JP2023520533A - 体液を保存するための安定化組成物及び方法 - Google Patents
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Abstract
周囲温度で体液を保存するための水性安定化組成物が提供される。水性安定化組成物は、単糖、二糖、又はこれらの組み合わせから選択される糖と、緩衝剤と、C1-C6アルカノールと、ホウ酸、ホウ酸の塩、又はこれらの組み合わせと、キレート剤とを含み、組成物は、4.5~5.2のPHを有する。水性安定化組成物を使用して体液を保存する方法もまた提供され、方法は、A)体液の試料を得ることと、B)体液を水性安定化組成物と接触させて混合物を形成することと、C)(B)の混合物を混合して均一な混合物を形成することと、D)均一な混合物を周囲温度で保存することとを含む。【選択図】図1
Description
本発明は、周囲温度で体液を保存するための安定化組成物及び方法に関する。
尿は、ほとんどの動物において代謝の複雑な液体副産物であり、様々な分析試験に使用される。ヒトでは、尿は、主に水と、尿素、クレアチニン、尿酸、並びに微量の酵素、炭水化物、ホルモン、脂肪酸、色素、ムチン、及び無機イオンを含む有機溶質からなる。健常な個体からであっても、尿はまた、赤血球、白血球、尿路上皮細胞、腎細胞、前立腺細胞、及び細菌を含有する。尿は、泌尿生殖器から直接この試料型に細胞及び無細胞物質を脱落させることに起因して、泌尿器病理の研究のためのバイオマーカーの貴重な供給源である。妊婦からの尿もまた、非侵襲性の出生前診断及び予後試験のための、胎児DNAの有用な供給源である(NBY Tsui,P Jiang,KCK Chow,X Su,TY Leung,H Sun,KCA Chan,RWK Chiu and YMD Lo(2012).High resolution size analysis of fetal DNA in the urine of pregnant women by paired-end massively parallel sequencing.PLoS ONE 7(10):e48319)。
尿中無細胞DNA(UcfDNA)は、泌尿生殖器路から尿中に脱落する細胞、又は糸球体濾過を通過する循環中の無細胞DNA(cfDNA)のいずれかに由来する。cfDNAは、健常な個体及び疾患(例えば、糖尿病、心血管疾患、臓器移植、脳卒中、てんかん、自己免疫疾患、敗血症、及び外傷)を有する個人の両方において、尿を含む様々な細胞外体液中に断片化核酸として存在し、液体生検の重要なツールとして機能する(R Meddeb,E Pisareva,AR Thierry(2019)Guidelines for the preanalytical conditions for analyzing circulating cell-free DNA.Clin Chem 65(5):623-633.Doi:10.1373/clinchem.2018.298323;CM Stewart,PD Kothari,F Mouliere,R Mair,S Somnay,R Benayed,A Zehir,B Weigelt,S-J Dawson,ME Arcila,MF Berger,DWY Tsui(2018)The value of cell-free DNA for molecular pathology.J Pathol 244(5):616-627.Doi:10.1002/path.5048)。UcfDNAは、がんのスクリーニング、診断、予後、並びにがんの進行及び治療有効性の監視のための有用かつ超非侵襲的なツールである可能性を有すると考えられている(T Lu and J Li(2017)Clinical applications of urinary cell-free DNA in cancer:Current insights and promising future.Am J Cancer Res 7(11):2318-2332;S Van Keer,J Pattyn,WAA Tjalma,X Van Ostade,M Ieven,P Van Damme,A Vorsters(2017)First-void urine:A potential biomarker source for triage of high-risk human papillomavirus infected women.Eur J Obstetrics&Gynecology and Reproductive Biology 216:1-11)。例えば、最初の排泄(first-void)尿は、後の分画よりも高リスクヒトパピローマウイルス(4.8~160倍)及びヒトDNAを含有することが最近報告された(A Vorsters,P Van Damme,G Clifford(2014)Urine testing for HPV:rationale for using first void.BMJ 349:g6252)。
様々な臨床分野、特に腫瘍学及び出生前診断における無細胞DNA(cfDNA)分析の関心が高まっているにもかかわらず、試料の取り扱いに関する研究はほとんど報告されておらず、分析的コンセンサスは利用可能ではない。尿中に必然的に見出される有核細胞は、ゲノムDNAを尿中に放出して、試料処理及び保存中にDNA背景の増加をもたらし得る。加えて、酵素分解は、比較的小さい分子量を考えると、真のcfDNAレベルを不明瞭にする可能性がある。したがって、尿検体は、収集から短時間(2~4時間)の内に処理する、収集後に冷蔵する、又は安定化化合物を使用して保存する、のいずれかの特別な処理を必要とする。試料の収集性を考えると、試料収集後の尿中のcfDNAの元の割合及び完全性を維持するために、保存剤が好ましくは使用される。
UcfDNAは、液体生検の非侵襲的な形態として大きな可能性を有する。DNAは、尿の細胞画分及び無細胞画分の両方に存在し得、DNAの収集及び処理のために使用される手順は、バイオマーカー分析の結果に大きく影響する(LK Larsen,GE Lind,P Guldberg,C Dahl(2019)DNA-methylation-based detection of urological cancer in urine:Overview of biomarkers and considerations on biomarker design,source of DNA,and detection technologies.Int J Mol Sci 20,2657)。尿中の細胞及びDNAは、保存時に分解されやすいため(THT Cheng,P Jiang,JCW Tam,X Sun,W-S Lee,SCY Yu,JTC Teoh,PKF Chiu,C-F Ng,K-M Chow,C-C Szeto,KCA Chan,RWK Chiu,YMD Lo(2017)Whole-genome bisulfite sequencing reveals the origin and time-dependent fragmentation of urinary cfDNA.Clin Biochem 50(9):496-501.Doi:10.1016/j.clinbiochem.2017.02.017)、尿試料が直ちに処理されない場合、適切な保存が重要である。ヒトの尿は、核酸-加水分解酵素(ヌクレアーゼ)の機能に好適な環境である。具体的には、DNase Iは、尿における主要なDNA加水分解酵素であり、尿におけるその活性は、血清におけるその活性よりも100倍超高い(OE Bryzgunova,PP Laktionov(2015)Extracellular nucleic acids in urine:sources,structure,diagnostic potential.Acta Naturae Vol 7(3):48-54.Doi:10.32607/20758251-2015-7-3-48-54)。体温でのucfDNAの半減期は、約2.6~5.1時間である(THT Cheng et al.(2017)、上記)。現在、登録されているがんインビトロ診断(IVD)のいずれも、ucfDNAに純粋に基づいていない(WJ Locke,D Guanzon,C Ma,YJ Liew,KR Duesing,KYC Fung,JP Ross(2019)DNA methylation cancer biomarkers:translation to the clinic.Front Genet 10:1150.Doi:10.3389/fgene.2019.01150)。主な理由の1つは、ucfDNAを保存する際のワークフローがまだ標準化されていないためである。したがって、任意の生化学的及び分子遺伝学的試験の効果的かつ効率的な使用のために、試料収集プロセス、試料輸送、試料処理、及び試料保存/安定性は、最適化され、標準化されるべきである。
健常な個体において、cfDNAは、有核細胞のアポトーシスに由来する(M Stroun,J Lyautey,C Lederrey,A Olson-Sand,P Anker(2001)About the possible origin and mechanism of circulating DNA apoptosis and active DNA release.Clin Chim Acta 313(1-2):139-142)。悪性腫瘍では、循環腫瘍DNA(ctDNA)と称される全cfDNAの腫瘍由来画分は、アポトーシス、壊死、及び活性分泌の組み合わせによる、腫瘍細胞に由来し得る(M Stroun et al.(2001)supra;S Jahr,H Hentze,S Englisch,D Hardt,FO Fackelmayer,RD Hesch,R Knippers(2001)DNA fragments in the blood plasma of cancer patients:quantitations and evidence for their origin from apoptotic and necrotic cells.Cancer Res 61(4):1659-1665;OE Bryzgunova et al.(2015)、上記)。ctDNAは、腫瘍特異的変異、コピー数の変動、及びDNAメチル化状態の変化を含有する(G Santoni,MB Morelli,C Amantini,N Battelli(2018)Urinary markers in bladder cancer:An update.Front Oncol 8:362.Doi:10.3389/fonc.2018.00362)。ctDNAレベルは、腫瘍体積とともに増加することが多く、標的化された免疫療法に対する応答を予測し、腫瘍の不均一性を監視し、拡大する薬剤耐性腫瘍クローンを明らかにするために使用することができる(RJ Diefenbach,JH Lee,RF Kefford,H Rizos(2018)Evaluation of commercial kits for purification of circulating free DNA.Cancer Genetics 228-229:21-27.Doi:10.1016/j.cancergen.2018.08.005)。
がん診断は、がん検出、診断、及び治療監視のための直接腫瘍組織生検のみへの依存から離れ始めた。次世代シーケンシング及びゲノムバイオインフォマティクス分析は、顕微鏡レベルの組織診断から分子ゲノムレベルのがん診断への新たなパラダイムシフトをもたらした。体液(すなわち、血液、血漿、尿など)からの液体生検などの新規の非侵襲的がん診断プラットフォームは、ctDNA又は循環腫瘍細胞、プロテオミクス、メタボロミクス、及びエクソソームを調査するために使用され、これは、他の分析物の中でも、ctDNAをアッセイするために使用される(X Wu,L Zhu and PC Ma.Next-generation novel non-invasive cancer molecular diagnostics platforms beyond tissues.Am Soc Clin Oncol Educ Book.2018 May 23;(38):964-977.Doi:10.1200/EDBK_199767)。
分子バイオマーカーは、広範囲にわたって調査され、がん患者における治療応答の早期検出、監視、及び予測に寄与し得る(L Cerchietti and A Melnick(2017)DNA methylation-based biomarkers.J Clin Oncol 35(7):793-795)。これらのバイオマーカーは、がんの発生及び進行に関連する遺伝的及びエピジェネティックな事象を表す。DNA過剰メチル化は、エピジェネティックなプロセスのうちの一例である。尿及び血液などの体液中の過剰メチル化DNAの検出は、腫瘍学的バイオマーカーとして興味あるものである。がん治療における重要な進展は、原発性又は転移性腫瘍から体液に脱落した腫瘍細胞の遺伝物質の分析を伴う「液体生検」である。液体生検は、典型的には、cfDNA、RNA(miRNA、lncRNA、及びmRNA)、タンパク質、ペプチド、エクソソーム、又は血液、尿、唾液、及び脳脊髄液などの生体流体に由来する細胞の抽出及び分析を伴う(AD Meo,J Bartlett,Y Cheng,MD Pasic,GM Yousef(2017)Liquid biopsy:A step forward towards precision medicine in urologic malignancies.Mol Cancer 16:80.Doi:10.1186/s12943-017-0644-5)。様々な液体生検試料のうち、尿及び唾液は、試料収集の専門家を必要とせずに容易に得られ、連続的なサンプリングを通じて疾患のリアルタイムの監視を可能にする。
血漿中の無細胞循環DNAは、1948年にMandel及びMetaisによって初めて観察された(P Mandel,P Metais(1948)Les acides nucleiques du plasma sanguine chez l’homme.C R Acad Sci Paris:241-243)。がん患者の血清及び血漿における遊離DNAレベルの増加が示された(SA Leon,B Shapiro,DM Sklaroff,MJ Yaros(1977)Free DNA in the serum of cancer patients and the effect of therapy.Cancer Res 37:646-650;S Jahr,et al.(2001)、上記)。Jahrら(2001、上記)からのデータは、アポトーシス細胞及び壊死細胞ががん患者における血漿DNAの主要な供給源である可能性と一致する。腫瘍DNAの特徴は、がん患者の血漿から抽出された遺伝物質で見出されている。これらの特徴は、鎖の安定性の減少、並びに特異的ながん遺伝子、腫瘍抑制遺伝子、及びマイクロサテライト改変の存在を含む(P Anker,H Mulcahy,XQ Chen,M Stroun(1999)Detection of circulating tumour DNA in the blood(plasma/serum)of cancer patients.Cancer and Metastasis Reviews 18:65-73.Doi.https://doi.org/10.1023/A:1006260319913)。多くの異なるがんで得られた結果は、血漿DNAが尿DNAと同様に、がんの診断、予後、及びフォローアップ試験の開発に好適な標的であり得ることを示す。
腎疾患の新しいバイオマーカーの調査は、現在、緊急の問題であり、腎疾患は、米国の人口の最大10人に1人に影響を及ぼす(J Coresh,E Selvin,LA Stevens,J Manzi,JW Kusek,P Eggers,F Van Lente,AS Levey(2007)Prevalence of chronic kidney disease in the United States.JAMA 298(17):2038-2047)。細胞間伝達で使用される尿細胞外小胞(UEV)は、バイオマーカー発見のための理想的なプラットフォームを表す(KC Miranda,DT Bond,M McKee,J Skog,TG Paunescu,N Da Silva,D Brown,LM Russo(2010)Nucleic acids within urinary exosomes/microvesicles are potential biomarkers for renal disease.Kidney Int 78(2):191-199.Doi:10.1038/ki.2010.106)。UEVは、RNA及びタンパク質を充填した小さな(20~1,000nm)球状構造であり、泌尿生殖器路全体に沿って健常な細胞及び異常な細胞によって常に放出される(A Gamez-Valero,SI Lozano-Ramos,I Bancu,R Lauzurica-Valdemoros,FE Borras(2015)Urinary extracellular vesicles as source of biomarkers in kidney diseases.Front Immunol 6.Doi:http://dx.doi.org/10.3389/fimmu.2015.00006)。UEVという用語は、形質膜由来(例えば、微小胞、エクソソーム様小胞、エクトソーム、及びレトロウイルス様粒子)及びエンドソーム由来両方の小胞又はエクソソームを指す。UEVは、その起源の細胞の生理学的状態を反映するように思われる(Gamez-Valero et al.(2015)、上記、D Tataruch-Weinert,L Musante,O Kretz,H Holthofer(2016)Urinary extracellular vesicles for RNA extraction:optimization of a protocol devoid of prokaryote contamination.J Extracellular Vesicles 5:30281-http://dx.doi.org/10.3402/jev.v5.30281)。加えて、分泌された小胞は、「エクソソームシャトルRNA」として知られるmiRNA、mRNA、及びtRNAによって細胞間伝達の特定の態様を媒介する(H Valadi,K Ekstrom,A Bossios,M Sjostrand,JJ Lee,LO Lotvall(2007)Exosome-mediated transfer of mRNAs and microRNAs is a novel mechanism of genetic exchange between cells.Nature Cell Biology 9:654-659)。尿収集方法、UEV濃縮方法、及びRNA抽出方法に応じて、顕著な変動が報告されたRNAプロファイルにおいて観察されている(D Tataruch-Weinert et al.(2016)、上記)。
最近の研究では、EVが生殖器-泌尿器系悪性腫瘍のタイムリーな診断及び監視の鍵である可能性が示唆されている。EVのサブクラスである尿エクソソームは、タンパク質、mRNA、及びマイクロRNA(miRNA)を含有し、ネフロン及び泌尿生殖器路の全ての区域の細胞によって放出される小さな小胞である。前立腺細胞によって産生されたエクソソームは、前立腺射精管を介して、尿道に直接流入し、容易に検出することができる尿に移行する前立腺分泌物とともに移動する(OE Bryzgunova,MM Zaripov,TE Skvortsova,EA Lekchnov,AE Grigor’eva,IA Zaporozhchenko,ES Morozkin,EI Ryabchikova,YB Yurchenko,VE Voitsitskiy,PP Laktionov(2016)Comparative study of extracellular vesicles from the urine of healthy individuals and prostate cancer patients.PLoS ONE 11(6):e0157566.Doi:10.1371/journal.pone.0157566)。Nilssonら(J Nilsson,J Skog,A Nordstrand,V Baranov,L Mincheva-Nilsson,XO Breakefield,A Widmark(2009)Prostate cancer-derived urine exosomes:a novel approach to biomarkers for prostate cancer.Br J Cancer 100:1603-1607.Doi:10.1038/sj.bjc.6605058)は、前立腺がん患者の尿から単離されたエクソソームにおいて、2つの既知の前立腺がんmRNAバイオマーカーであるPCA3及びTMPRSS2-ERGを検出することができ、前立腺がん診断において使用するためのEVの可能性を示した。この研究及び他の研究は、前立腺がんの診断マーカーとして尿から単離されたエクソソーム中のRNAの使用を支持し、がんバイオマーカーの代替的で感受性のある独自の新しい種類のスクリーニングを提供する。
泌尿器がんの場合、尿は、剥離した腫瘍細胞及び無細胞腫瘍DNAを含有し、容易に、非侵襲的に、かつ反復して得ることができるため、多くの状況で好ましい液体生検源である(LK Larsen,GE Lind,P Guldberg,C Dahl(2019)DNA-methylation-based detection of urological cancer in urine:Overview of biomarkers and considerations on biomarker design,source of DNA,and detection technologies.Int J Mol Sci 20,2657)。血液と比較して、尿は、泌尿生殖器路におけるがんの早期検出又は再発を監視するためのより感受性のある代替物であると考えられる(SY Lin,JA Linehan,TG Wilson,DSB Hoon(2017)Emerging utility of urinary cell-free nucleic acid biomarkers for prostate,bladder,and renal cancers.Eur Urol Focus 3(2-3):265-272.Doi:10.1016/j.euf.2017.03.009)。加えて、家庭で収集することができる試料を得るために有資格者を必要としない。しかしながら、臨床実施における尿中過剰メチル化DNAの利用は、尿中核酸の保存という課題によって制限される。したがって、尿は、下流分析を可能にするために核酸保存が確保されるような方法で保存及び輸送される必要がある(J Bosschieter,S Bach,IV Bijnsdorp,LI Segerink,WF Rurup,AP van Splunter,I Bahce,PW Novianti,G Kazemier,RJA van Moorselaar,RDM Steenbergen,JA Nieuwenhuijzen(2018)A protocol for urine collection and storage prior to DNA methylation analysis.PLoS ONE 13(8):e0200906)。
