JP6521321B2 - Biomarkers of fatigue and their use - Google Patents
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Description
本発明は、疲労を評価するバイオマーカーおよび該バイオマーカーを用いた疲労の評価および診断に関する。 The present invention relates to a biomarker for evaluating fatigue and evaluation and diagnosis of fatigue using the biomarker.
日本国における疫学調査によれば、一般大衆の約60%が疲労を自覚しており、その半数以上が6ヶ月以上続く疲労に悩まされている。このような慢性的な疲労を感じている人の約半数が、仕事または学業の能率低下を訴えており、かかる疲労による経済的損失は1兆円以上と予測されている。 According to epidemiological survey in Japan, about 60% of the general public are aware of fatigue, and more than half of them are suffering from fatigue lasting more than 6 months. About half of people who feel such chronic fatigue complain of work or academic inefficiency, and the economic loss from such fatigue is predicted to be 1 trillion yen or more.
慢性的な疲労を感じている人の中には、たとえ疲れていなくても極度の疲労を感じてしまう、未だ原因が十分解明されていない慢性疲労症候群(Chronic Fatigue Syndrome)の患者が含まれている。慢性疲労症候群患者は、身体及び思考力両方の激しい疲労を主訴とすることが多く、それに伴い、日常生活の質(QOL)も著しく阻害される。臨床上、慢性疲労症候群は、疲労の蓄積による慢性疲労と区別して扱われるが、その診断ができる医師は少なく、また、効果的な治療法も見出されていない。 Some people who feel chronic fatigue include patients with chronic fatigue syndrome whose cause is not yet well understood, who feel extreme fatigue even if not tired. There is. Patients with chronic fatigue syndrome often complain of intense fatigue, both physical and thinking, and their quality of life (QOL) is also severely impaired. Clinically, chronic fatigue syndrome is treated separately from chronic fatigue due to the accumulation of fatigue, but few doctors can diagnose it and no effective treatment has been found.
これまでの疲労診断の多くは、患者の主観と医師の診断に基づくものであるため、疲労を客観的に診断するための指標の確立が望まれている。特許文献1には、免疫力低下の原因の1つとして挙げられているウイルス感染に着目し、ウイルスの挙動を疲労度の指標として評価する技術が開示されている。非特許文献1には、疲労を加速度脈波によって客観的に測定/評価する試みが開示されている。
Since most of the fatigue diagnoses so far are based on the patient's subjectivity and the physician's diagnosis, establishment of an index for objectively diagnosing fatigue is desired.
疲労の原因や疲労のメカニズムは複雑であり、その全貌は解明されていない。しかしながら、例えば疲労の治療等の応用を考慮した場合は特に、生体が本来有しているメカニズムや疲労の原因に則して、疲労を客観的に評価する技術の開発が望まれている。 The causes of fatigue and the mechanism of fatigue are complex, and the whole picture has not been elucidated. However, for example, in consideration of application such as treatment of fatigue, development of a technique for objectively evaluating fatigue is desired in accordance with the mechanism originally possessed by the living body and the cause of fatigue.
特許文献1に記載の技術は、被験者の体液を採取し、体液中のヒトヘルペスウイルスの量を測定し、疲労度との関係を評価している。しかし、この技術は、ヒト(宿主)に感染したウイルスの挙動を観察するものであり、ヒトにおける疲労の原因やメカニズムを反映したバイオマーカーを測定するものではない。そのため、特許文献1記載の技術では、個々の被験者の疲労状態を評価したり、治療法または予防法を提供したりすることができない。また、非特許文献1記載の技術は、非侵襲的に実施され得るという利点があるが、特殊な機器による指尖容積脈波の測定、および特殊な原理に基づくデータ処理が必要であり、汎用性に乏しい。
The technique described in
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、疲労を客観的かつ簡便に評価および診断することを可能にする方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a method which makes it possible to objectively and simply evaluate and diagnose fatigue.
本発明者らは、上述の課題を解決するために、慢性疲労症候群患者、慢性疲労患者及び健常者からの血漿サンプルを用いて包括的且つ網羅的なメタボローム解析研究を行い、複雑な生体内の代謝に関わる各血漿サンプルに存在する多種の代謝物質の濃度を調べた。そして、統計解析を加えたところ、特定の代謝物質の増減パターンが疲労状態を反映していることを見出し、この増減パターンに基づいて生体代謝情報を数値化または定量化することにより、客観的かつ簡便な疲労診断を行うことが可能になることを明らかにし、本発明を完成させるに至った。即ち、本発明は、以下の通りである。
(1)被験者から得た生体サンプル中のオルニチン濃度とシトルリン濃度との比率(OC比率)を得る工程と、前記比率(OC比率)に基づいて、前記被験者における疲労の状態を評価する工程とを包含する、疲労を評価する方法。
(2)オルニチン濃度を測定するための試薬とシトルリン濃度を測定するための試薬とを備えている、疲労を評価するためのキット。
(3)疲労を評価するための基準値と、オルニチン濃度とシトルリン濃度との比率(OC比率)とを受け取って、疲労を評価するための評価情報を生成する演算部、および、前記評価情報を受け取って、疲労を評価する評価部、を備えた疲労評価システム。
(4)疲労を評価する方法であって、被験者から得た生体サンプル中のバイオマーカーの値を得る工程と、前記バイオマーカーの値に基づいて、前記被験者における疲労の状態を評価する工程とを包含し、前記バイオマーカーの値が、1)2-アミノ酪酸(2AB)、2−オキソグルタル酸(2-oxoglutarate)、3−ヒドロキシ酪酸(3-Hydroxybutyrate)、3−メチルヒスチジン(3-Methylhistidine)、4-ヒドロキシ−3−メトキシベンゾエート(4-Hydroxy-3-methoxybenzoate)、4−メチル−2−オキソペンタノエート(4-methyl-2-oxopentanoate)、5-オキソプロリン(5-Oxoproline)、アラニン(Ala)、アルギニン(Arg)、アスパラギン(Asn)、アスパラギン酸(Asp)、アゼライン酸(Azelate)、ベータアラニン(beta-Ala)、ベタイン(Betaine)、カルニチン(Carnitine)、コリン(Choline)、シトルリン(Citrulline)、クレアチン(Creatine)、クレアチニン(Creatinine)、シスチン(Cystine)、ガンマブチロベタイン(Gamma-Butyrobetaine)、グルタミン(Gln)、グルタミン酸(Glu)、グリシン(Gly)、ヒスチジン(His)、ヒドロキシプロリン(Hydroxyproline)、イソロイシン(Ile)、ロイシン(Leu)、リジン(Lys)、メチオニン(Met)、ムケート(Mucate)、N,N-ジメチルグリシン(N,N-Dimethylglycine)、オルニチン(Ornithine)、フェニルアラニン(Phe)、プロリン(Pro)、尿素(Urea)、ピルビン酸(Pyruvate)、サルコシン(Sarcosine)、セリン(Ser)、タウリン(Taurine)、トレオニン(Thr)、トリプトファン(Trp)、チロシン(Tyr)、尿酸(Urate)、及び、バリン(Val)からなる群より選択される少なくとも一種のバイオマーカーの生体サンプル中の濃度であるか、2)前記群にシス−アコニット酸(Cis-aconitate)、クエン酸(Citrate)、イソクエン酸(Isocitrate)、乳酸(Lactate)、リンゴ酸(Malate)、及びコハク酸(Succinate)を加えた群より選択される複数種のバイオマーカーの生体サンプル中の濃度の比率または差分である、疲労を評価する方法。The present inventors conducted comprehensive and comprehensive metabolomic analysis research using plasma samples from chronic fatigue syndrome patients, chronic fatigue patients, and healthy individuals to solve the above-mentioned problems, and complicated in vivo The concentrations of various metabolites present in each plasma sample involved in metabolism were examined. Then, when statistical analysis is added, it is found that the increase and decrease pattern of a specific metabolite reflects the state of fatigue, and it is objectively obtained by quantifying or quantifying biological metabolism information based on the increase and decrease pattern. It has been clarified that it is possible to carry out a simple fatigue diagnosis, and the present invention has been completed. That is, the present invention is as follows.
(1) obtaining a ratio (OC ratio) of ornithine concentration to citrulline concentration in a biological sample obtained from a subject, and evaluating a state of fatigue in the subject based on the ratio (OC ratio) Methods to assess fatigue, including.
(2) A kit for evaluating fatigue, comprising a reagent for measuring ornithine concentration and a reagent for measuring citrulline concentration.
(3) A calculation unit that receives a reference value for evaluating fatigue and a ratio (OC ratio) of ornithine concentration to citrulline concentration to generate evaluation information for evaluating fatigue, and the evaluation information Fatigue evaluation system comprising an evaluation unit that receives and evaluates fatigue.
(4) A method of evaluating fatigue, comprising the steps of: obtaining a value of a biomarker in a biological sample obtained from a subject; and evaluating the state of fatigue in the subject based on the value of the biomarker. The values of the biomarkers include: 1) 2-aminobutyric acid (2AB), 2-oxoglutarate, 3-hydroxybutyrate, 3-methylhistidine, 4-hydroxy-3-methoxybenzoate (4-hydroxy-3-methoxybenzoate), 4-methyl-2-oxopentanoate (4-methyl-2-oxopentanoate), 5-oxoproline (5-Oxoproline), alanine (4-hydroxy-2-methoxybenzoate) Ala), arginine (Arg), asparagine (Asn), aspartic acid (Asp), azelaic acid (Azelate), beta-alanine (beta-Ala), betaine (Betaine), carnitine (Carnitine), choline (Ch) oline, Citrulline, Creatine, Creatinine, Crysine, Cystine, Gamma-Butyrobetaine, Glutamine (Gln), Glutamic Acid (Glu), Glycine (Gly), Histidine (Gly) His), Hydroxyproline (Hydroxyproline), Isoleucine (Ile), Leucine (Leu), Lysine (Lys), Methionine (Met), Mucate, N, N-Dimethylglycine (N, N-Dimethylglycine), Ornithine Ornithine), phenylalanine (Phe), proline (Pro), urea (Urea), pyruvate (Pyruvate), sarcosine (Sarcosine), serine (Ser), taurine (Taurine), threonine (Thr), tryptophan (Trp), tyrosine Biological sump of at least one biomarker selected from the group consisting of (Tyr), uric acid (Urate), and valine (Val) Concentration in the group, or 2) in the group above: cis-aconitate (Cis-aconitate), citric acid (Citrate), isocitrate (Isocitrate), lactic acid (Lactate), malic acid (Malate), and succinic acid (Succinate) A method of evaluating fatigue which is a ratio or difference of concentrations in a biological sample of a plurality of types of biomarkers selected from the group added with).
本発明は、疲労の評価および診断を客観的かつ簡便に行うことを可能にする。本発明はさらに、疲労の治療に有用な技術を提供し得る。 The present invention makes it possible to objectively and simply evaluate and diagnose fatigue. The present invention may further provide techniques useful for the treatment of fatigue.
〔A〕生体サンプル
本明細書中にて使用される場合、用語「生体サンプル」は、被験体から採取された任意の組織(血液等の体液を含む。)または細胞が意図され、これらから調製された組織切片または細胞溶解物もまた生体サンプルに包含され得る。本発明に用いるに好ましい生体サンプルとしては、血液、唾液、尿、間質液、汗、およびこれらからの調製物(例えば、血清、血漿など)などが挙げられるがこれらに限定されない。生体サンプルは好ましくは血液または血液調製物(血清、血漿など)である。[A] Biological Sample As used herein, the term "biological sample" refers to any tissue (including body fluids such as blood) or cells taken from a subject and prepared therefrom Tissue sections or cell lysates may also be included in the biological sample. Preferred biological samples for use in the present invention include, but are not limited to, blood, saliva, urine, interstitial fluid, sweat, preparations therefrom (eg, serum, plasma etc.) and the like. The biological sample is preferably blood or a blood preparation (serum, plasma etc).
〔1〕疲労
現在、疲労・倦怠感を主症状として医療機関へ訪れる患者(急性疲労・慢性疲労・慢性疲労症候群を含む)の数は、痛みを主症状とする患者の数に次いで2番目に多い。しかしながら、疲労を客観的に評価する方法は、これまでに開発されていない。疲労感および倦怠感は、ヒトが日常的に経験する感覚であり、生体のホメオスタシスの乱れを知らせる重要な生体シグナルである。しかし、疲労感はあくまでも主観的なものであり、疲労度を客観的に示すものではない。乳酸が疲労の原因物質であると考えられた時期もあるが、乳酸レベルの変動は、運動の指標になり得るが、疲労状態の指標にはならないということもわかってきている。さらに、疲労に効果的な治療法も見出されていない。[1] Fatigue Currently, the number of patients (including acute fatigue, chronic fatigue and chronic fatigue syndrome) who visit a medical institution with fatigue and fatigue as the main symptoms is second only to the number of patients with pain as the main symptom. There are many. However, no method of objectively evaluating fatigue has been developed so far. Feelings of fatigue and fatigue are the senses that humans experience on a daily basis, and are important biological signals that indicate disturbances in homeostasis of the living body. However, the sense of fatigue is only subjective and does not objectively indicate the degree of fatigue. Although lactic acid is considered to be a causative agent of fatigue at some times, it has also been found that fluctuations in lactic acid levels can be indicators of exercise but not indicators of fatigue. Furthermore, no effective treatment for fatigue has been found.
アメリカ疾病予防管理センター(CDC)が、「慢性疲労症候群」という、原因不明の強い疲労を呈する疾患を1988年に報告してから、そのメカニズムの解明、バイオマーカーの探索、および治療予防法の開発を中心とした、種々の研究がなされてきた。しかし、慢性疲労症候群の発症メカニズムは未だ解明されておらず、客観的バイオマーカーについても開発されていない。現在においても、CDCが1994年に発表した、症状および身体所見の基準を用いて慢性疲労症候群の診断がなされている。 The American Center for Disease Prevention and Control (CDC) reported a chronic fatigue syndrome disease with strong fatigue of unknown cause in 1988, and then elucidated the mechanism, searched for biomarkers, and developed treatment and prevention methods. A variety of research has been done, focusing on However, the onset mechanism of chronic fatigue syndrome has not been elucidated yet, and no objective biomarker has been developed. Even now, chronic fatigue syndrome is diagnosed using the criteria of symptoms and physical findings published by CDC in 1994.
一方、これまでに、慢性疲労症候群において、ウイルス活性化または自律神経異常を指標とした疲労バイオマーカーが提案されている。しかし、これらはヒトの疲労の原因やそのメカニズムに則したものではないため、疲労(慢性疲労、慢性疲労症候群を含むが、特に慢性疲労、慢性疲労症候群)に特異的なバイオマーカーとはいいがたい。さらに、これらは、ホメオスタシスの維持/回復のメカニズムの間接的な指標であっても直接的な指標ではないため、具体的な治療法の提供にまで発展させることは試行錯誤が必要である。 On the other hand, so far, in chronic fatigue syndrome, fatigue biomarkers have been proposed which use viral activation or autonomic nervous abnormality as an index. However, since these are not based on the cause of human fatigue or the mechanism thereof, it is good as a biomarker specific to fatigue (including chronic fatigue and chronic fatigue syndrome, but particularly chronic fatigue and chronic fatigue syndrome) I want to. Furthermore, since these are indirect indicators of the mechanism of maintenance / restoration of homeostasis, they are not direct indicators, so it is necessary to make trial and error to develop specific treatments.
