JP6634379B2 - 疾患を検出する方法 - Google Patents
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Description
また、これまでの研究により、総GM3量は、リポタンパク質コレステロール(LDL−c)と相関関係があることがわかっている(非特許文献4)。
[1]
(a)被験者由来の血液試料中のガングリオシドGM3を測定する工程
を含む、内臓脂肪型肥満症、高血糖症、脂質異常症、高血圧症、及び、アテローム性動脈硬化症よりなる群から選択される少なくとも1つの疾患若しくは2つ以上が合併された疾患を検出する、又は、該疾患の発症リスクを検出する方法であって、
該ガングリオシドGM3は、下記式(1)で表される構造であることを特徴とする検出方法である。
上記疾患がメタボリックシンドロームである[1]に記載の検出方法。
上記式(1)で表される構造は、R2−C(=O)−が、置換基としてOH基を有する、二重結合を有していてもよい炭素数22又は24の炭化水素基である[1]又は[2]に記載の検出方法。
上記式(1)で表される構造は、R2−C(=O)−が、置換基としてOH基を有する、二重結合を有する炭素数24の炭化水素基である[1]又は[2]に記載の検出方法。
(b)上記(a)工程で測定した上記式(2)で表される構造であるガングリオシドGM3の量と、健常人由来の血液試料中の上記式(2)で表される構造であるガングリオシドGM3の量を比較する工程と、
(c)上記(b)工程で有意な差があった場合に、上記被験者の、内臓脂肪型肥満症、高血糖症、脂質異常症、高血圧症、及び、アテローム性動脈硬化症よりなる群から選択される少なくとも1つの疾患若しくは2つ以上が合併された疾患に関するマーカーの値が、上記健常人と比較して異常であると判定する工程
を更に含む、[5]に記載の検出方法。
上記内臓脂肪型肥満症、高血糖症、脂質異常症、及び、高血圧症に関するマーカーは、オートタキシン、HOMA−IR、HbA1c、アスパラギン酸アミノトランスフェラーゼ、アラニン−アミノトランスフェラーゼ、低密度リポタンパク質コレステロール、空腹時血糖、及び、血圧よりなる群から選択される少なくとも1つである、[6]に記載の検出方法。
上記アテローム性動脈硬化症に関するマーカーは、スフィンゴミエリン、リゾホスファチジルコリン、C反応性タンパク質、及び、平均内膜中膜肥厚よりなる群から選択される少なくとも1つである、[6]又は[7]に記載の検出方法。
上記ガングリオシドGM3の測定を、上記ガングリオシドGM3に対して抗体を作用させる方法、高速液体クロマトグラフィー法、質量分析法、又は液体クロマトグラフィー/質量分析法によって行う、[1]ないし[8]の何れかの請求項に記載の検出方法。
式(1)で表される特定のガングリオシドGM3を測定することにより、一般的ガングリオシドGM3の測定(ガングリオシドGM3全体の測定)に比べて、更に的確に、特定疾患の検出ができたり、特定疾患の発症リスクの検出ができたりする。
また、従来の生活習慣病の検出方法と比べて、被験者の生活習慣病に関連する状態をより正確に把握することができる。
本明細書では、上記「 」内(合併された疾患も含む)を、「特定疾患」と略記することがある。
特に、本発明の検出方法により、被験者がメタボリックシンドロームに罹患しているか否かを検出したり、該発症リスクを判断したりすることができる。
<1>被験者のへその位置でのウエストサイズが男性の場合は85cm以上、女性の場合は90cm以上のときに、内臓脂肪型肥満症(visceral fat accumulation、以下「VFA」と略記する場合がある)であると判断する。
<2>被験者の空腹時血糖値が126mg/dL以上であるときに、高血糖症(hyperglycemia)であると判断する。
(1)被験者のトリグリセライド(中性脂肪)値が150mg/dL以上。
(2)被験者の低密度リポタンパク質コレステロール(LDL−c)値が140mg/dL以上。