尿などの体液を周囲温度で保存するための安定化組成物の需要が存在する。
この背景情報は、本発明に関連する可能性があると出願人が考える情報を公表することを目的として提供される。前述の情報のいずれも、本発明に対して先行技術を構成すると認めることは、必ずしも意図されておらず、また解釈されるべきではない。
体液などの生体試料中の核酸安定化のための複数の市販品が存在するが、これらは主にDNA又はRNAのいずれかを安定化することを意図しているが、両方を同時に安定化することを意図していない。尿などの体液中の細胞及び無細胞核酸の両方を効率的に安定化するための組成物はまだ報告されていない。インタクトな細菌及びヒト細胞の溶解を防止し、それによって、そうでなければインビボの尿中シグナルを汚染するであろう、生体試料中への望ましくない核酸の放出を遮断する、収集デバイス及びその中に位置する組成物を提供することが有益である。組成物は、加えて、膜小胞の放出を防止するであろう。これは、無細胞RNAが微小胞及び細胞外小胞(エクソソームを含むがこれに限定されない)を含む膜小胞に封入されるため、重要である。好ましくは、組成物は、尿などの体液中の無細胞核酸及び細胞核酸(DNA及びRNA)の両方の安定性及び完全性を、室温で最低7日間維持し、化学的及び酵素ベース両方の分解を防止する。本出願は、そのような組成物を開示する。
一態様では、体液を周囲温度で保存するための水性安定化組成物が提供され、組成物は、単糖、二糖、又はこれらの組み合わせから選択される糖と、緩衝剤と、C1-C6アルカノールと、ホウ酸、ホウ酸の塩、又はこれらの組み合わせと、キレート剤とを含み、組成物は、4.5~5.2のpHを有する。
別の態様では、体液を保存する方法が提供され、方法は、a)体液の試料を得ることと、b)体液を水性安定化組成物と接触させて混合物を形成することであって、組成物が、単糖、二糖、又はこれらの組み合わせから選択される糖と、緩衝剤と、C1-C6アルカノールと、ホウ酸、ホウ酸の塩、又はこれらの組み合わせと、キレート剤とを含み、組成物が、4.5~5.2のpHを有する、形成することと、c)(b)の混合物を混合して均一な混合物を形成することと、d)均一な混合物を周囲温度で保存することとを含む。
更に別の態様では、水性組成物が提供され、これには、単糖、二糖、又はこれらの組み合わせから選択される糖と、緩衝剤と、C1-C6アルカノールと、ホウ酸、ホウ酸の塩、又はこれらの組み合わせと、キレート剤と、体液とを含む。
最終製品に到達するための開発の進行を含む本発明のより良好な理解のために、添付の図面と併せて使用される以下の説明を参照されたい。
女性及び男性のドナーからの尿中無細胞DNA(UcfDNA)を図示する図表であり、尿試料中のUcfDNAの量が試料及び性別依存性の両方であることを示す。
細菌増殖による安定化されていない朝一の最初の排泄(FMFV)尿試料の濁度の増加を図示する図表である(図2Bによって更に証明される)。
RT(室温)で7日後の安定化されていない尿試料中の細菌及びヒト無細胞DNA(cfDNA)含有量の定量化のための細菌16S及びβ-グロビンqPCRアッセイから決定されたΔCt[Ct(T7)-Ct(T0)]を図示する図表である。
室温で7日後のヒト無細胞DNA含有量の大幅な低下を示す、Agilent 4200 Tapestation分析の結果を図示する。
室温で7日後のヒト無細胞DNA含有量の大幅な低下を示す、Agilent 4200 Tapestation分析の結果を図示する。
(i)安定性及び(ii)中立性を、それぞれ、ΔCt[Ct(T7)-Ct(T0)]及びΔCt[Ct(T0 Chem)-Ct(T0 NA)]として図示し、本出願の水性安定化組成物との混合を含む様々な条件下での0日目及び室温での7日間の保存後の尿試料中のヒトcfDNA含有量の定量化のためのβ-グロビンqPCRアッセイから決定された図表である。Ct(T0)及びCt(T7)は、それぞれ、0日目及び7日目のqPCRサイクル閾値を示す。Ct(T0 Chem)及びCt(T0 NA)は、それぞれ、0日目の化学物質を含む尿検体及び保存されていない検体(NA)のqPCRサイクル閾値を示す。
(i)安定性及び(ii)中立性を、それぞれ、ΔCt[Ct(T7)-Ct(T0)]及びΔCt[Ct(T0 Chem)-Ct(T0 NA)]として図示し、本出願の水性安定化組成物との混合を含む様々な条件下での0日目及び室温での7日間の保存後の尿試料中のヒトcfDNA含有量の定量化のためのβ-グロビンqPCRアッセイから決定された図表である。Ct(T0)及びCt(T7)は、それぞれ、0日目及び7日目のqPCRサイクル閾値を示す。Ct(T0 Chem)及びCt(T0 NA)は、それぞれ、0日目の化学物質を含む尿検体及び保存されていない検体(NA)のqPCRサイクル閾値を示す。
(i)安定性及び(ii)中立性を、それぞれ、ΔCt[Ct(T7)-Ct(T0)]及びΔCt[Ct(T0 Chem)-Ct(T0 NA)]として図示し、本出願の水性安定化組成物との混合を含む様々な条件下での0日目及び室温での7日間の保存後の尿試料中のヒトcfDNA含有量の定量化のためのβ-グロビンqPCRアッセイから決定された図表である。Ct(T0)及びCt(T7)は、それぞれ、0日目及び7日目のqPCRサイクル閾値を示す。Ct(T0 Chem)及びCt(T0 NA)は、それぞれ、0日目の化学物質を含む尿検体及び保存されていない検体(NA)のqPCRサイクル閾値を示す。
本出願の水性安定化組成物との混合を含む様々な条件下で、室温で7日間保存した後の尿試料中のヒトcfDNA含有量の定量化のためのβ-グロビンqPCRアッセイから決定されたΔCt[Ct(T)-Ct(T0 NA)]を図示する図表である。Ct(T)は、7日目のqPCRサイクル閾値を示す。Ct(T0 NA)は、0日目の保存されていない検体(NA)のqPCRサイクル閾値を示す。
本出願の水性安定化組成物との混合を含む様々な条件下で、室温で7日間保存した後の尿試料中のヒトcfDNA含有量の定量化のためのβ-グロビンqPCRアッセイから決定されたΔCt[Ct(T)-Ct(T0 NA)]を図示する図表である。Ct(T)は、7日目のqPCRサイクル閾値を示す。Ct(T0 NA)は、0日目の保存されていない検体(NA)のqPCRサイクル閾値を示す。
(i)安定性及び(ii)中立性を、それぞれ、ΔCt[Ct(T7)-Ct(T0)]及びΔCt[Ct(T0 Chem)-Ct(T0 NA)]として図示し、本出願の水性安定化組成物との混合を含む様々な条件下での0日目及び室温での7日間の保存後の尿試料中のヒトcfDNA含有量の定量化のためのβ-グロビンqPCRアッセイから決定された。Ct(T0)及びCt(T7)は、それぞれ、0日目及び7日目のqPCRサイクル閾値を示す。Ct(T0 Chem)及びCt(T0 NA)は、それぞれ、0日目の化学物質を含む尿検体及び保存されていない検体(NA)のqPCRサイクル閾値を示す。
cfDNAが保存されていない試料において分解され、本出願の水性安定化組成物において安定化されることを示す、これらの保存されていない尿試料及び化学物質F(Chem F)含有試料の代表的なTapestationプロファイル分析を図示する。
(i)安定性及び(ii)中立性を、それぞれ、ΔCt[Ct(T)-Ct(T0)]及びΔCt[Ct(T0 Chem)-Ct(T0 NA)]として図示し、本出願の水性安定化組成物との混合を含む様々な条件下での0日目及び室温での7日間又は14日間の保存後の尿試料中のヒトcfDNA含有量の定量化のためのβ-グロビンqPCRアッセイから決定された図表である。Ct(T0)及びCt(T)は、それぞれ、0日目及び7日目又は14日目のqPCRサイクル閾値を示す。Ct(T0 Chem)及びCt(T0 NA)は、それぞれ、0日目の化学物質を含む尿検体及び保存されていない検体(NA)のqPCRサイクル閾値を示す。
(i)安定性及び(ii)中立性を、それぞれ、ΔCt[Ct(T)-Ct(T0)]及びΔCt[Ct(T0 Chem)-Ct(T0 NA)]として図示し、本出願の水性安定化組成物との混合を含む様々な条件下での0日目及び室温での7日間又は14日間の保存後の尿試料中のヒトcfDNA含有量の定量化のためのβ-グロビンqPCRアッセイから決定された図表である。Ct(T0)及びCt(T)は、それぞれ、0日目及び7日目又は14日目のqPCRサイクル閾値を示す。Ct(T0 Chem)及びCt(T0 NA)は、それぞれ、0日目の化学物質を含む尿検体及び保存されていない検体(NA)のqPCRサイクル閾値を示す。
(i)安定性及び(ii)中立性を、それぞれ、ΔCt[Ct(T)-Ct(T0)]及びΔCt[Ct(T0 Chem)-Ct(T0 NA)]として図示し、本出願の水性安定化組成物との混合を含む様々な条件下での0日目及び室温での7日間又は14日間の保存後の尿試料中のヒトcfDNA含有量の定量化のためのβ-グロビンqPCRアッセイから決定された図表である。Ct(T0)及びCt(T)は、それぞれ、0日目及び7日目又は14日目のqPCRサイクル閾値を示す。Ct(T0 Chem)及びCt(T0 NA)は、それぞれ、0日目の化学物質を含む尿検体及び保存されていない検体(NA)のqPCRサイクル閾値を示す。
図6(i‐i)A及びBは、本出願の水性安定化組成物との混合を含む様々な条件下での0日目及び室温で7日間保存した後の、前立腺がん細胞をスパイクした尿試料(S)中のヒトcfDNA含有量の定量化のためのβ-グロビンqPCRアッセイから決定されたΔCt[Ct(T)-Ct(T0NA)]を図示する図表である。Ct(T)は、0日目又は7日目のqPCRサイクル閾値を示す。Ct(T0 NA)は、0日目の保存されていないスパイクした検体(NA)のqPCRサイクル閾値を示す。
図6(i‐ii)Cは、保存されていない尿試料及び化学物質F(Chem F)含有尿試料の代表的なTapestationプロファイル分析を図示する。
図6(ii)Aは、本出願の水性安定化組成物との混合を含む様々な条件下での0日目及び室温で7日間保存した後の、前立腺がん細胞をスパイクした尿試料(S)中のヒトcfDNA含有量の定量化のためのβ-グロビンqPCRアッセイから決定されたΔCt[Ct(T)-Ct(T0NA)]を図示する図表である。Ct(T)は、0日目又は7日目のqPCRサイクル閾値を示す。Ct(T0 NA)は、0日目の保存されていないスパイクした検体(NA)のqPCRサイクル閾値を示す。図6(ii)Bは、ddPCRアッセイを使用して決定されたこれらの試料のうちのいくつかの単位体積当たりのβ-グロビン遺伝子のコピー数を図示する図表である。全体として、図6(i‐i)、図6(i‐ii)及び図6(ii)は、本出願の水性安定化組成物が、室温で少なくとも7日間、濃度依存的様式で前立腺がん細胞の完全性を維持することを示唆する。
本出願の水性安定化組成物との混合、及びStreckから市販されている組成物を含む様々な条件下での0日目及び室温で7日間保存した後の、有核白血球をスパイクした尿試料(S)中のヒトcfDNA含有量の定量化のためのβ-グロビンqPCRアッセイから決定されたΔCt[Ct(T)-Ct(T0 NA)]を図示する図表である。Ct(T)は、0日目又は7日目のqPCRサイクル閾値を示す。Ct(T0 NA)は、0日目の保存されていないスパイクした検体(NA)のqPCRサイクル閾値を示す。
CpGメチルトランスフェラーゼを使用してインビトロでのプラスミドDNAメチル化を確認する、HpaII及びMspI制限エンドヌクレアーゼ消化パターンを示す。
室温で7日間にわたる本組成物中のDNAメチル化の保存を示唆する、メチル化プラスミドのPCR増幅のTapestation結果を示す。
室温で7日間にわたる本組成物中のDNAメチル化の保存を示唆する、メチル化プラスミドのPCR増幅のTapestation結果を示す。
室温で7日間保存した後の、精製されたHPV16プラスミドDNAをスパイクした保存されていない尿試料及び化学物質F(Chem F)含有尿試料の両方におけるHPVプラスミドDNA及び細菌DNAのそれぞれの定量化のための、アンピシリン耐性遺伝子(AmpR)及び細菌16S qPCRアッセイから決定されたΔCt[Ct(T7)-Ct(T0)]を図示する図表である。Ct(T7)は、7日目のqPCRサイクル閾値を示す。Ct(T0)は、0日目のqPCRサイクル閾値を示す。
室温で7日間保存した後の、精製されたHPV16プラスミドDNAをスパイクした保存されていない尿試料及び化学物質F(Chem F)含有尿試料の両方におけるHPVプラスミドDNA及び細菌DNAのそれぞれの定量化のための、アンピシリン耐性遺伝子(AmpR)及び細菌16S qPCRアッセイから決定されたΔCt[Ct(T7)-Ct(T0)]を図示する図表である。Ct(T7)は、7日目のqPCRサイクル閾値を示す。Ct(T0)は、0日目のqPCRサイクル閾値を示す。
(i)安定性及び(ii)中立性を、それぞれ、ΔCt[Ct(T7)-Ct(T0)]及びΔCt[Ct(T0 Chem)-Ct(T0 NA)]として図示し、本出願の水性安定化組成物との混合を含む様々な条件下での0日目及び室温での7日間の保存後の尿試料中のヒトEV RNA含有量の定量化のためのβ-アクチンRT-qPCRアッセイから決定された。Ct(T0)及びCt(T7)は、それぞれ、0日目及び7日目のqPCRサイクル閾値を示す。Ct(T0 Chem)及びCt(T0 NA)は、それぞれ、0日目の化学物質を含む尿検体及び保存されていない検体(NA)のqPCRサイクル閾値を示す。
0日目及び7日目の保存されていない尿検体及び化学F(Chem F)含有尿検体の両方からの細胞外小胞(EV)RNAの代表的な電気泳動トレースを図示する。
(i)安定性及び(ii)中立性を、それぞれ、ΔCt[Ct(T7)-Ct(T0)]及びΔCt[Ct(T0 Chem)-Ct(T0 NA)]として図示し、本出願の水性安定化組成物との混合を含む様々な条件下での0日目及び室温での7日間の保存後の尿試料中のヒトEV RNA含有量の定量化のためのβ-アクチンRT-qPCRアッセイから決定された。Ct(T0)及びCt(T7)は、それぞれ、0日目及び7日目のqPCRサイクル閾値を示す。Ct(T0 Chem)及びCt(T0 NA)は、それぞれ、0日目の化学物質を含む尿検体及び保存されていない検体(NA)のqPCRサイクル閾値を示す。
(i)安定性及び(ii)中立性を、それぞれ、ΔCt[Ct(T7)-Ct(T0)]及びΔCt[Ct(T0 Chem)-Ct(T0 NA)]として図示し、本出願の水性安定化組成物との混合を含む様々な条件下での0日目及び室温での7日間の保存後の尿試料中のヒトEV RNA含有量の定量化のためのβ-アクチンRT-qPCRアッセイから決定された。Ct(T0)及びCt(T7)は、それぞれ、0日目及び7日目のqPCRサイクル閾値を示す。Ct(T0 Chem)及びCt(T0 NA)は、それぞれ、0日目の化学物質を含む尿検体及び保存されていない検体(NA)のqPCRサイクル閾値を示す。
(i)安定性及び(ii)中立性を、それぞれ、ΔCt[Ct(T7)-Ct(T0)]及びΔCt[Ct(T0 Chem)-Ct(T0 NA)]として図示し、本出願の水性安定化組成物との混合を含む様々な条件下での0日目及び室温での7日間の保存後の尿試料中のヒト無細胞RNA含有量の定量化のためのβ-アクチンRT-qPCRアッセイから決定された図表である。Ct(T0)及びCt(T7)は、それぞれ、0日目及び7日目のqPCRサイクル閾値を示す。Ct(T0 Chem)及びCt(T0 NA)は、それぞれ、0日目の化学物質を含む尿検体及び保存されていない検体(NA)のqPCRサイクル閾値を示す。
(i)安定性及び(ii)中立性を、それぞれ、ΔCt[Ct(T7)-Ct(T0)]及びΔCt[Ct(T0 Chem)-Ct(T0 NA)]として図示し、本出願の水性安定化組成物との混合を含む様々な条件下での0日目及び室温での7日間の保存後の尿試料中のヒト細胞RNA含有量の定量化のためのβ-アクチンRT-qPCRアッセイから決定された図表である。Ct(T0)及びCt(T7)は、それぞれ、0日目及び7日目のqPCRサイクル閾値を示す。Ct(T0 Chem)及びCt(T0 NA)は、それぞれ、0日目の化学物質を含む尿検体及び保存されていない検体(NA)のqPCRサイクル閾値を示す。
(i)安定性及び(ii)中立性を、それぞれ、ΔCt[Ct(T7)-Ct(T0)]及びΔCt[Ct(T0 Chem)-Ct(T0 NA)]として図示し、本出願の水性安定化組成物との混合を含む様々な条件下での0日目及び室温での7日間の保存後の尿試料中のヒト細胞RNA含有量の定量化のためのβ-アクチンRT-qPCRアッセイから決定された図表である。Ct(T0)及びCt(T7)は、それぞれ、0日目及び7日目のqPCRサイクル閾値を示す。Ct(T0 Chem)及びCt(T0 NA)は、それぞれ、0日目の化学物質を含む尿検体及び保存されていない検体(NA)のqPCRサイクル閾値を示す。
本出願の水性安定化組成物と混合された、保存されていない尿検体(NA)及び化学物質F(Chem F)含有尿検体の両方における、0日目及び7日目の抽出された細胞DNAのTapestationプロファイルを図示する。
PCR増幅GAPDH産物のTapestationプロファイルを示す。
細菌16S qPCRアッセイから決定された細菌DNA含有率を図示する。
本出願の水性安定化組成物と混合された、保存されていない唾液検体(TE)及び化学物質F含有唾液検体の両方における、0日目及び7日目の抽出されたcfDNAのTapestationプロファイルを図示する。TEは、1XTris-EDTA緩衝液を表す。
(定義)
別段の定義がされない限り、本明細書で使用される全ての技術用語及び科学用語は、本発明が属する技術分野の当業者によって一般的に理解されるものと同じ意味を有する。
別段の定義がされない限り、本明細書で使用される全ての技術用語及び科学用語は、本発明が属する技術分野の当業者によって一般的に理解されるものと同じ意味を有する。
本明細書及び特許請求の範囲で使用される場合、単数形の「a」、「an」、及び「the」は、文脈により明らかにそうではないと指示されない限り、複数の指示対象を含む。
本明細書で使用される場合、「含む」という用語は、続くリストが包括的ではなく、任意の他の追加の好適な項目、例えば、1つ以上の更なる特徴、構成要素、及び/又は要素を必要に応じて含んでも含まなくてもよいことを意味すると理解される。
本明細書で使用される場合、「実質的に」、「約」、及び「およそ」などの程度の用語は、最終結果が著しく変化しないような修飾された用語の合理的な量の逸脱を意味する。これらの程度の用語は、この逸脱が修飾する単語の意味を否定しない場合、修飾された用語の少なくとも±10%の逸脱を含むと解釈されるべきである。
本明細書で使用される場合、「体液」という用語は、ヒト又は動物からの天然に存在する流体を意味し、尿、唾液、痰、血清、血漿、血液、咽頭、鼻/鼻咽頭及び副鼻腔分泌物、粘膜、胃液、膵液、骨髄吸引液、脳脊髄液、糞便、精液、授乳若しくは月経の産物、子宮頸部分泌物、膣液、涙液、又はリンパ液を含むが、これらに限定されない。一実施形態では、体液は、尿又は唾液から選択される。別の実施形態では、体液は、尿である。
本明細書で使用される場合、「周囲温度」という用語は、収集の時点から、輸送中に(通常はより短い期間(例えば、5日未満)であるが、比較的極端な温度を伴い得る)、並びに分析前の長期保存中に、体液(例えば、尿試料)と本明細書に記載の水性安定化組成物との混合物が受ける可能性がある温度の範囲を指す。一実施形態では、周囲温度は、約-20℃~約50℃の範囲である。別の実施形態では、周囲温度は、室温(RT)であり、約15℃~約25℃の範囲である。
本明細書で使用される場合、「単糖」という用語は、加水分解によってより単純な糖に分解されず、アルドース又はケトースのいずれかとして分類され、1分子当たり1つ以上のヒドロキシル基を含有する糖を意味すると理解される。一実施形態では、単糖は、フルクトース、グルコース、マンノース、又はガラクトースから選択される。別の実施形態では、単糖は、フルクトース、グルコース、又はこれらの組み合わせである。
本明細書で使用される場合、「二糖」という用語は、2つの単糖単位がグリコシド結合によって結合される化合物を意味すると理解される。一実施形態では、二糖は、スクロース、トレハロース、及びラクトースから選択される。別の実施形態では、二糖は、スクロースである。
二糖を含む本出願に従う組成物は、そのような溶液が、非常に高い粘度を有し得、混合の困難さに起因して、構成要素の不適切な混合及び/又は検体(すなわち、体液)への添加をもたらす可能性があるため、調製がより困難であり得ることが分かった。全体的に、試料の加工性のため、本出願の組成物及び方法には、二糖よりも単糖が好ましい。
本明細書で使用される場合、「キレータ」又は「キレート剤」という用語は、ある特定の金属イオン(例えば、Ca2+及びMg2+)と可溶性で安定した錯体を形成し、様々な体液試料において豊富にある酵素であるデオキシリボヌクレアーゼ(DNase)又はエンドヌクレアーゼ(例えば、I型、II型、及びIII型制限エンドヌクレアーゼ)及びエキソヌクレアーゼ(例えば、3’~5’エキソヌクレアーゼ)などの他の構成要素と通常反応することができないようにイオンを隔離する化学物質を意味すると理解される。本組成物において、キレート剤は、生体試料におけるDNase及び微生物増殖の阻害に関与する。キレータは、例えば、エチレングリコール四酢酸(EGTA)、(2-ヒドロキシエチル)エチレンジアミン三酢酸(HEDTA)、ジエチレントリアミン五酢酸(DTPA)、ニトリロ三酢酸(NTA)、エチレンジアミン三酢酸(EDTA)、1,2-シクロヘキサンジアミン四酢酸(CDTA)、N,N-ビス(カルボキシメチル)グリシン、トリエチレンテトラアミン(TETA)、テトラアザシクロドデカン四酢酸(DOTA)、デスフェリオキシミン、クエン酸無水物(citrate anhydrous)、クエン酸ナトリウム、クエン酸カルシウム、クエン酸アンモニウム、アンモニウムビシトレート(ammonium bicitrate)、クエン酸、クエン酸ジアンモニウム、クエン酸鉄アンモニウム、及びクエン酸リチウムであり得る。これらのキレート剤は、単独で、又は2つ以上のこれらの組み合わせで使用され得る。
本明細書で使用される場合、「C1-C6アルカノール」という用語は、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、n-ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、又はこれらの任意の組み合わせなどの直鎖又は分枝鎖を意味すると理解される。本組成物の一実施形態では、好ましいアルコールは、エタノールである。
一実施形態では、体液を周囲温度で保存するための水性安定化組成物が提供され、組成物は、単糖、二糖、又はこれらの組み合わせから選択される糖と、緩衝剤と、C1-C6アルカノールと、ホウ酸、ホウ酸の塩、又はこれらの組み合わせと、キレート剤とを含み、組成物は、4.5~5.2のpHを有する。