本願発明者らは、すでに、解糖系およびTCA回路を形成する代謝物の中に、健常者と比較して、慢性疲労症候群の患者群において低下しているものがあることを見出している(参考文献:国際公開WO2011/161544 A2(米国特許シリアル番号13/805,449))。今回、より大きな、異なる集団から得られたデータを加えることで、新たに尿素回路に関係する代謝物において、疲労患者群と健常者との間で特徴的な変化を見出した。より具体的な一例では、疲労患者群において、尿素回路からTCA回路へ流入する代謝経路が促進し、その結果、アンモニアを代謝する反応系が抑制されるといった特徴的な代謝病態が同定された。こうした疲労病態を表す代謝異常は、ラットに疲労負荷したモデル実験系でも裏付けられた。 The inventors of the present invention have already found that some of the metabolites forming the glycolytic system and the TCA cycle are reduced in the group of patients with chronic fatigue syndrome as compared to healthy subjects ( Reference: International Publication WO 2011/161544 A2 (US Patent Serial No. 13/805, 449)). Now, by adding data from a larger, different population, we have found a characteristic change between the fatigue patient group and the healthy person in the metabolite newly involved in the urea cycle. In a more specific example, in a group of fatigue patients, a characteristic metabolic condition has been identified in which the metabolic pathway flowing from the urea cycle to the TCA cycle is promoted, and as a result, the reaction system that metabolizes ammonia is suppressed. The metabolic abnormalities that represent such fatigue conditions were also supported by a model experiment system in which rats were subjected to fatigue loading.
なお、本明細書において、特に断りのない限り、慢性疲労患者とは、慢性疲労症候群の患者を包含しないものである。なお、慢性疲労とは、6カ月以上断続的に疲労あるいは疲労感を主訴に持つものの、医師の診断によって慢性疲労症候群とは診断されなかったケースを指す。慢性疲労症候群とは、アメリカ疾病予防管理センター(CDC)によって作成された慢性疲労症候群診断基準(Ann Intern Med. 1994;121:953-959)を日本国内用に改定したもの(医学のあゆみ 特集「最新・疲労の科学 −日本発:抗疲労・抗過労への提言」671−677)に記されているように(1)生活が著しく損なわれるような強い疲労を主症状とし、少なくとも6ヵ月以上の期間持続または再発を繰り返す(50%以上の期間認められること)。かつ、病歴、身体所見、検査所見で疾患を除外する。さらに、(2)症状基準8項目以上か、症状基準6項目・身体基準2項目以上を満たすケースを指す。 In the present specification, unless otherwise specified, chronic fatigue patients do not encompass patients with chronic fatigue syndrome. In addition, chronic fatigue refers to a case in which a chief complaint of fatigue or fatigue is intermittent for six months or more but not diagnosed as chronic fatigue syndrome by a doctor's diagnosis. Chronic fatigue syndrome is a revision of the diagnostic criteria for chronic fatigue syndrome (Ann Intern Med. 1994; 121: 953-959) prepared by the American Center for Disease Prevention and Control (CDC) for domestic use in Japan. The latest science of fatigue-From Japan: Recommendations for anti-fatigue and anti-exhaustion (671-677) (1) The main symptom is strong fatigue that severely impairs life, and at least six months or more Repeat or recur for a period of 50% or more. And exclude disease by medical history, physical findings, laboratory findings. Furthermore, (2) refers to the case where the symptom criteria is 8 items or more, or the symptom criteria is 6 items and the body criteria is 2 items or more.
〔2〕本発明のバイオマーカー
本発明の一形態にかかる、疲労のバイオマーカーは、以下の通りである。[2] Biomarker of the Present Invention The biomarker of fatigue according to one embodiment of the present invention is as follows.
1) 図2、図3、図4、図6、図7、図8、図11、図16、及び図17の何れかにおいて具体的に記載されているバイオマーカー。より具体的に列挙すれば、例えば、2-アミノ酪酸(2AB)、2−オキソグルタル酸(2-oxoglutarate)、3−ヒドロキシ酪酸(3-Hydroxybutyrate)、3−メチルヒスチジン(3-Methylhistidine)、4-ヒドロキシ−3−メトキシベンゾエート(4-Hydroxy-3-methoxybenzoate)、4−メチル−2−オキソペンタノエート(4-methyl-2-oxopentanoate)、5-オキソプロリン(5-Oxoproline)、アラニン(Ala)、アルギニン(Arg)、アスパラギン(Asn)、アスパラギン酸(Asp)、アゼライン酸(Azelate)、ベータアラニン(beta-Ala)、ベタイン(Betaine)、カルニチン(Carnitine)、コリン(Choline)、シス−アコニット酸(Cis-aconitate)、クエン酸(Citrate)、シトルリン(Citrulline)、クレアチン(Creatine)、クレアチニン(Creatinine)、シスチン(Cystine)、ガンマブチロベタイン(Gamma-Butyrobetaine)、グルタミン(Gln)、グルタミン酸(Glu)、グリシン(Gly)、ヒスチジン(His)、ヒドロキシプロリン(Hydroxyproline)、イソロイシン(Ile)、イソクエン酸(Isocitrate)、乳酸(Lactate)、ロイシン(Leu)、リジン(Lys)、リンゴ酸(Malate)、メチオニン(Met)、ムケート(Mucate)、N,N-ジメチルグリシン(N,N-Dimethylglycine)、オルニチン(Ornithine)、フェニルアラニン(Phe)、プロリン(Pro)、尿素(Urea)、ピルビン酸(Pyruvate)、サルコシン(Sarcosine)、セリン(Ser)、コハク酸(Succinate)、タウリン(Taurine)、トレオニン(Thr)、トリプトファン(Trp)、チロシン(Tyr)、尿酸(Urate)、及び、バリン(Val)である。これらの中で、特に、2−オキソグルタル酸(2-oxoglutarate)、4-ヒドロキシ−3−メトキシベンゾエート(4-Hydroxy-3-methoxybenzoate)、4−メチル−2−オキソペンタノエート(4-methyl-2-oxopentanoate)、アルギニン(Arg)、アスパラギン(Asn)、コリン(Choline)、シス−アコニット酸(Cis-aconitate)、クエン酸(Citrate)、シトルリン(Citrulline)、クレアチン(Creatine)、ガンマブチロベタイン(Gamma-Butyrobetaine)、グルタミン(Gln)、グリシン(Gly)、ヒスチジン(His)、ヒドロキシプロリン(Hydroxyproline)、イソクエン酸(Isocitrate)、リジン(Lys)、オルニチン(Ornithine)、尿素(Urea)、ピルビン酸(Pyruvate)、コハク酸(Succinate)、タウリン(Taurine)、トリプトファン(Trp)、及び、尿酸(Urate)は、実施例にも示す通り、異なる疲労状態の間で、統計的な有意差がある、特に有用なバイオマーカーである。
これらの中でも、尿素回路に関連する代謝物や尿素回路からTCA回路への代謝の流れ込みに関わる代謝物がバイオマーカーとしてより好ましい。尿素回路に関連する代謝物や尿素回路からTCA回路への代謝の流れ込みに関わる代謝物のバイオマーカーとしては、図1又は図4に示される代謝物、オルニチン(Ornithine)、シトルリン(Citrulline)、尿素(Urea)、Urate、4-hydroxy-3-methoxybenzoate、Hydroxyproline、4-Methyl-2-oxopentanoate、およびGamma-butyrobetaineなどが挙げられる。中でも、上記バイオマーカーとしては、疲労状態によって異なる挙動を示すことから、オルニチン(Ornithine)、シトルリン(Citrulline)、尿素(Urea)等がさらに好ましく、オルニチン(Ornithine)、シトルリン(Citrulline)が特に好ましい。上記バイオマーカーは任意の複数個を同時に解析に用いてもよい。
なお、1)で上述したバイオマーカーのうち、シス−アコニット酸(Cis-aconitate)、クエン酸(Citrate)、イソクエン酸(Isocitrate)、乳酸(Lactate)、リンゴ酸(Malate)、及び、コハク酸(Succinate)は、単独で用いるのではなく、これら以外の1)で上述したバイオマーカーと組み合わせて用いる場合がある。1) The biomarker specifically described in any of FIGS. 2, 3, 4, 6, 7, 8, 11, 16 and 17. More specifically, for example, 2-aminobutyric acid (2AB), 2-oxoglutarate, 3-hydroxybutyrate, 3-methylhistidine, 4- Hydroxy-3-methoxybenzoate (4-hydroxy-3-methoxybenzoate), 4-methyl-2-oxopentanoate (4-methyl-2-oxopentanoate), 5-oxoproline (5-Oxoproline), alanine (Ala) , Arginine (Arg), asparagine (Asn), aspartic acid (Asp), azelaic acid (Azelate), beta-alanine (beta-Ala), betaine (Betaine), carnitine (Carnitine), choline (Choline), cis-aconitic acid (Cis-aconitate), Citric acid (Citrate), Citrulline, Creatine, Creatinine, Creatinine, Cystine, Gammabutyrobetaine (Gamma-Butyrobetaine) , Glutamine (Gln), glutamic acid (Glu), glycine (Gly), histidine (His), hydroxyproline (Hydroxyproline), isoleucine (Ile), isocitrate (Isocitrate), lactate (Lactate), leucine (Leu), lysine ( Lys), malic acid (Malate), methionine (Met), mucate (Mucate), N, N-dimethylglycine (N, N-Dimethylglycine), ornithine (Ornithine), phenylalanine (Phe), proline (Pro), urea (Pro) Urea), pyruvate (Pyruvate), sarcosine (Sarcosine), serine (Ser), succinate (Succinate), taurine (Taurine), threonine (Thr), tryptophan (Trp), tyrosine (Tyr), uric acid (Urate), And valine (Val). Among these, 2-oxoglutarate (2-oxoglutarate), 4-hydroxy-3-methoxybenzoate (4-hydroxy-3-methoxybenzoate), 4-methyl-2-oxopentanoate (4-methyl-), among others. 2-oxopentanoate), arginine (Arg), asparagine (Asn), choline (Choline), cis-aconitate (Cis-aconitate), citric acid (Citrate), citrulline (Citruline), creatine (Creatine), gammabutyrobetaine (Gamma-Butyrobetaine), glutamine (Gln), glycine (Gly), histidine (His), hydroxyproline (Hydroxyproline), isocitrate (Isocitrate), lysine (Lys), ornithine (Ornithine), urea (Urea), pyruvate (Pyruvate), succinic acid (Succinate), taurine (Taurine), tryptophan (Trp), and uric acid (Urate), as also shown in the examples, between different fatigue states These are particularly useful biomarkers that have statistically significant differences.
Among these, metabolites associated with the urea cycle and metabolites involved in the inflow of metabolism from the urea cycle to the TCA cycle are more preferable as biomarkers. As biomarkers of metabolites related to the urea cycle and metabolites involved in the flow of metabolism from the urea cycle to the TCA cycle, the metabolites shown in FIG. 1 or FIG. 4, Ornithine, Orithine, Citrulline, Urea (Urea), Urate, 4-hydroxy-3-methoxybenzoate, Hydroxyproline, 4-Methyl-2-oxopentanoate, Gamma-butyrobetaine and the like. Among them, as the above-mentioned biomarker, ornithine (Citrulline), urea (Urea) or the like is more preferable since it exhibits different behavior depending on the state of fatigue, and Ornithine (Citrulline) is particularly preferable. The biomarkers may be used for analysis simultaneously in arbitrary plural numbers.
Among the biomarkers described above in 1), cis-aconitic acid (Cis-aconitate), citric acid (Citrate), isocitrate (Isocitrate), lactic acid (Lactate), malic acid (Malate), and succinic acid ( Succinate) is not used alone but may be used in combination with the biomarkers described above in 1).
これらバイオマーカーは、例えば、生体サンプル中の濃度として取得され、所定の閾値(基準値)と比較されて疲労の評価に用いられる。所定の閾値は、分析の手法等に応じて、バイオマーカー毎に適宜設定される。 These biomarkers are obtained, for example, as a concentration in a biological sample, compared with a predetermined threshold (reference value), and used for evaluation of fatigue. The predetermined threshold is appropriately set for each biomarker according to the analysis method or the like.
上記分析の手法としては、通常生体中の代謝物の濃度測定に用いられるものであればよく、特に限定されない。例えば、CE−MS/MS(キャピラリー電気泳動質量分析法)やLC−MS/MS(液体クロマトグラフィー質量分析法)等が広く用いられている。 The method of the above analysis is not particularly limited as long as it is usually used to measure the concentration of a metabolite in a living body. For example, CE-MS / MS (capillary electrophoresis mass spectrometry), LC-MS / MS (liquid chromatography mass spectrometry), etc. are widely used.
所定の閾値の一例は、複数の健常者における生体サンプル中のバイオマーカーの濃度の平均値や、二項分布等から得られる最頻値である。また、例えば、図2、図3、図4、図6、図7、図8、及び図11、並びに実施例に示す通り、バイオマーカーの量が、閾値を基準としてどのような状態(例えば、閾値以上か、閾値未満か)にあれば、疲労であるか否か(或いは、例えば、慢性疲労であるか否か、慢性疲労症候群であるか否か、等)の評価が可能である。 An example of the predetermined threshold is an average value of the concentrations of biomarkers in biological samples of a plurality of healthy persons, or a mode value obtained from a binomial distribution or the like. In addition, as shown in, for example, FIG. 2, FIG. 3, FIG. 4, FIG. 6, FIG. 7, FIG. 8, and FIG. If it is above the threshold or below the threshold, it is possible to evaluate whether it is fatigue (or, for example, whether it is chronic fatigue, chronic fatigue syndrome, etc.).