(3)被験者の高密度リポタンパク質コレステロール(HDL−c)値が40mg/dL未満。
<5>アテローム性動脈硬化症(atherosclerosis)とは、粥状動脈硬化とも言われ、血管の内膜に脂肪やコレステロールが蓄積することにより、プラーク(粥種)が該血管の内膜に形成されている状態をいう。
<7>また、上記VFA、高血糖症、脂質異常症、高血圧症、アテローム性動脈硬化症等、生活習慣に起因すると考えられる疾患を「生活習慣病」と略記する場合がある。
「2つ以上が合併された疾患を検出する」とは、「内臓脂肪型肥満症、高血糖症、脂質異常症、高血圧症、及び、アテローム性動脈硬化症よりなる群から選択される少なくとも2つ以上の疾患を被験者が発症しているか否かを検出する」ということである。
また、「2つ以上が合併された疾患の発症リスクを検出する」とは、「内臓脂肪型肥満症、高血糖症、脂質異常症、高血圧症、及び、アテローム性動脈硬化症よりなる群から選択される少なくとも2つ以上の疾患の発症リスクを被験者が有しているか否かを検出する」ということである。
本明細書において、「メタボリックシンドローム」とは、内臓脂肪型肥満症であると共に、「高血糖症、脂質異常症及び高血圧症」のうち少なくとも2つの疾患を発症している状態を言う。従って、「メタボリックシンドローム」の状態は、特定疾患を発症している状態に含まれる。
工程(a)においては、被験者由来の血液試料中の、下記式(1)で表される構造を有する特定のガングリオシドGM3を測定する。該「測定」とは、特定のガングリオシドGM3の存在を血液中に確認したり、血液中の特定のガングリオシドGM3を定量したりすることを含む概念である。該「測定」は、必要に応じて、更にその他の工程を含んでいてもよい。
「ガングリオシドGM3」とは、スフィンゴ糖脂質の糖鎖が、下記「 」内であるものを言う。
「α−Neu5Ac−(2−3)β−Gal−(1−4)−β−Glc−(1−1)−セラミド」
ここで、「α−Neu5Ac」は、N-アセチル−α−ノイラミン酸、「β−Gal」は、β−ガラクトース、「β−Glc」は、β−グルコースを示す。
(b)上記(a)工程で測定した上記式(2)で表される構造であるガングリオシドGM3の量と、健常人由来の血液試料中の上記式(2)で表される構造であるガングリオシドGM3の量を比較する工程と、
(c)上記(b)工程で有意な差があった場合に、上記被験者の、内臓脂肪型肥満症、高血糖症、脂質異常症、高血圧症、及び、アテローム性動脈硬化症よりなる群から選択される少なくとも1つの疾患若しくは2つ以上が合併された疾患に関するマーカーの値が、上記健常人と比較して異常であると判定する工程
を更に含む検出方法であることが好ましい。
工程(b)においては、上記(a)工程で測定した上記式(2)で表される構造であるガングリオシドGM3の量と、健常人由来の血液試料中の上記式(2)で表される構造であるガングリオシドGM3の量を比較する。
工程(c)においては、上記(b)工程で有意な差があった場合に、上記被験者の、内臓脂肪型肥満症、高血糖症、脂質異常症、高血圧症、及び、アテローム性動脈硬化症よりなる群から選択される少なくとも1つの疾患若しくは2つ以上が合併された疾患に関するマーカーの値が、上記健常人と比較して異常であると判定する。
「有意な差」とは、被験者由来の血液試料中の上記式(2)で表される構造であるガングリオシドGM3の量と、健常人由来の血液試料中の上記式(2)で表される構造であるガングリオシドGM3の量を、例えば、マン・ホイットニーのU検定、2標本t検定等を用いて統計解析を行った結果、P値が0.05以下であることを言う。
すなわち、例えば、[hC24:1]GM3という1つの分子を測定等することにより、[hC24:1]GM3と相関性がある「特定疾患のマーカーの値」についても予測することができ、該マーカーの値が健常人と比較して異常か否かを推測・判定することができ、そのような判定を基に、特定疾患を検出したり、特定疾患の発症リスクを検出したりする方法が特に好ましい。