一実施形態では、水性組成物は、ホウ酸、ホウ酸の塩、例えば、ホウ酸二水素塩、ホウ酸水素塩、ジボレート、トリボレート、テトラボレート、メタボレート、ヒドロキソボレート(hydroxoborate)、ホウ酸塩など、又はこれらの組み合わせを含む。別の実施形態では、水性組成物は、ホウ酸、ホウ酸ナトリウム、又はこれらの組み合わせを含む。更に別の実施形態では、水性組成物は、ホウ酸を含む。一実施形態では、ホウ酸、ホウ酸の塩、又はこれらの組み合わせは、約0.5%~約5%(重量/体積)、又は約1%~約3%(重量/体積)、又は約2%~約2.5%(重量/体積)、又は約2.2%(重量/体積)の量で水性安定化組成物に存在する。
一実施形態では、糖は、単糖、例えば、フルクトース、グルコース、マンノース、ガラクトースなど、又はこれらの組み合わせである。別の実施形態では、単糖は、フルクトース、グルコース、又はこれらの組み合わせである。別の実施形態では、糖は、二糖、例えば、トレハロース、ラクトース、若しくはスクロース、又はこれらの組み合わせである。別の実施形態では、二糖は、スクロースである。一実施形態では、糖は、約5%~約45%(重量/体積)、又は約5%~約40%(重量/体積)、又は約10%~約30%(重量/体積)、又は約18%~約22%(重量/体積)、又は約20%(重量/体積)の量で水性安定化組成物に存在する。
一般に、本水性安定化組成物のpHは、1つ以上の適切な緩衝剤を使用して所望の範囲に維持することができる。一実施形態によれば、組成物は、pHを4.5~5.2の好ましい範囲内に維持するために、3~6.5の範囲で、25℃で、対数酸解離定数であるpKa値を有する1つ、2つ以上の緩衝剤(非限定的な例は、酢酸緩衝液及びクエン酸緩衝液、例えば、酢酸ナトリウム、酢酸カリウム、酢酸アンモニウム、クエン酸ナトリウム、及びクエン酸アンモニウム)を含む。一実施形態では、緩衝剤は、酢酸ナトリウムである。
酸解離定数Kaは、溶液中の酸の強度の定量的尺度である。Ka値が大きいほど、溶液中の分子の解離が大きくなるため、酸が強くなる。Ka値がまたがる桁数が多いため、実際には酸解離定数の対数尺度であるpKaがより一般的に用いられる。pKaの値が大きいほど、任意の所与のpHでの解離の程度が小さい、すなわち、酸が弱くなる。生体において、酸-塩基恒常性及び酵素動態は、細胞及び体内に存在する多くの酸及び塩基のpKa値に依存する。化学において、pKa値の知識は緩衝液の調製に必要であり、錯体を形成する酸又は塩基と金属イオンとの間の相互作用を定量的に理解するための前提条件でもある。当業者は、所与の化合物/緩衝液が溶液のpHを緩衝することができるのは、その濃度が十分であり、かつ溶液のpHがそのpKaに(約1pH単位内で)近い場合に限られることを理解するであろう。一実施形態では、本組成物のpHは、4.5~5.2の範囲である。好ましい実施形態では、組成物のpHは、約5.0である。水性安定化組成物中の緩衝剤の量は、例えば、約150mM~約1.75M、又は約150mM~約1.5M、又は約500mM~約1.2M、又は約0.7M~約0.8M、又は約0.75Mの量のものである。
一実施形態では、水性安定化組成物中のC1-C6アルカノールは、メタノール又はエタノールから選択される。別の実施形態では、C1-C6アルカノールは、エタノールである。更に別の実施形態では、C1-C6アルカノールは、約5%~約50%(体積/体積)、又は約10%~約30%(体積/体積)、又は約20%~約25%(体積/体積)、又は約23%(体積/体積)の量で水性安定化組成物に存在する。
エタノールは、タンパク質の脱水又は水活性の低減を引き起こし、その後、タンパク質間の静電的誘引、凝集、及び不溶化を引き起こす。理論に拘束されることを望まないが、発明者は、使用される割合でのエタノールが、この組成物においてほとんど~全く固定特性を有さないと考え、むしろ全体的な安定性にとって重要であり、本組成物に含まれ得る他の化学化合物の官能性を増強する。加えて、可燃性液体の出荷/輸送については、危険物の輸送(Transport of Dangerous Goods)(TDG)規制(United Nations(UN)番号1170)免除のために、溶液中のエタノールなどの有機溶媒を24体積%未満に保つことが望ましい。そうでなければ、エタノールが>24%の溶液は、クラス3(可燃性液体)に分類され、特別な包装が義務付けられ、輸送の複雑さ及びコストが増加する。そのため、約23%(体積/体積)以下を含む水性安定化組成物が特に有利である。
別の実施形態では、水性安定化組成物中のキレート剤は、例えば、エチレンジアミン三酢酸(EDTA)、1,2-シクロヘキサンジアミン四酢酸(CDTA)、ジエチレントリアミン五酢酸(DTPA)、テトラアザシクロドデカン四酢酸(DOTA)、テトラアザシクロテトラデカン四酢酸(TETA)、デスフェリオキシミン、又はこれらのキレータ類似体から選択される。別の実施形態では、キレート剤は、CDTAである。別の実施形態では、キレート剤は、約10mM~約120mM、又は約10mM~約100mM、又は約30mM~約70mM、又は約40mM~約60mM、又は約50mMの量で水性安定化組成物に存在する。
水性安定化組成物の一実施形態では、組成物は、約5%~約45%(重量/体積)、約5%~約40%(重量/体積)、又は約10%~約30%(重量/体積)、又は約18%~約22%(重量/体積)、又は約20%(重量/体積)の量の糖(フルクトース、グルコース、スクロース、又はこれらの組み合わせなど、好ましくは、フルクトース、グルコース、又はこれらの組み合わせ)と、約150mM~約1.75M、又は約150mM~約1.5M、又は約500mM~約1.2M、又は約0.7M~約0.8M、又は約0.75Mの量の緩衝剤(例えば、酢酸ナトリウムなど)と、約5%~約50%(体積/体積)、又は約10%~約30%(体積/体積)、又は約20%~約25%(体積/体積)、又は23%(体積/体積)の量のC1-C6アルカノール(例えば、メタノール、エタノール、又はこれらの組み合わせ、好ましくは、エタノール)と、約0.5%~約5%(重量/体積)、又は約1%~約3%(重量/体積)、又は約2%~約2.5%(重量/体積)、又は約2.2%(重量/体積)の量のホウ酸、ホウ酸の塩、又はこれらの組み合わせ(好ましくは、ホウ酸)と、約10mM~約120mM、又は約10mM~約100mM、又は約30mM~約70mM、又は約40mM~約60mM、又は約50mMの量のキレート剤(CDTAなど)とを含むか、本質的にそれらからなるか、又はそれらからなる。
一実施形態では、水性安定化組成物は、細胞(がん細胞又は有核血液細胞など)、細胞外小胞、核酸(例えば、無細胞DNA(cfDNA)、無細胞RNA(cfRNA)、及び細胞外小胞RNA(EV RNA)などの細胞DNA及びRNA)、及び/又は体液に含まれる微生物(細菌又はウイルスなど)を安定化する。
別の実施形態では、体液を保存するための方法が提供され、方法は、a)体液の試料を得ることと、b)体液を、上で定義される水性安定化組成物と接触させて混合物を形成することと、c)(b)の混合物を混合して均一な混合物を形成することと、d)均一な混合物を周囲温度で保存することとを含む。一実施形態では、体液を保存することは、細胞(がん細胞又は有核血液細胞など)、細胞外小胞、核酸(例えば、無細胞DNA(cfDNA)、無細胞RNA(cfRNA)、及び細胞外小胞RNA(EV RNA)などのDNA及びRNA)、及び/又は体液に含まれる微生物(細菌又はウイルスなど)を安定化することを含む。別の実施形態では、体液に含まれる細胞、核酸、細胞外小胞、及び/又は微生物は、周囲温度で少なくとも7日間安定化される。別の実施形態では、体液に含まれる細胞、核酸、細胞外小胞、及び/又は微生物は、周囲温度で少なくとも14日間安定化される。別の実施形態では、体液は、尿又は唾液である。別の実施形態では、体液は、尿である。
更に別の実施形態では、水性組成物が提供され、これには、単糖、二糖、又はこれらの組み合わせから選択される糖と、緩衝剤と、C1-C6アルカノールと、ホウ酸、ホウ酸の塩、又はこれらの組み合わせと、キレート剤と、体液とを含む。一実施形態では、体液は、尿である。別の実施形態では、体液は尿であり、体液を含む水性組成物のpHは5~5.5である。別の実施形態では、糖は、約1.5%~約15%(重量/体積)、又は約2%~約10%(重量/体積)、又は約5%~約7%(重量/体積)、又は約6%(重量/体積)の量で存在し、緩衝剤は、約50mM~約500mM、又は約200mM~約400mM、又は約220mM~約240mM、又は約230mM、又は約225mMの量で存在し、C1-C6アルカノールは、約2%~約40%(体積/体積)、又は約3%~約20%(体積/体積)、又は約5%~約10%(体積/体積)、又は約6.5%(体積/体積)、又は約6.9%(体積/体積)の量で存在し、ホウ酸、ホウ酸の塩、又はこれらの組み合わせは、約0.1%~約2%(重量/体積)、又は約0.2%~約1.5%(重量/体積)、又は約0.5%~約1.0%(重量/体積)、又は約0.7%(重量/体積)、又は約0.6%(重量/体積)の量で存在し、キレート剤は、約2.5mM~約50mM、又は約5mM~約25mM、又は約10mM~約20mM、又は約16mM、又は約15mMの量で存在する。
一実施形態では、体液は尿であり、尿試料は、例えば、「LIQUID SAMPLER,KIT OF PARTS,AND METHOD FOR ASSEMBLY」と題されるWO2014/037152に記載されている、所定の体積の所定の尿部分(例えば、最初の排泄)を捕捉するためのデバイスを使用して収集される。一実施形態では、Colli-Pee(登録商標)First Void Urine Collection Device(Novosanis)を使用することができる。水性安定化組成物は、収集時にデバイス内に存在し得るか、又は収集直後に尿を水性安定化組成物と接触させることができる。尿試料及び水性安定化組成物を含有するリザーバは、適切なキャップで密封することができ、組み合わせられた試料及び安定化組成物は、例えば、チューブを反転させることによって、穏やかに混合することができる。尿試料はまた、標準的な尿検体容器(例えば、VWR;カタログ番号10804-050)に収集され、次いで安定化組成物と混合されてもよい。あるいは、収集された尿は、アイスパック上で実験室に輸送され、そこで、本安定化組成物と混合され得る。
別の実施形態では、体液は唾液であり、唾液試料は、例えば、「CONTAINER SYSTEM FOR RELEASABLY STORING A SUBSTANCE」と題されるWO2007/068094、「SAMPLE RECEIVING DEVICE」と題されるWO2010/020043、及び「CLOSURE,CONTAINING APPARATUS,AND METHOD OF USING SAME」と題されるWO2010/130055に記載されているものなどのデバイスを使用して収集される。
別の実施形態では、体液は糞便であり、糞便試料は、「DEVICE FOR COLLECTING,TRANSPORTING AND STORING BIOMOLECULES FROM A BIOLOGICAL SAMPLEと題されるWO2015/172250に記載されるようなデバイスを使用して収集される。
更に別の実施形態では、体液の試料は、標準的な市販の実験室又は輸送チューブ(例えば、10mLの丸底チューブ(92×15.3mm)、カタログ番号60.610、Sarstedt、又は試料の種類及びサイズに応じて大きなチューブ)に収集され得る。体液の試料及び水性安定化組成物を含有するチューブは、適切なキャップで密封することができ、組み合わせられた試料及び安定化組成物は、例えば、チューブを反転させることによって、穏やかに混合することができる。
体液は、好ましくは、収集点で直ちに安定化組成物と混合されるべきである。さもなければ、試料は、組成物と混合する前に、アイスパック上で保存及び/若しくは輸送されるか、又は冷蔵されるべきである。
当業者が理解するように、本明細書に記載の水性安定化組成物(「化学物質」)は、様々な比で体液の試料と組み合わせることができる。例えば、体液が尿である場合、試料を過度に希釈し、したがって、収集された分析物を減少させることを避けることが望ましい。したがって、化学物質:尿の比は、例えば、0.25:1~0.75:1、例えば、0.25:1、0.30:1、0.35:1、0.40:1、0.45:1、0.50:1、0.55:1、0.60:1、0.65:1、0.70:1、又は0.75:1の範囲であり得る。一実施形態では、化学物質:尿の比は、0.40:1~0.45:1である。
糞便などの他の体液については、十分な混合を確実にするために、より高い化学物質:試料の比を使用することができる。
一実施形態では、体液を水性安定化組成物と接触させ、混合して均一な混合物を形成するステップの後、均一な混合物は、約1.5%~約15%(重量/体積)、又は約2%~約10%(重量/体積)、又は約5%~約7%(重量/体積)、又は約6%(重量/体積)の量の糖(例えば、フルクトース、グルコース、スクロース、又はこれらの組み合わせ、好ましくは、フルクトース、グルコース、又はこれらの組み合わせ)と、約50mM~約500mM、又は約200mM~約400mM、又は約220mM~約240mM、又は約230mM、又は約225mMの量の緩衝剤(例えば、酢酸ナトリウムなど)と、約2%~約40%(体積/体積)、又は約3%~約20%(体積/体積)、又は約5%~約10%(体積/体積)、又は約6.5%(体積/体積)、又は約6.9%(体積/体積)の量のC1-C6アルカノール(例えば、メタノール、エタノール、又はこれらの組み合わせ、好ましくは、エタノール)と、約0.1%~約2.2%(重量/体積)、又は約0.2%~約1.5%(重量/体積)、又は約0.5%~約1.0%(重量/体積)、又は約0.7%(重量/体積)、又は約0.6%(重量/体積)の量のホウ酸、ホウ酸の塩、又はこれらの組み合わせ(好ましくは、ホウ酸)と、約2.5mM~約50mM、又は約5mM~約25mM、又は約10mM~約20mM、又は約16mM、又は約15mMの量のキレート剤(好ましくは、CDTA)とを含む。
上述のように、一実施形態では、水性安定化組成物は、細胞(がん細胞又は有核血液細胞など)、細胞外小胞、核酸(例えば、無細胞DNA(cfDNA)、無細胞RNA(cfRNA)、及び細胞外小胞RNA(EV RNA)などのDNA及びRNA)、及び/又は体液に含まれる微生物(細菌又はウイルスなど)を安定化する。一実施形態では、水性安定化組成物は、体液のそのような構成要素を周囲温度で少なくとも7日間安定化する。別の実施形態では、水性安定化組成物は、体液のそのような構成要素を周囲温度で少なくとも14日間安定化する。そのような安定化は、当業者に既知の方法、例えば、無細胞核酸の分解を監視することにより(材料及び方法のセクション、並びに後の実施例に更に記載される)、評価することができる。
ΔCtは、所与の遺伝子の量又は発現の相対的変化に対応する。ΔCtは、Ct(T)-Ct(T0)に対応し、Ct(T)は、7日目又は14日目のサイクル閾値を表し、Ct(T0)は、0日目のサイクル閾値を示す。反応のサイクル閾値(Ct)値を、PCR産物の蛍光が背景シグナルの上で検出され得る場合のサイクル数として定義した。本研究では、Ct(T7又はT14)-Ct(T0)として計算される場合、このΔCtは、室温で特定の時間量にわたって保存した後の保存されていない試料及び保存された試料における異なる分析物の安定性の変化を説明する。ΔCtは、Ct(T0 Chem)-Ct(T0 NA)として計算される場合、ΔCtは、中立性(収集時、すなわち0日目の保存されていない尿試料に対する、尿試料中の所与の化学物質の添加による分析物の基底濃度の変化)を説明する。不変のΔCt値又は0に近いΔCt値は、分析物の濃度が経時的に著しく変化していないことを意味する(したがって、試験条件下での組成物中の分析物の安定性を示す)ため、安定性を示す。例えば、本無細胞DNA研究において、ΔCt値は、7日間にわたって室温で維持された、保存されていない試料において+2~+14の範囲であった。この顕著なΔCt値の増加(中央値:>+5)は、保存されていない試料中の無細胞DNAの分解を示す。一方、本水性安定化組成物中での室温での保存後の無細胞DNAの検出のΔCtの中央値はほぼゼロであり、無細胞DNAの安定性及び含有量の保存を示し、間接的に細胞の安定性及び完全性も説明する。無細胞RNAに関して、保存されていない試料における+2.5の中央ΔCt値は、無細胞RNA分解を示し、一方、比較的低い1.3の中央ΔCt値は、保存されていない試料と比較した場合、保存された試料中の無細胞RNA含有量のより良い安定性を示す。細胞RNAの安定性に関して、保存されていない試料における+7.0の中央ΔCt値は、細胞RNAの顕著な分解を示す。一方、保存された試料における2未満の中央ΔCt値は、細胞RNAの安定性を示す。同様に、EV RNAに関して、保存されていない試料における+3を超える中央ΔCt値は、EV RNAの不安定性及び検出の不全を示すが、保存された試料における0.5の中央ΔCt値は、優れたEV RNA安定性及び検出を示す。これは、体液中の細胞、細胞外小胞、核酸、及び/又は微生物の安定化を評価する単なる例示的な方法の1つであり、そのような安定化を評価する他の方法が、当業者に既知であり、かつ/又は以下に記載される材料及び方法のセクション並びに実施例に更に詳細に概説される。
以下の実施例7に更に詳細に記載されるように、ホルマリン/ホルムアルデヒド系固定剤を含有する保存剤/組成物を使用して、生体試料又は検体中の細胞を固定し、細胞核酸の細胞外空間への漏出を防止することができる。そのような組成物は、ホルムアルデヒド、又は代替的にホルムアルデヒドを放出することができる化合物、例えば、ホルムアルデヒド放出剤/ホルムアルデヒド供与体/ホルムアルデヒド放出保存剤を含有してもよく、これは、ホルムアルデヒドをゆっくりと放出する化学化合物である。注目すべきことに、凍結組織から単離したDNAと比較した場合、ホルマリン固定組織は、高い頻度の非再現性配列変化を示す(Srinivasan M,Sedmak D,Jewell S(2002)Effect of fixatives and tissue processing on the content and integrity of nucleic acids.Am J Pathol 161(6):1961-1971)。最も一般的に使用される固定剤の主成分であるホルムアルデヒドは、DNA-タンパク質及びRNA-タンパク質架橋の生成につながる。更に、固定溶液が緩衝されていない状況では、核酸が断片化する。上記の両方が、PCRに基づく分析のための課題を提供する(Gilbert MTP,Haselkorn T,Bunce M,Sanchez JJ,Lucas SB,Jewell LD,Van Marck E,Worobey M(2007)The isolation of nucleic acids from fixed,paraffin-embedded tissues-Which methods are useful when? PLoS ONE 2(6):e537.Doi:10.1371/journal.pone.0000537、Wong SQ,Li J,Tan AY-C,Vedururu R,Pang J-MB,Do H,Ellul J,Doig K,Bell A,MacArthur GA,Fox SB,Thomas DM,Fellowes A,Parisot JP,Dobrovic A(2014)Sequence artifacts in a prospective series of formalin-fixed tumours tested for mutations in hotspot regions by massively parallel sequencing.BMC Medical Genomics 7:23.Doi:10.1186/1755-8794-7-23)。具体的には、このDNAへの化学的損傷は、Taq DNAポリメラーゼの忠実度及びPCR増幅効率を低減する(Sikorsky JA,Primerano DA,Fenger TW,Denvir J(2007)DNA damage reduces Taq DNA polymerase fidelity and PCR amplification efficiency.Biochem Biophys Res Commun 355(2):431-437)。したがって、ホルマリン/ホルムアルデヒド系固定剤は、分子分析には理想的ではない。したがって、本明細書に開示されるように、周囲温度で体液を保存するための水性安定化組成物及び方法の利点は、本出願の組成物及び方法が、ホルムアルデヒド、又はホルムアルデヒド放出剤、ホルムアルデヒド供与体、若しくはホルムアルデヒド放出保存剤などのアルデヒドを放出することができる化合物/構成要素の使用を必要としないことである。
(材料及び方法)
[無細胞核酸抽出]
無細胞核酸抽出を、製造業者のプロトコルに従い、QiaAmp Circulating Nucleic Acid Extraction Kit(Qiagen;カタログ番号55114)を使用して行った。朝一の最初の排泄(FMFV)ヒト尿、ランダムな真昼の最初の排泄(FV)尿試料、及び唾液試料を、室温(RT)で10~20分間、3000g~3800gで遠心分離し、清澄化した上清(2~4mL)を無細胞核酸の抽出に使用した。抽出された無細胞核酸プロファイルを、HS D5000 tape(Agilent、カタログ番号5067-5592)及び試薬(Agilent、カタログ番号5067-5593)を使用して、4200 Agilent Tapestationプラットフォームで評価した。
[無細胞核酸抽出]
無細胞核酸抽出を、製造業者のプロトコルに従い、QiaAmp Circulating Nucleic Acid Extraction Kit(Qiagen;カタログ番号55114)を使用して行った。朝一の最初の排泄(FMFV)ヒト尿、ランダムな真昼の最初の排泄(FV)尿試料、及び唾液試料を、室温(RT)で10~20分間、3000g~3800gで遠心分離し、清澄化した上清(2~4mL)を無細胞核酸の抽出に使用した。抽出された無細胞核酸プロファイルを、HS D5000 tape(Agilent、カタログ番号5067-5592)及び試薬(Agilent、カタログ番号5067-5593)を使用して、4200 Agilent Tapestationプラットフォームで評価した。
[尿細胞外小胞(EV)RNA抽出]
尿EV RNA抽出を、exoRNeasy Maxi Kit(Qiagen;カタログ番号77164)又は限外濾過を使用して行った。尿試料を、室温で10分間、3000×gで遠心分離し、続いて0.80μmのシリンジフィルタ(Sartorius(登録商標)Minisart NML(登録商標)、カタログ番号16592、又はMillipore(登録商標)Millex(登録商標)-AA、カタログ番号SLAA033SB)を使用して上清を濾過することにより事前に清澄化した後、製造業者の指示に従い、EV単離及び>200ヌクレオチド(nt)長RNA抽出を行った(補足情報:exoRNeasy Serum/Plasma Midi/Maxi Kitを使用して、尿からmiRNAを含むエクソソームRNAを精製)。限外濾過を使用したEV及びEV RNA単離を、Ultracel-100再生セルロース膜(Millipore-Sigma、カタログ番号UFC910024)を備える、AMICON Ultra-15遠心ユニットを使用して以下のように行った。