特に限定されないが、図2、図3、図4、図7、及び、図8に記載のバイオマーカーは、被験者が健常者であるか慢性疲労症候群の患者であるかを評価するマーカーとして特に有用である。より具体的には、例えば、Ornithine、Citrulline、Urea、Hydroxyproline、Urate、4-Hydroxy-3-methoxybenzoate、Isocitrate、Citrate、Pyruvate、Cis-aconitate、Gamma-Butyrobetaine、4-methyl-2-oxopentanoate、及び、2-oxoglutarateは、健常者と慢性疲労症候群の患者との間で、統計的な有意差がある、特に有用なバイオマーカーである。また、これら以外としては、Succinate、Pro、Leu、3-Methylhistidine、Creatinine、His、Ala、N,N-Dimethylglycine、Ser、Lys、Betaine、Glu、Taurine、2AB、Arg、3-Hydroxybutyrate、Creatine、Trp、Mucate、Cystine、Asp、Sarcosine、Thr、及びValが、ランダムフォレスト解析の結果として、被験者が健常者であるか慢性疲労症候群の患者であるかを評価するマーカーとなり得るものである。なお、SuccinateからValまでのマーカーは、ランダムフォレスト解析の結果として上位(すなわちマーカーとして有望)に来るものから順に列挙をしている。
また、特に限定されないが、図6、及び、図16に記載のバイオマーカーは、被験者が健常者であるか慢性疲労の患者(特に慢性疲労症候群ではない慢性疲労の患者)であるかを評価するマーカーとして特に有用である。より具体的には、例えば、Choline、Gly、Taurine、Asn、Gamma-Butyrobetaine、Gln、Lys、Trp、4-methyl-2-oxopentanoate、及び、Succinateは、健常者と慢性疲労の患者(特に慢性疲労症候群ではない慢性疲労の患者)との間で、統計的な有意差がある、特に有用なバイオカーカーである。また、これら以外としては、Cis-Aconitate、Lactate、Arg、Mucate、His、Azelate、N,N-Dimethylglycine、Creatinine、beta-Ala、Tyr、Ornithine、2AB、Leu、Isocitrate、Hydroxyproline、Phe、Met、3-Methylhistidine、Sarcosine、Ile、Betaine、Pyruvate、Urate,4-Hydroxy-3-methoxybenzoate、Ser、Asp、Carnitine、Urea、5-oxoproline及び、Citrateが、ランダムフォレスト解析の結果として、被験者が健常者であるか慢性疲労の患者(特に慢性疲労症候群ではない慢性疲労の患者)であるかを評価するマーカーとなり得るものである。なお、Cis-AconitateからCitrateまでのマーカーは、ランダムフォレスト解析の結果として上位(すなわちマーカーとして有望)に来るものから順に列挙をしている。
また、特に限定されないが、図11、及び、図17に記載のバイオマーカーは、被験者が、慢性疲労症候群の患者であるか、慢性疲労症候群ではない慢性疲労の患者であるかを評価するマーカーとして特に有用である。より具体的には、例えば、Choline、Succinate、Gln、Taurine、Asn、Lys、Arg、His、Urate、及び、4-Hydroxy-3-methoxybenzoateは、慢性疲労症候群の患者と、慢性疲労症候群ではない慢性疲労の患者との間で、統計的な有意差がある、特に有用なバイオマーカーである。また、これら以外としては、N,N-Dimethylglycine、3-Methylhistidine、Azelate、Ile、Trp、4-methyl-2-oxopentanoate、Ser、Cis-Aconitate、Met、Phe、Gly、Lactate、Ala、Leu、Citrulline、Malate、gamma-Butyrobetaine、Sarcosine、beta-Ala、Glu、2-Oxoglutarate、Pyruvate、Asp、Urea、Creatinine、Carnitine、2AB、Betaine、Citrate、及びTyrが、ランダムフォレスト解析の結果として、被験者が慢性疲労症候群の患者であるか慢性疲労の患者(慢性疲労症候群ではない)であるかを評価するマーカーとなり得るものである。なお、N,N-DimethylglycineからTyrまでのマーカーは、ランダムフォレスト解析の結果として上位(すなわちマーカーとして有望)に来るものから順に列挙をしている。Although not particularly limited, the biomarkers described in FIG. 2, FIG. 3, FIG. 4, FIG. 7, and FIG. 8 are particularly useful as markers for evaluating whether a subject is a healthy person or a patient with chronic fatigue syndrome. It is. More specifically, for example, Ornithine, Citrulline, Urea, Hydroxyproline, Urate, 4-Hydroxy-3-methoxybenzoate, Isocitrate, Citrate, Pyruvate, Cis-aconitate, Gamma-Butyrobetaine, 4-methyl-2-oxopentanoate, and 2-oxoglutarate is a particularly useful biomarker with statistically significant differences between healthy people and patients with chronic fatigue syndrome. Besides these, Succinate, Pro, Leu, 3-Methylhistidine, Creatinine, His, Ala, N, N-Dimethylglycine, Ser, Lys, Betaine, Glu, Taurine, 2AB, Arg, 3-Hydroxybutyrate, Creatine, Trp , Mucate, Cystine, Asp, Sarcosine, Thr, and Val are markers that can be used to evaluate whether a subject is a healthy person or a patient with chronic fatigue syndrome as a result of random forest analysis. The markers from Succinate to Val are listed in order from those that come in the top (that is, promising as markers) as a result of random forest analysis.
Also, although not particularly limited, the biomarkers described in FIG. 6 and FIG. 16 evaluate whether the subject is a healthy person or a patient with chronic fatigue (especially a patient with chronic fatigue not having chronic fatigue syndrome). It is particularly useful as a marker. More specifically, for example, Choline, Gly, Taurine, Asn, Gamma-Butyrobetaine, Gln, Lys, Trp, 4-methyl-2-oxopentanoate, and Succinate are patients with normal fatigue and chronic fatigue (especially chronic fatigue) It is a particularly useful biocar that has statistically significant differences with chronic fatigue patients who do not have a syndrome. In addition to these, Cis-Aconitate, Lactate, Arg, Mucate, His, Azolate, N, N-Dimethylglycine, Creatinine, beta-Ala, Tyr, Ornithine, 2AB, Leu, Isocitrate, Hydroxyproline, Phe, Met, 3 -Methylhistidine, Sarcosine, Ile, Betaine, Pyruvate, Urate, 4-Hydroxy-3-methoxybenzoate, Ser, Asp, Carnitine, Urea, 5-oxoproline and Citrate indicate that the subjects are healthy as a result of random forest analysis It can be a marker to evaluate whether it is a patient with chronic fatigue (especially a patient with chronic fatigue not having chronic fatigue syndrome). In addition, the markers from Cis-Aconitate to Citrate are listed in order from those that come to the top (that is, promising as a marker) as a result of random forest analysis.
Also, although not particularly limited, the biomarkers described in FIG. 11 and FIG. 17 are used as markers for evaluating whether a subject is a patient with chronic fatigue syndrome or a patient with chronic fatigue not having chronic fatigue syndrome. It is particularly useful. More specifically, for example, Choline, Succinate, Gln, Taurine, Asn, Lys, Arg, His, Urate, and 4-Hydroxy-3-methoxybenzoate are patients with chronic fatigue syndrome and chronic fatigue syndrome and not chronic fatigue syndrome. It is a particularly useful biomarker that has statistically significant differences with patients with fatigue. Also, other than these, N, N-Dimethylglycine, 3-Methylhistidine, Azelate, Ile, Trp, 4-methyl-2-oxopentanoate, Ser, Cis-Aconitate, Met, Phe, Gly, Lactate, Ala, Leu, Citrulline , Malate, gamma-Butyrobetaine, Sarcosine, beta-Ala, Glu, 2-Oxoglutarate, Pyruvate, Asp, Urea, Creatinine, Carnitine, 2AB, Betaine, Citrate, and Tyr are subjects whose subjects are chronic fatigue as a result of random forest analysis. It can be a marker to assess whether you are a patient with syndrome or chronic fatigue (not chronic fatigue syndrome). The markers from N, N-Dimethylglycine to Tyr are listed in order from those that come in the top (that is, promising as markers) as a result of random forest analysis.
2) 上記1)の複数個のバイオマーカーの相関関係として構成されるバイオマーカー。例えば、上記1)の複数のバイオマーカーの生体サンプル中の濃度の比率、および、当該生体サンプル中の濃度の差分、等が該当する。一例としては、図9、および図10に具体的に示されたバイオマーカーである、生体サンプル中のオルニチン濃度とシトルリン濃度との比率(OC比率、例えば、O/CまたはC/O);生体サンプル中のピルビン酸濃度とイソクエン酸濃度との比率(PI比率);生体サンプル中のアラニン濃度とヒドロキシプロリン濃度との比率(AP比率);等が該当する。バイオマーカーは任意の複数個を同時に解析に用いてもよい。なお、ランダムフォレスト解析で上位に位置する代謝物(図3参照:例えば、Ornithine、Citrulline、Urea、Urate、4-hydroxy-3-methoxybenzoate、Hydroxyproline、4-Methyl-2-oxopentanoate、Gamma-butyrobetaine等)からなる群より選択される2つの代謝物の濃度比率を、上記OC比率と代替的にかOC比率と組み合わせて、バイオマーカーとして用いることもでき、上記OC比率と代替的にかOC比率と組み合わせて用いるバイオマーカーとして好ましくは、生体サンプル中のオルニチン濃度と、Urea、Urate、4-hydroxy-3-methoxybenzoate、Hydroxyproline、4-Methyl-2-oxopentanoate、Gamma-butyrobetaineから選択される何れかの濃度との比率を挙げることが出来る。 2) A biomarker configured as a correlation of the plurality of biomarkers of 1) above. For example, the ratio of the concentration of the plurality of biomarkers in the biological sample of the above 1), the difference in the concentration in the biological sample, and the like correspond thereto. As an example, the ratio of the ornithine concentration to the citrulline concentration (OC ratio, for example, O / C or C / O) in the biological sample, which is the biomarker specifically shown in FIG. 9 and FIG. 10; The ratio of the concentration of pyruvate to the concentration of isocitrate (PI ratio) in the sample; the ratio of the concentration of alanine to the concentration of hydroxyproline in the biological sample (AP ratio); A plurality of biomarkers may be used simultaneously for analysis. In addition, metabolites located at the top of the random forest analysis (see FIG. 3: for example, Ornithine, Citrulline, Urea, Urate, 4-hydroxy-3-methoxybenzoate, Hydroxyproline, 4-Methyl-2-oxopentanoate, Gamma-butyrobetaine etc.) The concentration ratio of two metabolites selected from the group consisting of: the OC ratio alternatively or in combination with the OC ratio can also be used as a biomarker; alternatively the OC ratio or the OC ratio in combination Preferably, the ornithine concentration in the biological sample and any concentration selected from Urea, Urate, 4-hydroxy-3-methoxybenzoate, Hydroxyproline, 4-Methyl-2-oxopentanoate, and Gamma-butyrobetaine as a biomarker to be used. The ratio of
これらバイオマーカーは、例えば、所定の閾値(基準値)と比較されて疲労の評価に用いられる。所定の閾値は、分析の手法等に応じて、バイオマーカー毎に適宜設定される。 These biomarkers are used, for example, in comparison with a predetermined threshold (reference value) to evaluate fatigue. The predetermined threshold is appropriately set for each biomarker according to the analysis method or the like.
所定の閾値の一例は、複数の健常者におけるバイオマーカーの値の平均値や、二項分布等から得られる最頻値である。また、例えば、図9、及び図10、並びに実施例の記載に示す通り、バイオマーカーの値が、閾値を基準としてどのような状態(例えば、閾値以上か、閾値未満か)にあれば、疲労であるか否か(或いは、例えば、慢性疲労であるか否か、慢性疲労症候群であるか否か、等)の評価が可能である。 An example of the predetermined threshold is an average value of biomarker values in a plurality of healthy persons, or a mode value obtained from a binomial distribution or the like. Also, for example, as shown in FIG. 9 and FIG. 10, and in the description of the examples, if the value of the biomarker is in any state (for example, above threshold or below threshold) with reference to the threshold, fatigue is It is possible to evaluate whether or not (or, for example, whether it is chronic fatigue, chronic fatigue syndrome, etc.).
特に限定されないが、図9、及び図10に記載のバイオマーカーは、被験者が健常者であるか慢性疲労症候群の患者であるかを評価するマーカーとして特に有用である。 Although not particularly limited, the biomarkers described in FIGS. 9 and 10 are particularly useful as markers for evaluating whether a subject is a healthy person or a patient with chronic fatigue syndrome.
実施例も参照される通り、本発明のバイオマーカーの一側面は、慢性疲労症候群の患者および慢性疲労の患者の血漿と健常者の血漿とにおける代謝物質の変動を網羅的に解析することにより見出された、疲労疾患のメカニズムに基づく客観的な疲労バイオマーカーである。従って、本発明のバイオマーカーの一側面として、客観的かつ簡便な、疲労の評価および診断を可能にする。さらに、本発明のバイオマーカーを用いれば、慢性疲労や慢性疲労症候群の診断法および治療法を開発し得る。 As also referred to in the Examples, one aspect of the biomarker of the present invention can be seen by comprehensively analyzing the variation of metabolites in the plasma of patients with chronic fatigue syndrome and patients with chronic fatigue and in the plasma of healthy people. It is an objective fatigue biomarker based on the mechanism of fatigue disease. Therefore, as one aspect of the biomarker of the present invention, it enables objective and simple evaluation and diagnosis of fatigue. Furthermore, the biomarkers of the present invention can be used to develop diagnostic methods and treatments for chronic fatigue and chronic fatigue syndrome.
また、本発明の他の側面として、本発明のバイオマーカーを用いれば、安価で簡単な疲労診断システムを作成することが可能になり、さらに、診断結果を受けて、効果的な治療法が見出せる可能性もある。例えば、強い疲労感や長期に続く疲労感を訴える患者に対し、血液を採取し、本発明のバイオマーカーを調べることで、慢性疲労か否かや慢性疲労症候群か否かの判別や、疲労度の客観的評価ができる。この評価は、疲労に関する高度な知識がなくとも、一般の医療施設で検査可能である。 Moreover, as another aspect of the present invention, using the biomarker of the present invention makes it possible to create an inexpensive and simple fatigue diagnostic system, and further, it is possible to find an effective therapeutic method based on the diagnostic result. There is also the possibility. For example, blood is collected for a patient who complains of a strong feeling of fatigue or feeling of fatigue for a long time, and the biomarker of the present invention is examined to determine whether or not chronic fatigue syndrome or chronic fatigue syndrome, fatigue level Can objectively evaluate This assessment can be tested in a general medical facility without advanced knowledge of fatigue.
