JP6961670B2 - 消化管機能を判定するための組成物および方法 - Google Patents

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関連出願の相互参照 本出願は、「Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ａｓｓｅｓｓｉｎｇ Ｇｕｔ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ」という名称の２０１３年１１月１１日出願の米国仮特許出願第６１／９０２，６７３号明細書の利益を主張し、その内容は参照により本明細書に援用される。

本開示は、消化管機能を判定するための組成物および方法、より具体的には消化管バリア機能を判定するための非侵襲的方法に関する。

消化管粘膜の健全性は臨床医学が直面する主要な課題である。腸の適正な作用は、栄養を吸収する十分な表面吸収能力を有し、かつこの器官の内層のバリア機能を維持するのに十分な構造的健全性を有する粘膜によって決まる。

異常に高い消化管透過性が炎症性腸疾患（ＩＢＤ）（すなわちクローン病および潰瘍性大腸炎）の一因となることは十分考えられ、異常に高い消化管透過性を識別することは、病気の診断だけでなく、消化管の炎症に向けられる治療法を監視し、調整するのに非常に役立つ可能性がある。高い消化管透過性を識別することは、腸の機能不全として直接には現れない様々な障害の管理を支援することができる。これらの障害は、非アルコール性脂肪肝、肝硬変、関節炎、糖尿病、および過敏性腸症候群である。

小腸の構造および機能を精査するための様々な分子戦略が開発されている。これらすべての戦略の主な目的は、腸の上皮の構造的健全性を直接的または間接的に判定することである。腸の上皮は、堅固な結合および接着結合によって結び付けられた高度に特殊化した柱状上皮細胞の絨毯からなる。分子は、取込みの能力および透過性を精査するように選択される。一般に粘膜を横切って高い受動拡散を引き起こす完全性障害は、宿主を食餌中に見出されない物質に挑戦させ、血液および尿を調べることによりその取込みおよび／またはクリアランスを判定することによって検出される。このモデルでは取込みおよび排泄が異常である。逆に言えば消化管輸送能力は、健康および病気の状態で容易に吸収される挑戦（ｃｈａｌｌｅｎｇｅ）物質を投与することによって判定されるが、その場合、取込みは表面可用性（解剖学的に短い消化管または減損した絨毛を有する表面積で邪魔されるような）によって制限される。次いで、このような物質が尿および血中で測定され、取込みは消化管の適切な大きさを反映する。

最も広く使用されている試験は、ラクツロース対マンニトール比（Ｌ：Ｍ）と称される。糖（すなわちラクツロースおよびマンニトール）を経口投与し、それらの排泄を尿中で測定する。この試験の基本は、それらの２つの分子量の差にある。大きい方の糖であるラクツロース（ＭＷ＝３４２）は、高度に有能で堅固な結合機能性を有する無傷上皮によって内張りされた無傷消化管を通過する間に最低限に吸収される。したがってこの二糖はほぼ不透過性と考えられる。これとは対照的に、小さい方の糖であるマンニトール（ＭＷ＝１８２）は、無傷だけでなく傷ついた（透過性の）消化管によって経細胞経路を通って吸収され、この吸収はその消化管の吸収能力に比例する。両方の糖は体の全体にわたって親水性領域中に分配され、次いで糸球体濾過によって取り除かれる。次いでそれらは尿中で相前後して測定される。この比率はこれら挑戦糖の胃排出または部分嘔吐と無関係であるために、この共投与および尿中の比率の使用は単一分子による判定の困難を回避する。他の糖も小腸および大腸の透過性を測定するために使用されており、それらにはラムノース、スクラロース、およびＤ−キシロースが挙げられる。

これら挑戦物質の測定は技術的に難しいことがあり得る。ピーク値または繰返循環値を求める場合、瀉血を必要とし、ピークの動力学についての前提が存在する。尿の収集はそれほど侵襲性ではないが、一般に長時間にわたって行われ、実施するのが厄介である。未消化の糖を反映する細菌代謝の測定などの間接試験は、特殊な設備を必要とする。したがって、標本取得、取扱、および分析がすべて非常に重要な意味を有するが、実施するのが困難である。

したがって、消化管機能を判定するための改良された方法および組成物に対するニーズが依然として残っている。

したがって、本発明者らは、本明細書中において消化管機能を判定するための新しい組成物および方法を開示する。これらの方法は非侵襲性で、感度がよく、かつ便利であるように設計される。

消化管機能、最も具体的にはバリア健全性の判定をそれを必要とする被験者において行うための蛍光性挑戦分子を含む組成物が提供され、この蛍光性挑戦分子は健康な消化管により実質的に吸収されない。