尿EV RNA抽出を、exoRNeasy Maxi Kit(Qiagen;カタログ番号77164)又は限外濾過を使用して行った。尿試料を、室温で10分間、3000×gで遠心分離し、続いて0.80μmのシリンジフィルタ(Sartorius(登録商標)Minisart NML(登録商標)、カタログ番号16592、又はMillipore(登録商標)Millex(登録商標)-AA、カタログ番号SLAA033SB)を使用して上清を濾過することにより事前に清澄化した後、製造業者の指示に従い、EV単離及び>200ヌクレオチド(nt)長RNA抽出を行った(補足情報:exoRNeasy Serum/Plasma Midi/Maxi Kitを使用して、尿からmiRNAを含むエクソソームRNAを精製)。限外濾過を使用したEV及びEV RNA単離を、Ultracel-100再生セルロース膜(Millipore-Sigma、カタログ番号UFC910024)を備える、AMICON Ultra-15遠心ユニットを使用して以下のように行った。
1.室温(RT)で5分間、4000gでの遠心分離を使用して、空のUltracel-100 15mLカラムを、1XPBS pH7.4(Thermo fisher Scientific、カタログ番号10010023)で洗浄した。
2.事前に清澄化及び濾過した尿試料を、室温で10分間、4000gで遠心分離を行うことによってUltracel-100カラムを使用して濃縮し、得られる濾液を廃棄した。
3.保持した濃縮した尿を含むUltracel-100 15mLのカラムフィルタを、室温で5分間、4000gで遠心分離することによって、1XPBS(pH7.4)(Thermo fisher Scientific、カタログ番号10010023)で洗浄した。
3.700μLのQIAzol Lysis Reagent(Qiagen、カタログ番号79306)を、EV RNA抽出のための捕捉されたEVの溶解のために、洗浄したUltracel-100フィルタに直接添加した。フィルタカラムを新しい50mLのFalconチューブに移し、10秒間ボルテックスし、室温で5分間インキュベートした後、室温で5分間、4000gで遠心分離した。
4.得られた濾液及びフィルタ上に保持された暗示的な溶解物を、EV RNA単離のために回収した。100μLのクロロホルムを添加し、激しくボルテックスする。室温で2~5分間静置する。
5.4℃で15分間、12,000xgで遠心分離する。約400μLの水相を新しいチューブに移す。
6.混合物をQiagen RNeasy MinEluteカラムに移す前に、400μL(等体積)の70%エタノールを添加し、適宜混合する。室温で30秒間、8,000xgで遠心分離する。濾液を廃棄する。
7.カラムに700μLのBuffer RWT(Qiagen)を添加する。室温で30秒間、8,000xgで遠心分離する。濾液を廃棄する。
8.カラムに500μLのBuffer RPE(Qiagen)を添加する。室温で30秒間、8,000xgで遠心分離する。濾液を廃棄する。
9.カラムに500μLのBuffer RPE(Qiagen)を添加する。室温で2分間、8,000xgで遠心分離する。濾液を廃棄し、空のカラムを新しい2mL収集チューブ(Qiagen)に移す。蓋を開いた状態でカラムを5分間最大速度で遠心分離し、膜を乾燥させる。
10.乾燥させたスピンカラムの中心に20μLのRNaseフリー水を添加する。カラムを室温で1分間静置し、続いて室温で1分間、最大速度で遠心分離する。
11.収集したRNA試料は、定量化及び下流処理まで-80℃で保存する。
12.抽出したEV RNA試料を、製造業者の指示に従い、Agilent RNA 6000 Pico Kit (カタログ番号5067-1513)を使用して、Agilent 2100 Bioanalyzerで定量化し、かつ/又は下流cDNA調製物のためのQuant-iT Ribogreen RNA Assay Kit(Thermo Fisher Scientific、カタログ番号R11490)を使用して、Ribogreen定量化分析を行った。
[16S qPCRアッセイ]
尿試料から抽出した核酸を、2X iTaq Universal SYBR Mastermix(Bio-Rad、カタログ番号1725121)を使用して、細菌DNA含有量の定量化のためにqPCRアッセイに供した。細菌16s rRNAのプライマー及びqPCR条件は、以下の通りである:BacrRNA173-フォワードプライマー5’ATTACCGCGGCTGCTGG 3’(配列番号1)、BacrRNA173-リバースプライマー5’CCTACGGGAGGCAGCAG 3’(配列番号2)(DC Emery,DK Shoemark,TE Blatstone,CM Waterfall,JA Coghill,TA Cerajewska,M Davies,NX West,SJ Allen(2017)16S rRNA next generation sequencing analysis shows bacteria in Alzheimer’s post-mortem brain.Frontiers in Aging Neuroscience 9:195.Doi:10.3389/friagi.2017.00195)。増幅混合物(20μL)には、10μLの2XiTaq Universal SYBR mastermix、それぞれ1μLの10μMフォワードプライマー及びリバースプライマー、6μLのヌクレアーゼフリー水(InvitrogenからのNFW、カタログ番号10977023)、及び2μLの抽出した尿中無細胞核酸が含まれた。連続希釈(1、1:10、1:100、及び1:1000)によるE.coli gDNA標準品及び非テンプレート対照(2μLのRNase/DNaseフリー水)を、各qPCR実行に使用した。PCR反応は、Bio-Rad C1000 Touch Thermal Cycler(#1851196)で行い、条件は以下の通りである:95℃、5分、[95℃:20秒、56℃:30秒]×45サイクル。溶融曲線は、試料を65℃~95℃まで0.5℃刻みで加熱し、プレートを刻みごとに5秒間読み取ることによって得た。細菌無細胞DNA又は細胞DNA定量化分析は、[Ct(T7)-Ct(T0)]を表す「ΔCt」を使用して行った。「Ct(T7)」及び「Ct(T0)」は、それぞれ、7日目及び0日目のqPCRサイクル閾値を表す。
尿試料から抽出した核酸を、2X iTaq Universal SYBR Mastermix(Bio-Rad、カタログ番号1725121)を使用して、細菌DNA含有量の定量化のためにqPCRアッセイに供した。細菌16s rRNAのプライマー及びqPCR条件は、以下の通りである:BacrRNA173-フォワードプライマー5’ATTACCGCGGCTGCTGG 3’(配列番号1)、BacrRNA173-リバースプライマー5’CCTACGGGAGGCAGCAG 3’(配列番号2)(DC Emery,DK Shoemark,TE Blatstone,CM Waterfall,JA Coghill,TA Cerajewska,M Davies,NX West,SJ Allen(2017)16S rRNA next generation sequencing analysis shows bacteria in Alzheimer’s post-mortem brain.Frontiers in Aging Neuroscience 9:195.Doi:10.3389/friagi.2017.00195)。増幅混合物(20μL)には、10μLの2XiTaq Universal SYBR mastermix、それぞれ1μLの10μMフォワードプライマー及びリバースプライマー、6μLのヌクレアーゼフリー水(InvitrogenからのNFW、カタログ番号10977023)、及び2μLの抽出した尿中無細胞核酸が含まれた。連続希釈(1、1:10、1:100、及び1:1000)によるE.coli gDNA標準品及び非テンプレート対照(2μLのRNase/DNaseフリー水)を、各qPCR実行に使用した。PCR反応は、Bio-Rad C1000 Touch Thermal Cycler(#1851196)で行い、条件は以下の通りである:95℃、5分、[95℃:20秒、56℃:30秒]×45サイクル。溶融曲線は、試料を65℃~95℃まで0.5℃刻みで加熱し、プレートを刻みごとに5秒間読み取ることによって得た。細菌無細胞DNA又は細胞DNA定量化分析は、[Ct(T7)-Ct(T0)]を表す「ΔCt」を使用して行った。「Ct(T7)」及び「Ct(T0)」は、それぞれ、7日目及び0日目のqPCRサイクル閾値を表す。
[ヒトβ-グロビンqPCRアッセイ]
尿試料から抽出した核酸を、2X iTaq Universal SYBR Mastermix(Bio-Rad、カタログ番号1725121)を使用して、細菌DNA含有量の定量化のためにqPCRアッセイに供した。ヒトβ-グロビンqPCRアッセイのプライマー及びPCR条件は、文献に記載されており(M Jung,S Klotzek,M Lewandowski,M Fleischhacker,K Jung(2003)Changes in concentration of DNA in serum and plasma during storage of blood samples.Clinical Chem 49(6):1028-1029)、以下の通りである:フォワードプライマー:5′ACACAACTGTGTTCACTAGC 3′(配列番号3)、リバースプライマー:5′CAACTTCATCCACGTTCACC 3′(配列番号4)。増幅混合物(20μL)には、10μLの2X iTaq Universal SYBRマスターミックス、それぞれ1μLの10μMフォワードプライマー及びリバースプライマー、6μLのヌクレアーゼフリー水(Invitrogen、カタログ番号10977023)、及び2μLの抽出した尿中無細胞核酸が含まれた。連続希釈(1、1:10、1:100、1:1000)によるヒトgDNA標準品及び非テンプレート対照(2μLのRNase/DNaseフリー水)を、各qPCR実行に使用した。PCR反応は、Bio-Rad C1000 Touch Thermal Cycler(#1851196)で行い、条件は以下の通りである:95℃、5分、[(95℃:20秒、56℃:30秒)×45サイクル]。溶融曲線は、試料を65℃~95℃まで0.5℃刻みで加熱し、プレートを刻みごとに5秒間読み取ることによって得た。安定性評価の場合:ヒト無細胞DNA定量化分析は、[Ct(T)-Ct(T0)]を表す「ΔCt」を使用して行った。「Ct(T)」は、7日目又は14日目のqPCRサイクル閾値を表し、「Ct(T0)」は、保存されていない尿試料及び化学物質含有尿試料の両方の0日目のqPCRサイクル閾値を表す。保存されていない0日目(NA)の試料に対する無細胞DNA定量化は、[Ct(T)-Ct(T0 NA)]としてΔCt計算を用いて定量化され、ここで、Ct(T0 NA)は、0日目の保存されていない試料のqPCRサイクル閾値を表す。更に、中立性(すなわち、収集時の尿試料中への所与の化学物質の添加による無細胞DNAの基底濃度の変化)を評価するために、ΔCt計算を[Ct(T0 Chem)-Ct(T0 NA)]として行い、ここで、Ct(T0 Chem)は、化学物質/安定化溶液を含む0日目の尿試料のqPCRサイクル閾値を表す。
尿試料から抽出した核酸を、2X iTaq Universal SYBR Mastermix(Bio-Rad、カタログ番号1725121)を使用して、細菌DNA含有量の定量化のためにqPCRアッセイに供した。ヒトβ-グロビンqPCRアッセイのプライマー及びPCR条件は、文献に記載されており(M Jung,S Klotzek,M Lewandowski,M Fleischhacker,K Jung(2003)Changes in concentration of DNA in serum and plasma during storage of blood samples.Clinical Chem 49(6):1028-1029)、以下の通りである:フォワードプライマー:5′ACACAACTGTGTTCACTAGC 3′(配列番号3)、リバースプライマー:5′CAACTTCATCCACGTTCACC 3′(配列番号4)。増幅混合物(20μL)には、10μLの2X iTaq Universal SYBRマスターミックス、それぞれ1μLの10μMフォワードプライマー及びリバースプライマー、6μLのヌクレアーゼフリー水(Invitrogen、カタログ番号10977023)、及び2μLの抽出した尿中無細胞核酸が含まれた。連続希釈(1、1:10、1:100、1:1000)によるヒトgDNA標準品及び非テンプレート対照(2μLのRNase/DNaseフリー水)を、各qPCR実行に使用した。PCR反応は、Bio-Rad C1000 Touch Thermal Cycler(#1851196)で行い、条件は以下の通りである:95℃、5分、[(95℃:20秒、56℃:30秒)×45サイクル]。溶融曲線は、試料を65℃~95℃まで0.5℃刻みで加熱し、プレートを刻みごとに5秒間読み取ることによって得た。安定性評価の場合:ヒト無細胞DNA定量化分析は、[Ct(T)-Ct(T0)]を表す「ΔCt」を使用して行った。「Ct(T)」は、7日目又は14日目のqPCRサイクル閾値を表し、「Ct(T0)」は、保存されていない尿試料及び化学物質含有尿試料の両方の0日目のqPCRサイクル閾値を表す。保存されていない0日目(NA)の試料に対する無細胞DNA定量化は、[Ct(T)-Ct(T0 NA)]としてΔCt計算を用いて定量化され、ここで、Ct(T0 NA)は、0日目の保存されていない試料のqPCRサイクル閾値を表す。更に、中立性(すなわち、収集時の尿試料中への所与の化学物質の添加による無細胞DNAの基底濃度の変化)を評価するために、ΔCt計算を[Ct(T0 Chem)-Ct(T0 NA)]として行い、ここで、Ct(T0 Chem)は、化学物質/安定化溶液を含む0日目の尿試料のqPCRサイクル閾値を表す。
[インビトロDNAメチル化アッセイ]
このアッセイは、文献に記載されている(C Ernst,PO McGowan,V Deleva,MJ Meaney,M Szyf,G Turecki(2008)The effects of pH on DNA methylation state:In vitro and post-mortem brain studies.J Neurosci Methods 174(1):123-125)。pGL3-basic plasmid(Promega、カタログ番号E1751)は、25個のCCGG部位を含む。1μgのプラスミドを、製造業者のプロトコルに従い、CpGジヌクレオチド中の全てのシトシンヌクレオチドをメチル化する酵素であるCpGメチルトランスフェラーゼ(New England Biolabs、カタログ番号M0226S)で処理した。メチル化状態を確認するために、メチル化プラスミド(pGL3-CH3)を、HpaII及びMspIによる制限エンドヌクレアーゼ消化に供した。これらの酵素はどちらも同じ部位(CCGG)を認識する。HpaIIは、内部Cがメチル化されるときにDNAを切断することを遮断され、MspIは、内部Cのメチル化状態に感受性がない。インビトロメチル化pGL3プラスミドを、Zymo Research’s DNA Clean&Concentrator-5 kit(カタログ番号D4013)を使用してカラム精製した。等量の精製されたプラスミドを、1XTE緩衝液pH8.0(陽性対照)、又は本発明の組成物を含む男性プール及び女性プールFMFV尿試料のいずれかにスパイクし、反応チューブを室温で7日間保持した。インキュベーション後、Qiagen EpiTec Bisulfite Kit(カタログ番号59104)を使用して、DNA試料を亜硫酸水素塩変換した。亜硫酸水素塩処理は、非メチル化プラスミド(シトシンからウラシルへの変換)とメチル化プラスミド(メチル化シトシンは変換に対して免疫を維持する)との間に配列差異をもたらす(Y Li and TO Tollefsbol(2011)DNA methylation detection:Bisulfite genomic sequencing analysis.Methods Mol Biol 791:11-21.Doi:10.1007/978-1-61779-316-5_2)。メチル化プラスミド特異的プライマーを使用したPCR実験は、278bpアンプリコンを生成する。プライマーを、Ernstら(2008)、上記に記載されるように使用した(フォワードプライマー:5’-AAGATGTTTTTTTGTGATTGGT-3’(配列番号5)、リバースプライマー:5’-TTCCTATTTTTACTCACCCAAA-3’(配列番号6))。
このアッセイは、文献に記載されている(C Ernst,PO McGowan,V Deleva,MJ Meaney,M Szyf,G Turecki(2008)The effects of pH on DNA methylation state:In vitro and post-mortem brain studies.J Neurosci Methods 174(1):123-125)。pGL3-basic plasmid(Promega、カタログ番号E1751)は、25個のCCGG部位を含む。1μgのプラスミドを、製造業者のプロトコルに従い、CpGジヌクレオチド中の全てのシトシンヌクレオチドをメチル化する酵素であるCpGメチルトランスフェラーゼ(New England Biolabs、カタログ番号M0226S)で処理した。メチル化状態を確認するために、メチル化プラスミド(pGL3-CH3)を、HpaII及びMspIによる制限エンドヌクレアーゼ消化に供した。これらの酵素はどちらも同じ部位(CCGG)を認識する。HpaIIは、内部Cがメチル化されるときにDNAを切断することを遮断され、MspIは、内部Cのメチル化状態に感受性がない。インビトロメチル化pGL3プラスミドを、Zymo Research’s DNA Clean&Concentrator-5 kit(カタログ番号D4013)を使用してカラム精製した。等量の精製されたプラスミドを、1XTE緩衝液pH8.0(陽性対照)、又は本発明の組成物を含む男性プール及び女性プールFMFV尿試料のいずれかにスパイクし、反応チューブを室温で7日間保持した。インキュベーション後、Qiagen EpiTec Bisulfite Kit(カタログ番号59104)を使用して、DNA試料を亜硫酸水素塩変換した。亜硫酸水素塩処理は、非メチル化プラスミド(シトシンからウラシルへの変換)とメチル化プラスミド(メチル化シトシンは変換に対して免疫を維持する)との間に配列差異をもたらす(Y Li and TO Tollefsbol(2011)DNA methylation detection:Bisulfite genomic sequencing analysis.Methods Mol Biol 791:11-21.Doi:10.1007/978-1-61779-316-5_2)。メチル化プラスミド特異的プライマーを使用したPCR実験は、278bpアンプリコンを生成する。プライマーを、Ernstら(2008)、上記に記載されるように使用した(フォワードプライマー:5’-AAGATGTTTTTTTGTGATTGGT-3’(配列番号5)、リバースプライマー:5’-TTCCTATTTTTACTCACCCAAA-3’(配列番号6))。
[HPVプラスミドスパイクインアッセイ]
E.coli DH5α株HPV16プラスミド(ヒトパピローマウイルス、16型クローン)(ATCCカタログ番号45113)を、ZymoPURE II Plasmid Maxi prep Sample Kit(Zymo Research、カタログ番号D4202及びD4203)を使用して、HPV16プラスミドの抽出のためのLB培地中で培養した。抽出/精製されたプラスミドを、本発明の保存化学物質の有無にかかわらず、濃度(1~10ng/mL)で女性プール及び男性プールの朝一の最初の排泄尿試料にスパイクした。各プラスミドスパイクした尿試料の200μLのアリコートを、QIAcube ConnectでQiaAmp DNA mini kitを使用して、全DNA抽出のために処理した。各反応チューブ中及び異なる日(T0及びT7)のプラスミドDNAの量を、HPV16プラスミド骨格上に見出されるアンピシリン耐性遺伝子(AmpR)についてqPCRアッセイを使用して定量化した。AmpR qPCRプライマー及び条件は、以下の通りである:フォワードプライマー(FP):5’AGCCATACCAAACGACGAG 3’(配列番号7)、リバースプライマー(RP):5’AGCAATAAACCAGCCAGCC 3’(配列番号8)。増幅混合物(20μL)には、10μLの2X iTaq Universal SYBRマスターミックス、それぞれ1μLの10μMフォワードプライマー及びリバースプライマー、6μLのヌクレアーゼフリー水(Invitrogen、カタログ番号10977023)、及び2μLの抽出した尿中核酸が含まれた。連続希釈(1、1:10、1:100、1:1000)によるHPV16プラスミド標準品及び非テンプレート対照(2μLのRNase/DNaseフリー水)を、各qPCR実行に使用した。PCR反応は、Bio-Rad C1000 Touch Thermal Cycler(#1851196)で行い、条件は次の通りである:95℃、5分、[(95℃:20秒、55℃:30秒)×45サイクル]。溶融曲線は、試料を65℃~95℃まで0.5℃刻みで加熱し、プレートを刻みごとに5秒間読み取ることによって得た。HPVプラスミドDNA定量化分析は、[Ct(T7)-Ct(T0)]を表す「ΔCt」を使用して行った。「Ct(T7)」及び「Ct(T0)」は、それぞれ、7日目及び0日目のqPCRサイクル閾値を表す。
