JP2022513332A - プロテインsレベルの決定方法 - Google Patents
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Abstract
本発明は、サンプル中の機能性プロテインSレベルを評価するためのインビトロ方法を提供する。本発明はまた、サンプル中の機能性プロテインSレベルの決定に使用するためのキットを提供する。また、機能性プロテインSレベルの決定に基づく治療方法と、それに続く治療薬の投与を提供する。【選択図】図1
Description
本発明は、サンプル中のプロテインSレベルを決定するための、具体的には、機能性プロテインSレベルを決定するためのインビトロアッセイに関する。
プロテインSは、複数の機能を有するビタミンK依存性の血漿タンパク質である[1、2]。ヒト血漿では、それは遊離タンパク質(約30%)としておよび補体調節剤C4b結合タンパク質(C4BP)との複合体(約70%)としての2つの形態で循環する[1、2]。遊離プロテインSは、2つの異なる抗凝固タンパク質である、活性化プロテインC(APC)および組織因子経路阻害剤アルファ(TFPIα)の補因子として機能する[3~5]。抗凝固剤としてのプロテインSの生理学的重要性は、ヘテロ接合性プロテインS欠乏症を有する個体に影響を与える静脈血栓症のリスクの増加によって実証される[6]。劇的な凝固亢進状態は、ホモ接合性プロテインS欠乏症を有する幼児のまれな症例に記載されている。プロテインSノックアウトマウスは、このノックアウトが胚の致死性をもたらすため、プロテインSの決定的な重要性をさらに実証する[7、8]。興味深いことに、プロテインSノックアウトを血友病A(FVIIIのノックアウト)またはB(FIXのノックアウト)と組み合わせることは、プロテインSノックアウトの致死性は制御されない凝固亢進によるものであると実証する明白な血栓性または出血性表現型を有しないマウスをもたらす[9、10]。
APCはプロテインSとともに、活性化第V因子(FVa)および活性化第VIII因子(FVIIIa)の活性を調節し、それらはそれぞれ、酵素第Xa因子(FXa)および第IXa因子(FIXa)の補因子である[11、12]。負に帯電したリン脂質の表面上で、FXaおよびFVaはプロトロンビンをトロンビンに活性化するプロトロンビナーゼ複合体を形成するが、FIXaおよびFVIIIaはFXをFXaに活性化するテナーゼ複合体を創出する。テナーゼおよびプロトロンビナーゼ複合体は、凝固の増殖段階における重要な成分であり、APCはプロテインSとともに、この段階の活性を調節する重要な抗凝固タンパク質である。
プロテインSは、FXa活性の調節においてTFPIαの補因子として機能することも同定されている[5、13~16]。TFPIαは、FVIIおよびFVIIa(FVIIの活性化形態)の両方が存在する血液にTFが暴露されるとき、血管損傷時に形成される組織因子-第VIIa因子(TF/FVIIa)複合体を阻害するため、凝固の外因性経路の重要な調節剤である[17~19]。TF/FVIIaはFIXおよびFXの両方を活性化し、凝固反応を開始させる。TFPIαは新たに活性化されたFXaに結合して阻害し、続いてTFPIα/FXa複合体がTF/FVIIaに結合して阻害する。負に帯電したリン脂質の存在下では、TFPIαによるFXaの阻害率がプロテインSの存在によって増強される。TFPIαは3つのKunitzドメインを含有するKunitz型プロテアーゼ阻害剤であり、1番目はFVIIaに結合して阻害し、2番目はFXaに結合して阻害し、3番目はプロテインSに結合する[17~19]。
最近、凝固因子V(FV)のスプライス変異体が同定され、そこには中央に位置する大きな活性化ドメインであるBドメインから702個のアミノ酸残基(残基756~1458)が削除されている[20]。Bドメインは、709、1018、および1545位でトロンビンまたはFXaを介した切断によってFVからFVaへの活性化中に切断されるため、FV-短スプライス変異体は、トロンビンまたはFXaによる切断後に凝固促進剤として完全に活性である。しかしながら、重要なことに、Bドメインの切断は、Bドメインの残りのC末端部分(残基1458~1545)に位置するTFPIαの負に帯電した高親和性結合部位の露出をもたらす。TFPIα分子では、FV-短の結合部位は、3番目のKunitzドメインの後に続く、高度に正に帯電したC末端伸長部に位置する[21~24]。血漿中に存在するTFPIα(約0.2nM)は、下位nMレベルで血漿中に存在するFV-短との高親和性複合体(Kd<1nM)、または約20nMで存在する全長FVとの低親和性(Kd>10nM)相互作用のいずれかで循環する。TFPIαのFV-短および全長FVへの結合は、TFPIαが比較的低分子量(40kDa)であるため、さもなければ尿中で失われるため、TFPIαを循環中に維持するために重要である[20]。
最近、TFPIαおよびFV-短の間の相互作用が、TFPIαを循環中に維持するために重要であるだけでなく、FXaの阻害剤としてのTFPIαの機能にもまた影響を与えることが示されている[3、25]。FV-短自体はTFPIαの活性を弱く刺激するだけであるが、プロテインSのTFPIα-補因子活性を強くサポートする。結果は、FV-短およびプロテインSが相乗的なTFPIα補因子として作用することを示唆する。精製された成分を有するモデル系である、FV-短(わずか数nM)および負に帯電したリン脂質小胞の存在下では、プロテインSは非常に効率的であり、わずか数nMで最大のTFPIα補因子活性をもたらす[25]。対照的に、FV-短の不在下では、最大で100nMまでのプロテインSでも同等に効率的なTFPIα補因子活性は得られない。
遺伝性または後天性プロテインS欠乏症は、静脈血栓症の危険因子であり、プロテインSの分析は、静脈血栓塞栓症(VTE)を有する患者の実験室評価の一部である[2]。プロテインSのAPC補因子機能に関する抗体に基づくアッセイおよびテストは市販されており、そのようなアッセイでは、VTEを有する患者の数パーセントがプロテインS欠乏症であると同定される。減少したタンパク質を同定するために、遊離プロテインSのアッセイが最も高い予測値を有することが実証されている[26]。
プロテインSレベルを決定するための、特に機能性プロテインSのレベルを決定するための新しい、改善された方法を同定する必要性が、依然として存在する。
したがって、本発明は、当該技術分野における上記で同定された欠陥および不利な点のうちの1つ以上を単独でまたは任意の組み合わせで軽減、改善または排除しようとし、添付の特許請求の範囲による方法を提供することによって少なくとも上述の問題を解決する。
本発明の第1の態様は、サンプル中の機能性プロテインSレベルを決定するためのインビトロ方法を提供し、方法は、
(a)対象から得られたサンプルを、TFPIαおよび、FV-短、もしくはFV-短変異体、または機能的に同等なFV変異体のうちの1つ以上と接触させるステップと、
(b)サンプルをFXaと接触させるステップと、
(c)サンプル中のFXa活性のレベルを測定するステップと、を含み、
FXa活性のレベルは、サンプル中の機能性プロテインSのレベルを示す。
(a)対象から得られたサンプルを、TFPIαおよび、FV-短、もしくはFV-短変異体、または機能的に同等なFV変異体のうちの1つ以上と接触させるステップと、
(b)サンプルをFXaと接触させるステップと、
(c)サンプル中のFXa活性のレベルを測定するステップと、を含み、
FXa活性のレベルは、サンプル中の機能性プロテインSのレベルを示す。
一実施形態では、方法は、上記のステップ(a)~(c)からなる。
本発明はまた、サンプル中の遊離(または非C4BP複合体化)プロテインSレベルを決定するためのインビトロ方法を提供し、方法は、
(a)対象から得られたサンプルをTFPIαおよび、FV-短、もしくはFV-短変異体、または機能的に同等なFV-変異体のうちの1つ以上と接触させるステップと、
(b)サンプルをFXaと接触させるステップと、
(c)サンプル中のFXa活性のレベルを測定するステップと、を含み、
FXa活性のレベルは、サンプル中の遊離(または非C4BP複合体化)プロテインSのレベルを示す。
(a)対象から得られたサンプルをTFPIαおよび、FV-短、もしくはFV-短変異体、または機能的に同等なFV-変異体のうちの1つ以上と接触させるステップと、
(b)サンプルをFXaと接触させるステップと、
(c)サンプル中のFXa活性のレベルを測定するステップと、を含み、
FXa活性のレベルは、サンプル中の遊離(または非C4BP複合体化)プロテインSのレベルを示す。
「FV」とは、少なくとも部分的に活性化された形態のFV(FVa)を含む凝固因子Vを意味し、ただし、TFPIα相乗的補因子活性が保持されるように、FVが活性化されることを条件とする。TFPIαの相乗的補因子活性は、BドメインのC末端が露出している部分的に活性化された形態で保持される。完全に活性化されたFVaでは、Bドメイン全体が切断されるため、FVaはTFPIαとの相互作用も補因子活性も有しない。ヒトFVの配列を、以下の配列番号1に与える。
配列番号1は、成熟した循環一本鎖FVの全長配列である。配列の最初のイタリック体のセクションは、重鎖(残基1~709)に対応する部分であり、配列の最後の通常のフォント(太字、イタリック体、または下線なし)のセクションは軽鎖(残基1546~2196)である。これらの間の太字のセクションはBドメイン(残基710~1545)である。
「FV-短」(また「FV-756-1458」)は、FVの代替的スプライシング変異体を意味し、残基756~1458のFVの大きな活性化ドメイン(Bドメイン)からの702個のアミノ酸残基のインフレーム削除をもたらす[20]。これは、Bドメインの残りのC末端部分の酸性領域の露出をもたらす、これはTFPIαの高親和性結合部位を構成する[23]。
FV-短の例示的なアミノ酸配列を配列番号2として以下に与える。FV-短は、FVと比較して、702個のアミノ酸のアミノ酸756~1458に欠失を有する[20]。配列の最初のイタリック体のセクションは重鎖(残基1~709)に対応する部分であり、配列の最後の通常のフォント(太字、イタリック体、または下線なし)のセクションは軽鎖(残基1546~2196)である。これらの間のセクション(太字の配列で開始および終了)は、削除後にBドメインの残っているものである。太字かつ下線が引かれたセクションは、710~755位に対応するが、続く太字で下線が引かれていない部分は、全長FV配列の1458~1545部分を表す。
したがって、本発明の一実施形態では、方法のFV-短は、上記の配列番号2の配列を有する。
また、本明細書には、FV-短変異体も記載される。1つのFV-短変異体は、FV810-1491(配列番号3)であり、TFPIαに結合するBドメインの酸性領域を保持しているにもかかわらず、プロテインSとともにTFPIα補因子活性を欠く。この変異体は、2004年にTosoおよびCamireによる刊行物で別の文脈で最初に記載された[29]。
配列の最初のイタリック体のセクションは、重鎖(残基1~709)に対応する部分であり、配列の最後の通常のフォント(太字、イタリック体、または下線なし)のセクションは軽鎖(残基1546~2196)である。これらの間のセクション(太字の配列で開始および終了)は、削除後にBドメインの残っているものである。太字で下線が引かれたセクションは、710~810位に対応するが、続く太字かつ下線が引かれていない部分は、全長FV配列の1491~1545部分を表す。