消化管機能の判定をそれを必要とする被験者において行うための少なくとも２種類の蛍光性挑戦分子を含む組成物が提供され、その一方の蛍光性挑戦分子は健康な消化管により実質的に吸収されず、また他方の蛍光性挑戦分子は健康な消化管により実質的に吸収される。第二の分子は、第一の挑戦分子とは異なる光物理的特性を有することができる。したがって、これら２種類の分子は、異なる吸収波長および発光波長を示し、消化管の取込みおよび透過性のリアルタイムの測定を可能にする。

消化管機能の判定をそれを必要とする被験者において行うための方法が提供され、その方法は、蛍光性挑戦分子の組成物の有効量を被験者の消化管中に投与するステップであって、この蛍光性挑戦分子は健康な消化管中によって被験者の消化管中に実質的に吸収されない、ステップと、この被験者の消化管によって吸収された組成物に非電離放射線を照射するステップであって、この放射線はその組成物に蛍光発光を生じさせる、ステップと、この組成物の蛍光発光を検出するステップと、検出された蛍光発光に基づいて被験者の消化管機能を判定するステップとを含む。

消化管機能の判定をそれを必要とする被験者において行うための方法が提供され、その方法は、２種類の蛍光性挑戦分子 − 健康な消化管によって実質的に吸収されない蛍光性挑戦分子、および健康な消化管によって実質的に吸収される第二の蛍光性挑戦分子 − を含む組成物の有効量を被験者の消化管中に投与するステップと、この被験者の消化管によって吸収された組成物に非電離放射線を照射するステップであって、この放射線はその組成物に蛍光発光を生じさせる、ステップと、その組成物中の各蛍光性挑戦分子の蛍光発光を検出するステップと、検出された蛍光発光に基づいて被験者の消化管機能を判定するステップとを含む。消化管機能は、健康な消化管によって実質的に吸収されない蛍光性挑戦分子の検出された蛍光発光を、健康な消化管によって実質的に吸収される蛍光性挑戦分子と比較することによって判定される。これら２種類の蛍光性挑戦分子は、その２種類の分子の蛍光発光の同時測定を可能にする異なる光物理的特性を有することができる。

消化管機能の判定をそれを必要とする被験者において行うためのキットが提供され、そのキットは、１種類または複数種類の経口投与される蛍光性挑戦分子を含む組成物であって、この蛍光性挑戦分子は健康な消化管によって実質的に吸収されない、組成物と、被験者の消化管機能を判定するための書面での指示であって、被験者の消化管にこの組成物の有効量を投与するステップと、被験者の消化管によって吸収された組成物に非電離放射線を照射するステップであって、この放射線はその組成物に蛍光発光を生じさせる、ステップと、この組成物の蛍光発光を検出するステップと、検出された蛍光発光に基づいて被験者の消化管機能を判定するステップとを含む書面での指示とを含む。

蛍光色素がマンニトールと抱合された蛍光性挑戦分子の実施形態を示す。 被験者に投与された透過性および非透過性蛍光性挑戦分子の予想蛍光発光測定データを示す。 実施例１のＳｐｒａｇｕｅ−Ｄａｗｌｅｙ Ｒａｔにおける静脈内および経口投与された実施例の化合物１の単回投与後の血漿濃度と時間の関係を示す曲線を示す。 実施例の化合物２の発光スペクトルを示す。 実施例の化合物３が腎臓系により体から取り除かれることを示す。 健康な消化管および病気の消化管に実質的に吸収される挑戦分子と実質的に吸収されない挑戦分子との両方を含む組成物の予想される蛍光発光と時間の関係を示す曲線を示す。 近位の損傷を有する消化管に実質的に吸収される挑戦分子と実質的に吸収されない挑戦分子との両方を含む組成物の予想される蛍光発光と時間の関係を示す曲線を示す。 遠位の損傷を有する消化管に実質的に吸収される挑戦分子と実質的に吸収されない挑戦分子との両方を含む組成物の予想される蛍光発光と時間の関係を示す曲線を示す。

省略形および定義 本開示内容の理解を容易にするために本明細書中で使用される複数の用語および省略形を下記で定義する。

本開示内容の要素またはその好ましい実施形態を導入する場合、冠詞「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」、「その（ｔｈｅ）」、および「前記（ｓａｉｄ）」は、それら要素の１個または複数個が存在することを意味することを意図する。用語「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、および「有する（ｈａｖｉｎｇ）」は包含的であることを意図しており、列挙された要素以外の追加の要素が存在してもよいことを意味する。

