくつかの実施形態では、緑色LEDから迷子の(stray)より長い波長を切り取るために、Thorlabs FESH0550ショートパスフィルタが励起のために使用され得る(図72A)。いくつかの実施形態では、試料からの発光は、帯域通過フィルタ、例えば、590nmで放出された光を選択的に捕捉するために、検出器の前に配置された、590nm+/−20nm波長用フィルタ、を備えたアバランシェフォトダイオード検出器を用いて90°の角度で捕捉される。いくつかの実施形態では、Thorlabs FB580−10帯域通過フィルタが発光フィルタとして使用され得る(図72B)。コリメート、集束、およびフィルタレンズを示している例示的な蛍光アッセイ試験装置の断面図が図72Cに示されている。いくつかの実施形態では、発光が測定される前に、5〜50ナノ秒遅延が使用され得る。時間遅延蛍光に対して使用される典型的なフルオロフォアは、ランタニド金属キレート(ユーロピウム、サマリウム、テルビウムなど)、ルテニウム複合体および当技術分野で周知の他のものである。いくつかの実施形態では、照明は連続的であり得るか、または複数の照明ビームが多重化される場合には連続波(CW)およびパルス化照明を組み合わせ得(例えば、パルス化ビームがCWビームと共に多重化される)、CW源によって引き起こされた信号とパルス化源によって引き起こされた信号との間で信号識別を可能にする。例えば、いくつかの実施形態では、LED(例えば、ヒ化ガリウムアルミニウム赤色ダイオード、リン化ガリウム緑色ダイオード、ヒ化リン化ガリウム緑色ダイオード、または窒化インジウムガリウム紫色/青色/紫外線(UV)ダイオード)がパルス化照明源として使用される。いくつかの実施形態では、照明源は拡散照明を染料に供給し得る。例えば、複数の点光源のアレイ(例えば、LED)が、相対的拡散照明を提供するために単に採用され得る。いくつかの実施形態では、比較的安価な方法で拡散照明を提供可能な照明源はエレクトロルミネセント(EL)素子である。EL素子は概ね、電極の間に挟まれた発光材料(例えば、蛍光体粒子)を利用するコンデンサ構造であり、その少なくとも1つが透明で光が逃げるのを可能にする。電極にわたって電圧を印加すると、発光材料内部に変化する電場を生成して光を放出させる。
いくつかの実施形態では、検出器は、信号を感知できる当技術分野で周知の任意の装置であり得る。いくつかの実施形態では、検出器は、空間識別用に構成される電子撮像検出器であり得る。かかる電子撮像センサーのいくつかの例は、高速線状電荷結合素子(CCD)、電荷注入素子(CID)、相補型金属酸化膜半導体(CMOS)素子などを含む。かかる画像検出器は、例えば、一般に、電子光センサーの2次元アレイであるが、例えば、画像走査のために使用されるものなど、単一行の検出器ピクセルまたは光センサーを含む線状画像検出器(例えば、線状CCD検出器)も使用され得る。各アレイは、「アドレス」と呼ばれ得る、既知の一意の位置のセットを含む。画像検出器内の各アドレスは、領域(例えば、典型的には四角形または長方形の領域)を覆うセンサーによって占有される。この領域は一般に、「ピクセル」またはピクセル領域と呼ばれる。検出器ピクセルは、例えば、CCD、DID、もしくはCMOSセンサー、または光を検出もしくは測定する任意の他のデバイスもしくはセンサーであり得る。検出器ピクセルのサイズは、大きく異なり得、場合によっては、0.2マイクロメートルほど小さい直径もしくは長さを有し得る。
他の実施形態では、検出器は、空間識別機能を欠いている光センサーであり得る。例えば、かかる光センサーの例には、光電子増倍管デバイス、アバランシェフォトダイオードまたはシリコンフォトダイオードなどの、フォトダイオード、などを含み得る。シリコンフォトダイオードは、時には、安価で、高感度、高速運転(立ち上がり時間が短い/高帯域幅)が可能で、ほとんどの他の半導体技術およびモノリシック回路に容易に組み込まれるという点において好都合である。加えて、シリコンフォトダイオードは、物理的に小さくて、それらを様々なタイプの検出システムに容易に組み込むのを可能にする。シリコンフォトダイオードが使用される場合、放出される信号の波長範囲はそれらの感度範囲内であり得、それは400〜1100ナノメートルである。いくつかの実施形態では、信号強度を高めるために光電子増倍管が使用され得る。
別の態様では、本開示は、微視的評価システムを含む摂取可能装置を提供する。いくつかの実施形態では、試料中の細菌細胞が蛍光染料(本明細書で説明するものなど)で最初に標識され得、蛍光標識された細胞が、本明細書で説明する摂取可能装置を使用して微視的評価によって撮像されてカウントされ得る。他の実施形態では、蛍光標識された細胞は、搭載フローシステム(例えば、マイクロ流体単一細胞チャネリング)を通過する際にカウントされる。フローサイトメトリーシステムの例には、流体力学的集束、小径毛細管流、および矩形毛細管流を含む。本明細書で説明するように、生存細菌細胞が標識され、フローサイトメトリーの原理を使用して標識された細胞を定量化する。一般的に、入射したレーザー光線からの光子がフルオロフォアによって吸収されて、さらに高い不安定なエネルギーレベルまで高められる。1ナノ秒未満以内に、フルオロフォアは、一連のダイクロイックフィルタを通過する際により長い代表的な波長で光を再放出する。この再放出された光は、収集されて、標識された細菌細胞の数に比例して解釈できる。いくつかの実施形態では、装置の容量制約に対応するのを支援するためにフローシステムの一部としてシース液を使用しない。いくつかの実施形態では、十分に大きな断面積および比較的薄い検査領域を達成するために矩形毛細管が使用される。フローサイトメトリー光学系は、流路系と平行に動作して、細胞を通過する光の向きの変化を観察して、細菌細胞に関する情報を配信する。いくつかの実施形態では、光の焦点を点に合わせる従来のレーザーおよび球面レンズを使用するのではなく、矩形毛細管を横切る線に光の焦点を合わせるためにLEDおよび円柱レンズが使用される。他の実施形態では、光源を平行にするためにコリメートレンズが使用され、他方、検査領域を改良するために円柱レンズが使用される。この配置のための例示的な光学構成が図30に見られる。いくつかの実施形態では、フルオロフォアの使用を可能にするために光学フィルタが追加できる。フルオロフォアから再放出された光の特徴的な波長は、ダイクロイック、帯域通過、および短波または長波通過フィルタの使用で分離および検出できる。一般に、複数のダイクロイックレンズおよび光電子増倍管が使用されるが、空間制限に起因して、ある実施形態では、単一の側方散乱検出器および前方散乱検出器だけが使用され得る。
フローサイトメトリーの装置への統合の設計課題の1つは、ポンピング機構を提供することである。流体を移動させることなく、個々の細菌細胞を、流体の固定容積内のフローサイトメトリーによって識別して説明することはできない。いくつかの実施形態では、歯車モーターは、流体を装置の中を通って移動させるためである。例えば、遊星ギヤヘッド(例えば、25:1減速をもつ)を含むマイクロモータは、流体流を生じるための所望の量のトルクを提供できる。別の実施形態では、微細加工プレートの表面内に埋め込まれた一連の圧電抵抗が流れを作るために使用される。さらに別の実施形態では、一対の一方向弁を含み、外部磁場によって作動される磁気ポンプ膜を使用するマイクロポンプが流れを作るために使用される。
いくつかの実施形態では、システムアーキテクチャは、歯車モーターによって圧力駆動流を生み出す回転ワイパーと組み合わされた開口および密閉機構を含む。歯車モーターは、装置における他の機能に対して使用できる。図31に示すように、光学系およびフローチャンバシステムの構成要素は、装置内に収まる。いくつかの実施形態では、試料流体は、カプセルの上部で可撓性膜によって吸収される。いくつかの実施形態では、歯車モーターは、流体チャンバを開いて充填するのに役立つ270°の許容移動量を有する。閉鎖中、モーターは進入ポートを閉じ、その間、同時に流体を光学系が配置されている矩形毛細管を通して押している。ねじ付き構成要素は、ワイパーの高さを変更することなく、可撓性膜が進入チャネルを閉じて密閉するのを可能にする。いくつかの実施形態では、試料チャンバの容積は、25μL、50μL、75μLまたはそれ以上である。いくつかの実施形態では、十分な試料サイズを獲得するために2つ以上の試料がGI管から取得される。図31を参照すると、毛細管の左側上のLEDならびに前方および側方散乱を捕捉するための右側の2つの微光検出器が示されている。一旦、流体が毛細管を通過すると、それは一方向弁を経てカプセルを出る。ある実施形態では、フローシステムは、細胞の定量化に加えて、細胞サイズおよび内部の細胞複雑性の検出を可能にする。
いくつかの実施形態では、本明細書で説明する摂取可能装置は、試料(例えば、GI管からの試料)を分析して、試料中の生存細菌細胞を検出または定量化するために使用され得る。いくつかの実施形態では、本開示の装置は、GI管の特定の領域内の生存細菌の濃度を測定するために使用され得る。かかるデータは、被験者が、感染症、小腸内細菌異常増殖(SIBO)、もしくはSIBO関連疾患などの、治療が必要な状態を有しているかどうかを判断するため、または他の診断目的でGI管内の細菌集団を定量化するために使用され得る。
生細胞染色法で使用される摂取可能装置は、1つ以上の試料が分析され得るように、構成できる。
一例として、いくつかの実施形態では、摂取可能装置は1つの試料チャンバのみを有する。かかる実施形態では、そのチャンバは、1つの試料を分析するために使用できる。ある実施形態では、単一の試料チャンバを有する摂取可能装置は、複数の異なる実施形態を分析するために使用できる。試料チャンバは、異なる試料が、例えば、装置がGI管を通過する際にGI管内の異なる位置(例えば、十二指腸、空腸、回腸)で取得される、異なる時点で分析されるように使用されるスポンジを含み得る。例えば、所与のスポンジは複数回、接触させて、分析物検出のために使用され得る。いくつかの実施形態では、スポンジは十分でない含浸量の試料と複数回、接触させて、分析物検出のために使用され得る。代替または追加として、試料チャンバは、異なる波長で検出可能な複数の染料と共に使用され得る(例えば、単一反応で使用される)。複数の分析物が、例えば、異なる抗体を使用して検出できる(例えば、蛍光を異なる波長で検出する)。
別の例として、ある実施形態例では、摂取可能装置は、試料を分析するために複数のチャンバを有する。かかる実施形態例では、各チャンバは、異なる試料を分析するために使用できる。前段に記載された特徴は、複数の試料チャンバを有する摂取可能装置で実装され得る。
いくつかの実施形態では、データは、摂取可能装置が被験者から出た後に生成され得るか、またはデータは、生体内で生成されて装置上に格納され、生体外で回収され得る。代替として、データは、装置が被験者のGI管を通過している間に、摂取可能装置から無線で送信できる。
一態様では、本開示は、試料中の生存細菌細胞の存在を検出するための方法を提供し:(a)本明細書で説明する摂取可能装置を提供すること;(b) 験者のGI管からの流体試料を生体内の摂取可能装置の試料採取チャンバに移送させること;および(c)流体試料中の生存細菌細胞の存在を検出すること(例えば、生体内で)を含む。
いくつかの実施形態では、試料中の生存細菌細胞の存在を検出するための方法は:(a)本明細書で説明する摂取可能装置を提供すること;(b)被験者のGI管からの流体試料を生体内の摂取可能装置の試料採取チャンバに移送させることであって、装置の試料採取チャンバは、本明細書で説明する吸収性スポンジ、または本明細書で説明する吸収性スポンジを準備するための方法に従って準備された吸収性スポンジ、を保持するように構成されること;(c)吸収性スポンジに試料を完全に、もしくは部分的に含浸させること(例えば、50%または半含浸);および(d)ステップ(c)で準備された完全に、もしくは部分的に含浸させたスポンジ(例えば、50%または半含浸)の総蛍光または蛍光の時間の関数としての変化率を測定し、それにより試料中の生存細菌細胞を検出すること(例えば、生体内で)を含む。
いくつかの実施形態では、本明細書で説明する方法は、摂取可能装置を較正するステップをさらに含み、装置の試料採取チャンバ内に含まれる吸収性スポンジの蛍光特性が、試料の導入前に判断される。いくつかの実施形態では、各摂取可能装置は、装置の試料採取チャンバ内に保持された吸収性スポンジの蛍光を測定し、測定された蛍光を本明細書で説明する陽性または陰性の対照と比較することにより、較正される。いくつかの実施形態では、各摂取可能装置は、基準蛍光を提供するために装置の試料採取チャンバ内に保持された吸収性スポンジの蛍光を測定することにより較正される。いくつかの実施形態では、基準蛍光は、所定数(900+/−450FU)内であるべきである。いくつかの実施形態では、摂取可能装置のサブセットは、十二指腸または空腸吸引液中の0、10、10、10および10CFUの細菌で処理されて較正曲線を生じる。較正曲線が格納されて、全ての装置において細菌を定量化するためにバッチで使用され得る。例えば、David Wild,Standardization and Calibration,The Immunoassay Handbook,Gulf Professional Publishing,2005を参照。いくつかの実施形態では、スポンジの総蛍光または蛍光の時間の関数としての変化率が、ステップ(d)において長期間にわたり複数の時点に関して測定され、それにより試料中の生存細菌細胞を検出する。例えば、いくつかの実施形態では、試料の総蛍光または蛍光の時間の関数としての変化率は、0〜1800分、0〜1600分、0〜1500分、0〜1440分、0〜1320分、0〜1000分、0〜900分、0〜800分、0〜700分、0〜600分、0〜500分、0〜400分、0〜350分、0〜330分、0〜300分、0〜270分、または0〜220分間にわたって連続的に測定される。いくつかの実施形態では、試料の総蛍光または蛍光の時間の関数としての変化率は、0〜330分間にわたって連続的に測定される。いくつかの実施形態では、本方法は、ステップ(d)で判断された総蛍光または蛍光の時間の関数としての変化率を試料中の生存細菌細胞の数と相関させることをさらに含む。いくつかの実施形態では、本方法は、生体外での播種または培養を必要としない。いくつかの実施形態では、本方法は、吸引を必要としない。いくつかの実施形態では、本方法は、生体内(例えば、生体内の摂取可能装置内)で実行される。
いくつかの実施形態では、本明細書で説明する方法において対照が採用され得る。かかる対照は、内部対照であり得る(例えば、スポンジ中のレサズリン(resazruin)中のレゾルフィン不純物に由来する蛍光(900+/−450FU)が光学系およびスポンジ中の染料量に対する内部対照として使用され得る)。いくつかの実施形態では、本明細書で説明する各摂取可能装置は、個別に較正され、装置の試料採取チャンバ内に含まれる吸収性スポンジの蛍光特性が、試料の導入前に判断される。
いくつかの実施形態では、本明細書で説明する方法は、様々な試料中の生存細菌細胞の検出および定量化において感度が高い。いくつかの実施形態では、本方法の検出または定量化の最低限度は10CFU/mLである。いくつかの実施形態では、本方法の検出または定量化の最高限度は10CFU/mL、10CFU/mL、10CFU/mL、1010CFU/mLまたはそれ以上である。いくつかの実施形態では、本方法は、様々な試料中の10〜10CFU/mLの細菌細胞の検出または定量化を可能にする。いくつかの実施形態では、本開示の方法は、試料を、その中に含まれる生存細菌細胞の量に基づいて区別するために使用され得る。例えば、本方法は、10、10、10、10、10、または10CFU/mLの細菌細胞を含む試料の間で区別するために使用され得る。
一態様では、本開示は、GI管内での細菌細胞の異常増殖に苦しんでいるか、またはそのリスクのある被験者を治療する必要性を評価またはモニタリングする方法を提供し、(a)本明細書で説明する摂取可能装置を提供すること;(b)被験者のGI管からの流体試料を生体内の摂取可能装置の試料採取チャンバに移送させること;および(c)流体試料中に存在する生存細菌細胞を定量化するすること(例えば、生体内で)を含み、ステップ(c)で判断された生存細菌細胞の数が約10CFU/mLより多ければ、例えば、本明細書で説明する抗生物質製剤での、治療の必要性を示す。
いくつかの実施形態では、GI管内での細菌細胞の異常増殖に苦しんでいるか、またはそのリスクのある 被験者を治療する必要性を評価またはモニタリングする方法は:(a)本明細書で説明する摂取可能装置を提供すること;(b)被験者のGI管からの流体試料を生体内の摂取可能装置の試料採取チャンバに移送させることであって、本明細書で説明する装置の試料採取チャンバは、本明細書で説明する吸収性スポンジ、または本明細書で説明する吸収性スポンジを準備するための方法に従って準備された吸収性スポンジ、を保持するように構成されること;(c)試料採取チャンバ内の吸収性スポンジに試料を完全に、または部分的に含浸させること(例えば、50%または半含浸);(d)ステップ(c)で準備された完全に、または部分的に含浸させたスポンジ(例えば、50%または半含浸)の総蛍光を測定すること;および(e)ステップ(d)で測定された総蛍光を試料中の生存細菌細胞の数と相関させることを含み、ステップ(e)で判断された生存細菌細胞の数が約10CFU/mLより多ければ、例えば、本明細書で説明する抗生物質製剤での、治療の必要性を示す。
いくつかの実施形態では、GI管内での細菌細胞の異常増殖に苦しんでいるか、またはそのリスクのある 被験者を治療する必要性を評価またはモニタリングする方法は:(a)本明細書で説明する摂取可能装置を提供すること;(b)被験者のGI管からの流体試料を生体内の摂取可能装置の試料採取チャンバに移送させることであって、本明細書で説明する装置の試料採取チャンバは、本明細書で説明する吸収性スポンジ、または本明細書で説明する吸収性スポンジを準備するための方法に従って準備された吸収性スポンジ、を保持するように構成されること;(c)試料採取チャンバ内の吸収性スポンジに試料を完全に、または部分的に含浸させること(例えば、50%または半含浸);(d)ステップ(c)で準備された完全に、または部分的に含浸させたスポンジ(例えば、50%または半含浸)の蛍光の時間の関数としての変化率を測定すること;および(e)ステップ(d)で測定された蛍光の時間の関数としての変化率を試料中の生存細菌細胞の数と相関させることを含み、ステップ(e)で判断された生存細菌細胞の数が約10CFU/mLより多ければ、例えば、本明細書で説明する抗生物質製剤での、治療の必要性を示す。
いくつかの実施形態では、スポンジの総蛍光または蛍光の時間の関数としての変化率は、ステップ(d)において長期間にわたり複数の時点に関して測定される。例えば、いくつかの実施形態では、試料の総蛍光または蛍光の時間の関数としての変化率は、0〜1800分、0〜1600分、0〜1500分、0〜1440分、0〜1320分、0〜1000分、0〜900分、0〜800分、0〜700分、0〜600分、0〜500分、0〜400分、0〜350分、0〜330分、0〜300分、0〜270分、または0〜220分間にわたって連続的に測定される。いくつかの実施形態では、試料の総蛍光または蛍光の時間の関数としての変化率は、0〜330分間にわたって連続的に測定される。いくつかの実施形態では、本方法は、生体外での播種または培養を必要としない。いくつかの実施形態では、本方法は、吸引を必要としない。いくつかの実施形態では、本方法は、生体内(例えば、生体内の摂取可能装置内)で実行される。いくつかの実施形態では、本方法は、搭載アッセイ(複数可)の結果を生体外の受信機に伝達することを含む。いくつかの実施形態では、本摂取可能装置および方法は、治療(例えば、抗生物質を用いて)後に被験者をモニターするためにさらに使用され得る。いくつかの実施形態では、本摂取可能装置および方法は、治療の有効性を評価するために使用され得る。例えば、有効な治療は、処置後の被験者のGI管からの試料中の生存細菌細胞数の減少によって示され得る。治療の有効性は、処置後の被験者のGI管からの試料中の生存細菌細胞数の減少率によって評価され得る。いくつかの実施形態では、本摂取可能装置および方法は、 被験者における細菌の抗生物質耐性株の感染を検出するために使用され得る。例えば、かかる感染は、被験者のGI管からの試料中の生存細菌細胞数が、抗生物質処置後に実質的に減少していない場合に示され得る。
いくつかの実施形態では、本明細書で説明する組成物、方法および装置は、(例えば、2つ以上の)分析物結合剤の組合せを使用して、試料中に存在する分析物のタイプ(例えば、微生物およびタンパク質、代謝物)を検出、特性化および/または定量化し得る。例えば、いくつかの実施形態では、本明細書で説明する組成物、方法および装置は、試料中に存在する微生物のタイプ(例えば、細菌、原生動物、またはウイルス)を判断するために使用され得る。いくつかの実施形態では、分析物に結合して、第1の蛍光染料を含む第1の分析物結合剤は、第2の分析物結合剤と組み合わせて使用され得、第2の分析物結合剤は、第1の蛍光染料の空間的近位にある場合に増加した蛍光を示す第2の蛍光染料を含む。いくつかの実施形態では、第1の蛍光染料と第2の蛍光染料との間の空間的近接は、第1の蛍光染料から第2の蛍光染料へのエネルギー移動となる。第2の蛍光染料によって放出される蛍光の検出は、例えば、両方の分析物結合剤が試料中で相互にごく近接して位置しているかどうかを判断するために使用できる。代替として、分析物に結合して、第1の蛍光発生染料を含む第1の分析物結合剤は、第2の分析物結合剤と組み合わせて使用され得、第2の分析物結合剤は、第1の蛍光発生染料の空間的近位にある場合に増加した蛍光を示す第2の蛍光染料を含む。いくつかの実施形態では、第1の分析物結合剤が分析物に結合していない場合、第1の蛍光発生染料は、蛍光を示さないか、または蛍光が減少する。いくつかの実施形態では、第1の蛍光発生染料は、第1の分析物結合剤が分析物に結合すると、増加した蛍光を示す。いくつかの実施形態では、第1の蛍光発生染料と第2の蛍光染料との間の空間的近接は、第1の蛍光発生染料から第2の蛍光染料へのエネルギー移動となる。第2の蛍光染料によって放出される蛍光の検出は、例えば、両方の分析物結合剤が試料中で相互にごく近接して位置しているかどうかを判断するために使用できる。いくつかの実施形態では、第1および第2の分析物結合剤は、分析物(例えば、タンパク質)の同じ領域(例えば、エピトープ)に結合する。例えば、いくつかの実施形態では、第1および第2の分析物結合剤は、同じタイプの分析物結合成分または試薬(例えば、同じ抗体)を含む。いくつかの実施形態では、第1および第2の分析物結合剤は、分析物(例えば、タンパク質)の別個の領域(例えば、エピトープ)に結合する。いくつかの実施形態では、第1および第2の分析物結合剤は、空間的に重なり合わない分析物(例えば、タンパク質)の別個の領域に結合する。いくつかの実施形態では、第1の分析物結合剤および第2の分析物結合剤は、両方の分析物結合剤が分析物に結合するように構成され、それらそれぞれの染料はごく近接している(例えば、エネルギー移動が生じるのを可能にする)。いくつかの実施形態では、第1および/または第2の分析物結合剤(複数可)は、抗原結合剤(例えば、抗体)である。いくつかの実施形態では、第1および/または第2の分析物結合剤(複数可)は、アフィマーである。いくつかの実施形態では、第1および/または第2の分析物結合剤(複数可)は、抗原結合剤はアプタマーである。
いくつかの実施形態では、本明細書で説明する組成物、方法および装置は、蛍光酸素チャネリングイムノアッセイ(FOCI)組成物および方法を利用する。FOCIは米国特許第5,807,675号;第5,616,719号;および第7,635,571号におおまかに記載されており、その内容全体が参照により明示的に組み込まれる。いくつかの実施形態では、分析物に結合可能で、光増感剤を含む第1の分析物結合剤は、蛍光発生染料を含む第2の分析物結合剤と組み合わせて使用される。いくつかの実施形態では、第1の分析物結合剤の光増感剤は、一重項酸素を励起状態で生成し、それにより第2の分析物結合剤の蛍光発生染料に、一重項酸素と反応すると、蛍光を放出させる。いくつかの実施形態では、放出された蛍光は、例えば、試料中の分析物の存在および/もしくは不存在を判断するため、ならびに/または分析物を定量化および/もしくは分析するために、検出できる。いくつかの実施形態では、第1および第2の分析物結合剤は、分析物(例えば、タンパク質)の同じ領域(例えば、エピトープ)に結合する。例えば、いくつかの実施形態では、第1および第2の分析物結合剤は、同じタイプの分析物結合成分または試薬(例えば、同じ抗体)を含む。いくつかの実施形態では、第1および第2の分析物結合剤は、分析物(例えば、タンパク質)の別個の領域(例えば、エピトープ)に結合する。いくつかの実施形態では、第1および第2の分析物結合剤は、空間的に重なり合わない分析物(例えば、タンパク質)の別個の領域に結合する。いくつかの実施形態では、第1の分析物結合剤および第2の分析物結合剤は、両方の分析物結合剤が分析物に結合するように構成され、第1の分析物結合剤の光増感剤によって生成された一重項酸素が第2の分析物結合剤の蛍光発生染料にごく近接している。いくつかの実施形態では、第1および/または第2の分析物結合剤(複数可)は、抗原結合剤(例えば、抗体)である。いくつかの実施形態では、第1および/または第2の分析物結合剤(複数可)は、アフィマーである。いくつかの実施形態では、第1および/または第2の分析物結合剤(複数可)は、抗原結合剤はアプタマーである。
いくつかの実施形態では、分析物結合剤の組合せは、多数の化合物の検出、分析および/または定量化を可能にする。分析物結合剤の複数の組合せが、分析物の複合混合物の検出、分析および/または定量化のために使用され得る。例えば、異なる染料、および/または分析物特異性を有する多数の分析物結合剤が試料を分析するために使用され得る。例えば、試料中に存在する異なる種の細菌(または例えば、LTA対LPS)を検出するために、本明細書で説明する生細胞染料(F1)を微生物特有(例えば、細菌特有または細菌種特有)の抗体または抗生物質と共役させることができる。対象の属、種または株の微生物(例えば、細菌)中に存在する生体分子(または、表面抗原)に特異的に結合して、他の微生物生体分子および/または真核生物生体分子と交差反応しない抗体も、本明細書で説明する例示的な抗体を含めて、使用され得る。同じ微生物に結合して、F1にごく接近している場合に(F1からF2へのエネルギー移動によって)励起する蛍光染料(F2)を有する第2の抗体または抗生物質が採用されて、その抗体および/または抗生物質が結合する微生物を検出、分析および/または定量化し得る。2つの例示的な近接アッセイが図73Aおよび図73Bに示されている。
分析物の希釈および培養
いくつかの実施形態では、本開示は、被験者の胃腸(GI)管または生殖器系内で生体内の細胞および/または分析物を取得、培養、および/または検出する方法を提供する。関連装置も開示される。説明する方法および装置は、被験者からの流体試料の取得および/または分析に関していくつかの利点を提供する。いくつかの実施形態では、流体試料を希釈すると、分析物検出のダイナミックレンジが拡大し、かつ/または試料内のバックグラウンド信号もしくは干渉が減少する。例えば、干渉は、試料中での非標的分析物の存在または染料もしくは標識の非特異的結合によって引き起こされ得る。いくつかの実施形態では、試料を培養すると、細胞(例えば、特定のタイプの細胞)および/またはその細胞によって生成される分析物(例えば、対象の特定の分析物)の濃度が上昇し、それによりそれらの検出および/または特性化を容易にする。本明細書で説明するように検出および/または特性化され得る、前述の、様々なタイプの分析物が開示される。
ある実施形態例では、本明細書で説明する方法および装置は、 被験者のGI管内の細菌集団に関する情報を取得するために使用され得る。これは、いくつかの利点を有し、GI管から流体試料を取得するための挿管または内視鏡検査などの外科手技よりも低侵襲的である。本明細書で説明する摂取可能装置の使用も、GI管の特定領域から流体試料が取得されて、細菌集団に関するデータが生成されるのを可能にする。
いくつかの実施形態では、本明細書で説明する方法および装置は、流体試料、その希釈または培養した試料を分析することなどにより、1つ以上の細胞および/または分析物についてデータを生成するために使用され得る。データは、流体試料中に存在する細菌のタイプまたはGI管の特定領域内の細菌の濃度を含み得るが、それに制限されない。かかるデータは、被験者が、小腸内細菌異常増殖(SIBO)などの、感染症を有しているかどうかを判断するため、または診断もしくは他の目的でGI管内の細菌集団を特性化するために、使用され得る。
例えば、一態様では、データは、十二指腸、空腸、回腸、上行結腸、横行結腸または下行結腸の1つ以上であるGI管の特定領域内の細菌の濃度を含み得るが、それに制限されない。一態様では、GI管の特定領域は十二指腸である。一態様では、GI管の特定領域は空腸である。一態様では、GI管の特定領域は回腸である。一態様では、GI管の特定領域は空腸である。一態様では、GI管の特定領域は上行結腸である。一態様では、GI管の特定領域は空腸である。一態様では、GI管の特定領域は横行結腸である。一態様では、GI管の特定領域は空腸である。一態様では、GI管の特定領域は下行結腸である。関連実施形態では、データは、病気再燃をモニターするため、または本明細書で開示する治療薬に対応するために、1日以上おきに生成され得る。
データは、装置が被験者から出た後に生成され得るか、またはデータは、生体内で生成されて装置上に格納され、生体外で回収され得る。代替として、データは、装置が被験者のGI管を通過しているか、または被験者の生殖器系内の適所にある間に、装置から無線で送信できる。
いくつかの実施形態では、方法は:1つ以上の希釈チャンバおよび希釈液を含む装置を提供すること;被験者のGI管または生殖器系から取得した流体試料の全部または一部を生体内で1つ以上の希釈チャンバに移送させること;ならびに流体試料および希釈液を混合して、1つ以上の希釈チャンバ内で1つ以上の希釈した試料を生成することを含む。
ある実施形態では、方法は:1つ以上の希釈チャンバを含む摂取可能装置を提供すること;GI管から取得した流体試料の全部または一部を、無菌培地(sterile media)を含む1つ以上の希釈チャンバに移送させること;生体内試料を1つ以上の希釈チャンバ内で培養して1つ以上の培養した試料を生成すること;および1つ以上の培養した試料中で細菌を検出することを含む。
いくつかの実施形態では、方法は:1つ以上の希釈チャンバを含む装置を提供すること;GI管または生殖器系から取得した流体試料の全部または一部を1つ以上の希釈チャンバに移送させること;流体試料の全部または一部を、1つ以上の希釈チャンバ内で希釈液と混合すること;および1つ以上の希釈した試料中で分析物を検出することを含む。
ある実施形態では、装置は:GI管または生殖器系から取得した流体試料を希釈するための1つ以上の希釈チャンバ;および1つ以上の希釈チャンバ内で試料を希釈するための希釈液を含む。
いくつかの実施形態では、装置は:GI管から取得した流体試料を培養するための1つ以上の希釈チャンバ;1つ以上の希釈チャンバ内で試料を培養するための無菌培地;および細菌を検出するための検出システムを含む。
ある実施形態では、装置は:GI管から取得した流体試料を培養するための1つ以上の希釈チャンバ;1つ以上の希釈チャンバ内で試料を培養するための無菌培地;および細菌を検出するための検出システムを含む。
被験者のGI管または生殖器系から取得した1つ以上の試料を希釈するための本明細書で説明する装置の使用も提供される。一実施形態では、被験者の胃腸(GI)管内で生体内の細胞および/または分析物を検出ための本明細書で説明する摂取可能装置の使用が提供される。
本明細書で説明する装置および基地局を含むシステムがさらに提供される。一実施形態では、装置は、被験者のGI管内の細菌の濃度および/またはタイプを示すデータなどの、データを基地局に送信する。一実施形態では、装置は、基地局から動作パラメータを受信する。本明細書で説明するいくつかの実施形態は、被験者のGI管または生殖器系から1つ以上の試料を取得して、1つ以上の試料の全部もしくは一部を希釈および/または培養するための摂取可能装置を提供する。摂取可能装置は、円筒状回転可能要素の壁上にポートを有する円筒状回転可能要素を含む。摂取可能装置は、円筒状回転可能要素を包み込むシェル要素をさらに含み、円筒状回転可能要素とシェル要素との間に第1の希釈チャンバを形成する。シェル要素は、円筒状回転可能要素の壁の一部を摂取可能装置の外部に曝す開口部を有する。
いくつかの実施形態では、摂取可能装置は、被験者のGI管もしくは生殖器系からの流体試料またはその希釈物を受け取るための1つ以上の希釈チャンバを含む。いくつかの実施形態では、流体試料の1つ以上の希釈物が1つ以上の希釈チャンバ内で培養される。いくつかの実施形態では、希釈チャンバは各々、既知の容積、任意選択として、同じ容積または異なる容積を画定する。いくつかの実施形態では、希釈チャンバは、約10μL〜約1mLの範囲の流体量を画定する。希釈チャンバは、約500μL以下、約250μL以下、約100μL以下、または約50μL以下の流体量を画定し得る。いくつかの実施形態では、希釈チャンバは、約10μL以上、約20μL以上、約30μL以上、または約50μL以上の流体量を画定する。いくつかの実施形態では、希釈チャンバは、約10μL〜500μLの間、約20μL〜250μLの間、約30μL〜100μLの間または約50μLの流体量を画定する。
いくつかの実施形態では、装置内の希釈液は、流体試料の全部もしくは一部、またはその希釈物と混合されて、1つ以上の希釈物を生じる。いくつかの実施形態では、希釈液は、希釈チャンバ内の1つ以上の細胞を培養するのに適した無菌培地である。
いくつかの実施形態では、1つ以上の希釈チャンバは、患者が摂取可能装置を経口摂取する前に、希釈液で充填され得る。代替として、別の実施形態では、希釈液は、摂取可能装置のリザーバから、生体内で1つ以上の希釈チャンバに追加され得る。GI液試料の試料採取および希釈は生体内で行われ得る。例えば、摂取可能装置のアクチュエータは、摂取可能装置がGI管内の所定の位置にあると判断される時、希釈液をリザーバから希釈チャンバにポンプで注入し得る。いくつかの実施形態では、希釈チャンバは各々、GI管または生殖器系からの流体試料の培養に適したある量の無菌培地を含む。いくつかの実施形態では、希釈チャンバは、少なくとも95%、少なくとも97%、少なくとも98%、または少なくとも99%無菌培地でいっぱいである。いくつかの実施形態では、希釈チャンバは各々、好気性菌の増殖を促進するために酸素を含む。別の実施形態では、非希釈チャンバが酸素を含み、好気性菌の増殖を促進するために希釈チャンバの1つ以上に追加される。
いくつかの実施形態では、培養は、GI液試料が希釈された直後に生体内で行われ得る。または代替として、培養は、例えば、摂取可能装置が排出されて、希釈されたGI液試料を含む希釈チャンバが抽出され得、培養が研究室内で実行され得るように回収された時に、生体外で行われ得る。摂取可能装置の回収は、2016年12月14日に出願された、米国仮出願第62/434,188号に記載された実施形態と同様の方法で実行され得、それは、参照により全体として明示的に本明細書に組み込まれる。
いくつかの実施形態では、希釈液は、菌の増殖を抑制するための1つ以上の薬剤を含む。いくつかの実施形態では、抗真菌薬はアムホテリシンBである。いくつかの実施形態では、希釈液は、約2.5mg/LのアムホテリシンBを含む。
いくつかの実施形態では、培地は、流体試料中の細菌の抗生物質感受性/耐性を判断するために、1つ以上の抗菌薬を含む。例えば、細菌が、抗生物質なしの培地を含む希釈チャンバ内で増殖するが、抗菌薬を含有する培地を含む別個の希釈チャンバ内では増殖しない場合、試料はその抗生物質に対して感受性がある細菌を含むと識別され得る。あるいは、細菌が両方のチャンバ(抗生物質の存在下および非存在下)内で増殖する場合、試料はその抗生物質に耐性がある細菌を含むと識別できる。いくつかの実施形態では、希釈チャンバ(複数可)内に残っている細菌は、例えば、本明細書で説明する任意の検出および/または定量化方法を使用して、定量化される。いくつかの実施形態では、希釈チャンバ内の特定のタイプの細菌(例えば、特定の属、種および/または株の細菌)の存在および/または非存在は、本明細書で説明する方法を使用して検出および/または定量化される。
別の実施形態では、希釈液は、細菌活性または反応を測定するための基質または試薬を含む。例えば、いくつかの実施形態では、希釈液は1つ以上の抱合胆汁酸を含み、非抱合胆汁酸または抱合胆汁酸における還元が、胆汁酸塩ヒドロラーゼ活性の印として、希釈した試料および/または培養した試料中で検出される。別の実施形態では、基質は酵素、例えば、グルタミン酸脱水素酵素(GDH)、であり得る。GDHの場合、それは、毒素産生菌および非毒素産生菌の両方の、クロストリジウムディフィシルによって大量に生成される抗原を検出するために使用され得る。この試験は、クロストリジウムディフィシルが存在するかどうかを示すが、必ずしも細菌が毒素を産生しているかどうかは示さない。
別の実施形態では、細菌が培地で培養されている間に、細菌の生成物が検出または測定される。例えば、細菌が毒素を産生しているかどうかを検出するために、クロストリジウムディフィシル毒素Aが測定できる。
いくつかの実施形態では、本明細書で説明する方法および装置は、被験者からの真核細胞を取得、希釈、培養および/または検出するために使用され得る。例えば、GI管からの上皮細胞またはPBMCが摂取可能装置内で希釈または培養できる。任意選択として、真核細胞は、装置内で希釈され、かつ/または一旦装置が出てから、収集され得る。いくつかの実施形態では、希釈液は、生体内で真核生物の活性および反応を測定するための基質または試薬をさらに含む。例えば、いくつかの実施形態では、試料中のバイオマーカーが検出、分析および/または定量化され得る。試料中のバイオマーカーの検出は、疾病もしくは障害またはその処置を診断またはモニターするために使用され得る。GI障害、炎症、および癌に関連したバイオマーカーを含む、例示的なバイオマーカーが上で詳細に説明されている。いくつかの実施形態では、バイオマーカーは試料中に存在する真核細胞上に存在する。いくつかの実施形態では、炎症および/または癌と関連付けられた1つ以上のバイオマーカーが、希釈した試料および/または培養した試料中で検出される。いくつかの実施形態では、生成された細胞増殖タンパク質または細胞間接着タンパク質(例えば、βカテニン、ErbB1、EbrB2、ErbB3、pAkt、c−Met、p53)が発癌性細胞の存在または非存在と関連付けられ得、他方、サイトカイン(例えば、IL−6およびTNFα)の測定が炎症と関連付けられ得る。
いくつかの実施形態では、摂取可能装置が生体内で 被験者のGI管を通過している間に、流体試料がGI管から1つ以上の希釈チャンバに移送される。流体試料が1つ以上の希釈チャンバにいつ移送されるかを制御することにより、GI管の特定の領域から流体試料を取得することが可能である。作動中、摂取可能装置の外部がGI管内の生体液と接触する。摂取可能装置がGI管に沿って進むと、それは典型的には、GI管のその区間の特性である流体で取り囲まれる。例えば、摂取可能装置が胃の中にある場合、摂取可能装置は、胃酸、消化酵素、および部分的に消化された食物を含み得る胃液と接触する。摂取可能装置が空腸内にある場合、装置は空腸液と接触する。
いくつかの実施形態では、装置は、GI管または生殖器系からの流体の1つ以上の希釈チャンバへの移送を制御するために、単独で、または組み合わせてのいずれかで使用される、1つ以上のポート、弁および/またはポンプを有する。装置は、装置内の希釈チャンバ間での流体の移送を制御するために、1つ以上のポート、弁および/またはポンプも含み得、任意選択として、GI管または生殖器系からの元の流体試料の連続希釈を生成する。いくつかの実施形態では、本明細書で説明する装置は、女性生殖器系、および/または同様のものなどであるが、それに制限されず、身体の他の部分からの細胞を取得、希釈、培養、または検出するために使用され得る。GI管または生殖器系の試料を採取するための組成物および方法が、2016年8月18に出願された米国仮出願第62/376,688号に詳細に説明されており、それは参照により全体として本明細書に組み込まれる。
いくつかの実施形態では、装置は、1つ以上のポート、弁および/またはポンプを制御するためのマイクロコントローラを含む。いくつかの実施形態では、マイクロコントローラは、1つ以上の環境センサーからのデータに応答して、ポート、弁および/またはポンプを制御するようにプログラムされる。代替または追加として、マイクロコントローラは、基地局からの無線信号に応答して、または、タイマーなどの、マイクロコントローラによって生成された信号に応答して、ポート、弁および/またはポンプを制御するようにプログラムされる。
いくつかの実施形態では、装置は、装置の外部上の入力導管および第1の希釈チャンバへの出力導管を有するポンプを含む。いくつかの実施形態では、ポンプは、GI管から第1の希釈チャンバへ流体を移送するように操作可能である。好ましくは、ポンプは所定の量の流体をGI管から希釈チャンバへ移送するように制御可能である。いくつかの実施形態では、装置は、所定の量の流体を希釈チャンバ間で移送するように制御可能なポンプを含み、任意選択として、同じポンプまたは異なるポンプが流体試料を第1の希釈チャンバに移送するために使用される。いくつかの実施形態では、ポンプは電磁ポンプである。いくつかの実施形態では、ポンプは、約1μL〜約50μL、約2μL〜約20μL、約3μL〜約15μL、または約5μLの流体量を移送するように制御可能である。
別の実施形態では、装置は、GI管または生殖器系から流体試料を受け取るためのポートを含む。いくつかの実施形態では、ポートは、装置の外部に曝される。任意選択として、装置は、ポートを装置の外部に曝すために移動可能なカバーを含む。作動中、ポートが曝されると、GI管または生殖器系からの流体が表面張力、 被験者の動きおよび/または蠕動効果によってポートに入る。任意選択として、ポートは、流体がポートに流入するのを促すために親水性皮膜でコーティングされる。
いくつかの実施形態では、ポートは、ポートが装置の外部に曝されるようになる開位置から、ポートが第1の希釈チャンバと流体連通するようになる第1の位置に移動可能である。いくつかの実施形態では、ポートを開位置から第1の位置に動かすと、GI管または生殖器系からの所定の量の流体試料を第1の希釈チャンバに移送する。例えば、いくつかの実施形態では、ポートは、約1μL〜約50μL、約2μL〜約20μL、約3μL〜約15μL、または約5μLの流体量を画定する。
当業者は、ポートが第1の希釈チャンバと流体連通している場合、ポートおよび第1の希釈チャンバは、ポートおよび希釈チャンバ内の任意の流体が混合して希釈物を形成するように、結合された量を画定することを理解するであろう。いくつかの実施形態では、流体の混合は、GI管の蠕動活動および 被験者の動きによって増進されるであろう。いくつかの実施形態では、第1のインキュベーションチャンバは、無菌培地などの希釈液を含み、ポートを第1の位置に動かすと、所定の量のGI管からの流体試料および所定の量の希釈液を含む第1の希釈物を生成する。例えば、いくつかの実施形態では、ポートは5μLの流体量を有し、第1の希釈チャンバは45μLの希釈液を有しており、そのため、第1の希釈物は流体試料の10倍希釈である。
いくつかの実施形態では、第1の希釈物は培養されて単一の培養した試料を生成し、培養した試料中で細胞および/または分析物が検出される。代替として、いくつかの実施形態では、第1の希釈物の一部が1つ以上の追加の希釈チャンバに移送されてGI管からの流体試料の連続希釈を生成する。いくつかの実施形態では、連続希釈は、希釈チャンバ間の流体移送を制御することによって生成される。
例えば、いくつかの実施形態では、摂取可能装置は、1つ以上の追加のi希釈チャンバと連続的に位置合わせされるように移動可能なポートを含み、それにより、流体試料の第1の希釈物の一部を各追加の希釈チャンバに移送する。代替または追加として、1つ以上のポンプおよび/または弁が、流体試料またはその希釈物の一部を各希釈チャンバに連続的に移送するために使用され得る。