E.coli DH5α株HPV16プラスミド(ヒトパピローマウイルス、16型クローン)(ATCCカタログ番号45113)を、ZymoPURE II Plasmid Maxi prep Sample Kit(Zymo Research、カタログ番号D4202及びD4203)を使用して、HPV16プラスミドの抽出のためのLB培地中で培養した。抽出/精製されたプラスミドを、本発明の保存化学物質の有無にかかわらず、濃度(1~10ng/mL)で女性プール及び男性プールの朝一の最初の排泄尿試料にスパイクした。各プラスミドスパイクした尿試料の200μLのアリコートを、QIAcube ConnectでQiaAmp DNA mini kitを使用して、全DNA抽出のために処理した。各反応チューブ中及び異なる日(T0及びT7)のプラスミドDNAの量を、HPV16プラスミド骨格上に見出されるアンピシリン耐性遺伝子(AmpR)についてqPCRアッセイを使用して定量化した。AmpR qPCRプライマー及び条件は、以下の通りである:フォワードプライマー(FP):5’AGCCATACCAAACGACGAG 3’(配列番号7)、リバースプライマー(RP):5’AGCAATAAACCAGCCAGCC 3’(配列番号8)。増幅混合物(20μL)には、10μLの2X iTaq Universal SYBRマスターミックス、それぞれ1μLの10μMフォワードプライマー及びリバースプライマー、6μLのヌクレアーゼフリー水(Invitrogen、カタログ番号10977023)、及び2μLの抽出した尿中核酸が含まれた。連続希釈(1、1:10、1:100、1:1000)によるHPV16プラスミド標準品及び非テンプレート対照(2μLのRNase/DNaseフリー水)を、各qPCR実行に使用した。PCR反応は、Bio-Rad C1000 Touch Thermal Cycler(#1851196)で行い、条件は次の通りである:95℃、5分、[(95℃:20秒、55℃:30秒)×45サイクル]。溶融曲線は、試料を65℃~95℃まで0.5℃刻みで加熱し、プレートを刻みごとに5秒間読み取ることによって得た。HPVプラスミドDNA定量化分析は、[Ct(T7)-Ct(T0)]を表す「ΔCt」を使用して行った。「Ct(T7)」及び「Ct(T0)」は、それぞれ、7日目及び0日目のqPCRサイクル閾値を表す。
[尿中無細胞及び細胞RNA抽出]
尿ペレットからの全細胞RNAを、1)製造業者の指示に従い、Qiagen RNeasy plus Mini Kit(カタログ番号.74134)を使用して抽出し、30μLのRNaseフリー水に溶出する、及び/又は2)以下に記載されるように、Trizol LS reagent(Sigma、カタログ番号T3934)使用をして抽出した。
尿ペレットからの全細胞RNAを、1)製造業者の指示に従い、Qiagen RNeasy plus Mini Kit(カタログ番号.74134)を使用して抽出し、30μLのRNaseフリー水に溶出する、及び/又は2)以下に記載されるように、Trizol LS reagent(Sigma、カタログ番号T3934)使用をして抽出した。
各時点で、試料を20分間3800xgで回転させた。ペレットを各時点で750μLのTRI Reagent LS(及び250μLの水)に再懸濁した。試料を5分間静置した後、-80℃で凍結させた。試料を室温で解凍し、以下のように処理した:
1.200μLのクロロホルムを添加し、激しくボルテックスする。室温で2~15分間静置する。
2.4℃で15分間、12,000xgで遠心分離する(水相の体積はTRI Reagent体積の約70%である)。500μLの水相を新しいチューブに移す。
3.50μLの10x DNase緩衝液及び1μLのRNaseフリーDNase(Lucigen、カタログ番号D9905K)を添加する。37℃で15分間インキュベートする。
4.500μL(等体積)の酸フェノールクロロホルムを添加し、激しくボルテックスする。5分間静置し、続いて4℃で10分間、12,000xgで遠心分離する。水相を新しいチューブに移し、1μLの20μg/μLのグリコーゲン及び500μLのイソプロパノールを添加する。室温で10分間静置する。
5.4℃で8分間、12,000xgで遠心分離する。上清を取り除き、ペレットを1mLの75%エタノールで洗浄する。試料をボルテックスし、5分間12,000xgで遠心分離する。上清を取り除き、ペレットを5~10分間風乾する。
6.30μLのRNaseフリー水にペレットを再懸濁する。
全無細胞核酸を、Qiagen Circulating Nucleic Acids Kit(カタログ番号55114)を使用して上清から抽出し、30~50μLのキット緩衝液AVEに溶出した。RNAプロファイル分析を、2100 Agilent Bioanalyzerで、Pico6000 RNA assay(カタログ番号5067-1513)を使用して行った。mRNA標的分析を、Thermo Fisher Scientific(カタログ番号4331182)からのβ-アクチン(ACTB:Hs00357333_g1)のTaqman based RT-qPCR assayを使用して行った。無細胞RNA定量化研究については、cDNA合成の前に、DNAse I消化を使用して無細胞DNA除去を行い、続いてRNeasy MinElute Cleanup Kit(Qiagen、カタログ番号74204)を使用して、QIAamp Circulating Nucleic Acids Kit(Qiagen;カタログ番号55114)に記載される指示に従い、RNAクリーンアップを行った。
[細胞、無細胞、及びEV RNAのRT-qPCRアッセイ]
製造業者のプロトコルに従い、cDNAを、ランダムへキサマー及びM-MLVリバーストランスクリプターゼ(Thermo Fisher Scientific、カタログ番号28025-013)を使用して、各試料から抽出された当量のRNAで調製した。β-アクチンTaqmanアッセイは、製造業者のプロトコルに従い、Taqman Gene Expression Master Mix II with UNG(Thermo Fisher Scientific、カタログ番号4440038)を用いて、2μLのcDNA(純粋)を使用して行い、各試料を2つ組又は3つ組のいずれかで実行した。最初に、ACTB TaqManアッセイの効率を、血液RNAから調製されたcDNAの連続希釈液を使用して試験した。PCR反応をBio-Rad C1000 Touch Thermal Cycler(カタログ番号1851196)で行い、条件は以下の通りである:50℃、2分、95℃:10分、[95℃:15秒、60℃:1分]×45サイクル。RNA安定性定量化は、[Ct(T7)-Ct(T0)]を表す「ΔCt」として表した。「Ct(T7)」及び「Ct(T0)」は、それぞれ、7日目及び0日目のqPCRサイクル閾値を表す。更に、中立性(収集時の尿試料中への所与の化学物質の添加による分析物の基底濃度の変化)を評価するために、ΔCt計算を[Ct(T0 Chem)-Ct(T0 NA)]として行い、ここで、Ct(T0 Chem)は、化学物質/安定化溶液を含む0日目の尿試料のqPCRサイクル閾値を表す。
製造業者のプロトコルに従い、cDNAを、ランダムへキサマー及びM-MLVリバーストランスクリプターゼ(Thermo Fisher Scientific、カタログ番号28025-013)を使用して、各試料から抽出された当量のRNAで調製した。β-アクチンTaqmanアッセイは、製造業者のプロトコルに従い、Taqman Gene Expression Master Mix II with UNG(Thermo Fisher Scientific、カタログ番号4440038)を用いて、2μLのcDNA(純粋)を使用して行い、各試料を2つ組又は3つ組のいずれかで実行した。最初に、ACTB TaqManアッセイの効率を、血液RNAから調製されたcDNAの連続希釈液を使用して試験した。PCR反応をBio-Rad C1000 Touch Thermal Cycler(カタログ番号1851196)で行い、条件は以下の通りである:50℃、2分、95℃:10分、[95℃:15秒、60℃:1分]×45サイクル。RNA安定性定量化は、[Ct(T7)-Ct(T0)]を表す「ΔCt」として表した。「Ct(T7)」及び「Ct(T0)」は、それぞれ、7日目及び0日目のqPCRサイクル閾値を表す。更に、中立性(収集時の尿試料中への所与の化学物質の添加による分析物の基底濃度の変化)を評価するために、ΔCt計算を[Ct(T0 Chem)-Ct(T0 NA)]として行い、ここで、Ct(T0 Chem)は、化学物質/安定化溶液を含む0日目の尿試料のqPCRサイクル閾値を表す。
[標的β-グロビン遺伝子のDNA試料のドロップレットデジタルPCR(ddPCR)分析]
ddPCRについての個々の反応物は、23μLの最終体積中に2x QX200 ddPCR EvaGreen Supermix(Bio-Rad、カタログ番号1864034)を含む100nMの最終プライマー濃度を含んだ。20μLの反応ミックスを、65μLのDroplet Generation Oil for EvaGreen(Bio-Rad、カタログ番号1864006)を含むDG 8カートリッジ(Bio-Rad、カタログ番号1864008)に移し、DG8ガスケット(Bio-Rad、カタログ番号1863009)で覆い、Bio-Rad QX200 Droplet Generatorで液滴に変換した。次いで、液滴を96ウェルプレート(Bio-Rad、カタログ番号12001925)に移し、Pierce-able Foil Heat Seal(Bio-Rad、カタログ番号1814040)で、Bio-Rad PX1 PCR Plate Sealer(カタログ番号1814000)を使用して、180℃で6秒間熱密封した。次いで、試料を、Bio-Rad C1000 Touch Thermal Cycler(カタログ番号1851196)において、3段階サイクリングプログラム:5分間95℃、続いて30秒間95℃を50サイクル、1分間58℃、30秒間72℃に設定されたアニーリング温度、続いて5分間4℃、5分間90℃を各1サイクル、また12℃で保持、を使用してサイクル処理した。β-グロビンddPCRアッセイで使用したプライマーは、上述のβ-グロビンqPCRアッセイで使用したものと同じであった(フォワードプライマー:5′ACACAACTGTGTTCACTAGC 3′(配列番号3)、リバースプライマー:5′CAACTTCATCCACGTTCACC 3′(配列番号4))。全てのランプ速度を2℃/秒に設定した。次いで、サイクルプレートを移し、QX200 Droplet Reader(Bio-Rad、カタログ番号1864003)で読み取り、データをQuanta-Soft Software(Bio-Rad、カタログ番号1864011)で分析した。分析のために、存在量を濃度(1μL当たりのコピー数)として報告し、受容された液滴の合計は、所与の試料について10,000個を超えた。
ddPCRについての個々の反応物は、23μLの最終体積中に2x QX200 ddPCR EvaGreen Supermix(Bio-Rad、カタログ番号1864034)を含む100nMの最終プライマー濃度を含んだ。20μLの反応ミックスを、65μLのDroplet Generation Oil for EvaGreen(Bio-Rad、カタログ番号1864006)を含むDG 8カートリッジ(Bio-Rad、カタログ番号1864008)に移し、DG8ガスケット(Bio-Rad、カタログ番号1863009)で覆い、Bio-Rad QX200 Droplet Generatorで液滴に変換した。次いで、液滴を96ウェルプレート(Bio-Rad、カタログ番号12001925)に移し、Pierce-able Foil Heat Seal(Bio-Rad、カタログ番号1814040)で、Bio-Rad PX1 PCR Plate Sealer(カタログ番号1814000)を使用して、180℃で6秒間熱密封した。次いで、試料を、Bio-Rad C1000 Touch Thermal Cycler(カタログ番号1851196)において、3段階サイクリングプログラム:5分間95℃、続いて30秒間95℃を50サイクル、1分間58℃、30秒間72℃に設定されたアニーリング温度、続いて5分間4℃、5分間90℃を各1サイクル、また12℃で保持、を使用してサイクル処理した。β-グロビンddPCRアッセイで使用したプライマーは、上述のβ-グロビンqPCRアッセイで使用したものと同じであった(フォワードプライマー:5′ACACAACTGTGTTCACTAGC 3′(配列番号3)、リバースプライマー:5′CAACTTCATCCACGTTCACC 3′(配列番号4))。全てのランプ速度を2℃/秒に設定した。次いで、サイクルプレートを移し、QX200 Droplet Reader(Bio-Rad、カタログ番号1864003)で読み取り、データをQuanta-Soft Software(Bio-Rad、カタログ番号1864011)で分析した。分析のために、存在量を濃度(1μL当たりのコピー数)として報告し、受容された液滴の合計は、所与の試料について10,000個を超えた。
[尿中細胞DNA抽出及び定量化]
尿ペレットからの全細胞DNAを、製造業者の指示に従い、QiaAmp DNA mini kit(Qiagen、カタログ番号51306)を使用して抽出し、50μLの溶出緩衝液又はヌクレアーゼフリー水(NFW)に溶出した。各時点で、試料を20分間3800xgで回転させた。尿ペレットを抽出まで-80℃で冷凍保存した。ペレットを室温で解凍し、200μLの1X PBSに再懸濁し、続いて全DNA抽出を行った。全細胞DNA定量化は、Quant-iT(商標)Picogreen(商標)dsDNA試薬(Thermo Fisher Scientific、カタログ番号P7581)を使用して行った。全ゲノムDNAプロファイルを、指示に従ってGenomic DNA Tapeを使用して、Agilent 4200 Tapestationで評価した。ヒトゲノムDNAの標的化増幅を、約1Kbのアンプリコン産物についてGAPDH PCRを使用して行った。GAPDH qPCRアッセイのプライマー及びPCR条件は、以下の通りである:フォワードプライマー:5’-GTC AAC GGA TTT GGT CGT ATT G-3’(配列番号9)、リバースプライマー:5’-CTC TCT TCC TCT TGT GCT CTT G-3’(配列番号10)。95℃、5分、[95℃、30秒;56℃、30秒;72℃、60秒]x25サイクル;72℃、10分、4℃、保持。各反応は以下のように設定した:
尿ペレットからの全細胞DNAを、製造業者の指示に従い、QiaAmp DNA mini kit(Qiagen、カタログ番号51306)を使用して抽出し、50μLの溶出緩衝液又はヌクレアーゼフリー水(NFW)に溶出した。各時点で、試料を20分間3800xgで回転させた。尿ペレットを抽出まで-80℃で冷凍保存した。ペレットを室温で解凍し、200μLの1X PBSに再懸濁し、続いて全DNA抽出を行った。全細胞DNA定量化は、Quant-iT(商標)Picogreen(商標)dsDNA試薬(Thermo Fisher Scientific、カタログ番号P7581)を使用して行った。全ゲノムDNAプロファイルを、指示に従ってGenomic DNA Tapeを使用して、Agilent 4200 Tapestationで評価した。ヒトゲノムDNAの標的化増幅を、約1Kbのアンプリコン産物についてGAPDH PCRを使用して行った。GAPDH qPCRアッセイのプライマー及びPCR条件は、以下の通りである:フォワードプライマー:5’-GTC AAC GGA TTT GGT CGT ATT G-3’(配列番号9)、リバースプライマー:5’-CTC TCT TCC TCT TGT GCT CTT G-3’(配列番号10)。95℃、5分、[95℃、30秒;56℃、30秒;72℃、60秒]x25サイクル;72℃、10分、4℃、保持。各反応は以下のように設定した:
以下の実施例において、組成物中の糖の割合は重量/体積であり、組成物中のアルカノール(例えば、メタノール又はエタノール)の割合は体積/体積であり、ホウ酸の割合は、重量/体積である。
実施例1-尿中無細胞DNA含有量は、試料及び性別依存性である。
約20~30mLの、朝一の最初の排泄(FMFV)尿を、健康な女性及び男性のドナーから尿検体カップに収集し、下流処理までアイスパック上で輸送及び保存した。尿収集の3時間以内に、各検体の4.5mLのアリコートを、室温で20分間,3,800gで遠心分離した。無細胞核酸を、QIAamp Circulating Nucleic Acids Kit(Qiagen、カタログ番号55114;材料及び方法を参照)を使用して、直ちに、又は-80℃で保存された凍結上清アリコートのいずれかから得られた上清の各4.0mLから抽出した。その後、尿中無細胞DNA(Ucf-DNA)濃度を、Pico-Green定量化アッセイを使用して測定した。女性ドナーの平均尿中無細胞DNA濃度は、男性の約3ng/mLと比較して、約15ng/mLであった(図1を参照)。男性の尿中よりも女性の尿中の無細胞DNAの量が多く存在することは、文献でも報告されている(Streleckiene G,Reid HM,Arnold N,Bauerschlag D,Forster M.Quantifying cell free DNA in urine:comparison between commercial kits,impact of gender and inter-individual variation.Biotechniques.2018,64(5):225-230を参照されたい)。
実施例2-ヒト無細胞DNAは、室温で保存された安定化されていない尿中で分解する。
保存剤又は安定化剤(NA)の不在下では、室温で保存された尿は、可視及び分子変化の両方を受ける。この実施例では、20~30mLの、朝一の最初の排泄(FMFV)尿を健康な女性ドナーから収集し、室温で7日間保存した。この期間中、この代表的な尿試料は、細菌数(OD600nm)の増加によって測定されるように、次第に濁った(図2A)。この観察は、細菌16S DNAのΔCtの劇的な減少を示した定量的な細菌16S qPCRアッセイ(図2B、材料及び方法を参照)によって更に裏付けられ、細菌細胞の過剰増殖及び溶解による細菌無細胞DNA含有量の増加を示した。対照的に、β-グロビンDNAのΔCtの劇的な増加があり、ヒト無細胞DNA含有量の有意な減少を示した(図2B~D)。これは、β-グロビン無細胞DNA qPCRアッセイ(図2B、材料及び方法を参照)及びAgilent 4200 Tapestation分析(図2C~Dの矢印を参照、材料及び方法を参照)によって測定された。0日目及び7日目の尿アリコートから抽出した無細胞DNAを比較する両方の方法は、室温で7日間後の無細胞DNA含有量の大幅な低下を明らかに示す(図2B~D)。
実施例3-無細胞DNAのための本尿安定化組成物において異なる糖(単糖/二糖)を使用することができる。
5人の健常な男性及び女性のドナーが60~70mLの朝一の最初の排泄(FMFV)尿検体を提供した。検体をアイスパック上で実験室に輸送し、そこで、1)20mLの各検体を、安定化組成物の不在下(保存されていない)で保存した、及び2)12mLの各尿検体を、異なる糖、すなわち、グルコース(Chem G)、スクロース(Chem S)、及びフルクトース(Chem F)、並びに4mLの95%エタノールを含有する4mLの原液[表1(i)]と混合した。この実施例では、尿と混合した後の安定化溶液の最終組成を以下に記載する[表1(ii)を参照]。両方の種類の検体を少なくとも7日間室温(23±3℃)で保存した。
0日目及び7日目に、4.5mLの各保存されていない検体及び異なる化学物質含有検体のアリコートを、室温で20分間、3,800gで遠心分離した。遠心分離後に各検体から4.0mLの上清を回収し、QIAamp Circulating Nucleic Acids Kit(Qiagen、材料及び方法を参照)を使用して無細胞DNAを抽出した。2マイクロリットルの、各検体からの精製された無細胞DNAは、β-グロビンqPCR分析においてテンプレートとして機能した(材料及び方法を参照)。図3A及び3Bは、保存されていない検体を室温で7日間保存した後のヒト無細胞DNA含有量の劇的な減少を示す、β-グロビンDNAのΔCtの劇的な増加を示す。対照的に、ほぼゼロのΔCt中央値によって示されるように、室温で7日後の異なる糖を含む検体において、ヒト無細胞DNAレベルに著しい変化はなかった[図3A(i)及び3B(i)]。更に、収集時(0日目)の保存されていない(NA)試料に対して、化学物質の添加時の尿試料における無細胞DNA含有量に著しい変化はなかった[図3A(ii)及び3B(ii)]。
別の実験設定では、健常な男性及び女性のドナーが、Colli-pee(登録商標)デバイス(Novosanis)を使用して、ランダムな最初の排泄(FV)尿検体を提供した。検体はアイスパック上で実験室に輸送され、そこで、男性及び女性の尿試料をプールして、男性プール検体及び女性プール検体をそれぞれ生成した。各プールした検体のアリコートを、1)安定化組成物の不在下(保存されていない)で保存した、及び2)1:0.43の尿:化学物質比で、異なる糖[表2(i)]、すなわち、グルコース(Chem G)及びフルクトース(Chem F)を含有する化学物質と混合した。この実施例では、尿と混合した後の安定化溶液の最終組成を以下に記載する[表2(ii)を参照]。全ての検体を少なくとも7日間室温(23±3℃)で保存した。
0日目及び7日目に、2.5mLの各保存されていない検体及び異なる化学物質含有検体のアリコートを、室温で10分間、3,000gで遠心分離し、続いて0.8μmのシリンジフィルタ(Sartorius(登録商標)Minisart NML(登録商標)、カタログ番号16592、又はMillipore(登録商標)Millex(登録商標)-AA、カタログ番号SLAA033SB)を使用して濾過した。2.0mLの事前に清澄された上清を、QIAamp Circulating Nucleic Acids Kit(Qiagen、材料及び方法を参照)を使用して、無細胞DNA(cfDNA)抽出に使用した。図3C(i)は、保存されていない検体を室温で7日間保存した後のヒト無細胞DNA含有量の劇的な減少を示す、β-グロビンDNAのΔCt(中央値:+5.8)の劇的な増加を示す。対照的に、β-グロビンDNAレベルのΔCtに著しい変化はなく、室温で7日後の化学物質F(Chem F)及び化学物質G(Chem G)含有検体におけるヒト無細胞DNA含有量に変化がないことを示唆した[図3C(i)]。更に、収集時(0日目)の保存されていない(NA)試料に対して、化学物質の添加時の尿試料における無細胞DNA含有量に著しい変化はなかった[図3C(ii)]。
二糖スクロースを含む本組成物は、溶液の粘度が非常に高く、成分の不適切な混合をもたらすため、調製が困難である。高粘度は更に、混合が困難なため、検体に安定化溶液を不適切に添加することにつながる可能性がある。したがって、安定化溶液の調製及び試験におけるこれらの基本的な複雑な事態を回避するために、無細胞DNA含有量の十分な安定化を維持しながら、単糖含有組成物が効果的であることに焦点を当てることにした(図3B及び3C)。全体的に、試料の加工性のため、本発明には、二糖よりも単糖類が好ましい。
実施例4:糖、アルコール、緩衝液、及び低pHの存在は、本組成物の安定化効果を調節する。