２つ以上の項目のリスト中で使用される用語「および／または」は、列挙された項目のうちのいずれか１つを単独で使用することも、また列挙された項目のうちのいずれか１つまたは複数と組み合わせて使用することもできることを意味する。例えば表現「Ａおよび／またはＢ」は、ＡとＢとのいずれかまたは両方、すなわちＡ単独、Ｂ単独、またはＡとＢとの組合せを意味することを意図している。表現「Ａ、Ｂ、および／またはＣ」は、Ａ単独、Ｂ単独、Ｃ単独、ＡとＢとの組合せ、ＡとＣとの組合せ、ＢとＣとの組合せ、またはＡとＢとＣとの組合せを意味することを意図している。

測定可能な値、例えば化合物の量、用量、時間、温度などを指す場合に本明細書中で使用される用語「約」は、その指定された量の２０％、１０％、５％、１％、０．５％、ま P.4たはさらに０．１％の変動を包含することを意味する。

本明細書中で使用される用語「消化管」とは、胃腸管または消化管（また消化器官とも呼ばれる）を指し、それは食物を摂取し、それを消化してエネルギーおよび栄養素を抜き出し、残った廃棄物を排泄する多細胞動物内の系または器官を指す。

本明細書中で使用される用語「消化管機能」とは、消化管の作用および／または消化管の構造的健全性の任意の局面を指す。例えば本開示の方法を使用して、消化管の吸収能力と、消化管の栄養素吸収能力と、消化管の透過性と、消化管の化合物を加水分解する能力と、消化管および／または小腸の表面積と、消化管および／または小腸の機能表面積と、消化管のバリア機能と、消化管の損傷と、消化管中の粘膜損傷の程度と、絨毛、とりわけ小腸中の絨毛の損傷と、小腸の刷子縁の絨毛高さと、本明細書中で述べるような消化管機能の変化に関連のある任意の疾患または病状の存在と、炎症状態の存在と、感染症の存在と、上記病変のいずれかまたはすべて、ならびに当業者には明らかな消化管の作用または消化管の構造的健全性の任意の他の局面を癒すための治療に対する応答との表示または判定を提供することができる。

本明細書中で使用される用語「蛍光色素」とは、第一の波長で光を吸収し、第一の波長よりも長い第二の波長で発光する色素を指す。

用語「蛍光発光」とは、光子の分子吸収が、より長い波長を有する別の光子の発光を誘発する冷光を指す。

用語「挑戦分子」とは、生じる生理学的応答を観察するために被験者に投与される化合物を指す。「挑戦」は、例えば消化管を判定するために化合物を被験者に導入することであることができる。これは、健康な消化管によって通常は吸収されないものであることができ、その場合、吸収はその消化管の透過性を表すことができる。

本明細書中で使用される用語「分解」および「消化」とは、例えばその成分原子またはより単純な化合物を放出するための化合物の化学的分解を指す。

本明細書中で使用される用語「炭水化物」は、ポリヒドロキシアルデヒド、またはポリヒドロキシケトン、あるいは加水分解時にそのような化合物を生じる物質を含むものと定義される。用語「炭水化物」には、単糖類、オリゴ糖類、二糖類、三糖類、四糖類、五糖類、六糖類、多糖類、ホモ多糖類、およびヘテロ多糖類が含まれる。この用語は、アルドース類のいずれか、ならびにグルコース、デキストロース、マンノース、ガラクトース、アラビノース、キシロース、リボース、フルクトース、スクロース、アルトロース、アロース、イドース、グロース、タロース、リキソース、トレオース、エリトロース、アピオース、およびこれらの酸形態のいずれかを含む。この用語はまた、ラムノースおよびフコースを含めたデオキシ糖およびデオキシアルドースを含む。この用語はさらに、グリセルアルデヒド、セルロース、デンプン、グリコーゲン、およびアミロースを含む。この用語はまた、炭水化物誘導体、例えばアセタール類、ケタール類、アシルエステル類などを含む。

用語「非電離放射線」とは、可視光線、近赤外線、赤外線、マイクロ波、および電波などの低エネルギー放射線を指す。電磁波（光子）が原子または分子をイオン化する能力は、その周波数によって決まる。電磁スペクトルの短波長端の放射線（Ｘ線およびガンマ線）は電離性である。したがって、用語「非電離放射線」を使用する場合、それは原子または分子をイオン化するのに十分でない周波数を有する電磁波を意味することを意図する。