いくつかの実施形態では、装置は、第1の希釈チャンバと流体連通した第1の位置から、ポートが第2の希釈チャンバと流体連通するようになる第2の位置に移動可能なポートを含む。いくつかの実施形態では、ポートは、第2の位置から第3の位置に移動可能であり、それにより、ポートは第3の希釈チャンバと流体連通するようになる。いくつかの実施形態では、ポートは、第3の位置から第4の位置に移動可能であり、それにより、ポートは第4の希釈チャンバと流体連通するようになる。いくつかの実施形態では、ポートは、第4の位置から第5の位置に移動可能であり、それにより、ポートは第5の希釈チャンバと流体連通するようになる。任意選択として、装置は、元の流体試料の6以上の希釈物を生成するために6以上の希釈チャンバを含み得る。いくつかの実施形態では、希釈チャンバは、装置内で希釈物を生体内で培養するのに適している。
いくつかの実施形態では、ポートは、可動要素の表面上の窪みである。いくつかの実施形態では、可動要素は、ポートを1つ以上の希釈チャンバの位置に対して動かすためにアクチュエータに連結される。任意選択として、アクチュエータは電動モーターである。
いくつかの実施形態では、ポートは、回転可能要素の表面上の窪みである。いくつかの実施形態では、装置は、ポートを回転させて1つ以上の希釈チャンバと位置合わせするために、回転可能要素に連結されたアクチュエータを含む。いくつかの実施形態では、希釈チャンバは、回転可能要素の回転軸の周りに円周方向に位置付けられる。いくつかの実施形態では、回転可能要素を回転させると、ポートを開位置から第1の位置へ、任意選択として、第2の位置、第3の位置および第4の位置の1つ以上に、連続的に移動する。
図27は、ポート4154bが摂取可能装置4000の外部への開位置にある、摂取可能装置400の一部の一実施形態を示す。摂取可能装置400は、回転可能要素4150の壁上に試料採取ポート4154a〜bを含む円筒形回転可能要素4150を含み得る。試料採取チャンバ4150は、シェル要素4140により仕切板で包まれて、シェル要素4140と回転可能要素4150との間に一連の希釈チャンバ4151a〜nを形成する。作動中、摂取可能装置4000が自身がGI管内の標的位置に到達したと判断すると、回転可能要素4150は開位置に回転され得、シェル要素4140の開口部が回転可能要素4150の壁上のポート4154bと位置合わせされて、ポート4154bが開口部を通して摂取可能装置4000の外部に曝されるようになる。このようにして、GI管からの流体がポート4154bに入り、ポート4154bによって画定される容積を占めることができる。図27に示す実施形態では、ポート4154bは、回転可能要素4150の表面上の窪みであり得、いくつかの希釈チャンバ4151a〜nが回転可能要素4150の回転軸の周りに円周方向に位置付けられる。前述のとおり、希釈チャンバ4151a〜nの各々は、希釈液を貯蔵し得る。いくつかの実施形態では、窪みは円筒状窪みである。任意選択として、窪みは、矩形窪み、または規則的もしくは不規則的な形状を形成する任意の凹形窪みであり得る。別の実施形態では、ポート4154bは、回転可能要素4150内のチャンバ(図示せず)に連結されて、摂取可能装置の外部環境からのGI液試料を貯蔵するための拡大された空間を作り得る。
いくつかの実施形態では、摂取可能装置4000は、コントローラおよびアクチュエータをさらに含み得る。コントローラは、摂取可能装置4000がGI管の標的位置にあると判断し得、次いでアクチュエータは回転可能要素4150の回転をトリガーして、ポート4154bを開位置に合わせて試料採取を開始し得る。例えば、摂取可能装置4000のハウジングは、摂取可能装置4000の外部環境のpHレベルを検出するか、または別の方法で敏感に反応するためにpHに敏感な腸溶コーティングを有し得、それに基づいてコントローラは摂取可能装置が標的位置に到達しているかどうかを判断し得る。別の例として、摂取可能装置4000は、照明を環境に伝達して、反射率を収集する光検出ユニットを含み得、反射率に基づいて、摂取可能装置4000の位置特異的な位置が反射率の光学特性に基づいて識別され得る。摂取可能装置4000の位置確認のさらなる実施形態が、2015年9月25日に出願された、PCT国際出願第PCT/US2015/052500号に見られ得、それは、参照により全体として本明細書に明示的に組み込まれる。
図28は、ポート4154bが第1の希釈チャンバ4151aと位置合わせされた第1の位置にある摂取可能装置の部分の一実施形態を示す。作動中、回転可能要素4150は、試料採取ポート4154bおよび第1の希釈チャンバ4151aが位置合わせされるように回転され得、そのため試料採取ポート4154bの容積内に貯蔵されているGI管からの流体試料が第1の希釈チャンバ内の希釈液と混合されて第1の希釈物を形成できる。第1の希釈物は次いで、ポート4154bおよび第1の希釈チャンバ4151aの結合された容積を占め得る。任意選択として、回転可能要素4150はその後、第2の位置まで回転され得、そのため第1の希釈物の一部を含むポート4154bが次いで位置合わせされるように移動されて、別の希釈チャンバ、例えば、回転方向に沿って第1の希釈チャンバに隣接している第2の希釈チャンバ、と流体連通するようになる。このようにして、ポート154b内に貯蔵されている第1の希釈物は次いで、第2の希釈チャンバ内に貯蔵されている希釈液で再度、希釈され得る。同様に、回転可能要素4150が回転し続けて、ポート4154bが連続的に各希釈チャンバと位置合わせされるのを可能にする場合、元のGI液試料は連続的に希釈され得、各希釈チャンバ4151a〜nには異なる希釈率で希釈されたGI液試料が残され得る。
図29は、本明細書で説明する摂取可能装置内の回転可能要素(例えば、図28および図29における4150)を取り囲むために5つの希釈チャンバ(例えば、4151a〜bを含む)のセットの部分を形成する要素4140の一実施形態を示す。いくつかの実施形態では、装置は単一の希釈チャンバを含み得る。代替として、装置は2、3、4、5、6、7、8または9以上の希釈チャンバを含み得る。
いくつかの実施形態では、各希釈チャンバ4151a〜nは、摂取可能装置4000が投与される前に希釈液で充填され得る。別の実施形態では、希釈液は、摂取可能装置4000内の別個のリザーバ(図示せず)内に貯蔵され得る。摂取可能装置4000がGI管内の標的位置にあると判断される時、ポンピング機構は希釈液を、リザーバの1つ以上の排出口(図示せず)から1つ以上の希釈チャンバ4151a〜bにポンプで注入し得る。ポンピング機構および希釈液を貯蔵するリザーバは、2016年9月9日に出願された、米国仮出願第62/385, 553号に記載されている摂取可能装置の電気機械式送達機構と同様の形を取り得、それは参照により全体として本明細書に明示的に組み込まれる。
いくつかの実施形態では、シェル要素4140は、希釈チャンバ4151a〜nの間に弁またはポンプ(図示せず)を有し得る。例えば、第1の希釈チャンバからの希釈液は、第2の希釈チャンバに、2つのチャンバ間の弁を介してポンプで注入され得る。ポンプおよび弁機構は、2016年9月9日に出願された、米国仮出願第62/385,553号に記載されている摂取可能装置の電気機械式送達機構と同様の形を取り得、それは参照により全体として本明細書に明示的に組み込まれる。
いくつかの実施形態では、本明細書で説明する方法および装置は、流体試料、またはその希釈物を、希釈液と混合して、流体試料の1つ以上の希釈物を生成することを伴う。例えば、いくつかの実施形態では、流体試料は、第1の希釈チャンバ内の希釈液と混合されて、第1の希釈物を生成し、第1の希釈物の一部が第2の希釈チャンバ内の希釈液と混合されて、第2の希釈物を生成し、第2の希釈物の一部が第3の希釈チャンバ内の希釈液と混合されて、第3の希釈物を生成し、任意選択として、第3の希釈物の一部が第4の希釈チャンバ内の希釈液と混合されて、第4の希釈物を生成し、任意選択として、第4の希釈物の一部が第5の希釈チャンバ内の希釈液と混合されて、第5の希釈物を生成する。
流体試料の相対的希釈は、流体試料、またはその希釈物、および各希釈チャンバ内で混合される希釈液の相対量によって決まる。いくつかの実施形態では、流体試料、またはその希釈物は、約1:1〜約1:1000の間、約1:1〜約1:100の間、約1:1〜約1:120の間、または約1:1〜約1:10の間の割合で希釈液と混合される。任意選択として、流体試料、またはその希釈物、および各希釈チャンバ内で混合される希釈液の相対量は、異なる希釈チャンバが異なる希釈物を含むように、変えられる。いくつかの実施形態では、本明細書で説明する方法および装置は、流体試料の一連の10倍希釈を生成する。いくつかの実施形態では、本明細書で説明する方法および装置は、流体試料中の所与の細菌濃度に対して、希釈物の一部が細菌を含むことを予期されず、希釈物の一部は細菌を含むことを予期され、従って、培養されると細菌増殖を示すように、一連の流体試料の希釈物を生成する。
以下の例で提示するように、1つ以上の希釈物中での細菌増殖の存在または非存在の判断は、GI管からの元の流体試料中の細菌濃度を推定するために使用できる。希釈系列および細菌増殖の存在または非存在を検出する2値検出システムの使用は、試料中の細菌濃度を直接定量化しようとするもっと複雑な検出システムに対していくつかの優位性を提示する。例えば、2値検出システムは堅牢で小型化を行いやすく、従って、本明細書で説明する摂取可能装置内での使用に適している。また、流体試料を希釈すると、干渉を減らしながら、ダイナミックレンジを拡大する。その結果、いくつかの実施形態では、本明細書で説明する方法および装置は、細胞の増殖、任意選択として、細菌増殖、の存在または非存在を検出することを含む。いくつかの実施形態では、本明細書で説明する方法および装置は、GI管からの流体試料の1つ以上の希釈物中で、細菌増殖の存在または非存在を検出することを含む。
いくつかの実施形態では、1つ以上の希釈物での細菌増殖の存在または非存在は、流体試料中の細菌濃度を推定するために使用され得る。例えば、いくつかの実施形態では、約5μLの流体試料は、希釈チャンバの1つ内で約10000倍に希釈され、希釈チャンバ内での細菌増殖の存在の検出は、流体試料中での10以上のコロニー形成単位/mL(CFU/mL)の細菌濃度を示す。10CFU/mL細菌濃度の10μLの流体試料は、約100CFUを含むであろう。かかる10μLの流体試料の10000倍希釈は、CFUまたは細菌を含んでいる可能性が低く(理論上は0.01細菌)、従って、培養した場合に細菌増殖を示すことは予期されないであろう。
代替として、いくつかの実施形態では、本明細書で説明する方法および装置は、1つ以上の培養した試料中の細菌濃度のレベルを検出することを含む。例えば、いくつかの実施形態では、元の流体試料中の細菌濃度を推定するために、培養した試料中の細菌のレベルを推定を提供するために、培養した試料の定量化可能な特性が測定される。
いくつかの実施形態では、本明細書で説明する装置は、1つ以上の細胞および/または分析物を検出するための検出システムを含む。いくつかの実施形態では、細胞は細菌(例えば、特定の属、種および/または株の細菌)である。細菌を検出するための当技術分野で周知の異なる検出システムが、本明細書で説明する装置と共に使用され得る。いくつかの実施形態では、検出システムは、希釈した試料中で細菌増殖の存在または非存在を検出する。いくつかの実施形態では、検出システムは、培養した試料中で細菌増殖の存在または非存在を検出する。代替または追加として、検出システムは、1つ以上の培養した試料中で細菌のレベルを検出する。例えば、いくつかの実施形態では、流体試料、その希釈物または培養した試料中で細菌を検出および/または定量化するために、コールターカウンタが使用される。別の実施形態では、流体試料、その希釈物または培養した試料中で細菌を検出および/または定量化するために、光学検出システムが使用される。
いくつかの実施形態では、検出システムは、1つ以上の希釈チャンバ内の希釈物または培養した試料中で細胞および/もしくは分析物を検出する。代替として、装置は、1つ以上の別個の検出チャンバを含み、検出システムは、検出チャンバ内の流体試料またはその希釈物中で細胞および/もしくは分析物を検出する。いくつかの実施形態では、1つ以上の希釈チャンバと1つ以上の検出チャンバとの間の流体連通が、1つ以上のポート、弁および/またはポンプによって制御される。
いくつかの実施形態では、検出システムは、細胞および/または分析物を複数の時点で検出する。例えば、いくつかの実施形態では、検出システムは、細菌増殖が、GI管から希釈チャンバへの細菌の取込みに起因することを確認するために、GI管からの流体試料と無菌培地を混合する前に、無菌培地内の細菌を検出する。いくつかの実施形態では、検出システムは、第1の時点および第2の時点において細菌を検出する。いくつかの実施形態では、第2の時点は、第1の時点に対して、培養した流体試料中で細菌増殖を可能にするように選択される。例えば、いくつかの実施形態では、第2の時点は、第1の時点後、約1時間〜6時間の間、約1時間〜4時間の間、または約2時間〜4時間の間である。いくつかの実施形態では、第1の時点における細菌検出は、対照として役立つ。
いくつかの実施形態では、検出システムは、1つ以上の培養した試料中の細菌に対する増殖曲線を決定するために、3以上の時点において細菌のレベルを検出する。例えば、細菌のレベルは、試料が合計で2〜12時間、収集された後、1つ以上の培養した試料中で30分または60分ごとに検出され得;それにより、増殖曲線を生成する。増殖曲線は次いで、1つ以上の標準的な増殖曲線と比較され得る。いくつかの実施形態では、標準的な増殖曲線は、既知の細菌濃度での試料の増殖を表す。いくつかの実施形態では、標準的な増殖曲線は、小腸内細菌異常増殖(SIBO)の 被験者からの増殖曲線を表す。
いくつかの実施形態では、本明細書で説明する実施形態は、1つ以上の細胞および/または分析物を検出するために光学検出システムを使用する。いくつかの実施形態では、光学検出システムは、光源および光検出器を含む。いくつかの実施形態では、光源および光検出器は、希釈チャンバまたは検出チャンバを通る光路を画定するように動作可能である。いくつかの実施形態では、光学検出システムは、1つ以上の波長で光路に沿って、光の吸光度または光学濃度を測定する。
いくつかの実施形態では、光学検出システムは、400nm〜1000nmの間の1つ以上の波長で、光の吸光度を測定する。いくつかの実施形態では、光学検出システムは、約500nm〜700nmの間の1つ以上の波長で、光の吸光度を測定する。いくつかの実施形態では、光学検出システムは、約600nmで、光の吸光度を測定する。
いくつかの実施形態では、本明細書で説明する装置は、被験者内で装置の外部のGI管または生殖器系の環境データを測定するために1つ以上の環境センサーを含む。いくつかの実施形態では、環境データは、病状の診断用など、被験者のGI管または生殖器系の1つ以上の特性を判断するのを支援するために使用される。代替または追加として、環境データは、被験者のGI管内での装置の位置を判断するために使用される。いくつかの実施形態では、1つ以上の環境センサーは、静電容量センサー、温度センサー、インピーダンスセンサー、pHレベルセンサーおよび/または光センサーを含む。いくつかの実施形態では、1つ以上の環境センサーは、pH、温度、移行時間、またはそれらの組合せを測定する。pH変化を検出する装置の例には、MedimetricsのIntelliCap(登録商標)技術(Becker,Dieterら,”Novel orally swallowable IntelliCap(登録商標)device to quantify regional drug absorption in human GI tract using diltiazem as model drug.”AAPS PharmSciTech 15.6(2014):1490−1497を参照)およびRani TherapeuticsのAuto−Pill(商標)技術(米国特許9,149,617を参照)を含む。
いくつかの実施形態では、被験者のGI管内での装置の位置に関するデータは、GI管から流体試料を取得して、その流体試料を1つ以上の希釈チャンバに移送する時を判断するために使用される。その結果、いくつかの実施形態では、装置は、GI管内での装置の位置に基づいて、被験者のGI管からの流体試料を1つ以上の希釈チャンバに移送するように構成されたマイクロコントローラを含む。
いくつかの実施形態では、装置は、外部基地局から動作パラメータを受信し、かつ/またはデータを外部基地局に送信するように構成される通信サブユニットを含む。また、本明細書で説明する装置および外部基地局を含むシステムも提供される。いくつかの実施形態では、動作パラメータは、GI管から流体試料を取得し、その試料を1つ以上の希釈チャンバに移送するためのタイミング命令を含む。いくつかの実施形態では、外部基地局に送信されるデータは、培養した試料中での細菌増殖の存在または非存在を示すデータを含む。
一般に、摂取可能装置がGI管の異なる所定の領域から異なる試料を取得するか、またはGI管内でのその位置に基づいてある動作が摂取可能装置内でトリガーされることが可能である。例えば、摂取可能装置が発光ダイオードおよびセンサーの様々な組合せを使用して、装置が胃、小腸、または大腸にあるかを判断することが可能であり得る。これは、異なる波長で光を放出し、摂取可能装置の周囲の環境により各波長で反射された光のレベルを測定し、この情報を使用してGI管の様々な異なる部分の異なる反射特性に基づいて摂取可能装置の概略位置を判断することによって行われ得る。一旦、摂取可能装置がGI管の特定の所定の部分(例えば、小腸、または空腸などの小腸の特定の部位)にあると判断すると、摂取可能装置は、GI管のその部分から試料を取得し、その試料を摂取可能装置内の1つ以上の試料採取チャンバまたはインキュベーションチャンバ内に貯蔵するように構成され得る。
別の実施形態では、摂取可能装置は、Phaeton ResearchのEnterion(商標)カプセル(Teng、Renli、およびJuan Maya.”Absolute bioavailability and regional absorption of ticagrelor in healthy volunteers.”Journal of Drug Assessment 3.1(2014):43−50を参照)によって採用されているようなガンマシンチグラフィ技術もしくは他のradio−tracker技術を使用して、または摂取可能装置内の永久磁石の磁場強度をモニタリングして(T.D.Thanら、“A review of localization systems for robotic endoscopic capsules,”IEEE Trans.Biomed.Eng.,vol.59,no.9,pp.2387−2399,Sep.2012を参照)、位置確認され得る。
さらに他の実施形態では、摂取可能装置は、とりわけ、装置の位置を判断するために使用できるGI管のビデオ画像データを生成するためのカメラを含み得る。ビデオ撮像カプセルの例には、MedtronicのPillCam(商標)、OlympusのEndocapsule(登録商標)、およびIntroMedicのMicroCam(商標)(Basarら、“Ingestible Wireless Capsule Technology:A Review of Development and Future Indication”International Journal of Antennas and Propagation(2012);1−14を参照)を含む。他の撮像技術はサーマルイメージングカメラ、および異なる画像を生成するために超音波またはドップラー原理を採用するもの(中国特許開示CN104473611: “Capsule endoscope system having ultrasonic positioning function”を参照)を含む。
LOCI
いくつかの実施形態では、本出願は、試料中の分析物を検出するための摂取可能装置を提供し、摂取可能装置は:(1)複数のドナー粒子であって、複数のドナー粒子の各々は光増感剤を含み、分析物に結合する第1の分析物結合剤(例えば、抗原結合剤)と共役しており、光増感剤は、その励起状態において、一重項酸素を生成可能である;および(2)複数の受容体粒子であって、複数の受容体粒子の各々は、化学発光性化合物を含み、分析物に結合する第2の分析物結合剤(例えば、抗原結合剤)と共役しており、前記化学発光性化合物は一重項酸素と反応してルミネセンスを放出することが可能である、を含む組成物を保持するように構成される試料採取チャンバを含む。いくつかの実施形態では、第1および第2の分析物結合剤は抗原結合剤(例えば、抗体)である。いくつかの実施形態では、第1および第2の抗原結合剤は、分析物の同じエピトープ(例えば、タンパク質)に結合する。いくつかの実施形態では、第1および第2の抗原結合剤は、空間的に重なり合う分析物の別個のエピトープ(例えば、タンパク質)に結合する。いくつかの実施形態では、第1および第2の抗原結合剤は、空間的に重なり合わない分析物の別個のエピトープ(例えば、タンパク質)に結合する。いくつかの実施形態では、第1および/または第2の分析物結合剤(複数可)は、抗体である。いくつかの実施形態では、第1および/または第2の分析物結合剤(複数可)は、アフィマーである。いくつかの実施形態では、第1および/または第2の分析物結合剤(複数可)は、抗原結合剤はアプタマーである。
いくつかの実施形態では、本出願は、試料中の分析物を検出するための摂取可能装置を提供し、摂取可能装置は:(1)複数のドナー粒子であって、複数のドナー粒子の各々が光増感剤を含み、分析物に結合する第1の分析物結合剤(例えば、抗原結合剤)と共役しており、光増感剤は、その励起状態において、一重項酸素を生成可能である;(2)複数の受容体粒子であって、複数の受容体粒子の各々が、化学発光性化合物を含み、分析物に結合する第2の分析物結合剤(例えば、抗原結合剤)と共役しており、前記化学発光性化合物は一重項酸素と反応してルミネセンスを放出することが可能である、を含む組成物を吸収している吸収材料(例えば、吸収パッドまたは吸収性スポンジ)で作られている部材を保持するように構成される試料採取チャンバを含む。いくつかの実施形態では、第1および第2の分析物結合剤は抗原結合剤(例えば、抗体)である。いくつかの実施形態では、第1および第2の抗原結合剤は、分析物(例えば、タンパク質)の同じエピトープに結合する。いくつかの実施形態では、第1および第2の抗原結合剤は、空間的に重なり合う分析物(例えば、タンパク質)の別個のエピトープに結合する。いくつかの実施形態では、第1および第2の抗原結合剤は、空間的に重なり合わない分析物(例えば、タンパク質)の別個のエピトープに結合する。
いくつかの実施形態では、吸収材料は吸収性スポンジである。いくつかの実施形態では、吸収性スポンジは親水性スポンジである。いくつかの実施形態では、吸収性スポンジは:綿繊維、レーヨン、ガラス、ポリエステル、ポリエチレン、ポリウレタン、ニトロセルロース、および同様のものなど、から成る群から選択される。いくつかの実施形態では、吸収性スポンジは、ポリエステルまたはポリエチレンである。いくつかの実施形態では、吸収性スポンジは、Ahlstrom Grade 6613H、Porex 1/16”Fine Sheet 4897,Porex 1/8”Fine Sheet 4898,Porex 4588 0.024”Conjugate release pad、Porex PSU−567、および濾紙から成る群から選択される。いくつかの実施形態では、吸収性スポンジは、Ahlstrom Grade 6613H(Lot 150191)またはPorex PSU−567である。本出願は、本明細書で説明する吸収材料を準備するための方法をさらに提供し、本出願の組成物を含む水溶液を吸収材料に注入するステップを含む。いくつかの実施形態では、本方法は、水溶液を吸収している吸収材料を、0〜100℃、0〜50℃、0〜40℃、0〜30℃、0〜20℃、0〜10℃、または0〜4℃の範囲の温度で、総含水量を重量の50%、40%、30%、20%、15%、10%、7%、5%、3%、1%、0.7%、0.5%、0.3%、または0.1%未満まで減らすのに十分な期間、乾燥させるステップを含む。
いくつかの実施形態では、本開示は、胃腸管内で1つ以上の試料から1つ以上の分析物の存在、非存在または量を測定する方法を提供する。一般に、LOCIを伴う実施形態では、分析物は、本明細書で説明する方法を使用して分析物の検出を可能にするために、2つの分析物結合剤によって同時に結合可能である。LOCIを伴う実施形態で使用できる例示的な分析物は、タンパク質、ペプチド、および微生物(例えば、細菌)を含むが、それらに制限されない。LOCIを伴う実施形態での使用に適した分析物の様々な例は上で説明されている。
いくつかの実施形態では、1つ以上の分析物は、例えば、異なる時点または異なる位置において、複数回、測定される。一実施形態では、単一の装置が、1つ以上分析物を1つ以上の時点または位置で測定し;それにより生理学的部位の「分子地図」を作成する。測定は、胃腸管内の任意の位置で行うことができる。例えば、一態様では、十二指腸、空腸、回腸、上行結腸、横行結腸または下行結腸の1つ以上からの試料からの分析物が、小腸および大腸の分子地図を作成するために測定できる。一態様では、試料は十二指腸からである。一態様では、一態様では、試料は空腸からである。一態様では、試料は回腸からである。一態様では、試料は上行結腸からである。一態様では、試料は横行結腸からである。一態様では、試料は下行結腸からである。
別の態様では、高解像度の分子地図を作成するために、もっと短い距離の胃腸管(例えば、回腸)に関して一連の測定を行うことができる。いくつかの実施形態では、以前の内視鏡撮像で分子地図作成(例えば、バイオマーカー地図作成)のために患部を識別し得る。例えば、胃腸科医は、患者の回腸および盲腸内でクローン病の存在を識別するために撮像(例えば、カメラを備えた内視鏡)を使用し得、患者のこの患部内で炎症関連分析物を測定するために、本明細書の本発明の方法および技術が使用され得る。関連実施形態では、炎症関連分析物、もしくは任意の分析物は、病気再燃をモニターするため、または治療薬に対応するために、1日以上おきに測定され得る。例示的な炎症関連分析物は、抗グリカン抗体;抗サッカロマイセスセレビシエ抗体(ASCA);抗laminaribioside抗体(ALCA);抗chitobioside抗体(ACCA);抗mannobioside抗体(AMCA);抗ラミナリン(抗L)抗体;抗キチン(抗C)抗体;抗外膜ポリンC(抗OmpC)抗体;抗Cbir1フラジェリン抗体;抗I2抗体(例えば、Mitsuyamaら(2016)World J.Gastroenterol.22(3):1304−10を参照);膵外分泌を標的にする自己抗体(PAB);核周囲型抗好中球抗体(pANCA);カルプロテクチン;血管内皮増殖因子(VEGF)、C反応性タンパク質(CRP)、インターロイキン−6(IL−6)、または腫瘍壊死因子(TNF−α)などのサイトカイン;細胞内接着分子(ICAM)(例えば、ICAM−1)または血管接着分子(VCAM)(例えば、VCAM−1)などの接着分子;または血清アミロイドA(SAA)を含む。
光によって励起される光増感剤は、比較的光安定性で、一重項酸素と効率的に反応しない。いくつかの構造的特徴がほとんどの有用な増感剤に存在する。ほとんどの増感剤は、強固で、頻繁に芳香族構造中に保持された、少なくとも1つの、しばしば3つ以上の共役二重または三重結合を有する。それらはしばしば、カルボニル基もしくはイミン基または周期表の列3〜6から選択された重元素、特に、ヨウ素もしくは臭素などの、項間交差を促進する、少なくとも1つの基を含むか、またはそれらは拡張芳香族構造を有し得る。典型的な増感剤は、アセトン、ベンゾフェノン、9−チオキサントン、エオシン、9,10−ジブロモアントラセン、メチレンブルー、メタロポルフィリン、例えば、ヘマトポルフィリン、フタロシアニン、クロロフィル、ローズベンガル、バックミンスターフラーレンなど、ならびにかかる化合物をさらに脂溶性もしくは、さらに親水性にするため、および/または付着のための付着基として、1〜50原子の置換基を有するこれらの化合物の誘導体を含む。本発明で利用され得る他の光増感剤の例は、前述の特性を有するものであり、N.J.Turro,“Molecular Photochemistry,”132ページ,W.A.Benjamin Inc.,N.Y.1965に列挙されている。
いくつかの実施形態では、光増感剤が油滴、リポソーム、ラテックス粒子などに加えられる場合、光増感剤は、脂溶性構成要素への溶解を確実にするために比較的非極性である。
いくつかの実施形態では、本明細書での使用に適した光増感剤は、外部光源による活性化の有無にかかわらず、一重項酸素を生成できる他の物質および組成物を含む。従って、例えば、モリブデン酸(MoO4)塩およびクロロペルオキシダーゼおよびミエロペルオキシダーゼ+臭化物または塩素イオン(Kanofsky,J.Biol.Chem.(1983)259 5596)は、過酸化水素の一重項酸素および水への転換を触媒することが示されている。これらの組成物のいずれも、例えば、粒子に含めてアッセイ法で使用でき、過酸化水素は補助的な試薬として含まれ、クロロペルオキシダーゼは表面に結合し、モリブデン酸はリポソームの水相に組み込まれる。光増感剤として本発明の範囲には、真の増感剤ではないが、熱、光、または化学活性化によって励起されると、一重項酸素の分子を放出する化合物も含まれる。このクラスの化合物の最も良く知られたメンバーは、1,4−ビスカルボキシエチル−1,4−ナフタレンエンドペルオキシド、9,10−ジフェニルアントラセン−9,10−エンドペルオキシドおよび5,6,11,12−テトラフェニルナフタレン5,12−エンドペルオキシドを含む。これらの化合物による加熱または光の直接吸収は一重項酸素を放出する。
化学発光性化合物は、一重項酸素と化学反応を起こして、250〜1200nmの範囲の波長内の光の同時または後続の発光で分解できる準安定中間体を形成する物質である。本出願での使用に適した例示的な化学発光性化合物は、米国特許第6,251,581号および第7,709,273号、ならびに特許協力条約(PCT)国際出願公開第WO1999/042838号に記載されているものを含む。例示的な化学発光性化合物は以下を含む:
Figure 2020513554
前述の出願の全ては、参照により全体として本明細書に明示的に組み込まれる。発光は通常、分解および光放出を引き起こすためのエネルギーアクセプタまたは触媒なしで生じる。いくつかの実施形態では、中間体が、その形成に続いて、加熱または補助的な試薬の添加なしで、自然に分解する。しかし、中間体の形成後の試薬の添加または分解を促進するための高温の使用は、いくつかの化学発光性化合物に対して望ましくあり得る。化学発光性化合物は通常、しばしばジオキセタンまたはジオキセタノンの形成を伴って、一重項酸素と反応する電子豊富な化合物である。かかる化合物の例は、エノールエーテル、エナミン、9−アルキリデンキサンタン、9−アルキリデン−N−アルキルアクリジン、アリールビニルエーテル、ジオキセン、アリールイミダゾールおよびルシゲニンである。他の化学発光性化合物は、一重項酸素と反応して中間体を与え、それはその後、発光を伴って別の試薬と反応する。例示的な化合物は、ルミノールおよびシュウ酸エステルなどのヒドラジドである。
対象の化学発光性化合物は一般に、300ナノメートル以上、および通常は400nm以上の波長で発光する。単独でまたは蛍光分子と共に、血清成分が光を吸収する領域を越えた波長で光を放出する化合物は、本発明で特に有用である。血清の蛍光は、500nm以上で急速に落ち、550nm以上で比較的重要でなくなる。従って、分析物が血清内にある場合、550nm以上、例えば、600nm以上で光を放出する化学発光性化合物は使用に適切であり得る。化学発光性化合物の自己感作を回避するために、いくつかの実施形態では、化学発光性化合物は、光増感剤を励起させるために使用した光を吸収しない。いくつかの実施形態では、増感剤は、500nmより長い光波長で励起され、従って、化学発光性化合物による光吸収は500nm以上の超低であることが望ましい。
化学発光性化合物からの長波長発光が望ましい場合、化学発光性化合物に結合した、ピレンなどの長波長発光体が使用できる。代替として、蛍光分子は、化学発光性化合物を含む培地に含めることができる。いくつかの実施形態では、蛍光分子は、活性化された化学発光性化合物によって励起され、化学発光性化合物の発光波長よりも長い、通常は550nmを越える、波長で発光する。蛍光分子は、光増感剤を活性化するために使用された光の波長で吸収しないことも通常、望ましい。有用な染料の例には、ローダミン、エチジウム、ダンシル、Eu(fod)、Eu(TTA)、Ru(bpy) ++(ここでbpy=2,2’−ジピリジル、など、を含む。一般に、これらの染料は、エネルギー移動プロセスにおいてアクセプタの機能を果たし、いくつかの実施形態では、高い蛍光量子収率を有して、一重項酸素と急速に反応しない。それらは、化学発光性化合物の粒子への組込みを伴って、粒子に同時に組み込むことができる。
一般に、粒子は、少なくとも約20nm、最高で約20ミクロンであり、通常は少なくとも約40nm、最高で約10ミクロンであり、例えば、約0.10〜2.0ミクロンの直径で、通常は1ピコリットル未満の体積を有する。本出願での使用に適した例示的な粒子(ドナーおよび受容体粒子の両方を含む)は、米国特許第6,251,581号および第7,709,273号、ならびにPCT国際公開第WO1999/042838号に記載されているものを含み、それらは参照により全体として本明細書に明示的に組み込まれる。いくつかの実施形態では、本明細書で使用する粒子は、適切な材料で作られているビーズであり得る。粒子(例えば、ビーズ)は、有機または無機、膨潤性または非膨潤性、多孔質または無孔質、任意の密度を有するが、いくつかの実施形態では、水に近似する密度、おおまかに約0.7〜約1.5g/mlで、水懸濁性であり得、透明、一部透明、または不透明であり得る材料から成り得る。粒子は電荷を有することもあれば、有していないこともあり、それらが荷電している場合、いくつかの実施形態では、それらは陰性である。粒子は固形(例えば、重合体、金属、ガラス、鉱物、塩および珪藻などの有機および無機)、油滴(例えば、炭化水素、フッ化炭素、ケイ素流体)、または小胞(例えば、リン脂質などの合成または細胞および小器官などの天然)であり得る。粒子は、有機もしくは無機高分子を含むラテックス粒子または他の粒子;脂質二重層、例えば、リポソーム、リン脂質小胞;油滴;ケイ素粒子;金属ゾル;細胞;および染料微結晶であり得る。
有機粒子は通常、重合体、付加重合体または縮合重合体のいずれかであり、それらはアッセイ培地に容易に分散する。有機粒子はまた、それらの表面で、直接または間接的のいずれかで、分析物結合剤に結合するために、およびそれらの表面で、光増感剤もしくは化学発光性化合物に結合するか、またはそれらの体積内に組み込むために、吸着性または機能化可能(functionalizable)である。
粒子は、自然発生材料、合成的に改変される自然発生材料および合成材料から得ることができる。脂質二重層などの天然または合成集成体、例えばリポソームおよび非リン脂質小胞は、本明細書での使用に適している。特に対象の有機高分子は多糖類、特に架橋した多糖類、例えば、アガロース、SEPHAROSE(登録商標)(Pharmacia Biotech)として入手可能、デキストラン、SEPHADEX(登録商標)(Pharmacia Biotech)およびSEPHACRYL(登録商標)(Pharmacia Biotech)として入手可能、セルロース、澱粉、ならびに同様のものなど;付加重合体、例えば、ポリスチレン、ポリアクリルアミド、アクリル酸およびメタクリル酸の誘導体のホモポリマーおよびコポリマー、特にハイドロゲルを含む遊離のヒドロキシル官能価を有するエステルおよびアミド、ならびに同様のものなど、である。無機高分子は、シリコーン、ガラス、Bioglasとして入手可能、および同様のものを含む。ゾルは、金、セレン、および他の金属を含む。粒子は、ポルフィリン、フタロシアニンなどの、分散された非水溶性染料でもあり得、それらは光増感剤としても機能し得る。粒子は、珪藻、細胞、ウイルス粒子、マグネトソーム、細胞核および同様のものも含み得る。
粒子が市販されている場合、粒子サイズは、大きな粒子を、粉砕、超音波処理、撹拌などの機械的手段によって細かい粒子に破壊することにより異なり得る。
いくつかの実施形態では、粒子は、多官能性であるか、もしくは多官能性を持たせることが可能であるか、または特異的もしくは非特異的な共有結合性もしくは非共有結合性相互作用を通して、分析物結合剤、光増感剤、もしくは化学発光性化合物に結合もしくは共役できるか、もしくは関連付けられることが可能である。多種多様な官能基が利用可能であるか、または組み込むことができる。例示的な官能基は、カルボン酸、アルデヒド、アミノ基、シアノ基、エチレン基、ヒドロキシル基、メルカプト基および同様のものを含む。分析物結合剤、化学発光性化合物または光増感剤の粒子への共有結合が採用される場合、連結の方法は周知であり、文献に十分に説明されている。例えば、Cautrecasas,J.Biol,Chem.,245:3059(1970)を参照。連結基の長さは、連結されている化合物の性質、粒子の性質、連結されている化合物間の距離の影響および分析物結合剤と分析物の結合における粒子ならびに同様のものに応じて、異なり得る。
光増感剤および/または化学発光性化合物は、溶けるか、または粒子の表面に非共有結合的に結合することを選択できる。いくつかの実施形態では、これらの化合物は疎水性であり得、粒子から分離するそれらの能力を低下させ、それにより両方の化合物を同じ粒子と関連付けさせ得る。これは恐らく、光増感剤もしくは化学発光性化合物のいずれかと関連付けられる1つの組成物だけの粒子を利用することにより、または光増感剤の1つのタイプの粒子との関連付けおよび化学発光性化合物の他のタイプの粒子との関連付けに有利に働くように組成物において異なる2つのタイプの粒子を使用することにより、さらに低下できる。
各粒子と関連付けられる光増感剤または化学発光分子の数は、平均的に通常、少なくとも1つであり、その粒子が完全に光増感剤または化学発光物質分子で構成されるほど十分に高い可能性がある。いくつかの実施形態では、分子の数は、アッセイにおいて最高シグナルをバックグラウンドに提供するために経験的に選択される。いくつかの場合、これは、複数の異なる光増感剤分子を粒子に相関させることにより最も良く達成される。いくつかの実施形態では、粒子中の光増感剤または化学発光性化合物と分析物結合剤の比率は少なくとも1、例えば、少なくとも100:1最大で1,000以上:1など、にすべきである。
一般に、油滴は、例えば、リン脂質、スフィンゴミエリン、アルブミンおよび同様のものなどの、両親媒性分子である乳化剤でコーティングおよび安定化された脂溶性化合物を含む流体粒子である。
リン脂質は、脂肪族ポリオールの脂肪族カルボン酸エステルを基にし、少なくとも1つのヒドロキシル基が、約8〜36の、より一般的には約10〜20の炭素原子のカルボン酸エステルで置換され、それは、0〜3、より一般的には0〜1位置のエチレン性不飽和および少なくとも1つ、通常は1つだけの、リン酸塩で置換されたヒドロキシル基を有してリン酸エステルを形成し得る。リン酸基は、一般にヒドロキシルまたはアミノ基を有する、ジもしくはさらに高い官能性である小さい脂肪族化合物でさらに置換され得る。
油滴は、適切な脂溶性化合物を界面活性剤、アニオン、カチオンまたは非イオンと混合することによる従来の手順に従って作ることができ、界面活性剤は、混合物の約0.1〜5、より一般的には約0.1〜2重量パーセント存在し、水性媒体中の混合物を、超音波処理またはボルテックスなど、攪拌させる。例示的な脂溶性化合物は、炭化水素油、フッ化炭素を含むハロゲン化炭素、アルキルフタレート、リン酸トリアルキルなど、を含む。
分析物結合剤は通常、油滴の表面に吸着されるか、または油滴の表面成分に直接もしくは間接的に結合する。分析物結合剤は、液体粒子の調製中または調製後のいずれかに、液体粒子に組み込まれ得る。分析物結合剤は通常は、粒子の表面上に存在する分子の約0.5〜100、約1〜90、約5〜80および約50〜100モルパーセント、存在する。
以下は、両親媒性化合物の、制限ではなく実例としての、リストであり、油滴を安定化させるために利用され得る:ホスファチジルエタノールアミン、ホスファチジルコリン、ホスファチジルセリン、ジミリストイルホスファチジルコリン、卵ホスファチジルコリン、ジパルミトイルホスファチジルコリン、ホスファチジン酸、カルジオリピン、レシチン、ガラクトセレブロシド、スフィンゴミエリン、リン酸ジセチル、ホスファチジルイノシトール、2−トリヘキサデシルアンモニウムエチルアミン、1,3−ビス(リン酸オクタデシル)−プロパノール、ステアロイルオキシエチレンリン酸塩(stearoyloxyethylene phosphate)、リン脂質、ジアルキルリン酸、ドデシル硫酸ナトリウム、陽イオン界面活性剤、陰イオン界面活性剤、アルブミンなどのタンパク質、非イオン性界面活性剤など。
親油基を有し、前述した他の化合物も使用され得る。大抵の場合、これらの化合物は、6〜20の炭素原子のアルキル基、通常はアルキル基の混合物、を有するアルキルベンゼンであり、それは、直鎖または分岐鎖で、カルボキシル基、ヒドロキシル基、ポリオキシアルキレン基(2〜3の炭素原子のアルキレン)、カルボキシル基、スルホン酸基、またはアミノ基を有する。通常は約10〜36の、より一般的には約12〜20の炭素原子である、脂肪族脂肪酸も使用され得る。また、脂肪酸に対して示された炭素制限を有する脂肪アルコール、同様の炭素制限の脂肪アミンおよび様々なステロイドも用途があり得る。
油滴は、フッ化炭素油またはシリコーン油(ケイ素粒子)を含むことができる。かかる油滴は、Giaeverにより米国特許第4,634,681号および第4,619,904号に記載されており、その各々は、参照により全体として本明細書に組み込まれる。これらの液滴は、フッ化炭素油またはシリコーン油を水相中に分散させることによって形成される。液滴は、選択された油(一般に、かかる油は市販されている)の少量を大量の水相をもつ容器中に置くことによって調製される。液体系は乳化をもたらすために攪拌され、次いで遠心分離される。均一相が取り除かれて、残留液滴が水性緩衝媒体中で再懸濁される。前述の遠心分離およびデカンテーションステップは、液滴が利用される前に、1回以上、繰り返され得る。
分析物結合剤は、いくつかの方法で液滴に結合できる。Giaeverによって記述されているとおり、特定の分析物結合剤、具体的にはタンパク質性分析物結合剤は、乳化ステップの前または後に、過剰な分析物結合剤を水性媒体に投入することにより、液滴上にコーティングできる。過剰な分析物結合剤を除去するために洗浄ステップが望ましい。油の機能化は、分析物結合剤に連結するための前述した官能性をもたらす。かかる官能性は、液滴を光増感剤または化学発光性化合物に連結するためにも利用できる。他方、光増感剤または化学発光性化合物はしばしば、液滴の油相に溶けることを選択され、共有結合的に結合されない。油がフッ化炭素である場合、フッ素化された光増感剤または化学発光性化合物は多くの場合、対応するフッ素化されていない派生物よりも溶けやすい。Giaeverによって記述される他の油滴も本発明において用途がある。
一般に、リポソームは、ほぼ球状の微小胞であり、本発明での使用のための材料の1つである。リポソームは、少なくとも約20nm、最高で約20ミクロンであり、通常は少なくとも約40nmで約10ミクロン未満である、直径を有する。いくつかの実施形態では、リポソームの直径は、沈降または浮選を制限するために、約2ミクロン未満である。
リポソームの外殻は、ある量の水または水溶液を封入する両親媒性二重層で構成される。2つ以上の二重層をもつリポソームは、多重層小胞と呼ばれる。1つの二重層だけをもつリポソームは、単層小胞と呼ばれる。多重層小胞は、脂溶性光増感剤または化学発光性化合物を使用する場合、単層小胞よりも大量のこれらの材料を組み込むそれらの能力のために、本明細書での使用に適している。本発明で利用可能な粒子の調製において利用されるリン脂質は、レシチン、または飽和もしくは不飽和12−炭素もしくは24−炭素直鎖脂肪酸の合成グリセリルリン酸ジエステルを含む天然膜中に見られる任意のリン脂質またはリン脂質混合物にでき、リン酸塩は、モノエステルとして、またはエタノールアミン、コリン、イノシトール、セリン、グリセリンおよび同様のものなどの、極性アルコールのエステルとして、存在できる。適切なリン脂質は、L−α−パルミトイルオレオイルホスファチジルコリン(POPC)、パルミトイルオレオイルホスファチジルグリセロール(POPG)、L−α−ジオレオイルホスファチジルグリセロール、L−α(ジオレオイル)−ホスファチジルエタノールアミン(DOPE)およびL−α(ジオレオイル)−ホスファチジルβ−(4−(N−マレイミドメチル)−シクロヘキサン−1−カルボキシアミド)エタノール(DOPE−MCC)を含むが、それらに制限されない。