また、本発明の一側面として、被験者の血液成分を測定することで被験者が慢性疲労症候群に属するか否かを判断できる。従来の診断基準では、(1)生活が著しく損なわれるような強い疲労を主症状とし、少なくとも6ヵ月以上の期間持続または再発を繰り返す(50%以上の期間認められること)。かつ、病歴、身体所見、検査所見で疾患を除外する。さらに、(2)症状基準8項目以上か、症状基準6項目・身体基準2項目以上を満たすことが必要であり(医学のあゆみ 特集「最新・疲労の科学 −日本発:抗疲労・抗過労への提言」671−677)、診断されるまでの測定項目の多さ・長期間にわたる観察(測定)時間・経済的な負担・医者の判断基準の個人差などが問題として挙げられる。本発明の一側面として、限られた血液中の代謝物を測定することで、客観的な診断が下せるだけでなく、診断結果が病態そのものを表すため、治療方針を立てることにも役立つ。また、本発明で明らかになった代謝物の多くは肝臓において猛毒であるアンモニアを尿素へ代謝する尿素代謝系(尿素回路)に深く関係しており、慢性疲労症候群のみでなく、慢性疲労の診断にも利用できる。特に、実際の医療現場で使用できる測定キットを生産することにより、慢性疲労症候群・慢性疲労をより速く、安く、客観的に診断できるものと考えられる。
In one aspect of the present invention, by measuring the blood component of the subject, it can be determined whether the subject belongs to chronic fatigue syndrome. According to the conventional diagnostic criteria, (1) The main symptom is strong fatigue that life is seriously impaired, and the continuation or relapse is repeated for at least six months or more (a period of 50% or more is recognized). And exclude disease by medical history, physical findings, laboratory findings. Furthermore, it is necessary to satisfy (2)
本発明のバイオマーカーは、疲労に関する既知のバイオマーカーと組み合わせて用いることもできる。既知のバイオマーカーは特に限定されないが、例えば、国際公開WO2011/161544 A2(米国特許シリアル番号13/805,449)で報告されたエネルギー(ATP)産生系代謝物に基づくものが挙げられる。国際公開WO2011/161544 A2に記載のバイオマーカーと組み合わせて解析することで、生体内のどの部分に異常があるかがより正確に推測でき、慢性疲労症候群の患者および慢性疲労の患者の生活指導に活かせるたけでなく、原因と考えられる代謝系を是正する食薬の提供も可能となる。また、本発明の一側面として、解糖系やTCA回路といったエネルギー産生系代謝物のみで疲労患者群を判定する方法と組み合わせて、尿素回路およびその周辺の代謝の変化を指標とする本発明のバイオマーカーを用いれば、個人個人の代謝のばらつきに対して疲労の評価能力を特段に改善し、さらにより適した治療方針を提供することが可能となる。 The biomarkers of the present invention can also be used in combination with known biomarkers for fatigue. The known biomarkers are not particularly limited, and, for example, those based on energy (ATP) -producing metabolites reported in International Publication WO 2011/161544 A2 (US Patent Serial No. 13/805, 449). By analyzing in combination with the biomarkers described in International Publication WO 2011/161544 A2, it is possible to more accurately estimate which part in the living body has an abnormality, and for life guidance of patients with chronic fatigue syndrome and patients with chronic fatigue. As well as being able to use it, it will be possible to provide dietary agents that correct the metabolic system that is considered to be the cause. In addition, according to one aspect of the present invention, in combination with a method of determining a fatigue patient group only by energy producing metabolites such as glycolysis and TCA cycle, the present invention using a change in metabolism of urea cycle and its periphery as an indicator The use of biomarkers makes it possible to significantly improve the ability to assess fatigue with respect to individual's metabolic variability and to provide a more appropriate treatment policy.
〔3〕本発明のバイオマーカーの利用
本発明は、上述したバイオマーカーに基づいた、疲労を評価するための方法、キットおよびシステムを提供する。[3] Use of the Biomarker of the Present Invention The present invention provides a method, kit and system for evaluating fatigue based on the above-mentioned biomarker.
〔3−1〕疲労評価方法
本発明に係る疲労を評価する方法は、被験者から得た生体サンプル中の上記した本発明のバイオマーカーの値を得る工程(バイオマーカー値取得工程)と、当該バイオマーカーの値を用いて評価を行う工程(評価工程)とを含んでいる。[3-1] Fatigue evaluation method A method of evaluating fatigue according to the present invention comprises the steps of: obtaining a value of the above-mentioned biomarker of the present invention in a biological sample obtained from a subject (biomarker value acquiring step); And a step of performing evaluation using the value of the marker (evaluation step).
バイオマーカー値取得工程は、バイオマーカーの種類に応じて適宜実施することができる。バイオマーカー値取得工程を実行するに際し、生体サンプル中の代謝物質の濃度を測定する必要がある。生体サンプル中の代謝物質の濃度の測定は、実施例の方法によらずとも、代謝物質の種類に応じた適切な方法で行うことができる。一例として、代謝物質を基質とする酵素反応がよく知られている場合は、酵素反応を利用して基質濃度を測定する市販のキットを用いてもよい。すなわち、当業者は、このような種々の技術を任意に利用して、生体サンプル中の代謝物質の濃度測定を首尾よく行い得る。なお、代謝物質の濃度の測定対象となる生体サンプルは、当該生体サンプルに含まれている、アルギニンの分解反応に関わる酵素の活性を抑制する処理を受けていることが好ましい場合があり、特に、アルギニン、オルニチンまたはシトルリン等が関連するバイオマーカーを使う場合は、測定の精度をより向上させる目的で好ましい場合がある。なお、ここで、処理によってアルギニンの分解反応に関わる酵素の活性を抑制するとは、処理後の生体サンプルの方が処理前の生体サンプルよりも当該酵素の活性が抑制されていることを意図する。係る処理の一例としては、生体サンプル(例えば、血液または血液調製物)に対して、アルギニンの分解反応に関わる酵素であるアルギナーゼ及び/または一酸化窒素合成酵素の阻害剤を添加することが挙げられる。なお、阻害剤の種類は特に限定されず、具体的な例示は、疲労評価キットに関する〔3−2〕欄で説明する。 The biomarker value acquisition step can be appropriately performed depending on the type of biomarker. In carrying out the biomarker value acquisition step, it is necessary to measure the concentration of a metabolite in a biological sample. The measurement of the concentration of a metabolite in a biological sample can be performed by an appropriate method according to the type of metabolite, regardless of the method of the example. As one example, when an enzyme reaction using a metabolite as a substrate is well known, a commercially available kit may be used which measures the substrate concentration using an enzyme reaction. That is, one of ordinary skill in the art can use such various techniques optionally to successfully measure the concentration of a metabolite in a biological sample. In some cases, it is preferable that the biological sample to be subjected to the measurement of the concentration of the metabolite is treated to suppress the activity of the enzyme involved in the degradation reaction of arginine contained in the biological sample, in particular, When arginine, ornithine, citrulline, etc. use a related biomarker, it may be preferable in order to improve the measurement accuracy more. Here, to suppress the activity of the enzyme involved in the degradation reaction of arginine by the treatment means that the activity of the enzyme after the treatment is suppressed more than the biological sample before the treatment. One example of such treatment is adding an inhibitor of arginase, which is an enzyme involved in the degradation reaction of arginine, and / or nitric oxide synthase to a biological sample (eg, blood or a blood preparation). . In addition, the kind of inhibitor is not specifically limited, A specific illustration is demonstrated in the [3-2] column regarding a fatigue-evaluation kit.
評価工程は、評価を行う手法に応じて適宜実施することができ、例えば、バイオマーカーの値を所定の閾値(基準値)と比較して評価をするか、バイオマーカーの値を閾値(基準値)と比較せずに評価をすることもできる。例えば、判別分析、Partial Least Square、またはSupport Vector Machine等の分析を行うことによって、バイオマーカーの種類によっては、閾値(基準値)を用いることなく、疲労の評価(診断または判定)をすることができる。なお、閾値を用いる場合において、当該閾値は予め規定された値であっても、被験者からのサンプリングと同時に健常者のサンプリングを行い、健常者において得られた生体サンプル中の各代謝物質の濃度に基づいて算出された値であってもよい。所定の閾値の一例は、複数の健常者におけるバイオマーカーの値の平均値や、二項分布等から得られる最頻値である。 An evaluation process can be suitably implemented according to the method to evaluate, for example, compares the value of a biomarker with a predetermined threshold value (reference value), or evaluates the value of a biomarker threshold value (reference value It is also possible to make an evaluation without comparing with. For example, by performing analysis such as discriminant analysis, Partial Least Square, or Support Vector Machine, it is possible to evaluate (diagnose or judge) fatigue without using a threshold (reference value) depending on the type of biomarker. it can. In the case of using a threshold value, even if the threshold value is a predetermined value, sampling of a healthy subject is performed simultaneously with sampling from a subject, and the concentration of each metabolite in a biological sample obtained in a healthy subject is It may be a value calculated based on this. An example of the predetermined threshold is an average value of biomarker values in a plurality of healthy persons, or a mode value obtained from a binomial distribution or the like.
なお、評価工程においては、特に限定されないが、例えば、1)被験者が疲労であるか否かの評価、2)被験者が慢性疲労症候群ではない慢性疲労であるか否かの評価、3)被験者が慢性疲労症候群であるか否かの評価、4)これら1)〜3)より選択される少なくとも2つの評価の組み合わせ(例えば、被験者が慢性疲労症候群ではない慢性疲労であるか慢性疲労症候群であるかの評価、等)、5)疲労の程度の評価、等の評価が行われる。 In the evaluation process, although not particularly limited, for example, 1) evaluation of whether or not the subject is fatigue, 2) evaluation of whether or not the subject is chronic fatigue not having chronic fatigue syndrome, 3) the subject is 4) a combination of at least two evaluations selected from the above 1) to 3) (for example, whether the subject is not chronic fatigue syndrome or chronic fatigue syndrome) Evaluation, etc., 5) evaluation of the degree of fatigue, etc. are performed.
本発明に係る疲労を評価する方法の具体的な一例では、被験者から得た生体サンプル中のオルニチン濃度とシトルリン濃度との比率(OC比率)を得る工程(1)、が包含される。さらに、必要に応じて、上記工程(1)の後に、上記OC比率に対応する閾値と当該OC比率とを比較する工程(2)が包含される。さらに、必要に応じて、上記工程(1)または工程(2)が行われることを前提として、同じ被験者から得た上記生体サンプル中のピルビン酸濃度とイソクエン酸濃度との比率(PI比率)を得る工程(3)が包含される。さらに、必要に応じて、上記工程(3)の後に、上記PI比率に対応する閾値と当該PI比率とを比較する工程(4)が包含される。なお、上記被験者から得た上記生体サンプル中のピルビン酸濃度とイソクエン酸濃度との比率(PI比率)を得る工程(3)と、当該比率(PI比率)に対応する閾値と当該比率(PI比率)とを比較する工程(4)とを行って疲労の評価がなされた被験者に対して、上記OC比率に対応する閾値と当該OC比率とを比較する工程(2)を行うことが、高い正判別率と低い誤判別率とを得る上で好ましい場合がある。例えば、図9および図10に示す決定木による評価も参照される。図9および図10では、PI比率としてピルビン酸濃度/イソクエン酸濃度を用いて決定木分析を行って2群に分けた被験者に対して、さらに、OC比率としてオルニチン濃度/シトルリン濃度を用いて決定木分析を行うことが示されている。また、同様の効果を得る観点から、上記OC比率を得る工程(1)と、当該OC比率に対応する閾値と当該OC比率とを比較する工程(2)とを行って疲労の評価がなされた被験者に対して、上記PI比率に対応する閾値と当該PI比率とを比較する工程(4)を行うことが好ましい場合がある。 One specific example of the method for evaluating fatigue according to the present invention includes the step (1) of obtaining a ratio (OC ratio) of ornithine concentration to citrulline concentration in a biological sample obtained from a subject. Furthermore, as necessary, after the step (1), the step (2) of comparing the OC ratio with a threshold value corresponding to the OC ratio is included. Furthermore, if necessary, the ratio (PI ratio) of the pyruvate concentration to the isocitrate concentration in the biological sample obtained from the same subject on the premise that the above step (1) or step (2) is carried out The step of obtaining (3) is included. Furthermore, if necessary, after the step (3), the step (4) of comparing the PI ratio with a threshold value corresponding to the PI ratio is included. The step (3) of obtaining the ratio (PI ratio) of the pyruvate concentration to the isocitrate concentration in the biological sample obtained from the subject, the threshold corresponding to the ratio (PI ratio), and the ratio (PI ratio) And performing a step (2) of comparing the OC ratio with a threshold value corresponding to the OC ratio for a subject who has been evaluated for fatigue by performing the step (4) to compare with It may be preferable to obtain the discrimination rate and the low misclassification rate. For example, reference is also made to the evaluation by the decision tree shown in FIG. 9 and FIG. In FIG. 9 and FIG. 10, the determination tree analysis is performed using the pyruvate concentration / isocitric acid concentration as the PI ratio, and the subjects divided into two groups are further determined using the ornithine concentration / citrulline concentration as the OC ratio. It has been shown to perform tree analysis. In addition, from the viewpoint of obtaining the same effect, fatigue was evaluated by performing the step (1) of obtaining the OC ratio and the step (2) of comparing the OC ratio with a threshold value corresponding to the OC ratio. It may be preferable to perform the step (4) of comparing the PI ratio with the threshold value corresponding to the PI ratio for the subject.
なお、バイオマーカー値取得工程に先立って、サンプル取得の第一段階として組織または細胞をヒト被験体から直接取り出す工程は、医師によって行われる。また、上記評価工程によって得られた結果を用いて、疲労(慢性疲労、慢性疲労症候群を含む。)であるか否かの診断を医師が下す工程も必要に応じて行われる。これらの工程は、上記バイオマーカー値取得工程と上記評価工程とには含まれない別の工程として区別される。 In addition, prior to the biomarker value acquiring step, the step of directly removing the tissue or cells from the human subject as the first step of sample acquisition is performed by a doctor. In addition, using the results obtained by the above evaluation process, a process in which a doctor makes a diagnosis of fatigue (including chronic fatigue and chronic fatigue syndrome) is also performed as necessary. These processes are distinguished as another process which is not included in the biomarker value acquisition process and the evaluation process.