語句「実質的に吸収されない」とは、罹患したまたは傷ついた消化管と対比した健康な消化管において、それらの消化管吸収の違いによって区別することができる分子を指すことを意図している。幾つかの実施形態では、実質的に吸収されないとは、投与された量の９９％にも満たない量が吸収されることを意味する。幾つかの実施形態では、実質的に吸収されないとは、投与された量の９５％にも満たない量が吸収されることを意味する。幾つかの実施形態では、実質的に吸収されないとは、投与された量の９０％にも満たない量が吸収されることを意味する。幾つかの実施形態では、実質的に吸収されないとは、投与された量の８０％にも満たない量が吸収されることを意味する。幾つかの実施形態では、実質的に吸収されないとは、投与された量の７０％にも満たない量が吸収されることを意味する。幾つかの実施形態では、実質的に吸収されないとは、投与された量の６０％にも満たない量が吸収されることを意味する。幾つかの実施形態では、実質的に吸収されないとは、投与された量の５０％にも満たない量が吸収されることを意味する。幾つかの実施形態では、実質的に吸収されないとは、投与された量の４０％にも満たない量が吸収されることを意味する。幾つかの実施形態では、実質的に吸収されないとは、投与された量の３０％にも満たない量が吸収されることを意味する。幾つかの実施形態では、実質的に吸収されないとは、投与された量の２０％にも満たない量が吸収されることを意味する。幾つかの実施形態では、実質的に吸収されないとは、投与された量の１０％にも満たない量が吸収されることを意味する。幾つかの実施形態では、実質的に吸収されないとは、投与された量の５％にも満たない量が吸収されることを意味する。幾つかの実施形態では、実質的に吸収されないとは、投与された量の１％にも満たない量が吸収されることを意味する。語句「実質的に吸収されない」とは、組成物について述べる場合、２種類以上の蛍光性挑戦分子を含む方法およびキットは、罹患したまたは傷ついた消化管と対比した健康な消化管において、消化管吸収の違いによって区別することができる挑戦分子の組合せを指す。幾つかの実施形態では、各挑戦分子の消化管吸収度の比が、約１を超える。幾つかの実施形態では、各挑戦分子の消化管吸収度の比が、約２を超える。幾つかの実施形態では、各挑戦分子の消化管吸収度の比が、約３を超える。幾つかの実施形態では、各挑戦分子の消化管吸収度の比が、約４を超える。幾つかの実施形態では、各挑戦分子の消化管吸収度の比が、約５を超える。幾つかの実施形態では、各挑戦分子の消化管吸収度の比が、約１０を超える。幾つかの実施形態では、各挑戦分子の消化管吸収度の比が、約２０を超える。幾つかの実施形態では、各挑戦分子の消化管吸収度の比が、約３０を超える。幾つかの実施形態では、各挑戦分子の消化管吸収度の比が、約４０を超える。幾つかの実施形態では、各挑戦分子の消化管吸収度の比が、約５０を超える。

本明細書中で使用される用語「実質的に同時に」とは、同時にまたはおおよそ同時にを意味することを意図しており、指定された発生時期の１５％、１０％、５％、１％、０．５％、またはさらに０．１％の変動を包含することを意味する。

本明細書中で使用される用語「実質的により遅い時間」とは、同時でないことを意味することを意図しており、指定された時間差の、または統計的有意に時間的により遅い差の１５％を超える、２０％を超える、３０％を超える、または５０％さえも超える時間差を包含することを意味する。

組成物 本開示は、消化管機能の判定をそれを必要とする被験者において行うための組成物を提供し、その組成物は、健康な消化管によって実質的に吸収されない蛍光性挑戦分子を含む。これに加えて第二の蛍光性挑戦分子が、健康および病気の状態で吸収され、より大きい分子の取込みを測定する正規化決定基準（ｎｏｒｍａｌｉｚｉｎｇ ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ）としての役割を果たし得る対照分子として含まれる。これらの組成物は、被験者内で非侵襲性手法を利用して測定され、リアルタイムのデータおよび結果を提供することができる。

蛍光性挑戦分子は、蛍光色素であることができる。本開示の蛍光色素は、約３５０ｎｍ以上の近赤外（ＮＩＲ）または可視スペクトル内のすべてである吸収、励起、および発光波長を有する傾向がある。可視およびＮＩＲ光は組織の損傷を起こす可能性が低いため、これは診断手順にとって有益である。これとは対照的に、約３５０ｎｍ未満の波長を有する紫外（ＵＶ）光は、組織を損傷する可能性がある。約３５０ｎｍ以上の波長を有する光は組織に浸透する傾向があり、それによって約３５０ｎｍ未満のＵＶ波長を使用する場合には到達できない対象組織において診断手順を行うことを可能にする。好適な蛍光色素には、アクリジン類、アクリドン類、アントラセン類、アントラサイクリン類、アントラキノン類、アザアズレン類、アゾアズレン類、ベンゼン類、ベンゾイミダゾール類、ベンゾフラン類、ベンゾインドカルボシアニン類、ベンゾインドール類、ベンゾチオフェン類、カルバゾール類、クマリン類、シアニン類、ジベンゾフラン類、ジベンゾチオフェン類、ジピロロ色素、フラボン類、フルオレセイン類、イミダゾール類、インドカルボシアニン類、インドシアニン類、インドール類、イソインドール類、イソキノリン類、ナフタセンジオン類、ナフタレン類、ナフトキノン類、フェナントレン類、フェナントリジン類、フェナントリジン類、フェノセレナジン類、フェノチアジン類、フェノキサジン類、フェニルキサンテン類、ポリフルオロベンゼン類、プリン類、ピラジン類、ピラゾール類、ピリジン類、ピリミドン類、ピロール類、キノリン類、キノロン類、ローダミン類、スクアライン類、テトラセン類、チオフェン類、トリフェニルメタン色素、キサンテン類、キサントン類、およびこれらの誘導体が挙げられる。幾つかの実施形態では蛍光色素はピラジンである。