二重層中のリン脂質は、コレステロールで補充され得、通常は荷電された、極性頭部基、および通常は2つの炭化水素直鎖が含まれた疎水性部分を有する他の両親媒性化合物で置換され得る。かかる置換基の例は、アルキル基が12〜20の炭素原子の直鎖をもつ、ジアルキルリン酸、ジアルコキシプロピルリン酸、参照により本明細書に組み込まれる、1985年12月19日に出願された、米国特許出願第811,146号で開示されるような、N−(2,3−ジ(9−(Z)−オクタ−デセニルオキシ))−プロプ−1−イル−N,N,N,−トリメチル−塩化アンモニウム(DOTMA)、スフィンゴミエリン、カルジオリピン、および同様のものを含む。
いくつかの実施形態では、本発明で利用されるリポソームは、懸濁液を安定化させて、自然凝集を防ぐために高い負電荷密度を有する。
本発明での使用のために、リポソームは、分析物結合剤に結合することができ、水相または非水相のいずれかと関連付けられた光増感剤または化学発光性化合物を有することができるべきである。本発明で利用されるリポソームは通常、脂質小胞の外表面に結合した分析物結合剤を有する。
リポソームは、乾燥させたリン脂質またはリン脂質置換の水溶液中での水和および機械的分散を含む様々な方法で生成され得る。このような方法で調製されたリポソームは、様々な寸法、組成および挙動を有する。機械的に分散されたリポソームの挙動の不均一性および不一致を減らす1つの方法は、超音波処理による。かかる方法は、平均リポソームサイズを縮小する。代替として、リポソームの調製中の最終ステップとして押出しが使用可能である。米国特許第4,529,561号で、リポソームを圧力下で均一孔径の膜を通して押し出して、サイズの均一性を改善する方法が開示されている。
脂質二重層中に溶解した疎水性もしくは両親媒性光増感剤または化学発光性化合物を含むリポソームの調製は、Olsenら、Biochemica et Biophysica Acta,557(9),1979によって説明される方法を含む、様々な方法で実行できる。手短に言えば、クロロホルムなどの有機溶剤中に適切な化合物を含む脂質の混合物が、ガラス容器の壁上で乾燥されて薄膜にされる。脂質膜は、振りまぜまたはボルテックスにより適切な緩衝液中で水和される。その後、その脂質懸濁液が、小孔径、例えば、2.0、1.0、0.8、0.6、0.4、および0.2ミクロン、の孔径を連続的に有する一連のポリカーボネートフィルタ膜を通して押し出される。任意のフィルタ、特に最小フィルタ、を通した濾過の繰り返しが望ましい。リポソームは、例えば、SEPHACRYL(登録商標)S−1000(Pharmacia Biotech)のカラムを通してなど、ゲル濾過によって精製できる。カラムは緩衝液で溶離でき、リポソームが収集される。低温で保存すると、この方法によって調製されたリポソームの有効期間が長くなる。代替として、光増感剤または化学発光性化合物は、リポソームの調製に続いて、脂質懸濁液に添加できる。
液滴およびリポソームの標識化は多くの場合、脂質二重層を含む分子上へのチオールまたはマレイミドまたはビオチン基の組込みを伴う。光増感剤、化学発光分子または分析物結合剤が次いで、その粒子の、それぞれ、スルフヒドリル反応性試薬、スルフヒドリル基、またはアビジンに結合するこれらの材料の1つとの反応によって表面に結合し得る。スルフヒドリル反応基は、ブロモアセトアミドおよびマレイミドなどのアルキル化試薬を含む。
分析物結合剤は、弱い疎水性相互作用によってリポソーム粒子の表面に誘引できるが、かかる相互作用は一般的に、インキュベーションおよび洗浄中に遭遇するせん断力に抵抗するために十分ではない。例えば、上で示したように、メルカプタン基で官能基化された選択された分析物結合剤と前記リポソームを混合することによる、DOPE−MCCの使用によって、官能基化されているリポソーム粒子に分析物結合剤を共有結合的に結合することが可能である。例えば、分析物結合剤が抗体である場合、それはS−アセチルメルカプト無水コハク酸(SAMSA)と反応して加水分解されて、スルフヒドリル改変抗体を提供する。
一般に、ラテックスは、通常は、20nm〜20μm、例えば、直径100〜1000nm、の粒子サイズを有する、粒子状水懸濁性非水溶性高分子化合物を意味する。ラテックスはしばしば、置換ポリエチレン、例えば、ポリスチレン−ブタジエン、ポリアクリルアミドポリスチレン、アミノ基をもつポリスチレン、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、アクリロニトリル−ブタジエン、スチレン共重合体、ポリビニルアセテート−アクリル酸、ポリビニルピリジン、塩化ビニルアクリル酸共重合体、および同様のもの、である。スチレンおよびカルボキシル化スチレンまたはアミノ、ヒドロキシル、ハロなどの他の活性基で官能基化されたスチレンの非架橋重合体が本明細書での使用に適している。いくつかの実施形態では、ブタジエンなどのジエンをもつ置換スチレンの共重合体が使用される。
光増感剤または化学発光性化合物の、本発明で利用されるラテックス粒子との関連付けは、重合による粒子の成形中の組込みを伴い得るが、通常、粒子への非共有結合分解により、予備成形された粒子への組込みを通常、伴う。通常、化学発光性化合物または増感剤の溶液が使用される。利用され得る溶媒は、エタノール、エチレングリコールおよびベンジルアルコールを含むアルコール;ジメチルホルムアミド、ホルムアミド、アセトアミドおよびテトラメチル尿素および同様のものなどのアミド;ジメチルスルホキシドおよびスルホランなどのスルホキシド;ならびにカルビトール、エチルカルビトール、ジメトキシエタンおよび同様のものなどのエーテルならびに水を含む。粒子が溶解しない高沸点を有する溶媒の使用は、化合物の粒子への分解を促進するために高温の使用を可能にし、特に適している。溶媒は、単独で、または組合せて使用され得る。いくつかの実施形態では、光増感剤を組み込むための溶媒は、それらの内在特性のため、またはそれらが後に、粒子に溶けない水などの溶媒中に溶解するそれらの能力のために粒子から除去できるためのいずれかで、光増感剤の三重項励起状態をクエンチしないものである。芳香族溶媒も本明細書での使用に適しており、例えば、粒子に溶ける溶媒などである。化学発光性化合物を粒子に組み込むための溶媒は、それらの内在特性のため、または粒子から除去できる能力のために、ルミネセンスを妨害しない溶媒が選択されるべきである。いくつかの実施形態では、芳香族溶媒が使用され得る。典型的な芳香族溶媒には、ジブチルフタレート、ベンゾニトリル、ナフトニトリル、ジオクチルテレフタレート、ジクロロベンゼン、ジフェニルエーテル、ジメトキシベンゼンなどを含む。
光増感剤または化学発光性化合物を粒子に共有結合しようとする場合を除いて、電子的に中性の光増感剤または化学発光性化合物を使用することが適当であり得る。いくつかの実施形態では、選択される液体培地は重合体ビーズを粘着性点まで軟化しない。ある技術は、光増感剤または化学発光性化合物が少なくとも限られた溶解度を有する液体培地中で、選択されたラテックス粒子を懸濁させることを含む。いくつかの実施形態では、液体培地中の光増感剤および化学発光性化合物の濃度は、一重項酸素形成の最高効率、および培地中での化学発光性化合物からの発光の最高の量子収率を有する粒子を提供するように選択されるが、あまり濃縮されていない溶液も時には使用される。溶媒中での粒子の歪みまたは溶解は、粒子が不溶である混和性共溶媒を加えることにより防止できる。
一般に、手順中に使用される温度は、光増感剤標識粒子の一重項酸素形成能力および化学発光性化合物粒子の量子収率を最大にするように選択されるが、ただし粒子がその選択された温度において融解あるいは凝集すべきでないことを条件とする。通常は高温が使用される。手順に対する温度は一般に、20℃〜200℃、より一般的には50℃〜170℃の範囲であろう。室温ではほとんど不溶性のいくつかの化合物は、例えば、高温において、低分子量アルコール、例えばエタノールおよびエチレングリコールおよび同様のものに可溶であることが認められている。カルボキシル化改変ラテックス粒子はかかる温度で低分子量アルコールに耐えることが示されている。
分析物結合剤はラテックス粒子の表面に物理的に吸着させ得るか、または粒子に共有結合的に結合させ得る。分析物結合剤がラテックス粒子の表面に弱くしか結合しない場合、その結合はある場合には、インキュベーションおよび洗浄中に遭遇する粒子対粒子せん断力に耐えることができない可能性がある。それ故、吸着を最小にする条件下で、分析物結合剤をラテックス粒子に共有結合的に結合させることが適切であり得る。これはラテックスの表面を化学的に活性化することにより達成され得る。例えば、表面カルボキシル基のN−ヒドロキシスクシンイミドエステルが形成でき、粒子表面へのアッセイ成分の非特異的結合を減らすために活性化された粒子が次いで、エステル基と反応するアミノ基をもつリンカーと接触させられるか、またはアミノ基をもつ分析物結合剤と直接接触させられる。リンカーは通常、アッセイ成分が粒子表面に非特異的に結合するのを減らすように選択されて、いくつかの実施形態では、ラテックス粒子への付着および分析物結合剤への付着の両方に適した官能性を提供する。適当な物質には、マレイミド化したアミノデキストラン(MAD)、ポリリジン、アミノ糖類、および同様のものを含む。MADは、Hubertら、Proc.Natl.Acad.Sci.,75(7),3143,1978に記載されているように調製できる。
一方法では、MADは、まず水溶性カルボジイミド、例えば1−(3−ジメチルアミノプロピル)−3−エチルカルボジイミドを使用して、カルボキシル含有ラテックス粒子に付着される。コーティングされた粒子は次いで、試薬中で平衡化されて非特異的結合を防ぐ。かかる試薬には、タンパク質、例えば、ウシγグロブリン(BGG)、および界面活性剤、例えば、Tween(登録商標)20、(ICI Americas,Inc.)TRITON X−100(登録商標)(Rohm and Haas Company)および同様のものを含む。スルフヒドリル基を有するか、またはスルフヒドリル基を導入するように適切に改変された分析物結合剤は次いで、粒子の懸濁液に添加され、すると分析物結合剤と粒子上のMADとの間に共有結合が形成される。過剰の未反応分析物結合剤が次いで洗浄によって除去できる。
一般に、金属ゾルは、重金属、即ちIB族金属のような20より大きい原子番号の金属、例えば、金もしくは銀、またはカルコゲン、例えばセレンもしくはテルルから成る粒子である。
金属ゾル粒子は、例えば、Leuveringにより米国特許第4,313,734号に記載されており、その開示は、参照により全体として本明細書に組み込まれる。かかるゾルには、金属、金属化合物、または金属もしくは金属化合物でコーティングされた重合体核のコロイド状水性分散液を含む。
金属ゾルは、金属または金属化合物、例えば、金属酸化物、金属水酸化物および金属塩、のもの、または金属もしくは金属化合物でコーティングされた重合体核のものであり得る。かかる金属の例は、白金、金、水銀、鉛、パラジウム、および銅であり、かかる金属化合物の例は、ヨウ化銀、臭化銀、銅の含水酸化物、酸化鉄、水酸化鉄または鉄の含水酸化物、アルミニウムの水酸化物または含水酸化物、クロムの水酸化物または含水酸化物、酸化バナジウム、硫化ヒ素、水酸化マンガン、硫化鉛、硫化水銀、硫酸バリウムおよび二酸化チタンである。一般に、有用な金属または金属化合物は周知の技術によって容易に実証され得る。
いくつかの実施形態では、上記金属または金属化合物でコーティングされた重合体核から成る分散粒子から成るゾルを使用することは好都合であり得る。これらの粒子は、純粋な金属または金属化合物の分散相と同様な特性を有するが、サイズ、密度および金属接触は最適に組み合わせることができる。
金属ゾル粒子は周知の多数の方法で調製され得る。例えば、金ゾルの調製に対してLeuveringは、G.FrensによるNature Physical Science 241,20(1973)中の記事に言及している。
金属ゾル粒子は、分析物結合剤または光増感剤または化学発光性化合物への連結のために、前述したような種々な官能基を含むように改変できる。例えば、重合体結合剤が、例えば、多くの重金属に強く結合するチオール基を含む重合体、または、例えば、磁性粒子をコーティングするための、Advanced MagneticsによりEPO特許出願第84400952.2号に記載されている、金属粒子とトリアルコキシアミノアルキルシランとの反応によるような、重合体コーティングを結合および形成できるシリル化剤、などの粒子をコーティングするために、使用できる。
一般に、染料微結晶は、本明細書で説明するものなど、純粋または混合の固体非水溶性染料の微小結晶である。本発明方法で有用な染料微結晶は、20nm〜20μmのサイズ範囲をもつ。
染料微結晶を調製するための一方法が、米国特許第4,373,932号(Gribnauら)に記載されており、その開示は参照により全体として本明細書に組み込まれる。Gribnauはコロイド状染料粒子および疎水性染料または顔料の水性分散液を説明しており、それらは直接または間接的に付着される免疫化学的に反応性のある成分を有する。染料粒子は一般に、染料を水中に分散さえ、次いで遠心分離させることによって調製される。染料ペレットが得られ、ガラスビーズを加えた水中で再懸濁させる。この懸濁液を室温で数日間回転させる。液体をデカンテーションおよび遠心分離して、液体の吸引後に染料粒子が得られる。
染料微結晶を調製するための別の方法は、水混和性溶媒中に染料を溶かした溶液を水にゆっくり加えることによる。別の方法は、固形染料の水懸濁液の超音波処理による。
分析物結合剤の染料粒子への結合は、直接もしくは間接的な吸着または共有結合性化学的付着によって達成できる。後者は任意のコーティング材料および染料中に適当な官能基が存在することにより影響される。例えば、官能基は、ジアゾ化した芳香族アミノ基および所望の官能基を含む化合物を染料のフェノール性基またはアニリノ基に共役させることにより、染料微結晶の表面上に導入できる。
染料がカルボキシル基を有する場合、染料微結晶は、カルボジイミドにより活性化して、第一級アミノ成分に共役させ得る。脂肪族第一級アミノ基およびヒドロキシル基は、例えば、臭化シアンまたはハロゲン置換ジ−もしくはトリ−アジン類により活性化でき、その後、第一級アミノ成分との付着または、例えば、−SH、もしくは−OHまたは基を含む成分との付着を行なうことができる。二官能性反応性化合物を使用することもできる。例えば、染料の第一級アミノ成分と分析物結合剤との相互共役のためにグルタルアルデヒドが使用でき、そしてチオール基を含む成分への第一級アミノ成分の共役のために、例えば、ヘテロ−二官能性試薬、例えばN−スクシンイミジル3−(2−ピリジルジチオ)プロピオネートが使用できる。
いくつかの実施形態では、本出願の摂取可能装置で使用するための組成物は、前記複数のドナー粒子および前記複数の受容体粒子がその中で懸濁されている培地をさらに含む。いくつかの実施形態では、培地は、水性媒体である。いくつかの実施形態では、水性媒体は、5〜8から選択されたpH(例えば、6.0のpHなど、6〜7.8から選択されたpH)を有する。標準的な緩衝液は、50mMのリン酸ナトリウム/0.15MのNaCl、pH7.0であった。St.Av Donarビーズは、パッド上に置く前に、1umのHABA((2−(4−ヒドロキシフェニルアゾ)安息香酸)中でインキュベートされる。アッセイ緩衝液は、0.1 M Tris’HCl/0.3M NaCi/ウシ血清アルブミン(1mg/ml)、pH8.2で、50mMのヒドロキシルプロピルシクロデキストリンおよびTween−20−0.1%を含んでいた。
本出願の摂取可能装置で使用するための適切な受容体粒子は、本明細書で説明する任意のタイプの粒子であり得る。いくつかの実施形態では、受容体粒子は、ラテックス粒子、脂質二重層、油滴、シリカ粒子および金属ゾルから成る群から選択される。いくつかの実施形態では、受容体粒子は、表面のnmあたり約8.3のカルボキシル基をもつポリスチレンラテックス粒子(175nm)、および/または同様のものなどであるが、それらに制限されない、ラテックス粒子である。
本出願の摂取可能装置で使用するための適切な化学発光性化合物には、PCT国際公開第WO1999042838 A1号(表1);および米国特許第7,709,273号に記載されているような化学発光性化合物または物質を含む。いくつかの実施形態では、化学発光性化合物は、PCT国際公開第WO1999042838 A1号(表1);および米国特許第7,709,273号に記載されている化学発光性化合物例から成る群から選択される。前述の出願は、参照により全体として本明細書に明示的に組み込まれる。
本出願の摂取可能装置で使用するための適切なドナー粒子は、本明細書で説明する任意のタイプの粒子であり得る。いくつかの実施形態では、ドナー粒子は、ラテックス粒子、脂質二重層、油滴、シリカ粒子および金属ゾルから成る群から選択される。いくつかの実施形態では、ドナー粒子は、表面のnmあたり約8.3のカルボキシル基をもつポリスチレンラテックス粒子(175nm)などであるが、それらに制限されない、ラテックス粒子である。いくつかの実施形態では、ドナー粒子は、ストレプトアビジンでコーティングされるラテックス粒子(例えば、本明細書で説明する任意のタイプのラテックス粒子)である。
本出願の摂取可能装置で使用するための適切な光増感剤には、米国特許第6,251,581号、第5,516,636号、第8,907,081号、第6,545,012号、第6,331,530号、第8,247,180号、第5,763,602号、第5,705,622号、第5,516,636号、第7,217,531号、および米国特許公開第2007/0059316号に記載された任意の光増感剤を含む。いくつかの実施形態では、光増感剤は、t−ブチルシリコンフタロシアニン、クロロフィルおよびシリコンナフタロシアニンから成る群から選択される。
光増感剤および化学発光性化合物は、それぞれ、ドナー粒子および受容体粒子に、その粒子の少なくとも1つの相において可溶であるために、組み込むことができ、その場合、光増感剤および化学発光性化合物は、バルクアッセイ培地におけるよりも、粒子内ではずっと高い濃度である。光増感剤および化学発光性化合物がそれぞれ、ドナー粒子および受容体粒子に共有結合的に結合する場合、光増感剤および化学発光性化合物もしくは粒子、またはそれらの成分は、官能基化されて光増感剤および化学発光性化合物および粒子を付着する手段を提供する。光増感剤および化学発光性化合物をラテックス粒子中に組み込むための方法例は、PCT国際公開第WO1999/042838号および米国特許第7,709,273号に見ることができる。油滴またはリポソームである粒子に対して、光増感剤および化学発光性化合物は、各々が概ね少なくとも10〜30の炭素原子を有する、1つ以上の長炭化水素鎖に付着できる。粒子がフッ化炭素の液滴である場合、これらの粒子に組み込まれた光増感剤または化学発光性化合物は、フッ素化されて溶解度が高まり、他の標識と結合した他の粒子への交換が低下し得、連結のために使用される炭化水素鎖は好ましくは、フッ化炭素鎖で置換される。ケイ素流体粒子に対して、光増感剤および化学発光性化合物は、ポリシロキサンに結合できる。粒子あたりの光増感剤または化学発光性化合物分子の数を最大にするために、いくつかの実施形態では、光増感剤または化学発光性化合物が粒子の非水性部分内に存在するように光増感剤または化学発光性化合物の電荷および極性を最小にすることが望ましくあり得る。粒子がリポソームであり、光増感剤または化学発光性化合物をリポソームの水相に保持することが望ましい場合、いくつかの実施形態では、高極性または荷電の光増感剤または化学発光性化合物が使用され得る。
いくつかの実施形態では、ドナー粒子の数対受容体粒子の数の比率は10:1〜1:10の範囲である。いくつかの実施形態では、ドナー粒子の数対受容体粒子の数の比率は5:1〜1:10の範囲である。いくつかの実施形態では、ドナー粒子の数対受容体粒子の数の比率は5:1〜1:10の範囲である。
本出願の摂取可能装置によって検出、定量化、または測定される適切な分析物には、本明細書で説明する任意の分析物を含む。いくつかの実施形態では、分析物は、タンパク質、ペプチド、細胞表面受容体、受容体リガンド、核酸、炭水化物、細胞、微生物、およびそれらの断片から成る群から選択される。いくつかの実施形態では、分析物は、TNFα、リポテイコ酸(LTA)、リポ多糖(LPS)、リポ多糖結合タンパク質(LBP)、カルプロテクチン、サイトカインおよびケモカイン、IL12/23、IL−6、IL−10、MADCAM、α4β7インテグリン、HGF、EGF、HB−EGF、TGFb、Adalimumab、Infliximab、Cimzia、Vedolizumab、Tysabri、Simponi、Remsima、ベバシズマブ(Avastin)、およびセツキシマブ(Erbitux)から成る群から選択される。
ドナー粒子と共役するか、または関連付けられる第1の分析物結合剤および受容体粒子と共役するか、または関連付けられる第2の分析物結合剤は、同じ分析物に結合することが可能である。分析物は、存在する場合、従って、ごく近接状態になることができるドナー粒子の光増感剤および受容体粒子の化学発光性化合物の量に影響を及ぼし、光増感剤によって生成される短命な一重項酸素は、その自然崩壊前に化学発光性化合物と反応でき、反応すると、化学発光性化合物はルミネセンスを生成する。生成されたルミネセンスの強度は、試料中の分析物の量に関連する。化学発光性化合物は、一重項酸素による活性化が可能であり、光増感剤は、通常、分子状酸素へのエネルギー移動が後に続く光励起に応答して、一重項酸素の形成を触媒する。
いくつかの実施形態では、分析物は、光増感剤および化学発光性化合物の分子を、アッセイ培地のバルク溶液中でそれらの平均距離よりも相互に近接させる。この分離(partitioning)は、分析する試料中に存在する分析物の量によって決まる。化学発光性化合物と関連付けられるようにならない光増感剤分子は、水性媒体中で崩壊(decay)を起こす前に化学発光性化合物に到達することができない一重項酸素を生成する。しかし、光増感剤および化学発光性化合物が分析物の量に応答して相互に近接すると、光増感剤の照射で生成された一重項酸素が、崩壊を起こす前に化学発光性化合物を活性化できる。
いくつかの実施形態では、ドナー粒子と共役するか、または関連付けられる第1の分析物結合剤および受容体粒子と共役するか、または関連付けられる第2の分析物結合剤は、抗体、アプタマー、細胞表面受容体、受容体リガンド、ビオチン、ストレプトアビジン、アビジン、タンパク質A、G、およびL、ならびにその誘導体から成る群から独立して選択される。いくつかの実施形態では、第1の分析物結合剤は、第2の分析物結合剤と同じである。いくつかの実施形態では、第1の分析物結合剤は、第2の分析物結合剤とは異なる。いくつかの実施形態では、第1の分析物結合剤は、抗体またはその誘導体(例えば、ビオチン化抗体)である。いくつかの実施形態では、第2の分析物結合剤は、抗体またはその誘導体(例えば、ビオチン化抗体)である。いくつかの実施形態では、第2の分析物結合剤は、受容体粒子に共有結合的に共役した抗体である。いくつかの実施形態では、第1の分析物結合剤は、ビオチン化抗体であり、ドナー粒子はストレプトアビジンでコーティングされる。いくつかの実施形態では、第1の分析物結合剤は、ビオチン化抗体であり、ドナー粒子はストレプトアビジンでコーティングされ、第2の分析物結合剤は、受容体粒子に共有結合的に共役した抗体である。
いくつかの実施形態では、ドナー粒子と共役するか、または関連付けられる第1の分析物結合剤は、抗菌抗体から成る群から選択された抗体である。いくつかの実施形態では、抗体は、抗グラム陽性細菌抗体、抗グラム陽性細菌LTA抗体、抗グラム陰性細菌抗体、抗リポテイコ酸抗体、抗大腸菌抗体、抗リピドA抗体、抗TNFα抗体、およびそれらの誘導体から成る群から選択される。いくつかの実施形態では、抗体は、MA1−7401抗体、MA1−40134抗体、ab127996抗体、ab35654抗体、ab35654抗体、ab137967抗体、ab8467抗体、およびそれらの誘導体または断片から成る群から選択される。
いくつかの実施形態では、ドナー粒子と共役するか、または関連付けられる第2の分析物結合剤は、抗菌抗体から成る群から選択された抗体である。いくつかの実施形態では、抗体は、抗グラム陽性細菌抗体、抗グラム陽性細菌LTA抗体、抗グラム陰性細菌抗体、抗リポテイコ酸抗体、抗大腸菌抗体、抗リピドA抗体、抗TNFα抗体、およびそれらの誘導体から成る群から選択される。いくつかの実施形態では、抗体は、MA1−7401抗体、MA1−40134抗体、ab127996抗体、ab35654抗体、ab35654抗体、ab137967抗体、ab8467抗体、およびそれらの誘導体または断片から成る群から選択される。
いくつかの実施形態では、ドナー粒子は、2つ以上のタイプの分析物結合剤を含む。いくつかの実施形態では、受容体粒子は、2つ以上のタイプの分析物結合剤を含む。例えば、分析物特異試薬が、ドナーおよび受容体ビーズ上で使用できる。分析物1に対して、パラメータは680nmでの励起、615nmでの発光(半減期0.6秒)として設定される。分析物2に対して、パラメータは680nmでの励起、615nmでの発光(半減期30秒)として設定される。分析物3に対して、パラメータは680nmでの励起、615nmでの発光(半減期300秒)として設定される。最初の励起後、分析物1に対する発光は、0〜6秒から測定され;分析物2に対する発光は、6〜300秒から測定され;そして分析物3に対する発光は、300〜600秒から測定される。信号は、PCT国際公開第WO1999/042838号にさらに詳細に記載されているように絡まりを解かれる(deconvolute)。いくつかの実施形態では、発光波長は、本明細書で説明するように複数の分析物を評価するために使用され得る。
いくつかの実施形態では、本出願の摂取可能装置で使用するための組成物は、25〜50mM、または1〜500mMの濃度範囲でシクロデキストリンをさらに含む。
一態様では、本出願は、本明細書で説明する摂取可能装置を含むキットを提供する。いくつかの実施形態では、キットは、例えば、試料中の分析物を検出または定量化するための、指示をさらに含む。いくつかの実施形態では、かかる装置は、生体内で(例えば、GI管内で)生存細菌細胞を検出または定量化するための摂取可能装置である。
ここで、摂取可能装置を使用して試料を取得するための様々なシステムおよび方法を含む、ある例示的な実施形態が説明される。具体的には、摂取可能装置が胃腸(GI)管内から試料を取得できるようにする技術が説明される。これらの試料は、GI管内で見つかる流体、固体、微粒子、または他の物質のいずれかを含み得る。しかし、本明細書で説明するシステムおよび方法は対処している用途に応じて適応および変更され得ること、ならびに本明細書で説明するシステムおよび方法は他の適切な用途で採用され得ること、ならびにかかる他の追加および変更は本開示の範囲から逸脱しないこと、が当業者によって理解されよう。一般に、本明細書で説明する摂取可能装置は、アクチュエータ、センサー、弁、チャンバ、論理装置、遠隔測定システム、マイクロコントローラまたは他の装置、ならびに本明細書で説明する1つ以上の方法を実行するためにハードウェア、ファームウェア、およびソフトウェアの組合せを使用して構成され得るプロセッサを含み得る。
いくつかの実施形態では、摂取可能装置は、照明源をさらに含む。照明源は、摂取可能装置の試料採取チャンバ内に保持された組成物を、光増感剤を励起状態に変換するのに十分なエネルギーをもつ波長を有する光で照射することができ、それにより分子状酸素を一重項酸素に活性化できるようにする。分子状酸素を励起可能な光増感剤に対する励起状態は一般に、光増感剤の基底状態よりも約20、少なくとも23、Kcal/mol以上多くのエネルギーを有する三重項状態である。いくつかの実施形態では、組成物は、約450〜950nmの波長を有する光で照射されるが、もっと短い波長、例えば、230〜950nm、が使用できる。生成されるルミネセンスは、その量を判断するために、写真的手段で、視覚的に、または測光法で、など、任意の従来の方法で測定され得、それは、培地中の分析物の量に関連する。
いくつかの実施形態では、ヘリウム−ネオンレーザーの632.6nmの発光線は、励起のための安価な光源である。約620〜650nmの領域内に吸収極大をもつ光増感剤は、ヘリウム−ネオンレーザーの発光線と適合し、従って本出願での使用のための有用な照明源である。ダイオードレーザーのための照射波長例は、680nm、780nm、および/または同様のものを含む。いくつかの実施形態では、照明源は、組成物を、678nm、633nm、および780nmから成る群から選択された波長を有する光で照射することが可能である。
光増感剤を励起する他の手段も本明細書で企図される。いくつかの実施形態では、光増感剤の励起は、第2の光増感剤などの、エネルギー供与体の励起状態からのエネルギー移動によって達成され得る。第2の光増感剤が使用される場合、光増感剤によって非効率的にしか吸収されないが、第2の光増感剤によって効率的に吸収される、光の波長が使用できる。第2の光増感剤は、例えば、表面に結合しているか、または第1の光増感剤を有する粒子に組み込まれている、第1の光増感剤と関連付けられている/共役しているか、または関連付けられる/共役するようになるアッセイ成分に結合し得る。第2の光増感剤が使用される場合、それは通常、第1の光増感剤の最低エネルギー三重項状態よりも高いエネルギーで、最低エネルギー三重項状態を有する。
いくつかの実施形態では、摂取可能装置は、化学発光性化合物によって放出されたルミネセンスを検出するための検出器を含む。いくつかの実施形態では、検出器は、613nmおよび660nmから選択された波長で化学発光性化合物によって放出されたルミネセンスを検出可能なフォトダイオードである。追加の適切な検出波長は、430nm、500nm、540nm、615nm、680nm、および/または同様のものを含むが、それらに制限されない。
いくつかの実施形態では、化学ルミネセンス(chemiluminecence)強度は光学読取り装置で測定される。光学読取り装置の実際の構成および構造は、当業者によって容易に理解されるように、一般に変わり得る。典型的には、光学読取り装置は、定義された波長で光を放出できる照明源、および信号(例えば、透過光、反射光、または蛍光光)を登録できる検出器を含む。光学読取り装置は一般に、例えば、ルミネセンス(例えば、蛍光、リン光など)、吸光度(例えば、蛍光または非蛍光性)、回折などを含む、任意の既知の検出技術を採用し得る。例示的な光学読取り装置、照明源および検出器は、米国特許第7,399,608号で開示されており、それは参照により全体として本明細書に組み込まれる。
いくつかの実施形態では、照明源は、可視または近可視範囲(例えば、赤外線または紫外線)内の光など、電磁放射を提供できる当技術分野で周知の任意の装置であり得る。例えば、本発明で使用され得る適切な照明源は、発光ダイオード(LED)、閃光灯、冷陰極蛍光管、エレクトロルミネセンスランプなど、を含むが、それらに制限されない。照明は、多重化され、かつ/または平行にされ得る。いくつかの実施形態では、多重化分析が可能にされる。単一の試料に対して、放出された光の異なる波長を検出することにより、複数の異なる分析物が測定できる。多重化は、放出光および放出光の半減期(例えば、0.6秒〜300秒)の両方を使用することによって、さらに向上できる。例えば、本明細書で使用する化学発光性化合物は、250〜1200nmの波長範囲内で、0.6〜300秒の発光寿命の光を放出でき;従って、その波長範囲内の異なる波長の放出光が多重化できる(例えば、最高で11まで、など)。いくつかの実施形態では、照明は、バックグランド干渉を低減するためにパルス化され得る。いくつかの実施形態では、光学素子を改善するためにフィルタが使用され得る。例えば、Reichman,Jay,Handbook of optical filters for fluorescence microscopy,Chroma Technology Corporation(2000)を参照。いくつかの実施形態では、励起源は、帯域通過フィルタ、例えば、680または780nmの光で試料を選択的に励起するための680または780nm+/−20nm波長用フィルタ、を備えたLEDであり得る。いくつかの実施形態では、緑色LEDから迷子の(stray)より長い波長を切り取るために、Thorlabs FESH0550ショートパスフィルタが励起のために使用され得る(図72A)。いくつかの実施形態では、試料からの発光は、帯域通過フィルタ、例えば、特定のnmで放出された光を選択的に捕捉するために、検出器の前に配置された、430nm+/−20nm、450nm+/−20nm、510nm+/−20nm、6130nm+/−10nm、648nm+/−10nm波長用フィルタ、を備えたアバランシェフォトダイオード検出器を用いて90°の角度で捕捉される。いくつかの実施形態では、Thorlabs FB580−10帯域通過フィルタが発光フィルタとして使用され得る(図72B)。コリメート、集束、およびフィルタレンズを示している例示的な化学発光アッセイ試験装置の断面図が図72Cに示されている。いくつかの実施形態では、発光が測定される前に、5〜50ナノ秒遅延が使用され得る。例えば、いくつかの実施形態では、LED(例えば、ヒ化ガリウムアルミニウム赤色ダイオード、リン化ガリウム緑色ダイオード、ヒ化リン化ガリウム緑色ダイオード、または窒化インジウムガリウム紫色/青色/紫外線(UV)ダイオード)がパルス化照明源として使用される。いくつかの実施形態では、照明源は拡散照明を染料に供給し得る。例えば、複数の点光源のアレイ(例えば、LED)が、相対的拡散照明を提供するために単に採用され得る。いくつかの実施形態では、比較的安価な方法で拡散照明を提供可能な照明源はエレクトロルミネセント(EL)素子である。EL素子は概ね、電極の間に挟まれた発光材料(例えば、蛍光体粒子)を利用するコンデンサ構造であり、その少なくとも1つが透明で光が逃げるのを可能にする。電極にわたって電圧を印加すると、発光材料内部に変化する電場を生成して光を放出させる。
いくつかの実施形態では、検出器は、信号を感知できる当技術分野で周知の任意の装置であり得る。いくつかの実施形態では、検出器は、空間識別用に構成される電子撮像検出器であり得る。かかる電子撮像センサーのいくつかの例は、高速線状電荷結合素子(CCD)、電荷注入素子(CID)、相補型金属酸化膜半導体(CMOS)素子などを含む。かかる画像検出器は、例えば、一般に、電子光センサーの2次元アレイであるが、例えば、画像走査のために使用されるものなど、単一行の検出器ピクセルまたは光センサーを含む線状画像検出器(例えば、線状CCD検出器)も使用され得る。各アレイは、「アドレス」と呼ばれ得る、既知の一意の位置のセットを含む。画像検出器内の各アドレスは、領域(例えば、典型的には四角形または長方形の領域)を覆うセンサーによって占有される。この領域は一般に、「ピクセル」またはピクセル領域と呼ばれる。検出器ピクセルは、例えば、CCD、DID、もしくはCMOSセンサー、または光を検出もしくは測定する任意の他のデバイスもしくはセンサーであり得る。検出器ピクセルのサイズは、大きく異なり得、場合によっては、0.2マイクロメートルほど小さい直径もしくは長さを有し得る。
他の実施形態では、検出器は、空間識別機能を欠いている光センサーであり得る。例えば、かかる光センサーの例には、光電子増倍管デバイス、アバランシェフォトダイオードまたはシリコンフォトダイオードなどの、フォトダイオード、などを含み得る。シリコンフォトダイオードは、時には、安価で、高感度、高速運転(立ち上がり時間が短い/高帯域幅)が可能で、ほとんどの他の半導体技術およびモノリシック回路に容易に組み込まれるという点において好都合である。加えて、シリコンフォトダイオードは、物理的に小さくて、それらを様々なタイプの検出システムに容易に組み込むのを可能にする。シリコンフォトダイオードが使用される場合、放出される信号の波長範囲はそれらの感度範囲内であり得、それは400〜1100ナノメートルである。いくつかの実施形態では、信号強度を高めるために光電子増倍管が使用され得る。
別の態様では、本出願は、微視的評価システムを含む摂取可能装置を提供する。いくつかの実施形態では、試料中の細菌細胞が蛍光染料(本明細書で説明するものなど)で最初に標識され得、蛍光標識された細胞が、本明細書で説明する摂取可能装置を使用して微視的評価によって撮像されてカウントされ得る。他の実施形態では、蛍光標識された細胞は、搭載フローシステム(例えば、マイクロ流体単一細胞チャネリング)を通過する際にカウントされる。フローサイトメトリーシステムの例には、流体力学的集束、小径毛細管流、および矩形毛細管流を含む。本明細書で説明するように、生存細菌細胞が標識され、フローサイトメトリーの原理を使用して標識された細胞を定量化する。一般的に、入射したレーザー光線からの光子がフルオロフォアによって吸収されて、さらに高い不安定なエネルギーレベルまで高められる。1ナノ秒未満で、フルオロフォアは、一連のダイクロイックフィルタを通過する際により長い代表的な波長で光を再放出する。この再放出された光は、収集されて、標識された細菌細胞の数に比例して解釈できる。いくつかの実施形態では、装置の容量制約に対応するのを支援するためにフローシステムの一部としてシース液を使用しない。いくつかの実施形態では、十分に大きな断面積および比較的薄い検査領域を達成するために矩形毛細管が使用される。フローサイトメトリー光学系は、流路系と平行に動作して、細胞を通過する光の向きの変化を観察して、細菌細胞に関する情報を配信する。いくつかの実施形態では、光の焦点を点に合わせる従来のレーザーおよび球面レンズを使用するのではなく、矩形毛細管を横切る線に光の焦点を合わせるためにLEDおよび円柱レンズが使用される。他の実施形態では、光源を平行にするためにコリメートレンズが使用され、他方、検査領域を改良するために円柱レンズが使用される。この配置のための例示的な光学構成が図30に見られる。いくつかの実施形態では、フルオロフォアの使用を可能にするために光学フィルタが追加できる。フルオロフォアから再放出された光の特徴的な波長は、ダイクロイック、帯域通過、および短波または長波通過フィルタの使用で分離および検出できる。一般に、複数のダイクロイックレンズおよび光電子増倍管が使用されるが、空間制限に起因して、ある実施形態では、単一の側方散乱検出器および前方散乱検出器だけが使用され得る。
分析物が細菌である場合、フローサイトメトリーを装置に統合する設計課題の1つは、ポンピング機構を提供することである。流体を移動させることなく、個々の細菌細胞を、流体の固定容積内のフローサイトメトリーによって識別して説明することはできない。いくつかの実施形態では、歯車モーターは、流体を装置の中を通して移動させるためである。例えば、遊星ギヤヘッド(例えば、25:1減速をもつ)を含むマイクロモータは、流体流を生じるための所望の量のトルクを提供できる。別の実施形態では、微細加工プレートの表面内に埋め込まれた一連の圧電抵抗が流れを作るために使用される。さらに別の実施形態では、一対の一方向弁を含み、外部磁場によって作動される磁気ポンプ膜を使用するマイクロポンプが流れを作るために使用される。
いくつかの実施形態では、システムアーキテクチャは、歯車モーターによって圧力駆動流を生み出す回転ワイパーと組み合わされた開口および密閉機構を含む。歯車モーターは、装置における他の機能に対して使用できる。図31に示すように、光学系およびフローチャンバシステムの構成要素は、装置内に収まる。いくつかの実施形態では、試料流体は、カプセルの上部で可撓性膜によって吸収される。いくつかの実施形態では、歯車モーターは、流体チャンバを開いて充填するのに役立つ270°の許容移動量を有する。閉鎖中、モーターは進入ポートを閉じ、その間同時に、光学系が配置されている矩形毛細管を通して流体を押している。ねじ付き構成要素は、ワイパーの高さを変更することなく、可撓性膜が進入チャネルを閉じて密閉するのを可能にする。いくつかの実施形態では、試料チャンバの容積は、25μL、50μL、75μLまたはそれ以上(例えば、10〜500μlの範囲内)である。いくつかの実施形態では、十分な試料サイズを獲得するために2つ以上の試料がGI管から取得される。図31を参照すると、毛細管の左側上のLEDならびに前方および側方散乱を捕捉するための右側の微光検出器が示されている。一旦、流体が毛細管を通過すると、それは一方向弁を経てカプセルを出る。ある実施形態では、フローシステムは、細胞の定量化に加えて、細胞サイズおよび内部の細胞複雑性の検出を可能にする。試料採取チャンバは、100μl(全容積)の容量を有し得る。試料採取チャンバは、複数の区画も有し得、各々は、GI管内の異なる位置に対する異なるアッセイ混合物を保存する。試料採取チャンバの区画は各々、10〜20μlの容量を有し得る。
いくつかの実施形態では、摂取可能装置は、内部較正器をさらに含む。小型装置は、5ugのOMNIビーズ(シリコンナフタロシアニン+チオキセン+ユーロピウムキレート)を含み得、パラメータセットを、励起:780nm;50ミリ秒遅延;615nmでの6秒間の記録発光(record emission)として有する。OMNIビーズは、パッド上に埋め込まれ得、信号は、信号均一性および小型装置の信頼性を特性化するために使用され得る。摂取可能装置は、工場での製造中、および患者がその装置を経口摂取する前に、較正できる。
対象の分析物からの信号を較正するために内部標準が使用され得る。内部標準からの信号は、対象の分析物と同時に測定される。SAおよびHABA(10ug)+ビオチン−PEG−2,4DNP(5nmole)+抗2,4DNPで標識されたドナービーズならびにチオキセンおよびサマリウムキレートまたはN−pheylオキサジンおよびサマリウムキレートをもつ受容体ビーズ(10ug)が使用され得る。パッドに試料を追加すると、受容体およびドナービーズがビオチン−Peg−2,4DNPに結合し、680nmの光で励起すると648nmで、例えば、対象の分析物(複数可)に応じて0.6または30秒のいずれかの半減期で、化学発光信号を生成する二量体を形成する。内部対照は試料の影響および器具(摂取可能装置)ドリフトを補正し得る。
一態様では、本出願は、本明細書で説明する摂取可能装置を使用して、試料中の分析物を検出、定量化、または測定するための方法を提供する。いくつかの実施形態では、本明細書で説明する摂取可能装置は、生体内で、試料(例えば、GI管からの試料)を分析して、試料中の、生存細菌細胞などの、分析物を検出または定量化するために使用され得る。いくつかの実施形態では、本出願の装置は、GI管の様々な特定の領域内で分析物(例えば、生存細菌細胞)の濃度を測定するために使用され得る。かかるデータは、被験者が治療の必要な状態(感染症など、例えば、小腸内細菌異常増殖(SIBO)、またはSIBO関連疾患)を有しているかどうか、治療のための疾病部位を判断するため、または他の診断目的でGI管内(またはGI管の特定領域内)の細菌集団を定量化するために使用され得る。いくつかの実施形態では、本明細書で説明する摂取可能装置は、生体内で、試料中に存在する微生物の特定の属、種、または株を検出および/または定量化するために使用され得る。
いくつかの実施形態では、データは、摂取可能装置が被験者から出た後に生成され得るか、またはデータは、生体内で生成されて装置上に格納され、生体外で回収され得る。代替として、データは、装置が被験者を通過している(例えば、被験者のGI管を通過している)間に、摂取可能装置から無線で送信できる。
いくつかの実施形態では、本開示は、被験者の、流体試料などの、試料中の分析物を検出するための方法を提供する。本方法は:(1)摂取可能装置を提供すること;(2)被験者の流体試料を生体内の前記摂取可能装置の試料採取チャンバに移送すること;(3)摂取可能装置の試料採取チャンバ内に保持された組成物に光を照射して光増感剤を励起させること;および(4)摂取可能装置の試料採取チャンバ内に保持された組成物から放出された総ルミネセンスまたはルミネセンスの時間の関数としての変化率を測定し、それにより流体試料中の分析物を検出することを含み得る。いくつかの実施形態では、試料中の分析物の存在は、被験者における疾病もしくは障害を診断および/またはモニターするために使用される。いくつかの実施形態では、試料中の分析物の非存在は、被験者における疾病もしくは障害を診断および/またはモニターするために使用される。