〔3−2〕疲労評価キット
上述したような疲労評価方法を実施するために用いられる試薬を併せ持つキットもまた、本発明の範囲内である。すなわち、本発明にかかるキットは、疲労を評価するために、本発明のバイオマーカーの値を取得する上で必要な、生体サンプル中の代謝物質の濃度を測定するための試薬を備えている。一例として、オルニチンをバイオマーカーとする場合は、本発明にかかるキットは、生体サンプル中のオルニチン濃度を測定するための試薬を備えている。他の例として、オルニチン濃度とシトルリン濃度との比率をバイオマーカーとする場合は、本発明にかかるキットは、生体サンプル中のオルニチン濃度とシトルリン濃度とを測定するための試薬を備えている。オルニチン濃度を測定するための試薬としては例えばオルニチンと反応してアンモニアを発生するornithine cyclaseが挙げられ、シトルリン濃度を測定するための試薬としては例えばシトルリンと反応してATPを消費するargininosuccinate synthaseが挙げられる。キットはまた、生体サンプルに含まれている、アルギニンの分解反応に関わる酵素の活性の阻害剤を含んでいることが好ましい場合があり、特に、アルギニン、オルニチンまたはシトルリン等の濃度を測定する場合は、測定の精度をより向上させる目的で好ましい場合がある。なお、ここで、アルギニンの分解反応に関わる酵素とは、アルギナーゼ、及び、アルギニンから一酸化窒素とシトルリンとを生成する反応に関わる一酸化窒素合成酵素(NOS)が挙げられ、これらはとりわけ血液または血液調製物等の生体サンプルに含まれる。なお、アルギナーゼの阻害剤としては、例えば、Nω-Hydroxy-nor-L-arginine(nor−NOHA)又はその塩(例えば、二酢酸塩等)が挙げられ、一酸化窒素合成酵素の阻害剤としては、例えば、NG-Nitro-L-Arginine(L−NNA)又はその塩が挙げられる。なお、これらの阻害剤は、キットの他の構成とは別体として備えられていてもよいが、例えば、生体サンプルを保存する容器内に必要量が予め仕込まれていてもよい。[3-2] Fatigue Evaluation Kit A kit having a combination of reagents used to carry out the above-described fatigue evaluation method is also within the scope of the present invention. That is, the kit according to the present invention is provided with a reagent for measuring the concentration of a metabolite in a biological sample, which is necessary to obtain the value of the biomarker of the present invention in order to evaluate fatigue. As an example, when ornithine is used as a biomarker, the kit according to the present invention is provided with a reagent for measuring the ornithine concentration in a biological sample. As another example, when the ratio of ornithine concentration to citrulline concentration is used as a biomarker, the kit according to the present invention is provided with a reagent for measuring ornithine concentration and citrulline concentration in a biological sample. The reagent for measuring the ornithine concentration includes, for example, ornithine cyclase which reacts with ornithine to generate ammonia, and the reagent for measuring the concentration of citrulline, for example, argininosuccinic acid synthetase which reacts with citrulline and consumes ATP. Be The kit may also preferably include an inhibitor of the activity of an enzyme involved in the degradation reaction of arginine contained in a biological sample, in particular when measuring the concentration of arginine, ornithine or citrulline etc. In order to further improve the accuracy of measurement, it may be preferable. Here, enzymes involved in the degradation reaction of arginine include arginase and nitric oxide synthase (NOS) involved in the reaction of producing arginine to nitric oxide and citrulline, and these are especially blood or Included in biological samples such as blood preparations. In addition, as an inhibitor of arginase, for example, N ω -Hydroxy-nor-L-arginine (nor-NOHA) or a salt thereof (eg, diacetate etc.) can be mentioned, and as an inhibitor of nitric oxide synthase Examples include N G -Nitro-L-Arginine (L-NNA) or a salt thereof. These inhibitors may be provided separately from the other components of the kit, but for example, the necessary amount may be provided in advance in a container for storing a biological sample.
また、本発明のバイオマーカーを、目視にて検出する構成を有するキットもまた、本発明の範囲内である。すなわち、本発明にかかる第2のキットは、疲労を評価するために、本発明のバイオマーカーの値を示す呈示部を備えている。呈示部として例えば、オルニチン濃度とシトルリン濃度との比率(OC比率)を示す第一呈示部、および、ピルビン酸濃度とイソクエン酸濃度との比率(PI比率)を示す第二呈示部の少なくとも一方を備えているキットも、本発明にかかるキットの範疇である。 Also within the scope of the present invention is a kit having a configuration for visually detecting the biomarker of the present invention. That is, the second kit according to the present invention is provided with a display unit showing the value of the biomarker of the present invention to evaluate fatigue. As a presentation part, for example, at least one of a first presentation part showing a ratio (OC ratio) of an ornithine concentration to a citrulline concentration, and a second presentation part showing a ratio of a pyruvate concentration to an isocitrate concentration (PI ratio) The provided kit is also in the category of the kit according to the present invention.
本明細書中において使用される場合、用語「キット」は、特定の材料を内包する容器(例えば、ボトル、プレート、チューブ、ディッシュなど)を備えた包装が意図されるが、組成物としての一物質中に材料を含有している形態もまた、用語「キット」に包含される。キットは、各材料を使用するための指示書を備えていることが好ましい。指示書にはさらに必要に応じて、バイオマーカーの値と比較して評価するための、所定の閾値(基準値)が表示されていてもよい。本明細書中においてキットの局面において使用される場合、「備えた(備えている)」は、キットを構成する個々の容器のいずれかの中に内包されている状態が意図される。また、本発明に係るキットは、複数の異なる組成物を1つに梱包した包装であり得、溶液形態の場合は容器中に内包されていてもよい。本発明に係るキットは、その複数の構成要素を同一の容器に混合して備えていても別々の容器に備えていてもよい。「指示書」は、紙またはその他の媒体に書かれていても印刷されていてもよく、あるいは磁気テープ、コンピューター読み取り可能ディスクまたはテープ、CD−ROMなどのような電子媒体に付されてもよい。本発明に係るキットはまた、希釈剤、溶媒、洗浄液またはその他の試薬を内包した容器を備え得る。さらに、本発明に係るキットは、生体サンプルを採取するために必要な器具および試薬を備えていてもよい。また、本発明に係るキットは、生体サンプルから目的の調製物を調製するために必要な器具および試薬を備えていてもよい。 As used herein, the term "kit" is intended for packaging comprising a container (eg, a bottle, a plate, a tube, a dish, etc.) containing a particular material, but as a composition Forms containing the material in the substance are also included in the term "kit". Preferably, the kit comprises instructions for using each material. The instruction sheet may further display a predetermined threshold (reference value) to be evaluated in comparison with the value of the biomarker, as necessary. As used herein in the kit aspect, "equipped" is intended to be contained within any of the individual containers that make up the kit. In addition, the kit according to the present invention may be a package in which a plurality of different compositions are packaged into one, and in the case of a solution form, may be enclosed in a container. The kit according to the present invention may be prepared by mixing the plurality of components in the same container or in separate containers. The "instructions" may be written or printed on paper or other media, or may be attached to electronic media such as magnetic tape, computer readable disks or tapes, CD-ROMs, etc. . The kit according to the present invention may also comprise a container containing a diluent, solvent, washing solution or other reagent. Furthermore, the kit according to the present invention may be equipped with the necessary tools and reagents for collecting a biological sample. The kit according to the present invention may also be equipped with the necessary equipment and reagents to prepare the preparation of interest from a biological sample.
上記構成を有することによって、本発明にかかるキットは、実際の医療現場にて簡便に使用することができるので、疲労をより速く、安く、客観的な診断を提供し得る。 By having the above configuration, the kit according to the present invention can be conveniently used in an actual medical field, and can provide fatigue faster, cheaper and objective diagnosis.
なお、本発明にかかるキットを用いれば、疲労を評価し、治療法を提案し得るだけでなく、疲労(慢性疲労、慢性疲労症候群を含む。)の判断基準を提供することができるので、疲労の状態であるか否かの診断が容易になる。すなわち、本発明にかかるキットは、疲労(慢性疲労、慢性疲労症候群を含む。)の診断基準または判定基準を提供するためのキット(例えば、疲労(慢性疲労、慢性疲労症候群を含む。)を診断または判定するためのデータを取得するためのキット)でもあり得る。 The kit according to the present invention can be used not only to evaluate fatigue and to propose a treatment but also to provide a criterion for determining fatigue (including chronic fatigue and chronic fatigue syndrome). This makes it easy to diagnose whether the condition is or not. That is, the kit according to the present invention diagnoses a kit (for example, fatigue (including chronic fatigue, chronic fatigue syndrome)) for providing a diagnostic standard or criterion of fatigue (including chronic fatigue, chronic fatigue syndrome). Or a kit for obtaining data for determination.
〔3−3〕疲労評価システム
上述したような疲労評価方法を実行するために用いられるシステムもまた、本発明の範囲内である。下記実施形態では、本発明に係る疲労評価システムを構成する各部材が、「CPUなどの演算手段がROMやRAMなどの記録媒体に格納されたプログラムコードを実行することによって実現される機能ブロックである」場合を例にして説明するが、同様の処理を行うハードウェアによって実現してもよい。また、処理の一部を行うハードウェアと、当該ハードウェアの制御や残余の処理を行うプログラムコードを実行する上記演算手段とを組み合わせて実現することもできる。さらに、上記各部材のうち、ハードウェアとして説明した部材であっても、処理の一部を行うハードウェアと、当該ハードウェアの制御や残余の処理を行うプログラムコードを実行する上記演算手段とを組み合わせて実現することもできる。なお、上記演算手段は、単体であってもよいし、装置内部のバスや種々の通信路を介して接続された複数の演算手段が共同してプログラムコードを実行してもよい。[3-3] Fatigue Evaluation System A system used to perform the above-described fatigue evaluation method is also within the scope of the present invention. In the following embodiment, each member constituting the fatigue evaluation system according to the present invention is a functional block realized by “the calculation means such as the CPU executes the program code stored in the recording medium such as the ROM and the RAM. Although the case will be described as an example, it may be realized by hardware that performs the same process. The present invention can also be realized by combining hardware that performs part of processing and the above-described arithmetic unit that executes program code that performs control of the hardware and the remaining processing. Furthermore, among the above-described members, even if the members are described as hardware, hardware that performs a part of processing, and the arithmetic unit that executes program code that performs control of the hardware and the remaining processing are included. It can also be realized in combination. The above computing means may be a single unit, or a plurality of computing means connected via a bus inside the apparatus or various communication paths may jointly execute the program code.
本発明にかかる疲労評価システムは、その機能ブロックとして、入力受付部11A、格納部12、CPU13、および表示部14を少なくとも備えている。入力受付部11Aは、測定部11での測定結果の入力を受付けるインターフェースであり、測定部11と疲労評価システムとを接続するインターフェースとして構成されるか、場合によってはキーボードやマウスなどの入力装置として構成される。測定部11は、本発明のバイオマーカーに関連した代謝物質(例えば、オルニチンやシトルリン)の濃度を測定する測定装置の機能を有している。格納部12は、当該代謝物質の濃度の測定値を受容する測定値受容部12a、および疲労を評価するための基準値(閾値)を格納した基準値格納部12bとしての機能を有している(例えば、メモリーとして構成される)。CPU13は、疲労を評価するための情報を生成する演算部13a、および演算部13aからの評価情報を受け取って疲労を評価する評価部13bとしての機能を有している。表示部14は、評価部13bによる評価結果を表示する評価結果表示部14としての機能を有している(例えば、液晶表示装置として構成される)。なお、この機能ブロックは、CPU13が格納部12に格納されたプログラムを実行し、入出力回路などの周辺回路を制御することによって実現される。
The fatigue evaluation system according to the present invention includes at least an input reception unit 11A, a
以下、疲労評価システムの一態様として、オルニチン濃度とシトルリン濃度との比率(OC比率)をバイオマーカーの一つとして疲労を評価するシステムにつき具体的に説明する。このシステムでは、ステップ1として、測定部11において、生体サンプルにおけるオルニチン濃度とシトルリン濃度とを測定する。次いで、ステップ2として、ステップ1で測定したオルニチン濃度とシトルリン濃度とを、入力受付部11Aを介して、測定値受容部12aが受容する(格納する)。次いで、ステップ3として、演算部13aが、測定値受容部12aに格納されたオルニチン濃度とシトルリン濃度とを読みだして、オルニチン濃度とシトルリン濃度との比率(OC比率)を算出する。必要に応じてOC比率は格納部12に格納される。次いで、ステップ4として、演算部13aが、前記算出したOC比率と、基準値格納部12bに格納された基準値とから、疲労を評価するための評価情報を生成する。次いで、ステップ5として、ステップ4で生成した評価情報に基づいて、評価部13bが疲労を評価する。次いで、ステップ6として、評価部13bが生成した疲労の評価結果が、表示部14に表示される。なお、ステップ2として、オルニチン濃度とシトルリン濃度との比率(OC比率)を、入力受付部11Aを介して、測定値受容部12aが受容してもよい。この場合は、上記ステップ3〜4に代えて、演算部13aが、測定値受容部12aに格納されたOC比率を読み出して、当該OC比率と、基準値格納部12bに格納された基準値とから、疲労を評価するための評価情報を生成する。ステップ5は上述の通りである。なお、評価情報の生成から疲労の評価までのステップは、例えば、格納部12内に格納されている評価用のプログラム(例えば、決定木解析プログラム等)を動作させることにより実行可能である。例えば、図9や図10に示す結果を得る場合には、OC比率と同様にして、被験者の生体サンプル中のピルビン酸濃度とイソクエン酸濃度との比率(PI比率)、および、被験者の生体サンプル中のアラニン濃度とヒドロキシプロリン濃度との比率を、疲労評価システム内(例えば、格納部12)に格納した上で、評価用のプログラムを動作させればよい。
Hereinafter, as one aspect of the fatigue evaluation system, a system for evaluating fatigue as a ratio of ornithine concentration to citrulline concentration (OC ratio) as one of the biomarkers will be specifically described. In this system, as
なお、本発明にかかるシステムを用いれば、疲労を評価し、治療法を提案し得るだけでなく、疲労(慢性疲労、慢性疲労症候群を含む。)の判断基準を提供することができるので、疲労の状態であるか否かの診断が容易になる。すなわち、本発明にかかるシステムは、疲労(慢性疲労、慢性疲労症候群を含む。)の診断基準または判定基準を提供するためのシステム(例えば、疲労(慢性疲労、慢性疲労症候群を含む。)を診断または判定するためのデータを取得するためのシステム)でもあり得る。 The system according to the present invention can be used not only to evaluate fatigue and to propose a treatment but also to provide a criterion for determining fatigue (including chronic fatigue and chronic fatigue syndrome). This makes it easy to diagnose whether the condition is or not. That is, the system according to the present invention diagnoses a system (for example, fatigue (including chronic fatigue, chronic fatigue syndrome)) for providing a diagnostic standard or criterion of fatigue (including chronic fatigue, chronic fatigue syndrome). Or a system for acquiring data for determination.