より大きい分子の取込みは消化管の多孔度を反映する。したがってその蛍光性挑戦分子は比較的大きい。特定の実施形態には、３，６−ジアミノ−２，５−ビス｛Ｎ−［（１Ｒ）−１−カルボキシ−２−ヒドロキシエチル］カルバモイル｝ピラジンおよび３，６−Ｎ，Ｎ'−ビス（２，３−ジヒドロキシプロピル）−２，５−ピラジンジカルボキサミドが挙げられる。

蛍光性挑戦分子は、炭水化物と抱合された蛍光色素であることができる。好適な炭水化物には、ラクツロース（ＭＷ＝３４２）、スクロース（ＭＷ＝３４２）、マンニトール（ＭＷ＝１８０）、およびスクラロース（ＭＷ＝３９８）などの大分子量の炭水化物が挙げられる。幾つかの部位特異性が存在し、ラクトースおよびラクツロースは小腸中の多孔度を反映し、スクロースは胃中の多孔度を反映し、またスクラロースは大腸中の多孔度を反映する。幾つかの実施形態では炭水化物はラクツロースである。

蛍光性挑戦分子は、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）と抱合された蛍光色素であることができる。ポリエチレングリコールは、２０，０００ｇ／モル未満の分子質量を有するオリゴマーおよびポリマーを指す。本明細書中で言及される場合、「ＰＥＧ単位」は、−ＣＨ_２ＣＨ_２Ｏ−単位を意味する。ＰＥＧ単位は、一般にエチレングリコールの高度に可溶性のオリゴマーおよびポリマーの成分である。さらにそれらは、高度に生体適合性、非免疫原性、かつ非毒性である傾向がある。

組成物は第二の蛍光性挑戦分子を含むことができ、この蛍光性挑戦分子は健康な消化管によって実質的に吸収される。第二の挑戦分子は、それが蛍光色素を含むことができる点で第一の挑戦分子と類似していてもよいが、その第二の分子は消化管によって吸収されるように設計される。幾つかの実施形態では第二の蛍光性挑戦分子は、３，６−ジアミノピラジン−２，５−ジカルボン酸である。

第二の性挑戦分子はまた、炭水化物と抱合された蛍光色素を含むことができる。これら炭水化物には、Ｄ−キシロース（ＭＷ＝１５０）、マンニトール（ＭＷ＝１８０）、およびラムノース（ＭＷ＝１６４）などのより小さい分子量の炭水化物が挙げられる。ペントースの一種であるＤ−キシロースは、糖挑戦物質の中で最も確立されているものである。ヒトは、Ｄ−キシロース異性化酵素を有せず、したがってその無傷分子は消化または分解されずに排泄され、その排泄機構は糸球体濾過である。幾つかの実施形態では炭水化物はマンニトールである。

第二の蛍光性挑戦分子を含む組成物の場合、その第二の分子は第一の挑戦分子とは異なる光物理的特性を有することができる。したがって、これら２種類の分子は異なる吸収および発光波長を示し、消化管中での取込みおよび透過性のリアルタイム測定を可能にする。幾つかの実施形態では第二の蛍光性挑戦分子は、第一の蛍光性挑戦分子とは異なる波長で蛍光を発する。

方法 本開示は、消化管機能の判定をそれを必要とする被験者において行うための新しい方法を提供し、その方法は、本明細書中で述べる蛍光性挑戦分子の有効量を被験者の消化管中に投与するステップと、被験者の消化管によって吸収された組成物に非電離放射線を照射するステップであって、この放射線は組成物に蛍光発光を生じさせる、ステップと、組成物の蛍光発光を検出するステップと、検出された蛍光発光およびその血中での出現の動力学に基づいて被験者の消化管機能を判定するステップとを含む。