6人の健常な女性ドナーが、30mLの朝一の第1の排泄尿(FMFV)検体を提供し、それらの尿試料を一緒にプールして、2つの異なるプール尿検体を生成した:1)15mLの各プール尿検体を、安定化組成物の不在下(NA)で保存した、並びに2)11mLの各プール尿検体を、3mLの原液(本組成物の異なる反復を伴う;以下の表3)及び表4に記載される1mLの95%エタノール/メタノールと混合した。プールした尿と混合した後の最終組成は、以下の表5に記載される。全ての検体を少なくとも7日間室温(23±3℃)で保存した。比較のために、25mLのプールした尿を、「Cell-free DNA Urine Preserve」(カタログ番号230216)として市販されている、5mLのStreckの尿固定剤(参照組成物)と混合し、室温で少なくとも7日間保存した。この参照組成物は、ホルムアルデヒド放出剤イミダゾリジニル尿素、並びにK3 EDTA及びグリシンを含む。
0日目及び7日目に、4.5mLの各保存されていない検体及び化学物質含有プール検体のアリコートを、室温で20分間、3,800gで遠心分離した。遠心分離後に4.0mLの上清を各検体から回収し、-80℃で保存した。安定化組成物の有無にかかわらず無細胞DNAの安定性を評価するために、0日目及び7日目の保存されていない尿試料及び異なる化学物質含有尿試料の両方からの凍結上清を、QIAamp Circulating Nucleic Acids Kit(Qiagen、材料及び方法を参照)を使用して無細胞DNA抽出に供した。2マイクロリットルの、各検体からの精製された無細胞DNAは、β-グロビンqPCR分析においてテンプレートとして機能した(材料及び方法を参照)。
図4(A及びB)は、保存されていない検体を室温で7日間保存した後のヒト無細胞DNA含有量の劇的な減少を示す、β-グロビンDNAのΔCtの劇的な増加を示す(NA T7、図4A及び4B)。プール尿検体のうちの1つを使用して、本組成物の安定化効率に対する異なるアルコール(エタノール及びメタノール)の効果を調査した。図4Aは、本組成物中のエタノールがメタノールで置換されてもよいことを示唆しているが、メタノールは、使用される濃度において毒性であり、エタノールと比較して、家庭での収集には理想的ではない。更に、本組成物(Chem F,pH4.7~5.0)を含む尿検体中のヒト無細胞DNAは、室温で7日後の「Cell-free DNA Urine Preserve」として知られるStreckの尿固定剤に類似していることが見出され(図4B)、本組成物は、本組成物及び参照組成物の両方の同様のΔCt値によって示されるように、この参照組成物と同様に有効であることが示唆された。エタノール、緩衝塩(例えば、酢酸ナトリウム)、糖、エタノール+糖、及びエタノール+塩のいずれかの除去、並びにpHの上昇(≧5.5)によって、ΔCt値の減少によって示されるように、化学物質F組成物の無細胞DNA含有量を保存する効果が低下した。ΔCtのこの減少は、エタノール(pH4.7~5.0)を含む化学物質Fの完全な組成物と比較した場合、異なる化学反復において室温で7日間維持された尿試料中の無細胞DNA含有量の増加を示唆する(図4B)。最後に、このデータは、本組成物の理想的なpH範囲が4.7~5.0(+/-0.2)であることを示す。
実施例5:室温で尿中の核酸を保存するための安定化組成物。
合計11人の健常なドナー(男性及び女性)が40~60mLの朝一の最初の排泄(FMFV)尿検体を提供した。検体はアイスパック上で実験室に輸送され、そこで、i)20mLの各検体を、安定化組成物の不在下(保存されていない)で保存し、2)12mLの各尿検体を、安定化溶液[4mLの原液;表6(i)及び4mLの95%エタノール]と混合した。この実施例では、尿と混合した後の安定化溶液の最終組成を以下に記載する[表6(ii)を参照]。両方の種類の検体を少なくとも7日間室温(23±3℃)で保存した。0日目及び7日目に、4.5mLの各保存されていない検体及び安定化溶液を含む検体のアリコートを、室温で20分間、3,800gで遠心分離した。遠心分離後に各検体から4.0mLの上清を回収し、QIAamp Circulating Nucleic Acids Kit(Qiagen、材料及び方法を参照)を使用して無細胞DNA(cfDNA)を抽出した。2マイクロリットルの、各検体からの精製されたcfDNAは、β-グロビンqPCR分析においてテンプレートとして機能した(材料及び方法を参照)。図5Aは、保存されていない検体を室温で7日間保存した後のヒト無細胞DNA含有量の劇的な減少を示す、β-グロビンDNAのΔCtの劇的な増加を図示する(図5A)。対照的に、β-グロビンDNAレベルのΔCtに著しい変化はなく、室温で7日後のChem F含有検体におけるヒト無細胞DNAレベルに変化がないことを示唆した[図5A(i)]。更に、収集時(0日目)の保存されていない(NA)試料に対して、化学物質の添加時の尿試料における無細胞DNA含有量に著しい変化はなかった[図5A(ii)]。HSD5000 tape(Agilent Technologies)を使用した代表的なTapestationプロファイル分析(図5B)は、保存されていない0日目のアリコート、化学物質F(Chem F)0日目、及び7日目のアリコートにおける無細胞核酸の存在を示し、無細胞核酸は、保存されていない7日目アリコートにおいて分解された。
別の実験設定では、男性及び女性の両方の健常なドナーからの尿試料をプールして、男性及び女性プール尿検体を生成した。各検体のアリコートを、1)安定化組成物の不在下で(保存されていない)、2)1:0.43の比で原液[表7(i)]と混合して、及び3)Norgen尿収集及び保存チューブ(カタログ18111)で混合して保存した。この実施例では、尿と混合した後の安定化溶液「化学物質F(Chem F)」の最終組成を以下に記載する[表7(ii)を参照]。全ての検体を少なくとも7日間室温(23±3℃)で保存した。0日目及び7日目に、2.5mLの各保存されていない尿検体及び安定化溶液含有尿検体のアリコートを、室温で10分間、3,000gで遠心分離し、続いて0.8μmのシリンジフィルタ(Sartorius(登録商標)Minisart NML(登録商標)、カタログ番号16592、又はMillipore(登録商標)Millex(登録商標)-AA、カタログ番号SLAA033SB)を行った。遠心分離後に各検体から2.0mLの上清を回収し、QIAamp Circulating Nucleic Acids Kit(Qiagen、材料及び方法を参照)を使用して無細胞DNA(cfDNA)を抽出した。図5C(i)は、保存されていない検体を室温で7日間保存した後のヒト無細胞DNA含有量の劇的な減少を示す、β-グロビンDNAのΔCtの劇的な増加を図示する[図5C(i)]。対照的に、β-グロビンDNAレベルのΔCtに著しい変化はなく、室温で7日後の化学物質F(Chem F)含有検体におけるヒト無細胞DNAレベルに変化がないことを示唆した[図5C(i)]。一方で、Norgen尿保存剤を含有する試料は、検体を室温で7日間保存した後のヒト無細胞DNA含有量の劇的な減少を示す、β-グロビンDNAのΔCtの顕著な増加を示した(図5C(i))]。更に、収集時(0日目)の保存されていない(NA)試料に対して、化学物質の添加時の尿試料における無細胞DNA含有量に著しい変化はなかった[図5C(ii)]。
別の実験設定では、Colli-pee(登録商標)デバイス(Novosanis)を使用して収集した健常な男性及び女性のドナーからの最初の排泄尿試料をプールして、それぞれ男性及び女性のプール尿検体を生成した。各検体のアリコートを、1)安定化組成物の不在下で(保存されていない)、2)1:0.43の比で原液(表7i)と混合して、及び3)Norgen尿収集及び保存チューブ(Norgen Biotek、カタログ18111)で混合して保存した。この実施例では、尿と混合した後の安定化溶液の最終組成を以下に記載する(表7(ii)を参照)。全ての検体を少なくとも14日間室温(23±3℃)で保存した。0日目及び14日目に、2.5mLの各保存されていない尿検体及び安定化溶液含有尿検体のアリコートを、室温で10分間、3,000gで遠心分離し、続いて0.8μmのシリンジフィルタ(Sartorius(登録商標)Minisart NML(登録商標)、カタログ番号16592、又はMillipore(登録商標)Millex(登録商標)-AA、カタログ番号SLAA033SB)を行った。遠心分離後に各検体から2.0mLの上清を回収し、QIAamp Circulating Nucleic Acids Kit(Qiagen、材料及び方法を参照)を使用して無細胞DNA(cfDNA)を抽出した。図5D(i)及び5E(i)は、保存されていない検体を室温で14日間保存した後のヒト無細胞DNA含有量の劇的な減少を示す、β-グロビンDNAのΔCtの劇的な増加を示す。対照的に、β-グロビンDNAレベルのΔCtに著しい変化はなく、室温で14日後のChem F含有検体におけるヒト無細胞DNAレベルに変化がないことを示唆した[図5D(i)、5E(i)]。一方、Norgen尿保存剤を含有する試料は、室温で14日間保管した場合、それぞれ、女性及び男性の尿検体においてヒト無細胞DNA含有量の増加又は減少を示す、β-グロビンのΔCtの減少[図5D(i)]又はβ-グロビンDNAのΔCtの増加[図5E(i)]のいずれかを示した。更に、Norgen尿保存剤含有女性尿試料は、添加時(0日目)の化学物質F試料と比較したとき、中立性の変化を示した[図5D(ii)]。
実施例6:安定化組成物は、室温で7日間前立腺がん細胞の完全性を維持する。
男性ドナーからの尿は、正常なターンオーバー中に前立腺から脱落した結果として、剥離した前立腺上皮細胞を含み得る。更に、尿中へのこの分泌は、特に前立腺がん患者において前立腺マッサージを行うことによる前立腺の物理的操作によっても増加し得る。したがって、安定化溶液含有尿試料中の細胞の安定性及び無傷性(intactness)を試験するために、前立腺がん細胞を目的の細胞型の1つとして使用した。
経時的な無細胞DNA含有量を使用して、安定化組成物である化学物質Fの存在下で細胞の完全性を測定した。1つの実験設定[実施例6(i)]では、朝一の最初の排泄尿(FMFV)検体を、3人の健常な男性及び3人の女性ドナーからプールして、1つの女性プール(FP)尿検体及び1つの男性プール(MP)尿検体を生成した。男性尿とともに、女性尿試料もこの研究に含めて、より濃縮された、高バイオマス含有尿マトリックスにおけるがん細胞の安定性を試験した。プールした検体を、室温で10~20分間、3,000gで遠心分離し、続いて0.2ミクロンフィルタを使用して得られた上清を濾過した。これらの事前に清澄化された無細胞尿検体を等分し、次いで前立腺がん細胞(LNCaPクローンFGC;ATCC CRL-1740(商標))をスパイク(S)した。
スパイクされた前立腺がん細胞の安定性に対する化学物質Fの濃度依存的効果を試験するために、様々な量(mL)の原液(表8を参照)及び固定量の95%エタノールを添加して、スパイクされた前立腺がん細胞を含有する事前に清澄化された尿と混合した後、化学物質Fにおける様々な構成要素の異なる最終濃度を達成した(表9を参照)。原液及びエタノールを、表10に記載されるように、スパイクされた前立腺がん細胞を含有する事前に清澄化された尿と混合した。
別の実験設定[実施例(6ii)]では、朝一の最初の排泄尿(FMFV)検体を、3人の健常な女性からプールして、1つの女性プール(FP)尿検体を生成した。プールした検体を、室温で10~20分間、3,000gで遠心分離し、続いて0.2ミクロンフィルタを使用して得られた上清を濾過した。これらの事前に清澄化された無細胞尿検体を等分し、次いで前立腺がん細胞(LNCaPクローンFGC;ATCC CRL-1740(商標))をスパイク(S)した。この実験設定では、95%エタノールの量(mL)も、表11に指定されるように、スパイクされた前立腺がん細胞を含有する事前に清澄化された尿と混合した後、化学物質Fにおける構成要素の異なる最終濃度を達成するために、原液(mL)の量(表8)の変動とともに変化した。原液及びエタノールの量を、表12に記載されるように、スパイクされた前立腺がん細胞を含有する事前に清澄化された尿と混合した。
両方の実験設定において、検体を、QIAamp Circulating Nucleic Acids Kit(Qiagen、材料及び方法を参照)を使用して、無細胞DNA抽出の30~60分(0日目)又は7日前に本発明の組成物とともにインキュベートした。抽出されたヒト無細胞DNAを、β-グロビンqPCRアッセイ(図6(i‐i)(A及びB)及び図6(ii)A、材料及び方法を参照)を使用して定量化し、0日目の保存されていない尿(NA)に正規化した。
図6(i‐i)、図6(i‐ii)は、スパイクされたヒト前立腺細胞が、濃度依存的様式で、比較的一定量のエタノールを含む化学物質Fの存在下でゲノムDNAを上清に漏出させなかったことを示唆する。化学物質Fの添加なし(NA)では、ΔCtの著しい増加をもたらし、したがって、0.5X及び0.8X化学物質Fにおける著しい変化と比較して、男性及び女性のプール検体の両方における無細胞DNA含有量[図6(i‐i)A及びB]の減少を示した。一方、0.25X濃度は、MP尿試料においてΔCtの減少(ゲノムDNAの漏出につながる細胞安定性の不全に起因するcfDNA含有量の増加を意味する)、又はFP尿試料においてΔCtの増加(cfDNAのより多くの分解につながる化学安定性の不全に起因するcfDNA含有量の減少を意味する)のいずれかを示した。この差異は、尿マトリックスに依存する可能性がある。女性の尿試料において高いバイオマスが存在するため、0.25Xの強度で希釈された構成要素の濃度は、尿DNaseからの無細胞DNAの分解を阻害することができず、したがって、分解速度は、保存速度よりも速く、全体的なcfDNA含有量損失につながる。一方、男性の尿マトリックスは低いバイオマスを含有するため、0.25Xの強度での化学構成要素の濃度は、依然として尿DNaseからの無細胞DNA分解を阻害することができ、したがって、保存速度は、分解速度よりも速く、全体的な無細胞DNA含有量の増加につながる。全体的に、FP及びMP尿試料の両方において、無細胞DNAプロファイル及び細胞安定性に対する化学物質Fの濃度依存的効果が存在する。FP検体の代表的なtapestationプロファイル分析(図6(i‐ii)C)もまた、0.8X及び0.5X希釈化学物質Fと比較した場合、0日目(図6(i‐ii)Cの黒色トレース)と7日目(図6(i‐ii)Cの灰色トレース)との間に化学物質F(NA)及び0.25X化学物質Fの不在下の無細胞核酸プロファイルにおいて劇的な差異を示した(図6(i‐ii)C)。
図6(ii)Aはまた、スパイクされた前立腺がん細胞が、様々な量のエタノールを含む化学物質Fの存在下で、1Xが最も効果的であり、0.25Xが最も効果的ではない濃度依存的様式で、ゲノムDNAを上清に漏出させなかったことも示唆する。0.25X化学物質Fは、0日目のΔCtの初期減少、つまりcfDNA含量の増加、続いてΔCtの増加をもたらし、7日目の無細胞DNA含有量の減少を示唆した(図6(ii)A)。β-グロビンqPCRアッセイの結果(図6(ii)A)は、β-グロビンドロップレットデジタルPCRアッセイによって更に裏付けられ(図6(ii)B)、これはまた、1X化学物質F溶液が、単位体積当たりのβ-グロビン遺伝子のコピー数を維持する一方で、0.25X化学物質Fは、0日目の初期増加、続いて、スパイクされた尿検体における室温で7日後の単位体積当たりのβ-グロビン遺伝子のコピー数の著しい減少をもたらしたことを明らかにした(図6(ii)B)。全体として、データは、本発明の組成物が、室温で少なくとも7日間、濃度依存的様式で前立腺がん細胞の完全性を維持することを示唆する。
実施例7:本発明の組成物は、事前に清澄化された尿検体にスパイクされ、室温で7日間保存された有核白血球の完全性を維持する。
大半の健常な個体の体液(例えば、血液及び尿)は、通常、相当量の無細胞核酸を含有しないため、無細胞核酸の量の増加は、通常、健康上の問題(又は妊娠)を示す。しかしながら、血液試料を患者から収集した後、細胞溶解が始まり、血液細胞内の核酸が無細胞核酸と混合されることにより、無細胞核酸の単離及び区別が困難になる。加えて、これらの無細胞核酸は、インビトロでヌクレアーゼ開始分解されやすい。その結果、無細胞核酸の存在がもはや正確には確認できないため、無細胞核酸の疾患兆候能力は低下し得る。理想的には、生体試料内の細胞溶解及び無細胞核酸分解の防止により、無細胞核酸が正確に測定され、任意の疾患リスクの存在が検出されることが可能となる。
保存剤を使用して、生体試料又は検体中の細胞を固定し、細胞核酸の細胞外空間への漏出を防止することができる。無細胞核酸が単離された後、これらは、多数のがんを含むがこれらに限定されない疾患状態の存在、不在、又は重症度を特定するために試験され得る。世界中の病理学コレクションは、集団及び疾患を研究するための遺伝物質のアーカイブを示す。しかしながら、保存目的のために、これらのコレクションの大部分は、生体分子の架橋をもたらす処理であるホルマリン/ホルムアルデヒド含有溶液中に固定されている。ホルムアルデヒド放出剤、ホルムアルデヒド供与体、又はホルムアルデヒド放出保存剤は、ホルムアルデヒドをゆっくりと放出する化学化合物である。注目すべきことに、凍結組織から単離したDNAと比較した場合、ホルマリン固定組織は、高い頻度の非再現性配列変化を示す(Srinivasan M,Sedmak D,Jewell S(2002)Effect of fixatives and tissue processing on the content and integrity of nucleic acids.Am J Pathol 161(6):1961-1971)。最も一般的に使用される固定剤の主成分であるホルムアルデヒドは、DNA-タンパク質及びRNA-タンパク質架橋の生成につながる。更に、固定溶液が緩衝されていない状況では、核酸が断片化する。上記の両方が、PCRに基づく分析のための課題を提供する(Gilbert MTP,Haselkorn T,Bunce M,Sanchez JJ,Lucas SB,Jewell LD,Van Marck E,Worobey M(2007)The isolation of nucleic acids from fixed,paraffin-embedded tissues-Which methods are useful when? PLoS ONE 2(6):e537.Doi:10.1371/journal.pone.0000537、Wong SQ,Li J,Tan AY-C,Vedururu R,Pang J-MB,Do H,Ellul J,Doig K,Bell A,MacArthur GA,Fox SB,Thomas DM,Fellowes A,Parisot JP,Dobrovic A(2014)Sequence artifacts in a prospective series of formalin-fixed tumours tested for mutations in hotspot regions by massively parallel sequencing.BMC Medical Genomics 7:23.Doi:10.1186/1755-8794-7-23)。具体的には、このDNAへの化学的損傷は、Taq DNAポリメラーゼの忠実度及びPCR増幅効率を低減する(Sikorsky JA,Primerano DA,Fenger TW,Denvir J(2007)DNA damage reduces Taq DNA polymerase fidelity and PCR amplification efficiency.Biochem Biophys Res Commun 355(2):431-437)。したがって、ホルマリン/ホルムアルデヒド系固定剤は、分子分析には理想的ではない。
この実施例では、尿試料にスパイクされた、単離された白血球の細胞安定性を、StreckのCell-Free DNA Urine Preserve中のホルムアルデヒド放出保存剤と比較して(実施例4に記載されるように)、本発明の保存剤の存在下で評価した。赤血球の選択的溶解後、1mLの全血から白血球を調製した。ペレット化して洗浄した白血球を尿試料にスパイクし、cfDNA含有量を使用して、白血球の安定性/無傷性を測定した。女性及び男性のドナーからのFMFV尿試料を一緒にプールして、それぞれ、2つの女性及び2つの男性プール尿試料を生成した。試料を、10~20分間、3,000gで遠心分離し、続いて0.2ミクロンフィルタを使用して上清を濾過することによって、「事前に清澄化した」。事前に清澄化された尿試料を等分し、白血球をスパイクし、続いて、表13(以下を参照)に言及される最終濃度の本化学物質、又はStreckのCell-Free DNA Urine Preserveを添加した。有核白血球をスパイクした、事前に清澄化された尿試料に添加された原液(表14)及びエタノールの量を表15に記載する(以下を参照)。製造業者のプロトコルに従い、QiaAmp Circulating Nucleic Acid Extraction Kitを使用して、cfDNA抽出の30~60分(0日目)又は7日前に、試料を室温でインキュベートした。抽出したcfDNAを、β-グロビンqPCRアッセイを使用して定量化した(材料及び方法を参照)。
データ(図7を参照)は、スパイクされた白血球が、本発明の組成物である化学物質Fの存在下で、室温で7日後、ΔCtの中央値がほぼゼロで、ゲノムDNAを上清に漏出させなかったことを示唆し、cfDNAの保存、並びに経時的な細胞の安定性及び完全性を示唆する。本発明の組成物は、DNAを架橋するリスクなしに、室温でcfDNAを安定化する点において、Streckのホルムアルデヒド放出化学物質と機能的に同等である。
実施例8:本組成物は、女性プール及び男性プール尿試料の両方において、室温で7日間、DNAメチル化状態を維持する。
DNAメチル化は、メチル基がDNA分子に付加されるプロセスであり、遺伝子発現を制御するために細胞が使用するいくつかのエピジェネティック機構のうちの1つである。これは、遺伝子発現、胚発生、細胞増殖、分化、及び染色体安定性などの多くの生物学的プロセスにおいて極めて重要な役割を果たす。異常なDNAメチル化は、しばしば、がんなどの疾患の発生をもたらすDNA恒常性の喪失及びゲノム不安定性に関連する(Y Li,TO Tollefsbol(2011)DNA methylation detection:Bisulfite genomic sequencing analysis.Methods Mol Biol 791:11-21)。
理想的な尿保存溶液は、エピジェネティックバイオマーカーとしてのDNAメチル化を伴う研究において、DNAのメチル化状態を維持しなければならない。したがって、DNAメチル化状態に対する化学物質Fの効果を調べるために、25個のCCGG部位を含有するpGL3-basicプラスミドを使用して、インビトロDNAメチル化アッセイを行った。このアッセイは、材料及び方法のセクションに記載されているように、以下のステップを伴った。1)プラスミドのインビトロメチル化、続いて、制限エンドヌクレアーゼ消化を使用したメチル化の確認(図8A)。2)対照1X TE緩衝液又は化学物質F(1X)でインキュベートしたメチル化プラスミドの亜硫酸水素塩処理(以下の表16を参照)、続いて、材料及び方法のセクションに記載されるプライマーを使用したメチル化プラスミドの精製及びPCR増幅。尿試料に添加された原液(表17)及び95%エタノールの量を表18に記載する。1X TE緩衝液、並びに化学物質F溶液中でインキュベートされたメチル化プラスミドの約278塩基対PCR産物の存在は(図8B及び8C)、化学物質Fで処理された女性プール(FP)及び男性プール(MP)尿試料の両方におけるDNAのメチル化状態が、室温で7日間維持されたことを示唆する。