本発明は、更に、標準物質としてガングリオシドGM3を含有する、内臓脂肪型肥満症、高血糖症、脂質異常症、高血圧症、及び、アテローム性動脈硬化症よりなる群から選択される少なくとも1つの疾患若しくは2つ以上が合併された疾患を検出する、又は、該疾患の発症リスクを検出するキットであり、該ガングリオシドGM3は、下記式(1)で表される特定の構造であることを特徴とする検出キットを提供することができる。
また、本発明の検出キットを用いれば、被験者が生活習慣病等の特定疾患に罹患しているか、又は、生活習慣病等の特定疾患を発症するリスクを有しているか検出することが可能であり、被験者の状態をより正確に把握することができる。
合計125人の日本人を被験者とした。その125人のうち、26人は健常人であり、39人は内臓脂肪型肥満症(VFA)のみを有し、15人はVFA及び高血糖症を併発し、28人はVFA及び脂質異常症を併発していた。そして、残りの17人は、VFA、高血糖症及び脂質異常症を併発、すなわち、メタボリックシンドロームを発症していた。
なお、被験者全員にインフォームドコンセントを行い同意が得られた。
50μLの血清に、100ngの13Cで標識したGM3(以下、「d18:1−[13C]16:0」と略記する)を内部標準として加え、凍結乾燥後、クロロホルム及びメタノールを1:1で混合した溶液5mLに溶解した。得られた混合物を超音波処理し、40℃で1時間保温後、4℃で30分間遠心分離した(15,000×g)。遠心分離後、上清を回収し、ペレットは上記と同じ抽出工程に供した。得られた上清を混合後、蒸発させて、血清から脂質を抽出した。
各GM3種の測定は、LC−MS/MS(イオン化法:エレクトロスプレー法、陰イオンモード、多重反応モニタリング)を用いた。LCはAccela 1250 Pump(サーモフィッシャーサイエンティフィック)、質量分析装置はVantage AM(四重極型、サーモフィッシャーサイエンティフィック)を使用した。牛乳から抽出したGM3種の混合物を用いて、質量分析装置のキャリブレーションを行った。
(1)カラム:Develosil C30−UG−1(長さ50mm、野村化学)
(2)流速:50μL/min
(3)移動相:(i)0.1%酢酸及び0.1%アンモニアを含む、H2O(20%)/2−プロパノール(50%)/メタノール(30%)混合溶液(以下、「溶媒A」とする)。(ii)0.1%酢酸及び0.1%アンモニアを含む、H2O(2%)/2−プロパノール(50%)/メタノール(48%)混合溶液(以下、「溶媒B」とする)。
(4)溶出条件:溶媒Aの濃度を0分(分析開始時)から5分間100%で送液し、その後30分間で0%(溶媒Bの濃度を100%)まで直線的に低下させた。その後4分間0%(溶媒Bの濃度を100%)で送液し、1分後に100%まで上昇させ、その後10分間溶媒Aの濃度を100%で送液した。
(1)ニードル電圧:−2500V
(2)キャピラリー温度:204℃
(3)ペーパライザー温度:373℃
(4)シースガス圧(窒素ガス):50(任意単位)
(5)イオンスイーブガス圧:0(任意単位)
(6)補助ガス圧(窒素ガス):15(任意単位)
(7)SレンズRF振幅:276
(8)イオン源解離 (CID) 衝突エネルギー:0
(9)衝突圧力:1.0mTorr
(10)衝突エネルギー:53eV
(11)スキャン時間:0.01秒
定量解析の結果は、平均標準偏差(mean±SD)で表した。すべての統計解析において、P≦0.05の場合、統計的に有意差があると判断した。統計解析には、マン・ホイットニーのU検定又は2標本t検定を用い、スピアマンの順位相関係数を求めた。