幾つかの実施形態ではこの組成物は、経口投与される。

幾つかの実施形態ではこの非電離放射線は、少なくとも３５０ｎｍの波長を有する。

幾つかの実施形態では被験者の消化管によって吸収された組成物を、被験者の皮膚、血液、尿、または筋膜において照射および検出する。幾つかの実施形態では被験者の消化管によって吸収された組成物を経皮的に照射および検出する。幾つかの実施形態では蛍光性挑戦分子の検出された蛍光発光は、ある期間にわたって測定される。

消化管機能の判定をそれを必要とする被験者において行うための方法を提供し、その方法は、２種類の蛍光性挑戦分子 − 健康な消化管によって実質的に吸収されない蛍光性挑戦分子、および健康な消化管によって実質的に吸収される第二の蛍光性挑戦分子 − を含む組成物の有効量を被験者の消化管中に投与するステップと、被験者の消化管によって吸収された組成物に非電離放射線を照射するステップであって、この放射線は組成物に蛍光発光を生じさせる、ステップと、組成物中の各蛍光性挑戦分子の蛍光発光を検出するステップと、検出された蛍光発光に基づいて被験者の消化管機能を判定するステップとを含む。消化管機能は、健康な消化管によって実質的に吸収されない蛍光性挑戦分子の検出された蛍光発光を、健康な消化管によって実質的に吸収される蛍光性挑戦分子と比較することによって判定される。これら２種類の蛍光性挑戦分子は、それら２種類の分子の蛍光発光の同時測定を可能にする異なる光物理的特性を有することができる。

幾つかの実施形態ではこの組成物は、経口投与される。幾つかの実施形態ではこの非電離放射線は、少なくとも３５０ｎｍの波長を有する。

幾つかの実施形態では被験者の消化管によって吸収された組成物を、被験者の皮膚、血液、尿、または筋膜において照射および検出する。幾つかの実施形態では被験者の消化管によって吸収された組成物を経皮的に照射および検出する。幾つかの実施形態ではこの蛍光性挑戦分子の検出された蛍光発光を、ある期間にわたって測定する。

また、被験者の消化管中の疾患または損傷の位置を判定する方法を提供し、その方法は、健康な消化管によって実質的に吸収されない蛍光性挑戦分子と、健康な消化管によって実質的に吸収される第二の蛍光性挑戦分子とを含有する組成物の有効量を被験者の消化管中に投与するステップと、被験者の消化管によって吸収された組成物に非電離放射線を照射するステップであって、この放射線は組成物に蛍光発光を生じさせる、ステップと、組成物中の各蛍光性挑戦分子の蛍光発光を、ある期間にわたって検出するステップと、各蛍光性挑戦分子の検出された蛍光発光と投与との間の時間に基づいて被験者の消化管中の疾患または損傷の位置を判定するステップとを含む。さらに、これら２種類の蛍光性挑戦分子は、それら２種類の分子の蛍光発光の同時測定を可能にする異なる光物理的特性を有することができる。

幾つかの実施形態ではこの組成物は、経口投与される。幾つかの実施形態ではこの非電離放射線は、少なくとも３５０ｎｍの波長を有する。

幾つかの実施形態では被験者の消化管によって吸収された組成物を、被験者の皮膚、血液、尿、または筋膜において照射および検出する。幾つかの実施形態では被験者の消化管によって吸収された組成物を経皮的に照射および検出する。

幾つかの実施形態では、健康な消化管によって実質的に吸収されない挑戦分子の検出された蛍光発光は、健康な消化管によって実質的に吸収される挑戦分子の検出された蛍光発光と比較して、前にまたは実質的に同時に生じ、疾患または損傷が消化管の近位部に位置することを表す。特定の実施形態では、これは被験者がセリアック病に罹っていることを表している場合がある。

幾つかの実施形態では、健康な消化管によって実質的に吸収されない挑戦分子の検出された蛍光発光は、健康な消化管によって実質的に吸収される挑戦分子の検出された蛍光発光と比較して、実質的により遅い時間に生じ、これは疾患または損傷が消化管の遠位部に位置することを表す。特定の実施形態では、これは被験者が潰瘍性大腸炎に罹っていることを表している場合がある。

また、被験者の消化管内の開口部のサイズを判定する方法を提供し、その方法は、少なくとも１種類の蛍光性挑戦分子を含み、各蛍光性挑戦分子が異なるサイズを有し、かつ健康な消化管によって被験者の消化管中に異なる度合で吸収される組成物の有効量を被験者の消化管中に投与するステップと、被験者の消化管によって吸収された組成物に非電離放射線を照射するステップであって、この放射線は組成物に蛍光発光を生じさせる、ステップと、組成物中の各蛍光性挑戦分子の蛍光発光を検出するステップと、各蛍光性挑戦分子のサイズに基づいて被験者の消化管内の開口部のサイズを判定するステップとを含む。