実施例9:本発明の組成物は、室温で7日間保存した後の朝一の最初の排泄尿試料中のヒトパピローマウイルス(HPV)を保存する。
子宮頸がんは、子宮頸がんとの関連性に応じて、高リスク及び低リスクとして分類されるある特定の種類の性器HPVによる性的獲得感染によって引き起こされる(Munoz N,Bosch FX,de Sanjose S,Herrero R,Castellsaque X,Shah KV,Snijders PJ,Meijer CJ(2003)Epidemiologic classification of human papillomavirus types associated with cervical cancer.N Engl J Med 348(6):518-527.Doi:10.1056/NEJMoa021641)。HPV 16、18、31、33、35、45、52、58、39、51、56、及び59は、高リスクHPV遺伝子型として分類されており(Bouvard V,Baan R,Straif K,Grosse Y,Secretan B,El Ghissassi F,Benbrahim-Tallaa L,Guha N,Freeman C,Galichet L,Cogliano V(2009)A review of human carcinogens-Part B:Biological agents.The Lancet Oncology 10:321-322)、このうち、2つのHPV型(16及び18)が、WHOによると、子宮頸がん及び前がん子宮頸部病変の主な原因(70%)である。
非侵襲的である尿は、HPV検出に関する文献に基づいて、子宮頸部検体におけるHPV検出の単純で実現可能な代替物を提供する(Vorsters,P Van Damme,G Clifford(2014)Urine testing for HPV:rationale for using first void.BMJ 349:g6252、Bernal,S.et al.,Comparison of urine and cervical samples for detecting human papillomavirus(HPV)with the Cobas 4800 HPV test,Journal of Clinical Virology 61(2014)548-552、Enerly,E.et al.,Monitoring human papillomavirus prevalence in urine samples:a review,Clinical Epidemiology 2013:5 67-79)。この研究では、外因性HPV環状DNA(HPV16)をスパイクした尿の安定性に対する本組成物の効果を評価した。この系は、HPV16感染患者の尿試料中の保護された(頸部細胞内及び/又は宿主タンパク質で覆われた粒子)、並びに保護されていない状態の両方において存在するであろう内因性ウイルス粒子の混合集団と比較して最も困難なシナリオ(尿空間/マトリックス中に浮遊する保護されていない環状DNA)を提示する。
健常な男性及び女性のドナーが、朝一の最初の排泄(FMFV)尿検体を提供し、これらは、アイスパック上で実験室に輸送され、一緒にプールして、2つの男性及び2つの女性プール尿試料を生成した。精製されたHPV16プラスミドDNA(材料及び方法を参照)を、本発明の組成物である化学物質F(pH4.7~5.0)の有無にかかわらず、1~10ng/mLの濃度で、約1mLのプールされたFMFV尿試料にスパイクし、最大7日間、室温で保存した。尿試料と組み合わせた後の安定化組成物「化学物質F(Chem F)」の構成要素の最終濃度は、表19(以下)に記載される。0日目及び7日目に、HPV16プラスミドスパイクした尿試料の各々の200μLのアリコートを、製造業者のプロトコルに従い、QiaAmp DNA mini kitを使用して全DNA抽出のために処理した。100μLのキット溶出緩衝液を使用してDNAを溶出した。抽出したDNAを更に、HPV16プラスミド骨格上のアンピシリン耐性遺伝子(AmpR)を使用したHPV16プラスミドDNA定量化のためのqPCRアッセイに供した。細菌DNAを、16S qPCRアッセイを使用して定量化した(材料及び方法を参照)。
室温で7日後、本発明の組成物は、ΔCt中央値の顕著な増加を示した保存されていない検体とは異なり、保存された尿検体におけるΔCt中央値がゼロに近いことによって示されるように、FMFV尿試料における外因性スパイクインHPV16プラスミドDNAを安定化した(図9A)。加えて、本発明の組成物は、7日間の室温での保存後の細菌DNA含有量の増加を示唆するΔCtの中央値の顕著な減少を示した保存されていない検体とは異なり、ΔCtの中央値がゼロに近いことによって示されるように、FMFV尿試料中の細菌DNAの増加を防止した(図9B)。尿試料中のスパイクされたHPV16 DNAから得られた安定性結果は、患者試料中に存在する内因性HPV16粒子の安定性に外挿することができる。
実施例10:室温での尿中の細胞外小胞(EV)RNAの保存のための安定化組成物。
試料の種類として非侵襲的である尿は、液体生検目的で使用される場合、血液よりも明らかな利点がある。尿は前立腺分泌物を含み、したがって、前立腺がんの検出及び監視のための潜在的な貴重な供給源となる。前立腺がんは、男性におけるがん関連死亡の第2の主要原因であり、世界中で最も一般的に診断される男性の悪性腫瘍であり、2012年には1100万を超える症例が記録された(http://www.cancerresearchuk.org/)(OE Bryzgunova,MM Zaripov,TE Skvortsova,EA Lekchnov,AE Grigor’eva,IA Zaporozhchenko,EA Morozkin,EI Ryabchikova,YB Yurchenko,VE Voitsitskiy,PP Laktionov(2016)Comparative study of extracellular vesicles from the urine of healthy individuals and prostate cancer patients.PLoS One 11(6):e0157566.Doi:10.1371/journal.pone.0157566)。
最もよく特徴付けられた前立腺がんの尿バイオマーカーは、前立腺がんにおける発現の増加を伴う、PCA3(DD3)として知られる非コードEV RNAである(MJ Bussemakers,A van Bokhoven,GW Verhaegh,FP Smit,HFM Karthaus,JA Schalken,FMJ Debruyne,N Ru,WB Isaacs(1999)DD3:a new prostate-specific gene,highly overexpressed in prostate cancer.Cancer Res 59:5975-5979、KL Pellegrini,DPatil,KJS Douglas,G Lee,K Wehrmeyer,M Torlak,J Clark,CS Cooper,CS Moreno,MG Sanda(2018)Detection of prostate cancer-specific transcripts in extracellular vesicles isolated from post-DRE urine.Prostate 77(9):990-999.Doi:10.1002/pros.23355)。ExoDx前立腺試験(Exosome Diagnostics)も、高悪性度前立腺がんの予測のための尿中エクソソームRNA含有量に基づいている(J McKiernan,MJ Donovan,V O’Neill,S Bentink,M Noerholm,S Belzer,J Skog,MW Kattan,A Partin,G Andriole,G Brown,JT Wei,IM Thompson,P CVarroll(2016)A novel urine exosome gene expression assay to predict high-grade prostate cancer at initial biopsy.JAMA Oncol 2(7):882-889.Doi:10.1001/jamaoncol.2016.0097)。微生物増殖の可能性、並びに試料収集及び実験室への輸送の時点での宿主細胞及び細胞外小胞(EV)の不安定な性質により、多施設収集及び診療所での収集が大規模な募集に対してますます禁止され、また収集と処理との間の時間に変動につながるため、家庭サンプリングのための尿試料の安定化の必要性が推進される。したがって、家庭サンプリングのための尿安定化の開発は、液体生検分析で使用される様々な尿由来バイオマーカー(例えば、前立腺がんにおける尿中EV RNA)の新しい用途を開く。
実験設定のうちの1つでは、朝一の最初の排泄尿試料を、標準的な尿収集カップに健常な男性及び女性のドナーから収集した。検体をアイスパック上で実験室に輸送し、そこで、試料を一緒にプールして、プール尿検体(MP、男性プール、FP、女性プール)を形成した。i)30mLのプールした尿を、安定化組成物の不在下(保存されていない)で保存し、2)24mLのプール尿検体を、安定化組成物[4mLの原液(表20)及び2mLの95%エタノール]と混合し、保存した。原液の組成は、表20に記載される。両方の種類の検体を少なくとも7日間室温(23±3℃)で保存した。尿と混合した後の安定化溶液「化学物質F(Chem F)」の最終組成を表21に記載する。0日目及び7日目に、10mLの各保存されていない尿検体及びChem F含有尿検体のアリコートを、室温で10分間、3,000gで遠心分離し、続いて0.8μM濾過を行った。遠心分離及び濾過後に各検体から回収した事前に清澄化された上清を、ExoRNeasy maxi kitを用いたEV RNA抽出に使用した(Qiagen、材料及び方法を参照)。抽出されたRNA試料の濃度を、2100 Agilent Bioanalyzer及び/又はRibogreen定量化を使用して測定した。cDNAを、M-MLV Reverse Transcriptionキットを使用して調製し、qPCRを、β-アクチン(ACTB)TaqManアッセイを使用して行った(材料及び方法を参照)。cDNA合成のために、保存されていない状態及び安定化状態からの等量(ng)の抽出された全RNAを、所与の尿試料に使用した。
別の実験設定では、男性及び女性の健常なドナーが、Colli-Pee(登録商標)First Void Urine Collection Device(Novosanis)を使用して、ランダムな(真昼)最初の排泄尿試料を提供した。検体をアイスパック上で実験室に輸送し、そこで、試料を一緒にプールして、プール尿検体(MP、男性プール、FP、女性プール)を形成した。i)40mLのプールした尿を、安定化組成物の不在下(保存されていない)で保存し、2)28mLのプール尿検体を、12mLの化学物質F(Chem F)安定化組成物と混合し、保存した。安定化溶液の組成を表22iに記載する。両方の種類の検体を少なくとも7日間室温(23±3℃)で保存した。尿と混合した後の安定化溶液「Chem F」の最終組成を表22iiに記載する。0日目及び7日目に、17mLの各保存されていない検体及びChem F含有検体のアリコートを、室温で10分間、3,000gで遠心分離し、続いて0.8μM濾過を行った。16mLの事前に清澄化された上清を、遠心分離及び濾過後に各検体から回収し、ExoRNeasy maxi kitを使用して、EV RNAを抽出した(Qiagen、材料及び方法を参照)。抽出されたRNA試料の濃度を、2100 Agilent Bioanalyzer及び/又はRibogreen定量化を使用して測定した(材料及び方法を参照)。抽出したEV RNAのプロファイルも、2100 Agilent Bioanalyzerで決定した。cDNA合成のために、保存されていない状態及び安定化状態からの等量(ng)の抽出された全RNAを、所与の尿試料に使用した。cDNAは、M-MLV M-MLV Reverse Transcription kitを使用して調製され、qPCRは、β-アクチンTaqManアッセイを使用して行われた(材料及び方法を参照)。β-アクチンは、qPCRアッセイを使用したエクソソームmRNA定量化のためのハウスキーピング遺伝子とみなされた(H Jiang,Z Li,X Li,J Xia(2015)Intercellular transfer of messenger RNAs in multiorgan tumorigenesis by tumor cell-derived exosomes.Mol Med Rep 11:4657-4663.Doi:10.3892/mmr.2015.3312、KC Miranda,DT Bond,M McKee,J Skog,TG Paunescu,N Da Silva,D Brown,LM Russo(2010)Nucleic acids within urinary exosomes/microvesicles are potential biomarkers for renal disease.Kidney Int 78(2):191-199.Doi:10.1038/ki.2010.106、S Haque,SR Vaiselbuh(2018)Exosomes molecular diagnostics:direct conversion of exosomes into the cDNA for gene amplification by two-step polymerase chain reaction.J Biol Methods 5(3):e96.Doi:10.14440/jbm.2018.249、L Dong,W Lin,P Qi,M Xu,Z Wu,S Ni,D Haung,W-W Weng,C Tan,W Sheng,X Zhou,X Du(2016)Circulating long RNAs in serum extracellular vesicles:their characterization and potential application as biomarkers for diagnosis of colorectal cancer.Cancer Epidemiol Biomarkers Prev 25(7):1158-1166.Doi:10.1158/1055-9965.EPI-16-0006)。
両実験設定からの合計7つの試料(3つの女性プール尿試料及び4つの男性プール尿試料)からの全体的なデータを組み合わせ、図10Aに提示する。図10Aは、室温で7日間保存した後の保存されていない尿検体及び安定化溶液含有尿検体の両方におけるβ-アクチン(ACTB)RNA含有量の[Ct(T7)-Ct(T0)]を表すΔCtを図示する。β-アクチン(ACTB)RNAのΔCt(ΔCtの中央値≧+2;図10A)の増加は、室温で7日間保存された保存されていない検体におけるEV RNA含有量の喪失を示す。しかしながら、Chem F含有尿検体におけるβ-アクチンRNAのΔCtの変化は、著しくなく(ΔCtの中央値はほぼ0であった;図10A)、室温で7日後のEV RNA含有量の安定化を示す。更に、収集時(0日目)の保存されていない(NA)試料に対して、化学物質の添加時の尿試料におけるEV RNA含有量に著しい変化はなかった[図10A(ii)]。図10Bは、0日目及び7日目の保存されていない尿検体及びChem F含有尿検体の両方からのEV RNAの代表的な電気泳動トレースを図示する。電気泳動トレースは、保存されていない0日目の検体と同様のEV RNAプロファイルを示したChem Fを含有する0日目及び7日目の検体とは異なり、7日目の保存されていない尿検体のEV RNAプロファイルにおいて顕著な変化を明確に示す。
別の実験設定では、男性及び女性の健常なドナーが、Colli-Pee(登録商標)First Void Urine Collection Device(Novosanis)を使用して、ランダムな(真昼)最初の排泄尿試料を提供した。検体をアイスパック上で実験室に輸送し、そこで、試料を一緒にプールして、プールした尿検体(MP、男性プール;FP、女性プール)を形成した。プールした尿のアリコートを、1)安定化組成物の不在下(保存されていない)で保存した、2)1:0.43の尿:化学物質比で異なる糖を含有する原液[表22(iii)]と混合し、保存した。全ての検体を少なくとも7日間室温(23±3℃)で保存した。尿と混合した後の安定化溶液の最終組成を表22(iv)に記載する。0日目及び7日目に、8.5mLの各保存されていない尿検体、Chem F含有尿検体、及びStreck保存剤含有尿検体のアリコートを、室温で10分間、3,000gで遠心分離し、続いて0.8μM濾過(Sartorius(登録商標)Minisart NML(登録商標)、カタログ番号16592、又はMillipore(登録商標)Millex(登録商標)-AA、カタログ番号SLAA033SB)を行った。8mLの事前に清澄化された上清を、遠心分離及び濾過後に各検体から回収し、EV RNAを、限外濾過を使用して抽出した(材料及び方法のEV RNA抽出を参照)。抽出されたRNA試料の濃度を、Ribogreen定量化を使用して測定した(材料及び方法を参照)。cDNA合成のために、保存されていない状態及び安定化状態からの等量(ng)の抽出された全RNAを、所与の尿試料に使用した。cDNAを、M-MLV Reverse Transcription kitを使用して調製し、qPCRを、β-アクチンTaqManアッセイを使用して行った(材料及び方法を参照)。
図10Cは、室温で7日間保存した後の保存されていない尿検体及び安定化溶液含有尿検体の両方におけるβ-アクチン(ACTB)RNA含有量の[Ct(T7)-Ct(T0)]を表すΔCtを図示する。β-アクチン(ACTB)RNAのΔCt[ΔCtの中央値>+3.5;図10C(i)]の増加は、室温で7日間保存された保存されていない検体におけるEV RNA含有量の喪失を示す。Chem F及びChem Gを含有する検体は、β-アクチンRNAについて、それぞれ、1.5及び1.1の中央ΔCt値を示し、室温で7日後のEV RNA含有量の効率的な安定化を示した[図10C(i)]。更に、収集時(0日目)の保存されていない(NA)試料に対して、化学物質の添加時の尿試料におけるEV RNA含有量に著しい変化はなかった[図10C(ii)]。
別の実験設定では、男性及び女性の健常なドナーが、Colli-Pee(登録商標)First Void Urine Collection Device(Novosanis)を使用して、ランダムな(真昼)最初の排泄尿試料を提供した。検体をアイスパック上で実験室に輸送し、そこで、試料を一緒にプールして、プール尿検体(MP、男性プール;FP、女性プール)を形成した。プールした尿のアリコートを、1)安定化組成物の不在下(NA、保存されていない)で保存した、2)1:0.43の尿:化学物質比で化学物質F安定化組成物と混合し、保存した、及び3)5mLのStreckの尿保存剤(カタログ番号230216)と混合し、保存した。安定化溶液の組成は、表23(i)に記載される。両方の種類の検体を少なくとも7日間室温(23±3℃)で保存した。尿と混合した後の安定化溶液の最終組成を表23(ii)に記載する。0日目及び7日目に、11mLの各保存されていない尿検体、Chem F含有尿検体、及びStreck保存剤含有尿検体のアリコートを、室温で10分間、3,000gで遠心分離し、続いて0.8μM濾過を行った。10mLの事前に清澄化された上清を、遠心分離及び濾過後に各検体から回収し、ExoRNeasy Maxi kitを使用して、EV RNAを抽出した(Qiagen、材料及び方法を参照)。抽出されたRNA試料の濃度を、Ribogreen定量化を使用して測定した(材料及び方法を参照)。cDNA合成のために、保存されていない状態及び安定化状態からの等量(ng)の抽出された全RNAを、所与の尿試料に使用した。cDNAを、M-MLV Reverse Transcription kitを使用して調製し、qPCRを、β-アクチンTaqManアッセイを使用して行った(材料及び方法を参照)。
図10Dは、室温で7日間保存した後の保存されていない尿検体及び安定化溶液含有尿検体の両方におけるβ-アクチン(ACTB)RNA含有量の[Ct(T7)-Ct(T0)]を表すΔCtを図示する。β-アクチン(ACTB)RNAのΔCt[ΔCtの中央値≧+3.5;図10C(i)]の増加は、室温で7日間保存された保存されていない検体におけるEV RNA含有量の喪失を示す。Chem F含有検体は、β-アクチンRNAについて、+1.1の中央ΔCt値を示し、室温で7日後のEV RNA含有量の効率的な安定化を示した。一方で、7日間の安定時点(T7)のβ-アクチンRNAについて+1.8の中央ΔCt値を示したにもかかわらず、Streck保存剤含有尿検体は、0日目の時点でEV RNAの有意な喪失(+3.3の中央ΔCt値)を示し、EV RNAの安定性及び含有量の全体的な喪失を示唆した[図10D(ii)]。
実施例11:室温での尿中の無細胞RNA(cfRNA)を保存するための安定化組成物。
男性及び女性の健常なドナーが、Colli-Pee(登録商標)First Void Urine Collection Device(Novosanis)を使用して、ランダムな(真昼)最初の排泄尿試料を提供した。検体をアイスパック上で実験室に輸送し、そこで、試料を一緒にプールして、プール尿検体(MP、男性プール;FP、女性プール)を形成した。プールした尿のアリコートを、1)安定化組成物の不在下(保存されていない)で保存した、2)1:0.43の尿:化学物質比で化学物質F安定化組成物と混合し、保存した。安定化溶液の組成は、表24に記載される。両方の種類の検体を少なくとも7日間室温(23±3℃)で保存した。尿と混合した後の安定化溶液の最終組成を表25に記載する。0日目及び7日目に、2.5mLの各保存されていない尿検体及びChem F含有尿検体のアリコートを、室温で10分間、3,000gで遠心分離し、続いて0.8μM濾過を行った。遠心分離及び濾過後に各検体から2mLの事前に清澄化された上清を回収し、QiaAmp circulating nucleic acids extraction kit(Qiagen、材料及び方法を参照)を使用して無細胞核酸を抽出した。抽出された核酸をDNAse消化に供して、DNA混入を除去して、全無細胞RNAを効率的に精製した。抽出されたRNA試料の濃度を、Ribogreen定量化を使用して測定した(材料及び方法を参照)。cDNA合成のために、保存されていない状態及び安定化状態からの等量(ng)の抽出された全RNAを、所与の尿試料に使用した。cDNAを、M-MLV Reverse Transcription kitを使用して調製し、qPCRを、β-アクチンTaqManアッセイを使用して行った(材料及び方法を参照)。