いくつかの実施形態では、本開示は、被験者の、流体試料などの、試料中の分析物のレベルを判断する方法を提供する。本方法は:(1)摂取可能装置を提供すること;(2)被験者の流体試料を生体内の前記摂取可能装置の試料採取チャンバに移送すること;(3)摂取可能装置の試料採取チャンバ内に保持された組成物に光を照射して光増感剤を励起させること;および(4)摂取可能装置の試料採取チャンバ内に保持された組成物から放出された総ルミネセンスまたはルミネセンスの時間の関数としての変化率を測定し、それにより流体試料中の分析物のレベルを判断することを含み得る。いくつかの実施形態では、本方法は、流体試料中の分析物のレベルを基準試料(例えば、健常人から取得された基準試料)中の分析物のレベルと比較することをさらに含む。いくつかの実施形態では、試料中の分析物のレベルは、被験者における疾病もしくは障害またはその処置を診断および/またはモニターするために使用される。
いくつかの実施形態では、スポンジの総ルミネセンスまたはルミネセンスの時間の関数としての変化率は、ステップ(4)において長期間にわたり複数の時点に関して測定される。例えば、いくつかの実施形態では、試料の総ルミネセンスまたはルミネセンスの時間の関数としての変化率は、0〜1800分、0〜1600分、0〜1500分、0〜1440分、0〜1320分、0〜1000分、0〜900分、0〜800分、0〜700分、0〜600分、0〜500分、0〜400分、0〜350分、0〜330分、0〜300分、0〜270分、または0〜220分間にわたって連続的に測定される。いくつかの実施形態では、前記試料の総ルミネセンスまたはルミネセンスの時間の関数としての変化率は、0〜330分間にわたって連続的に測定される。いくつかの実施形態では、本方法は、生体内で実行される。いくつかの実施形態では、本方法は、搭載アッセイ(複数可)の結果を生体外の受信機に伝達することを含む。
ある実施形態では、本開示は、ヒトの被験者などの、被験者の試料中の分析物のレベルを判断する方法を提供する。本方法は:(1)摂取可能装置を提供することであって、前記装置は、本明細書で説明するように、組成物を吸収している吸収材料(例えば、吸収パッドまたは吸収性スポンジ)で作られている部材を保持するように構成される試料採取チャンバを含むこと;(2)被験者の流体試料を生体内の前記摂取可能装置の試料採取チャンバに移送すること;(3)摂取可能装置の試料採取チャンバ内に保持された吸収材料に、流体試料を、完全に、もしくは部分的に含浸させること;(4)摂取可能装置の試料採取チャンバ内に保持された吸収材料に光を照射して光増感剤を励起させること;および(5)摂取可能装置の試料採取チャンバ内に保持された組成物から放出された総ルミネセンスまたはルミネセンスの時間の関数としての変化率を測定し、それにより流体試料中の分析物を検出することを含み得る。いくつかの実施形態では、試料中の分析物の存在は、被験者における疾病もしくは障害を診断および/またはモニターするために使用される。いくつかの実施形態では、試料中の分析物の非存在は、被験者における疾病もしくは障害を診断および/またはモニターするために使用される。
ある実施形態では、本開示は、被験者の、流体試料などの、試料中の分析物のレベルを判断する方法を提供する。本方法は:(1)摂取可能装置を提供することであって、前記装置は、本明細書で説明するように、組成物を吸収している吸収材料(例えば、吸収パッドおよび/または吸収性スポンジ)で作られている部材を保持するように構成される試料採取チャンバを含むこと;(2)被験者の流体試料を生体内の前記摂取可能装置の試料採取チャンバに移送すること;(3)摂取可能装置の試料採取チャンバ内に保持された吸収材料に、流体試料を、完全に、もしくは部分的に含浸させること;(4)摂取可能装置の試料採取チャンバ内に保持された吸収材料に光を照射して光増感剤を励起させること;および(5)摂取可能装置の試料採取チャンバ内に保持された組成物から放出された総ルミネセンスまたはルミネセンスの時間の関数としての変化率を測定し、それにより流体試料中の分析物のレベルを判断することを含み得る。いくつかの実施形態では、本方法は、流体試料中の分析物のレベルを基準試料(例えば、健常人から取得された基準試料)中の分析物のレベルと比較することをさらに含む。いくつかの実施形態では、試料中の分析物のレベルは、被験者における疾病もしくは障害を診断および/またはモニターするために使用される。いくつかの実施形態では、本方法は、流体試料中の分析物のレベルを基準試料(例えば、健常人から取得された基準試料)中の分析物のレベルと比較することをさらに含む。いくつかの実施形態では、試料中の分析物のレベルは、被験者における疾病もしくは障害を診断および/またはモニターするために使用される。
いくつかの実施形態では、スポンジの総ルミネセンスまたはルミネセンスの時間の関数としての変化率は、ステップ(5)において長期間にわたり複数の時点に関して測定される。例えば、いくつかの実施形態では、試料の総ルミネセンスまたはルミネセンスの時間の関数としての変化率は、0〜1800分、0〜1600分、0〜1500分、0〜1440分、0〜1320分、0〜1000分、0〜900分、0〜800分、0〜700分、0〜600分、0〜500分、0〜400分、0〜350分、0〜330分、0〜300分、0〜270分、または0〜220分間にわたって連続的に測定される。いくつかの実施形態では、前記試料の総ルミネセンスまたはルミネセンスの時間の関数としての変化率は、0〜330分間にわたって連続的に測定される。いくつかの実施形態では、本方法は、生体内で実行される。いくつかの実施形態では、本方法は、搭載アッセイ(複数可)の結果を生体外の受信機に伝達することを含む。
いくつかの実施形態では、本開示は、胃腸(GI)管内での細菌細胞の異常増殖に苦しんでいるか、またはそのリスクのある被験者を治療する必要性を評価またはモニタリングする方法を提供し、(1)分析物を検出するために本出願の摂取可能装置を提供すること;(2)被験者のGI管からの流体試料を生体内の前記摂取可能装置の試料採取チャンバに移送すること;(3)摂取可能装置の試料採取チャンバ内に保持された組成物に光を照射して光増感剤を励起させること;(4)摂取可能装置の試料採取チャンバ内に保持された組成物から放出された総ルミネセンスまたはルミネセンスの時間の関数としての変化率を測定すること;(5)ステップ(4)で測定された総ルミネセンスまたはルミネセンスの時間の関数としての変化率を、流体試料中の分析物の量と相関させること;および(6)流体試料中の分析物の量を流体試料中の生存細菌細胞の数と相関させることを含む。いくつかの実施形態では、ステップ(6)で判断された生存細菌細胞の数が対照の生存細菌細胞の数より多ければ、治療(例えば、本明細書で説明する抗生物質製剤での)の必要性を示す。いくつかの実施形態では、対照の生存細菌細胞の数は、10、10、10、10、10、10、10、またはそれ以上である。例えば、いくつかの実施形態では、ステップ(6)で判断された生存細菌細胞の数が約10CFU/mLより多ければ、治療の必要性を示す。いくつかの実施形態では、ステップ(6)で判断された生存細菌細胞の数が約10CFU/mLより多ければ、治療の必要性を示す。いくつかの実施形態では、ステップ(6)で判断された生存細菌細胞の数が約10CFU/mLより多ければ、例えば、本明細書で説明する抗生物質製剤での、治療の必要性を示す。いくつかの実施形態では、ステップ(6)で判断された生存細菌細胞の数が約10以上CFU/mLより多ければ、治療の必要性を示す。
いくつかの実施形態では、本開示は、胃腸(GI)管微生物感染(例えば、病原微生物で)に苦しんでいるか、またはそのリスクのある被験者を治療する必要性を評価またはモニタリングする方法を提供し、(1)分析物を検出するために本出願の摂取可能装置を提供すること;(2)被験者のGI管からの流体試料を生体内の前記摂取可能装置の試料採取チャンバに移送すること;(3)摂取可能装置の試料採取チャンバ内に保持された組成物に光を照射して光増感剤を励起させること;(4)摂取可能装置の試料採取チャンバ内に保持された組成物から放出された総ルミネセンスまたはルミネセンスの時間の関数としての変化率を測定すること;(5)ステップ(4)で測定された総ルミネセンスまたはルミネセンスの時間の関数としての変化率を、流体試料中の分析物の量と相関させること;および(6)流体試料中の分析物の量を流体試料中の微生物(例えば、病原微生物)の数と相関させることを含む。いくつかの実施形態では、分析物は、微生物の特定の属、種、または株に対して特異的である。いくつかの実施形態では、ステップ(6)で判断された微生物の数が対照の微生物の数より多ければ、治療(例えば、本明細書で説明する抗生物質製剤での)の必要性を示す。いくつかの実施形態では、対照の微生物の数は、0、1、10、10、10、10、10、10、10、10、またはそれ以上である。例えば、いくつかの実施形態では、ステップ(6)で判断された微生物の数が約0より多ければ、治療の必要性を示す。いくつかの実施形態では、ステップ(6)で判断された微生物の数が約1より多ければ、治療の必要性を示す。いくつかの実施形態では、ステップ(6)で判断された微生物の数が約10より多ければ、治療の必要性を示す。いくつかの実施形態では、ステップ(6)で判断された微生物の数が約10より多ければ、治療の必要性を示す。いくつかの実施形態では、ステップ(6)で判断された微生物の数が約10より多ければ、治療の必要性を示す。いくつかの実施形態では、ステップ(6)で判断された微生物の数が約10より多ければ、例えば、本明細書で説明する抗生物質製剤での、治療の必要性を示す。いくつかの実施形態では、ステップ(6)で判断された微生物の数が約10より多ければ、治療の必要性を示す。いくつかの実施形態では、対照の微生物の数は、0、1、10、10、10、10、10、10、10、10、またはそれ以上CFU/mLである。例えば、いくつかの実施形態では、ステップ(6)で判断された微生物の数が約0CFU/mLより多ければ、治療の必要性を示す。いくつかの実施形態では、ステップ(6)で判断された微生物の数が約1CFU/mLより多ければ、治療の必要性を示す。いくつかの実施形態では、ステップ(6)で判断された微生物の数が約10CFU/mLより多ければ、治療の必要性を示す。いくつかの実施形態では、ステップ(6)で判断された微生物の数が約10CFU/mLより多ければ、治療の必要性を示す。いくつかの実施形態では、ステップ(6)で判断された微生物の数が約10CFU/mLより多ければ、治療の必要性を示す。いくつかの実施形態では、ステップ(6)で判断された微生物の数が約10CFU/mLより多ければ、例えば、本明細書で説明する抗生物質製剤での、治療の必要性を示す。いくつかの実施形態では、ステップ(6)で判断された微生物の数が約10以上CFU/mLより多ければ、治療の必要性を示す。
いくつかの実施形態では、スポンジの総ルミネセンスまたはルミネセンスの時間の関数としての変化率は、ステップ(4)において長期間にわたり複数の時点に関して測定される。例えば、いくつかの実施形態では、試料の総ルミネセンスまたはルミネセンスの時間の関数としての変化率は、0〜1800分、0〜1600分、0〜1500分、0〜1440分、0〜1320分、0〜1000分、0〜900分、0〜800分、0〜700分、0〜600分、0〜500分、0〜400分、0〜350分、0〜330分、0〜300分、0〜270分、または0〜220分間にわたって連続的に測定される。いくつかの実施形態では、前記試料の総ルミネセンスまたはルミネセンスの時間の関数としての変化率は、0〜330分間にわたって連続的に測定される。いくつかの実施形態では、本方法は、生体内で実行される。いくつかの実施形態では、本方法は、搭載アッセイ(複数可)の結果を生体外の受信機に伝達することを含む。いくつかの実施形態では、本方法は、治療(例えば、抗生物質を用いて)後に被験者をモニターするためにさらに使用され得る。いくつかの実施形態では、摂取可能装置および本方法は、治療の有効性を評価するために使用され得る。例えば、有効な治療は、処置後の被験者のGI管からの試料中の生存細菌細胞数の減少によって示され得る。治療の有効性は、処置後の被験者のGI管からの試料中の生存細菌細胞数の減少率によって評価され得る。いくつかの実施形態では、摂取可能装置および本方法は、被験者における細菌の抗生物質耐性株の感染を検出するために使用され得る。例えば、かかる感染は、被験者のGI管からの試料中の生存細菌細胞数が、抗生物質治療後に実質的に減少していない場合に示され得る。
いくつかの実施形態では、被験者に投与された抗生物質に対してどの細菌が耐性および/または感受性があるかを確認するために、本明細書で説明する摂取可能装置を使用して、特定の属、種、および/または株の細菌の存在が検出され得る。例えば、いくつかの実施形態では、本明細書で説明する摂取可能装置および方法は、特定の属、種、および/または株の細菌の存在および/または非存在を判断するために、抗生物質での治療の前後に被験者をモニターするために使用され得る。どのタイプの細菌がその抗生物質での治療に対して感受性および/または耐性があったかを評価するために、抗生物質での治療の前後に被験者のGI管内に存在する細菌のタイプの比較が使用できる。
いくつかの実施形態では、本明細書で説明する摂取可能装置および方法は、検出された細菌を抗生物質治療に対して感受性または耐性のいずれかをもつようにする抗生物質治療を選択するために、被験者からのGI管からの試料中で特定の属、種、および/または株の細菌の存在を検出するために使用され得る。
いくつかの実施形態では、本開示は、GI管内での細菌細胞の異常増殖に苦しんでいるか、またはそのリスクのある被験者を治療する必要性を評価またはモニタリングする方法を提供する。本方法は:(1)分析物を検出するために摂取可能装置を提供することであって、前記装置は、組成物を吸収している吸収材料(例えば、吸収パッドおよび/または吸収性スポンジ)を保持するように構成される試料採取チャンバを含むこと;(2)被験者のGI管からの流体試料を生体内の前記摂取可能装置の試料採取チャンバに移送すること;(3)摂取可能装置の試料採取チャンバ内に保持された吸収材料に、流体試料を、完全に、もしくは部分的に含浸させること;(4)摂取可能装置の試料採取チャンバ内に保持された吸収材料に光を照射して光増感剤を励起させること;(5)摂取可能装置の試料採取チャンバ内に保持された組成物から放出された総ルミネセンスまたはルミネセンスの時間の関数としての変化率を測定すること;(6)ステップ(5)で測定された総ルミネセンスまたはルミネセンスの時間の関数としての変化率を、流体試料中の分析物の量と相関させること;および(7)流体試料中の分析物の量を流体試料中の生存細菌細胞の数と相関させることを含み得る。いくつかの実施形態では、ステップ(7)で判断された生存細菌細胞の数が対照の生存細菌細胞の数より多ければ、治療(例えば、本明細書で説明する抗生物質製剤での)の必要性を示す。いくつかの実施形態では、対照の生存細菌細胞の数は、10、10、10、10、10、10、10、またはそれ以上である。例えば、いくつかの実施形態では、ステップ(7)で判断された生存細菌細胞の数が約10CFU/mLより多ければ、治療の必要性を示す。いくつかの実施形態では、ステップ(7)で判断された生存細菌細胞の数が約10CFU/mLより多ければ、治療の必要性を示す。いくつかの実施形態では、ステップ(7)で判断された生存細菌細胞の数が約10CFU/mLより多ければ、例えば、本明細書で説明する抗生物質製剤での、治療の必要性を示す。いくつかの実施形態では、ステップ(7)で判断された生存細菌細胞の数が約10以上CFU/mLより多ければ、治療の必要性を示す。
いくつかの実施形態では、本開示は、胃腸(GI)管微生物感染(例えば、病原微生物で)に苦しんでいるか、またはそのリスクのある被験者を治療する必要性を評価またはモニタリングする方法を提供し、(1)分析物を検出するために摂取可能装置を提供することであって、前記装置は、組成物を吸収している吸収材料(例えば、吸収パッドおよび/または吸収性スポンジ)で作られている部材を保持するように構成される試料採取チャンバを含むこと;(2)被験者のGI管からの流体試料を生体内の前記摂取可能装置の試料採取チャンバに移送すること;(3)摂取可能装置の試料採取チャンバ内に保持された吸収材料に、流体試料を、完全に、または部分的に含浸させること;(4)摂取可能装置の試料採取チャンバ内に保持された吸収材料に光を照射して光増感剤を励起させること;(5)摂取可能装置の試料採取チャンバ内に保持された組成物から放出された総ルミネセンスまたはルミネセンスの時間の関数としての変化率を測定すること;(6)ステップ(5)で測定された総ルミネセンスまたはルミネセンスの時間の関数としての変化率を、流体試料中の分析物の量と相関させること;および(7)流体試料中の分析物の量を流体試料中の微生物(例えば、病原微生物)の数と相関させることを含む。いくつかの実施形態では、分析物は、微生物の特定の属、種、または株に対して特異的である。いくつかの実施形態では、ステップ(7)で判断された微生物の数が対照の微生物の数より多ければ、治療(例えば、本明細書で説明する抗生物質製剤での)の必要性を示す。いくつかの実施形態では、対照の微生物の数は、0、1、10、10、10、10、10、10、10、10、またはそれ以上である。例えば、いくつかの実施形態では、ステップ(7)で判断された微生物の数が約0より多ければ、治療の必要性を示す。いくつかの実施形態では、ステップ(7)で判断された微生物の数が約1より多ければ、治療の必要性を示す。いくつかの実施形態では、ステップ(7)で判断された微生物の数が約10より多ければ、治療の必要性を示す。いくつかの実施形態では、ステップ(7)で判断された微生物の数が約10より多ければ、治療の必要性を示す。いくつかの実施形態では、ステップ(7)で判断された微生物の数が約10より多ければ、治療の必要性を示す。いくつかの実施形態では、ステップ(7)で判断された微生物の数が約10より多ければ、例えば、本明細書で説明する抗生物質製剤での、治療の必要性を示す。いくつかの実施形態では、ステップ(7)で判断された微生物の数が約10より多ければ、治療の必要性を示す。いくつかの実施形態では、対照の微生物の数は、0、1、10、10、10、10、10、10、10、10、またはそれ以上CFU/mLである。例えば、いくつかの実施形態では、ステップ(7)で判断された微生物の数が約0CFU/mLより多ければ、治療の必要性を示す。いくつかの実施形態では、ステップ(7)で判断された微生物の数が約1CFU/mLより多ければ、治療の必要性を示す。いくつかの実施形態では、ステップ(7)で判断された微生物の数が約10CFU/mLより多ければ、治療の必要性を示す。いくつかの実施形態では、ステップ(7)で判断された微生物の数が約10CFU/mLより多ければ、治療の必要性を示す。いくつかの実施形態では、ステップ(7)で判断された微生物の数が約10CFU/mLより多ければ、治療の必要性を示す。いくつかの実施形態では、ステップ(7)で判断された微生物の数が約10CFU/mLより多ければ、例えば、本明細書で説明する抗生物質製剤での、治療の必要性を示す。いくつかの実施形態では、ステップ(7)で判断された微生物の数が約10以上CFU/mLより多ければ、治療の必要性を示す。
いくつかの実施形態では、スポンジの総ルミネセンスまたはルミネセンスの時間の関数としての変化率は、ステップ(4)において長期間にわたり複数の時点に関して測定される。例えば、いくつかの実施形態では、試料の総ルミネセンスまたはルミネセンスの時間の関数としての変化率は、0〜1800分、0〜1600分、0〜1500分、0〜1440分、0〜1320分、0〜1000分、0〜900分、0〜800分、0〜700分、0〜600分、0〜500分、0〜400分、0〜350分、0〜330分、0〜300分、0〜270分、または0〜220分間にわたって連続的に測定される。いくつかの実施形態では、前記試料の総ルミネセンスまたはルミネセンスの時間の関数としての変化率は、0〜330分間にわたって連続的に測定される。いくつかの実施形態では、本方法は、生体内で実行される。いくつかの実施形態では、本方法は、搭載アッセイ(複数可)の結果を生体外の受信機に伝達することを含む。いくつかの実施形態では、本方法は、治療(例えば、抗生物質を用いて)後に被験者をモニターするためにさらに使用され得る。いくつかの実施形態では、摂取可能装置および本方法は、治療の有効性を評価するために使用され得る。例えば、有効な治療は、処置後の被験者のGI管からの試料中の生存細菌細胞数の減少によって示され得る。治療の有効性は、処置後の被験者のGI管からの試料中の生存細菌細胞数の減少率によって評価され得る。いくつかの実施形態では、摂取可能装置および本方法は、被験者における細菌の抗生物質耐性株の感染を検出するために使用され得る。例えば、かかる感染は、被験者のGI管からの試料中の生存細菌細胞または病原体の数が、抗生物質治療または他の治療後に実質的に減少していない場合に示され得る。
いくつかの実施形態では、本開示は、胃腸管内で1つ以上の試料から1つ以上の分析物の存在、非存在または量を測定する方法を提供する。いくつかの実施形態では、1つ以上の分析物は、例えば、異なる時点または異なる位置において、複数回、測定される。一実施形態では、単一の装置が、1つ以上分析物を1つ以上の時点または位置で測定し;それにより生理学的部位の「分子地図」を作成する。測定は、胃腸管内の任意の位置で行うことができる。例えば、一態様では、十二指腸、空腸、回腸、上行結腸、横行結腸または下行結腸の1つ以上からの試料からの分析物が、小腸および大腸の分子地図を作成するために測定できる。一態様では、試料は十二指腸からである。一態様では、試料は空腸からである。一態様では、試料は回腸からである。一態様では、試料は上行結腸からである。一態様では、試料は横行結腸からである。一態様では、試料は下行結腸からである。
別の態様では、高解像度の分子地図を作成するために、もっと短い距離の胃腸管(例えば、回腸)に関して一連の測定を行うことができる。いくつかの実施形態では、以前の内視鏡撮像で分子地図作成のために患部を識別し得る。例えば、胃腸科医は、患者の回腸および盲腸内でクローン病の存在を識別するために撮像(例えば、カメラを備えた内視鏡)を使用し得、患者のこの患部内で炎症関連分析物を測定するために、本明細書の本発明の方法および技術が使用され得る。関連実施形態では、炎症関連分析物、もしくは任意の分析物は、病気再燃をモニターするため、または治療薬に対応するために、1日以上おきに測定され得る。
ある実施形態では、本開示は、胃腸(GI)の管分子地図を作成する方法を提供する。本方法は:(1)分析物を検出するために本出願の摂取可能装置を提供すること;(2)被験者のGI管からの流体試料を生体内の前記摂取可能装置の試料採取チャンバに移送すること;(3)摂取可能装置の試料採取チャンバ内に保持された組成物に光を照射して光増感剤を励起させること;(4)摂取可能装置の試料採取チャンバ内に保持された組成物から放出された総ルミネセンスまたはルミネセンスの時間の関数としての変化率を測定すること;(5)ステップ(4)で測定された総ルミネセンスまたはルミネセンスの時間の関数としての変化率を、流体試料中の分析物の量と相関させること;および(6)流体試料中の分析物の量を流体試料中の疾患のマーカーと相関させることを含み得る。
1つ以上の疾患のマーカーの存在または量は、例えば、本明細書で説明する抗炎症薬での、治療の必要性を示す。本明細書で説明する疾患のマーカーには、サイトカインおよびケモカインのような炎症マーカーを含むが、それらに制限されない。一例では、潰瘍性大腸炎を患っていることが疑われる被験者において「ホットスポット」を識別するために、TNFα、カルプロテクチンおよびC反応性タンパク質(CRP)が結腸(上行、横行、下行)の複数の位置で測定される。いくつかの実施形態では、同じ摂取可能装置、またはその後に投与されたものは、前述の実施形態で説明した疾病部位に治療薬を送達することもできる。治療薬を送達するための手段は、2016年9月9日および2017年3月30日にそれぞれ出願された米国仮出願第62/385,553号および第62/478,955号に記載されており、それらは参照により全体として明示的に本明細書に組み込まれる。
いくつかの実施形態では、本明細書で説明する方法は、例えば、本明細書で説明するようなOMNIビーズを使用することにより、摂取可能装置を較正するステップをさらに含む。
いくつかの実施形態では、本明細書で説明する方法は、様々な試料中の分析物(例えば、生存細菌細胞)の検出および定量化において感度が高い。分析物が細菌細胞である場合、いくつかの実施形態では、本方法の検出または定量化の最低限度は10CFU/mLである。いくつかの実施形態では、本方法の検出または定量化の最高限度は10CFU/mL、10CFU/mL、10CFU/mL、1010CFU/mLまたはそれ以上である。いくつかの実施形態では、本方法は、様々な試料中の10〜10CFU/mLの細菌細胞の検出または定量化を可能にする。いくつかの実施形態では、本出願の方法は、試料を、その中に含まれる生存細菌細胞の量に基づいて区別するために使用され得る。例えば、本方法は、10、10、10、10、10、または10CFU/mLの細菌細胞を含む試料の間で区別するために使用され得る。アッセイの感度は、生細胞アッセイのそれと同様である。
いくつかの実施形態では、本明細書で説明する組成物、方法および装置は、試料中に存在する微生物(例えば、細菌)のタイプを判断するために使用され得る(例えば、診断目的)。本明細書で説明する組成物、方法および装置を使用して検出され得る微生物(例えば、病原微生物または共生微生物)には、細菌、原生動物、ウイルス、および真菌を含む。
いくつかの態様では、本開示は、試料中の分析物の存在を検出するための方法を提供し、分析物は、対象の微生物(例えば、特定の属、種、および/または株の微生物)である。いくつかの実施形態では、対象の微生物は病原微生物である。いくつかの実施形態では、対象の微生物は共生微生物である。対象の微生物は、対象の微生物(またはその分子(例えば、タンパク質または核酸))に特異的に結合する本明細書で説明する分析物結合剤を使用して特異的に検出され得る。例えば、検出される微生物の抗原(例えば、表面抗原)に特異的に結合する分析物結合剤(例えば、抗体)を利用することにより、微生物の2つ以上の属、種、および/または株が本明細書で説明する方法を使用して検出され得ることを当業者は理解するであろう。例示的な抗体は前述されている。
いくつかの実施形態では、本方法は:(a)対象の微生物に結合する分析物結合剤(例えば、抗体)を含む第1の組成物を被験者に提供することであって、分析物結合剤は光増感剤を含むこと;(b)試料中の分析物結合剤を検出するために被験者に摂取可能装置を提供すること;(c)被験者の試料を生体内の前記摂取可能装置の試料採取チャンバに移送すること;(d)摂取可能装置の試料採取チャンバ内に保持された組成物に光を照射して分析物結合剤の光増感剤を励起させること;および(e)摂取可能装置の試料採取チャンバ内に保持された組成物から放出された総ルミネセンスまたはルミネセンスの時間の関数としての変化率を測定し、それにより試料中の対象の微生物を検出することを含み得る。第1の組成物は、摂取可能装置の前、後、または摂取可能装置と同時に、被験者に提供され得る。
いくつかの実施形態では、本方法は:(a)試料中の対象の微生物を検出するための摂取可能装置を被験者に提供すること;(b)被験者の試料を生体内の前記摂取可能装置の試料採取チャンバに移送することであって、前記試料採取チャンバは、対象の微生物に結合する分析物結合剤(例えば、抗体)を含み、分析物結合剤は光増感剤を含むこと;(c)摂取可能装置の試料採取チャンバ内に保持された組成物に光を照射して分析物結合剤の光増感剤を励起させること;および(d)摂取可能装置の試料採取チャンバ内に保持された組成物から放出された総ルミネセンスまたはルミネセンスの時間の関数としての変化率を測定し、それにより試料中の対象の微生物を検出することを含み得る。第1の組成物は、摂取可能装置の前、後、または摂取可能装置と同時に、被験者に提供され得る。
いくつかの実施形態では、本方法は、試料中の対象の微生物を検出するための摂取可能装置を被験者に提供することを含み得、摂取可能装置は:(1)複数のドナー粒子であって、複数のドナー粒子の各々は光増感剤を含み、対象の微生物に結合する第1の分析物結合剤(例えば、抗体)と共役しており、光増感剤は、その励起状態において、一重項酸素を生成可能である;および(2)複数の受容体粒子であって、複数の受容体粒子の各々は、化学発光性化合物を含み、対象の微生物に結合する第2の分析物結合剤(例えば、抗原結合剤)と共役しており、前記化学発光性化合物は一重項酸素と反応してルミネセンスを放出することが可能である、を含む組成物を保持するように構成される試料採取チャンバを含む。
いくつかの実施形態では、本方法は、試料中の対象の微生物を検出するための摂取可能装置を被験者に提供することを含み得、摂取可能装置は:(1)複数のドナー粒子であって、複数のドナー粒子の各々は光増感剤を含み、対象の微生物に結合する第1の分析物結合剤(例えば、抗体)と共役しており、光増感剤は、その励起状態において、一重項酸素を生成可能である;および(2)複数の受容体粒子であって、複数の受容体粒子の各々は、化学発光性化合物を含み、対象の微生物に結合する第2の分析物結合剤(例えば、抗原結合剤)と共役しており、前記化学発光性化合物は一重項酸素と反応してルミネセンスを放出することが可能である、を含む組成物を吸収している吸収材料(例えば、吸収パッドおよび/または吸収性スポンジ)で作られている部材を保持するように構成される試料採取チャンバを含む。いくつかの実施形態では、第1および第2の分析物結合剤は抗原結合剤(例えば、抗体)である。いくつかの実施形態では、第1および第2の抗原結合剤は、分析物(例えば、タンパク質)の同じエピトープに結合する。いくつかの実施形態では、第1および第2の抗原結合剤は、空間的に重なり合う分析物(例えば、タンパク質)の別個のエピトープに結合する。いくつかの実施形態では、第1および第2の抗原結合剤は、空間的に重なり合わない分析物(例えば、タンパク質)の別個のエピトープに結合する。
いくつかの実施形態では、本方法は、微生物の量を(例えば、摂取可能装置内に存在するフローサイトメトリーシステムを使用することにより)定量化することをさらに含む。いくつかの実施形態では、本明細書で説明する組成物、方法および装置は、被験者のGI管の第1の領域内で対象の微生物を検出および/または定量化するために使用される。
いくつかの実施形態では、本明細書で説明する方法は、抗生物質での治療過程の前、後、もしくは治療過程中に、被験者のGI管内で対象の微生物を検出および/または定量化するために使用され、それにより、対象の特定の微生物が抗生物質に対して感受性または耐性があるかどうかを判断するのを可能にする。例えば、特定の属、種、および/または株の細菌の生息数を減らすために被験者が抗生物質で治療される場合、本方法は、生体内で抗生物質の有効性を評価および/またはモニターするために使用できる。いくつかの実施形態では、被験者のGI管内で対象の微生物(例えば、共生細菌種(例えば、本明細書で説明する生菌または生きている生物学的(biotherapeutic))の存在量を増加させるために(例えば、治療目的)、対象の微生物を投与することが望ましくあり得る。いくつかの実施形態では、本明細書で説明する方法は、例えば、対象の微生物が被験者のGI管の領域で効果的にコロニー形成しているかどうかを判断するために、対象の微生物を被験者に投与する前、後、または投与中に、被験者のGI管内で対象の微生物を検出および/または定量化するために使用される。
回折光学系
いくつかの実施形態では、本開示は、例えば、摂取可能装置技術と共に使用できる、回折光学検出技術を提供する。いくつかの実施形態では、摂取可能装置は、回折光学技術(例えば、回折光学検出システム)を含む。ある実施形態では、本開示は、被験者の体外で使用される回折光学技術(例えば、回折光学検出システム)を提供する。一例として、摂取可能装置は、被験者の体内(例えば、GI管内)で1つ以上に試料を取得するために使用でき、回折光学技術は、試料(複数可)を分析するために使用できる。かかる分析は生体内(例えば、摂取可能装置が回折光学系を含む場合)および/または生体外(例えば、回折光学系が摂取可能装置の外部にある場合)で実行できる。
回折は、光の波動性に起因して生じる現象である。光が縁部に当たるか、または小さい開口部を通過すると、異なる方向に散乱する。しかし、光波は、相互に(建設的に)加算および相互から(破壊的に)減算するように干渉でき、そのため、光が非ランダムパターンの障害物に当たると、後続の強め合う干渉および弱め合う干渉は、明瞭で別個の回折パターンとなる。具体例は、回折格子のそれであり、それは、典型的には、真っすぐで平行な溝を表面上に引くことにより準備される、均一に離間した線のそれである。かかる表面上に入射する光は、高光度の等間隔スポットのパターンを生じる。これは、ブラッグ散乱と呼ばれ、スポット間の距離(または「ブラッグ散乱ピーク」)は光源の回折パターンおよび波長の固有の機能である。集束光学素子のような、回折格子は、透過モードおよび反射モードの両方で動作できる。
図110は、入射照明が異なる回折次数m、ここでmは整数(例えば、0、1、2)、を有する光に回折される反射モードで動作する例示的な回折格子による光の回折を示す。格子は規則的に繰り返す溝および窪みのある基板である。隣接する溝の中間点は、相互からの距離Pであり、Pは回折格子の周期(period)である。同様に、隣接する窪みの中間点は相互から距離Pである。
回折格子の周期Pは、理想的な回折格子の式:
mλ=P(sinθ−sinθ
によって与えられるとおり、各回折次数に対する回折角を決定し、式中、λは入射光の波長、θは入射光の角度、θはm番目の回折次数の回折角である。θおよびθの両方は、格子面に対する法線から測定される。
図110に示されるように、高さhは窪みの上端と溝の底との間の距離に対応する。図110に示す回折格子に対して、高さφを変更すると、異なる回折次数mに回折される光の相対強度の変化となる。従って、例えば、物質を溝の上表面に結合する(それにより高さhが変わる)と、所与の回折次数(例えば、5次回折)に回折される光の強度を変更できる。
従って、前述から、所与の回折格子の回折特性はいくつかの異なる変数によって決まることが明らかである。
いくつかの実施形態では、本開示は、試料中の1つ以上の対象の分析物の存在および/または量を判断するために、回折格子の回折特性の高さhへの依存を実装する。
例えば、図111は、このアプローチの実施形態を示す。図111に示すアプローチは、分析物を含み得る試料に曝される前に、システムを準備するための2つのステップを含む。ステップ1で、溝の上表面が二次結合パートナーでパターン化される。そのパターンは、基板および二次結合パートナーが回折格子として一緒に機能して、所望の位置に「ベースライン」とラベル付けされる、回折された信号強度を生じるように選択される。次に、ステップ2で、システムは、一次結合パートナーを含む培地にしばらく曝されて、二次と一次結合パートナーとの間の結合が起こるのを可能にする。結合パートナー間の結合事象は、回折格子の光学特性における変化および、ΔCapture Moleculeとして参照される、回折された信号強度における対応する第1の変化をもたらす、基板上の層の局所的な厚さにおける変化(φにおける第1の変化)によって達成される。一次結合パートナーは次いで、分析物を認識して結合することが可能である。
ステップ3で、システムは試料に曝される。試料が分析物を含む場合、一次結合パートナーと分析物との間に結合が起こる。図111に示すように、かかる結合は、層の局所的な厚さにおける別の変化(φにおける第2の変化)となる。これは、ΔAnalyteとして参照される、回折された信号強度における対応する第2の変化を引き起こす。2つの信号ΔAnalyteとΔCapture Moleculeの比率は、例えば、試料中に分析物が存在するかどうかを判断するため、および/または試料中に分析物がどのくらい存在するかを判断するために、分析物結合の尺度として使用される。
反射回折格子が上で説明されているが、より一般的に、適切な設計の任意の回折格子が使用され得る。いくつかの実施形態では、透過回折格子が使用される。
前述の説明では、結合パートナーおよび分析物が溝1002の上表面に結合すると示されている。しかし、本開示はかかる実施形態に限定されない。例えば、ある実施形態では、結合パートナーおよび分析物は窪み1004の上表面に結合する。
一般に、回折光学系で使用される光は、任意の適切な波長にできる。例示的な波長には、可視光線、赤外線(IR)および赤外線(UV)を含む。任意選択として、光は単色または多色にできる。光はコヒーレントまたはインコヒーレントにできる。光は、コリメートまたは非コリメートにできる。いくつかの実施形態では、光はコヒーレントでコリメートである。一般に、例えば、レーザー(例えば、レーザーダイオード)または発光ダイオードなどの、任意の適切な光源が使用され得る。いくつかの実施形態では、光源は、670nm波長で、例えば、3mWatt出力で、動作するレーザーダイオードである。任意選択として、例えば、より大きな格子周期が使用される場合、レーザーダイオードの動作波長は780nmであり得る。ある実施形態では、光源は、例えば、He−Neレーザー、Nd:YVO4レーザー、またはアルゴンイオンレーザーなどの、レーザーである。いくつかの実施形態では、光源は、低出力の連続波レーザーである。いくつかの実施形態では、異なる波長が使用され得、かかる実施形態では、異なる電磁放射源が使用され得る。
任意の適切な光検出器(複数可)を使用して回折光が検出できる。光検出器の例には、例えば、位置敏感フォトダイオード、光電子増倍管(PMT)、フォトダイオード(PD)、アバランシェフォトダイオード(APD)、電荷結合素子(CCD)アレイ、およびCMOS検出器などの光検出器を含む。いくつかの実施形態では、回折光は1つ以上の個々のフォトダイオードによって検出される。
一般に、回折格子は、センサーを照らすために使用される照射の波長で透明な材料で作られている。ガラスまたは重合体などの、任意の適切な材料が回折格子基板に対して使用され得る。例示的な重合体には、ポリスチレン重合体(PSE)、シクロオレフィン系重合体(COP)、ポリカーボネート重合体、ポリメチルメタクリレート、およびメチルメタクリレートスチレン共重合体を含む。例示的なCOPには、Zeonex(例えば、Zeonex E48R、Zeonex F52R)を含む。
光は、回折格子に任意の適切な角度で入射し得る。いくつかの実施形態では、光は30°〜80°(例えば、40°〜80°、50°〜70°、55°〜65°、60°)の入射角で回折格子に入射する。任意選択として、システムは、回折格子および光源が相互に移動できるように構成される。
一般に、光検出器は、回折格子が所望の入射角で照らすことができるように、および/または回折光が所望の角度で検出できるように、および/または所望の次数の回折光が検出できるように、回折格子に関して配置できる。
回折格子の周期Pは、必要に応じて選択できる。いくつかの実施形態では、周期Pは、0.5ミクロン〜50ミクロン(例えば、1ミクロン〜15ミクロン、1ミクロン〜5ミクロン)である。いくつかの実施形態では、格子は、1.5ミクロンおよび4.5ミクロンの線で15ミクロンの周期の繰返しパターンである。
回折格子の高さhは、必要に応じて選択できる。ある実施形態では、高さhは、1ナノメートル〜約1000ナノメートル(例えば、約5ナノメートル〜約250ナノメートル、5ナノメートル〜100ナノメートル)である。
一般に、回折光学系は、例えば、表面アブレーション、写真平版(例えば、UVフォトリソグラフィ)、レーザーエッチング、電子ビームエッチング、ナノインプリント成形、またはマイクロコンタクトプリンティングなどの、任意の適切な方法を使用して準備できる。
任意選択として、回折光学系は、例えば、1つ以上のミラー、フィルタおよび/またはレンズなどの、1つ以上の光学素子を含むことができる。かかる光学素子は、例えば、光源と回折格子との間、および/または回折格子と検出器との間に配置できる。
一般に、回折光学系開示は、回折光学系を使用して試料中(例えば、GI管から取得した試料)の分析物(例えば、細菌細胞)の存在および/または量を判断するように設計されたシステムに関する。試料は、本明細書で説明するような、摂取可能装置を使用して取得できる。典型的には、本明細書で開示する分析技術では、一次結合パートナーは、抗体などの、分析物を認識して結合できる分子化合物(すなわち、分析物結合剤)であり、二次結合パートナーは、一次結合パートナーおよび回折光学系の基板の両方に結合できる分子化合物で、一次結合パートナーを回折光学系への固定化を可能にする。
本明細書で説明する装置のいくつかの実施形態では、一次結合パートナーは、非共有結合性相互作用(例えば、静電効、ファンデルワールス、疎水性効果)を通して、二次結合パートナーに特異的に結合する。いくつかの実施形態では、一次結合パートナーは、共有結合(例えば、極性共有結合または非極性共有結合)を通して、二次結合パートナーに特異的に結合する。本明細書で説明する装置のいずれかのいくつかの実施形態では、一次および二次結合パートナーは、相互交換できる。例えば、一次結合パートナーはビオチンまたはその誘導体にでき、二次結合パートナーは、アビジン、またはその誘導体である。他の例では、一次結合パートナーはアビジン、またはその誘導体にでき、二次結合パートナーはビオチンである。
いくつかの実施形態では、一次および二次結合パートナーの結合は、本質的に不可逆的である。いくつかの実施形態では、一次および二次結合パートナーの結合は可逆的である。いくつかの実施形態では、一次結合パートナーはCaptAvidin(商標)ビオチン結合タンパク質であり、二次結合パートナーはビオチンであるか、またはその逆である。いくつかの実施形態では、一次結合パートナーはDSB−X(商標)ビオチンであり、二次結合パートナーはアビジンであるか、またはその逆である。いくつかの実施形態では、一次結合パートナーはデスチオビオチンであり、二次結合パートナーはアビジンであるか、またはその逆である(Hirschら、Anal Biochem.308(2):343−357,2002)。いくつかの実施形態では、一次結合パートナーは、グルタチオン(GSH)またはその誘導体であり、二次結合パートナーはグルタチオンS−転移酵素(GST)である。
本明細書で提供する一次および二次結合パートナーは、1×10−7M未満、1×10−8M未満、1×10−9M未満、1×10−10M未満、1×10−11M未満、1×10−12M未満、1×10−13M未満、1×10−14M未満、1×10−15M未満、1×10−16M未満、または1×10−17M未満の解離平衡定数(K)で結合できる。いくつかの実施形態では、本明細書で提供する一次および二次結合パートナーは、約1.1nM〜約500nM、例えば、約2.0nM〜約6.7nM(両端を含む)など、のKで結合できる。
本明細書で説明する装置のいずれかのいくつかの実施形態では、装置の表面は、一次結合パートナーに特異的に結合できる複数の共有結合的に付着された二次結合パートナーを含む。
本明細書で説明する装置および方法のいずれかのいくつかの実施形態では、一次結合パートナーは、二次結合パートナーおよび分析物に結合できる。いくつかの実施形態では、一次結合パートナーは、抗体(例えば、二重特異性抗体または単鎖抗体)、アフィマー、アプタマー、抗体断片、または抗原結合分子(例えば、可変軽鎖ドメイン、可変重鎖ドメイン)を含む。
いくつかの実施形態では、一次結合パートナーは、本明細書で開示する任意の分析物に結合できる。例示的な分析物は上で詳細に説明されており、本明細書で説明する方法を使用して検出の標的にできる。いくつかの実施形態では、一次結合パートナーは、本明細書で説明する分析物結合剤(例えば、抗体、アプタマー、アフィマー、または核酸)を含む。例えば、いくつかの実施形態では、一次結合パートナーは、核酸(DNA分子、RNA分子)である。いくつかの実施形態では、一次結合パートナーは、分析物の核酸配列と相補的な核酸の一部を含む。