幾つかの実施形態では被験者の消化管によって吸収されるその挑戦分子のサイズは、被験者の消化管内の開口部の最小サイズを表す。

キット 本開示は、消化管機能の判定をそれを必要とする被験者において行うためのキットを提供し、このキットは、健康な消化管によって実質的に吸収されない本明細書中で述べる蛍光性挑戦分子を含む組成物と、被験者の消化管機能を判定するための書面での指示であって、被験者の消化管中に組成物の有効量を投与するステップと、被験者の消化管によって吸収された組成物に非電離放射線を照射するステップであって、この放射線は組成物に蛍光発光を生じさせる、ステップと、組成物の蛍光発光を検出するステップと、検出された蛍光発光に基づいて被験者の消化管機能を判定するステップとを含む書面での指示とを含む。

幾つかの実施形態では指示は、その組成物を経口的に投与するためのステップを含む。

幾つかの実施形態では指示は、その組成物に少なくとも３５０ｎｍの波長を有する非電離放射線を照射するためのステップを含む。

幾つかの実施形態では指示は、被験者の消化管によって吸収された組成物を、被験者の皮膚、血液、尿、または筋膜において照射および検出するためのステップを含む。

幾つかの実施形態では指示は、組成物を経皮的に照射および検出するためのステップを含む。

幾つかの実施形態では指示は、蛍光性挑戦分子の蛍光発光を、ある期間にわたって検出および測定するためのステップを含む。

消化管機能の判定をそれを必要とする被験者において行うためのキットを提供し、このキットは、２種類の蛍光性挑戦分子 − 健康な消化管によって実質的に吸収されない蛍光性挑戦分子、および健康な消化管によって被験者の消化管中に実質的に吸収される第二の蛍光性挑戦分子 − を含む組成物と、被験者の消化管機能を判定するための書面での指示であって、２種類の蛍光性挑戦分子を含む組成物の有効量を被験者の消化管中に投与するステップと、被験者の消化管によって吸収された組成物に非電離放射線を照射するステップであって、この放射線は組成物に蛍光発光を生じさせる、ステップと、組成物中の各蛍光性挑戦分子の蛍光発光を検出するステップと、検出された蛍光発光に基づいて被験者の消化管機能を判定するステップとを含む書面での指示とを含む。

幾つかの実施形態では指示は、その組成物を経口的に投与するためのステップを含む。

幾つかの実施形態では指示は、その組成物に少なくとも３５０ｎｍの波長を有する非電離放射線を照射するためのステップを含む。

幾つかの実施形態では指示は、被験者の消化管によって吸収された組成物を、被験者の皮膚、血液、尿、または筋膜において照射および検出するためのステップを含む。

幾つかの実施形態では指示は、組成物を経皮的に照射および検出するためのステップを含む。

幾つかの実施形態では指示は、蛍光性挑戦分子の蛍光発光を、ある期間にわたって検出および測定するためのステップを含む。

幾つかの実施形態では指示は、健康な消化管によって実質的に吸収されない蛍光性挑戦分子の検出された蛍光発光を、健康な消化管によって実質的に吸収される蛍光性挑戦分子と比較するためのステップを含む。

また、消化管機能の判定をそれを必要とする被験者において行うためのキットを提供し、このキットは、２種類の蛍光性挑戦分子 − 健康な消化管によって実質的に吸収されない蛍光性挑戦分子、および健康な消化管によって被験者の消化管中に実質的に吸収される第二の蛍光性挑戦分子 − を含む組成物と、被験者の消化管機能を判定するための書面での指示であって、被験者の消化管中に組成物の有効量を投与するステップと、被験者の消化管によって吸収された組成物に非電離放射線を照射するステップであって、この放射線は組成物に蛍光発光を生じさせる、ステップと、組成物中の各蛍光性挑戦分子の蛍光発光を、ある期間にわたって検出するステップと、各蛍光性挑戦分子の検出された蛍光発光と投与との間の時間に基づいて被験者の消化管中の疾患または損傷の場所を判定するステップとを含む書面での指示とを含む。