〔4〕本発明の一態様
本発明の一態様には、例えば、以下のような発明も含まれる。
(1)被験者から得た生体サンプル中のオルニチン濃度とシトルリン濃度との比率(OC比率)を得る工程と、前記比率(OC比率)に基づいて、前記被験者における疲労の状態を評価する工程とを包含する、疲労を評価する方法。
(2)前記比率(OC比率)に対応する閾値と前記比率(OC比率)とを比較する工程を包含する、(1)に記載の方法。
(3)さらに、前記生体サンプル中のピルビン酸濃度とイソクエン酸濃度との比率(PI比率)を得る工程と、前記比率(PI比率)に基づいて、前記被験者における疲労の状態を評価する工程とを包含する、(1)又は(2)に記載の方法。
(4)前記比率(PI比率)に対応する閾値と前記比率(PI比率)とを比較する工程を包含する、(3)に記載の方法。
(5)前記生体サンプル中のピルビン酸濃度とイソクエン酸濃度との比率(PI比率)を得る工程と、前記比率(PI比率)に対応する閾値と前記比率(PI比率)とを比較する工程とを行って疲労の状態の評価がなされた被験者に対して、前記比率(OC比率)に対応する閾値と前記比率(OC比率)とを比較する前記工程を行う、(2)に記載の方法。
(6)オルニチン濃度を測定するための試薬とシトルリン濃度を測定するための試薬とを備えている、疲労を評価するためのキット。
(7)オルニチン濃度とシトルリン濃度との比率(OC比率)を示す第一呈示部を備えている、(6)に記載のキット。
(8)ピルビン酸濃度を測定するための試薬とイソクエン酸濃度を測定するための試薬とをさらに備えている、(6)又は(7)に記載のキット。
(9)ピルビン酸濃度とイソクエン酸濃度との比率(PI比率)を示す第二呈示部を備えている、(8)に記載のキット。
(10)疲労を評価するための基準値と、オルニチン濃度とシトルリン濃度との比率(OC比率)とを受け取って、疲労を評価するための評価情報を生成する演算部、および、前記評価情報を受け取って、疲労を評価する評価部を備えた疲労評価システム。
(11)1)オルニチン濃度とシトルリン濃度との比率(OC比率)の入力を受付ける入力受付部を備えるか、2)オルニチン濃度およびシトルリン濃度の測定値の入力を受付ける入力受付部を備え、前記演算部が、入力が受付けられた測定値からオルニチン濃度とシトルリン濃度との比率(OC比率)を算出する、(10)に記載の疲労評価システム。
(12)オルニチン濃度とシトルリン濃度との比率(OC比率)に代えて、前記生体サンプル中のオルニチン濃度と、Urea、Urate、4-hydroxy-3-methoxybenzoate、Hydroxyproline、4-Methyl-2-oxopentanoate、Gamma-butyrobetaineから選択される何れかの濃度との比率を用いる、(1)から(5)の何れかに記載の方法。
(13)疲労を評価する方法であって、被験者から得た生体サンプル中のバイオマーカーの値を得る工程と、前記バイオマーカーの値に基づいて、前記被験者における疲労の状態を評価する工程とを包含し、前記バイオマーカーの値が、1)2-アミノ酪酸(2AB)、2−オキソグルタル酸(2-oxoglutarate)、3−ヒドロキシ酪酸(3-Hydroxybutyrate)、3−メチルヒスチジン(3-Methylhistidine)、4-ヒドロキシ−3−メトキシベンゾエート(4-Hydroxy-3-methoxybenzoate)、4−メチル−2−オキソペンタノエート(4-methyl-2-oxopentanoate)、5-オキソプロリン(5-Oxoproline)、アラニン(Ala)、アルギニン(Arg)、アスパラギン(Asn)、アスパラギン酸(Asp)、アゼライン酸(Azelate)、ベータアラニン(beta-Ala)、ベタイン(Betaine)、カルニチン(Carnitine)、コリン(Choline)、シトルリン(Citrulline)、クレアチン(Creatine)、クレアチニン(Creatinine)、シスチン(Cystine)、ガンマブチロベタイン(Gamma-Butyrobetaine)、グルタミン(Gln)、グルタミン酸(Glu)、グリシン(Gly)、ヒスチジン(His)、ヒドロキシプロリン(Hydroxyproline)、イソロイシン(Ile)、ロイシン(Leu)、リジン(Lys)、メチオニン(Met)、ムケート(Mucate)、N,N-ジメチルグリシン(N,N-Dimethylglycine)、オルニチン(Ornithine)、フェニルアラニン(Phe)、プロリン(Pro)、尿素(Urea)、ピルビン酸(Pyruvate)、サルコシン(Sarcosine)、セリン(Ser)、タウリン(Taurine)、トレオニン(Thr)、トリプトファン(Trp)、チロシン(Tyr)、尿酸(Urate)、及び、バリン(Val)からなる群より選択される少なくとも一種のバイオマーカーの生体サンプル中の濃度であるか、2)前記群にシス−アコニット酸(Cis-aconitate)、クエン酸(Citrate)、イソクエン酸(Isocitrate)、乳酸(Lactate)、リンゴ酸(Malate)、及びコハク酸(Succinate)を加えた群より選択される複数種のバイオマーカーの生体サンプル中の濃度の比率または差分である、疲労を評価する方法。
(14)(13)に記載の、疲労を評価する方法であって、さらに、シス−アコニット酸(Cis-aconitate)、クエン酸(Citrate)、イソクエン酸(Isocitrate)、乳酸(Lactate)、リンゴ酸(Malate)、及び、コハク酸(Succinate)からなる群より選択される少なくとも一種のバイオマーカーの生体サンプル中の濃度を、前記バイオマーカーの値として用いる、疲労を評価する方法。
(15)(13)又は(14)に記載の、疲労を評価する方法であって、前記バイオマーカーの値が、1)シトルリン(Citrulline)、イソクエン酸(Isocitrate)、ピルビン酸(Pyruvate)、及び、オルニチン(Ornithine)からなる群より選択される少なくとも一種のバイオマーカーの生体サンプル中の濃度であるか、2)シトルリン、イソクエン酸、ピルビン酸、及び、オルニチンからなる群より選択される複数種のバイオマーカーの生体サンプル中の濃度の比率または差分である、疲労を評価する方法。
(16)上記生体サンプルは、アルギニンの分解反応に関わるアルギナーゼの活性及び/または一酸化窒素合成酵素の活性を抑制する処理を受けている、(1)〜(5)、(12)〜(15)の何れかに記載の方法。
(17)アルギニンの分解反応に関わるアルギナーゼまたは一酸化窒素合成酵素の阻害剤を含んでいる、(6)に記載のキット。[4] One Aspect of the Present Invention One aspect of the present invention includes, for example, the following inventions.
(1) obtaining a ratio (OC ratio) of ornithine concentration to citrulline concentration in a biological sample obtained from a subject, and evaluating a state of fatigue in the subject based on the ratio (OC ratio) Methods to assess fatigue, including.
(2) The method according to (1), including the step of comparing the threshold (OC ratio) with a threshold value corresponding to the ratio (OC ratio).
(3) Further, a step of obtaining a ratio (PI ratio) of the pyruvate concentration to the isocitrate concentration in the biological sample, and a step of evaluating the state of fatigue in the subject based on the ratio (PI ratio) The method according to (1) or (2), including
(4) The method according to (3), including the step of comparing the ratio (PI ratio) with a threshold value corresponding to the ratio (PI ratio).
(5) obtaining a ratio (PI ratio) of pyruvate concentration to isocitrate acid concentration in the biological sample, and comparing the ratio (PI ratio) with a threshold value corresponding to the ratio (PI ratio) The method according to (2), wherein the step of comparing the threshold (OC ratio) with the threshold corresponding to the ratio (OC ratio) is performed on a subject who is evaluated for fatigue status.
(6) A kit for evaluating fatigue comprising a reagent for measuring ornithine concentration and a reagent for measuring citrulline concentration.
(7) The kit according to (6), further including a first presenting unit that indicates a ratio (OC ratio) of ornithine concentration to citrulline concentration.
(8) The kit according to (6) or (7), further comprising a reagent for measuring pyruvate concentration and a reagent for measuring isocitrate acid concentration.
(9) The kit according to (8), including a second presentation unit that indicates a ratio (PI ratio) of pyruvate concentration to isocitrate concentration.
(10) A computing unit that receives a reference value for evaluating fatigue and a ratio (OC ratio) of ornithine concentration to citrulline concentration to generate evaluation information for evaluating fatigue, and the evaluation information Fatigue evaluation system with evaluation unit to receive and evaluate fatigue.
(11) 1) An input receiving unit for receiving an input of a ratio of an ornithine concentration to a citrulline concentration (OC ratio) or 2) an input receiving unit for receiving an input of measured values of an ornithine concentration and a citrulline concentration; The fatigue evaluation system according to (10), wherein the part calculates the ratio (OC ratio) of the ornithine concentration to the citrulline concentration from the measurement value of which the input is received.
(12) The ornithine concentration in the biological sample and Urea, Urate, 4-hydroxy-3-methoxybenzoate, Hydroxyproline, 4-Methyl-2-oxopentanoate, instead of the ratio (OC ratio) of the ornithine concentration to the citrulline concentration The method according to any of (1) to (5), which uses a ratio to any concentration selected from Gamma-butyrobetaine.
(13) A method of evaluating fatigue, comprising the steps of: obtaining a value of a biomarker in a biological sample obtained from a subject; and evaluating the state of fatigue in the subject based on the value of the biomarker. The values of the biomarkers include: 1) 2-aminobutyric acid (2AB), 2-oxoglutarate, 3-hydroxybutyrate, 3-methylhistidine, 4-hydroxy-3-methoxybenzoate (4-hydroxy-3-methoxybenzoate), 4-methyl-2-oxopentanoate (4-methyl-2-oxopentanoate), 5-oxoproline (5-Oxoproline), alanine (4-hydroxy-2-methoxybenzoate) Ala), arginine (Arg), asparagine (Asn), aspartic acid (Asp), azelaic acid (Azelate), beta-alanine (beta-Ala), betaine (Betaine), carnitine (Carnitine), choline Choline), Citrulline, Creatine, Creatinine, Crysine, Cystine, Gamma-Butyrobetaine, Glutamine (Gln), Glutamic Acid (Glu), Glycine (Gly), Histidine (Gly) His), Hydroxyproline (Hydroxyproline), Isoleucine (Ile), Leucine (Leu), Lysine (Lys), Methionine (Met), Mucate, N, N-Dimethylglycine (N, N-Dimethylglycine), Ornithine Ornithine), phenylalanine (Phe), proline (Pro), urea (Urea), pyruvate (Pyruvate), sarcosine (Sarcosine), serine (Ser), taurine (Taurine), threonine (Thr), tryptophan (Trp), tyrosine The biological sun of at least one biomarker selected from the group consisting of (Tyr), uric acid (Urate), and valine (Val) (2) Cis-aconitate (Cis-aconitate), Citric acid (Citrate), isocitrate (Isocitrate), lactic acid (Lactate), malic acid (Malate), and succinic acid A method for evaluating fatigue, which is the ratio or difference in concentration in a biological sample of a plurality of biomarkers selected from the group to which Succinate is added.
(14) The method for evaluating fatigue as described in (13), further comprising cis-aconitic acid (Cis-aconitate), citric acid (Citrate), isocitrate (Isocitrate), lactic acid (Lactate), malic acid A method for evaluating fatigue, wherein a concentration in a biological sample of at least one biomarker selected from the group consisting of (Malate) and succinic acid (Succinate) is used as the value of the biomarker.
(15) The method for evaluating fatigue according to (13) or (14), wherein the value of the biomarker is 1) Citrulline, Isocitrate, Pyruvate, and A concentration of at least one biomarker selected from the group consisting of ornithine in a biological sample, or 2) a plurality of species selected from the group consisting of citrulline, isocitrate, pyruvate and ornithine A method of evaluating fatigue, which is the ratio or difference in concentration of a biomarker in a biological sample.
(16) The biological sample is treated to suppress the activity of arginase involved in the degradation reaction of arginine and / or the activity of nitric oxide synthase, (1) to (5), (12) to (15) The method according to any one of the above.
(17) The kit according to (6), which comprises an inhibitor of arginase or nitric oxide synthase involved in the degradation reaction of arginine.
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the claims, and embodiments obtained by appropriately combining the technical means disclosed in the different embodiments. Is also included in the technical scope of the present invention.
〔1.ヒトでの評価〕
試験1では、健常者20名(男性10名、女性10名;平均年齢=36.10歳;大阪市立大学附属病院から提供)、慢性疲労症候群20名(男性10名、女性10名;平均年齢=36.15歳;大阪市立大学附属病院から提供)を対象とした。また、試験2では健常者46名(男性5名、女性41名;平均年齢=38.78歳;大阪市立大学附属病院から提供)、慢性疲労症候群47名(男性6名、女性41名;平均年齢=37.96歳;大阪市立大学附属病院から提供)、慢性疲労13名(男性5名、女性8名;平均年齢=33.62歳;大阪市立大学附属病院から提供)を対象とした。[1. Evaluation in humans]
In
試験1・2における慢性疲労症候群とは、アメリカ疾病予防管理センター(CDC)によって作成された慢性疲労症候群診断基準(Ann Intern Med. 1994;121:953-959)を日本国内用に改定したもの(医学のあゆみ 特集「最新・疲労の科学 −日本発:抗疲労・抗過労への提言」671−677)に記されているように「(1)生活が著しく損なわれるような強い疲労を主症状とし、少なくとも6ヵ月以上の期間持続または再発を繰り返す(50%以上の期間認められること)。かつ、病歴、身体所見、検査所見で疾患を除外する。さらに、(2)症状基準8項目以上か、症状基準6項目・身体基準2項目以上を満たす。」といった診断基準に従って病気と診断された者である。試験2における慢性疲労とは、医師による上記の慢性疲労症候群の診断は満たさないが、6カ月以上断続的に疲労あるいは疲労感が見られ、来院した者である。また、試験1・2における健常者とは、年代、疲労度、精神疾患の有無、睡眠障害の有無、精神疾患や睡眠障害の治療薬の服用の有無等を考慮して募集をした(健常者リクルート)者である。
Chronic fatigue syndrome in
試験1,2ともに、健常者(HC)、そして慢性疲労症候群(CFS: Chronic Fatigue Syndrome)および慢性疲労(CF: Chronic Fatigue)の患者から採取した血液から血漿サンプルを調製した。前処理した血漿サンプル中の代謝物質の測定を、慶応義塾大学先端生命科学研究所に依頼した。血漿中の代謝物の測定には、キャピラリー電気泳動−質量分析器が用いられた。一方、血糖値の測定には、Glucose analysis kit II(Biovision)を用いた。統計解析には、SPSS 17.0およびAmos 18.0を用いた有意差検定、相関解析、およびパス解析を採用した。
Plasma samples were prepared from blood collected from healthy subjects (HC) and patients with chronic fatigue syndrome (CFS) and chronic fatigue (CF) for both
試験1および試験2を加えた集団で評価した結果、本願発明者らが国際公開WO2011/161544 A2(米国特許シリアル番号13/805,449)で報告の通り、健常者と慢性疲労症候群患者との間でのエネルギー産生系代謝物の変化の再現性が確認された。さらに、他の代謝経路を含めた解析を詳細に行ったところ、尿素回路関連代謝物を中心に試験1・試験2を通してきわめて再現よく変化している代謝系から、新たなバイオマーカーを見出し、既に見出したバイオマーカーとの組合せによる、より高精度の疲労診断の可能性を見出した。
As a result of evaluation in the
すなわち、慢性疲労症候群患者群において、オルニチン(Ornithine)の血中レベルが上昇する一方、シトルリン(Citrulline)や尿素(Urea)のレベルが低下していた(図1)。 That is, in the chronic fatigue syndrome patient group, the blood level of ornithine (Ornithine) increased, while the level of citrulline (Citruline) and urea (Urea) decreased (FIG. 1).