FV-短と比較して、プロテインSとのTFPIα相乗的補因子活性が増加した別のFV-短変異体は、FV709-1476(配列番号4)であり、1995年にMarquette et alによって別の文脈で最初に記載された[28]。
配列の最初のイタリック体のセクションは重鎖(残基1~709)に対応する部分であり、配列の最後の通常のフォント(太字、イタリック体、または下線なし)のセクションは軽鎖(残基1546~2196)である。これらの間のセクション(太字の配列で開始および終了)は、削除後にBドメインの残っているものである(全長のFV配列の1476~1545部分を表す)。この構築体では、Ile708がThrに変異し、Leu1544がThrに変異する。この変異体にはまた、アミノ酸708、709、および1477の接合部をコードするMluI制限酵素部位が導入されている(Ile708をThrに置き換える)。さらに、この変異体には、1544~1545位にMluI部位が導入されており、これはLeu1544をThrに置き換える点変異を導入する。これは、FV-cDNAにMlu1部位が導入された結果である[28]。
上記で概説したように、変異体の使用もまた、本発明の方法に含まれる。「FV-短変異体」とは、FV-短の選択的スプライシング変異体を意味し、TFPIαに対する高い結合親和性の機能的特徴およびプロテインSとの相乗的なTFPIα補因子活性を保持する。このような変異体の例が本明細書内に与えられる。
用語「結合活性」および「結合親和性」は、ポリペプチド分子が標的に結合する、または結合しない傾向を指すことを意図する。結合親和性は、ポリペプチドおよびその標的の解離定数(Kd)を決定することによって定量化され得る。より低いKdは、標的に対するより高い親和性を示す。同様に、ポリペプチドのその標的への結合の特異性は、ポリペプチドおよび別の非標的分子に関する解離定数と比較した、ポリペプチドのその標的に対する相対的解離定数(Kd)の観点で定義され得る。
この解離定数の値は、周知の方法によって直接決定することができ、例えばCaceciら(Byte 9:340-362,1984、これらの開示は参照により本明細書に援用される)に記載のものなどの方法によって、複合体混合物に対してでさえも算出することができる。例えば、ELISAs、ウエスタンブロット、RIA、およびフローサイトメトリー分析を含む、標的に対するリガンドの結合能力を評価するための標準的なアッセイは、当該技術分野において周知である。ポリペプチドの結合動態(例えば、結合親和性)はまた、Biacore(商標)システム分析などの、当該技術分野において既知の標準的なアッセイによっても評価することができる。
標的へのポリペプチドの結合が、別のポリペプチドなどのその標的の別の既知のリガンドによる標的の結合と比較される、競合的結合アッセイを実施することができる。50%阻害が起こる濃度はKiとして既知である。理想的な条件下では、KiはKdと同等である。Ki値はKdより小さくなることはないので、Kiの測定はKdの上限を提供するために便利に置換することができる。
結合親和性の代替的な尺度としては、EC50またはIC50が挙げられる。この文脈では、EC50は、ポリペプチドが一定量の標的に結合する最大値の50%を達成する濃度を示す。IC50は、ポリペプチドが一定量の競合物の一定量の標的に対する結合の最大値の50%を阻害する濃度を示す。両方の場合において、より低レベルのEC50またはIC50は、標的に対するより高い親和性を示す。その標的に対するリガンドのEC50およびIC50の値は両方とも、周知の方法、例えばELISAによって決定することができる。
したがって、FV-短変異体は、好ましくは、別の非標的分子に結合するその親和性の少なくとも2倍、10倍、50倍、100倍またはより大きい親和性で、TFPIαへ結合することができる。TFPIαへの結合は、FV-短変異体のBドメインのC末端セクションを介することが理解されるであろう。
したがって、一実施形態では、「高い結合親和性」とは、FVー短変異体のKdが1nM未満であることを意味する。
「機能的に同等なFV-変異体」とは、FV-短と同等な機能を有する、すなわちこの変異体がTFPIαに対して高い親和性を有する(非変異体FVと比較して)FVの変異体を意味する。結合親和性は、FV-短変異体に関して上記で定義された通りである。高親和性は、FV-短について前述されたように、TFPIαの高親和性結合部位を構成するBドメインのC末端部分の酸性領域の露出に起因し得る。さらに、機能的に同等なFV-変異体は、プロテインSと相乗的なTFPIα補因子活性を有する。
全長FVの変異体の例は、Arg709およびまたはArg1018で切断されるが、Arg1545のGlnへの変異のために、1545位で切断されないFVであり、これについては、本明細書で後により詳細に考察する。
上記の「変異体」には、保存的または非保存的な挿入、削除、および置換が含まれる。例えば、保存的置換とは、同じ一般的なクラス内のアミノ酸(例えば、酸性アミノ酸、塩基性アミノ酸、非極性アミノ酸、極性アミノ酸、または芳香族アミノ酸)を同じクラス内の別のアミノ酸で置換することを指す。したがって、保存的アミノ酸置換および非保存的アミノ酸置換の意味は当該技術分野で周知である。特に、TFPIαに対する高い親和性という機能的特徴を保持する変異体が含まれる。
一実施形態では、この変異体は、配列番号2によるアミノ酸配列と少なくとも50%の同一性、例えば、少なくとも55%、60%、65%、70%、75%、80%、90%、95%、96%、97%、98%、または少なくとも99%の同一性を有するアミノ酸配列、またはそのフラグメントを有する。
2つのポリペプチド間のパーセント配列同一性は、好適なコンピュータプログラム、例えば、University of Wisconsin Genetic Computing GroupのGAPプログラムを使用して決定し得、パーセント同一性は、配列が最適にアラインメントされたポリペプチドに関連して算出されることが理解されるであろう。
アライメントは、代替的に、Clustal Wプログラムを使用して実施され得る[36]。使用されるパラメーターは以下の通りであり得る:ファースト・ペアワイズ・アラインメント・パラメーターズ:K-トプル(ワード)サイズ;1、ウインドウ・サイズ;5、ギャップ・ペナルティ;3、トップ・ダイアゴナルズの数;5。スコアリング方法:xパーセント。マルチプル・アライメント・パラメータ:ギャップ開始ペナルティ:10、ギャップ伸長ペナルティ;0.05。スコアリング・マトリックス:BLOSUM。
代替として、BESTFITプログラムを使用して、局所配列アライメントを決定し得る。
アッセイで使用するための上記のFV、FV-短、または変異体は、ヒトであるか、もしくは他の種に由来するか、または人工/合成であり得る。
「FXa」(また「第Xa因子」)とは、活性化された凝固因子X(FX)を意味する。方法で利用されるFXaは、ヒト、または別の種に由来され得る。代替として、FXaは人工/合成であり得る。例示的なFXには、UniProtKBデータベースの受託番号P00742の配列に対応する配列を有するヒトFX、または受託番号P00743を有するウシFXが含まれる。これらはFXのチモーゲン形態であり、活性酵素FXaに対して活性化される必要がある。代替として、FXは、別の非ヒト哺乳動物、例えばサル、ブタ、マウス、またはラットに由来し得る。
対象から得られたサンプルには、未知量の機能性プロテインSが含有される。
プロテインSは、複数の機能を有するビタミンK依存性の血漿タンパク質である。血漿中のプロテインSは、遊離タンパク質としてもC4BPとの複合体としても存在する。遊離プロテインSは、凝固の調節におけるAPCの補因子である。プロテインSはまた、FXaの阻害における組織因子経路阻害剤アルファ(TFPIα)に対する補因子としても機能する。「機能性プロテインSレベル」には、FV-短またはFV-短変異体との相乗性でTFPIαの補因子として作用することができるプロテインSのレベルの意味が含まれる。例示的なプロテインS配列は、UniProtKB受託番号P07225を有する。
「機能性プロテインS」には、遊離プロテインS、すなわち複合体中に結合されていないプロテインSの意味もまた含まれる。C4BP複合体化プロテインSは、TFPIαの補因子として作用する能力もまた限られていることが以前に示唆されていた[5]。しかしながら、たとえこれが事実であるとしても、実施例によって実証されるように、本アッセイが、遊離の非C4BP結合プロテインS画分によって刺激されたTFPIα活性のみを検出することを、驚くべきことに本発明者らは発見した。APCの補因子として作用するプロテインSの能力を介して機能性プロテインSレベルを検出することが報告されている以前のアッセイは、機能性プロテインSレベルおよび健康対プロテインS欠乏症状態の間のかなりの相関を実証するが[35]、同じ研究は、APCよりむしろTFPIαの活性を評価したとき、相関が低く、プロテインS欠乏症個体から得られた値が健康な個体の値と重なっていたため、診断などの医療用途には好適でないことを実証した。しかしながら、本明細書に実証され、TFPIα活性の測定値に基づく本アッセイは、患者の健康対プロテインS欠乏症状態とよく相関し、例えば医療診断に使用することができる、遊離または機能性プロテインSレベルの測定値を提供する。
したがって、一実施形態では、本発明は、サンプル中の遊離プロテインSレベルを決定するためのインビトロ方法を提供する。同じまたは代替の実施形態では、本発明は、サンプル中の非C4BP結合プロテインSレベルを決定するためのインビトロ方法を提供する。
「レベル」には、プロテインS、例えば遊離プロテインS、例えば非C4BP複合体化プロテインSの物理的量の意味が含まれる。例えば、FXa活性は通常、プロテインSの物理的量、例えば、遊離プロテインSの量、例えば、非C4BP複合体化プロテインSの量とよく相関すると考えられる。しかしながら、いくつかの実施形態では、「レベル」という用語は、「活性」、例えば、このサンプル中のプロテインSの物理的存在量というよりむしろ、プロテインSの活性を意味することを意図する。これは、それが遊離プロテインS(例えば、非C4BP複合体化プロテインS)の物理的量というよりむしろ、プロテインS(例えば、遊離プロテインS、例えば非C4BP複合体化プロテインS)のプールに起因する活性の実際の量であると予想されるためであり、これは、対象が正常な機能に十分なプロテインS活性を有するか、またはプロテインS活性が欠乏するかを決定する上で重要であると考えられる。例えば、そして本明細書で考察されるように、いくつかの型のプロテインS欠乏症では、サンプル中に存在するプロテインSの実際の量は正常範囲内であり得るが、例えば本発明の方法によって決定されるようなプロテインS(例えば、遊離プロテインS、例えば、非C4BP複合体化プロテインS)の活性は低い。いくつかの実施形態では、本発明は、関連するプロテインSプールの全体的な活性を決定し、本発明の方法は、そのTFPIα補因子活の観点から、例えば減少したタンパク質存在量および/または減少したプロテインSの機能にもかかわらず、プロテインSのTFPIα補因子活性の減少をもたらすすべての型のプロテインS欠乏症を診断するために好適である。Fv-短の不在下、プロテインSは、TFPIαに対していくつかの内因性補因子を有すると考えられる。しかしながら、プロテインSおよびFV-短の組み合わせは、TFPIαの補因子として作用するプロテインSの能力を相乗的に強化する。本発明は、プロテインSおよびFV-短がTFPIαを相乗的に増強し、続いてFXa活性を阻害する能力を検出するので、いくつかの実施形態では、プロテインSのTFPIα補因子活性は、本明細書に記載されるように、FV-短の存在下で相乗的に増強される補因子活性である。必要に応じて、FV-短によって相乗的に増強されるプロテインSレベルまたは活性を特異的に検出するために、当業者は、例えばFV-短の不在下で本発明の方法を実施することによって、いかにして適切な制御を実施するかを理解する(すなわち、本明細書に記載のステップ(a))。これは、TFPIαの補因子として作用するプロテインSの任意の固有の能力のベースライン測定値を与え、これを次いで、FV-短の存在下でTFPIαの補因子として作用するプロテインSの能力から差し引くことができる。しかしながら、プロテインSの固有の活性は低いので、対象がプロテインS欠乏症を有するか否かを決定しようとするとき、この活性を説明することが必要であるとは一般に考えられない。