本明細書で説明する装置のいずれかのいくつかの実施形態では、装置は、分析物に結合して、分析物の一次結合パートナーへの結合を妨げない標識を含むことができる。いくつかの実施形態では、標識は、分析物の回折信号を増幅できる。いくつかの実施形態では、標識は、アプタマー、ナノ粒子(例えば、金ナノ粒子(AuNP)、磁性ナノ粒子(MNP))、量子ドット(QD)、またはカーボンナノ材料(例えば、グラフェンおよびカーボンナノチューブ)である。例えば、Zhuら(2014)Toxins 6(4):1325−1348.を参照。いくつかの実施形態では、標識は、金属ナノ粒子または半導体ナノ粒子である。信号増幅のために金属ナノ粒子を使用する一般的な方法は、当技術分野において、例えば、Juら(2011)NanoBiosensing:Principles,Development and Application,Biological and Medical Physics,Biomedical Engineering,Chapter 2:ページ39−84,Dykman and Khlebtsov(2011)Acta Naturae 3(3):34−55で既知であり、参照により本明細書に組み込まれる。ナノ粒子は、例えば、蛍光生体標識、薬剤送達システム、または遺伝子送達システムとして使用できる。いくつかの実施形態では、ナノ粒子は、タンパク質検出、またはタンパク質、またはタンパク質単離および/または精製のために使用される。本明細書では、用語「ナノ粒子」は、1nm〜約200nmの間(例えば、10〜約100nmの間、50〜約100nmの間)の最大長さ寸法を有する物体を指す。ナノ粒子の代替として、またはナノ粒子に追加して、微小粒子(例えば、0.2ミクロン〜100ミクロンの最大長さ寸法)が使用され得る。
いくつかの実施形態では、標識は約1nm〜200nm(例えば、約50nm〜200nm)である。
いくつかの実施形態では、標識(例えば、本明細書で説明する標識のいずれか)は1つ以上の抗体(例えば、本明細書で説明する抗体および/または抗体断片)を含む。例えば、標識が金ナノ粒子であるいくつかの実施形態では、金ナノ粒子は、分析物の一部に結合する1つ以上の抗体または抗体断片と共役する。いくつかの実施形態では、1つ以上の抗体または抗体断片は、一次結合パートナーとは異なる分析物上の部位で分析物に結合し、そのため、分析物は、一次結合パートナーおよび標識の1つ以上の抗体または抗体断片に同時に結合される。いくつかの実施形態では、標識は捕捉された分析物のサイズを増大する。いくつかの実施形態では、標識は、格子と検出された材料との間の屈折率差を増大する。
いくつかの実施形態では、標識は、分析物と相補的な核酸配列を有する一次結合パートナーを含むナノ粒子(例えば、金ナノ粒子)であり、ナノ粒子に共有結合的に連結される。
本明細書では、「アプタマー」は、二次および/または三次構造を有するRNA/DNAハイブリッド分子であり、分析物に結合できる。アプタマーは、抗原の一次結合パートナーへの結合を妨げない任意の核酸配列を含むことができる。
いくつかの実施形態では、判断ステップ(その間に一次結合パートナーが分析物に結合する)は、分析物(例えば、本明細書で説明する細菌のいずれか)の少なくとも10CFU/mL(例えば、少なくとも10CFU/mL、少なくとも10CFU/mL、少なくとも10CFU/mL、少なくとも10CFU/mL、少なくとも10CFU/mL、少なくとも10CFU/mL、少なくとも10CFU/mL、少なくとも10CFU/mL、少なくとも1010CFU/mL、少なくとも1011CFU/mL、少なくとも1012CFU/mL、少なくとも1013CFU/mL、少なくとも1014CFU/mL、少なくとも1015CFU/mL、少なくとも1016CFU/mL、少なくとも1017CFU/mL、例えば10CFU/mL〜1020CFU/mLの間など)を検出できる。いくつかの実施形態では、判断ステップは、10CFU/mL〜10CFU/mLの間で判断できる。
1つ以上の追加のステップが、本明細書で説明する回折光学方法のいずれかで実行できる。いくつかの実施形態では、1つ以上の追加のステップは:一次結合パートナーの二次結合パートナーへの結合前、一次結合パートナーの二次結合パートナーへの結合後、一次結合パートナーの分析物への結合前、または一次結合パートナーの分析物への結合後に、実行される。
いくつかの実施形態では、1つ以上の追加のステップは:センサーのブロッキングステップ、少なくとも1つ(例えば、1、2、3または4)の洗浄ステップ、捕捉ステップ、および/または濾過ステップを含むことができる。いくつかの実施形態では、ブロッキングステップは、緩衝液(例えば、リン酸緩衝食塩水(PBS)、トリス緩衝食塩水(TBS))中に少なくとも1%(例えば、少なくとも2%、少なくとも3%、少なくとも4%、少なくとも5%、少なくとも6%、少なくとも7%、少なくとも8%、少なくとも9%;1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%または10%)のウシ血清アルブミン(BSA)を含む溶液で摂取可能装置内のセンサーをブロックすることを含むことができる。いくつかの実施形態では、少なくとも1つの洗浄ステップは、緩衝液(例えば、リン酸緩衝食塩水(PBS)、トリス緩衝食塩水(TBS))での洗浄を含むことができる。一般に、ブロッキングは、生体内ではなく、カプセル製造中に実行される。
いくつかの実施形態では、捕捉ステップは分析物を濃縮することを含む。いくつかの実施形態では、捕捉ステップは、フィルタ、細孔、または磁気ビーズを使用して残っている試料から分析物を物理的に分離することを含む。いくつかの実施形態では、分析物はサイズ排除によって捕捉される。
本明細書で説明する方法のいずれかのいくつかの実施形態では、判断ステップ(その間に一次結合パートナーが検出される分析物に結合する)は、15秒(例えば、少なくとも30秒、少なくとも1分、少なくとも2分、少なくとも5分、少なくとも15分、少なくとも30分、少なくとも1時間、少なくとも5時間、少なくとも10時間)で生じ得る。いくつかの実施形態では、一次結合パートナーの分析物への結合は、期間中に、例えば、少なくとも5秒で、生じることができる。
いくつかの実施形態では、一次結合パートナーの分析物への結合は、ある期間中に、例えば、5秒、10秒、30秒、60秒、5分、15分、60分、5時間、または24時間で、生じることができる。

生細胞染料検出例
使用する細菌性生物は以下の表にリストするものを含む。
Figure 2020513554
例1:水素呼気試験のメタアナリシス
SIBOが、過敏性腸症候群(IBS)をもつ4〜78%の患者で報告された。上腸吸引液(upper gut aspirate)の定量培養は、SIBOの診断の代表的な標準と考えられているが、侵襲的であった。グルコースおよびラクツロース水素呼気試験(GHBT、LHBT)は侵襲的ではなかったが、SIBOの診断においてそれらの性能に関して矛盾したデータがあった。実際に、SIBOを診断するためのグルコースおよびラクツロース水素呼気試験(GHBT、LHBT)に関する早期(呼気中水素は90分以内に基本(basal)を20ppm上回って増加する)および二重ピークの有用性の最近の研究では、GHBT試験の感度ならびにLHBTおよび呼気中メタンの診断性能は全て非常に不十分であったことを示した。Ghoshal,U.C.ら、Breath tests in the diagnosis of small intestinal bacterial overgrowth in patients with irritable bowel syndrome in comparison with quantitative upper gut aspirate culture.European Journal of Gastroenterology&Hepatology 2014,26:753−760を参照。
例えば、図74は、グルコース呼気試験および内視鏡吸引液培養の結果を比較した11の調査の結果を示しているフォレストプロットを示す。以下の表は、11の調査を組み合わせた平均の陽性および陰性のパーセント一致の固定効果および変量効果モデルを示す。調査にわたる効果の均質性をカイ二乗検定で試験して、陽性パーセント一致(c=91.5、df=10、p値<0.0001)および陰性パーセント一致(c=107.5、df=10、p値<0.0001)の両方に対して効果の均質性が拒絶された。調査にわたる著しい異質性が存在する場合、変量効果モデルは、その異質性をより正確にモデル化する。
固定効果および変量効果モデルは、11の調査を組み合わせた平均の陽性および陰性パーセント一致を推定する。
Figure 2020513554
例2:染料の動態解析
2.1 培養/接種準備
低温ストック(−70℃)を使用して、細菌性生物の第1の継代培養をTSA(または他の適切な培地)上に画線した。そのプレートを次いで、35±2℃で16〜24時間インキュベートして、パラフィルム(または同様の材料)で包んで4℃で保存した。生成されたプレートは最大で120時間まで使用してもよい。第1の継代培養から、第2の継代培養をTSA(または他の適切な培地)上に画線した。生成されたプレートを次いで、35±2℃で16〜24時間インキュベートした。第2の継代培養は、それを最初にインキュベーションから取り除いた時から始まって24時間以内に使用すべきである。第2の継代培養を使用して、単離したコロニーを寒天板から無菌的に取り除いて、100mLのTSB(または他の適切な液体培地)に接種した。次いでその培養を加湿したインキュベータ内のオービタルシェーカー上に置き、35±2℃で16〜24時間、200rmpでインキュベートした。希釈した生物の3つの試料(各200μL)を、連続希釈してTSA上にスポット播種することにより、接種チェックのために使用した。初期接種密度が約1.0×10CFU/mLになるように培養条件およびインキュベーション時間を調整した。適切な連続希釈を無菌的に実行する(すなわち、10CFU/mLの希釈を与えるために1mLの10CFU/mLを9mLの無菌PBSに入れる)ことによって希釈範囲を準備した。連続希釈およびスポット播種カウントによって最終濃度を確認した。例えば、Gaudy,A.F.、Abu−Niaaj,F.、Gaudy,E.T.、Statistical study of the spot plate technique for viable cell counts.Applied Microbiology,Vol 11,1962 pp.305−309を参照。
2.2 試料捕捉および接種調整
Sterilin96ウェルラウンドボトムマイクロタイタープレート(P/N H511A)を使用して、プレートを3重に準備し、プレートには100μLの希釈したダイナミックレンジの細菌を入れた。例示的なプレートセットアップを図75Cに提示する。
2.3 生体染色準備
生体染色は、実験当日に作りたてを準備した。生体染色希釈は光から保護した。生体染色処置は、15mLの無菌円すい管を使用して以下のように無菌的に準備した。
処置1(レサズリン、または「REZ」)
製造指示書に従って作業染料を準備した。レサズリン塩を使用して、10mMの原液をPBS中で、pH6.0で、50mMのMgCl、0.003%デオキシコール酸を用いて準備した。原液をボルテックスで混合して、均質な懸濁液を生成した。原液は使用するまで暗所で保存した。
2.4 試験装置の準備
分光光度計を設定し、製造業者のSOPに従って較正した。培養の発光強度を励起させて読み取るためのデータプログラムをセットアップした。適切な量の作業染料(REZに対して20μL)を無菌的に添加し、生成した混合物を各ウェル内でピペット混合によって完全に混合した。プレートは光から保護した。
2.5 試料取得、インキュベーションおよび検出
正確なインキュベーション時間をログブック内および装置上に記録した。プレートを37℃、200rpmでインキュベートして、光から保護した。プレートを530nm励起で読み取って記録して、600nm発光を検出した。プレートは、各読取りの間は、覆って、200rpmでの37℃インキュベータに戻した。この手順を、試験サイクルに対して30分ごとに実行した。試験サイクルは6時間に及んだ。様々な濃度の細菌におけるレサズリンの動態解析結果を図75Aおよび図75Bに示す。
例3:哺乳類細胞の存在下でのHela細胞の選択的溶解および細菌細胞の選択的検出
3.1 模擬空腸試料の準備
・HeLaをRPMI中で10細胞/100μLまで増殖した
・細菌(大腸菌ATCC 25922)を「陽性試験試料」に添加して、HeLa+RPMI流体中の10CFU/mLの最終濃度とした。
3.2 試料取得(液体)
・レサズリンを含む20μLの様々な染料配合を「陽性試験試料」またはHeLaだけを含むウェル3組に添加した。
3.3 試料取得(スポンジ)
・20μLの様々な染料配合をスポンジ試料に添加して含浸させた。スポンジを「陽性試験試料」またはHeLaだけを含むウェル3組に、無菌鉗子で置いて、無菌ピペットの先端で浸すことにより、曝した。図76Aを参照。
3.4 試料の読取り(液体およびスポンジ)
・プレートを37℃でプレートリーダー内に置き、550nm励起で読み取り、590nm発光を検出した。
・30分ごとに読み取る。
・読取りの間は、プレートを5%のCO中に37℃で保つ。
3.5 データ取得および+/−コール
・動態読出し:蛍光における経時的な増加は陽性信号を表す
・勾配が120分〜240分示された
・勾配における差は、陽性/陰性コール(call)の基礎であった
反復試験および対照
・試験を3重に実行した
・各試験を陽性(10CFU/mL細菌)および対照(10HeLa細胞だけ)と比較した
・主対照
・陰性:PBSだけ、HeLa無しまたは細菌+ベースライン染料(10mMのレサズリン、50mMのMgCl、0.005%のデオキシコール酸)
・陽性:PBSだけ、+10細菌+ベースライン染料
スポンジの存在または非存在下での様々な染料配合での動態蛍光測定を図76B〜Gに示す。スポンジの存在または非存在下での動態測定の平均勾配を図76Hおよび図76Iに要約している。
例4:干渉アッセイ
4.1 培養/接種準備
低温ストック(−70℃)を使用して、細菌性生物の第1の継代培養をTSA(または他の適切な培地)上に画線した。そのプレートを次いで、35±2℃で16〜24時間インキュベートして、パラフィルム(または同様の材料)で包んで4℃で保存した。生成されたプレートは最大で120時間まで使用してもよい。第1の継代培養から、第2の継代培養をTSA(または他の適切な培地)上に画線した。生成されたプレートを次いで、35±2℃で16〜24時間インキュベートした。第2の継代培養は、それを最初にインキュベーションから取り除いた時から始まって24時間以内に使用すべきである。第2の継代培養を使用して、単離したコロニーを寒天板から無菌的に取り除いて、100mLのTSB(または他の適切な液体培地)に接種した。次いでその培養を加湿したインキュベータ内のオービタルシェーカー上に置き、35±2℃で16〜24時間、200rmpでインキュベートした。希釈した生物の3つの試料(各200μL)を、連続希釈してTSA上にスポット播種することにより、接種チェックのために使用した。初期接種密度が約1.0×10CFU/mLになるように培養条件およびインキュベーション時間を調整した。適切な連続希釈を無菌的に実行する(すなわち、10CFU/mLの希釈を与えるために1mLの10CFU/mLを9mLの無菌PBSに入れる)ことによって希釈範囲を準備した。連続希釈およびスポット播種カウントによって最終濃度を確認した。例えば、Gaudy,A.F.、Abu−Niaaj,F.、Gaudy,E.T.、Statistical study of the spot plate technique for viable cell counts.Applied Microbiology,Vol 11,1962 pp.305−309を参照。
干渉アッセイで使用した様々な試料の要約
Figure 2020513554
4.2 試料捕捉および接種調整
Sterilin96ウェルラウンドボトムマイクロタイタープレート(P/N H511A)を使用して、プレートを3重に準備し、プレートには100μLの希釈したダイナミックレンジの細菌を入れた。例示的なプレートセットアップを図75Cに提示する。
4.3 生体染色準備
生体染色は、実験当日に作りたてを準備した。生体染色希釈は光から保護した。生体染色処置は、15mLの無菌円すい管を使用して以下のように無菌的に準備した。
処置1(レサズリン、または「REZ」)
製造指示書に従って作業染料を準備した。レサズリン塩を使用して、pH6.0で、0.005%のデオキシコール酸、0.1%v/vのトリトンX−100、2.5mg/LのアムホテリシンB、50mMのMgClを含む、10mMのレサズリン溶液をPBSで準備した。溶液をボルテックスで混合して、均質な懸濁液を生成し、次いで、使用するまで暗所で保存した。
4.4 試験装置の準備
分光光度計を設定し、製造業者のSOPに従って較正した。培養の発光強度を励起させて読み取るためのデータプログラムをセットアップした。適切な量の作業染料(REZに対して20μL)を無菌的に添加し、生成した混合物を各ウェル内でピペット混合によって完全に混合した。プレートは光から保護した。
4.5 試料取得、インキュベーションおよび検出
正確なインキュベーション時間をログブック内および装置上に記録した。プレートを37℃、200rpmでインキュベートして、光から保護した。プレートを530nm励起で読み取って記録して、600nm発光を検出した。プレートは、各読取りの間は、覆って、200rpmでの37℃インキュベータに戻した。この手順を、試験サイクルに対して30分ごとに実行した。試験サイクルは6時間に及んだ。
様々な干渉因子の影響を図77A〜図77Dに示す。
例5:生体染色アッセイの故障モード
5.1 培養/接種準備
低温ストック(−70℃)を使用して、細菌性生物の第1の継代培養をTSA(または他の適切な培地)上に画線した。そのプレートを次いで、35±2℃で16〜24時間インキュベートして、パラフィルム(または同様の材料)で包んで4℃で保存した。生成されたプレートは最大で120時間まで使用してもよい。第1の継代培養から、第2の継代培養をTSA(または他の適切な培地)上に画線した。生成されたプレートを次いで、35±2℃で16〜24時間インキュベートした。第2の継代培養は、それを最初にインキュベーションから取り除いた時から始まって24時間以内に使用すべきである。第2の継代培養を使用して、単離したコロニーを寒天板から無菌的に取り除いて、100mLのTSB(または他の適切な液体培地)に接種した。次いでその培養を加湿したインキュベータ内のオービタルシェーカー上に置き、35±2℃で16〜24時間、200rmpでインキュベートした。希釈した生物の3つの試料(各200μL)を、連続希釈してTSA上にスポット播種することにより、接種チェックのために使用した。初期接種密度が約1.0×10CFU/mLになるように培養条件およびインキュベーション時間を調整した。適切な連続希釈を無菌的に実行する(すなわち、10CFU/mLの希釈を与えるために1mLの10CFU/mLを9mLの無菌PBSまたは絶食状態模擬腸液(FaSSIF)に入れる)ことによって希釈範囲を準備した。連続希釈およびスポット播種カウントによって最終濃度を確認したことに留意されたい。例えば、Gaudy,A.F.、Abu−Niaaj,F.、Gaudy,E.T.、Statistical study of the spot plate technique for viable cell counts.Applied Microbiology,Vol 11,1962 pp.305−309を参照。
故障モードの模擬実験:
1.胃内でのオープン:FaSSIF pH2での希釈
2.結腸内でのオープン:糞便の模擬実験を行うために1012CFU/mLの大腸菌をFaSSIFで準備した。
5.2 試料捕捉および接種調整
Sterilin96ウェルラウンドボトムマイクロタイタープレート(P/N H511A)を使用して、プレートを3重に準備し、プレートには100μLの希釈したダイナミックレンジの細菌を入れた。例示的なプレートセットアップを図75Cに提示する。
5.3 生体染色準備
生体染色は、実験当日に作りたてを準備した。生体染色希釈は光から保護した。生体染色処置は、15mLの無菌円すい管を使用して以下のように無菌的に準備した。
処置1(レサズリン、または「REZ」)
製造指示書に従って作業染料を準備した。レサズリン塩を使用して、pH6.0で、0.005%のデオキシコール酸、0.1%v/vのトリトンX−100、2.5mg/LのアムホテリシンB、50mMのMgClを含む、10mMのレサズリン溶液をPBSで準備した。溶液をボルテックスで混合して、均質な懸濁液を生成し、次いで、使用するまで暗所で保存した。
5.4 試験装置の準備
製造業者のSOPに従って分光光度計を設定して較正した。培養の発光強度を励起させて読み取るためのデータプログラムをセットアップした。適切な量の作業染料(REZに対して20μL)を無菌的に添加した。各ウェル内でピペット混合によって完全に混合した。各ウェルに対して未使用の先端を使用した。プレートを光から保護した。
5.5 試料取得、インキュベーションおよび検出
正確なインキュベーション時間をログブック内および装置上に記録した。プレートを37℃、200rpmでインキュベートして、光から保護した。プレートを530nm励起で読み取って記録して、600nm発光を検出した。プレートは、各読取りの間は、覆って、200rpmでの37℃インキュベータに戻した。この手順を、試験サイクルに対して30分ごとに実行した。試験サイクルは6時間に及んだ。
模擬故障モードおよびSIBOの早期検出を図78A〜図78Eに示す。
例6:空腸十二指腸吸引液(MDB)アッセイ
6.1 実験計画
臨床十二指腸吸引液からの被験者「MDB」をアリコットの数および無菌試験に基づいて選択した。
6.2 培養/接種準備
低温ストック(−70℃)を使用して、細菌性生物の第1の継代培養をTSA(または他の適切な培地)上に画線した。そのプレートを次いで、35±2℃で16〜24時間インキュベートして、パラフィルム(または同様の材料)で包んで4℃で保存した。生成されたプレートは最大で120時間まで使用してもよい。第1の継代培養から、第2の継代培養をTSA(または他の適切な培地)上に画線した。生成されたプレートを次いで、35±2℃で16〜24時間インキュベートした。第2の継代培養は、それを最初にインキュベーションから取り除いた時から始まって24時間以内に使用すべきである。第2の継代培養を使用して、単離したコロニーを寒天板から無菌的に取り除いて、100mLのTSB(または他の適切な液体培地)に接種した。次いでその培養を加湿したインキュベータ内のオービタルシェーカー上に置き、35±2℃で16〜24時間、200rmpでインキュベートした。希釈した生物の3つの試料(各200μL)を、連続希釈してTSA上にスポット播種することにより、接種チェックのために使用した。初期接種密度が約1.0×10CFU/mLになるように培養条件およびインキュベーション時間を調整した。適切な連続希釈を無菌的に実行する(すなわち、10CFU/mLの希釈を与えるために1mLの10CFU/mLを9mLの無菌PBSまたはFaSSIFに入れる)ことによって希釈範囲を準備した。連続希釈およびスポット播種カウントによって最終濃度を確認したことに留意されたい。例えば、Gaudy,A.F.、Abu−Niaaj,F.、Gaudy,E.T.、Statistical study of the spot plate technique for viable cell counts.Applied Microbiology,Vol 11,1962 pp.305−309を参照。pH測定を行った。
6.3 試料捕捉および接種調整
Sterilin96ウェルラウンドボトムマイクロタイタープレート(P/N H511A)を使用して、プレートを3重に準備し、プレートには100μLの希釈したダイナミックレンジの細菌を入れた。例示的なプレートセットアップを図79Aに提示する。
6.4 生体染色準備
生体染色は、実験当日に作りたてを準備した。生体染色希釈は光から保護した。生体染色処置は、15mLの無菌円すい管を使用して以下のように無菌的に準備した。
処置1(レサズリン、または「REZ」)
製造指示書に従って作業染料を準備した。レサズリン塩を使用して、pH6.0で、0.005%のデオキシコール酸、0.1%v/vのトリトンX−100、2.5mg/LのアムホテリシンB、50mMのMgClを含む、10mMのレサズリン溶液をPBSで準備した。溶液をボルテックスで混合して、均質な懸濁液を生成し、次いで、使用するまで暗所で保存した。
6.5 試験装置の準備
製造業者のSOPに従って分光光度計を設定して較正した。培養の発光強度を励起させて読み取るためのデータプログラムをセットアップした。適切な量の作業染料(REZに対して20μL)を無菌的に添加した。各ウェル内でピペット混合によって完全に混合した。各ウェルに対して未使用の先端を使用した。プレートを光から保護した。
6.6 試料取得、インキュベーションおよび検出
正確なインキュベーション時間をログブック内および装置上に記録した。プレートを37℃、200rpmでインキュベートして、光から保護した。プレートを530nm励起で読み取って記録して、600nm発光を検出した。プレートは、各読取りの間は、覆って、200rpmでの37℃インキュベータに戻した。この手順を、試験サイクルに対して30分ごとに実行した。試験サイクルは6時間に及んだ。
図79Bは、経時的にプロット表示した、様々な濃度の大腸菌を混ぜた十二指腸吸引液における蛍光検出を示す。データは、シミュレーションデータと良好に一致する、混合した十二指腸の試料からの強い信号応答があることを示した。
例7:空腸試料での生体染色アッセイの模擬性能
7.1 模擬方法:
・全模擬条件の基質を生成して、96ウェルプレート上の位置に割り当てた
・模擬条件には以下を含む:
・pH6、pH6.5、pH7
・1.3、3、5.5mMの胆汁
・0.5%、1%、1.5%のムチン
・10、10、10CFU/mLの酵母
・75%のFaSSIF中のウマ血清
・模擬生物スパイク(simulated organism spike)を生成して、96ウェルプレート基質にわたって置いた
・グラム陰性混合物(大腸菌、緑膿菌、肺炎桿菌)
・グラム陽性混合物(黄色ブドウ球菌、ミュータンス菌、フェカリス菌)
・総混合物:6つの株全部
・各々のダイナミックレンジ:10、10、10、10、0CFU/mL
・全ての試験をHeLa(50μL中10CFU/mL)存在下で行った
・液体染料(20μLを100μLの試料へ入れる)での試験
・330分にわたって勾配を読み取る
・Early Calls(最初の30分)およびLate(全330分にわたる勾配)を使用するアルゴリズム
7.2 添加されたヒト試料の技法:
・ヒトの十二指腸「DiBaise」試料のプール混合物
・プール試料は以下を含む:
Figure 2020513554
・模擬生物スパイク(simulated organism spike)を生成して、96ウェルプレート基質にわたって置いた
・グラム陰性混合物(大腸菌、緑膿菌、肺炎桿菌)
・グラム陽性混合物(黄色ブドウ球菌、ミュータンス菌、フェカリス菌)
・総混合物:6つの株全部
・各々のダイナミックレンジ:10、10、10、10、0CFU/mL
・液体染料(20μLを100μLの試料へ入れる)での試験
・330分にわたって勾配を読み取る
・Early Calls(最初の30分)およびLate(全330分にわたる勾配)を使用するアルゴリズム
試験した故障モードは以下のとおり:
Figure 2020513554
図80Aは、空腸試料での模擬性能を示し、図80Bは、ヒトの十二指腸試料での模擬性能を示し、ここで、Pe=(PP+PN)×(PP+NP)/N^2+(PN+NN)×(NP+NN)/N^2である。κ統計量がゼロに等しい場合、一致は偶然も同様であることを示し、1.0のκは完全一致を示し、0〜0.4は不十分な一致を示し、0.4〜0.75はまあまあ良好な一致を示し、0.75を上回る場合は、優れた一致を示す(Fleiss 1981)。
例8.嫌気性菌を濃縮した糞便および十二指腸試料を使用するレサズリンベースの生存細菌細胞定量化アッセイの模擬性能
ヒトの腸管内で見ることができるものに類似した条件下でレサズリンベースの生存細菌細胞定量化の検出下限を評価するために、嫌気性菌を濃縮したプール糞便および十二指腸臨床試料を使用して以下の実験を実行した。
糞便スラリーのプール分離株または十二指腸吸引液のプール分離株から成る臨床試料を使用して、厳密な嫌気条件下で嫌気性増菌培地(補強クロストリジウム培地(RCM))に接種した。試料を37℃で24時間濃縮して、10〜10CFU/mLを標的とするダイナミック希釈レンジを液体形式(糞便スラリーを希釈して模擬糞便流体類似物(SFFA;1:7.5糞便物質:PBS)を形成し;十二指腸吸引液を模擬空腸液類似物(SJFA;1:1:1 cRPMI:トリプシン大豆ブロス;FASSIF−V2(絶食状態模擬腸液バージョン2;BIORELVANT)、pH6.5)中で希釈した)またはアッセイパッド(スポンジ)形式(パッド試験を対象とした1×10CFU/mL)のいずれかで準備した。対照として、同じ希釈レンジをリン酸緩衝食塩水(PBS)で準備した。96ウェルフラットプレート形式を使用して例2〜6で前述したレサズリンアッセイを使用して総菌数(TBC)を判断した。プレートリーダーフォトスペクトロメーターを使用して、550nm励起および590nm発光で行われた動態読取りで、蛍光を検出した。臨床試料の未知の増殖特性に起因して、標的のCFUレンジは、後続の生存プレートカウントによって確認されるように1 Logのオーダーで失われて、10〜10CFU/mLのダイナミックレンジとなった。アッセイを最大で330分、動力学的に実行して、データを収集した。また、アッセイを22時間(1,320分)にわたって実行して、データセットを比較した。エンドポイント対照として、エンドポイントを確認するために嫌気条件下でアッセイプレートを一晩放置した。
図130に示すように、アッセイは、試験したダイナミックレンジ全体(すなわち、1×10〜1×10)について液体形式における全ての混合臨床分離株を検出することができた。その上、同様に図130に示すように、アッセイは、アッセイパッド形式におけるプール臨床分離株をうまく検出した。全ての細菌を含む試料は、最も高い平均ベースライン対照を上回る3つの標準偏差の勾配よりも高得点を得た(4.86+(3×0.16))=5.34。この実験は、レサズリンベースのアッセイは、複合細菌組成物中の総菌数をCFUのダイナミックレンジにわたって効率的に定量化するために使用できることを実証する。
例9.嫌気性菌試料を使用するレサズリンベースの生存細菌細胞定量化アッセイの模擬性能
中間の指数増殖期まで増殖した嫌気性菌種の生息数を検出および定量化するためのレサズリンベースの生存細菌細胞定量化アッセイの能力を評価するために、偏性嫌気菌(分類していない)、および付着させた分析用株(deposited analytical strain)(ATCC)から成る臨床的に取得した糞便試料を使用して、以下の実験を行った。
試料は、中間の指数増殖期(代謝的に最も活発な時期)まで増殖した菌種から構成された。理論に縛られることを望むものではないが、中間の指数増殖期まで増殖した細菌は、レサズリンが減少した際により強力な蛍光信号を生成するために、検出の下限(例えば、1×10CFU/mL)となる、より大きなNADH活性を含むはずである。菌種バクテロイデス−ブルガタス(ATCC 29327)、バクテロイデス−ブルガタス(ATCC 8482)、酪酸菌(ATCC 19398)、ウェルシュ菌(ATCC 13124)、クロストリジウム−スポロゲネス(ATCC 7955)、および臨床分離株を使用して、厳密な嫌気条件下で37℃で24時間にわたりRCM培地に接種した。増殖試料を2、4、6、および24時間で取得し、SJFAで希釈して、液体形式を使用する96ウェルフラットプレート形式を使用した例2〜6で前述したレサズリンアッセイを使用して総菌数(TBC)を判断した。プレートリーダーフォトスペクトロメーターを使用して、550nm励起および590nm発光で行われた動態読取りで、蛍光を検出した。培地減少(media reduction)効果を評価し、信号対照として働くためにPBS対照を使用した。アッセイを最大で330分、動力学的に実行して、データを収集した。
図131Aおよび図131Bに示すように、増殖して中間の指数増殖期で収集した細菌は、アッセイで使用した場合、増大した信号検出を示した。例えば、株、酪酸菌(ATCC 19398)(1×10CFU/mLで検出可能であった)、ウェルシュ菌(ATCC 13124)、および臨床分離株で、増大した信号を検出した。
例10.微好気および嫌気条件下で嫌気性菌試料を使用するレサズリンベースの生存細菌細胞定量化アッセイの模擬性能
微好気または厳密な嫌気条件下で実行されるレサズリンベースの生存細菌細胞定量化アッセイの検出の下限を評価するために、以下の実験を行った。
菌種のバクテロイデス−ブルガタス(ATCC 8482)、酪酸菌(ATCC 19398)、クロストリジウム−スポロゲネス(ATCC 7955)を使用して6つの試験パネルを準備し、偏性嫌気性細菌を含む2つの分類されていない臨床分離株を使用して、厳密な嫌気条件下で37℃で24時間にわたりRCM培地に接種した。細菌を、液体形式で10〜10CFU/mLのダイナミックレンジでSJFAで希釈することによって各パネルを準備し、前述したレサズリンアッセイを使用して総菌数(TBC)を判断した。培地減少(media reduction)効果を評価し、信号対照として働くためにPBS対照を使用した。厳密な嫌気条件下でパネルを準備し、5つのパネルを37℃でインキュベートして、次の時点:90分、150分、270分、330分、および24時間、でアッセイした。微好気条件を確実にするためにプレートシーラーを使用してオイル下で動力学的に実行した複製プレート(duplicate plate)もアッセイした。プレートカウントを後続の生存プレートカウントで確認した。通性嫌気条件によって生じた偽陽性を除外するために、好気性選別プレートも実行した。例2〜6で前述したレサズリンアッセイを使用して総菌数(TBC)を判断した。プレートリーダーフォトスペクトロメーターを使用して、550nm励起および590nm発光で行われた動態読取りで、蛍光を検出した。アッセイを最大で330分、動力学的に実行して、データを収集した。また、アッセイを22時間(1,320分)にわたって実行して、データセットを比較した。エンドポイント対照として、エンドポイントを確認するために嫌気条件下でアッセイプレートを一晩放置した。
図132A、図132B、および図132Cに示すように、厳密な嫌気および微好気条件の両方を使用して、酪酸菌(ATCC 19398)、および臨床試料の1つ(RNA 6)を1×10CFU/mL未満で検出した。さらに、厳密な嫌気条件で酪酸菌の検出が改善した。アッセイは、延長した動態読取り(すなわち、24時間)中、最大で1×10CFU/mLの濃度まで混合臨床分離株を検出することもできる。好気条件下で実行した対照アッセイは、嫌気条件の存在を確認したが、臨床分離株を使用するアッセイでは、低レベルの通性嫌気性菌を検出した。
例11.延長した動態読取り期間を使用して嫌気性菌種を使用するレサズリンベースの生存細菌細胞定量化アッセイの模擬性能
動態アッセイを読み取った期間の延長によってレサズリンベースの生存細菌細胞定量化アッセイの検出の下限が改善できたかどうかを評価するために(例えば、参照により本明細書に組み込まれる、Van den Driesscheら(2014)98:31−4を参照)、以下の実験を実行した。
好気性菌種の大腸菌(ATCC 25922)、黄色ブドウ球菌(ATCC 29213)、肺炎桿菌(ATCC 4352)、緑膿菌(ATCC 15442)、エンテロバクターアエロゲネス(ATCC 13048)、ミュータンス菌(ATCC 700610)、フェカリス菌(ATCC 49533)、およびプロテウスミラビリス(ATCC 7002)から成る試料を使用して、好気条件下で37℃で24時間にわたりRCM培地に接種した。細菌を、液体形式で10〜10CFU/mLのダイナミックレンジでSJFAで希釈することによって各パネルを準備し、液体形式を使用する96ウェルフラットプレート形式を使用した例2〜6で前述したレサズリンアッセイを使用して総菌数(TBC)を判断した。プレートリーダーフォトスペクトロメーターを使用して、550nm励起および590nm発光で行われた動態読取りで、蛍光を検出した。培地減少効果を評価し、信号対照として働くためにPBS対照を使用した。特性化された異なる増殖および菌種の条件に対応するために、アッセイは、3つの別個のプレート上で別々の3日に実行した。アッセイは最大で330分、動力学的に実行して、データを収集した。また、アッセイを20時間(1,200分)にわたって実行して、データセットを比較した。
図133A〜図133H、図134A、図134B、図135A〜図135D、および図136A〜図136Dに示すように、アッセイは、菌種の全部をダイナミックレンジ全体にわたって検出することができたが、1×10CFU/mLの検出の最下限(LLOD:lowest level of detection)を有していた、黄色ブドウ球菌(ATCC 29213)、および、1×10CFU/mLのLLODを有していた、ミュータンス菌(ATCC 700610)を除く。その上、エンテロバクターアエロゲネス(ATCC 13048)は、菌種の生体内増殖条件に起因する偽陰性の結果となるように見える、二重ピークを示した。従って、この実験は、動態アッセイを読み取る期間を延長するとアッセイの検出の下限を改善することを実証した。
分析物希釈および培養例
例1:10CFU/mL〜10CFU/mLのダイナミックレンジを有する試料中の細菌数の直接光学的検出
試料中の細菌の濃度は、試料を通った光の吸光度を測定することによって検出できる。透過(T:Transmission)および光学濃度(OD:Optical Density)が光の吸光度を表すための2つの一般的な方法である。透過(T)は通常、百分率または1(すなわち、光吸収がなく、光の完全透過)の割合として表される。ODは透過の負対数として表される。
典型的な光学検出システムは、試料を保持するための容器、ならびに光源および光検出器を含む。OD600(600nmの波長で測定された試料の吸光度、または光学濃度)は、この波長では、細胞は、UV光下で起こり得るように死滅されないので、細胞集団の経時的な増殖を測定する場合、紫外分光が好ましい。UV光は、細菌において小〜中規模の変異を引き起こして、対象の遺伝子を変化させるか、もしくは破壊するか、または細菌集団の増殖挙動を変化させることが示されている。
10CFU/mL〜10CFU/mLのダイナミックレンジにわたって総菌数を正確に予測するための標準的な研究室ベンチトップフォトスペクトロメーターの能力を判断するために実験を実施した。別の目的は、ODを使用して、グラム陰性生物とグラム陽性生物の定量化の間の差(ある場合)を評価することである。
方法および材料
2つのベンチトップフォトスペクトロメーター(スペック1:SpectraMax M5、S/N MV 02773 Softmax Pro5 Software s/n SMP500−14128−ATVWを使用、吸光度600nmで動作。スペック2:Fisher Scientific、Cell Density Meter Model 40、シリアル番号247、標準設定(A=600nm)で動作)を使用して、リン酸緩衝食塩水に希釈したグラム陰性(大腸菌ATCC 25922およびDH5−Alpha)およびグラム陽性(表皮ブドウ球菌ATCC 12228)細菌のCFU/mLを10CFU/mL〜10CFU/mLのダイナミックレンジにわたって判断した。実験は3重に実施した。
結果
2つの異なる分光光度計(ODスペック1およびODスペック2)を使用して大腸菌(DH5−AlphaおよびATCC 25922)の2つ株および表皮ブドウ球菌(ATCC 12228)の株の希釈系列の試験からの結果を以下の6つの表および図81〜図83に示す。
Figure 2020513554
大腸菌DH5−Alpha平均値結果(n=3)。
Figure 2020513554
ODスペック1からのデータを利用する非対両側スチューデントT検定(統計的有意性のため、p≦0.05)を使用して希釈を区別する有意性を試験した。
Figure 2020513554
大腸菌ATCC 25922平均値結果(n=3)。
Figure 2020513554

ODスペック1からのデータを利用する非対両側スチューデントT検定(統計的有意性のため、p≦0.05)を使用して希釈を区別する有意性を試験した。
Figure 2020513554
表皮ブドウ球菌ATCC 12228平均値結果(n=3)。
Figure 2020513554
ODスペック1からのデータを利用する非対両側スチューデントT検定(統計的有意性のため、p≦0.05)を使用して希釈使用を区別する有意性を試験した。
ODを使用した希釈キャリア中の大腸菌に対する検出下限は、約10CFU/mLであると判断された。ODを使用した希釈キャリア中の表皮ブドウ球菌に対する検出下限は、約10CFU/mLであると判断された。評価した2つのフォトスペクトロメーターのうち、1つだけが、設計操作感度に起因して、10CFU/mLを下回るCFU/mLレベルを判断することができる。図81〜図83に示すように、希釈キャリア中の細菌の検出は直線ではない。さらに、標準的な研究室ベンチトップフォトスペクトロメーターは、希釈キャリア中の10CFU/mLを下回る総菌数を正確に予測するとは思われない。その結果、GI管からの試料の直接評価のための光学検出アッセイは、10CFU/mL以上の細菌数の検出に制限される思われ、SIBOなどの胃腸障害と関連付けられた細菌のレベルの検出に有用ではない可能性がある。
例2:試料中でインキュベートされた細菌数の光学検出
検出ステップの前にインキュベートする試料中の細菌の光学検出を調査するために実験を実行した。実験は、GI管からの試料によって接種して、移行中にインキュベートする無菌培地を含む摂取可能装置を模擬した。初期接種密度の推定を提供するために、経時的な細菌の増殖を最初の接種まで戻って追跡した。
実験は、GI管内の細菌数のレベルを反映するダイナミックレンジにわたって総菌数を正確に予測するOD方法の能力も評価し、また、グラム陰性細菌とグラム陽性細菌の検出間の差(ある場合)も評価した。
材料および方法
標準的なベンチトップフォトスペクトロメーター(スペック1:SpectraMax M5、S/N MV 02773 Softmax Pro5 Software s/n SMP500−14128−ATVWを使用、吸光度600nmで動作)を使用して、標準増殖培地(トリプシン大豆ブロス;TSB)で希釈したグラム陰性(大腸菌ATCC 25922)およびグラム陽性(表皮ブドウ球菌ATCC 12228)細菌のCFU/mLを10CFU/mL〜10CFU/mLのダイナミックレンジにわたり、再増殖およびインキュベーション期間に関した判断した。試料は、37℃でt=0、t=1.5時間、t=2.25時間、t=3時間、およびt=4時間のインキュベーション後、試験した。実験は3重に実施した。
結果
以下の表および図84に示すように、無菌培地の細菌試料での接種およびインキュベーションならびに光学濃度に関するその試料の試験は、初期接種密度の正確な予測(p≦0.005)を可能にした。
インキュベーション期間の後のODの使用は、大腸菌ATCC 25922(図84A)および表皮ブドウ球菌ATCC 12228(図84B)の初期接種密度を予測することができた。表皮ブドウ球菌ATCC 12228の接種密度を合理的に予測するために約4時間のインキュベーション時間を使用した。初期接種密度の分解能は、大腸菌ATCC 25922に対して2.25時間および3時間で取得できた。
この試験システム下で、標準的な研究室ベンチトップフォトスペクトロメーターは、グラム陰性およびグラム陽性生物の両方に対して4時間のインキュベーション後、10CFU/mL、10CFU/mLおよび10CFU/mLの初期接種密度を正確に区別した。
含まれた培地/インキュベーションシステムの使用は、細菌数を判断するために、空腸液などのGI液試料の直接OD分析を実行することによりいくつかの利点を有する。これらは、内部対照として、およびGI液からの考えられる干渉を説明するために、時間=0におけるベースライン読取りの使用を含む。接種した培地での抗真菌薬(すなわち、アムホテリシンB)の使用も、システムから真菌数の増殖を防ぐために使用され得る。
時間=0
Figure 2020513554
時間=1.5時間
Figure 2020513554
時間=2.25時間
Figure 2020513554
時間=3時間
Figure 2020513554
時間=4時間
Figure 2020513554
10CFU/mL、10CFU/mLおよび10CFU/mLの初期接種密度を有するOD600を使用した大腸菌および表皮ブドウ球菌の試料をインキュベートした試験からの結果。
例3:少量試料および模擬空腸液中の細菌試料のOD試験