また、実施例5において、全てのGM3種について、多変量解析を行った。説明変数として、肥満度指数(BMI;Body Mass Index)、腹囲、踵骨骨密度、弛緩期血圧、収縮期血圧、ブリンクマン指数、駆出率、HOMA−IR、ヘモグロビン(HbA1c)、血小板、AST(グルタミン酸オキザロ酢酸トランスアミナーゼ(GOT))、ALT(グルタミン酸ピルビン酸トランスフェラーゼ(GPT))、γ−グルタミルトランスペプチターゼ(γ−GTP)、トリグリセライド、クレアチニン、尿酸、高密度リポタンパク質コレステロール(HDL−c)、C反応性タンパク質、LDL−c、遊離脂肪酸、総アディポネクチン、オートタキシン、スフィンゴミエリン、ホスファチジルコリン、リゾホスファチジルコリン、及び、IMTを調べた。多変量解析ではXLSTAT(version 2014.4.02、Addinsoft社)を用い、それ以外の統計解析にはGraphPad Prism 6.04(GraphPad Software Inc.)を用いた。
<マーカー及び各疾患との相関性>
(1)健常人(26人)、(2)VFAのみ発症している患者(39人)、(3)VFA及び高血糖症を併発している患者(15人)、(4)VFA及び脂質異常症を併発している患者(28人)、及び(5)VFA、高血糖症及び脂質異常症を併発している患者(すなわち、メタボリックシンドロームを発症している患者)(17人)における、メタボリックシンドローム等の特定疾患と関連があるマーカー(指標)を測定した。結果を、表1に示す。表1中の(1)〜(5)は、(1)健常人、(2)内臓脂肪型肥満症のみ発症している患者、(3)内臓脂肪型肥満症及び高血糖症を併発している患者、(4)内臓脂肪型肥満症及び脂質異常症を併発している患者、及び(5)内臓脂肪型肥満症、高血糖症及び脂質異常症を併発している患者である。
<各疾患における総GM3量の比較>
(1)健常人(26人)、(2)VFAのみ発症している患者(39人)、(3)VFA及び高血糖症を併発している患者(15人)、(4)VFA及び脂質異常症を併発している患者(28人)、及び(5)VFA、高血糖症及び脂質異常症を併発している患者(すなわち、メタボリックシンドロームを発症している患者)(17人)における、総GM3量を測定した。結果を、図1に示す。図1中の縦軸は、血清サンプル中に含まれる内部標準(「d18:1−[13C]16:0」)の量を100%としたときの、総GM3量(%)である。また、図中の「*」は、P≦0.05を表す。
<総GM3及び各疾患のマーカーとの相関性>
総GM3及び各疾患のマーカー(総コレステロール、LDL−c、オートタキシン、平均IMT、空腹時血糖、インスリン、HOMA−IR、HbA1c)との相関関係を、スピアマンの順位相関を用いて解析した。結果を、図2に示す。
実施例2及び3の結果より、総GM3量を測定・比較により、患者がメタボリックシンドローム等の特定疾患である又はメタボリックシンドローム等の特定疾患になる可能性があるか否かを正確には判断できないことが示唆された。
<各GM3種及び生活習慣病との関連性>
GM3には、GM3中のセラミド部分の炭化水素基の炭素数、二重結合の数、置換基の有無や種類等により、多くの分子種が存在している。実施例2及び3の結果を受け、総GM3量を測定するのではなく、特定のGM3分子種を測定することにより、生活習慣病や特定疾患に関する、より正確な被験者の情報を取得することができるのでないかと考え、各GM3種及び各疾患との相関性を調べた。
実施例1と同様に、(1)健常人(26人)、(2)VFAのみ発症している患者(39人)、(3)VFA及び高血糖症を併発している患者(15人)、(4)VFA及び脂質異常症を併発している患者(28人)、及び(5)VFA、高血糖症及び脂質異常症を併発している患者(すなわち、メタボリックシンドロームを発症している患者)(17人)における、各GM3種の量を測定した。結果を、図3A及びBに示す。
各GM3種の構造について、例えば「d18:1−24:0」の場合、「d18:1」は、GM3のスフィンゴミエリン部分が、炭素数18の炭化水素基であり、該炭化水素基中に1つの二重結合を有することを意味する。「24:0」は、GM3の脂肪酸が、炭素数24の炭化水素基であり、該炭化水素基中に二重結合が存在しないことを意味する。例えば、「d18:1−24:0」が、脂肪酸に置換基としてOH基を有する場合は、「d18:1−h24:0」と表記する。