しかしながら、本発明は、プロテインSがAPCの補因子として作用する能力を検出しないため、APC補因子活性の機能的欠陥を検出するのには好適でない。
したがって、いくつかの実施形態では、活性とは、プロテインS(例えば、遊離プロテインS、例えば、非C4BP複合体化プロテインS)のTFPIα補因子活性を特異的に意味する。これらの場合、本発明の方法は、対象におけるプロテインS欠乏症を検出および診断する際の使用に好適であり、この欠乏症は、少なくともTFPIα補因子活性の欠乏症をもたらす(例えば、APC補因子活性の付随する欠乏症の有無にかかわらず)が、欠乏症がプロテインSのAPC補因子活性のみの欠乏症であるプロテインS欠乏症の診断には好適でない。TFPIα補因子活性のみのプロテインS欠乏症に起因する疾患は記載されないが、本発明は、[35]に記載されるようなAPC補因子活性アッセイと組み合わせて、もしこれが必要になれば、2つの間を区別することができる。
プロテインSの減少がTFPIα補因子活性の減少をもたらすので、当業者は、本発明の本方法を使用して、プロテインSの存在量の全体的な減少(I型欠乏症)を検出することができ、本方法をまた使用して、タンパク質の存在量に関係なく、TFPIα補因子活性の特異的な欠乏症を検出することができることを理解するであろう。
いくつかの実施形態では、活性は、TFPIαの補因子として機能するプロテインSの活性の意味を含む。
したがって、いくつかの実施形態では、本発明は、プロテインS活性、例えば、遊離プロテインS活性、例えば、非C4BP複合体化プロテインS活性のレベルを決定するためのインビトロ方法を提供し、ここで、例えば、活性は、サンプル中のプロテインSのTFPIα補因子活性であり、方法は、
(a)対象から得られたサンプルを、TFPIαおよび、FV-短、もしくはFV-短変異体、または機能的に同等なFVー変異体のうちの1つ以上と接触させるステップと、
(b)サンプルをFXaと接触させるステップと、
(c)サンプル中のFXa活性のレベルを測定するステップと、を含み、
FXa活性のレベルは、サンプル中の遊離(または非C4BP複合体化)プロテインS活性のレベルを示す。
(a)対象から得られたサンプルを、TFPIαおよび、FV-短、もしくはFV-短変異体、または機能的に同等なFVー変異体のうちの1つ以上と接触させるステップと、
(b)サンプルをFXaと接触させるステップと、
(c)サンプル中のFXa活性のレベルを測定するステップと、を含み、
FXa活性のレベルは、サンプル中の遊離(または非C4BP複合体化)プロテインS活性のレベルを示す。
したがって、いくつかの実施形態では、全体を通して使用される「レベル」という用語は、「活性」を指すと解釈することができる。例えば、診断方法において、テストサンプル中の本発明によって決定されるプロテインS活性は、プロテインS活性の対照レベル、または1つもしくはある数の健康な対照サンプルから得られるプロテインS活性のレベルと比較することができる。
「TFPIα」(「TFPIアルファ」または「TFPI」とも呼ばれる)とは、組織因子経路阻害剤アルファを意味する。TFPIαは、凝固の外因性経路の初期段階の重要な調節剤である。[17、19]。この経路は、血管の損傷および組織因子(TF)の血液成分への曝露に応答して活性化される。例示的なTFPIα配列は、以下の配列番号5に示されるようなUniProtK受託番号P10646の配列である。
本発明の第1の態様の一実施形態では、方法のステップ(a)は、サンプルを、タンパク質の集合を可能にすることができる基質と接触させることをさらに含む。
「タンパク質の集合を可能にすることができる基質」は、反応に関与するタンパク質が、もし基質が存在しなかった場合よりもより容易に集合することを可能にする任意の基質を含む。したがって、基質は、流体相中の反応の反応速度と比較して、反応速度を増強するであろう。
一実施形態では、これは、例えば、もし方法におけるタンパク質が基質の表面に親和性を有するならば、方法に関与するタンパク質が基質の表面上で集合することを可能にする基質である。このような集合により、タンパク質間相互作用が可能になり、方法内の反応の効率を増加させる。
タンパク質の集合を可能にすることができる基質は、リン脂質小胞であり得る。反応中のタンパク質は、負に帯電したリン脂質膜に親和性を有し、これは反応速度を増強させる。
一実施形態では、ステップ(a)はまた、カルシウムまたは同等物を含む。同等物には、例えば、マグネシウムなどの他の二価カチオンが含まれる。カルシウムまたは同等物は、タンパク質を正しいコンフォメーションおよび活性に保つのに機能し、さらにそれは、タンパク質とリン脂質の相互作用にとって重要である。任意選択で、カルシウムは、0.1~30mM、任意選択で0.1~10mMの濃度で存在する。一実施形態では、カルシウムは、1~2mMの濃度で存在する。
方法のステップは、順次、すなわち、ステップ(a)、次にステップ(b)、次にステップ(c)で実施し得る。例えばステップ(a)の前のステップ(b)など、別の順序でステップを実施し得ることもまた理解されるであろう。また、ステップのうちの任意の2つ、または3つすべてのステップは同時にあり得ることもまた理解されるであろう。例えば、一実施形態では、ステップ(a)およびステップ(b)は同時に実施され、その後にステップ(c)が続く。別の実施形態では、ステップ(a)、(b)および(c)はすべて同時に起こる。
一実施形態では、方法はさらに、
(d)機能性プロテインSに基づく標準曲線を提供するステップと、
(e)ステップ(c)の測定値をステップ(d)の標準曲線と比較するステップと、をさらに含むか、またはこれらのステップからなる。
(d)機能性プロテインSに基づく標準曲線を提供するステップと、
(e)ステップ(c)の測定値をステップ(d)の標準曲線と比較するステップと、をさらに含むか、またはこれらのステップからなる。
ステップ(a)、(b)および(c)に関しては、上記で概説したように、ステップ(e)はすでに実施されているステップ(c)および(d)に依存するが、方法のステップは任意の順序で実施し得ることが理解されるであろう。
一実施形態では、ステップ(d)の標準曲線を、健康な個体から得られた血漿サンプルを使用して生成する。これらのサンプルを、標準として使用する前にプールすることができる。それらをまた個別に分析して、機能的なプロテインS活性の正常範囲を決定することができる。
「健康な個体」には、既知のプロテインSに関連する障害を有さず、プロテインSの正常レベルを有するヒト対象が含まれる。
代替として、標準曲線は、既知量の精製プロテインS、または規定量のプロテインSを含有する培地溶液を使用して生成される。
さらなる代替として、標準曲線は、プロテインS欠乏症血漿を使用して生成され得、任意選択で、既知量のプロテインSで再構成され得る。
任意選択で、標準曲線をテストサンプルと同じプロトコルを使用して生成する。したがって、ステップは、同じ時間にわたり、方法の同じ濃度の基質を使用して実施される。
ステップ(d)の標準曲線をステップ(c)の結果と比較して、サンプル中の機能性プロテインSのレベルが正常範囲内にあるか否かを決定することができることが理解されるであろう。
プロテインSはTFPIの補因子であり、TFPI活性を増強する。TFPI自体はFXa活性の阻害剤である。したがって、サンプル内の機能性プロテインSのレベルまたはプロテインSの活性およびFXa活性のレベルの間には逆相関があると考えられる。本発明の一実施形態では、測定されたFXa活性のレベルは、FXaの阻害を示し、すなわち、行われた測定は、TFPIによる阻害によるFXa活性の喪失を示す。FXaの阻害のレベルは、サンプル中の機能性プロテインS、例えば、サンプル中のプロテインS活性のレベル、例えば、遊離プロテインS、例えば、非C4BP複合体化プロテインSのレベルを示す。
「FXa阻害のレベル」には、FXaの活性の減少の意味が含まれる。FV-短およびプロテインSは相乗的なTFPIα補因子として作用し、FXaの阻害剤としてのTFPIαの活性をサポートするため、FXa阻害は機能性プロテインSを示す。したがって、プロテインSレベルまたは活性が増加すると、FXa阻害のレベルが増加する。したがって、この文脈では、プロテインSの「機能」は、FV-短(およびFV-短変異体)との相乗的なTFPIα補因子としてのものである。
本明細書に開示されるように、FXa阻害を、ある数の種々の方式で測定することができることが、当業者によって理解されよう。FXa活性のレベルを、例えば、低分子量の合成基質によって測定することができ、FXがそれを切断するときに、それは発色を変化させる。基質変換の比率は、その時点でのFXaの実際の濃度に直接関連する。したがって、このような方法の場合、実施される読み取り値は吸光度であろう。合成基質はまた、蛍光読み取り値を使用することができる。
FXaのレベルをまた、その天然基質プロトロンビンを使用して測定することができる。代替として、阻害または活性FXaのいずれかに特異的である抗体または他の結合分子を使用して、活性化FXaおよび阻害されたFXaを区別することができる。
一実施形態では、方法は、トロンビン生成アッセイ(TGA)を含まない。当業者は、TGAという用語が何を意図しているか、およびどのアッセイがTGAという用語に該当するかを理解するであろう。FV-短は、TGA系に添加されるとき、凝血原効果を有し、TFPIα活性に対するプロテインSのいずれの効果とも切り離せないと考えられる。したがって、TGAは本発明の方法と両立しないと考えられる。
本発明の一実施形態では、サンプルは血漿である。任意選択で、サンプルはクエン酸血漿である。クエン酸血漿とは、カルシウムがキレート化されているため、凝固が進行することができないことを意味する。代替の実施形態では、他の凝固阻害剤を含有する血漿を使用することができる。代替サンプルの例には、EDTAもしくはLi-ヘパリンを含有する血漿、またはヒルジンもしくは低分子量合成トロンビン阻害剤などのトロンビン阻害剤が含まれる。
本発明の一実施形態では、サンプルは、高い希釈係数を有し、例えば、希釈係数は1/10~1/2000であり、任意選択で希釈係数は1/25~1/800であり、さらに任意選択の実施形態では、希釈係数は約1/50~1/400である。例えば、希釈係数は1/50、1/100、1/200、または1/400であり得る。1/Xの希釈係数とは、サンプルが1:Xの比率で存在することを意味し、式中、Xは希釈基質の濃度である。FV-短変異体FV-709-1476を方法で使用するとき、最大で約1/1000~1/2000までのより高い希釈係数を使用することができる。一方、欠乏症プロテインSのサンプルでは、十分なプロテインS効果を達成するために、1/10希釈などの低い希釈が必要となり得る。