2つの異なる試料体積(200μLおよび50μL)を使用して方法の堅牢性を評価するために例2で説明したものに類似した追加の実験を実行した。これらの実験のために、ベンチトップフォトスペクトロメーターの代わりに、プレートリーダーを使用した。実験はまた、空腸液による考えられる干渉効果を評価するために、BioRelevant(英国ロンドン)から入手可能な絶食状態模擬腸液バージョン2(FaSSIF−V2)(Cat:V2FA501 Lot:02−1408−07、pH6.5)で希釈した接種を試験することにより、実行した。
材料および方法
10CFU/mL〜10CFU/mLの初期細菌濃度を有する標準増殖培地(TBS)に接種したグラム陰性(大腸菌ATCC 25922)およびグラム陽性(表皮ブドウ球菌ATCC12228)細菌試料のCFU/mLを、インキュベーション期間または0時間〜5時間に続いて、推定するために、プレートリーダーフォトスペクトロメーターを使用して実験を実行した。FaSSIF−V2干渉試験は、FaSSIF−V2中で10CFU/mLまでにした初期細菌濃度を利用し、栄養緩衝液(FLUKAトリプシン大豆ブロス;L/N BCBL6035V)を含むウェルに添加した。細菌試料を、栄養緩衝液と1:1の割合(体積/体積)で混ぜ合わせた(例えば、25μLの試料を25μLのTSBに添加、または100μLの試料を100μLのTSBに添加した)。2つの別個のセットの実験を実行し、各セットでの実験は5重(n=5)に実施した。
結果
以下の表は、代表的なデータを示し、図85〜図88は、50または200μLのテスト量を使用して、10CFU/mL、10CFU/mLおよび10CFU/mLのダイナミックレンジにわたって試験した各株に対して、光学濃度(A600nm)および%透過率として提示された生データを示す。時間=0における初期読取りを、試料を培地と混ぜ合わせた直後(1分未満)に、記録して、ベースラインを設定するために使用し得る。
2時間はおおよそ細菌の6世代であり、初期試料濃度間の離散差(discrete difference)を検出するための最小インキュベーション時間である。3時間のインキュベーション時間後、初期試料濃度間に良好な離散分解能(discrete resolution)がある。4.5時間のインキュベーション時間後、OD測定は、異なる初期試料濃度間に依然として離散分解能を提供する。しかし、インキュベーション時間を延長すると、細菌の濃度およびOD測定がアッセイのダイナミックレンジを超えて増加するので分解能における低下が生じ得ることが予期される。
インキュベートした試料のODの測定は、グラム陰性およびグラム陽性生物の両方に対して約2時間〜4時間のインキュベーション後、10CFU/mL、10CFU/mLおよび10CFU/mLの初期接種密度を正確に区別することができた。50μLの試料サイズの使用は、分解能またはアッセイ機能に悪影響を及ぼさなかった。その結果、摂取可能装置内で使用されるようなもっと少量の試料体積は、少なくとも10〜10間の接種密度を正確に区別することが予期される。さらに、模擬空腸液成分の存在は、分解能またはアッセイ機能に有意な影響を及ぼさなかった。
時間=0光学濃度(A600nm)
Figure 2020513554
時間=0%透過率
Figure 2020513554
時間=2時間光学濃度(A600nm)
Figure 2020513554
時間=2時間%透過率
Figure 2020513554
時間=3時間光学濃度(A600nm)
Figure 2020513554
時間=3時間%透過率
Figure 2020513554
時間=4.5時間光学濃度(A600nm)
Figure 2020513554
時間=4.5時間%透過率
Figure 2020513554
50μLおよび200μLの試料を使用した大腸菌(EC)および表皮ブドウ球菌(SE)の異なる初期濃度の試験からの結果。
例4:GI管内での摂取可能装置を模擬する条件下での細菌試料の試験
GI管からの流体試料で接種して移行中にインキュベートする無菌培地を含む摂取可能装置を模擬するために実験を実行した。実験は、アッセイが、pH、胆汁酸、菌株、ムチン濃度の一連の異なる条件下で、10CFU/mL〜10CFU/mLのダイナミックレンジにわたって総菌数を予測できたかどうかを評価するために設計した。試料は、GI管内で移行中の摂取可能装置の状態を模擬するせん断力および温度の条件下でもインキュベートした。
材料および方法
グラム陰性(大腸菌ATCC 25922)およびグラム陽性(表皮ブドウ球菌ATCC12228)細菌培養を標準増殖培地(TBS)で10CFU/mL〜10CFU/mLのダイナミックレンジにわたって希釈した。アッセイでは、GI管内での摂取可能装置の移行を模擬するために、せん断(110rpm)下および体温(37℃)で4時間のインキュベーション時間にわたり、50μLの試料体積を利用した。実験は、示すように、様々な条件下で実行し、例えば:異なるpHレベル(6.5、7.0および7.8);胆汁酸の異なる濃度(1.4、3および5.5mM;Oxgall Sigma Aldrich、SKU B3883);改変した抗菌回復培地(2.5mg/LのアムホテリシンB(Sigma−Aldrich、P/N A9528)を含有するTSB)があるか、または無い真菌細胞(0、1×10CFU/mLのカンジダアルビカンス)の存在;およびムチンの異なる濃度(0.5%、1%および1.5%)を含む。実験は5重に実施した。全ての試験は、50μLの試料体積および4時間のインキュベーション期間を使用して模擬空腸液(FaSSIF−V2;BioRelevant(英国ロンドン)から入手可能 Cat:V2FA501 Lot:02−1408−07、pH6.5)で完了した。
結果
異なる条件下での細菌試料の試験からの結果を以下の2つの表(大腸菌、表皮ブドウ球菌)および図89〜96に示す。
胆汁
図89(大腸菌)および図93(表皮ブドウ球菌)に示すように、胆汁の存在は、試料の光学濃度を増殖対照に対して低下させた。ODにおいて観察された低下は、胆汁濃度の上昇に伴って増大した。これは、初期接種密度における離散差を分解するためのアッセイの能力を制限しなかった。検出の下限は10CFU/mLであった。
ムチン
1.5%でのムチンは、表皮ブドウ球菌の初期接種密度を予測するためのアッセイの能力を10CFU/mLに制限したが、アッセイは、1%および0.5%のムチン濃度において10CFU/mLより大きい場合(図94)、初期接種密度における差を正確に分解することができた。
試験した条件下で、ムチンは、増殖対照と比べて、大腸菌の試料の光学濃度に有意な影響を及ぼさなかった。1.5%の濃度までムチンを添加しても初期接種密度における離散差を分解するアッセイの能力を制限しなかった。検出の下限は10CFU/mLであった。
図91および図95に示すように、pHを上げると、増殖対照と比較して、試験した試料の光学濃度が低下する。これは、初期接種密度における離散差を分解するためのアッセイの能力を制限しなかった。検出の下限は10CFU/mLであった。
真菌汚染
図92および図96に示すように、真菌汚染は初期接種密度における離散差を分解する(resolve)ためのアッセイの能力を制限しなかった。検出の下限は10CFU/mLであった。アムホテリシンBの添加は、自然に存在する真菌の増殖を低下させて(プレートカウントおよび光学濃度の低下によって判断されるとおり)初期接種密度における離散差を分解するためのアッセイの能力に影響を及ぼさなかった。
Figure 2020513554
Figure 2020513554
ムチン、胆汁pHおよび酵母の様々な条件下で4時間のインキュベーシ後、大腸菌ATCC 25922の異なる初期濃度のOD(600nm)の試験からの結果。
Figure 2020513554
Figure 2020513554
ムチン、胆汁pHおよび酵母の様々な条件下で4時間のインキュベーシ後、表皮ブドウ球菌ATCC 12228の異なる初期濃度の試料に対するOD(600nm)の試験からの結果。
例5:摂取可能装置内での使用のための小型ODリーダーの開発
摂取可能装置内での使用に適した低コスト小型光学検出システムを評価するために実験を実行した。
材料および方法
640ナノメートルのあたりに中心を置き、約80ミリカンデラの最大光度をもつKingbright 1608SURCK LEDを使用して、例示的な小型光学検出システムを組み立てた。LEDは、バイポーラ接合トランジスタ定電流源によって駆動した。オペアンプがサーボ配置を提供して、オペアンプへの入力電圧に比例してトランジスタを通過する電流を設定した。これは、LEDの光出力を印加された電圧に比例して厳密に線形に変調する。検出器はOSRAM SFH 2430フォトダイオードであった。このフォトダイオードは、大きな作用面積(7mm)を特徴として、LEDにかなり良く適合したスペクトル応答を有する。フォトダイオードは、より高速な光伝導モードよりも良好な直線性および低暗電流を提供するので、低速光伝導モードで使用した。小さい光電流を読み取り可能な電圧に変換するためにMAX9617ゼロドリフトチョッパー型オペアンプを相互コンダクタンス増幅器として使用した。
LEDおよびフォトダイオードが間に間隔を空けて概ね垂直に位置合わせされるように、LEDおよびフォトダイオードを別々のタブ上に取り付けてヘッダーソケットに挿入した。3D印刷したシュラウド(shroud)でLEDおよびフォトダイオードを周辺光から隔離して、50μLのキュベットを保持するためのスロットを提供した。データ取得は標準BNCジャックを通して対応した。BSL−2ラボにおける電流データ取得は、標準QMSマルチメータを通した電圧検出の使用を通して取得した。
試験測定は、DCオフセット信号生成器源をシステムに通すことによって実行した。矩形、正弦、およびランプ波形が全て忠実に再現された(データは示していない)。
生細菌培養で試験する前に、光学的に適切な染料の希釈範囲(0.25%w/v CoomassR−250)を利用して小型ODリーダーを試験した。希釈範囲は、無菌の0.9%生理食塩水で100%〜1.562%で準備した。連続希釈をX2で5重に準備した。50μLの試料を小型装置を使用して同時に読み取って、標準的な高性能ベンチトップフォトスペクトロメーターS/N 01164(スペック1:SpectraMax M5、S/N MV 02773 Softmax Pro5 Software s/n SMP500−14128−ATVWを使用、吸光度600nmで動作)と比較した。
生細菌培養で小型ODリーダーを試験するために、大腸菌ATCC 25922の一晩培養をトリプシン大豆ブロスで準備した。10CFU/mL、10CFU/mLおよび10CFU/mLの調整したダイナミック濃度レンジを有する試料を次いで、無菌の0.9%生理食塩水で準備した。細胞密度を確認するためにプレートカウントを実行した。50μLの試料を小型ODリーダーを使用して同時に読み取って、標準的な高性能ベンチトップフォトスペクトロメーターS/N 01164(スペック2:Fisher Scientific、Cell Density Meter Model 40、シリアル番号247、標準設定(A=600nm)で動作)と比較した。試験は3重に実施した。
結果
クーマシィーR−250を使用した事前適性(pre−qualification)染料試験(5重に準備)の結果を図97に示す。試験マトリックスおよび試験条件の文脈の中で、小型ODリーダーは、標準的なベンチトップ分光光度計と同様の仕様内で実行した。小型ODリーダーおよび研究室グレードの分光光度計の両方とも、100%に近い染料の濃度として低分解能(および増加したCV)を有していた。小型ODリーダーに対して0%染料(ベースラインデータ)は、研究室グレードの分光光度計と比べて増加したCV(3.48%対0.25%)を有していた。これは、より大きな試料キュベットを可能にするために3D印刷したシュラウドに組み込まれたより高い公差(tolerance)の結果としての縮小された光路および配列問題に起因する可能性が高い。
大腸菌(3重に準備)での小型ODリーダーの生物学的試験の結果を図98に示す。試験マトリックスおよび試験条件の文脈の中で、小型ODリーダーは、それと比較した標準的なベンチトップ分光光度計と同様の仕様内で実行した。小型ODリーダーおよび研究室グレードの分光光度計の両方とも、試験したダイナミックレンジ内で良好な分解能を有していた。
0CFU/mL(ベースラインデータ)の濃度で、小型ODリーダーは、研究室グレードの分光光度計と比べて増加したCV(0.39%対0.01%)を有していた。これは10CFU/mLにおいても見られた。先と同じく、これは、より大きな試料キュベットを可能にするために3D印刷したシュラウドに組み込まれたより高い公差(tolerance)の結果としての縮小された光路および配列問題に起因する可能性が高い。小型ODリーダーの追加の修正および配列は、摂取可能装置内での使用のためにデバイスの分解能をさらに改善するはずである。
小型ODリーダーは、研究室グレードの分光光度計と比べて増加したCVを示したが、細胞培養試料中の細菌の濃度を定量化することがさらに可能であった。その上、小型ODリーダーは、試料のODにおける経時的な相対的増加として、試料における細菌増殖の存在または非存在を検出するために容易に使用できる。
例6:少量試料を使用した連続希釈における細菌数の検出
少量試料を使用した連続希釈における細菌数の検出を調査するために追加の実験を実施した。連続希釈の使用は、ODアッセイのダイナミックレンジ内でより広い範囲の初期細菌濃度の検出を可能にし得る。連続希釈の使用は、各連続希釈内での細菌増殖の存在または非存在の2値検出に基づいて初期細菌濃度の予測も可能にし得る。これは、小型ODリーダーの反応が試料チャンバ内の細菌の濃度を正確に反映する所望の特性を単純化して、細菌増殖が生じていたか否かを検出するODリーダーだけを伴う。実験は、各々が所定の量の増殖培地(〜45μL)を含む摂取可能装置内の一連の希釈チャンバ内の少量の初期試料(〜5μL)から作った連続希釈を模擬するために実施した。
材料および方法
製造業者の指示に従って準備したトリプシン大豆ブロス(TSB)中でグラム陰性(大腸菌ATCC 25922)およびグラム陽性(黄色ブドウ球菌ATCC 29213)細菌の培養を作成した。細菌培養はリン酸緩衝食塩水(Gibco Ref 10010−023;Lot 1764980、pH6.8)で10CFU/mL〜0CFU/mLのダイナミックレンジにわたって希釈した。細菌培養の濃度はトリプシン大豆寒天(TSA)上に播種することによって確認した。
0(陰性対照)〜10CFU/mLの初期濃度における大腸菌および表皮ブドウ球菌の5μL試料の10倍、100倍、1,000倍および10,000倍の連続希釈を次いで、総量50μLのTSB中で96ウェルマイクロタイタープレートで作成した。プレートは、各試料のODをプレートリーダーを使用して600nmで測定する前に、35±2℃で16時間、200rmpでインキュベートした。実験は3重(3反復)に実行した。
結果
次の表は、10CFU/mL〜10CFU/mLの細菌濃度を有する初期試料に対する異なる試料体積中の個々の細菌性生物の理論上の数を提供する。10CFU/mLの初期細菌濃度を有する試料に対して、5μLの試料は約50CFUまたは細菌を含む。初期5μL試料の10倍希釈は、約5CFUまたは細菌を含む。初期5μL試料の100倍希釈は、2つ以上の細菌を含む可能性は低い(理論的には0.5CFU)。1,000倍希釈は、いずれかの細菌を含む可能性は低い(理論的には0.05CFUまたは細菌)。統計的に2つ以上の細菌を含む可能性が低い希釈試料は、増殖培地でインキュベートした場合、細菌増殖およびODにおける関連した増加を示す可能性は低い。系列中の少なくとも1つの試料が1つ以上CFUを含み、系列中の少なくとも1つの試料がいかなるCFUも含まないように希釈系列を作成することにより、試料中の増殖の存在または非存在を検出することによって初期試料中の細菌の近似濃度を推定することが可能である。
Figure 2020513554
10CFU/mL〜10CFU/mlのレンジにわたる異なる試料体積中の細菌の理論上の数。*=様々な初期濃度における5μLの試料体積に対する細菌の理論上の数。
次の表は、10〜0CFU/mLのレンジの細菌濃度をもつ初期5μLの試料に基づく希釈系列に対する増殖(「X」のあるセル)または増殖なし(空のセル)の予期した結果を示す。
Figure 2020513554
0〜10CFU/mlの初期試料濃度での細菌の希釈系列に対する増殖/増殖なしの予期したパターン。空のセルは細菌または増殖を予期しなかったことを表し;「X」のあるセルは増殖を予期したことを表す。
次の表は、大腸菌または黄色ブドウ球菌培養の希釈系列を96ウェルプレートで16時間インキュベートした後に各ウェルのODを測定した実験結果を示す。アッセイは、二値応答(binary response)を示し、増殖およびODにおける対応する増加を示したウェルと、いかなる細菌増殖も示さなかったウェルとを明確に区別した。黄色ブドウ球菌の連続希釈を含む96ウェルプレートの16時間のインキュベーション後の部分の外観を図99に示す。細菌増殖を示したウェルは、いかなるCFUも含んでおらず、いかなる細菌増殖も示さなかったウェルと比べて、濁った外観によって容易に区別される。
Figure 2020513554
大腸菌および黄色ブドウ球菌の異なる初期濃度の連続希釈に対する16時間のインキュベーション後のOD結果。アスタリスク(*)の付いた値は、細菌増殖を表し、アスタリスクのない値はそうではない。
LOCI例
例1.様々な濃度のビオチン化抗体、受容体ビーズ、およびドナービーズを使用した試料中のTNFαの検出および定量化
ビオチン化抗体、ドナービーズおよび受容体ビーズを含むアッセイ成分を試験マトリックスに混ぜ合わせて、均質な試験環境(すなわち、摂取可能なスマートカプセルなどの、摂取可能装置内の試料パッド上)における利用を最適化した。ビオチン化抗体、ドナービーズおよび受容体ビーズの濃度を試験マトリックス中で変化させ、試験マトリックスにわたってアッセイ感度を比較した。
試験I:受容体ビーズおよびドナービーズの変化する濃度
実験材料:
実験研究のために、PerkinElmer(米国マサチューセッツ州ボストン)から取得したAlphaLISA TNFα(ブタの)検出キット製品番号AL548 Hv/C/Fを使用した。具体的には、以下から成る次の試薬を使用した:PBS、0.05%のProclin−300、pH7.2、中に保存したAlphaLISA抗p TNFα受容体ビーズ(5mg/mL);25mMのHEPES、100mMのNaCl、0.05%のProclin−300、pH7.4中に保存した、ストレプトアビジン(SA)−コーティングしたドナービーズ(5mg/mL);PBS、0.1%のTween−20、0.05%のNaN3、pH7、AlphaLISAイムノアッセイ緩衝液(10倍)(カタログ番号AL000C)中に保存したビオチン化抗体抗p TNFα(500nM)。標準曲線および分析物検出に対して使用した標準分析物は凍結乾燥したpTNFα(カタログ番号AL548S)(0.3μg)で、100μLのミリQグレードの水で再構成して60分で使用したか、またはねじ蓋のついたポリプロピレンバイアルに分注して要求されるまで−20℃で保存した。使用した他の化学物質および試薬は分析用で、Sigma Aldrich(米国ミズーリ州セントルイス)から入手した。白色384−ウェルマイクロプレート(白色OptiPlate−384(カタログ番号6007290))はPerkinElmer(米国マサチューセッツ州ボストン)によって供給された。全てのデータはGEN 5 Softwareバージョン3.02.1、BioTek U.S.(米国バーモント州ウィヌースキ)を使用して分析した。
装置:
AlphaLISA信号は、AphaCube 384(p/n 1325001)を利用するGEN 5 Softwareバージョン3.02.1を使用して、BioTek U.S.(米国バーモント州ウィヌースキ)製のCytation 5分光光度計(S/N 1609299)によって読み取った。Apha Endpointは、200の利得、励起時間80ミリ秒、120ミリ秒の励起後遅延、160ミリ秒の積分時間および11.5mmの読取り高さで読み取る。
標準および試料の準備:
キット指示に従い、5μL中300,000pg/mL〜5μL中1pg/mLのレンジでpTNFαの標準曲線を準備した。4つの緩衝液だけの試料を入れて、ゼロ分析物対照読取りのためのブランクとして扱った。標準曲線および試料を白色384ウェルマイクロタイタープレートに入れた。
ステップ1:受容体ビーズ
・一旦、標準希釈および試料(5μL中10、3、1pg/mL)をプレートに添加して、受容体ビーズを適切なウェルに添加した。2または1μLのいずれかの受容体ビーズを使用した。
・インキュベーション中に相互汚染を防ぐために、プレートの上部に接着シールを置いた。
・これを錫箔で包んで、37℃インキュベータ内に2時間置いた。
ステップ2:ビオチン化抗体
・プレートをインキュベータから取り出し、プレートシールを取り除いて破棄した。
・多導管ピペットを使用して2.5μLのビオチン化抗体を、溶液を含む各ウェルに添加する。
・プレートの上部に接着シールを置いた。
・これをスズ箔で包んで、37℃インキュベータ内に1時間置いた。
ステップ3:ドナービーズ(暗所で実行した)
・プレートをインキュベータから取り出し、プレートシールを取り除いて破棄した。
・多導管ピペットを使用して10または5μLいずれかのSA−ドナービーズを、溶液を含む各ウェルに添加する。
・プレートの上部に接着シールを置いた。
・これをスズ箔で包んで、37℃インキュベータ内に30分間置いた。
30分後直ちに、プレートを遠心分離機内で9xgで30秒間パルスで沈降させた。プレートは適切な波長を確実にするために直ちに、Alpha Cubeを使用してCytation 5撮像装置上でプレートを読み取った。試料中のpTNFαの濃度を較正曲線から計算した。この試験の結果を図100に要約する。
試験II:受容体ビーズおよびドナービーズの変化する濃度
実験材料:
実験研究のために、PerkinElmer(米国マサチューセッツ州ボストン)から取得したAlphaLISA TNFα(ブタの)検出キット製品番号AL548 Hv/C/Fを使用した。具体的には、以下から成る次の試薬を使用した:PBS、0.05%のProclin−300、pH7.2、中に保存したAlphaLISA抗p TNFα受容体ビーズ(5mg/mL);25mMのHEPES、100mMのNaCl、0.05%のProclin−300、pH7.4中に保存した、ストレプトアビジン(SA)−コーティングしたドナービーズ(5mg/mL);PBS、0.1%のTween−20、0.05%のNaN3、pH7、AlphaLISAイムノアッセイ緩衝液(10倍)(カタログ番号AL000C)中に保存したビオチン化抗体抗p TNFα(500nM)。標準曲線および分析物検出に対して使用した標準分析物は凍結乾燥したpTNFα(カタログ番号AL548S)(0.3μg)で、100μLのミリQグレードの水で再構成して60分で使用したか、またはねじ蓋のついたポリプロピレンバイアルに分注して要求されるまで−20℃で保存した。使用した他の化学物質および試薬は分析用で、Sigma Aldrich(米国ミズーリ州セントルイス)から入手した。白色384−ウェルマイクロプレート(白色OptiPlate−384(カタログ番号6007290))はPerkinElmer(米国マサチューセッツ州ボストン)によって供給された。全てのデータはGEN 5 Softwareバージョン3.02.1、BioTek U.S.(米国バーモント州ウィヌースキ)を使用して分析した。
装置:
AlphaLISA信号は、AphaCube 384(p/n 1325001)を利用するGEN 5 Softwareバージョン3.02.1を使用して、BioTek U.S.(米国バーモント州ウィヌースキ)製のCytation 5分光光度計(S/N 1609299)によって読み取った。Apha Endpointは、200の利得、励起時間80ミリ秒、120ミリ秒の励起後遅延、160ミリ秒の積分時間および11.5mmの読取り高さで読み取る。
標準および試料の準備:
キット指示に従い、5μL中300,000pg/mL〜5μL中1pg/mLのレンジでpTNFαの標準曲線を準備した。4つの緩衝液だけの試料を入れて、ゼロ分析物対照読取りのためのブランクとして扱った。標準曲線および試料を白色384ウェルマイクロタイタープレートに入れた。
ステップ1:受容体ビーズ
・一旦、標準希釈および試料(5μL中10、3、1pg/mL)をプレートに添加して、受容体ビーズを適切なウェルに添加した。2または1μLのいずれかの受容体ビーズを使用した。
・インキュベーション中に相互汚染を防ぐために、プレートの上部に接着シールを置いた。
・これをスズ箔で包んで、37℃インキュベータ内に2時間置いた。
ステップ2:ビオチン化抗体
・プレートをインキュベータから取り出し、プレートシールを取り除いて破棄した。
・多導管ピペットを使用して2.5μLのビオチン化抗体を、溶液を含む各ウェルに添加する。
・プレートの上部に接着シールを置いた。
・これをスズ箔で包んで、37℃インキュベータ内に1時間置いた。
ステップ3:ドナービーズ(暗所で実行した)
・プレートをインキュベータから取り出し、プレートシールを取り除いて破棄した。
・多導管ピペットを使用して10または5μLいずれかのSA−ドナービーズを、溶液を含む各ウェルに添加する。
・プレートの上部に接着シールを置いた。
・これをスズ箔で包んで、37℃インキュベータ内に30分間置いた。
30分後直ちに、プレートを遠心分離機内で9xgで30秒間パルスで沈降させた。プレートは適切な波長を確実にするために直ちに、Alpha Cubeを使用してCytation 5撮像装置上でプレートを読み取った。試料中のpTNFαの濃度を較正曲線から計算した。この試験の結果を図101に要約する。
試験III:ビオチン化抗体の変化する濃度
実験材料:
実験研究のために、PerkinElmer(米国マサチューセッツ州ボストン)から取得したAlphaLISA TNFα(ブタの)検出キット製品番号AL548 Hv/C/Fを使用した。具体的には、以下から成る次の試薬を使用した:PBS、0.05%のProclin−300、pH7.2、中に保存したAlphaLISA抗p TNFα受容体ビーズ(5mg/mL);25mMのHEPES、100mMのNaCl、0.05%のProclin−300、pH7.4中に保存した、ストレプトアビジン(SA)−コーティングしたドナービーズ(5mg/mL);PBS、0.1%のTween−20、0.05%のNaN3、pH7、AlphaLISAイムノアッセイ緩衝液(10倍)(カタログ番号AL000C)中に保存したビオチン化抗体抗p TNFα(500nM)。標準曲線および分析物検出に対して使用した標準分析物は凍結乾燥したpTNFα(カタログ番号AL548S)(0.3μg)で、100μLのミリQグレードの水で再構成して60分で使用したか、またはねじ蓋のついたポリプロピレンバイアルに分注して要求されるまで−20℃で保存した。使用した他の化学物質および試薬は分析用で、Sigma Aldrich(米国ミズーリ州セントルイス)から入手した。白色384−ウェルマイクロプレート(白色OptiPlate−384(カタログ番号6007290))はPerkinElmer(米国マサチューセッツ州ボストン)によって供給された。全てのデータはGEN 5 Softwareバージョン3.02.1、BioTek U.S.(米国バーモント州ウィヌースキ)を使用して分析した。
装置:
AlphaLISA信号は、AphaCube 384(p/n 1325001)を利用するGEN 5 Softwareバージョン3.02.1を使用して、BioTek U.S.(米国バーモント州ウィヌースキ)製のCytation 5分光光度計(S/N 1609299)によって読み取った。Apha Endpointは、200の利得、励起時間80ミリ秒、120ミリ秒の励起後遅延、160ミリ秒の積分時間および11.5mmの読取り高さで読み取る。
標準および試料の準備:
キット指示に従い、5μL中300,000pg/mL〜5μL中1pg/mLのレンジでpTNFαの標準曲線を準備した。4つの緩衝液だけの試料を入れて、ゼロ分析物対照読取りのためのブランクとして扱った。標準曲線および試料を白色384ウェルマイクロタイタープレートに入れた。
ステップ1:受容体ビーズ
・一旦、標準希釈および試料(5μL中10、3、1pg/mL)をプレートに添加して、受容体ビーズを適切なウェルに添加した。2または1μLのいずれかの受容体ビーズを使用した。
ステップ2:ビオチン化抗体
・多導管ピペットを使用して2.5μLのビオチン化抗体およびヒドロキシルプロピルシクロデキストリンを、溶液を含む各ウェルに添加する。
ステップ3:ドナービーズ(暗所で実行した)
・多導管ピペットを使用して5または10μLいずれかのHABAでコーティングされたSA−ドナービーズを、溶液を含む各ウェルに添加する。
・プレートの上部に接着シールを置いた。
・これをスズ箔で包んで、37℃インキュベータ内に30分間置いた。
30分後直ちに、プレートを遠心分離機内で9xgで30秒間パルスで沈降させた。プレートは適切な波長を確実にするために直ちに、Alpha Cubeを使用してCytation 5撮像装置上でプレートを読み取った。試料中のpTNFαの濃度を較正曲線から計算した。この試験の結果を図102に要約する。
例2.様々な濃度のシクロデキストリンを使用した試料中のTNFαの検出および定量化
患者試料中に存在し得る胆汁酸の影響を緩和するために、アッセイ成分(均質アッセイ開発試験から判断された濃度で均質なアッセイ法で使用される)を、変化する濃度のシクロデキストリンと混ぜ合わせた。アッセイは、シクロデキストリンのダイナミックレンジにわたって実施して、感度を試験マトリックスにわたって比較した。
実験材料:
実験研究のために、PerkinElmer(米国マサチューセッツ州ボストン)から取得したAlphaLISA TNFα(ブタの)検出キット製品番号AL548 Hv/C/Fを使用した。具体的には、以下から成る次の試薬を使用した:PBS、0.05%のProclin−300、pH7.2、中に保存したAlphaLISA抗p TNFα受容体ビーズ(5mg/mL);25mMのHEPES、100mMのNaCl、0.05%のProclin−300、pH7.4中に保存した、ストレプトアビジン(SA)−コーティングしたドナービーズ(5mg/mL);PBS、0.1%のTween−20、0.05%のNaN3、pH7、AlphaLISAイムノアッセイ緩衝液(10倍)(カタログ番号AL000C)中に保存したビオチン化抗体抗p TNFα(500nM)。標準曲線および分析物検出に対して使用した標準分析物は凍結乾燥したpTNFα(カタログ番号AL548S)(0.3μg)で、100μLのミリQグレードの水で再構成して60分で使用したか、またはねじ蓋のついたポリプロピレンバイアルに分注して要求されるまで−20℃で保存した。使用した他の化学物質および試薬は分析用で、Sigma Aldrich(米国ミズーリ州セントルイス)から入手した。白色384−ウェルマイクロプレート(白色OptiPlate−384(カタログ番号6007290))はPerkinElmer(米国マサチューセッツ州ボストン)によって供給された。全てのデータはGEN 5 Softwareバージョン3.02.1、BioTek U.S.(米国バーモント州ウィヌースキ)を使用して分析した。
装置:
AlphaLISA信号は、AphaCube 384(p/n 1325001)を利用するGEN 5 Softwareバージョン3.02.1を使用して、BioTek U.S.(米国バーモント州ウィヌースキ)製のCytation 5分光光度計(S/N 1609299)によって読み取った。Apha Endpointは、200の利得、励起時間80ミリ秒、120ミリ秒の励起後遅延、160ミリ秒の積分時間および11.5mmの読取り高さで読み取る。
標準および試料の準備:
全ての統合実験のために、Sigma Aldrich(米国ミズーリ州セントルイス)製の2ヒドロキシプロピルβ−シクロデキストリン(P/N C0926−5G)をAlphaLISAイムノアッセイ緩衝液(10倍)(カタログ番号AL000C)で、1000mg/mL〜60mg/mLのダイナミックレンジにわたって混合した。
キット指示に従い、5μL中300,000pg/mL〜5μL中1pg/mLのレンジでpTNFαの標準曲線を準備した。4つの緩衝液だけの試料を入れて、ゼロ分析物対照読取りのためのブランクとして扱った。標準曲線および試料を白色384ウェルマイクロタイタープレートに入れた。
ステップ1:受容体ビーズ
・一旦、様々な濃度のシクロデキストリンでの標準希釈をプレートに添加して、受容体ビーズを適切なウェルに添加した。2μLの受容体ビーズを使用した。
ステップ2:ビオチン化抗体
・多導管ピペットを使用して2.5μLのビオチン化抗体を、溶液を含む各ウェルに添加する。
ステップ3:ドナービーズ(暗所で実行した)
・多導管ピペットを使用して10μLのSA−ドナービーズを、溶液を含む各ウェルに添加する。
・プレートの上部に接着シールを置いた。
・これをスズ箔で包んで、37℃インキュベータ内に30分間置いた。
30分後直ちに、プレートを遠心分離機内で9xgで30秒間パルスで沈降させた。プレートは適切な波長を確実にするために直ちに、Alpha Cubeを使用してCytation 5撮像装置上でプレートを読み取った。試料中のpTNFαの濃度を較正曲線から計算した。この試験の結果を図103Aおよび図103Bに要約する。
例3.試料パッド上の試料中のTNFαの検出および定量化
アッセイを、摂取可能なスマートカプセルなどの、摂取可能装置に組み込むために、いくつかの実施形態では、アッセイは吸収試料パッドに組み込まれ得る(例えば、試料をカプセル内に毛管作用で搬送するのを可能にするため)。アッセイ成分を、様々なスポンジ試料に均質的に混ぜ合わせた。アッセイは、TNFαのダイナミックレンジにわたって実施して、感度を試験マトリックスにわたって比較した。
実験材料:
実験研究のために、PerkinElmer(米国マサチューセッツ州ボストン)から取得したAlphaLISA TNFα(ブタの)検出キット製品番号AL548 Hv/C/Fを使用した。具体的には、以下から成る次の試薬を使用した:PBS、0.05%のProclin−300、pH7.2、中に保存したAlphaLISA抗p TNFα受容体ビーズ(5mg/mL);25mMのHEPES、100mMのNaCl、0.05%のProclin−300、pH7.4中に保存した、ストレプトアビジン(SA)−コーティングしたドナービーズ(5mg/mL);PBS、0.1%のTween−20、0.05%のNaN3、pH7、AlphaLISAイムノアッセイ緩衝液(10倍)(カタログ番号AL000C)中に保存したビオチン化抗体抗p TNFα(500nM)。標準曲線および分析物検出に対して使用した標準分析物は凍結乾燥したpTNFα(カタログ番号AL548S)(0.3μg)で、100μLのミリQグレードの水で再構成して60分で使用したか、またはねじ蓋のついたポリプロピレンバイアルに分注して要求されるまで−20℃で保存した。使用した他の化学物質および試薬は分析用で、Sigma Aldrich(米国ミズーリ州セントルイス)から入手した。白色96−ウェルマイクロプレート(白色OptiPlate−96はPerkinElmer(米国マサチューセッツ州ボストン)によって供給された。全てのデータはGEN 5 Softwareバージョン3.02.1、BioTek U.S.(米国バーモント州ウィヌースキ)を使用して分析した。
装置:
AlphaLISA信号は、AphaCube 384(p/n 1325001)を利用するGEN 5 Softwareバージョン3.02.1を使用して、BioTek U.S.(米国バーモント州ウィヌースキ)製のCytation 5分光光度計(S/N 1609299)によって読み取った。Apha Endpointは、200の利得、励起時間80ミリ秒、120ミリ秒の励起後遅延、160ミリ秒の積分時間および11.5mmの読取り高さで読み取る。
標準および試料の準備:
スポンジ材料(M13:Ahlstrom(6613H))および(O3:Whatman(GradeF/F)(29009411)の試料を96ウェルマイクロタイタープレート構成に適合するように穴開け器を使用してカットして、無菌ハサミで整えた。図104を参照。
キット指示に従い、5μL中100,000pg/mL〜5μL中1pg/mLのレンジでpTNFαの標準曲線を準備した。4つの緩衝液だけの試料を入れて、ゼロ分析物対照読取りのためのブランクとして扱った。標準曲線および試料を白色96ウェルマイクロタイタープレートに入れて、使える状態になるまで光から保護しておいた。
スポンジの準備:ステップ1:受容体ビーズ
・試験プレートでスポンジまたはスポンジ無し試料を識別した。
・スポンジタイプを識別したウェルに添加したか、またはブランクのままにした。
・受容体ビーズを適切なウェルに添加した。2μLの受容体ビーズを使用した。
ステップ2:ビオチン化抗体
・多導管ピペットを使用して2.5μLのビオチン化抗体を、溶液を含む各ウェルに添加する。
ステップ3:ドナービーズ(暗所で実行した)
・多導管ピペットを使用して10μLのSA−ドナービーズを、溶液を含む各ウェルに添加する。
・注意:この時点で、ウェルはスポンジを含んでいるか、または均質なAlphaLISA試薬をもつブランクウェルのいずれかである。
・5μLのpTNFα標準をスポンジまたは対照ウェルに添加した。
・プレートの上部に接着シールを置いた。
・これをスズ箔で包んで、37℃インキュベータ内に30分間置いた。
30分後直ちに、プレートを遠心分離機内で9xgで30秒間パルスで沈降させた。プレートは適切な波長を確実にするために直ちに、Alpha Cubeを使用してCytation 5撮像装置上でプレートを読み取った。試料中のpTNFαの濃度を較正曲線から計算した。この試験の結果を図105に要約する。
例4.連続的なTNFαの検出および定量化
いくつかの実施形態では、対象の分析物の位置確認および標的薬物配備を調査するために、生体内での摂取可能装置(例えば、摂取可能なスマートカプセル)の移行中に、アッセイは分析物(すなわち、adiluminab、TNFαなど)の複数の試料に曝され得る。アッセイ成分を均質に混合した。アッセイは、分析物を同じ試料ウェルに経時的に繰り返し添加して、TNFαのダイナミックレンジにわたって実施した。試料採取のこのモードを評価するために、感度を経時的に比較した。
実験材料:
実験研究のために、PerkinElmer(米国マサチューセッツ州ボストン)から取得したAlphaLISA TNFα(ブタの)検出キット製品番号AL548 Hv/C/Fを使用した。具体的には、以下から成る次の試薬を使用した:PBS、0.05%のProclin−300、pH7.2、中に保存したAlphaLISA抗p TNFα受容体ビーズ(5mg/mL);25mMのHEPES、100mMのNaCl、0.05%のProclin−300、pH7.4中に保存した、ストレプトアビジン(SA)−コーティングしたドナービーズ(5mg/mL);PBS、0.1%のTween−20、0.05%のNaN3、pH7、AlphaLISAイムノアッセイ緩衝液(10倍)(カタログ番号AL000C)中に保存したビオチン化抗体抗p TNFα(500nM)。標準曲線および分析物検出に対して使用した標準分析物は凍結乾燥したpTNFα(カタログ番号AL548S)(0.3μg)で、100μLのミリQグレードの水で再構成して60分で使用したか、またはねじ蓋のついたポリプロピレンバイアルに分注して要求されるまで−20℃で保存した。使用した他の化学物質および試薬は分析用で、Sigma Aldrich(米国ミズーリ州セントルイス)から入手した。白色384−ウェルマイクロプレート(白色OptiPlate−384(カタログ番号6007290))はPerkinElmer(米国マサチューセッツ州ボストン)によって供給された。全てのデータはGEN 5 Softwareバージョン3.02.1、BioTek U.S.(米国バーモント州ウィヌースキ)を使用して分析した。
装置:
AlphaLISA信号は、AphaCube 384(p/n 1325001)を利用するGEN 5 Softwareバージョン3.02.1を使用して、BioTek U.S.(米国バーモント州ウィヌースキ)製のCytation 5分光光度計(S/N 1609299)によって読み取った。Apha Endpointは、200の利得、励起時間80ミリ秒、120ミリ秒の励起後遅延、160ミリ秒の積分時間および11.5mmの読取り高さで読み取る。
標準および試料の準備:
キット指示に従い、5μL中5000pg/mLのレンジでpTNFαの標準品を準備した。
ステップ1:受容体ビーズ
・5μLのpTNFα中に対照5000pg/mLの5μLまで、またはTEST:経時的に連続的に追加した5μLのpTNFα中に追加の5000pg/mLを有し得る5μLのpTNFα中にμLの5000pg/mLでプレートを設定した。
・一旦、標準希釈をプレートに添加して、受容体ビーズを適切なウェルに添加した。2μLの受容体ビーズを使用した。
ステップ2:ビオチン化抗体
・多導管ピペットを使用して2.5μLのビオチン化抗体を、溶液を含む各ウェルに添加する。
ステップ3:ドナービーズ(暗所で実行した)
・多導管ピペットを使用して10μLのSA−ドナービーズを、溶液を含む各ウェルに添加する。
・プレートの上部に接着シールを置いた。
・これをスズ箔で包んで、37℃インキュベータ内に15分間置いた。
15分後直ちに、プレートを遠心分離機内で9xgで30秒間パルスで沈降させた。プレートは適切な波長を確実にするために直ちに、Alpha Cubeを使用してCytation 5撮像装置上でプレートを読み取った。試料中のpTNFαの濃度を較正曲線から計算した。
ステップ4:試験の繰り返し
・多導管ピペットを使用して5μLの緩衝液を対照に添加するか、または5μLのpTNFα中の対照5000pg/mLの5μLを試験に添加した。
・プレートの上部に接着シールを置いた。
・これをスズ箔で包んで、37℃インキュベータ内に15分間置いた。
・プレートを再度読み取った。
・これを6時間の過程にわたって繰り返した。
試験結果を図106Aおよび図106Bに要約する。
例5.様々な試料パッド上でのTNFαの検出および定量化
いくつかの実施形態では、アッセイは、シクロデキストリンで配合されて(試料中での胆汁酸の影響を緩和するため)吸収アッセイ試料採取パッドに組み込まれ得る。以下のセットの実験はこの組み合わせを評価した。アッセイは、アッセイ試料パッドの選択上での様々な濃度のシクロデキストリンで準備した。TNFαのダイナミックレンジにわたって試験を実施した。感度を経時的に比較した。
実験材料:
実験研究のために、PerkinElmer(米国マサチューセッツ州ボストン)から取得したAlphaLISA TNFα(ブタの)検出キット製品番号AL548 Hv/C/Fを使用した。具体的には、以下から成る次の試薬を使用した:PBS、0.05%のProclin−300、pH7.2、中に保存したAlphaLISA抗p TNFα受容体ビーズ(5mg/mL);25mMのHEPES、100mMのNaCl、0.05%のProclin−300、pH7.4中に保存した、ストレプトアビジン(SA)−コーティングしたドナービーズ(5mg/mL);PBS、0.1%のTween−20、0.05%のNaN3、pH7、AlphaLISAイムノアッセイ緩衝液(10倍)(カタログ番号AL000C)中に保存したビオチン化抗体抗p TNFα(500nM)。標準曲線および分析物検出に対して使用した標準分析物は凍結乾燥したpTNFα(カタログ番号AL548S)(0.3μg)で、100μLのミリQグレードの水で再構成して60分で使用したか、またはねじ蓋のついたポリプロピレンバイアルに分注して要求されるまで−20℃で保存した。使用した他の化学物質および試薬は分析用で、Sigma Aldrich(米国ミズーリ州セントルイス)から入手した。白色96−ウェルマイクロプレート(白色OptiPlate−96はPerkinElmer(米国マサチューセッツ州ボストン)によって供給された。全てのデータはGEN 5 Softwareバージョン3.02.1、BioTek U.S.(米国バーモント州ウィヌースキ)を使用して分析した。
装置:
AlphaLISA信号は、AphaCube 384(p/n 1325001)を利用するGEN 5 Softwareバージョン3.02.1を使用して、BioTek U.S.(米国バーモント州ウィヌースキ)製のCytation 5分光光度計(S/N 1609299)によって読み取った。Apha Endpointは、200の利得、励起時間80ミリ秒、120ミリ秒の励起後遅延、160ミリ秒の積分時間および11.5mmの読取り高さで読み取る。