試験1および試験2を加えた集団に対して、血漿サンプル中の代謝物質の測定値を解析ソフトR(フリーソフト、バージョン3.0.1)を用いてランダムフォレスト(Random Forest)プログラムを実行した。また、同じランダムフォレストプログラムの実行を、試験2の集団に対して行った。Random Forestは識別、回帰、クラスタリングに用いられるアルゴリズムである。
For the
図2に示すように、健常者と慢性疲労症候群患者とを分類する際に、複数の測定項目の中で、Isocitrate、SuccinateおよびCis-Aconitate等のTCA回路関連代謝物に交じってこれらの尿素回路関連代謝物が上位に出現した。試験2のみを対象にした同解析においても尿素回路関連代謝物が上位に出現した(図3)。Ornithine、Citrulline、Urea以外にもUrateあるいは4-hydroxy-3-methoxybenzoateやHydroxyproline、4-Methyl-2-oxopentanoate、Gamma-butyrobetaineも上位に出現した。また、こうした代謝物は健常者群と慢性疲労症候群の二群比較において有意に増加あるいは減少していた(図4)。 As shown in FIG. 2, when classifying a healthy subject and a chronic fatigue syndrome patient, TCA-related metabolites such as Isocitrate, Succinate and Cis-Aconitate among these measurement items are combined with these urea circuits. Related metabolites appeared at the top. Urea cycle related metabolites appeared at the top also in the same analysis for only Test 2 (FIG. 3). Besides Ornithine, Citrulline and Urea, Urate, 4-hydroxy-3-methoxybenzoate, Hydroxyproline, 4-Methyl-2-oxopentanoate and Gamma-butyrobetaine also appeared at the top. In addition, these metabolites were significantly increased or decreased in the healthy group and chronic fatigue syndrome in the two-group comparison (FIG. 4).
この結果から、被験者の個人のばらつきに対して比較的安定している尿素回路関連代謝物を単独で用いるか、或いは、エネルギー代謝系(解糖系からTCA回路)のバイオマーカーと組み合わせることにより、慢性疲労患者群や健常者の個人差による判別の安定性が向上することが予想された。 From this result, it is possible to use a urea cycle related metabolite that is relatively stable against individual variability of the subject alone or by combining it with a biomarker of energy metabolism (from glycolysis to TCA cycle). It is expected that the stability of discrimination due to individual differences among chronic fatigue patients and healthy people is improved.
一方、慢性疲労の患者群でも尿素回路関連代謝物に同様の変化が見られたが(図5)、これらの比であるCitrulline/Ornithine、あるいはUrea/Ornithineの値を用いて評価したところ、慢性疲労症候群患者に比べて慢性疲労患者ではその低下の程度が小さかった。なお、ureaとAspartateに関しては試験2のみで検出できた。さらに、慢性疲労症候群患者群では見出されなかったいくつかの代謝物に関して、健常者群と比較して有意に減少あるいは増加しているものが見出された(図6)。なお、図16は、試験2の集団に対して、健常者(HC)および慢性疲労(CF)の患者の血漿サンプル中の代謝物質の測定値を含めた全てのパラメータを用いてランダムフォレスト(Random Forest)プログラムを実行した結果を示す図である。図17は、試験2の集団に対して、慢性疲労(CF)および慢性疲労症候群(CFS)の患者の血漿サンプル中の代謝物質の測定値を含めた全てのパラメータを用いてランダムフォレスト(Random Forest)プログラムを実行した結果を示す図である。
On the other hand, similar changes were seen in urea cycle related metabolites in the group of patients with chronic fatigue (Fig. 5), but when evaluated using the values of Citrulline / Ornithine or Urea / Ornithine, which is the ratio of these, chronic The degree of decrease was smaller in chronic fatigue patients than in fatigue syndrome patients. Incidentally, Urea and Aspartate could be detected only in
次いで、試験1と試験2のすべてのデータを対象に、疲労の有無に対応して血漿中の量が有意に変動した代謝物質と、パフォーマンス・ステイタス(PS)との相関を調べた。PSは、疲労の主観的重症度の尺度であり、数値が高いほど重症であることを示す。その結果、代謝物質のうちのいくつかが、PSと有意な相関を示すことがわかった(Proline; R=0.323, P=0.027: Urateあるいは4-hydroxy-3-methoxybenzoate; R=-0.334, P=0.022)。
Next, the correlation between the performance status (PS) and the metabolite in which the amount in plasma significantly fluctuated according to the presence or absence of fatigue was examined for all the data of
また、試験1と試験2のすべての血漿サンプル中の代謝物質の測定値を対象に解析ソフトRを用いて決定木モデルによる解析を実行した。このプログラムは、決定理論の分野において、計画を立案して目標に到達するために用いられる。例えば図7のように4ツリーへ分類した場合、Isocitrateが8.15μM以上か未満か、さらにOrnithineが62μM 以上か未満か、Hydroxyprolineが9.3μM以上か未満かで分類することで、慢性疲労症候群の患者群と健常者群の集団から、慢性疲労症候群の患者を79.0%の正判別率(CFS62名中49名)で判別できることになる。この場合、誤判別率は18.5%(HC65名中12名)であった。さらに分類ツリーの数を増やして9ツリーに分類した場合、図8にあるようにSuccinateが12.5μM以上か未満か、Glutamine(Gln)が1069μM以上か未満か、Glutamate(Glu)が50μM以上か未満か、Leucine(Leu)が95μM以上か未満か、Lysine(Lys)が181.5μM以上か未満かで分類することで慢性疲労症候群の患者群と健常者群の集団から、慢性疲労症候群の患者を90.3%の正判別率(CFS62名中56名)で判別可能である。この場合、誤判別率は7.7%(HC65名中5名)であった。さらに、代謝物の比を用いることで、より少ないツリー数でも正判別率を上昇させ、かつ誤判別率を低下させることができる。例えば、図9のように、Pyruvate/Isocitrate(PI比率)が20.61以上か未満か、Ornithine/Citrulline(OC比率)が3.215以上か未満かの3ツリーへの分類だけで80.6%の正判別率(CFS62名中50名)、20.0%の誤判別率(HC65名中13名)で慢性疲労症候群の患者を判別することが可能となる。さらに、Ornithine/Citrullineが1.321以上か未満か、Alanine/Hydroxyprolineが37.71以上か未満かを加えることで、80.6%の正判別率は維持されつつ、誤判別率が10.7%((HC65名中7名)まで低下する(図10)。ただし、上記の決定木上の分岐を決める数値は、測定条件や目的によって変わるものであり、固定された数値ではない。こうした決定木分析は診断アルゴリズムとして用いることも可能である。
In addition, analysis with the decision tree model was performed using the analysis software R on the measured values of metabolites in all plasma samples of
一方、慢性疲労症候群と慢性疲労との間で、代謝における差があるかを直接比較して検討した。その結果、図11に示すように、尿素回路関連代謝物、および尿素回路からTCA回路への代謝の流れに関わる代謝物、例えばArginineやSuccinate、Glutamine等で有意な差を示した。こうした代謝物は上記のような診断のための決定木分析を行う上で有用である。 On the other hand, we examined directly whether there was a difference in metabolism between chronic fatigue syndrome and chronic fatigue. As a result, as shown in FIG. 11, significant differences were shown in the urea cycle related metabolites and metabolites involved in the flow of metabolism from the urea cycle to the TCA cycle, such as Arginine, Succinate, Glutamine and the like. Such metabolites are useful in performing decision tree analysis for diagnosis as described above.
〔2.ヒトでの評価を受けたラットでの評価〕
本発明の一形態を用いれば、簡便なキットでの疲労診断が可能になる。さらに、本発明の一形態を用いた診断結果に基づいて、効果的な治療法を見出す可能性がある。例えば、強い疲労感や長期にわたる疲労感を訴える患者に対して、本発明の一形態を適用することによって、疲労度の客観的評価ができ、さらには慢性疲労症候群か否かの判別ができるだけでなく、代謝病態を把握することで、個人個人の疲労病態に合わせた治療・予防を実現する食薬成分の選択も可能となる。本発明による疲労度の評価は、疲労に関する高度な知識を必要としないので、一般の医療施設においても実施可能である。また、本発明の一形態を用いれば、生体内のエネルギー(ATP)産生代謝系および尿素回路系のどの部分に異常があるかを推測することができるので、患者の生活指導に活かせるだけでなく、原因と考えられる代謝系を促進または抑制することで代謝病態を是正する食薬を提供することが可能となる。特に、上記ヒトの血液成分の解析結果のみならず、疲労モデル動物の血液や肝臓を対象とした網羅的代謝解析(図12:グラフデータは肝臓検体の測定値を示す)から、尿素回路およびTCA回路の異常と、尿素回路からTCA回路への疲労病態特有の代謝の流れ込みを確認できている。すなわち、疲労病態においては、TCA回路内のCitrate、cis-Aconitate、Isocitrateが有意に減少する一方、Succinate、Malateが有意に増加する。加えて、疲労病態では尿素回路におけるオルニチンが、Putrescine、GABA、Succinateと順に代謝される系が優位となってTCA回路へ流れ込む。同時に、この代謝経路の促進には、尿素回路におけるオルニチンからシトルリンへの代謝が低下すること、および同回路のアルギニンからオルニチンへの代謝が増強されていることが関係している。[2. Evaluation in Rats Evaluated in Humans]
The use of one aspect of the present invention enables fatigue diagnosis using a simple kit. Furthermore, based on the results of diagnosis using one aspect of the present invention, there is the possibility of finding an effective treatment. For example, by applying one embodiment of the present invention to a patient who complains of strong fatigue and long-term fatigue, it is possible to objectively evaluate the degree of fatigue, and further to determine whether it is chronic fatigue syndrome or not. In addition, by grasping the metabolic condition, it becomes possible to select a food drug component that realizes the treatment / prevention according to the fatigue condition of the individual. The assessment of the degree of fatigue according to the present invention can also be carried out in general medical facilities because it does not require a high level of knowledge on fatigue. In addition, since one aspect of the present invention can be used to infer which part of the metabolic (urea) system and the energy producing (ATP) system in the living body are abnormal, it can be used only for life guidance of patients. It is possible to provide a food which corrects the metabolic condition by promoting or suppressing the metabolic system which is considered to be the cause. In particular, not only from the above analysis results of human blood components, but also from exhaustive metabolic analysis targeting blood and liver of fatigue model animals (FIG. 12: graph data show measured values of liver samples), urea cycle and TCA It has been confirmed that the circuit abnormality and the flow of the metabolism characteristic of fatigue condition from the urea circuit to the TCA circuit. That is, in fatigue conditions, Citrate, cis-Aconitate, and Isocitrate in the TCA cycle decrease significantly, while Succinate and Malate increase significantly. In addition, in fatigue conditions, a system in which ornithine in the urea cycle is metabolised in order of Putrescine, GABA and Succinate flows into the TCA cycle. At the same time, the promotion of this metabolic pathway is associated with decreased metabolism of ornithine to citrulline in the urea cycle and enhanced metabolism of arginine to ornithine in the same cycle.
疲労モデル動物の実験では、オス7週齢SD系ラット(日本SLC)を使用し、各動物は明暗周期12時間、室温23℃、湿度50%の条件にて飼育した。購入したラットは、無作為に無処理群(対照群)、食事制限群、および疲労群に群分けを行った。無処理群のラットは、エサおよび水分が十分に摂取できる環境にて5日間飼育した。疲労群のラットは、水深2.2 cmの水を張ったケージにて5日間飼育した。食事制限群のラットは、1日あたり10gのエサを与え、5日間飼育した。その後にラットを屠殺し、リン酸緩衝液を用いて血液灌流を行い、ラット肝臓を取得した。取得した肝臓試料の各代謝物は、キャピラリー電気泳動−質量分析計のカチオンモード、およびアニオンモードの両メソッドで測定を行い、約85種類の代謝物を検出した。 In experiments of fatigue model animals, male 7-week-old SD rats (Japan SLC) were used, and each animal was bred under conditions of a room temperature of 23 ° C. and a humidity of 50% for a light-dark cycle of 12 hours. The purchased rats were randomly divided into an untreated group (control group), a diet restricted group, and a fatigue group. The rats in the untreated group were bred for 5 days in an environment where food and water were sufficiently ingested. The rats in the fatigue group were bred for 5 days in cages filled with water at a depth of 2.2 cm. The rats in the food restriction group were fed with 10 g of food per day and bred for 5 days. Thereafter, the rat was sacrificed and blood perfusion was performed using a phosphate buffer to obtain a rat liver. Each metabolite of the obtained liver sample was measured by both the capillary electrophoresis-mass spectrometer cation mode and the anion mode, and about 85 metabolites were detected.
〔3.PLS−DA法による解析〕
PLS−DA法(Partial least squares discriminant analysis;部分最少二乗法判別分析)は、回帰分析を用いた予測モデル構築に使用される手法である。本手法を用いて、HC(健常者)とCFS(慢性疲労症候群)、HCとCF(慢性疲労)、CFとCFSの判別を行った。PLS−DA法による解析を行うためのソフトウェアとしては、R(フリーソフト、バージョン3.0.1)を用いた。[3. Analysis by PLS-DA method]
The PLS-DA method (partial least squares discriminant analysis) is a method used to construct a prediction model using regression analysis. This method was used to discriminate between HC (healthy person) and CFS (chronic fatigue syndrome), HC and CF (chronic fatigue), and CF and CFS. As software for analysis by the PLS-DA method, R (free software, version 3.0.1) was used.