本方法の1つの特定の予想外の利点は、プロテインSおよびFV-短の間の相乗的補因子活性が、アッセイを低濃度のプロテインSを使用して操作することができることを意味することである。方法は、数nMもの低いプロテインSの濃度を検出することができるが、遊離プロテインSの血漿濃度は約100nMである。
これは、上記のように、方法で使用される血漿サンプルの比較的高い希釈を可能とする。これは、血漿から潜在的に妨害または阻害する因子が希釈され、したがって、これらの基質/妨害因子が方法に及ぼすいずれの効果または影響の最小化または排除をもたらす。潜在的な凝固活性化をさらに最小化するために、本明細書に記載されるように、トロンビン阻害剤を使用することが可能である。
いくつかの実施形態では、希釈基質は緩衝液であり、したがって、方法のサンプルを緩衝液中に希釈する。任意選択で、バッファーは7~8のpKaを有し、Ca2+と両立性である。
緩衝液の例には、HNBSACa2+緩衝液およびBSA緩衝液が挙げられる。HNBSACa2+はHepes(例えば10~50mM)に基づく緩衝生理食塩水(約0.15M NaCl)であり、サンプルが高度に希釈されるとき、BSAは担体タンパク質として使用されるウシ血清アルブミンである。代替の緩衝液オプションは、BSAおよびCa2+を有するpH約7.4のTris-HCl緩衝生理食塩水である。本発明の方法で使用することができる他の例の緩衝液には、MOPS、Trizma、TES、Tricineが挙げられる。緩衝製剤の例は、生理食塩水およびCa2+およびBSAまたは同等なタンパク質担体、例えば、オボアルブミン、ゼラチン、ヒトアルブミン、PEG(ポリエチレングリコール)変異体またはタンパク質吸着を最小化する類似物を含む。
したがって、一実施形態では、本発明の方法は、低レベル(または活性)のプロテインS、例えば低レベル(または活性)の機能性プロテインS、例えば低レベル(または活性)の遊離プロテインS、例えば低レベル(または活性)の非C4BP複合体化プロテインSを検出することができる。物理的存在量の観点から、サンプル中の低レベルのプロテインSとは、希釈サンプル中の0.1~5nMの範囲、および任意選択で希釈サンプル中のプロテインSのレベルは3nM未満であり得る。
未希釈のサンプルでは、存在するプロテインSのレベルは10~1000nMであり得、例えば、プロテインSのレベルは未希釈のサンプル中約100nMであり得る。ヒト血漿サンプルでは、稀な場合、遊離プロテインSは最大で200~300nMまでであり得る。上記で概説したように、未希釈サンプルは、0.1~5nMのプロテインS範囲を与えるように希釈すべきである。
本発明の一実施形態では、方法は、サンプルをC4BPと接触させることをさらに含む。任意選択で、これは方法のステップ(a)で実施される。
C4BPとは、補体調節剤C4b結合タンパク質を意味する。血漿中では、C4BPは、プロテインSとの複合体として循環し、血漿中の約30%のプロテインSが遊離プロテインSとして存在し、残りはC4BPに結合する。アッセイ/方法に添加されたC4BPは、プロテインSから解離して、C4BPのベータ鎖のプロテインS結合部位を露出させる。これにより、方法におけるプロテインSへのC4BPの結合が可能になる。
C4BPは2つの型のサブユニットで構成されており、7つのアルファ鎖がジスルフィド架橋によって相互におよび単一のベータ鎖に連結される。プロテインS結合部位はベータ鎖上にある。例示的なアルファ鎖遺伝子は、受託番号P04003を有するが、例示的なベータ鎖受託番号は、P20851である。
本発明の一実施形態では、ステップ(b)は、サンプルを、FXaの存在下で測定可能なシグナルを放出することができる成分と接触させることをさらに含む。当業者は、そのような成分を使用して、FXa活性レベル、任意選択でFXa阻害を測定することができることを理解するであろう。
一実施形態では、FXaの存在下で放出される測定可能なシグナルは、蛍光または発色である。
例えば、測定可能な成分は、低分子量の合成基質であり得、それはFXaがそれを切断するときに発色を変え、すなわち、基質は発色性基質である。このような基質は「Fxa基質」とも呼ばれる。基質変換の比率は、その時点でのFXaの実際の濃度に直接関連する。別の実施形態では、合成基質はまた、蛍光読み取り値を使用することができる。これらの基質は、小ペプチドに付着される発色または蛍光基であり得る。FXaはペプチドを切断し、発色または蛍光基を遊離させ、結果として生じる発色または蛍光を測定する。基がまだ付着されているとき、発色または蛍光は発生しない。
FXaのレベルはまた、他の基質、例えば天然基質プロトロンビンで測定することができる。
代替の実施形態では、阻害または活性FXaのいずれかに特異的である抗体または他の結合分子を使用して、活性および阻害されたFXaの間を区別することができる。
本発明の一実施形態では、測定可能な成分は、式:Z-D-Arg-Gly-Arg-pNA・2HClを有する化合物であるS2765である。
代替として、測定可能な成分は、以下からなる群から選択され得る。
(i)S-2222(Bz-IIe-Glu(γ-OR)-Gly-Arg-pNA・HCl)
(ii)CH3OCO-D-CHA-Gly-Arg-pNA-AcOH
(iii)Boc-Ile-Glu-Gly-Arg-AMC
(iv)Boc-Leu-GLy-Arg-AMC
(v)メトキシカルボニル-D-Nle-Gly-Arg-pNA
(vi)Tos-Gly-Pro-Lys-pNA
(vii)Z-Lys-SBzl・HCl
(viii)Mes-D-LGR-ANSN(C2H5)2
(i)S-2222(Bz-IIe-Glu(γ-OR)-Gly-Arg-pNA・HCl)
(ii)CH3OCO-D-CHA-Gly-Arg-pNA-AcOH
(iii)Boc-Ile-Glu-Gly-Arg-AMC
(iv)Boc-Leu-GLy-Arg-AMC
(v)メトキシカルボニル-D-Nle-Gly-Arg-pNA
(vi)Tos-Gly-Pro-Lys-pNA
(vii)Z-Lys-SBzl・HCl
(viii)Mes-D-LGR-ANSN(C2H5)2
任意選択で、これらの成分は酢酸塩として存在し得る。
一実施形態では、測定可能なシグナルを放出することができる成分の濃度は、0.1~2mMである。好ましくは、濃度は、0.3~1mMであり、より好ましくは、濃度は0.8mMである。
好ましい実施形態では、成分はS2765であり、上記の濃度範囲で存在する。
本発明の一実施形態では、方法は、ステップ(a)および/またはステップ(b)においてサンプルをトロンビン阻害剤と接触させることをさらに含む。好ましくは、トロンビン阻害剤との接触は、方法のステップ(a)で起こる。
「トロンビン阻害剤」とは、酵素トロンビン(第IIa因子)を阻害することができる物質を意味する。このような物質は、トロンビンを阻害することで抗凝固剤として作用する。
本明細書に開示される方法で使用するためのトロンビン阻害剤は、二価、一価、またはアロステリックトロンビン阻害剤であり得る。二価阻害剤は、トロンビンの活性部位およびエキソサイト1に結合するが、一価阻害剤は活性部位にのみ結合する。二価トロンビン阻害剤の例には、ヒルジン、ビバリルジン、レピルジン、およびデシルジンが含まれる。一価トロンビン阻害剤の例には、アルガトロバン、イノガトラン、メラガトラン、キシメラガトラン、ペファブロックおよびダビガトランが含まれる。アロステリック阻害剤には、DNAアプタマー、ベンゾフラン二量体、ベンゾフラン三量体、高分子リグニン、硫酸化β-O4リグニン(SbO4L)が含まれる。
一実施形態では、トロンビン阻害剤は、ヒルジンまたはペファブロック(「Pefabloc」とも呼ばれる)である。
一実施形態では、方法で使用されるFV-短変異体またはFV-変異体は、トロンビンによる活性化に耐性である変異体である。
例えば、そのような変異体には、トロンビン切断部位がアルギニン(R)からグルタミン(Q)に変異したFV-短変異体およびFV変異体が含まれる。特に、そのような変異体は、709および1545位の周辺で変異し、したがって、切断部位に影響を及ぼし得る。
変異体の1つの例は、FV-短QQであり、それはArg709位およびArg1545位(全長FVと同様の番号付け)の両方がGlnに変異される。この変異体は、切断位置が両方とも変異しているため、トロンビン切断に耐性である[25]。
別の例の変異体は、Arg1545がGln(Q)に変異しているが、709位は変異しておらずArgであるFV-短RQ(FV-短1545Qとしても既知である)である。したがって、この変異体はArg709で切断されることができるが、Gln1545では切断されない(この位置はトロンビン切断に耐性があるため)。したがって、変異体は、TFPIα補因子機能に必要とされる酸性領域(Bドメインの酸性C末端部分)を保持する。別の変異体の例は、1545で切断することができるFV-短QRである。したがって、この変異体は、切断後にTFPI補因子機能を失う。この変異体は、アッセイ前またはアッセイ中に切断されないため、アッセイでなお使用し得る。
したがって、一実施形態では、変異体FV-短を、FV-短QQ、FV-短RQおよびFV-短QRから選択する。
FV-短変異体のさらなる例には、すでに記載されたように、FV-709-1476およびFV-810-1491が含まれる。
FV-709-1476と呼ばれるFV-短変異体の配列を、上記の配列番号4として与える。
FV-短変異体「FV-810-1491」はアミノ酸811~1490の削除を有する。この変異体はTFPIαに結合するが、プロテインSとの相乗的な補因子活性を有さない[29]。これは、すべてのFV-短変異体を使用して、アッセイを構築することができるわけではないことを実証する。
FV-709-1476はFV-短と比較して、増加した相乗的なTFPIα-補因子活性を有するが、FV-810-1491は興味深いことに、プロテインSとの相乗的な補因子活性をほとんどまたは全く有しない(例えば、本出願の実施例の例えば図9~11を参照されたい。)。したがって、FV810-1491にはないが、FV-短およびFV709-1476の両方に存在する配列は、FV-短およびFV-709-1476の相乗的な補因子活性にとって重要であるように思われる。この配列は、全長FV(EFNPLVIVGLSKDG)の残基1477~1490に対応し、プロテインSとの相乗的なTFPIα補因子活性に重要である。
したがって、一実施形態では、方法で使用される変異体は、FV-709-1476(配列番号4)である。
請求の範囲に記載の方法の一実施形態では、FVー短変異体またはFV変異体は、相乗的または増強された補因子活性を有する変異体である。「相乗的または増強された補因子」活性」とは、プロテインSが存在しないとき、FV-短変異体またはFV変異体が低いTFPIα補因子活性を示し、したがって低レベルのFXa阻害を示すことを意味する。しかしながら、プロテインSが存在するとき、FV-短変異体またはFV変異体は、相乗的なTFPIα補因子としてプロテインSと作用して、FXaを不活性化し、FXa阻害のより高いレベルにつながる。したがって、存在するFV-短またはFV-短変異体を有しないプロテインSは、はるかに低いTFPIα補因子活性を有し、そのはるかに高濃度のプロテインSを効率的なTFPIα補因子活性を得るために添加しなければならない。
相乗的補因子活性を保持する変異体は、活性を保持するために酸性領域の前に十分な配列を有する。このような変異体は、FVまたはFV-短変異体であることができる。FV-709-1476は相乗的補因子活性を有する変異体の例であるが、FV-810-1491は相乗的補因子活性を有しない。FV-810-1491変異体と比較して、FV709-1476変異体は、FV-810-1491の酸領域が始まる1491部位のよりN末端側に14個のアミノ酸を有する。これらの14残基は、上記のようにEFNPLVIVGLSKDG(1477~1490位)である。