標準および試料の準備:
全ての統合実験のために、Sigma Aldrich(米国ミズーリ州セントルイス)製の2ヒドロキシプロピルβ−シクロデキストリン(P/N C0926−5G)をAlphaLISAイムノアッセイ緩衝液(10倍)(カタログ番号AL000C)で、50、25または0mg/mLのいずれかで混合した。
スポンジ材料(M13:Ahlstrom(6613H))および(O3:Whatman(GradeF/F)(29009411)の試料を96ウェルマイクロタイタープレート構成に適合するように穴開け器を使用してカットして、無菌ハサミで整えた。例えば、図104を参照。
キット指示に従い、5μL中100,000pg/mL〜5μL中1pg/mLのレンジでpTNFαの標準曲線を準備した。4つの緩衝液だけの試料を入れて、ゼロ分析物対照読取りのためのブランクとして扱った。標準曲線および試料を白色96ウェルマイクロタイタープレートに入れて、使える状態になるまで光から保護しておいた。
スポンジの準備:ステップ1:受容体ビーズ
・試験プレートでスポンジまたはスポンジ無し試料を識別した。
・スポンジタイプを識別したウェルに添加したか、またはブランクのままにした。
・受容体ビーズを適切なウェルに添加した。2μLの受容体ビーズを使用した。
ステップ2:ビオチン化抗体
・多導管ピペットを使用して2.5μLのビオチン化抗体を、溶液を含む各ウェルに添加する。
ステップ3:ドナービーズ(暗所で実行した)
・多導管ピペットを使用して10μLのSA−ドナービーズを、溶液を含む各ウェルに添加する。
・注意:この時点で、ウェルはスポンジを含んでいるか、または均質なAlphaLISA試薬をもつブランクウェルのいずれかである。
・5μLのpTNFα標準をスポンジまたは対照ウェルに添加した。
・プレートの上部に接着シールを置いた。
・これをスズ箔で包んで、37℃インキュベータ内に30分間置いた。
30分後直ちに、プレートを遠心分離機内で9xgで30秒間パルスで沈降させた。プレートは適切な波長を確実にするために直ちに、Alpha Cubeを使用してCytation 5撮像装置上でプレートを読み取った。試料中のpTNFαの濃度を較正曲線から計算した。この試験の結果を図107Aおよび図107Bに要約しており、それらの図で、結果は、試験条件下でシクロデキストリンは25mgでより高い感度をもたらしたことを実証した。
例6.溶液中のOmnibeadsのダイナミックレンジ試験
いくつかの実施形態では、本明細書で説明する摂取可能装置は、OMNI Beadsを利用し、それは、AlphaScreenアッセイにおいて器具に関連した変動を識別するためのツールとして設計されている。これらのビーズは、AlphaScreen受容体ビーズおよびドナービーズの存在を必要とすることなく強力な信号を生成するための全ての化学成分を含む。Omnibeadsは従って、AlphaScreenアッセイ用に使用される器具の性能の定期検証に適している。本アッセイシステムの有用性を評価するために市販のOmniビーズを使用して初期OMNI Bead有用性試験を実施した。
実験材料:
実験研究のために、PerkinElmer(米国マサチューセッツ州ボストン)から取得したAlphaScreen(登録商標)OminBeads(商標)(P/N 6760626D)(100μL中5mg/mL)を使用した。使用した他の化学物質および試薬は分析用で、Sigma Aldrich(米国ミズーリ州セントルイス)から入手した。白色384−ウェルマイクロプレート(白色OptiPlate−384(カタログ番号6007290))はPerkinElmer(米国マサチューセッツ州ボストン)によって供給された。全てのデータはGEN 5 Softwareバージョン3.02.1、BioTek U.S.(米国バーモント州ウィヌースキ)を使用して分析した。
装置:
AlphaLISA信号は、AphaCube 384(p/n 1325001)を利用するGEN 5 Softwareバージョン3.02.1を使用して、BioTek U.S.(米国バーモント州ウィヌースキ)製のCytation 5分光光度計(S/N 1609299)によって読み取った。Apha Endpointは、200の利得、励起時間80ミリ秒、120ミリ秒の励起後遅延、160ミリ秒の積分時間および11.5mmの読取り高さで読み取る。
標準および試料の準備:
キット指示に従ってOmnibeadsの標準曲線を準備して、5μg/mLのストックをPBS緩衝液に入れて0.5μg/mL溶液を作り、Row A〜Row Gまで連続的に1:10に希釈して、680/615nmでプレートリーダー上で読み取った。標準曲線および試料を白色384ウェルマイクロタイタープレートに入れた。
・これをスズ箔で包んで、25℃インキュベータ内にそれぞれ5および2時間置いた。
インキュベーション期間後直ちに、プレートを遠心分離機内で9xgで30秒間パルスで沈降させた。プレートは適切な波長を確実にするために直ちに、Alpha Cubeを使用してCytation 5撮像装置上でプレートを読み取った。試験の結果を図108に要約する。
例7.細菌検出(SIBO)
いくつかの実施形態では、本出願の摂取可能装置は、総細菌定量化のために使用され得る。その目的のために、化学発光粒子は、それぞれ、好気性および嫌気性のグラム陽性(GP)およびグラム陰性(GN)細菌で見つかった保存された抗原リポテイコ酸(LTA)またはリポ多糖(LPS)に結合することができる特異抗体でコーティングされ得る。LTAおよびLPS標的は、それらそれぞれの細菌の表面上に位置する、細胞壁の主要成分である。LTAおよびLPS抗原は、急速に増殖している細菌および静止期細菌で見ることができる。代替として、リポ多糖結合タンパク質(LBP)(高親和性(Kd=1nM)でリピドAと結合する)、LPSの共通成分、はLPSだけに対する良い代替物である。この免疫ベースの分析的アプローチは、Platelet PGD(登録商標)Test(Verax Biomedical)で使用されるものと類似している。GPおよびGN細菌の両方に存在するプロテオグリカン(PG)を標的とする抗体で標識された化学発光粒子も試験される。LOCIは以前は生存細菌の検出のために使用されていたが、Mechalyら(2013)は、サンドイッチアッセイフォーマットを使用した炭疽菌の胞子の検出のためのその用途を記載している。例えば、Mechaly,A.,Cohen,N.,Weiss,S.ら、Anal Bioanal Chem(2013)405:3965を参照。これは、LOCIを使用した細菌細胞の検出および定量化のための原理証明を提供する。
a.グラム陰性およびグラム陽性細菌のLOCI検出
1.実験計画:LBP、LPSまたはLTAに対する様々な抗体をビオチン標識して、グラム陰性およびグラム陽性生物濃度のダイナミックレンジにわたる限界を検出するために試験した。ダウン選択プロセス(down selection process)を容易するために、様々な割当量のSA−ドナービーズ、受容体ビーズ、抗体タイプおよび濃度の試験マトリックスにわたってアッセイ感度を比較した。
材料
LOCIビーズ:
‐AlphaLIS非抱合型ユーロピウム受容体ビーズ PerkinElmer製#6772002
‐AlphaPlex非抱合型サマリウム受容体ビーズ PerkinElmer製#6792002
‐AlphaScreen SA−ドナービーズPerkinElmer製# 6760002
本試験で使用した抗体(実験および結果を見やすくするために番号を各Abに割り当てた)は表1にリストするものを含む。
Figure 2020513554
細菌株:
‐大腸菌 ATCC製#25922
‐黄色ブドウ球菌 ATCC製#29213
‐皮膚常在菌ATCC製 #14990 ロット番63229747
‐クレブシエラ肺炎 ATCC製#4352 ロット番号61698735
‐緑膿菌 ATCC製#15442 ロット番号63229753
‐クロストリジウム−スポロゲネス ATCC製#7955 ロット番号61203517
‐バクテロイデス−ブルガタス ATCC製#8482 ロット番号62382072
‐エンテロバクターアエロゲネス ATCC製#13048 ロット番号61741619
‐肺炎連鎖球菌 ATCC製#27336 ロット番号58049252
‐ミュータンス菌 ATCC製#25175 ロット番号62284317
‐フェカリス菌 ATCC製#49533 ロット番号62175902
‐プロテウスミラビリス ATCC製#25933 ロット番号61757217
ビーズ抱合およびビオチン標識のための試薬:
‐Chromalink Biotin Solulink製#B1001−105
‐リン酸ナトリウム Fisher製#BP331−500
‐Naシアノ水素化ホウ素 Sigma製#156159
‐PBS Corning製#21−040−CV ロット番号21040337
‐Proclin−300 Supelco製#48912−U ロット番号LC00240
‐カルボキシメトキシアミン Sigma製#C13408 ロット番号MKBV4120V
‐10%のTween−20 Thermo製、#28320 ロット番号OC183327
抗体精製用試薬:
‐Zeba desalting column 0.5mL Thermo Scientific製#89882
‐Zeba desalting column 2mL Thermo Scientific製#89880
‐アミコンウルトラ0.5mL ウルトラセル(30,000MWCO) Millipore製、カタログ番号UFC503024
‐BSA除去キット Abcam製#ab173231
緩衝液準備用試薬:
‐HEPES無酸 BioBasic製#7365−45−9
‐HEPESナトリウム塩 MP Biochemicals製#105593
‐5%アルカリ可溶性カゼイン EMD Millipore製#70955−225mL
‐デキストラン Spectrum製#D1004
‐ヒト免疫グロブリンG Jackson製#009−000−002
ジニトロフェニル(DNP)−ビオチン−BSA タンパク複合体 Alpha Diagnostic Intl製#DNP35−BTN−10
384−ウェル白色不透明OptiPlate PerkinElmer製#6007290
Top Seal−A PerkinElmer製#6050185
EnVision Multimode Plate Reader Model 2104 PerkinElmer製
Lambda Bio+分光光度計 PerkinElmer製
37℃に設定したインキュベータ
方法
抗体精製(事前処理)
表1にリストされた抗体1〜7は、低濃度(0.1mg/mL)で、ビオチン標識反応と適合性がない、アジ化ナトリウムを含む溶液中で提供した。それ故、抗体溶液はまず、AMICON遠心濾過器を使用して濃縮し、次いでPBSを溶媒として使用してZEBA脱塩塔を通過させてアジ化ナトリウムを除去した。抗体12は、その組成物中にBSAを含んでいた。BSA除去はABCAM BSA除去キットを使用して実行し、抗体ペレットはPBS中で再懸濁した。この事前処理手順に続いて、抗体濃度を分光光度的に判断して、表2にリストする。
Figure 2020513554
Abのビオチン標識
Abのビオチン標識のために、0.04mgのAbおよび3.05μLのChromalinkビオチン(2mg/mL)を、30:1のビオチン/Abの割合で混ぜ合わせた。0.08mLの反応体積がPBS pH7.4で完了して、その反応を23℃で2時間インキュベートした。ビオチン化抗体の精製をZEBA 0.5mL脱塩塔を使用して実行した。ビオチン標識の割合は、タンパク質回収に対する280nMでの読取りと共に、354nmで測定された。最終的なビオチン/Ab標識化比率を表3に要約する。
Figure 2020513554
AlphaLISAユーロピウムおよびサマリウム受容体ビーズ抱合
受容体ビーズ抱合のために、0.02mgの抗体、0.0625%のTween−20、1.0mgのAlphaLISAビーズおよび1.25mg/mLのNaBHCNを混ぜ合わせた。0.045mLの反応体積がNaリン酸塩緩衝液pH8.0の130mMの溶液で完了して、その反応を37℃で18時間インキュベートした。反応は65mg/mLのCMO溶液を2μL添加することによって停止し、反応は37℃で1時間進めることができた。次いでビーズを遠心分離によって2回15分間(14,000rpm/4℃)洗浄し、ビーズペレットを0.2mLの100mM Tris pH8.0中で再懸濁させた。その後、第3の遠心分離ステップを実行して、ビーズを、5mg/mL濃度に対して0.05%Proclin−300を含むPBS pH7.2中で再懸濁させた。
AlphaLISA検出アッセイ:抗体スクリーニング
アッセイ緩衝液(緩衝液B)は25mMのHEPES pH7.4、0.1%カゼイン、1mg/mLのデキストラン−500から構成された。
プロトコルは次の通りである。1.5mLアッセイチューブで、5E10CFU/mL(1E10CFU/mL最終)での40μLの細菌を80μLのビオチン−Ab(10nM最終)と混合した。その反応を37℃で60分間インキュベートした。インキュベーション後、細菌を6,000gで15分間、遠心分離した。上澄みを注意深く取り除き、薄明かり条件下で、200μLのSA−コーティングしたドナービーズおよびSA−コーティングした受容体ビーズの混合物(アッセイ緩衝液B中にそれぞれ、10μg/mLおよび40μg/mL最終)を添加して、ペレットを徐々に再懸濁させた。EnVisionリーダーを使用してプレートを読み取る前に、その反応を37℃でもう60分間インキュベートして、最終的に50μLをOptiPlate−384で3組、分配した。
AlphaLISA検出アッセイ:マトリックスおよび滴定実験
テキストおよび/または図で特に明記しない限り、一般的なプロトコルは次の通りである。OptiPlate−384で、5E10CFU/mL(1E10CFU/mL最終)での10μLの細菌を20μLのビオチン−AbおよびAlphaLISA Abビーズ(それぞれ、10nMおよび40μg/mL最終)と混合した。その反応を37℃で60分間インキュベートした。最後に、EnVisionリーダーを使用してプレートを読み取る前に、薄明かり条件下で、20μLのSA−コーティングしたドナービーズ(10μg/mL最終)を添加し、次いでプレートを暗所で(37℃)30分間インキュベートした。全てのLOCI試薬をアッセイ緩衝液Bで希釈した。
DNP内部対照アッセイ
テキストおよび/または図で特に明記しない限り、一般的なプロトコルは次の通りである。OptiPlate−384で、5μLの希釈したDNPプローブを10μLの抗DNP Sm受容体ビーズ(10または20μg/mL最終)と混合した。その反応を37℃で60分間インキュベートした。最後に、AlphaPlexサマリウム検出特徴(光モジュール#2102−5910および644nmでのSm発光フィルタ)を備えたEnVisionリーダーを使用してプレートを読み取る前に、薄明かり条件下で、10μLのSA−コーティングしたドナービーズ(20μg/mL最終)を添加し、次いでプレートを暗所で(37℃)30分間インキュベートした。全てのLOCI試薬をアッセイ緩衝液Bで希釈した。
細菌培養条件
細菌培養をSOP MP−0001およびMP−0004に従い、適切に変更を加えて、準備した。
細菌の画線および単離
1日目。無菌ループを使用して、細菌グリセロールストック(ATCC製)を寒天板の1セクション全体にそっと広げてストリーク#1を作成した。新たに滅菌したループを使用して、ストリーク#1からの細菌を寒天板の第2のセクション全体に広げてストリーク#2を生成した。最後に、第3の無菌ループを使用して、ストリーク#2からの細菌を寒天板の最後のセクション全体に広げて、ストリーク#3を作成した。プレートを37℃で24〜48時間、インキュベートした。細菌は寒天板上では増殖しないので、嫌気培養のために、接種を液体培地で行った。
2日目。寒天板からの単一コロニーを新しい寒天板上に再画線して(前述のとおり)、37℃で24〜48時間、インキュベートした。嫌気株を4日間、培養した。嫌気性菌に対して、30mLの液体培地を接種するために100μLの液体培養を使用した。
液体細菌培養およびグリセロールストック(注:グリセロールストックに対して一晩培養を使用した)
3日目。単一コロニー(または125μLの液体培養)を使用して30mLの液体ブロスに接種し、それを37℃で一晩(24〜48時間)300rpmで、または嫌気性菌に対しては振り混ぜずに、増殖させた。
4日目。翌日、細菌培養に対する10%のグリセロールの最終濃度に50%のグリセロールストックを添加して細菌グリセロールストックを生成した。細菌グリセロールストックのアリコット(の少なくとも200μL)を−80℃で保存した。いくつかの場合、培養を5100rpmで5分間遠心分離して、十分な密度に再懸濁させた。アリコットは増殖および懸濁量に応じて200μL〜1mLまで様々であった。
5日目。翌日、細菌グリセロールストックを解凍して連続的に希釈した:10−2、10−4、10−6、10−7、10−8および10−9。0.1および0.4mLの連続希釈を2組播種して、一晩インキュベートした。
6日目。細菌数を判断した。
選択した試験結果を図109A〜109Iに要約する。
回折光学系例
A.材料および方法
以下の材料および方法をここで説明する例で使用した。
ポリスチレンビーズ
市販のビオチン標識した黄緑の蛍光ポリスチレンビーズ(FluoSpheres(登録商標)、Invitrogen、米国カリフォルニア州カールスバッド)を粒子径感度実験で使用した。ビーズは、0.2μmおよび1.0μmの公称直径を有し、それぞれ、2.5×1012粒子/mL、1.4×1010粒子/mLで、2mMのアジ化ナトリウムを含む水中の懸濁液(2%固形物)として供給された。
市販のビオチンコーティングされたポリスチレンビーズ(Spherotech、米国イリノイ州レイクフォレスト)を流れ特性実験で使用した。ビーズは、0.7〜0.9μmの公称直径を有し、3.1×1010粒子/mLでPBS緩衝液で懸濁させた。
細菌培養
黄色ブドウ球菌(Sporometrics、カナダ国トロント)、1.1×10CFU/mL、および大腸菌(Sporometrics、カナダ国トロント)、9.5×10CFU/mLの生存細菌の調製を使用まで4℃で保存した。使用前、細菌懸濁液を勢いよくボルテックスし、アリコットをストックバイアルから無菌的に取り除いて、PBSで希釈して所望の濃度を達成した。dotLab mX Systemに入れる前に細菌希釈を氷の上で保存して勢いよくボルテックスした。
金ナノ粒子
40nmの公称直径をもつDressed Gold(登録商標)ヤギ抗マウス(H+L)抗体抱合型金ナノ粒子をタンパク質検出実験で使用した。金ナノ粒子は、Bioassay Works(米国メリーランド州イジャムズビル)から入手した。
抗体
市販の抗リポテイコ酸用モノクローナル抗体(US Biologicals)および抗グラム陰性エンドトキシン(Abcam、米国マサチューセッツ州ケンブリッジ)を使用した。抗体は、非標識で供給業者から取得し、その後BioAuxilium Research(カナダ国サンローラン)によってビオチン標識して精製した。
抱合した、抗体活性をProgenity(米国ミシガン州アナーバー)によって試験した。
大腸菌O145:H2および黄色ブドウ球菌に対するポリクローナルBacTrace(登録商標)抗体をKPL(米国マサチューセッツ州ミルフォード)から取得して、モノクローナル抗体とポリクローナル抗体との間の性能比較を実行した。BacTrace(登録商標)は、Lightning−Link(登録商標)ビオチンキット(Innova Biosciences、英国ケンブリッジ)を使用してビオチン標識した。
ビオチン標識されたウサギ抗マウスFc抗体、ビオチン標識されたヤギ抗マウス免疫グロブリンG抗体および精製されたマウス免疫グロブリンGをAxela,Inc.(カナダ国トロント)から入手した。
ブロッキングおよび洗浄緩衝液
TheBlockingSolutionブロック緩衝液をCandor Bioscience(ドイツ)から購入した。リン酸緩衝食塩水(PBS)、0.1%のTween−20を含有するPBS(PBST)およびトリス緩衝食塩水(TBS)はAxela,Inc.(カナダ国トロント)製であった。
アビジン回折格子センサー
アビジン回折格子センサーは、アッセイスポットの連続アレイを含む流路を含む。各アッセイスポットは、回折格子を形成する特徴的なパターンの平行線に配置されたアビジンから構成された。一旦、センサーを器具のマイクロ流体ポンプシステムに連結された流体アダプタと係合すると、スポットの上の流路は10μLの容量を有した。流路の下に統合されたプリズムは、入射レーザービームがシステムに入って、回折光が崩壊することなくシステムから出るのを可能にした。試料からの潜在的な干渉を回避するために、流路を通した透過ではなく反射を使用した。回折格子センサーは、Axela dotLab mX Systemを使用して撮像した。回折格子センサーは、60°の入射角で照らされて、5次モードからの回折強度を測定した。
流体プロトコル
アビジンコーティングされた回折格子センサーをdotLab mX Systemに係合して、流体ポンプ制御を提供した。センサーはまず、0.1%のTween−20を含有するリン酸緩衝食塩水(PBST)で1分間洗浄して、TheBlockingSolutionで2分間ブロックし、次いでPBSTで1分間、再度洗浄した。チップは次いで、リン酸緩衝食塩水(PBS)で懸濁させたビオチン標識捕捉抗体溶液で10〜15分間、インキュベートした。チップをPBSTで1分間、再度洗浄し、細菌懸濁液(下の例でさらに説明する)で10〜25分間、インキュベートした。特別の定めのない限り、混合流速は500μL/分に設定した。
流れ無しプロトコル
回折解析のために依然としてdotLab mX Systemを利用しながら流れのないインキュベーションを達成するために、センサースキャニングソフトウェアを使用した。このソフトウェアは、センサー内のスポットの一般的な表面スキャンを提供して、x軸がセンサー上の横の位置を表し、y軸が各位置における回折強度を表したトレースを出力した。「オフライン」試料インキュベーションの前後に実行したセンサースキャンから、回折信号における相対変化を推定した。
洗浄は、流体をセンサーの空洞にピペットで静かに入れて、回転ミキサー上で手短にインキュベートし、次いで流体をセンサーから吸引することによって実行した。まず、センサーをPBSで洗浄して、回転ミキサー上で150RPMで1時間、ブロッキング溶液でインキュベートし、次いでPBSで再度洗浄した。ブロッキング後、センサーの表面スキャンを実行した。次に、センサーを、回転ミキサー上で150RPMで、PBS中に懸濁させたビオチン標識捕捉抗体溶液(下の例でさらに説明する)を用いて1時間、インキュベートした。2回目のセンサースキャンの前に、センサーをPBSで再洗浄して、非結合の捕捉抗体を除去した。スキャン後、センサーを細菌懸濁液(下の例でさらに説明する)を用いて150RPMで1時間、インキュベートした。最終センサースキャンが生じる前に、センサーをPBSで洗浄して非結合の細菌を除去した。
B.アビジン回折格子センサーの粒子径および流速に対する感度
回折格子センサーの以前の実施形態は、抗体などの、サイズがほぼ10nmの分子を検出するために最適化された。それに対して、生存細菌は典型的には、0.5〜5.0μmのサイズ範囲である。大きな粒子を捕捉するシステムの能力を試験するために、0.2μmおよび1.0μmの公称直径をもつ蛍光ポリスチレンビーズを使用してインキュベーション実験を実行した。流速は100μL/分に設定した。顕微鏡検査で、1.0μmのビーズでインキュベートしたセンサーは、不均等なビーズのコーティングをもつことが見られ(図112)、インキュベーション中、ほとんどのビーズは結合しないか、またはせん断されたことを示唆したが、他方、0.2μmのビーズでインキュベートしたセンサーは均等なビーズのコーティングをもつと認められた(図113)。
せん断力が、大きな粒子における結合能力の低下に寄与する唯一のものであったかどうかを調査するために、流れ無しのインキュベーション条件下で実験を繰り返した。顕微鏡検査下で、1.0μmのビーズでインキュベートしたセンサーは再度、0.2μmのビーズでインキュベートしたセンサーよりも不均等なコーティングをもつことが見られ(図114)、立体障害も大きな粒子径での結合の低下に寄与している可能性があることを示唆した。
流速の固定化(immobilization)への影響を判断するために、アビジンセンサー上での直接固定化のために0.83μmのビオチン標識されたポリスチレンビーズを使用した。固定化実験は、流れを0〜500μL/分の間で変化させて実行した。流速は結合信号に著しく影響を及ぼすことが分かり、より低い流速はより高い結合信号を生じた(図115)。有意なビーズ結合が観察されたが、結合は超高流速では、ビーズがアビジンセンサーに結合するのをせん断力が防ぐ(図116)ので、均一ではない。結合信号は、固定化が流れ無しでセンサーを通して実行された場合に最大化された(図117)。これらの結果は、細菌細胞の検出に対して、流速は、回折格子センサーの以前の実施形態に比べて著しく低下すべきであることを示唆した。
C.アビジンセンサーに結合したビオチン標識された抗リポテイコ酸、抗グラム陰性エンドトキシン、ポリクローナル抗黄色ブドウ球菌および抗大腸菌抗体
捕捉抗体ビオチン−抗リポテイコ酸およびビオチン−抗グラム陰性エンドトキシンを特性化した。抗体をアビジン回折格子センサーに固定化し、dotLab mX Systemを使用してモニターした。試験した各ビオチン標識捕捉抗体は、ビオチン標識された抗リポテイコ酸が最も高い結合信号を示して(図118)、アビジンセンサーへの検出可能な結合を示した。次に、アビジンセンサーにおける適合性について、市販のポリクローナル黄色ブドウ球菌および大腸菌捕捉抗体を評価した。両方の抗体は、ビオチン標識されアビジンセンサー上に固定化されて、優れた結合信号を示した。これらの結果は、アビジンセンサープラットフォームは、様々なビオチン標識された抗体を結合することが可能であったことを示した。
D.固定化したビオチン標識された抗リポテイコ酸は黄色ブドウ球菌に特異的に結合する
モノクローナル抗体でコーティングされた回折格子センサーによる細菌捕捉の感度および特異性を特性化するために、センサーを黄色ブドウ球菌および大腸菌の細菌懸濁液でインキュベートした。抗リポテイコ酸抗体は黄色ブドウ球菌に結合すると予期され、他方、抗グラム陰性エンドトキシン抗体は大腸菌に結合すると予期された。ビオチン標識された抗リポテイコ酸でコーティングされたセンサーは、1.1×10CFU/mLで結合する容易に検出可能な黄色ブドウ球菌を示したが、大腸菌に反応した信号変化は示さなかった(図119)。これらの発見は、抗リポテイコ酸センサーは、高度に特異的な方法で標的細菌を効率的に捕捉していたことを示した。それに対して、ビオチン標識された抗グラム陰性エンドトキシンでコーティングされたセンサーは、大腸菌に対して対応する感度を示さなかった(図120)。これらの結果は、黄色ブドウ球菌のそれらの抗体に対する効率的な結合を示したが、大腸菌では示さなかった。これらの結果は、モノクローナル抗体と共に機能化された回折格子センサーは、細菌に特異的な結合を検出することが可能であったことを示した。
E.ポリクローナル抗黄色ブドウ球菌は特異的に黄色ブドウ球菌に結合し、固定化したビオチン標識されたポリクローナル抗大腸菌は特異的に大腸菌に結合する
ポリクローナル抗体でコーティングされた回折格子センサーの感度および特異性を特性化するために、ポリクローナル抗体(BacTrace(登録商標)ヤギ抗黄色ブドウ球菌、BacTrace(登録商標)ヤギ抗大腸菌)を使用して実験を実行した。ビオチン標識された抗黄色ブドウ球菌でコーティングされたセンサーは、抗リポテイコ酸でコーティングされたセンサーと同様の結果をもたらして、黄色ブドウ球菌に対する特異的な結合信号を示した。黄色ブドウ球菌結合信号の特異性を示す非標識の抗黄色ブドウ球菌抗体での後のインキュベーションにより、細菌結合信号のわずかな増幅が認められた(図121)。ポリクローナル抗大腸菌抗体を使用すると、わずかであるが、検出可能な結合信号を生じた(図122)。これらの結果は、ポリクローナル抗体と共に機能化された回折格子センサーは、細菌に特異的な結合を検出することが可能であったことを示した。
F.共有結合的連結はアビジンセンサーの検出特性を改善する
大きな粒子の結合はせん断力によって妨げることができるので、センサー基板とアビジン捕捉分子との間に共有結合的連結を確立するために、アビジンセンサーのポリスチレン表面をエポキシシラン((3−グリシジルオキシプロピル)トリメトキシシラン)で機能化するための実験を実行した。初期実験では、シラン処理センサーは対照センサーと同様の回折強度を有したことを示したが、ブロッキングステップ中、回折強度において漸増を示した(図123)。有用なエポキシ基を不活性化するためにセンサーをTris緩衝液で事前洗浄することによってこの信号を除去すると、それは、ブロッキング緩衝液成分のセンサーに対する共有結合性結合によって生じたことを示唆した(図124)。
アビジンでコーティングされたエポキシシランセンサー(Trisで洗浄)で実施した細菌アッセイは、結合信号と固定化した抗体信号との間により低い強度差をもたらしたが、結合信号と固定化した抗体信号との間の全般的により良い比率となった(図125)。改善された比率は、装置の感度性能に極めて重要であり、これらの結果は、シラン処理(silanization)は細菌アッセイを設計するために望ましい改変であることを示した。
G.アビジン回折格子センサーにおける信号生成は回折格子の変化に起因する
アビジン回折格子センサーで観察される信号は、何らかの他の現象とは対照的に、回折格子における変化から生じることを検証するために、1組の回折格子センサーを逆検出幾何形状(reverse detection geometry)で製造し;回折格子に対応する線の標準的な機能化の代わりに、アビジンを回折格子のトラフ内に沈着させた。これらの逆回折格子上では、信号は、回折強度における増加とは対照的に、減少として観察されることが予期されるであろう。ビーズ実験では、逆幾何形状センサーは標準的なセンサーと等しく性能を発揮したが、信号は反転していたことが示された(図126)。これらの結果は、センサーで観察された信号は完全に、回折格子における変化から生じることを示した。
H.金ナノ粒子を使用した信号増幅
金ナノ粒子を使用する場合に抗体結合に対するシステムの感度を示すためにマウス免疫グロブリンGを使用して実験を実行した。回折格子センサーの以前の実施形態とは異なり、信号増幅ステップをプロトコルに追加し、そこでセンサーを抗マウス免疫グロブリンG金ナノ粒子抱合体でインキュベートした。金ナノ粒子は関連分析物からの信号を2つの方法で増強した:(1)それらは捕捉された抗体の見掛けのサイズ、従って、回折格子における測定可能な変化、を増大した、および(2)それらは、回折格子における同じ幾何形状変化からより強力な回折信号を生じた著しく異なる屈折率を有していた。実験では、ナノ粒子アッセイは、おおよそ100pg/mLのマウス免疫グロブリンG検出限界、667amol/Lの感度に相当、を有していたことが示された(図127)。これらの結果は、金ナノ粒子ベースの増幅方法を使用して高い分析感度を達成する能力を示した。
I.格子周期、照明波長、および入射角が大きな粒子径の検出を最適化するために調整できる
シミュレーション研究では、光学パラメータ、すなわち、格子周期、照明波長、および入射角を最適化することにより、大きな粒子径の検出効率における著しい向上を達成した。回折格子センサーの性能を、120および350nmのサイズの粒子を検出するために強化した。照明波長および/または格子周期を変更することにより、サイズが約1.0μmのより大きな粒子に対する感度を増強できた(例えば、2.5倍)(図128)。入射角を(例えば、70°から45°に)変更することにより、感度を向上させた(例えば、感度において5倍)(図129)。これらの結果は、システムの光学設計は異なる分析物サイズに対する回折格子センサーの感度に著しく影響を及ぼすことができることを示した。
位置確認例
実験1
本開示に従った摂取可能医療装置(「TLC1」)を20人の被験者でテストして、その位置確認機能を調べた。TLC1は、電源、電子機器およびソフトウェアを含んだ生体適合性ポリカーボネートカプセルであった。オンボードソフトウェアアルゴリズムは、カプセルがGI管を移動するときにその位置を判断するために、時間、温度および反射された光スペクトルデータを使用した。カプセルは0.51×1.22インチで、0.4×0.85インチのビタミン剤よりも大きい。本調査に参加する前に被験者は一晩、絶食した。TLC1で収集した位置確認データの精度を判断するための根拠として、コンピュータ断層撮影(「CT」)を使用した。20人の被験者のうちの1人は、絶食ルールに従わなかった。20人の被験者の別の1人についてはCTデータがなかった。従って、これら2人の被験者をその後の分析から除外した。TLC1は、被験者の胃に入った後の最初の14時間、15秒ごとに(放射状に伝達された)RGBデータを試料採取し、次いで、その後、電池が切れるまで5分ごとに試料採取する。TLC1は、被験者の胃に到達するまで光データを記録し始めなかった。従って、どの被験者についても口−食道移行に対するRGBベースのデータはなかった。
さらに、57人の被験者についてPillCam(登録商標)SB(Given Imaging)装置をテストした。本調査に参加する前に被験者は一晩、絶食した。PillCamビデオを各被験者の体内で録画した。PillCamの試料採取頻度は速度依存である。PillCamが移動するのが速ければ、それだけデータの試料採取が速かったであろう。各ビデオは、約7〜8時間長で、カプセルが被験者の口に投与されたときから始まる。RGB光データをテーブルに記録した。医師が、胃−十二指腸移行および回腸−盲腸移行が各ビデオ内のどこで生じたかに関して記録を提供した。PillCamで収集した位置確認データの精度を判断するための根拠として、コンピュータ断層撮影(「CT」)を使用した。
食道−胃移行
TLC1について、患者が装置を摂取した1分後に、この移行が起こったと考えた。PillCamについては、アルゴリズムは以下の通りであった:
1.カプセルを作動させた/投与した後、口−食道移行検出を開始する
2.緑色<102.3かつ青色<94.6かどうかをチェックする
a.yesの場合、口−食道移行としてマークを付ける
b.noの場合、データのスキャンを継続する
3.口−食道移行を検出した後、位置逆転の場合に備えて、緑および青色の信号をもう30秒間、モニターし続ける
a.緑色>110.1または青色>105.5のいずれかの場合、それを口−食道位置逆転としてマークを付ける
b.口−食道フラグをリセットして、確認された口−食道移行が検出されるまで、ステップ2〜3をループする
4.確認された口−食道移行に1分を追加し、それを食道−胃移行としてマークを付ける
PillCam被験者の1人について、食道と胃との間に明確な差がなかったので、この被験者は胃の位置確認の将来の分析から除外した。56人の有効な被験者のうち、54人の被験者は、正しい食道−胃移行の位置確認を行った。完全一致は54/56=96%である。2人の失敗したケースの各々は、1分を超える遷延した食道(prolonged esophageal)があった。従って、これら2人の被験者に対しては、口−食道移行に1分を追加することは、食道内の移行をカバーするのに十分でなかった。
胃−十二指腸
TLC1およびPillCamの両方について、スライディング窓分析を使用した。アルゴリズムは、フロント(第1)とバック(第2)の窓との間に2分の間隔がある、ダンベル形状の2スライディング窓アプローチを使用した。2分の間隔は、少なくとも一部、胃から小腸への素早い移行をスキップして、カプセルが小腸内に落ち着いた後に小腸信号を捕捉するために設計した。本アルゴリズムは次の通りであった:
1.カプセルが胃に入った後、胃−十二指腸移行のチェックを開始する
2.2つの窓(フロントとバック)を設定する
a.各窓の時間長:TLC1に対して3分;PillCamに対して30秒
b.2つの窓の間の時間間隔:両方の装置に対して2分
c.窓スライディングステップサイズ:両方の装置に対して0.5分
3.2つのスライディング窓内の信号を比較する
a.バック窓内の緑/青色信号の平均における差が、標準偏差の3倍より高い場合
i.これが初めての場合、バック窓内の信号の平均および標準偏差を胃基準として記録する
ii.フロント窓内の平均信号が胃基準信号よりもある閾値(TLC1に対して0.3およびPillCamに対して0.18)だけ高い場合、これをあり得る胃−十二指腸移行としてマークを付ける
b.ある得る幽門移行が検出される場合、偽陽性フラグの場合に備えて、もう10分間、スキャンを継続する
i.この10分以内に、位置逆転が検出される場合、以前の幽門移行フラグは偽陽性フラグである。フラグをクリアして、チェックを継続する
ii.あり得る幽門移行フラグに続く10分以内に位置逆転が識別されていない場合、それを確認された幽門移行としてマークを付ける
c.確認された幽門移行の後、位置逆転の場合に備えて、緑/青色データのモニターをもう2時間、継続する
i.位置逆転が識別される場合、逆転が起こったタイムスタンプにフラグを立て、次いで、ステップa〜cを繰り返して次の幽門移行を探す
ii.以前の確認された幽門移行の後2時間、カプセルが胃に戻っていない場合、位置逆転モニタリングを中止して、カプセルは腸管領域内にあると想定する
TLC1について、18人の被験者のうちの1人が、以前に開発された位置確認アルゴリズムによる遅延性食道−胃移行識別のために、胃内で取得した試料が少なすぎた(<3分)。従って、この被験者は、胃−十二指腸移行アルゴリズムテストから除外した。TLC1被験者の残りに対して、CT画像で、全ての被験者について検出された幽門移行は、胃と空腸との間のどこかであったことを確認した。17人の被験者のうちの2人は、最初の胃−十二指腸移行の後にカプセルが胃に戻ったことを示した。TLC1アルゴリズム検出とCTスキャンとの間の完全一致は17/17=100%であった。
PillCam被験者の1人について、ビデオが終わるまでずっと、カプセルが被験者の胃内に留まった。PillCam被験者の別の2人について、胃内で取得した試料が少なすぎて位置確認アルゴリズムが実行できなかった。これら3人のPillCam被験者は、胃−十二指腸移行位置確認アルゴリズム性能テストから除外した。PillCamに対する幽門移行位置確認アルゴリズムの性能要約は次の通りであった:
1.良いケース(48被験者)
a.25被験者について、我々の検出は、医師の記録と完全に一致する
b.19被験者について、2つの検出間の差は5分未満である
c.4被験者について、2つの検出間の差は10分未満である(完全な移行はG/B信号が落ち着くまで最大で10分かかる)
2.失敗したケース(6被験者)
a.4被験者は、胃内の緑/青色信号の標準偏差が高かった
b.1被験者は、胃内に胆汁があって、それが、胃内の緑/青色に大きな影響を及ぼした
c.1被験者は、幽門移行で緑/青色変化がなかった
PillCam胃−十二指腸移行位置確認アルゴリズムおよび医師の記録の完全一致は、48/54=89%であった。
十二指腸−空腸移行
TLC1について、装置が十二指腸に入ったと判断された3分後に、装置は十二指腸を出て空腸に入ったと想定した。胃−十二指腸移行のTLC1調査に関して前述した17被験者のうち、16人の被験者が、十二指腸−空腸移行は胃と空腸との間のどこかであったことがCT画像で確認されたと述べた。17被験者のうちの1人は、十二指腸内で遷延した移行時間があった。アルゴリズム検出とCTスキャンとの間の完全一致は16/17=94%であった。
PillCamについて、十二指腸−空腸移行は判断しなかった。
空腸−回腸移行
空腸は回腸よりも赤くて血管が多いこと、および空腸は、腸間膜脂肪が多くてより厚い腸壁を有することに留意されたい。これらの差は、空腸と回腸との間で、特に反射された赤色の光について、様々な光学応答を生じることができる。TLC1およびPillCamの両方について、空腸−回腸移行における赤色の信号の変化を追跡するために2つの異なるアプローチを調査した。第1のアプローチは、単一スライディング窓分析であり、窓は10分長で、窓が前方に移動している間に平均信号を閾値と比較した。第2のアプローチは、2スライディング窓分析であり、各窓は10分長で2つの窓の間に20分の間隔があった。空腸−回腸移行位置確認のためのアルゴリズムは以下の通りであった:
1.十二指腸−空腸移行の後、20分の赤色の信号を取得して、データの平均値を求め、それを空腸基準信号として記録する
2.装置が空腸に入ってから20分後に、空腸−回腸移行のチェックを開始する
a.新規に受信したデータを空腸基準信号によって正規化する
b.2つのアプローチ:
i.単一スライディング窓分析
・反射された赤色の信号の平均が0.8未満の場合、移行フラグをセットする
ii.2スライディング窓分析
・フロント窓内で、反射された赤色における平均差が、反射された赤色の信号の標準偏差の2Xよりも高い場合、移行フラグをセットする
TLC1について、18被験者のうちの16人が、検出された空腸−回腸移行が空腸と盲腸との間であったことが確認されたCT画像を持っていた。アルゴリズムとCTスキャンとの間の完全一致は16/18=89%であった。これは、単一スライディング窓および二重スライディング窓アプローチの両方に当てはまり、同じ2被験者が両方のアプローチで失敗した。
PillCamに対する空腸−回腸移行検出の性能要約は次の通りである:
1.単一スライディング窓分析:
a.11ケースで、空腸−回腸移行を空腸と盲腸の間のどこかで検出した
b.24ケースで、空腸−回腸移行を盲腸の後で検出した
c.19ケースで、空腸−回腸移行を検出しなかった
d.完全一致:11/54=20%
2.2スライディング窓分析:
a.30ケースで、空腸−回腸移行を空腸と盲腸の間のどこかで検出した
b.24ケースで、空腸−回腸移行を盲腸の後で検出した
c.完全一致:30/54=56%
回腸−盲腸移行
TLC1について、反射された赤色/緑色の平均信号が、回腸−盲腸移行の前後での最も統計的な差を提供したことがデータで示された。データでは、TLC1について、反射された緑色/青色の変動係数が、回腸−盲腸移行における最も統計的な対比を提供したことも示された。PillCamビデオに基づく分析では、TLC1装置で取得されたそれらの結果に対して非常に類似した統計的傾向が示された。従って、アルゴリズムは、反射された赤色/緑色の平均値および反射された緑色/青色の変動係数における変化を利用した。本アルゴリズムは、次の通りであった:
1.カプセルが胃に入った後に回腸−盲腸移行のモニターを開始する
2.2つの窓(フロント(第1)およびバック(第2))を設定する
a.各窓に対して5分時間長を使用する
b.2つの窓の間に10分の間隔を使用する
c.1分の窓スライディングステップサイズを使用する
3.2つのスライディング窓内の信号を比較する
a.以下の場合、回腸−盲腸移行フラグをセットする
i.反射された赤色/緑色に著しい変化があるか、または閾値よりも低い
ii.反射された緑色/青色の変動係数が閾値よりも低い
b.これが検出された最初の回腸−盲腸移行である場合、小腸内での平均の反射された赤色/緑色の信号を小腸基準信号として記録する
c.以下の場合、位置逆転(すなわち、カプセルが回腸末端に戻る)のマークを付ける
i.反射された赤色/緑色が、統計的に小腸基準信号と同程度である
ii.反射された緑色/青色の変動係数が閾値よりも高い
d.あり得る回腸−盲腸移行が検出される場合、偽陽性フラグの場合に備えて、TLC1に対してもう10分間(PillCamに対してもう15分間)、スキャンを継続する
i.この時間フレーム(TLC1に対して10分、PillCamに対して15分)以内に、位置逆転が検出される場合、以前の回腸−盲腸移行フラグは偽陽性フラグである。フラグをクリアして、チェックを継続する
ii.あり得る回腸−盲腸移行フラグに続くこの時間フレーム(TLC1に対して10分、PillCamに対して15分)以内に、位置逆転が検出されていない場合、それを確認された回腸−盲腸移行としてマークを付ける
e.確認された回腸−盲腸移行の後、位置逆転の場合に備えて、データのモニターをもう2時間、継続する
i.位置逆転が識別される場合、逆転が起こったタイムスタンプにフラグを立て、次いで、ステップa〜dを繰り返して次の回腸−盲腸移行を探す
ii.以前の確認された回腸−盲腸移行の後2時間、カプセルが小腸に戻っていない場合、位置逆転モニタリングを中止して、カプセルは大腸領域内にあると想定する