特に「d18:1−h24:0」、「d18:1−h24:1」、「d18:1−h22:0」において、(5)VFA、高血糖症及び脂質異常症を併発している場合に、健常人と比べて、有意に1.7倍以上増加していた。
以上の結果から、GM3の脂肪酸に置換基としてOH基を有するGM3(ヒドロキシル化GM3)が、メタボリックシンドローム等の特定疾患や生活習慣病の検出に有効であることが示唆された。
<各GM3種及び疾患のマーカーとの相関性>
血清中のGM3に多く含まれていたGM3種(図3Aの横軸に記載された12種)及び疾患のマーカーとの相関関係を、多変量解析を用いて解析した。結果を表2に示す。
上記疾患マーカーは以下の通りである。
(1)肥満のマーカー:BMI
(2)メタボリックシンドロームのマーカー:LDL−c、オートタキシン(表2中、「ATX」と略記する)、HOMA−IR、AST、ALT、HbA1c
(3)アテローム性動脈硬化症のマーカー:リゾホスファチジルコリン(表2中、「LPC」と略記する)、スフィンゴミエリン(表2中、「SM」と略記する)、駆出率(表2中、「EF」と略記する)、C反応性タンパク質(表2中、「CRP」と略記する)、血小板、トリグリセライド
(4)高血圧症のマーカー:血圧
(5)腎症のマーカー:クレアチニン
(6)その他のマーカー:年齢
また、表2の結果より、すべてのGM3種が特定疾患に関与する分子と相関性があるわけではないこともわかった。特定疾患とあまり関連性がない分子種の増加に伴い、総GM3量は増加する場合も考えられるので、総GM3量を、特定疾患の検出・診断のマーカーとして用いることは、偽陽性又は誤った検出・診断を導くおそれがあることが示唆される。
<[hC24:1]GM3及び各疾患のマーカーとの相関性>
実施例5の結果より、メタボリックシンドローム等の特定疾患のマーカーとして、また生活習慣病や特定疾患のマーカーとして、[hC24:1]GM3を用いることが有効であることが示唆された。次に、[hC24:1]GM3及び各疾患のマーカー(総コレステロール、LDL−c、オートタキシン、IMT、空腹時血糖、インスリン、HOMA−IR、HbA1c)との相関関係を、スピアマンの順位相関を用いて解析した。結果を図4に示す。
<[hC24:1]の含有量の測定>
血清中のGM3全体、スフィンゴミエリン全体、セラミド全体に含まれる、[C24:1]に対する[hC24:1]量を測定した。結果を図5に示す。
図5の縦軸は、「脂肪酸の炭素数が24であり、該脂肪酸中に二重結合が1つ存在するもの」([C24:1]と略記する)の量に対する、「脂肪酸の炭素数が24であり、水酸基を有し、該脂肪酸中に二重結合が1つ存在するもの」([hC24:1]と略記する)の割合を示している。
一方、スフィンゴミエリンに含まれる[C24:1]の0.67%が、[hC24:1]であり、セラミドに含まれる[C24:1]の0.45%が[hC24:1]であった。
図5の結果より、[hC24:1]GM3等の式(1)で表されるGM3が、特定疾患の検出方法、特定疾患の発症リスクの検出方法として好適である理由・機序が明らかになった。
<各疾患におけるヒドロキシル化GM3量の比較>
(1)健常人(26人)、(2)VFAのみ発症している患者(39人)、(3)VFA及び高血糖症を併発している患者(15人)、(4)VFA及び脂質異常症を併発している患者(28人)、及び(5)VFA、高血糖症及び脂質異常症を併発している患者(すなわち、メタボリックシンドロームを発症している患者)(17人)における、ヒドロキシル化GM3(「d18:1−h24:0」、「d18:1−h24:1」、「d18:1−h22:0」)と非ヒドロキシル化GM3(「d18:1−24:0」、「d18:1−24:1」、「d18:1−22:0」)の量をそれぞれ測定した。結果を、図6に示す。図中の「*」は、P≦0.01を表す。