=HCとCFSの判別結果=
生体情報として、上述の試験2で、HC群、CFS群の2群比較で統計的な有意差が認められたOrnithine、Citrulline、Urea、Hydroxyproline、Urate、4-Hydroxy-3-methoxybenzoate、Isocitrate、Citrate、Pyruvate、Cis-aconitate、Gamma-Butyrobetaine、4-methyl-2-oxopentanoate、2-oxoglutarateそれぞれの濃度、および、ランダムフォレスト解析の結果からマーカーとして有望なSuccinate、Pro、Leu、3-Methylhistidine、Creatinine、His、Ala、N,N-Dimethylglycine、Ser、Lys、Betaine、Glu、Taurine、2AB、Arg、3-Hydroxybutyrate、Creatine、Trp、Mucate、Cystine、Asp、Sarcosine、Thr、Valそれぞれの濃度を全て用いてPLS−DA解析を行った。その結果、図18に示すように、PLS−DAスコアプロットにおいて、HCとCFSでは異なった分布を示した。また、統計的有意差が認められた代謝物質が、2群の判別に対する高い負荷量を示した。なお、図18中のプロット一つはヒト一人に対応し、HCは健常者、CFSは慢性疲労症候群の患者を指す。= Discrimination result of HC and CFS =
As biological information, in the above-mentioned
=HCとCFの判別結果=
生体情報として、上述の試験2で、HC群、CF群の2群比較で統計的な有意差が認められた、Choline、Gly、Taurine、Asn、Gamma-Butyrobetaine、Gln、Lys、Trp、4-methyl-2-oxopentanoate、Succinateそれぞれの濃度、および、ランダムフォレスト結果からマーカーとして有望なCis-Aconitate、Lactate、Arg、Mucate、His、Azelate、N,N-Dimethylglycine、Creatinine、beta-Ala、Tyr、Ornithine、2AB、Leu、Isocitrate、Hydroxyproline、Phe、Met、3-Methylhistidine、Sarcosine、Ile、Betaine、Pyruvate、Urate、4-Hydroxy-3-methoxybenzoate、Ser、Asp、Carnitine、Urea、5-oxoproline、Citrateそれぞれの濃度を全て用いてPLS−DA解析を行った。その結果、図19に示すように、PLS−DAスコアプロットにおいて、HCとCFでは異なった分布を示した。また、統計的有意差が認められた代謝物質が、2群の判別に高い負荷量を示した。なお、図19中のプロット一つはヒト一人に対応し、HCは健常者、CFは慢性疲労の患者を指す。= Discrimination result of HC and CF =
As biological information, statistically significant differences were observed in the comparison of the HC group and the CF group in
=CFとCFSの判別結果=
生体情報として、上述の試験2で、CF群、CFS群の2群比較で統計的な有意差が認められた、Choline、Succinate、Gln、Taurine、Asn、Lys、Arg、His、Urate、4-Hydroxy-3-methoxybenzoateそれぞれの濃度、および、ランダムフォレスト結果からマーカーとして有望なN,N-Dimethylglycine、3-Methylhistidine、Azelate、Ile、Trp、4-methyl-2-oxopentanoate、Ser、Cis-Aconitate、Met、Phe、Gly、Lactate、Ala、Leu、Citrulline、Malate、gamma-Butyrobetaine、Sarcosine、beta-Ala、Glu、2-Oxoglutarate、Pyruvate、Asp、Urea、Creatinine、Carnitine、2AB、Betaine、Citrate、Tyrそれぞれの濃度を全て用いてPLS−DA解析を行った。その結果、図20に示すように、PLS−DAスコアプロットにおいて、CFとCFSでは異なった分布を示した。また、統計的有意差が認められた代謝物質が、2群の判別に高い負荷量を示した。なお、図20中のプロット一つはヒト一人に対応し、CFは慢性疲労の患者、CFSは慢性疲労症候群の患者を指す。= Discrimination result of CF and CFS =
As biological information, statistically significant differences were observed in the comparison between the CF group and the CFS group in
図18〜図20の結果より、検出される生体情報を用いてHC、CF、CFSの生理・病態を定性的に捉えることが可能であり、疲労を評価・診断する上で有用であることが示された。
According to the results shown in FIGS. 18 to 20, it is possible to qualitatively capture the physiology and pathology of HC, CF and CFS using detected biological information, which is useful for evaluating and diagnosing fatigue Indicated.
〔4.アルギニンの分解が与える影響の評価〕
採血後全血のまま、どのくらいの時間、室温で放置すると、バイオマーカーの値に変化が現れるかを10名の健常者の血液(全血)を利用して検討した。その結果、採血後の血液の放置時間が長くなると、オルニチン値が上昇し、かつアルギニン値が低下することが判明した(図14)。一方、クエン酸のように、放置をしても濃度変化を示さない代謝物もあった(図示せず)。血液中には、アルギニンからオルニチンへの反応を進めるアルギナーゼという酵素、及び、アルギニンから一酸化窒素とシトルリンとを生成する反応に関わる一酸化窒素合成酵素(NOS)が含まれており、採血後も試験管の中で酵素反応が進行していることが示唆された。[4. Evaluation of the effect of degradation of arginine]
The whole blood after blood collection was examined for the amount of time it took for the biomarker value to change when left at room temperature using blood (whole blood) of 10 healthy persons. As a result, it was found that the ornithine level increased and the arginine level decreased as the standing time of blood after blood collection increased (FIG. 14). On the other hand, some metabolites such as citric acid did not show any change in concentration upon standing (not shown). Blood contains an enzyme called arginase, which promotes the reaction from arginine to ornithine, and nitric oxide synthase (NOS), which is involved in the reaction from arginine to nitric oxide and citrulline. It was suggested that the enzyme reaction was in progress in the test tube.
そこで、ラットの血液(全血)を使用して、採血した血液を入れる試験管の中にアルギナーゼ又は一酸化窒素合成酵素の阻害剤を入れることで、オルニチンやアルギニンの濃度変化が抑えられるかを検討した。アルギナーゼ阻害剤であるNω-Hydroxy-nor-L-arginine(nor-NOHA)と一酸化窒素合成酵素阻害剤であるNG-Nitro-L-Arginine(L-NNA)とを用いて阻害実験を試み、LC-MSシステムを用いてアルギニン及びオルニチンの定量解析を行った。なお、nor-NOHAは一酸化窒素合成酵素の活性は実質的に阻害せず、L-NNAはアルギナーゼの活性は実質的に阻害しない。Therefore, whether or not the change in concentration of ornithine or arginine can be suppressed by inserting an inhibitor of arginase or nitric oxide synthase into a test tube containing collected blood using rat blood (whole blood) investigated. Inhibition experiments using the arginase inhibitor N ω -Hydroxy-nor-L-arginine (nor-NOHA) and the nitric oxide synthase inhibitor N G -Nitro-L-Arginine (L-NNA) Attempts were made to analyze arginine and ornithine quantitatively using the LC-MS system. In addition, nor-NOHA does not substantially inhibit the activity of nitric oxide synthase, and L-NNA does not substantially inhibit the activity of arginase.
その結果、図15に示すように、採血後にラットの血液を室温放置すると、アルギニン値、及びオルニチン値がともに高くなることが判明した。次に、nor-NOHA、あるいはnor-NOHA、L-NNA両方を採血後すぐに添加することにより、アルギニン値やオルニチン値の上昇を抑えられることが分かった。なお、図15において、左側はアルギニン濃度の測定結果を示し、右側はオルニチン濃度の測定結果を示す。図15において、左側から順に、0hは採血直後の状態を、2hは採血後、阻害剤を添加せずに室温で2時間放置した状態を、5hは採血後、阻害剤を添加せずに室温で5時間放置した状態を示し、100μM nor-NOHA(5h)は、終濃度で100μM nor-NOHAを添加し、室温で5時間放置した状態を、100μM nor-NOHA+100μM L-NNA(5h)は、終濃度で100μMのnor-NOHAとL-NNAとを添加し、室温で5時間放置した状態を、300μM nor-NOHA(5h)は、終濃度で300μM nor-NOHAを添加し、室温で5時間放置した状態を、300μM nor-NOHA+100μM L-NNA(5h)は、終濃度で300μMのnor-NOHAと100μMのL-NNAとを添加し、室温で5時間放置した状態を、それぞれ示す。 As a result, as shown in FIG. 15, it was found that when the blood of the rat was left at room temperature after blood collection, both the arginine level and the ornithine level became high. Next, it was found that the increase in arginine level and ornithine level can be suppressed by adding nor-NOHA or both nor-NOHA and L-NNA immediately after blood collection. In FIG. 15, the left side shows the measurement result of arginine concentration, and the right side shows the measurement result of ornithine concentration. In FIG. 15, from the left sequentially, 0 h represents the state immediately after blood collection, 2 h represents the state left at room temperature without addition of an inhibitor after blood collection, and 5 h represents a room temperature without addition of an inhibitor after blood collection. 100 μM nor-NOHA (5 h) is added at a final concentration of 100 μM nor-NOHA, and left at room temperature for 5 hours, 100 μM nor-NOHA + 100 μM L-NNA (5 h) The final concentration of 100 μM nor-NOHA and L-NNA were added, and left at room temperature for 5 hours, and 300 μM nor-NOHA (5 h) was added at a final concentration of 300 μM nor-NOHA, and room temperature for 5 hours In the standing condition, 300 μM nor-NOHA + 100 μM L-NNA (5 h) shows the final concentration of 300 μM nor-NOHA and 100 μM L-NNA, respectively, for 5 hours at room temperature.
採血後に直ちに血液試料を冷却処理することが不可能なケースを想定して、疲労診断のための血液採取用試験管に、こうした阻害剤を前もって添加しておくことで、バイオマーカー値の変化を防ぎ、検査の精度をより一層向上させうる。 Assuming that the blood sample can not be cooled immediately after blood collection, adding such inhibitors in advance to the blood collection test tube for fatigue diagnosis changes the biomarker value. This can prevent and further improve the inspection accuracy.
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the claims, and embodiments obtained by appropriately combining the technical means disclosed in the different embodiments. Is also included in the technical scope of the present invention.
また、本明細書中で言及した全ての文献は、本明細書の一部を構成するものとして参照によって本明細書中に組み込まれる。 Also, all documents mentioned in the present specification are incorporated herein by reference as forming a part of the present specification.
本発明を用いれば、疲労の評価および診断を客観的かつ簡便に行うことが可能となる。本発明はさらに、疲労の治療に有用な技術を提供し得る。疲労は、非常に重大な健康問題であるので、疲労の評価、診断および治療が実現することは、あらゆる産業にわたって大いに貢献する。 According to the present invention, it is possible to objectively and simply evaluate and diagnose fatigue. The present invention may further provide techniques useful for the treatment of fatigue. Since fatigue is a very serious health problem, achieving assessment, diagnosis and treatment of fatigue contributes greatly to all industries.
Claims (16)
前記評価情報を受け取って、疲労を評価する評価部
を備えた疲労評価システム。 A calculation unit that receives a reference value for evaluating fatigue and a ratio (OC ratio) of ornithine concentration to citrulline concentration to generate evaluation information for evaluating fatigue; and receives the evaluation information; Fatigue evaluation system with an evaluation unit that evaluates
2)オルニチン濃度およびシトルリン濃度の測定値の入力を受付ける入力受付部を備え、前記演算部が、入力が受付けられた測定値からオルニチン濃度とシトルリン濃度との比率(OC比率)を算出する、
請求項10に記載の疲労評価システム。 1) Do you have an input acceptance unit that accepts input of the ratio (OC ratio) of ornithine concentration and citrulline concentration,
2) An input receiving unit for receiving input of measured values of ornithine concentration and citrulline concentration, and the calculation unit calculates a ratio (OC ratio) of ornithine concentration and citrulline concentration from the measured value received as input,
The fatigue evaluation system according to claim 10.
被験者から得た生体サンプル中のバイオマーカーの値を得る工程と、前記バイオマーカーの値に基づいて、前記被験者における疲労の状態を評価する工程とを包含し、
前記バイオマーカーの値が、1)2-アミノ酪酸(2AB)、2−オキソグルタル酸(2-oxoglutarate)、3−ヒドロキシ酪酸(3-Hydroxybutyrate)、3−メチルヒスチジン(3-Methylhistidine)、4-ヒドロキシ−3−メトキシベンゾエート(4-Hydroxy-3-methoxybenzoate)、4−メチル−2−オキソペンタノエート(4-methyl-2-oxopentanoate)、5-オキソプロリン(5-Oxoproline)、アラニン(Ala)、アルギニン(Arg)、アスパラギン(Asn)、アスパラギン酸(Asp)、アゼライン酸(Azelate)、ベータアラニン(beta-Ala)、ベタイン(Betaine)、カルニチン(Carnitine)、コリン(Choline)、シトルリン(Citrulline)、クレアチン(Creatine)、クレアチニン(Creatinine)、シスチン(Cystine)、ガンマブチロベタイン(Gamma-Butyrobetaine)、グルタミン(Gln)、グルタミン酸(Glu)、グリシン(Gly)、ヒスチジン(His)、ヒドロキシプロリン(Hydroxyproline)、イソロイシン(Ile)、ロイシン(Leu)、リジン(Lys)、メチオニン(Met)、ムケート(Mucate)、N,N-ジメチルグリシン(N,N-Dimethylglycine)、オルニチン(Ornithine)、フェニルアラニン(Phe)、プロリン(Pro)、尿素(Urea)、ピルビン酸(Pyruvate)、サルコシン(Sarcosine)、セリン(Ser)、タウリン(Taurine)、トレオニン(Thr)、トリプトファン(Trp)、チロシン(Tyr)、尿酸(Urate)、及び、バリン(Val)からなる群より選択される少なくとも一種のバイオマーカーの生体サンプル中の濃度であるか、2)前記群にイソクエン酸(Isocitrate)を加えた群より選択される複数種のバイオマーカーの生体サンプル中の濃度の比率または差分である、
疲労を評価する方法。 A method to assess fatigue,
Obtaining a value of a biomarker in a biological sample obtained from a subject, and evaluating the state of fatigue in the subject based on the value of the biomarker,
The values of the biomarkers are 1) 2-aminobutyric acid (2AB), 2-oxoglutarate, 3-hydroxybutyrate, 3-methylhistidine, 4-hydroxy -3-Methoxybenzoate (4-Hydroxy-3-methoxybenzoate), 4-methyl-2-oxopentanoate (4-methyl-2-oxopentanoate), 5-oxoproline (5-Oxoproline), alanine (Ala), Arginine (Arg), asparagine (Asn), aspartic acid (Asp), azelaic acid (Azelate), beta-alanine (beta-Ala), betaine (Betaine), carnitine (Carnitine), choline (Choline), citrulline, Creatine, Creatinine, Cystine, Gamma-Butyrobetaine, Glutamine (Gln), Glutamate (Glu), Glycine (Gly) , Histidine (His), hydroxyproline (Hydroxyproline), isoleucine (Ile), leucine (Leu), lysine (Lys), methionine (Met), mucate (Mucate), N, N-dimethylglycine (N, N-dimethylglycine) , Ornithine (Ornithine), phenylalanine (Phe), proline (Pro), urea (Urea), pyruvate (Pyruvate), sarcosine (Sarcosine), serine (Ser), taurine (Taurine), threonine (Thr), tryptophan (Trp) ), tyrosine (Tyr), uric acid (urate), and, if the concentration of the biological sample of at least one biomarker selected from the group consisting of valine (Val), 2) b plumb acid to said group (Isocitrate ) which is a ratio or difference between the concentration in a biological sample of a plurality of types of biomarkers selected from the pressurized example was the group,
How to assess fatigue.
前記バイオマーカーの値が、1)シトルリン(Citrulline)、ピルビン酸(Pyruvate)、及び、オルニチン(Ornithine)からなる群より選択される少なくとも一種のバイオマーカーの生体サンプル中の濃度であるか、2)シトルリン、イソクエン酸、ピルビン酸、及び、オルニチンからなる群より選択される複数種のバイオマーカーの生体サンプル中の濃度の比率または差分である、
疲労を評価する方法。 14. A method of evaluating fatigue according to claim 13 , wherein
The value of the biomarker is 1) concentration of at least one biomarker selected from the group consisting of citrulline , pyruvate, and ornithine in a biological sample, or 2) A ratio or difference in concentration in a biological sample of a plurality of biomarkers selected from the group consisting of citrulline, isocitrate, pyruvate and ornithine,
How to assess fatigue.
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