TLC1装置に対して特別に設計されたフラグのセットおよび位置逆転基準は次の通りであった:
1.以下の場合、回腸−盲腸移行フラグをセットする
a.フロント窓内の平均の反射された赤色/緑色が0.7未満であるか、または2つの窓の間の平均差が0.6よりも高い
b.かつ、反射された緑色/青色の変動係数が0.02未満である
2.以下の場合、位置逆転として定義する
a.フロント窓内の平均の反射された赤色/緑色が、小腸基準信号より高い
b.かつ、反射された緑色/青色の変動係数が0.086よりも高い
TLC1について、18被験者のうちの16人が、検出された回腸−盲腸移行が回腸末端と結腸との間であったことが確認されたCT画像を持っていた。アルゴリズムとCTスキャンとの間の完全一致は16/18=89%であった。回腸−盲腸移行位置確認アルゴリズムが失敗した2人に関して、1被験者について、回腸−盲腸移行は、TLC1がまだ被験者の回腸末端内にあった間に検出され、他の被験者について、回腸−盲腸移行は、装置が結腸内にあったときに検出された。
57の入手可能なPillCam内視鏡検査ビデオの中で、3被験者について、内視鏡検査ビデオは、PillCamが盲腸に到達する前に終了し、別の2被験者は、大腸内で極めて限られたビデオデータしかなかった(5分未満)。これら5被験者は、回腸−盲腸移行位置確認アルゴリズム性能テストから除外した。PillCamに対する回腸−盲腸移行検出の性能要約を以下にリストする:
1.良いケース(39被験者)
a.31被験者について、PillCam検出と医師の記録との間の差が5分未満であった
b.3被験者について、PillCam検出と医師の記録との間の差が10分未満であった
c.5被験者について、PillCam検出と医師の記録との間の差が20分未満であった(完全な移行は信号が落ち着くまで最大で20分かかり得る)
2.境界/悪いケース(13被験者)
a.境界ケース(9被験者)
i.PillCam回腸−盲腸移行検出が回腸末端または結腸内で現れたが、2つの検出間の差は1時間以内であった
c. 失敗したケース(4被験者)
i.失敗の理由
1.信号が回腸末端内で既に安定化した
2.信号が入口から出口まで大きなばらつきがあった
3.回腸−盲腸移行において、反射された赤色/緑色における統計的に著しい変化がなかった。
良いケースだけを考慮すると、回盲移行位置確認アルゴリズム検出と医師の記録との間の完全一致は39/52=75%である。場合により許容可能なケースを含む完全一致は48/52=92.3%である
盲腸−結腸移行
TLC1について、反射された赤色/緑色の平均信号が、盲腸−結腸移行の前後での最も統計的な差を提供したことがデータで示された。データでは、TLC1について、反射された青色の変動係数が、盲腸−結腸移行における最も統計的な対比を提供したことも示された。PillCamに対して同じ信号を使用した。盲腸−結腸移行位置確認アルゴリズムは、次の通りであった:
1.回腸−盲腸移行の後、10分の反射された赤色/緑色および反射された青色の信号を取得して、データの平均値を求め、それを盲腸基準信号として記録する
2.カプセルが盲腸に入った後に、盲腸−結腸移行のチェックを開始する(盲腸−結腸移行アルゴリズムは、回腸−盲腸移行フラグに依存する)
a.新規に受信したデータを盲腸基準信号によって正規化する
b.2スライディング窓分析:
i.2つの隣接した10分窓を使用する
ii.次のいずれかの基準が満足された場合、移行フラグをセットする
・バック(第2の)窓内で、反射された赤色/緑色における平均差が反射された赤色/緑色の標準偏差の4Xを上回った
・フロント(第1の)窓内の反射された赤色/緑色の平均が1.03よりも高かった
・フロント(第1の)窓内の反射された青色信号の変動係数が0.23よりも大きかった
前述の閾値は、TLC1によって取得されたデータの統計的分析に基づいて選択した。
TLC1について、18被験者のうちの15人は、盲腸−結腸移行を盲腸と結腸の間のどこかで検出した。被験者の1人は、TLC1がまだ盲腸内にある間に盲腸−結腸移行を検出した。他の2被験者は、間違った回腸−盲腸移行および間違った盲腸−結腸移行の両方を検出した。アルゴリズムとCTスキャンとの間の完全一致は15/18=83%であった。
PillCamに関して、3被験者について、内視鏡検査ビデオは、PillCamが盲腸に到達する前に終了し、別の2被験者は、大腸内で極めて限られたビデオデータしかなかった(5分未満)。これら5被験者は、盲腸−結腸移行位置確認アルゴリズム性能テストから除外した。PillCamに対する盲腸−結腸移行検出の性能要約を以下にリストする:
1.27ケースで、盲腸−結腸移行を盲腸と結腸との間のどこかで検出した
2.1ケースで、盲腸−結腸移行を回腸内で検出した
3.24ケースでは、位置確認された盲腸−結腸移行がなかった
完全一致:27/52=52%
以下の表は、位置確認精度結果を要約する。
Figure 2020513554
他の実施形態
ある実施形態が説明されてきたが、本開示はかかる実施形態に制限されない。
一例として、二次結合パートナーが使用される実施形態が説明されてきたが、本開示はかかる実施形態に制限されない。かかる実施形態では、ベースラインは基板に結合された一次結合パートナーから生成できる。
別の例として、例えば、アビジンなどの、二次結合パートナーを使用すると、多用途性を強化して、要望通りに一次結合パートナー(例えば、捕捉抗体)の固定化を可能にするが、他の実施形態も企図される。例えば、強化された性能および/または簡略化されたセンサー製造をもたらし得る一次結合パートナーを固定化するために異なる方法が使用できる。一例は、一次結合パートナーを直接固定化するためのエポキシシランでコーティングされた表面の使用である。
さらなる例として、アッセイ中に一次結合パートナーが固定化される実施形態、およびその結合信号(ΔCapture Molecule)を使用して分析物結合信号(ΔAnalyte)を正規化する実施形態が説明されてきた。しかし、本開示は、本開示はかかる実施形態に制限されない。例えば、いくつかの実施形態では、一次結合パートナーは回折格子上に事前に固定化できる。かかる実施形態では、生体内アッセイは、分析物の一次結合パートナーに対する結合(例えば、比率/正規化無し)を伴う1ステッププロセスにできる。
別の例として、ブロッキングステップが使用された実施形態が開示されているが、本開示はこれに関して制限されない。例えば、いくつかの実施形態では、センサーは、例えば、センサー製造中に、事前にブロックできる。
さらなる例として、電流に基づく検出方法が開示されているが、本開示はこの方法に制限されない。例えば、ある実施形態では、他の検出方法が使用できる。かかる検出方法の例には、蛍光検出(例えば、1つ以上の染料の使用、量子ドットの使用)、光で活性化可能な酵素、および光で切断可能な基板を含む。
追加の例として、いくつかの実施形態では、回折格子材料は、1つ以上のパターン化タンパク質および/または1つ以上の他のパターン化された生体分子を含むことができる。パターン化は、スタンプ(例えば、ポリジメチルシロキサンスタンプ)またはフォトリソグラフィなどの、任意の適切な技術を使用して実装できる。
摂取可能装置の位置確認
本開示に従った摂取可能装置(「TLC1」)を20人の被験者でテストして、その位置確認機能を調べた。TLC1は、電源、電子機器およびソフトウェアを含んだ生体適合性ポリカーボネートカプセルであった。オンボードソフトウェアアルゴリズムは、カプセルがGI管を移動するときにその位置を判断するために、時間、温度および反射された光スペクトルデータを使用した。カプセルは0.51×1.22インチで、0.4×0.85インチのビタミン剤よりも大きい。本調査に参加する前に被験者は一晩、絶食した。TLC1で収集した位置確認データの精度を判断するための根拠として、コンピュータ断層撮影(「CT」)を使用した。20人の被験者のうちの1人は、絶食ルールに従わなかった。20人の被験者の別の1人についてはCTデータがなかった。従って、これら2人の被験者をその後の分析から除外した。TLC1は、被験者の胃に入った後の最初の14時間、15秒ごとに(放射状に伝達された)RGBデータを試料採取し、次いで、その後、電池が切れるまで5分ごとに試料採取する。TLC1は、被験者の胃に到達するまで光データを記録し始めなかった。従って、どの被験者についても口−食道移行に対するRGBベースのデータはなかった。
さらに、57人の被験者についてPillCam(登録商標)SB(Given Imaging)装置をテストした。本調査に参加する前に被験者は一晩、絶食した。PillCamビデオを各被験者の体内で録画した。PillCamの試料採取頻度は速度依存である。PillCamが移動するのが速ければ、それだけデータの試料採取が速かったであろう。各ビデオは、約7〜8時間長で、カプセルが被験者の口に投与されたときから始まる。RGB光データをテーブルに記録した。医師が、胃−十二指腸移行および回腸−盲腸移行が各ビデオ内のどこで生じたかに関して記録を提供した。PillCamで収集した位置確認データの精度を判断するための根拠として、コンピュータ断層撮影(「CT」)を使用した。
食道−胃移行
TLC1について、患者が装置を摂取した1分後に、この移行が起こったと考えた。PillCamについては、アルゴリズムは以下の通りであった:
5.カプセルを作動させた/投与した後、口−食道移行検出を開始する
6.緑色<102.3かつ青色<94.6かどうかをチェックする
a.yesの場合、口−食道移行としてマークを付ける
b.noの場合、データのスキャンを継続する
7.口−食道移行を検出した後、位置逆転の場合に備えて、緑および青色の信号をもう30秒間、モニターし続ける
a.緑色>110.1または青色>105.5のいずれかの場合、それを口−食道位置逆転としてマークを付ける
b.口−食道フラグをリセットして、確認された口−食道移行が検出されるまで、ステップ2〜3をループする
8.確認された口−食道移行に1分を追加し、それを食道−胃移行としてマークを付ける
PillCam被験者の1人について、食道と胃との間に明確な差がなかったので、この被験者は胃の位置確認の将来の分析から除外した。56人の有効な被験者のうち、54人の被験者は、正しい食道−胃移行の位置確認を行った。完全一致は54/56=96%である。2人の失敗したケースの各々は、1分を超える遷延した食道(prolonged esophageal)があった。従って、これら2人の被験者に対しては、口−食道移行に1分を追加することは、食道内の移行をカバーするのに十分でなかった。
胃−十二指腸
TLC1およびPillCamの両方について、スライディング窓分析を使用した。アルゴリズムは、フロント(第1)とバック(第2)の窓との間に2分の間隔がある、ダンベル形状の2スライディング窓アプローチを使用した。2分の間隔は、少なくとも一部、胃から小腸への素早い移行をスキップして、カプセルが小腸内に落ち着いた後に小腸信号を捕捉するために設計した。本アルゴリズムは次の通りであった:
4.カプセルが胃に入った後、胃−十二指腸移行のチェックを開始する
5.2つの窓(フロントとバック)を設定する
a.各窓の時間長:TLC1に対して3分;PillCamに対して30秒
b.2つの窓の間の時間間隔:両方の装置に対して2分
c.窓スライディングステップサイズ:両方の装置に対して0.5分
6.2つのスライディング窓内の信号を比較する
a.バック窓内の緑/青色信号の平均における差が、標準偏差の3倍より高い場合
i.これが初めての場合、バック窓内の信号の平均および標準偏差を胃基準として記録する
ii.フロント窓内の平均信号が胃基準信号よりもある閾値(TLC1に対して0.3およびPillCamに対して0.18)だけ高い場合、これをあり得る胃−十二指腸移行としてマークを付ける
b.ある得る幽門移行が検出される場合、偽陽性フラグの場合に備えて、もう10分間、スキャンを継続する
i.この10分以内に、位置逆転が検出される場合、以前の幽門移行フラグは偽陽性フラグである。フラグをクリアして、チェックを継続する
ii.あり得る幽門移行フラグに続く10分以内に位置逆転が識別されていない場合、それを確認された幽門移行としてマークを付ける
c.確認された幽門移行の後、位置逆転の場合に備えて、緑/青色データのモニターをもう2時間、継続する
i.位置逆転が識別される場合、逆転が起こったタイムスタンプにフラグを立て、次いで、ステップa〜cを繰り返して次の幽門移行を探す
ii.以前の確認された幽門移行の後2時間、カプセルが胃に戻っていない場合、位置逆転モニタリングを中止して、カプセルは腸管領域内にあると想定する
TLC1について、18人の被験者のうちの1人が、以前に開発された位置確認アルゴリズムによる遅延性食道−胃移行識別のために、胃内で取得した試料が少なすぎた(<3分)。従って、この被験者は、胃−十二指腸移行アルゴリズムテストから除外した。TLC1被験者の残りに対して、CT画像で、全ての被験者について検出された幽門移行は、胃と空腸との間のどこかであったことを確認した。17人の被験者のうちの2人は、最初の胃−十二指腸移行の後にカプセルが胃に戻ったことを示した。TLC1アルゴリズム検出とCTスキャンとの間の完全一致は17/17=100%であった。
PillCam被験者の1人について、ビデオが終わるまでずっと、カプセルが被験者の胃内に留まった。PillCam被験者の別の2人について、胃内で取得した試料が少なすぎて位置確認アルゴリズムが実行できなかった。これら3人のPillCam被験者は、胃−十二指腸移行位置確認アルゴリズム性能テストから除外した。PillCamに対する幽門移行位置確認アルゴリズムの性能要約は次の通りであった:
3.良いケース(48被験者)
a.25被験者について、我々の検出は、医師の記録と完全に一致する
b.19被験者について、2つの検出間の差は5分未満である
c.4被験者について、2つの検出間の差は10分未満である(完全な移行はG/B信号が落ち着くまで最大で10分かかる)
4.失敗したケース(6被験者)
a.4被験者は、胃内の緑/青色信号の標準偏差が高かった
b.1被験者は、胃内に胆汁があって、それが、胃内の緑/青色に大きな影響を及ぼした
c.1被験者は、幽門移行で緑/青色変化がなかった
PillCam胃−十二指腸移行位置確認アルゴリズムおよび医師の記録の完全一致は、48/54=89%であった。
十二指腸−空腸移行
TLC1について、装置が十二指腸に入ったと判断された3分後に、装置は十二指腸を出て空腸に入ったと想定した。胃−十二指腸移行のTLC1調査に関して前述した17被験者のうち、16人の被験者が、十二指腸−空腸移行は胃と空腸との間のどこかであったことがCT画像で確認されたと述べた。17被験者のうちの1人は、十二指腸内で遷延した移行時間があった。アルゴリズム検出とCTスキャンとの間の完全一致は16/17=94%であった。
PillCamについて、十二指腸−空腸移行は判断しなかった。
空腸−回腸移行
空腸は回腸よりも赤くて血管が多いこと、および空腸は、腸間膜脂肪が多くてより厚い腸壁を有することに留意されたい。これらの差は、空腸と回腸との間で、特に反射された赤色の光について、様々な光学応答を生じることができる。TLC1およびPillCamの両方について、空腸−回腸移行における赤色の信号の変化を追跡するために2つの異なるアプローチを調査した。第1のアプローチは、単一スライディング窓分析であり、窓は10分長で、窓が前方に移動している間に平均信号を閾値と比較した。第2のアプローチは、2スライディング窓分析であり、各窓は10分長で2つの窓の間に20分の間隔があった。空腸−回腸移行位置確認のためのアルゴリズムは以下の通りであった:
3.十二指腸−空腸移行の後、20分の赤色の信号を取得して、データの平均値を求め、それを空腸基準信号として記録する
4.装置が空腸に入ってから20分後に、空腸−回腸移行のチェックを開始する
a.新規に受信したデータを空腸基準信号によって正規化する
b.2つのアプローチ:
i.単一スライディング窓分析
・反射された赤色の信号の平均が0.8未満の場合、移行フラグをセットする
ii.2スライディング窓分析
・フロント窓内で、反射された赤色における平均差が、反射された赤色の信号の標準偏差の2Xよりも高い場合、移行フラグをセットする
TLC1について、18被験者のうちの16人が、検出された空腸−回腸移行が空腸と盲腸との間であったことが確認されたCT画像を持っていた。アルゴリズムとCTスキャンとの間の完全一致は16/18=89%であった。これは、単一スライディング窓および二重スライディング窓アプローチの両方に当てはまり、同じ2被験者が両方のアプローチで失敗した。
PillCamに対する空腸−回腸移行検出の性能要約は次の通りである:
3.単一スライディング窓分析:
a.11ケースで、空腸−回腸移行を空腸と盲腸の間のどこかで検出した
b.24ケースで、空腸−回腸移行を盲腸の後で検出した
c.19ケースで、空腸−回腸移行を検出しなかった
d.完全一致:11/54=20%
4.2スライディング窓分析:
a.30ケースで、空腸−回腸移行を空腸と盲腸の間のどこかで検出した
b.24ケースで、空腸−回腸移行を盲腸の後で検出した
c.完全一致:30/54=56%
回腸−盲腸移行
TLC1について、反射された赤色/緑色の平均信号が、回腸−盲腸移行の前後での最も統計的な差を提供したことがデータで示された。データでは、TLC1について、反射された緑色/青色の変動係数が、回腸−盲腸移行における最も統計的な対比を提供したことも示された。PillCamビデオに基づく分析では、TLC1装置で取得されたそれらの結果に対して非常に類似した統計的傾向が示された。従って、アルゴリズムは、反射された赤色/緑色の平均値および反射された緑色/青色の変動係数における変化を利用した。本アルゴリズムは、次の通りであった:
4.カプセルが胃に入った後に回腸−盲腸移行のモニターを開始する
5.2つの窓(フロント(第1)およびバック(第2))を設定する
a.各窓に対して5分時間長を使用する
b.2つの窓の間に10分の間隔を使用する
c.1分の窓スライディングステップサイズを使用する
6.2つのスライディング窓内の信号を比較する
a.以下の場合、回腸−盲腸移行フラグをセットする
i.反射された赤色/緑色に著しい変化があるか、または閾値よりも低い
ii.反射された緑色/青色の変動係数が閾値よりも低い
b.これが検出された最初の回腸−盲腸移行である場合、小腸内での平均の反射された赤色/緑色の信号を小腸基準信号として記録する
c.以下の場合、位置逆転(すなわち、カプセルが回腸末端に戻る)のマークを付ける
i.反射された赤色/緑色が、統計的に小腸基準信号と同程度である
ii.反射された緑色/青色の変動係数が閾値よりも高い
d.あり得る回腸−盲腸移行が検出される場合、偽陽性フラグの場合に備えて、TLC1に対してもう10分間(PillCamに対してもう15分間)、スキャンを継続する
i.この時間フレーム(TLC1に対して10分、PillCamに対して15分)以内に、位置逆転が検出される場合、以前の回腸−盲腸移行フラグは偽陽性フラグである。フラグをクリアして、チェックを継続する
ii.あり得る回腸−盲腸移行フラグに続くこの時間フレーム(TLC1に対して10分、PillCamに対して15分)以内に、位置逆転が検出されていない場合、それを確認された回腸−盲腸移行としてマークを付ける
e.確認された回腸−盲腸移行の後、位置逆転の場合に備えて、データのモニターをもう2時間、継続する
i.位置逆転が識別される場合、逆転が起こったタイムスタンプにフラグを立て、次いで、ステップa〜dを繰り返して次の回腸−盲腸移行を探す
ii.以前の確認された回腸−盲腸移行の後2時間、カプセルが小腸に戻っていない場合、位置逆転モニタリングを中止して、カプセルは大腸領域内にあると想定する
TLC1装置に対して特別に設計されたフラグのセットおよび位置逆転基準は次の通りであった:
3.以下の場合、回腸−盲腸移行フラグをセットする
a.フロント窓内の平均の反射された赤色/緑色が0.7未満であるか、または2つの窓の間の平均差が0.6よりも高い
b.かつ、反射された緑色/青色の変動係数が0.02未満である
4.以下の場合、位置逆転として定義する
a.フロント窓内の平均の反射された赤色/緑色が、小腸基準信号より高い
b.かつ、反射された緑色/青色の変動係数が0.086よりも高い
TLC1について、18被験者のうちの16人が、検出された回腸−盲腸移行が回腸末端と結腸との間であったことが確認されたCT画像を持っていた。アルゴリズムとCTスキャンとの間の完全一致は16/18=89%であった。回腸−盲腸移行位置確認アルゴリズムが失敗した2人に関して、1被験者について、回腸−盲腸移行は、TLC1がまだ被験者の回腸末端内にあった間に検出され、他の被験者について、回腸−盲腸移行は、装置が結腸内にあったときに検出された。
57の入手可能なPillCam内視鏡検査ビデオの中で、3被験者について、内視鏡検査ビデオは、PillCamが盲腸に到達する前に終了し、別の2被験者は、大腸内で極めて限られたビデオデータしかなかった(5分未満)。これら5被験者は、回腸−盲腸移行位置確認アルゴリズム性能テストから除外した。PillCamに対する回腸−盲腸移行検出の性能要約を以下にリストする:
3.良いケース(39被験者)
a.31被験者について、PillCam検出と医師の記録との間の差が5分未満であった
b.3被験者について、PillCam検出と医師の記録との間の差が10分未満であった
c.5被験者について、PillCam検出と医師の記録との間の差が20分未満であった(完全な移行は信号が落ち着くまで最大で20分かかり得る)
4.境界/悪いケース(13被験者)
a.境界ケース(9被験者)
i.PillCam回腸−盲腸移行検出が回腸末端または結腸内で現れたが、2つの検出間の差は1時間以内であった
c. 失敗したケース(4被験者)
i.失敗の理由
1.信号が回腸末端内で既に安定化した
2.信号が入口から出口まで大きなばらつきがあった
3.回腸−盲腸移行において、反射された赤色/緑色における統計的に著しい変化がなかった。
良いケースだけを考慮すると、回盲移行位置確認アルゴリズム検出と医師の記録との間の完全一致は39/52=75%である。場合により許容可能なケースを含む完全一致は48/52=92.3%である。
盲腸−結腸移行
TLC1について、反射された赤色/緑色の平均信号が、盲腸−結腸移行の前後での最も統計的な差を提供したことがデータで示された。データでは、TLC1について、反射された青色の変動係数が、盲腸−結腸移行における最も統計的な対比を提供したことも示された。PillCamに対して同じ信号を使用した。盲腸−結腸移行位置確認アルゴリズムは、次の通りであった:
3.回腸−盲腸移行の後、10分の反射された赤色/緑色および反射された青色の信号を取得して、データの平均値を求め、それを盲腸基準信号として記録する
4.カプセルが盲腸に入った後に、盲腸−結腸移行のチェックを開始する(盲腸−結腸移行アルゴリズムは、回腸−盲腸移行フラグに依存する)
a.新規に受信したデータを盲腸基準信号によって正規化する
b.2スライディング窓分析:
i.2つの隣接した10分窓を使用する
ii.次のいずれかの基準が満足された場合、移行フラグをセットする
・バック(第2の)窓内で、反射された赤色/緑色における平均差が反射された赤色/緑色の標準偏差の4Xを上回った
・フロント(第1の)窓内の反射された赤色/緑色の平均が1.03よりも高かった
・フロント(第1の)窓内の反射された青色信号の変動係数が0.23よりも大きかった
前述の閾値は、TLC1によって取得されたデータの統計的分析に基づいて選択した。
TLC1について、18被験者のうちの15人は、盲腸−結腸移行を盲腸と結腸の間のどこかで検出した。被験者の1人は、TLC1がまだ盲腸内にある間に盲腸−結腸移行を検出した。他の2被験者は、間違った回腸−盲腸移行および間違った盲腸−結腸移行の両方を検出した。アルゴリズムとCTスキャンとの間の完全一致は15/18=83%であった。
PillCamに関して、3被験者について、内視鏡検査ビデオは、PillCamが盲腸に到達する前に終了し、別の2被験者は、大腸内で極めて限られたビデオデータしかなかった(5分未満)。これら5被験者は、盲腸−結腸移行位置確認アルゴリズム性能テストから除外した。PillCamに対する盲腸−結腸移行検出の性能要約を以下にリストする:
1.27ケースで、盲腸−結腸移行を盲腸と結腸との間のどこかで検出した
2.1ケースで、盲腸−結腸移行を回腸内で検出した
3.24ケースでは、位置確認された盲腸−結腸移行がなかった
完全一致:27/52=52%
以下の表は、位置確認精度結果を要約する。
Figure 2020513554

Claims (87)

  1. 試料採取チャンバと
    前記試料採取チャンバ内の組成物と
    を備える装置であって、
    前記組成物は、複数のドナー粒子および複数の受容体粒子を含み、
    各ドナー粒子は、分析物に結合する第1の分析物結合剤と共役した光増感剤を含み、
    励起状態において、前記光増感剤は一重項酸素を生成し;
    各受容体粒子は、前記分析物に結合する第2の分析物結合剤と共役した化学発光性化合物を含み、
    前記化学発光性化合物は一重項酸素と反応してルミネセンスを放出し;かつ
    前記装置は摂取可能装置である、
    装置。
  2. 前記組成物は、前記ドナー粒子および受容体粒子を含む水性媒体をさらに含む、請求項1に記載の装置。
  3. 前記ドナー粒子および受容体粒子は前記水性媒体中で懸濁される、請求項2に記載の装置。
  4. 前記受容体粒子は、ラテックス粒子、脂質二重層、油滴、ケイ素粒子、および金属ゾルから成る群から選択された粒子を含む、請求項1〜3のいずれか1項に記載の装置。
  5. 前記受容体粒子は、ラテックス粒子を含む、請求項1〜3のいずれか1項に記載の装置。
  6. 前記化学発光性化合物は、化学発光物質(Chemiluminescer)、チオキセン+ジフェニルアントラセンス、チオキセン+ウンベリフェロン誘導体、チオキセン+ユーロピウムキレート、チオキセン+サマリウムキレート、チオキセン+テルビウムキレート、N−フェニルオキサジン+ウンベリフェロン誘導体、N−フェニルオキサジン+ユーロピウムキレート、N−フェニルオキサジン+サマリウムキレート、N−フェニルオキサジン+テルビウムキレート、ジオキセン+ウンベリフェロン誘導体、ジオキセン+ユーロピウムキレート、ジオキセン+サマリウムキレート、およびN−フェニルオキサジン+テルビウムキレートから成る群から選択された化合物を含む、先行する請求項のいずれか1項に記載の装置。
  7. 前記ドナー粒子は、ラテックス粒子、脂質二重層、油滴、ケイ素粒子、および金属ゾルから成る群から選択された粒子を含む、先行する請求項のいずれか1項に記載の装置。
  8. 前記ドナー粒子は、ラテックス粒子を含む、請求項1〜6のいずれか1項に記載の装置。
  9. 前記ドナー粒子は、ストレプトアビジンをさらに含む、請求項8に記載の装置。
  10. 前記ストレプトアビジンは前記ラテックス粒子上にコーティングされる、請求項9に記載の装置。
  11. 前記光増感剤は、染料、芳香族化合物、酵素、および金属塩から成る群から選択された材料を含む、先行する請求項のいずれか1項に記載の装置。
  12. 前記組成物中での前記ドナー粒子の数の前記受容体粒子の数に対する比は10:1〜10:1の範囲である、先行する請求項のいずれか1項に記載の装置。
  13. 試料採取チャンバと
    前記試料採取チャンバ内の組成物と
    を備える装置であって、
    前記組成物は、
    a.第1の蛍光染料を含む第1の分析物結合剤であって、分析物に結合することができる、第1の分析物結合剤と、
    b.第2の蛍光染料を含む第2の分析物結合剤であって、前記第2の分析物結合剤は前記分析物に結合することができ、前記第2の蛍光染料は、前記第1の蛍光染料と空間的に近接している場合に増加した蛍光を示す、第2の分析物結合剤と
    を含み、
    前記装置は摂取可能装置である、
    装置。
  14. 前記第1の蛍光染料と前記第2の蛍光染料との間の前記空間的近接は、前記第1の蛍光染料から前記第2の蛍光染料へのエネルギー移動となる、請求項13に記載の装置。
  15. 試料採取チャンバと
    前記試料採取チャンバ内の組成物と
    を備える装置であって、
    前記組成物は、
    a.光増感剤を含む第1の分析物結合剤であって、前記第1の分析物結合剤は分析物に結合することができ、前記光増感剤は、励起状態において一重項酸素を生成する、第1の分析物結合剤と、
    b.蛍光染料を含む第2の分析物結合剤であって、前記蛍光染料は、一重項酸素と反応して蛍光を発する、第2の分析物結合剤と
    を含み、
    前記装置は摂取可能装置である、
    装置。
  16. 前記組成物は水性媒体を含む、請求項13〜15のいずれか1項に記載の装置。
  17. 前記水性媒体は保存剤を含む、請求項3または請求項16に記載の装置。
  18. 前記第1の分析物結合剤および/または前記第2の分析物結合剤は、抗原結合剤である、請求項1〜17のいずれか1項に記載の装置。
  19. 前記第1の分析物結合剤および/または前記第2の分析物結合剤は、抗体である、請求項1〜17のいずれか1項に記載の装置。
  20. 前記装置は、前記分析物を生体内で検出するように構成される、請求項1〜19のいずれか1項に記載の装置。
  21. 前記試料採取チャンバは、吸収材料を収容するように構成される、請求項1〜20のいずれか1項に記載の装置。
  22. 前記吸収材料は、前記組成物を少なくとも一部吸収するように構成される、請求項21に記載の装置。
  23. 前記吸収材料はスポンジを含む、請求項21または請求項22に記載の装置。
  24. 前記分析物は、生体分子、微生物、治療薬、薬物、バイオマーカー、殺虫剤、汚染物質、それらの断片、またはそれらの代謝物を含む、先行する請求項のいずれか1項に記載の装置。
  25. 前記分析物は、タンパク質、アプタマー、核酸、ステロイド、多糖、または代謝物を含む、請求項1〜23のいずれか1項に記載の装置。
  26. 前記タンパク質は、抗体、アフィマー、サイトカイン、ケモカイン、酵素、ホルモン、癌抗原、組織特異性抗原、ヒストン、アルブミン、グロブリン、硬タンパク質、リンタンパク質、ムコタンパク質、色素タンパク質、リポタンパク質、核タンパク質、糖タンパク質、受容体、膜アンカータンパク質、膜貫通型タンパク質、分泌タンパク質、ヒト白血球抗原(HLA)、血液凝固因子、微生物タンパク質、およびそれらの断片から成る群から選択される、請求項25に記載の装置。
  27. 前記代謝物は、セロトニン(5−HT)、5−ヒドロキシインドール酢酸(5−HIAA)、5−ヒドロキシトリプトファン(5−HTP)、キヌレニン(K)、キヌレン酸(KA)、3−ヒドロキシキヌレニン(3−HK)、3−ヒドロキシアントラニル酸(3−HAA)、キノリン酸、アントラニル酸、およびそれらの組合せから成る群から選択される、請求項25に記載の装置。
  28. 前記微生物は、細菌、ウイルス、プリオン、原虫、菌類、または寄生虫である、請求項25に記載の装置。
  29. 前記細菌は、大腸菌、炭疽菌、セレウス菌、ボツリヌス菌、クロストリジウムディフィシル、ペスト菌、エンテロコリチカ菌、野兎病菌、ブルセラ属菌、ウェルシュ菌、鼻疽菌、類鼻疽菌、スタフィロコッカス種、マイコバクテリウム種、A群連鎖球菌、B群連鎖球菌、肺炎連鎖球菌、ヘリコバクターピロリ菌、腸炎菌、マイコプラズマホミニス、マイコプラズマオラーレ、マイコプラズマサリバリウム、マイコプラズマファーメンタンス、肺炎マイコプラズマ、マイコバクテリウムボビス、結核菌、トリ型結核菌、ライ菌、リケッチアリケッチイ、痘瘡リケッチア、発疹チフスリケッチア、カナダリケッチア、枯草菌、バシルスサブティリスニガー(Bacillus subtilis niger)、バチルスチューリンゲンシス、コクシエラバーネッティ、フェイカリバクテリウムプラウツニッチ、ロゼブリアホミニス、ユーバクテリウム−レクタレ、ジアリスタ属invisus、ルミノコッカス−アルブス、ルミノコッカス−カリダス、およびルミノコッカス−ブロミイから成る群から選択される、請求項28に記載の装置。
  30. 前記治療薬は、TNFα阻害剤、IL−12/IL−23阻害剤、IL−6受容体阻害剤、インテグリン阻害剤、Toll様受容体(TLR)アゴニスト、TLRアンタゴニスト、SMAD7阻害剤、JAK阻害剤、免疫抑制剤、生バイオセラピューティック、炭水化物スルホトランスフェラーゼ15(CHST15)阻害剤、IL−1阻害剤、IL−13阻害剤、IL−10受容体アゴニスト、グラチラマー酢酸塩、CD40/CD40L阻害剤、CD3阻害剤、CD14阻害剤、CD20阻害剤、CD25阻害剤、CD28阻害剤、CD49阻害剤、CD89阻害剤、およびケモカイン/ケモカイン受容体阻害剤から成る群から選択される、請求項24に記載の装置。
  31. 前記分析物は、胆汁酸または胆汁酸塩である、請求項1〜23のいずれか1項に記載の装置。
  32. 前記分析物は抗生物質である、請求項1〜23のいずれか1項に記載の装置。
  33. 前記分析物は、疾病、傷害、または病原体と関連付けられる、請求項1〜23のいずれか1項に記載の装置。
  34. 前記分析物は、TNFα、リポテイコ酸(LTA)、リポ多糖(LPS)、リポ多糖結合タンパク質(LBP)、サイトカイン、ケモカイン、IL12/23、IL−6、IL−10、MADCAM、α4β7インテグリン、肝細胞増殖因子(HGF)、上皮増殖因子(EGF)、ヘパリン結合性上皮増殖因子(HB−EGF)、TGFβ、アダリムマブ、インフリキシマブ、セルトリズマブペゴル、ベドリズマブ、ナタリズマブ、ゴリムマブ、ベバシズマブ、またはセツキシマブを含む、請求項1〜23のいずれか1項に記載の装置。
  35. 前記第1の分析物結合剤は、抗体、アフィマー、抗原、小分子、核酸、受容体、アプタマー、受容体リガンド、ビオチン、ストレプトアビジン、アビジン、タンパク質A、タンパク質G、タンパク質L、およびそれらの誘導体から成る群から選択された薬品を含む、先行する請求項のいずれか1項に記載の装置。
  36. 前記第2の分析物結合剤は、抗体、アフィマー、抗原、小分子、核酸、受容体、アプタマー、受容体リガンド、ビオチン、ストレプトアビジン、アビジン、タンパク質A、タンパク質G、タンパク質L、およびそれらの誘導体から成る群から選択された薬品を含む、先行する請求項のいずれか1項に記載の装置。
  37. 前記第1の分析物結合剤は、前記第2の分析物結合剤とは異なる、先行する請求項のいずれか1項に記載の装置。
  38. 前記第1の分析物結合剤は前記第2の分析物結合剤と同じである、先行する請求項のいずれか1項に記載の装置。
  39. 前記第1の分析物結合剤は抗体を含む、先行する請求項のいずれか1項に記載の装置。
  40. 前記第2の分析物結合剤は抗体を含む、先行する請求項のいずれか1項に記載の装置。
  41. 前記第1の分析物結合剤は、ビオチン化抗体を含む、先行する請求項のいずれか1項に記載の装置。
  42. 前記抗体は抗菌性抗体を含む、請求項39〜41に記載の装置。
  43. 前記抗体は、抗グラム陽性細菌抗体、抗グラム陰性細菌抗体、抗リポテイコ酸(LTA)抗体、抗大腸菌抗体、抗リピドA抗体、抗TNFα抗体、およびそれらの誘導体から成る群から選択された抗体を含む、請求項39〜41に記載の装置。
  44. 前記抗体は、MA1−7401抗体、MA1−40134抗体、ab127996抗体、ab35654抗体、ab35654抗体、ab137967抗体、ab8467抗体、およびそれらの誘導体または断片から成る群から選択された抗体を含む、請求項39〜41のいずれか1項に記載の装置。
  45. 前記第1の分析物結合剤はビオチン化抗体を含み、前記ドナー粒子は、ストレプトアビジンを含むコーティングを含む、請求項1〜12のいずれか1項に記載の装置。
  46. 前記第2の分析物結合剤は、前記受容体粒子に共有結合的に抱合した抗体を含む、請求項1〜12のいずれか1項に記載の装置。
  47. 前記組成物は、25〜50nMの濃度範囲を有するシクロデキストリンをさらに含む、先行する請求項のいずれか1項に記載の装置。
  48. 内部較正器をさらに含む、先行する請求項のいずれか1項に記載の装置。
  49. 光源をさらに含む、先行する請求項のいずれか1項に記載の装置。
  50. 前記光源は、678nm、633nm、および780nmから成る群から選択された少なくとも1つの波長を有する光を提供するように構成される、請求項49に記載の装置。
  51. 前記光源は、前記組成物を光で照射するように構成される、請求項49または請求項50に記載の装置。
  52. 前記化学発光性化合物によって放出されたルミネセンスを検出するように構成された検出器をさらに含む、先行する請求項のいずれか1項に記載の装置。
  53. 前記検出器は、前記化学発光性化合物によって放出されたルミネセンスを検出するように構成されたフォトダイオードを含む、請求項52に記載の装置。
  54. 前記検出器は、613nmおよび660nmから成る群から選択された少なくとも1つの波長で、前記化学発光性化合物によって放出されたルミネセンスを検出するように構成されたフォトダイオードを含む、請求項52に記載の装置。
  55. 請求項1〜54のいずれか1項に記載の装置を含む、キット。
  56. 前記分析物を検出するために請求項1〜54のいずれか1項の前記装置を使用することを含む、方法。
  57. 被験者からの試料を前記試料採取チャンバ内に配置することをさらに含む、請求項56に記載の方法。
  58. 前記試料は生体内で前記試料採取チャンバ内に配置される、請求項57に記載の方法。
  59. 前記試料を照射することと、前記試料から放出されたルミネセンスを検出することとをさらに含む、請求項56〜58のいずれか1項に記載の方法。
  60. ルミネセンスを検出することは、ルミネセンスの量を測定することを含む、請求項59に記載の方法。
  61. ルミネセンスを検出することは、ルミネセンスの総量を測定することを含む、請求項59に記載の方法。
  62. ルミネセンスを検出することは、ルミネセンスの時間の関数としての変化率を測定することを含む、請求項59〜61のいずれか1項に記載の方法。
  63. 前記流体試料は前記被験者の胃腸(GI)管から取得される、請求項56〜62のいずれか1項に記載の方法。
  64. 測定された総ルミネセンスに基づいて前記分析物の量を定量化することをさらに含む、請求項56〜63のいずれか1項に記載の方法。
  65. ルミネセンスの変化率に基づいて前記分析物の量を定量化することをさらに含む、請求項56〜64のいずれか1項に記載の方法。
  66. 前記分析物は、生体分子、微生物、治療薬、薬物、バイオマーカー、殺虫剤、汚染物質、それらの断片、またはそれらの代謝物を含む、請求項56〜65のいずれか1項に記載の方法。
  67. 前記分析物は、タンパク質、アプタマー、核酸、ステロイド、多糖、または代謝物を含む、請求項56〜65のいずれか1項に記載の方法。
  68. 前記タンパク質は、抗体、アフィマー、サイトカイン、ケモカイン、酵素、ホルモン、癌抗原、組織特異性抗原、ヒストン、アルブミン、グロブリン、硬タンパク質、リンタンパク質、ムコタンパク質、色素タンパク質、リポタンパク質、核タンパク質、糖タンパク質、受容体、膜アンカータンパク質、膜貫通型タンパク質、分泌タンパク質、ヒト白血球抗原(HLA)、血液凝固因子、微生物タンパク質およびそれらの断片から成る群から選択される、請求項67に記載の方法。
  69. 前記代謝物は、セロトニン(5−HT)、5−ヒドロキシインドール酢酸(5−HIAA)、5−ヒドロキシトリプトファン(5−HTP)、キヌレニン(K)、キヌレン酸(KA)、3−ヒドロキシキヌレニン(3−HK)、3−ヒドロキシアントラニル酸(3−HAA)、キノリン酸、アントラニル酸、およびそれらの組合せから成る群から選択される、請求項67に記載の方法。
  70. 前記微生物は、細菌、ウイルス、プリオン、原虫、菌類、または寄生虫である、請求項67に記載の方法。
  71. 前記細菌は、大腸菌、炭疽菌、セレウス菌、ボツリヌス菌、クロストリジウムディフィシル、ペスト菌、エンテロコリチカ菌、野兎病菌、ブルセラ属菌、ウェルシュ菌、鼻疽菌、類鼻疽菌、スタフィロコッカス種、マイコバクテリウム種、A群連鎖球菌、B群連鎖球菌、肺炎連鎖球菌、ヘリコバクターピロリ菌、腸炎菌、マイコプラズマホミニス、マイコプラズマオラーレ、マイコプラズマサリバリウム、マイコプラズマファーメンタンス、肺炎マイコプラズマ、マイコバクテリウムボビス、結核菌、トリ型結核菌、ライ菌、リケッチアリケッチイ、痘瘡リケッチア、発疹チフスリケッチア、カナダリケッチア、枯草菌、バシルスサブティリスニガー(Bacillus subtilis niger)、バチルスチューリンゲンシス、コクシエラバーネッティ、フェイカリバクテリウムプラウツニッチ、ロゼブリアホミニス、ユーバクテリウム−レクタレ、ジアリスタ属invisus、ルミノコッカス−アルブス、ルミノコッカス−カリダス、およびルミノコッカス−ブロミイから成る群から選択される、請求項70に記載の方法。
  72. 前記治療薬は、TNFα阻害剤、IL−12/IL−23阻害剤、IL−6受容体阻害剤、インテグリン阻害剤、Toll様受容体(TLR)アゴニスト、TLRアンタゴニスト、SMAD7阻害剤、JAK阻害剤、免疫抑制剤、生バイオセラピューティック、炭水化物スルホトランスフェラーゼ15(CHST15)阻害剤、IL−1阻害剤、IL−13阻害剤、IL−10受容体アゴニスト、グラチラマー酢酸塩、CD40/CD40L阻害剤、CD3阻害剤、CD14阻害剤、CD20阻害剤、CD25阻害剤、CD28阻害剤、CD49阻害剤、CD89阻害剤、およびケモカイン/ケモカイン受容体阻害剤から成る群から選択される、請求項66に記載の方法。
  73. 前記分析物は、胆汁酸または胆汁酸塩である、請求項56〜65のいずれか1項に記載の方法。
  74. 前記分析物は抗生物質である、請求項56〜65のいずれか1項に記載の方法。
  75. 前記分析物は、疾病、傷害、または病原体と関連付けられる、請求項56〜65のいずれか1項に記載の方法。
  76. 前記分析物は、TNFα、リポテイコ酸(LTA)、リポ多糖(LPS)、リポ多糖結合タンパク質(LBP)、サイトカイン、ケモカイン、IL12/23、IL−6、IL−10、MADCAM、α4β7インテグリン、肝細胞増殖因子(HGF)、上皮増殖因子(EGF)、ヘパリン結合性上皮増殖因子(HB−EGF)、TGFβ、アダリムマブ、インフリキシマブ、セルトリズマブペゴル、ベドリズマブ、ナタリズマブ、ゴリムマブ、ベバシズマブ、またはセツキシマブを含む、請求項56〜65のいずれか1項に記載の方法。
  77. 前記検出されたルミネセンスに基づいて、前記被験者は前記GI管内での細菌細胞の異常増殖に苦しんでいるか、またはそのリスクがあると判断することをさらに含む、請求項56〜76のいずれか1項に記載の方法。
  78. 前記試料中で測定された総ルミネセンスおよび/またはルミネセンスの時間の関数としての変化率を前記試料中の前記分析物の前記量と相関させることをさらに含む、請求項77に記載の方法。
  79. 前記試料中の前記分析物の前記量を前記試料中の生存細菌細胞の数と相関させることをさらに含む、請求項78に記載の方法。
  80. 前記生存細菌細胞の前記判断された数が約10CFU/mLより大きいと判断することは、治療の必要性を示す、請求項79に記載の方法。
  81. 前記検出されたルミネセンスに基づいて、前記被験者は前記胃腸管内での細菌細胞の異常増殖に苦しんでいるか、またはそのリスクがあると判断することをさらに含む、請求項56〜80のいずれか1項に記載の方法。
  82. 前記被験者は前記胃腸管内での細菌細胞の異常増殖に苦しんでいるか、またはそのリスクがある、請求項56〜81のいずれか1項に記載の方法。
  83. 前記装置は複数の試料採取チャンバを備え、前記方法は異なる試料を異なる試料採取チャンバ内に配置することをさらに含む、請求項56〜82のいずれか1項に記載の方法。
  84. 異なる試料を異なる時に取得することを含む、請求項83に記載の方法。
  85. 異なる試料を前記胃腸管内の異なる位置で取得することを含む、請求項83または請求項84に記載の方法。
  86. 前記異なる位置は、口、咽頭、食道、胃、小腸、大腸、十二指腸、空腸、回腸、上行結腸、横行結腸、および下行結腸から成る群から選択された位置を含む、請求項85に記載の方法。
  87. 前記GI管内の前記いくつかの異なる位置からの各位置を前記分析物のそれぞれの測定にマッピングする分子地図を作成することをさらに含む、請求項85または請求項86に記載の方法。
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