したがって、一実施形態では、FVー短変異体またはFV変異体は、Bドメインの酸性C末端領域を保持する変異体である。
本発明の方法の一実施形態では、FV-変異体は、709および1018位でトロンビンによって切断することができる、および/または1545位でトロンビンによって切断することができない変異体である。
このような変異体の一例は、FV-1545Qと呼ばれる。これは、Arg1545でGlnに変異した全長のFV変異体である。709および1018位のトロンビン切断部位は無傷であり、トロンビンに感受性である。切断されていない形態のこの変異体(FV-1545Q)は、全長FVに類似しており、それ自体は相乗的な補因子活性をほとんどまたは全く有しない。しかしながら、709および1018位でトロンビンにより切断した後、FVは酸性領域を露出し、Arg1545がGln(Q)に変異しているため、これはまだ付着している。トロンビンで切断されたFV-1545Qは効率的な補因子である[35]。
記載した本発明の一実施形態では、方法は、遊離形態のプロテインSに特異的である。「遊離形態のプロテインSに特異的」とは、方法が、総プロテインSのレベルよりむしろ、遊離プロテインSのレベルを決定することができることを意味する。これには、非C4BP複合体化Sタンパク質のレベルの意味が含まれる。方法は、C4BPと複合体化したとき、Sタンパク質の特性であり得るいずれの報告されたTFPIα活性も検出しない。
一実施形態では、記載された方法は、プロテインS欠乏症を検出することができる。
プロテインS欠乏症とは、プロテインSの正常または健康な物理的レベルを下回る、または機能性プロテインS活性の正常レベルを下回るという意味を含む。当業者は、何が正常または健康なレベルのSタンパク質であると考えられるか、および何が欠乏症または不健康なレベルのSタンパク質であると考えられるかを理解するであろう。
したがって、記載された方法は、対象がプロテインS欠乏症の患者であるかどうかを同定するのに好適であることが理解されるであろう。プロテインS欠乏症には、I型プロテインS欠乏症およびII型プロテインS欠乏症が含まれる。すなわち、いくつかの実施形態では、本発明は、対象がプロテインS欠乏症を有すると診断する方法を提供する。
I型プロテインS欠乏症は、プロテインSレベルが減少する欠乏症である。当業者、例えば臨床医は、対象がプロテインS欠乏症を有すると考えられる特定の閾値を下回ることを認識している。I型は、特に低い遊離プロテインSを有し(C4BPが可能な限り多く結合するため)、これは、本発明を非常に有用にする。総プロテインSのアッセイは、遊離プロテインSおよび複合体化(C4BPに対して)プロテインSの両方を測定し、より低い予測値を有する。
II型プロテインS欠乏症は、プロテインSの欠陥機能によって特徴づけられる。したがって、II型プロテインS欠乏症の患者は、プロテインSの正常レベルを有するが、プロテインSの低い機能性を有することができる。これらの場合、プロテインS欠乏症は、プロテインSのTFPIα補因子活性、プロテインSのAPC補因子活性、またはプロテインSのTFPIα補因子活性およびプロテインSのAPC補因子活性の両方の欠乏症であり得る。
本発明は、例えば遊離プロテインSタンパク質の量を直接決定するよりむしろ、遊離プロテインS活性のレベルを決定するので、本発明は、a)減少した量のプロテインS(すなわちI型プロテインS欠乏症)、および/またはb)適切な量のプロテインSタンパク質であるが、TFPIα補因子としてのプロテインS活性が低いかまたは不在であるプロテインS欠乏症を検出することができる。したがって、方法は、I型プロテインS欠乏症の患者を同定することができる。方法は、欠乏症TFPIα-補因子活性を有するII型プロテインS欠乏症の患者を同定することができる。方法は、APC補因子活性欠乏症としてのみ存在する欠乏症を検出することには好適でない。
理論上の可能性は、TFPIαに対する低い補因子活性によって特徴づけられるII型プロテインS欠乏症の症例があり得るということである。したがって、一実施形態では、方法は、欠陥TFPIα補因子活性を有するII型プロテインS欠乏症を同定することが可能であり得る。
III型プロテインS欠乏症は、正常レベルの総プロテインSによって特徴付けられるが、減少したプロテインS活性に随伴する低レベルの遊離プロテインSはプロテインS活性の低下によって特徴づけられる。本発明は、複合体化プロテインSではなくプロテインSの遊離プールにのみ随伴するプロテインS活性を検出するので、本発明はまた、III型プロテインS欠乏症の検出に好適である。
プロテインS欠乏症は、ヘテロ接合性またはホモ接合性のプロテインS欠乏症であり得る。ほとんどの患者はヘテロ接合性であり、重度の病気の子供たちのごくわずかな症例のみがホモ接合性の欠乏症を有すると記載されている。
一実施形態では、プロテインS欠乏症は後天性であり得る。後天性欠乏症は、例えば、自己抗体によって引き起こされ得る。本発明は、遊離プロテインSのレベルまたは活性のみを検出するので、本発明は自己抗体に結合したプロテインSの活性のレベルを検出せず、したがって抗プロテインS自己抗体の存在から生じるプロテインS欠乏症を検出するのに適切であると考えられる。後天性欠乏症はまた、例えば、肝疾患またはビタミンK欠乏症が原因であり得る。自己抗体によって引き起こされるプロテインS欠乏症状態の例は、抗体がプロテインSとの交差反応を形成するウイルス感染の後に発生し得る状態である。プロテインS欠乏症について記載されているそのようなウイルス感染症の1つは、Varicellaウイルス感染症である。エイズはまた、低プロテインSレベルに随伴している。抗リン脂質抗体症候群(ループス抗凝固因子)はまた、後天性プロテインS欠乏症に随伴している。
プロテインSの大部分は肝臓で産生されるため、肝疾患はプロテインS欠乏症に随伴する。正しいプロテインSの合成にはビタミンKが必要であるため、ビタミンK欠乏症はプロテインS欠乏症に随伴する。プロテインSは、修飾アミノ酸であるガンマカルボキシグルタミン酸を含有するビタミンK依存性タンパク質である。妊娠はまた、遊離プロテインSの減少したレベルに随伴しており、本発明の方法で妊婦からのサンプルを測定することは興味深くあり得る。
一実施形態では、対象はヒトである。
一実施形態では、対象は、ワルファリンで処置されている患者である。
一実施形態では、対象は、静脈血栓塞栓症(VTE)を有すると診断された、またはその疑いがある患者である。代替として、対象は、HIV感染、AIDS、またはプロテインSに対する自己抗体によって引き起こされる低タンパク質レベルを有すると診断された、またはその疑いがある患者である。一実施形態では、患者は、ビタミンK欠乏症または肝疾患を有する。一実施形態では、対象は妊婦である。
本発明の方法の一実施形態では、FV-短もしくはFV-短変異体またはFV変異体の濃度は、0.5~20nMであり、任意選択で、濃度は2nMである。
本発明の方法の一実施形態では、ステップ(a)は、37℃で1~15分実施され、任意選択で、時間は10分である。好ましくは、時間は10分未満である。
任意選択で、ステップ(c)を10~30分実施し得、例えば、ステップ(c)は約15分間実施され得る。
本発明の一実施形態では、方法におけるFXaに対するTFPIアルファの比率は、約1:1である。
本発明の方法の一実施形態では、FXaの濃度は、0.1~1nMである。任意選択の実施形態では、FXaの濃度は、0.2~0.6nMである。任意選択で、FXaの濃度は0.3nMである。
本発明の方法の一実施形態では、TFPIアルファの濃度は、0.1~1nMである。任意選択の実施形態では、TFPIアルファの濃度は、0.2~0.6nMである。任意選択で、TFPIアルファの濃度は0.3nMである。
本発明の方法は、総プロテインSレベルを決定するための方法と併せて実施され得ることが、当業者によって理解されるであろう。
総プロテインSを、当業者に既知の様々なアッセイで測定することができる。このようなアッセイには、酵素結合免疫吸着アッセイ(ELISA)、免疫放射測定アッセイ(IRMA)、ローレル電気免疫測定法および放射免疫測定法(RIA)などのプロテインSに対する抗体を使用するアッセイが含まれる。総プロテインSのアッセイの別の例は、自動機器でのラテックスに基づく凝集アッセイである。
本発明の第2の態様は、第1の態様に従って記載された方法を使用してプロテインS欠乏症を有する対象を同定し、この対象に治療薬を投与することを含む処置方法である。
本発明の第2の態様の一実施形態では、この対象に投与される治療薬は、抗凝固治療薬である。抗凝固療法の例は当業者に既知であり、ワルファリン、およびFXa阻害剤またはトロンビン阻害剤が含まれる。
FXa阻害剤には、直接(例えば、リバロキサバン、アピキサバン、およびエドキサバン)および間接(例えば、フォンダパリヌクス)の両方のFXa阻害剤が含まれる。
トロンビン阻害剤の例は、本明細書において上で概説される。
本発明の第3の態様によれば、サンプル中の機能性プロテインSレベルを決定するためのキットが提供される。本発明のキットは、本発明による方法を実施するために必要な任意の成分を含み得る。一実施形態では、キットは、
TFPIα、FXa、リン脂質小胞、FXa基質(例えばS2765)、およびFV-短もしくはFV-短変異体または機能的に同等なFV-変異体から選択されるFVのうちの2つ以上を含む。
TFPIα、FXa、リン脂質小胞、FXa基質(例えばS2765)、およびFV-短もしくはFV-短変異体または機能的に同等なFV-変異体から選択されるFVのうちの2つ以上を含む。
任意選択で、キットは、TFPIα、FXa、リン脂質小胞およびFXa基質(例えば、S2765)、ならびにFV-短もしくはFV-短変異体または機能的に同等なFV-変異体のすべてを含む(本発明の第1の態様に関連する上記の通り)。
キットはまた、プロテインSのAPC補因子活性を検出するための1つ以上の成分を含み得、例えば、抗TFPIα抗体を含み得る。例えば、一実施形態では、キットは、抗TFPIα抗体ならびに、TFPIα、FXa、リン脂質小胞、FXa基質(例えば、S2765)、およびFV-短もしくはFV-短変異体または機能的に同等なFV変異体から選択されるうちの任意の1つ以上のFVを含む。
一実施形態では、キットは、少なくとも抗TFPIα抗体ならびに、a)FV-短もしくはFVー短変異体または機能的に同等なFV変異体から選択されるFV、および/またはb)FXaを含む。
本発明の第4の態様によれば、本発明の第1の態様に従う方法を使用してサンプル中の機能性プロテインSレベルを決定するのに好適なキットが提供される。
本発明はまた、プロテインS欠乏症を有する対象を処置する際に使用するための治療薬を提供し、プロテインS欠乏症は、本発明に従う方法、例えば本発明の第1の態様に従う方法を使用して同定される。いくつかの実施形態では、治療薬は、本明細書に記載されるように、抗凝固剤である。
本発明はまた、プロテインS欠乏症を処置するための薬剤を製造するための治療薬の使用を提供し、プロテインS欠乏症は、本発明に従う方法、例えば、本発明の第1の態様に従う方法に従って同定される。いくつかの実施形態では、治療薬は、本明細書に記載されるように抗凝固剤である。
本発明はまた、対象を、プロテインS欠乏症を有すると診断する方法を提供し、プロテインS欠乏症は、本発明の方法に従って、例えば、本発明の第1の態様による方法に従って同定される。