図11(i)は、室温で7日間保存した後の保存されていない尿検体及びChem F含有尿検体の両方におけるβ-アクチン(ACTB)RNA含有量の[Ct(T7)-Ct(T0)]を表すΔCtを図示する。保存されていない検体を室温で7日間保存した後の無細胞RNA含有量の減少を示唆するΔCt中央値の増加(+2.5)があったが、対照的に、1.3のΔCt中央値によって示されるように、室温で7日後のChem F含有検体におけるβ-アクチン無細胞RNAレベルにおける変化はあまりなかった[図11(i)]。更に、収集時(0日目)の保存されていない(NA)試料に対して、化学物質の添加時の尿試料における無細胞RNA含有量に顕著な変化はなかった[図11(ii)]。
実施例12:室温での尿中の尿中細胞RNAの保存のための安定化組成物。
この実施例は、2つの別個の研究で構成される。第1の研究では、8人の男性及び8人の女性のドナーからの真昼の最初の排泄尿試料を、Colli-Pee(登録商標)First-void Urine Collection Device(Novosanis)を使用して収集し、プールして合計4つのプールした尿検体(男性(MP)2つ及び女性(FP)2つ)を形成した。i)40mLの各検体を、安定化組成物の不在下(保存していない)で保存した、及びii)28mLの各尿検体を12mLの原液と混合した(表26)。両方の種類の検体を少なくとも7日間室温(23±3℃)で保存した。尿と混合した後の最終組成を、以下の表27に記載する。
第2の研究では、4人の健常なドナーが、30mLの朝一の最初の排泄(FMFV)尿検体を提供し、それらの尿試料を一緒にプールして、2つのプールした尿検体を生成した。i)30mLの各検体を、安定化組成物の不在下(保存されていない、NA)で保存した、並びにii)24mLの各尿検体を、4mLの原液(表28)及び2mLの95%エタノールと混合した。両方の種類の検体を少なくとも7日間室温(23±3℃)で保存した。尿と混合した後の安定化溶液「Chem F」の最終組成を表29に記載する。比較のために、25mLの尿を、「Cell-free DNA Urine Preserve」(カタログ番号230216)として市販されている、5mLのStreckの尿固定剤(参照組成物)と混合し、室温で少なくとも7日間保存した。参照組成物は、ホルムアルデヒド放出剤イミダゾリジニル尿素、並びにK3 EDTA及びグリシンを含む。
0日目及び7日目に、15~16mLの各保存されていない尿検体、Chem F含有尿検体、及びStreck保存剤含有尿検体のアリコートを、室温で20分間、3,800gで遠心分離した。遠心分離後に各検体から全細胞ペレットを回収し、製造業者のプロトコルに従い、材料及び方法に記載されているTrizol LS試薬(研究I)又はQiagen RNeasy plus Mini Kit(研究II)のいずれかを使用して尿細胞RNAを抽出した。β-アクチン(ACTB)TaqManベースのRT-qPCR実験を使用して抽出された細胞RNAでの標的化mRNA分析を、記載されるように行った(材料及び方法を参照)。
第1の実験設定からの合計4つの試料(2つの女性プール尿試料及び2つの男性プール尿試料)からの全体的なデータを組み合わせ、図12Aに提示する。図12A(i)は、室温で7日間保存した後の保存されていない尿検体及びChem F含有尿検体の両方におけるβ-アクチン(ACTB)RNA含有量の[Ct(T7)-Ct(T0)]を表すΔCtを図示する。細胞β-アクチン(ACTB)RNA含有量のΔCtの劇的な増加があり、室温で7日間保存された保存されていない検体における細胞RNA含有量の劇的な喪失を示した。しかしながら、細胞β-アクチンRNAのΔCtは、保存されていない検体と比較したとき(図12A(i))、Chem F含有検体において著しく低く、これは、室温で7日後の安定化溶液を含有する尿検体における細胞RNAの安定性を示す。更に、収集時(0日目)の保存されていない(NA)試料に対して、化学物質の添加時の尿試料における細胞RNA含有量に主な変化はなかった[図12A(ii)]。
図12B(i)は更に、細胞β-アクチン(ACTB)RNA含有量のΔCtの劇的な増加があり、室温で7日間保存された保存されていない検体及びStreckの尿保存剤含有検体の両方における細胞RNA含有量の劇的な喪失を示した。しかしながら、細胞β-アクチンのΔCtは、保存されていない検体及びStreckの保存剤含有検体と比較したとき、Chem F含有検体において著しく低かった[図12B(i)]。更に、Chem F含有検体と比較したとき、Streckの保存剤含有検体は、収集時(0日目)の保存されていない(NA)試料に対して、化学物質の添加時の尿試料における細胞RNA含有量により大きい変化を示した[図12B(ii)]。全体的に、このデータは、室温で7日後の本安定化組成物を含有する検体において細胞RNA安定性を示す。
実施例13:室温での尿中の尿中細胞DNAの保存のための安定化組成物。
この研究では、健常な6人の男性及び6人の女性のドナーからの真昼の最初の排泄尿試料を、Colli-Pee(登録商標)First-void Urine Collection Device(Novosanis)を使用して収集し、プールして合計4つのプールした尿検体[2つの男性プール(MP)及び2つの女性プール(FP)]を形成した。i)30mLの各検体を、安定化組成物の不在下(保存していない)で保存した、及びii)21mLの各尿検体を9mLの原液と混合した(表30)。両方の種類の検体を少なくとも7日間室温(23±3℃)で保存した。尿と混合した後の最終組成を、以下の表31に記載する。
0日目及び7日目に、15mLの各保存されていない検体及びChem F含有検体のアリコートを、室温で10分間、3000gで遠心分離した。遠心分離後に各検体から全細胞ペレットを回収し、製造業者のプロトコルに従って、QiaAmp DNA Mini Kit(Qiagen)を使用して尿細胞DNAを抽出した。抽出した細胞DNAのプロファイルを、ゲノムDNA tapeを使用して、Agilent 4200 Tapestationで評価した。抽出したDNAを使用して、記載されるようにDNA安定性を測定するために、約1KbのPCR産物(GAPDH遺伝子)を増幅した(材料及び方法を参照)。
図13Aは、保存されていない尿検体(NA)及び化学物質F含有尿検体の両方における、抽出された細胞DNAの0日目及び7日目のTapestationプロファイルを図示する。FP試料では、室温で7日間保存された保存されていない検体において、高分子量ゲノムDNAの一貫した劇的な喪失があった。MPの保存されていない試料では、1つのプールした試料は、細菌増殖による高分子量ゲノムDNAの増加を示し、一方、第2のプールした試料は、室温で7日後に高分子量ゲノムDNAの著しい減少を示した。しかしながら、高分子量ゲノムDNAのプロファイルは、室温で7日後のChem F含有FP及びMPの両方の尿検体において保存され(図13A)、したがって、細胞DNAの安定性を示した。次に、アンプリコンサイズが約1KbのGAPDH遺伝子の標的化増幅を行い、0日目及び7日目の時点での保存されていない尿検体及びChem F含有尿検体の両方における高分子量DNAバンドの安定性を決定した。
図13Bは、GAPDH PCR増幅の結果を示す。約1Kbの産物の存在は、室温で7日間保存した後、Chem F含有FP及びMP両方の尿検体において、ヒト細胞DNAの安定性を強く示す。保存されていない検体では、GAPDH PCR増幅は失敗し、ヒト細胞DNAの安定性が欠如していることが示された。材料及び方法に記載されているように、FP及びMP両方の検体から抽出されたDNAで細菌16S qPCRを行った。0日目に対して7日目の細菌DNA含有量に著しい変化を示さなかった化学物質F(Chem F)含有検体とは異なり、細菌16s qPCRは、室温で7日間保持されたFP及びMPの両方の保存されていない尿試料における細菌DNA含有量の割合の劇的な増加を示した(図13C)。全体として、データは、室温で7日間保存した後の安定化溶液を含有する尿検体において、ヒト細胞DNAが保存され、細菌増殖が防止されることを示唆する。一方、保存されていない検体は、7日間の室温での保存後、ヒト細胞DNAの完全な喪失及び細菌DNAの劇的な増加を示した。
実施例14:室温で保存された唾液試料における無細胞核酸プロファイルを保存するための安定化組成物。
尿と同様に、唾液サンプリングは、簡単で安全かつ安価であり、家庭での収集に理想的である。唾液は、唾液腺に栄養を与える血管系から濾過、処理、及び分泌される様々な分子(例えば、酵素、ホルモン、抗体、ムチン、増殖因子、核酸、エクソソーム、及び抗菌成分)で構成される。これらの多くは、経細胞又は傍細胞経路により細胞間の空間を通過することによって、血液から唾液に入る。したがって、血液中に見出されるほとんどの化合物は、唾液中にも存在する。したがって、唾液は、健康及び疾患を監視するための高い潜在能力を示す(Y-H Lee and DT Wong(2009)Saliva:an emerging biofluid for early detection of diseases.Am J Dent 22(4):241-248、K-A Hyun,H Gwak,J Lee,B Kwak,H-I Jung(2018)Salivary exosome and cell-free DNA for cancer detection.Micromachines 9:340)。
この研究では、生の唾液試料を6人の健常な個体から収集し、一緒に混合して、プールした唾液試料を形成した。i)7mLのプールした唾液試料を、3mLの1X TE緩衝液(Thermo Fisher Scientific、カタログ番号AM9858)(保存されていない)と混合し、ii)7mLのプールした唾液を、3mLの原液と混合した(表32を参照)。細胞外コンパートメントと細胞コンパートメントの効率的な分離のために、TE緩衝液を保存されていない検体に添加して、唾液の粘液性を克服した。両方の種類の検体を少なくとも7日間室温(23±3℃)で保存した。唾液と混合した後の最終組成を以下の表33に記載する。
0日目及び7日目に、4.5mLの各保存されていない検体及び化学物質F(Chem F)含有検体のアリコートを、室温で20分間、3,800gで遠心分離した。遠心分離後に各検体から4.0mLの上清を回収し、QIAamp Circulating Nucleic Acids Kit(Qiagen、材料及び方法を参照)を使用して無細胞核酸を抽出した。抽出した無細胞核酸のプロファイルを、HS D5000 tape(Agilent、カタログ番号5067-5592)を使用して、Agilent 4200 Tapestationで評価した。図14は、保存されていない唾液検体(NA)及び保存されたChem F含有唾液検体の両方における、0日目及び7日目の抽出された無細胞DNAのTapestationプロファイルを図示する。Tapestationデータ(図14)は、室温で7日後の安定化溶液を含む唾液試料における無細胞DNAプロファイルの保存を明確に示し、一方、0日目のプロファイルと比較して、室温で7日後の保存されていない試料における無細胞DNAプロファイルに劇的な変化があった。
本明細書で言及される全ての刊行物、特許、及び特許出願は、本発明が属する当業者の技術レベルを示し、各個々の刊行物、特許、又は特許出願が、具体的かつ個別に、参照により組み込まれると示されるのと同じ程度に、参照により本明細書に組み込まれる。
このようにして、本発明を説明すると、同様のことが多くの点で変化し得ることは明らかであろう。そのような変形は、本発明の趣旨及び範囲から逸脱するとみなされるべきではなく、当業者には明らかであろう全てのそのような変更は、以下の特許請求の範囲内に含まれることが意図される。特許請求の範囲の範囲は、説明のために設定された好ましい実施形態に限定されるべきではなく、全体としての説明と一致する最も広範な解釈を与えられるべきである。
Claims (50)
- 周囲温度で体液を保存するための水性安定化組成物であって、
単糖、二糖、又はこれらの組み合わせから選択される糖と、
緩衝剤と、
C1-C6アルカノールと、
ホウ酸、ホウ酸の塩、又はこれらの組み合わせと、
キレート剤と、を含み、
前記組成物が、4.5~5.2のpHを有する、水性安定化組成物。 - 前記糖が、単糖である、請求項1に記載の組成物。
- 前記単糖が、フルクトース、グルコース、マンノース、ガラクトース、又はこれらの組み合わせから選択される、請求項2に記載の組成物。
- 前記単糖が、フルクトース、グルコース、又はこれらの組み合わせから選択される、請求項3に記載の組成物。
- 前記糖が、二糖である、請求項1に記載の組成物。
- 前記二糖が、トレハロース、ラクトース、若しくはスクロース、又はこれらの組み合わせから選択される、請求項5に記載の組成物。
- 前記二糖が、スクロースである、請求項6に記載の組成物。
- 前記緩衝剤が、酢酸緩衝液、クエン酸緩衝液、又はこれらの組み合わせであり、
任意選択で、前記酢酸緩衝液が、酢酸ナトリウム、酢酸カリウム、酢酸アンモニウム、又はこれらの組み合わせから選択され、
任意選択で、前記クエン酸緩衝液が、クエン酸ナトリウム、クエン酸アンモニウム、又はこれらの組み合わせから選択される、請求項1~7のいずれか一項に記載の組成物。 - 前記緩衝剤が、酢酸ナトリウムである、請求項8に記載の組成物。
- 前記C1-C6アルカノールが、メタノール又はエタノールから選択される、請求項1~9のいずれか一項に記載の組成物。
- 前記C1-C6アルカノールが、エタノールである、請求項10に記載の組成物。
- 前記キレート剤が、エチレンジアミン三酢酸(EDTA)、1,2-シクロヘキサンジアミン四酢酸(CDTA)、ジエチレントリアミン五酢酸(DTPA)、テトラアザシクロドデカン四酢酸(DOTA)、テトラアザシクロテトラデカン四酢酸(TETA)、デスフェリオキシミン、又はこれらのキレータ類似体から選択される、請求項1~11のいずれか一項に記載の組成物。
- 前記キレート剤が、CDTAである、請求項12に記載の組成物。
- 前記糖が、約5%~約45%(重量/体積)、又は約5%~約40%(重量/体積)、又は約10%~約30%(重量/体積)、又は約18%~約22%(重量/体積)、又は約20%(重量/体積)の量で存在し、
前記緩衝剤が、約150mM~約1.75M、又は約150mM~約1.5M、又は約500mM~約1.2M、又は約0.7M~約0.8M、又は約0.75Mの量で存在し、
前記C1-C6アルカノールが、約5%~約50%(体積/体積)、又は約10%~約30%(体積/体積)、又は約20%~約25%(体積/体積)、又は約23%(体積/体積)の量で存在し、
前記ホウ酸、前記ホウ酸の塩、又は前記これらの組み合わせが、約0.5%~約5%(重量/体積)、又は約1%~約3%(重量/体積)、又は約2%~約2.5%(重量/体積)、又は約2.2%(重量/体積)の量で存在し、
前記キレート剤が、約10mM~約120mM、又は約10mM~約100mM、又は約30mM~約70mM、又は約40mM~約60mM、又は約50mMの量で存在する、請求項1~13のいずれか一項に記載の組成物。 - 前記組成物が、
約5%~約45%(重量/体積)、又は約5%~約40%(重量/体積)、又は約10%~約30%(重量/体積)、又は約18%~約22%(重量/体積)、又は約20%(重量/体積)の量のフルクトース、グルコース、スクロース、又はこれらの組み合わせと、
約150mM~約1.75M、又は約150mM~約1.5M、又は約500mM~約1.2M、又は約0.7M~約0.8M、又は約0.75Mの量の酢酸ナトリウムと、
約5%~約50%(体積/体積)、又は約10%~約30%(体積/体積)、又は約20%~約25%(体積/体積)、又は約23%(体積/体積)の量のメタノール、エタノール、又はこれらの組み合わせと、
約0.5%~約5%(重量/体積)、又は約1%~約3%(重量/体積)、又は約2%~約2.5%(重量/体積)、又は約2.2%(重量/体積)の量のホウ酸と、
約10mM~約120mM、又は約10mM~約100mM、又は約30mM~約70mM、又は約40mM~約60mM、又は約50mMの量CDTAと、を含むか、本質的にそれらからなるか、又はそれらからなる、請求項1~14のいずれか一項に記載の組成物。 - 前記組成物が、
約5%~約45%(重量/体積)、又は約5%~約40%(重量/体積)、又は約10%~約30%(重量/体積)、又は約18%~約22%(重量/体積)、又は約20%(重量/体積)の量のフルクトース、グルコース、又はこれらの組み合わせと、
約150mM~約1.75M、又は約150mM~約1.5M、又は約500mM~約1.2M、又は約0.7M~約0.8M、又は約0.75Mの量の酢酸ナトリウムと、
約5%~約50%(体積/体積)、又は約10%~約30%(体積/体積)、又は約20%~約25%(体積/体積)、又は約23%(体積/体積)の量のエタノールと、
約0.5%~約5%(重量/体積)、又は約1%~約3%(重量/体積)、又は約2%~約2.5%(重量/体積)、又は約2.2%(重量/体積)の量のホウ酸と、
約10mM~約120mM、又は約10mM~約100mM、又は約30mM~約70mM、又は約40mM~約60mM、又は約50mMの量CDTAと、を含むか、本質的にそれらからなるか、又はそれらからなる、請求項1~15のいずれか一項に記載の組成物。 - 前記組成物が、前記体液中に含まれる細胞、細胞外小胞、核酸、及び/又は微生物を安定化する、請求項1~16のいずれか一項に記載の組成物。
- 前記細胞が、がん細胞又は有核血液細胞から選択される、請求項17に記載の組成物。
- 前記核酸が、デオキシリボ核酸(DNA)である、請求項17に記載の組成物。
- 前記DNAが、循環腫瘍DNA(ctDNA)などの無細胞DNA(cfDNA)を含む、請求項19に記載の組成物。
- 前記核酸が、リボ核酸(RNA)である、請求項17に記載の組成物。
- 前記RNAが、無細胞RNA(cfRNA)を含む、請求項21に記載の組成物。
- 前記RNAは、細胞外小胞RNA(EV RNA)を含む、請求項21に記載の組成物。
- 前記微生物が、細菌又はウイルスから選択される、請求項17に記載の組成物。
- 体液を保存するための方法であって、
a)前記体液の試料を得ることと、
b)前記体液を、請求項1~24のいずれか一項に定義される水性安定化組成物と接触させて、混合物を形成することと、
c)前記(b)の混合物を混合して均一な混合物を形成することと、
d)前記均一な混合物を周囲温度で保存することと、を含む、方法。 - 前記体液を保存することが、前記体液に含まれる細胞、細胞外小胞、核酸、及び/又は微生物を安定化することを含む、請求項25に記載の方法。
- 前記細胞が、がん細胞又は有核血液細胞から選択される、請求項26に記載の方法。
- 前記核酸が、デオキシリボ核酸(DNA)である、請求項26に記載の方法。
- 前記DNAが、循環腫瘍DNA(ctDNA)などの無細胞DNA(cfDNA)を含む、請求項28に記載の方法。
- 前記核酸が、リボ核酸(RNA)である、請求項26に記載の方法。
- 前記RNAが、無細胞RNA(cfRNA)を含む、請求項30に記載の方法。
- 前記RNAは、細胞外小胞RNA(EV RNA)を含む、請求項30に記載の方法。
- 前記微生物が、細菌又はウイルスから選択される、請求項26に記載の方法。
- 前記体液中に含まれる前記細胞、核酸、細胞外小胞、及び/又は微生物が、周囲温度で少なくとも7日間、又は周囲温度で少なくとも14日間安定化される、請求項26~33のいずれか一項に記載の方法。
- 前記体液が、尿又は唾液である、請求項1~24のいずれか一項に記載の組成物、又は請求項25~34のいずれか一項に記載の方法。
- 水性組成物であって、
単糖、二糖、又はこれらの組み合わせから選択される糖と、
緩衝剤と、
C1-C6アルカノールと、
ホウ酸、ホウ酸の塩、又はこれらの組み合わせと、
キレート剤と、
体液と、を含む、水性組成物。 - 前記糖が、単糖である、請求項36に記載の組成物。
- 前記単糖が、フルクトース、グルコース、マンノース、ガラクトース、又はこれらの組み合わせから選択される、請求項37に記載の組成物。
- 前記単糖が、フルクトース、グルコース、又はこれらの組み合わせから選択される、請求項38に記載の組成物。
- 前記糖が、二糖である、請求項36に記載の組成物。
- 前記二糖が、トレハロース、ラクトース、若しくはスクロース、又はこれらの組み合わせから選択される、請求項40に記載の組成物。
- 前記二糖が、スクロースである、請求項41に記載の組成物。
- 前記緩衝剤が、酢酸緩衝液、クエン酸緩衝液、又はこれらの組み合わせであり、
任意選択で、前記酢酸緩衝液が、酢酸ナトリウム、酢酸カリウム、酢酸アンモニウム、又はこれらの組み合わせから選択され、
任意選択で、前記クエン酸緩衝液が、クエン酸ナトリウム、クエン酸アンモニウム、又はこれらの組み合わせから選択される、請求項36~42のいずれか一項に記載の組成物。 - 前記緩衝剤が、酢酸ナトリウムである、請求項43に記載の組成物。
- 前記C1-C6アルカノールが、メタノール又はエタノールから選択される、請求項36~44のいずれか一項に記載の組成物。
- 前記C1-C6アルカノールが、エタノールである、請求項45に記載の組成物。
- 前記キレート剤が、エチレンジアミン三酢酸(EDTA)、1,2-シクロヘキサンジアミン四酢酸(CDTA)、ジエチレントリアミン五酢酸(DTPA)、テトラアザシクロドデカン四酢酸(DOTA)、テトラアザシクロテトラデカン四酢酸(TETA)、デスフェリオキシミン、又はこれらのキレータ類似体から選択される、請求項36~46のいずれか一項に記載の組成物。
- 前記キレート剤が、CDTAである、請求項47に記載の組成物。
- 前記糖が、約1.5%~約15%(重量/体積)、又は約2%~約10%(重量/体積)、又は約5%~約7%(重量/体積)、又は約6%(重量/体積)の量で存在し、
前記緩衝剤が、約50mM~約500mM、又は約200mM~約400mM、又は約220mM~約240mM、又は約230mM、又は約225mMの量で存在し、
前記C1-C6アルカノールが、約2%~約40%(体積/体積)、又は約3%~約20%(体積/体積)、又は約5%~約10%(体積/体積)、又は約6.5%(体積/体積)、又は約6.9%(体積/体積)の量で存在し、
前記ホウ酸、前記ホウ酸の塩、又は前記これらの組み合わせが、約0.1%~約2%(重量/体積)、又は約0.2%~約1.5%(重量/体積)、又は約0.5%~約1.0%(重量/体積)、又は約0.7%(重量/体積)、又は約0.6%(重量/体積)の量で存在し、
前記キレート剤が、約2.5mM~約50mM、又は約5mM~約25mM、又は約10mM~約20mM、又は約16mM、又は約15mMの量で存在する、請求項36~48のいずれか一項に記載の組成物。 - 前記体液が、尿又は唾液である、請求項36~49のいずれか一項に記載の組成物。
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