図6Aの縦軸は、3つのヒドロキシル化GM3(「d18:1−h24:0」、「d18:1−h24:1」、「d18:1−h22:0」)の合計量(ng/μL)、図6Bの縦軸は、3つの非ヒドロキシル化GM3(「d18:1−24:0」、「d18:1−24:1」、「d18:1−22:0」)の合計量(ng/μL)を示す。
一方、図6Bの結果より、非ヒドロキシル化GM3(「d18:1−24:0」、「d18:1−24:1」、「d18:1−22:0」)の合計量は、上記(2)〜(5)何れの場合でも、健常人と比べて有意な差はなかった。
<ヒドロキシル化GM3及び各疾患のマーカーとの相関性>
ヒドロキシル化GM3又は非ヒドロキシル化GM3、及び各疾患のマーカー(総コレステロール、LDL−c、オートタキシン、IMT、空腹時血糖、インスリン、HOMA−IR、HbA1c)との相関関係を、スピアマンの順位相関を用いて解析した。結果を図7及び8に示す。
図7は3つのヒドロキシル化GM3(「d18:1−h24:0」、「d18:1−h24:1」、「d18:1−h22:0」)の合計量(ng/μL)と各疾患のマーカーとの相関関係を示し、図8は3つの非ヒドロキシル化GM3(「d18:1−24:0」、「d18:1−24:1」、「d18:1−22:0」)の合計量(ng/μL)と各疾患のマーカーとの相関関係を示す。
一方、図8の結果、非ヒドロキシル化GM3(「d18:1−24:0」、「d18:1−24:1」、「d18:1−22:0」)の合計量は、総コレステロール、LDL−c、空腹時血糖とは相関性があったが、オートタキシン、IMT、インスリン、HOMA−IR、HbA1cとは相関性がなかった。
実施例8及び9の結果から、GM3の脂肪酸に置換基としてOH基を有するGM3(ヒドロキシル化GM3)が、メタボリックシンドローム等の特定疾患や生活習慣病の検出に有効であることが分かった。
Claims (10)
- 上記疾患がメタボリックシンドロームである請求項1に記載の方法。
- 上記式(1)で表される構造は、R2−C(=O)−が、置換基としてOH基を有する、二重結合を有していてもよい炭素数22又は24の炭化水素基である請求項1又は請求項2に記載の方法。
- 上記式(1)で表される構造は、R2−C(=O)−が、置換基としてOH基を有する、二重結合を有する炭素数24の炭化水素基である請求項1又は請求項2に記載の方法。
- (b)上記(a)工程で測定した上記式(2)で表される構造であるガングリオシドGM3の量と、健常人由来の血液試料中の上記式(2)で表される構造であるガングリオシドGM3の量を比較する工程と、
(c)上記(b)工程で有意な差があった場合に、上記被験者の、内臓脂肪型肥満症、高血糖症、脂質異常症、高血圧症、及び、アテローム性動脈硬化症よりなる群から選択される少なくとも1つの疾患若しくは2つ以上が合併された疾患に関するマーカーの値が、上記健常人と比較して異常であると判定する工程
を更に含む、請求項5に記載の方法。 - 上記内臓脂肪型肥満症、高血糖症、脂質異常症、及び、高血圧症に関するマーカーは、オートタキシン、HOMA−IR、HbA1c、アスパラギン酸アミノトランスフェラーゼ、アラニン−アミノトランスフェラーゼ、低密度リポタンパク質コレステロール、空腹時血糖、及び、血圧よりなる群から選択される少なくとも1つである、請求項6に記載の方法。
- 上記アテローム性動脈硬化症に関するマーカーは、スフィンゴミエリン、リゾホスファチジルコリン、C反応性タンパク質、及び、平均内膜中膜肥厚よりなる群から選択される少なくとも1つである、請求項6又は請求項7に記載の方法。
- 上記ガングリオシドGM3の測定を、上記ガングリオシドGM3に対して抗体を作用させる方法、高速液体クロマトグラフィー法、質量分析法、又は、液体クロマトグラフィー/質量分析法によって行う、請求項1ないし請求項8の何れかの請求項に記載の方法。
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