上で考察されたように、方法は、プロテインSのTFPIα補因子活性を特異的に検出することができる。この観点から、プロテインSのAPC補因子活性を検出するための別個のアッセイを実施することと組み合わせて、
a)両方の補因子活性が欠乏症であるか否か-そのような状況は、プロテインSの物理的存在量が低いI型欠乏症、遊離プロテインSの存在量が低いIII型欠乏症で発生すると予想され、もしプロテインSのTFPIα補因子活性およびAPC補因子活性の両方が欠陥性であるならば、II型欠乏症で発生すると予想され得、または
b)プロテインSのTFPIα補因子活性またはAPC補因子活性の1つだけが影響を受けるか否か、を決定することが可能である。このような状況は、I型およびIII型欠乏症では存在するとは予測されない。
a)両方の補因子活性が欠乏症であるか否か-そのような状況は、プロテインSの物理的存在量が低いI型欠乏症、遊離プロテインSの存在量が低いIII型欠乏症で発生すると予想され、もしプロテインSのTFPIα補因子活性およびAPC補因子活性の両方が欠陥性であるならば、II型欠乏症で発生すると予想され得、または
b)プロテインSのTFPIα補因子活性またはAPC補因子活性の1つだけが影響を受けるか否か、を決定することが可能である。このような状況は、I型およびIII型欠乏症では存在するとは予測されない。
本発明の方法のいずれも、サンプル中のプロテインSのAPC補因子活性を決定するための方法と組み合わせて実施され得る。
したがって、本発明はまた、対象を、プロテインSのTFPIα補因子活性、プロテインSのAPC補因子活性、またはプロテインSのTFPIα補因子活性およびAPC補因子活性の両方に欠乏症を有するとして診断する方法を提供し、この方法は、
a)プロテインSのTFPIα補因子活性のレベルを決定することであって、この決定することは、例えば、以下のステップを含むか、またはそれらのステップからなる本明細書に記載の本発明の方法に従って実施され、
(i)対象から得られたサンプルを、TFPIαおよび、FV-短、もしくはFV-短変異体、または機能的に同等なFV変異体のうちの1つ以上と接触させるステップと、
(ii)サンプルをFXaと接触させるステップと、
(iii)サンプル中のFXa活性のレベルを測定するステップであって、
FXa活性のレベルは、サンプル中の機能性プロテインSのレベルを示す、測定するステップと、
b)サンプル中のAPC補因子活性のレベルを決定するステップと、を含む。
a)プロテインSのTFPIα補因子活性のレベルを決定することであって、この決定することは、例えば、以下のステップを含むか、またはそれらのステップからなる本明細書に記載の本発明の方法に従って実施され、
(i)対象から得られたサンプルを、TFPIαおよび、FV-短、もしくはFV-短変異体、または機能的に同等なFV変異体のうちの1つ以上と接触させるステップと、
(ii)サンプルをFXaと接触させるステップと、
(iii)サンプル中のFXa活性のレベルを測定するステップであって、
FXa活性のレベルは、サンプル中の機能性プロテインSのレベルを示す、測定するステップと、
b)サンプル中のAPC補因子活性のレベルを決定するステップと、を含む。
両方の活性のレベルを対照レベルと比較することにより、補因子活性の一方のみまたは両方が欠乏症であるか否かを決定することができる。この情報がわかれば、欠乏症のうちの一方または両方を軽減するための好適な処置戦略を立てることができる。例えば、もし対象がプロテインSのTFPIα補因子活性のみに欠乏症を有するならば、好適な治療戦略を立て得る。
代替として、もしプロテインSのAPC補因子活性のみが欠乏症であるならば、好適な処置戦略を立て得る。
TFPIα補因子活性欠乏症およびAPC補因子欠乏症の適切な治療薬は同じであり得る。
両方の補因子機能が影響を受ける場合、両方の処置オプションが適切であり得る。
(本発明の方法を使用して)a)プロテインSのTFPIα補因子活性のみ、b)プロテインSのAPC補因子活性のみ、またはc)プロテインSのTFPIα補因子活性およびプロテインSのAPC補因子活性の両方に欠乏症を有すると決定された対象を、上記治療法で処置する方法がまた、本発明に包含される。
本明細書の明らかに先に公開された文献のリストまたは考察は、その文献が当該技術分野の水準の一部であるか、または共通の一般知識であることを認めるものと必ずしも解釈されるべきではない。
本発明の特定の態様を具体化する好ましい非限定的な実施例を、以下の図面を参照してここで説明する。
実施例1-機能性プロテインSのアッセイ
概要
FV-短、プロテインSおよび負に帯電したリン脂質小胞の存在下でのFXaのTFPIαを介した阻害を、合成基質S2765によって時間でモニターした。希釈血漿をプロテインSの供給源として使用し、血漿希釈液を使用して標準曲線を構築した。
概要
FV-短、プロテインSおよび負に帯電したリン脂質小胞の存在下でのFXaのTFPIαを介した阻害を、合成基質S2765によって時間でモニターした。希釈血漿をプロテインSの供給源として使用し、血漿希釈液を使用して標準曲線を構築した。
材料および方法
患者-以前に特徴づけられた種々のプロテインS欠乏症家族からの個々のクエン酸血漿サンプル(n=36)は、実験室で利用可能であった[26]。他の遺伝性抗凝固タンパク質欠乏症を有するワルファリンで処置された4人の個体、すなわち3人のプロテインC欠乏症個体および1人の抗トロンビン欠乏症個体もまた利用可能であった。サンプルは、90年代の収集時から-80℃で保管されていた。プロテインS欠乏症または血栓症の病歴のない健康な家族(n=37)のメンバーから選択されたサンプルを対照として使用した。総および遊離プロテインSの血漿濃度の値は、公開された研究から利用可能であった。[26]。サンプル中の遊離および総プロテインSを決定する方法は以前に説明された[27]。健康な個体から収集されたクエン酸血漿プールを使用して標準曲線を創出し、プール内の機能性プロテインS濃度を100%に設定した。
患者-以前に特徴づけられた種々のプロテインS欠乏症家族からの個々のクエン酸血漿サンプル(n=36)は、実験室で利用可能であった[26]。他の遺伝性抗凝固タンパク質欠乏症を有するワルファリンで処置された4人の個体、すなわち3人のプロテインC欠乏症個体および1人の抗トロンビン欠乏症個体もまた利用可能であった。サンプルは、90年代の収集時から-80℃で保管されていた。プロテインS欠乏症または血栓症の病歴のない健康な家族(n=37)のメンバーから選択されたサンプルを対照として使用した。総および遊離プロテインSの血漿濃度の値は、公開された研究から利用可能であった。[26]。サンプル中の遊離および総プロテインSを決定する方法は以前に説明された[27]。健康な個体から収集されたクエン酸血漿プールを使用して標準曲線を創出し、プール内の機能性プロテインS濃度を100%に設定した。
材料-ヒトFXaは、Hematologic Technologies,Inc(HTI)からのものであり、プロテインS欠乏症血漿はEmzyme Research Laboratoriesからのものであった。真核細胞で発現したTFPIαは、Chemo-Sero-Therapeutic Research Institute,JapanのDr T Hamuroからの寄贈品であった。FV-短を、以前に記載されたように発現および精製し[25]-FV709-1476[28]およびFV-810[29]を同様の技術で発現および精製した。ホスファチジルセリン(PS)、ホスファチジルエタノールアミン(PE)、およびホスファチジルコリン(PC)は、Avanti Polar Lipidsからのものであった。リン脂質小胞を、以前に説明されたようにLiposo Fast基本押出機(Armatis,Germany)を使用して調製した[30]。リン脂質小胞を2日以内に使用した。合成基質S2765は、Chromogenix Ltd,Milan,Italyから提供された。プロテインSが結合していないC4BPを、説明されるように精製した[31]。
プロテインSを介したTFPIα-補因子活性のアッセイ-このアッセイは、以前に説明された技術[25]を使用する、精製システムでのTFPIαによるFXaの阻害に基づく。このアッセイでは、FV-短(2nM最終濃度)をリン脂質(PS:PE:PCの20:20:60、25uM)、TFPIα(0.25nM最終濃度)、プロテインSの供給源としてHNBSACa2+緩衝液(25Hepes、0.15M NaCl、5mM CaCl2 pH7.7、0.5mg/ml、ウシ血清アルブミンおよび5単位/ml Hirudinを含有する)に希釈した血漿とともに37℃で10分間インキュベートした。反応を、S2765(0.8mM)およびFXa(0.3nM)の添加によって開始させ、その後15分間、Tecan Infinite200システムで405nMの吸光度をモニターした。各実験で与えられた濃度は最終濃度である。
プロテインSの阻害は、C4BPによるTFPIα補因子として機能する。遊離およびC4BP結合プロテインSの両方がTFPIα補因子として機能するかどうかを調べるために、精製したC4BP(0~50nM)の増加する濃度を、5nM プロテインSを含有するFXa阻害アッセイに添加した。
結果
負に帯電したリン脂質小胞、FV-短、および精製プロテインSまたは希釈プール血漿の存在下でのTFPIαによるFXaの阻害を、時間内で追跡した(図1)。プロテインSまたは血漿の不在下、吸光度曲線はほぼ線形であり、FV-短のみの存在下ではTFPIαによるFXaの阻害がほとんどないことを示唆した。増加する濃度のプロテインSの添加は、FXaの用量依存的阻害を与え、1.25nM プロテインSで50%阻害し、5nMで最大阻害した。同様に、プロテインSの代わりに希釈血漿をアッセイに含めると用量依存性阻害をもたらし、1/50希釈で最大阻害、1/200で約50%阻害が観察された。アッセイにおけるプロテインSのTFPIα-補因子効果は、FV-短の存在に依存し、FV-短を添加の不在下、プロテインS(最大10nM)も血漿(最大で1/100までの希釈)もFXa阻害のいずれの刺激ももたらさなかった。
負に帯電したリン脂質小胞、FV-短、および精製プロテインSまたは希釈プール血漿の存在下でのTFPIαによるFXaの阻害を、時間内で追跡した(図1)。プロテインSまたは血漿の不在下、吸光度曲線はほぼ線形であり、FV-短のみの存在下ではTFPIαによるFXaの阻害がほとんどないことを示唆した。増加する濃度のプロテインSの添加は、FXaの用量依存的阻害を与え、1.25nM プロテインSで50%阻害し、5nMで最大阻害した。同様に、プロテインSの代わりに希釈血漿をアッセイに含めると用量依存性阻害をもたらし、1/50希釈で最大阻害、1/200で約50%阻害が観察された。アッセイにおけるプロテインSのTFPIα-補因子効果は、FV-短の存在に依存し、FV-短を添加の不在下、プロテインS(最大10nM)も血漿(最大で1/100までの希釈)もFXa阻害のいずれの刺激ももたらさなかった。
プロテインS欠乏症血漿の添加は、FXa阻害の刺激を与えなかったため、アッセイはプロテインSに特異的であった(図2)。正常およびプロテインS欠乏症血漿の混合物を、1/100希釈液でアッセイに含めた。正常/プロテインS欠乏症血漿の比率を増加させると、用量依存的に増加したFXa阻害をもたらし、3:7の比率で50%近くの阻害が観察され、これは、図1に見られる正常血漿の1/200希釈液とほぼ同じ量のプロテインSをアッセイに提供する。
遊離およびC4BP複合体化形態の両方のタンパク質がTFPIα補因子として活性であるかどうかを調べるために、増加する濃度(0~50nM)のC4BPを、5nM プロテインSを含有する反応液に含めた(図3)。添加されたC4BPの不在下、FXa阻害のプロテインSを介した刺激は最大であった。増加する濃度のC4BPを添加すると、用量依存的に増加した吸光度をもたらし、プロテインS TFPIα-補因子活性の遮断を示唆し、6.25nM C4BPではプロテインS効果は観察されなかった。これは、プロテインSおよびC4BPの1:1の化学量論的複合体の形成がTFPIα-補因子活性の喪失をもたらすことを示唆する。
既知の遺伝性プロテインS欠乏症を有する36人の患者のコホート、および以前の家族研究から同定された37人の年齢および性別が適合する健康な対照を、アッセイでテストした。図4は、4人のプロテインS欠乏症個体および4人の健康な対照からの吸光度の読み取り値を示す。テストされるべき血漿を、プロテインSの正常濃度からプロテインS欠乏症における低プロテインSレベルの間の範囲をカバーするために、1/50、1/100、1/200、および1/400に希釈した。
プロテインSの供給源として希釈血漿を使用するアッセイからの900秒目の最終読み取り値を利用して、TFPIα補因子としてのプロテインS活性を定量化するための標準曲線を構築した(図5)。1/200希釈液は約50%の阻害をもたらしたため、これを100%に設定した。その結果、1/400の読み取り値は50%に対応し、1/100の希釈液は200%に対応した。最良の吸光度読み取り値範囲は0.1~0.25であり、患者および対照の両方をいくつかの希釈液で分析したため、その範囲内の読み取り値を取得することが可能であった。
プロテインS欠乏症個体および対照のテスト結果を図6に示す。患者および対照の間に機能性プロテインS値の分離があった。患者および対照の平均±SD値はそれぞれ35±20および120±25であった。患者の値は8~83の範囲であり、対照の値は85~186の範囲であった。2つのアッセイ間の相関は高く、r値は0.93、傾きは0.82、Y切片は-4.6であった。これは、アッセイが遊離形態のプロテインSの活性を測定していることを示唆する。
機能性プロテインS値はまた、総プロテインS値とも相関した(図8)。この相関(r値0.88)は、遊離プロテインSとの相関よりも低かった。傾きは0.44で、Y切片は46であった。これらの結果は、相乗的なTFPIα-補因子活性が遊離形態のプロテインSのみに随伴するという結論と一致する。
プロテインS欠乏症例のうち4例はワルファリンで処置された。それらの機能性プロテインS値の平均±SDは10.9±4%であり、8.0~16.6%の範囲であった。これは、遊離プロテインSアッセイの結果とよく一致する(8.9±4%、範囲3.2~12.9)。他の遺伝性抗凝固薬欠乏症を有する4人の患者(3人のプロテインC欠乏症および1人の抗トロンビン欠乏症)をプロテインS異常のない症例に対するワルファリン処置の効果を解明するために、テストした。これらの症例の平均±SD機能性プロテインS値は、63.0±23%であり、34.3~98.9の範囲にあったが、平均±SD遊離プロテインS値は39.5±19.6%であり、22.6~67.7%の範囲にあった。これは、TFPIα機能性テストが、遊離プロテインSアッセイと同様に、ワルファリン処置の症例においてもプロテインS欠乏症を検出するのに同等に効率的であることを示唆する[26]。
新しいテストのアッセイ内変動を評価するために、1つの正常および1つのプロテインS欠乏症例を9回分析した。正常な症例の平均±SDは85.4±4.3%であり、77.2~92.4%の範囲にあった。プロテインS欠乏症例の対応する値は47.8±5.4%であり、40.0~53.7%の範囲にあった。したがって、プロテインSレベルが正常なサンプルのアッセイ内変動係数は5.1%であったが、プロテインS欠乏症のサンプルでは10.6%であった。
考察
ビタミンK依存性プロテインSは多機能血漿タンパク質である[2]。それは、血液凝固のいくつかの反応の抗凝固調節剤として重要である。APCに対する補因子として、それはテナーゼ(FVIIIa)およびプロトロンビナーゼ(FVa)複合体における補因子の活性を制御する。さらに、それは遊離FXaの調節におけるTFPIαの補因子として機能する[2、15、32]。プロテインSのTFPIα補因子活性がFV-短によって刺激され、FV-短およびプロテインSが相乗的に機能するという最近の観察は、複雑さを増したが、TFPIα補因子としての血漿プロテインSの機能についてのアッセイを考案する機会もまた提供する[3、25]。ここで、我々はFV-短、血漿サンプルからのプロテインS、および負に帯電したリン脂質小胞の存在下でのTFPIαによるFXaの阻害率に基づくこのような機能性プロテインSアッセイの創出および特性評価について報告する。
ビタミンK依存性プロテインSは多機能血漿タンパク質である[2]。それは、血液凝固のいくつかの反応の抗凝固調節剤として重要である。APCに対する補因子として、それはテナーゼ(FVIIIa)およびプロトロンビナーゼ(FVa)複合体における補因子の活性を制御する。さらに、それは遊離FXaの調節におけるTFPIαの補因子として機能する[2、15、32]。プロテインSのTFPIα補因子活性がFV-短によって刺激され、FV-短およびプロテインSが相乗的に機能するという最近の観察は、複雑さを増したが、TFPIα補因子としての血漿プロテインSの機能についてのアッセイを考案する機会もまた提供する[3、25]。ここで、我々はFV-短、血漿サンプルからのプロテインS、および負に帯電したリン脂質小胞の存在下でのTFPIαによるFXaの阻害率に基づくこのような機能性プロテインSアッセイの創出および特性評価について報告する。
プロテインSの相乗的なTFPIα-補因子活性は、プロテインSの遊離形態に厳密に拘束された。これは、プロテインSのSHBG様領域、TFPIαと相互作用することがまた既知である領域に位置するプロテインS上のC4BPの結合部位と一致する[1、2、16、33]。プロテインSのAPC補因子活性はまた、遊離形態のプロテインSによって優先的に発現され、Glaドメイン、TSR、EGFドメイン、およびSHBG様領域を含むプロテインSのいくつかの領域がAPC補因子活性にとって重要であることが示されてきた。TFPIαを介したFXa阻害反応は、負に帯電したリン脂質で起こるため、プロテインSのGlaドメインは、プロテインSのTFPIα補因子活性にとって重要であると予想される。これは、いくつかの非プロテインS欠乏症ワルファリン処置患者の低い機能性プロテインSレベルと一致する。
C4BPはプロテインSに高い親和性で結合し、これは、例えば遺伝性プロテインS欠乏症におけるプロテインSの血漿レベルの減少が、遊離プロテインSの減少レベルに優先的に反映される理由を説明する。したがって、遊離プロテインSのアッセイは、プロテインS欠乏症の診断のための総プロテインSについてのそれらよりも優れる[26]。しかしながら、遊離プロテインSのためのアッセイは、機能性プロテインS欠乏症を検出することはできない。プロテインSのAPC補因子活性のためのアッセイは、プロテインSのACP補因子活性に機能的欠陥を有する症例、いわゆるII型プロテインS欠乏症を検出することが示されてきた。TFPIα補因子としてのプロテインSの機能についてのここに記載されたアッセイは、遊離プロテインSのレベルだけでなく、TFPIα補因子としてのその機能的活性およびTFPIα補因子機能に欠陥があるII型症例を検出するのにも好適である。最近、TFPIα補因子としてのプロテインSの別の機能性アッセイが記載された[34]。このアッセイは、プロテインS欠乏症および患者血漿の混合物に一定量のTFPIαを添加する、TFが開始するトロンビン生成アッセイに基づく。このアッセイは、プロテインSおよびFV-短の間の相乗的なTFPIα-補因子活性を利用しないため、我々がここに記載するものとは概念的に異なっており、これは、いずれの内因性のFV-短の量もアッセイには少なすぎるためである。著者らは、このアッセイがプロテインS欠乏症のほとんどの症例を検出したが、総および遊離プロテインSの相関は比較的低いことを発見した。
ここで記載されるアッセイは、プロテインS欠乏症血漿のTFPIα補因子活性の欠如によって実証されるように、プロテインSに特異的である。このアッセイは、低濃度(<3nM)のプロテインSを必要とし、正常血漿の1/100希釈液により、2nM FV-短の存在下で最大のTFPIα-補因子活性が得られる。FV-短を添加しないと、このような血漿希釈液ではTFPIα-補因子活性はほとんどまたは全くない。プロテインS欠乏患者からの血漿中の非常に低レベルのプロテインSを検出するには、より低い希釈係数(1/25または1/50)を使用することができる。以前に特徴づけられたプロテインS欠乏症家族からの血漿を新しいアッセイでテストし、その結果を免疫学的テストで決定された遊離および総プロテインSの両方の濃度と比較した。新しい機能性アッセイの結果は、遊離プロテインS濃度とよく相関し、0.92のr値であった。相関線のY軸切片は0に近く、線の傾きは1をわずかに下回った。総プロテインSとの相関はわずかにより低く、r値は0.88であった。興味深いことに、Y軸の切片は約46%で、直線の傾きは0.44であった。高い切片は、TFPIα-補因子アッセイが遊離プロテインSに特異的であることを示す結果と一致する。
新しい機能性テストは、プロテインS欠乏症を有するおよび有しない症例の間の良好な分離を有するプロテインS欠乏症例を正確に検出した。4つの症例では、値はより低い正常の値に非常に近かった。これらの4つの症例は、プロテインS欠乏症例が比較的高い遊離プロテインSレベルを有した家族からのものであった。そのような家族の1つは以前の刊行物では家族18と呼ばれ、境界例のうちの2つはこの家族からのものであった[26]。他の2つの境界例は、同様の表現型を有する他の2つの家族からのものであった。
結論として、我々はここで、血漿プロテインSのTFPIα補因子活性の新しいテストについて記載し、これは、プロテインSおよびFV-短の間の最近記載された相乗性を利用する。このテストは、遊離プロテインSのTFPIα補因子活性に特異的であり、遺伝性プロテインS欠乏症を有する症例ならびに正常なプロテインSレベルおよび活性を有する症例の間を区別する。さらに、このテストは、欠陥TFPIα補因子活性を有するII型プロテインS欠乏症を検出することができるはずである。そのような患者はまだ同定されていない。
実施例2-FV変異体およびFVー短変異体の特性
我々が機能的活性の観点から特徴づけた、いくつかのFV-短変異体がある。2つのそのような変異体は、FV-709-1476およびFV-810-1491と呼ばれる(本明細書に記載されるように)。FV-709-1476はFV-短(FV-756-1458とも呼ばれる)と比較して増加した相乗的なTFPIα-補因子活性を有するが、FV-810-1491は興味深いことに、プロテインSとの相乗的な補因子活性を有しない。
我々が機能的活性の観点から特徴づけた、いくつかのFV-短変異体がある。2つのそのような変異体は、FV-709-1476およびFV-810-1491と呼ばれる(本明細書に記載されるように)。FV-709-1476はFV-短(FV-756-1458とも呼ばれる)と比較して増加した相乗的なTFPIα-補因子活性を有するが、FV-810-1491は興味深いことに、プロテインSとの相乗的な補因子活性を有しない。
これを図9に示し、ここでは、FV変異体の濃度は様々であるが、プロテインS(3nM)、TFPIα(0.25nM)、およびFXa(0.3nM)の濃度は一定である。ここにプロットされている値は、900秒後に到達した吸光度である。FV-709-1476は、FV-短よりもわずかにより効率的であるが、FV-810-1491は効率がより低い。
図10は、3つの変異体による基質発達の時間曲線を示す。この実験では、FV-変異体の濃度は1nMである。FXa(0.3nM)およびTFPIα(0.25nM)濃度は、FV-変異体濃度と同様に一定である。プロテインSの濃度は様々である。図10は、添加されたプロテインSがより強い刺激効果を有するため、FV-709-1476がいくらかより効率的であることを示す。これは、実験を通して一貫した発見である。特に注目すべきは、FV-810-1491によるプロテインSの効果の欠如であり、この変異体がプロテインSとの相乗効果を有しないことを示す。
図11は、プロテインSの供給源として血漿希釈液を使用して行われた同様の比較を示す。図11は、900秒の時点からの吸光度を示す。図11は、FV-短変異体と比較してFV-709-1476変異体では血漿を約2倍に希釈することができることを示しており、FV-709-1476変異体がより高い活性を有することを示す。
図12は、変異体FV-短1545Qの活性を示す(Arg(R)がGln(Q)で置き換えられるため、1545位でのトロンビン切断に耐性がある)。図12の図解された時間経過では、この変異体はFV-短に本質的に類似しており、さらに、この変異体をトロンビンとインキュベートした後も活性が残っていることが明らかである。FV-短1545Q変異体はArg709で切断されるが、Bドメインの酸性C末端部分はまだ付着しているため、この変異体は相乗的な補因子活性を保持する。
図12に示される他の変異体は、またArg1545からGlnに変異しており、FV-1545Qと呼ばれる[35]、全長FV変異体(図の下部、図12の2ページ目)である。709および1018位のトロンビン切断部位は無傷であり、トロンビンに感受性がある。切断されていない形態のこの変異体(FV-1545Q)は、全長FVに類似しており、それ自体は相乗的な補因子活性を全くまたはほとんど有しない[25]。しかしながら、トロンビンで切断した後(709および1018)、Arg1545がGln(Q)に変異しているため、FVはまだ付着している酸性領域を露出する。時間曲線から、トロンビンで切断されたFV-1545Qが他の変異体と同等に効率的であることが明らかである。
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Claims (53)
- サンプル中の機能性プロテインSレベルを決定するためのインビトロ方法であって、前記方法は、
(a)対象から得られたサンプルを、TFPIαおよび、FV-短、もしくはFV-短変異体、または機能的に同等なFV変異体のうちの1つ以上と接触させるステップと、
(b)前記サンプルをFXaと接触させるステップと、
(c)前記サンプル中のFXa活性のレベルを測定するステップと、を含むか、またはこれらのステップからなり、
前記FXa活性のレベルは、前記サンプル中の機能性プロテインSのレベルを示す、方法。 - 前記機能性プロテインSレベルが、前記サンプル中のプロテインSの活性のレベルであり、任意選択で、前記活性が、TFPIαの補因子として機能する前記プロテインSの能力である、請求項1に記載の方法。
- 前記機能性プロテインSレベルが、前記サンプル中の機能性プロテインSの量である、請求項1に記載の方法。
- 前記サンプル中の前記機能性プロテインSが、前記サンプル中の遊離プロテインSである、請求項1~3のいずれかに記載の方法。
- 前記サンプル中の前記機能性プロテインSが、前記サンプル中の非C4BP複合体化プロテインSである、請求項1~4のいずれかに記載の方法。
- ステップ(a)が、前記サンプルを、タンパク質の集合を可能にすることができる基質と接触させることをさらに含む、請求項1~5のいずれかに記載の方法。
- タンパク質の集合を可能にすることができる前記基質が、リン脂質小胞である、請求項6に記載の方法。
- ステップ(a)が、カルシウムをさらに含む、請求項1~7のいずれかに記載の方法。
- (d)機能性プロテインSに基づく標準曲線を提供するステップと、
(e)ステップ(c)の測定値を、ステップ(d)の前記標準曲線と比較するステップと、をさらに含むか、またはこれらのステップからなる、請求項1~8のいずれか1項に記載の方法。 - 前記標準曲線が、健康な個体から得られた血漿サンプルを使用して、または既知量の精製プロテインSを使用して、または規定量のプロテインSを含有する培地溶液を使用して生成される、請求項9に記載の方法。
- 前記測定されたFXa活性のレベルが、前記FXaの阻害を示し、FXaの阻害のレベルが、前記サンプル中の機能性プロテインSのレベル、任意選択で前記サンプル中の機能性プロテインS活性のレベルを示す、請求項1~10のいずれか1項に記載の方法。
- 前記サンプルが血漿であり、任意選択で前記サンプルがクエン酸血漿である、請求項1~11のいずれか1項に記載の方法。
- 前記サンプルが高い希釈係数を有し、例えば、前記希釈係数が1/10~1/2000であり、任意選択で前記希釈係数が1/50~1/400である、請求項1~12のいずれか1項に記載の方法。
- ステップ(a)が、前記サンプルをC4BPと接触させることをさらに含む、請求項1~13のいずれか1項に記載の方法。
- ステップ(b)が、前記サンプルを、FXaの存在下で、測定可能なシグナルを放出することができる成分と、接触させることをさらに含む、請求項1~14のいずれか1項に記載の方法。
- FXaの存在下で放出される前記測定可能なシグナルが、蛍光または色であり、任意選択で、前記成分がS2765、S-2222から選択される、請求項11に記載の方法。
- 測定可能なシグナルを放出することができる前記成分が、S2765であり、S2765の濃度が0.1~2mM、好ましくは0.3~1mMであり、好ましくはS2765の濃度が0.8mMである、請求項16に記載の方法。
- ステップ(a)および/またはステップ(b)が、前記サンプルをトロンビン阻害剤と接触させることをさらに含む、請求項1~17のいずれか1項に記載の方法。
- 前記トロンビン阻害剤がヒルジンまたはペファブロックである、請求項18に記載の方法。
- 前記FV-短変異体またはFV-変異体が、トロンビンによる活性化に耐性のある変異体である、請求項1~19のいずれか1項に記載の方法。
- 前記FV-短変異体またはFV-変異体が、アルギニンからグルタミンに変異されるトロンビン切断部位を含有し、任意選択で、前記FV-短変異体がFV-短QQ、FV-短RQおよびFV-短QRから選択される、請求項20に記載の方法。
- 前記FV-短変異体またはFV変異体が、増強されたまたは相乗的なTFPIα補因子活性を有する変異体である、請求項1~21のいずれか1項に記載の方法。
- 前記FV-短変異体が、FV-709-1476である、請求項22に記載の方法。
- 前記FV-短変異体またはFV変異体が、Bドメインの酸性C末端領域を保持する変異体である、請求項1~23のいずれか1項に記載の方法。
- 前記FV変異体またはFV-短変異体が、709位および1018位でトロンビンによって切断されることができ、および/または1545位でトロンビンによって切断されることができない、請求項1~24のいずれか1項に記載の方法。
- 前記FV変異体がFV-1545Qである、請求項25に記載の方法。
- 前記方法が、プロテインSの遊離形態に特異的である、請求項1~26のいずれか1項に記載の方法。
- 前記方法が、プロテインS欠乏症を検出することが可能である、請求項1~27のいずれか1項に記載の方法。
- 前記対象が、プロテインS欠乏症の患者であるかどうかを同定するための、請求項1~28のいずれか1項に記載の方法。
- プロテインS欠乏症を有すると対象を診断する方法であって、請求項1~29のいずれか1項に記載の方法に従って、プロテインSのレベル、任意選択でプロテインS活性のレベルを決定することを含む、方法。
- 前記プロテインS欠乏症が、I型プロテインS欠乏症である、請求項28~30のいずれか1項に記載の方法。
- 前記プロテインS欠乏症が、II型プロテインS欠乏症である、請求項28~30のいずれか1項に記載の方法。
- 前記プロテインS欠乏症が、欠陥TFPIα補因子活性を有するII型プロテインS欠乏症である、請求項32に記載の方法。
- 前記プロテインS欠乏症が、III型プロテインS欠乏症である、請求項28~30のいずれか1項に記載の方法。
- 前記プロテインS欠乏症が、ヘテロ接合性またはホモ接合性プロテインS欠乏症である、請求項28~34のいずれか1項に記載の方法。
- 前記プロテインS欠乏症が、後天性である、請求項28~35のいずれか1項に記載の方法。
- 前記対象がワルファリンで処置されている患者である、請求項1~36のいずれか1項に記載の方法。
- 前記対象が、静脈血栓塞栓症(VTE)を有すると診断されたか、またはその疑いがある患者である、請求項1~37のいずれか1項に記載の方法。
- 前記方法が、低レベルのプロテインSを検出することができ、例えば、プロテインSのレベルが希釈サンプル中0.1~5nMであり、任意選択で前記プロテインSレベルが希釈サンプル中<3nMである、請求項1~38のいずれか1項に記載の方法。
- FV-短またはFV-短変異体またはFV変異体の濃度が0.5~20nMであり、任意選択で前記濃度が2nMである、請求項1~39のいずれか1項に記載の方法。
- ステップ(a)が37℃で1~15分間実施され、任意選択で時間が10分である、請求項1~40のいずれか1項に記載の方法。
- ステップ(c)が10分~30分実施され、任意選択で前記時間が15分である、請求項1~41のいずれか1項に記載の方法。
- 前記サンプルが緩衝液中で希釈され、任意選択で前記緩衝液が7~8のpKaを有し、Ca2+と両立性である、請求項1~42のいずれか1項に記載の方法。
- 前記緩衝液がHNBSACa2+緩衝液またはBSA緩衝液である、請求項43に記載の方法。
- TFPIアルファのFXaに対する比率が約1:1である、請求項1~44のいずれか1項に記載の方法。
- FXaの濃度が0.1~1nMであり、任意選択で前記濃度が0.2~0.6nMであり、任意選択で前記濃度が0.3nMである、請求項1~45のいずれか1項に記載の方法。
- 前記方法が、総プロテインSレベルを決定するための方法と併せて実施される、請求項1~46のいずれか1項に記載の方法。
- 前記方法がトロンビン生成アッセイを含まない、請求項1~47のいずれか1項に記載の方法。
- 請求項1~48のいずれか1項に記載の方法を使用して、プロテインS欠乏症を有する対象を同定することと、前記対象に治療薬を投与することとを含む、処置方法。
- 前記治療薬が抗凝固治療薬である、請求項49に記載の方法。
- プロテインS欠乏症を有する対象を処置する際に使用するための治療薬であって、前記対象は、請求項30~50のいずれかに記載のプロテインS欠乏症を有すると診断されており、任意選択で、前記治療薬は抗凝固剤である、治療薬。
- FV-短(もしくはFV-短変異体、または機能的に同等なFV-変異体)、TFPIα、FXa、リン脂質小胞、およびFXa基質のうちのいずれか2つ以上を含み、任意選択で、前記FXa基質はS2765である、サンプル中の機能性プロテインSレベルを決定するための、キット。
- 請求項1~50のいずれか1項に記載の方法、または請求項51に記載の使用を使用して、サンプル中の機能性プロテインSレベルを決定するための、キット。
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2019
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