幾つかの実施形態では指示は、その組成物を経口的に投与するためのステップを含む。

幾つかの実施形態では指示は、その組成物に少なくとも３５０ｎｍの波長を有する非電離放射線を照射するためのステップを含む。

幾つかの実施形態では指示は、被験者の消化管によって吸収された組成物を、被験者の皮膚、血液、尿、または筋膜において照射および検出するためのステップを含む。

幾つかの実施形態では指示は、組成物を経皮的に照射および検出するためのステップを含む。

幾つかの実施形態では指示は、蛍光性挑戦分子の蛍光発光を、ある期間にわたって検出および測定するためのステップを含む。

製剤 本開示の組成物は、その組成物が胃腸管に入るように嚥下によることを含めて、経口的に投与することができる。

経口投与用の好適な組成物には、錠剤、トローチ剤、およびカプセル剤などの固形製剤が挙げられ、これらは液体、ゲル、または粉末を含有することができる。液状製剤には、液剤、シロップ、および懸濁剤を挙げることができ、それらは軟カプセルまたは硬カプセルの状態で使用することができる。このような製剤は、薬学的に許容できる担体、例えば水、エタノール、ポリエチレングリコール、セルロース、リン酸緩衝生理食塩水（ＰＢＳ）、または油を含むことができる。この製剤はまた、１種類または複数種類の乳化剤および／または懸濁化剤を含むことができる。薬学的に許容できる製剤の調製は、当技術分野で知られている方法に従って達成することができる。

用量 本開示の組成物は、一回投与または反復投与により投与して効果的な診断目的を達成することができる。投与後、組成物は消化管中に移動するための時間が考慮に入れられ、選択された標的部位を十分な出力および強度を有する光に曝露して、患者の体内の化合物から発する光を検出して医療供給者によって利用する（例えば診断を行う際に）ことができる情報を提供する。用量は、例えば、使用される特定の統合光活性剤、検査すべき部分（例えば器官または組織）、臨床診断法において使用される設備、達成される治療の有効性、および／またはその他同様のものに応じて広範囲に変えることができる。例えばこの化合物の用量は、幾つかの実施形態では体重１ｋｇ当たり約０．１ｍｇ〜体重１ｋｇ当たり約５００ｍｇで変わることができる。他の実施形態ではこの化合物の用量は、体重１ｋｇ当たり約０．５ｍｇ〜約２ｍｇで変わることができる。

検出および測定 投与後、組成物は消化管中に移動するための時間が考慮に入れられ、選択された標的部位を十分な出力および強度を有する光に曝露して、患者の体内の化合物から発する光を検出して医療供給者によって利用する（例えば診断を行う際に）ことができる情報を提供する。組成物の検出は、侵襲性および／または非侵襲性プローブ、例えば内視鏡、カテーテル、イヤクリップ、ハンドバンド、ヘッドバンド、表面コイル、指プローブ、および／またはその他同様のものを使用する可視蛍光発光法（ｏｐｔｉｃａｌ ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ）、吸光度法、および／または光散乱法によって達成することができる。画像化は、面映像法、光断層撮影法、光干渉断層撮影法、内視鏡検査、光音響技術、ソノ蛍光発光技術（ｓｏｎｏｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）、光散乱技術、レーザー支援誘導手術（ＬＡＧＳ）、共焦点顕微鏡法、動的器官機能モニタリング、および／または光散乱装置を使用して達成することができる。

蛍光シグナルの検出および測定は、本明細書中で開示される組成物が送達された後に時間の関数として求めることができる。ピーク蛍光シグナル時間の比較は、消化管内の任意の損傷または疾患の位置に関する情報をもたらすことができる。

本明細書中で述べる開示内容をより完全に理解することができるように下記実施例を示す。これらの実施例は単に例示の目的に過ぎず、いかなる方法によっても本開示内容を限定するものと解釈されるべきではないことを理解されたい。

挑戦分子の非限定的な例には、下記化合物およびそれらの薬学的に許容できる塩が挙げられる。

スキーム１は、炭水化物および他の分子との抱合用のピラジン色素を活性化させるための化学戦略の非限定的な例を示す。

実施例１：３，６−ジアミノ−２，５−ビス｛Ｎ−［（１Ｒ）−１−カルボキシ−２−ヒドロキシエチル］カルバモイル｝ピラジン

この蛍光性挑戦分子は、４４５ｎｍおよび５６０ｎｍにおいてそれぞれ最高の光吸収および発光を示す。図３は、実施例１のＩＶおよび経口クリアランスを示し、これは「正常な」消化管機能を有するラットではこの比較的高い分子量（３７２ｇ／モル）の化合物に対する経口バイオアベイラビリティはほんの少ししか存在しないことを示す。実施例１は、健康な消化管によって実質的に吸収されない蛍光性挑戦分子として分類することができる。

実施例２：３，６−Ｎ，Ｎ'−ビス（２，３−ジヒドロキシプロピル）−２，５−ピラジンジカルボキサミド

この蛍光性挑戦分子は、４８６ｎｍおよび６００ｎｍにおいてそれぞれ最高の光吸収および発光を示す。図４は、この分子の発光スペクトルを示す。実施例２は、その分子量が比較的高い（３４４ｇ／モル）ため、健康な消化管によって実質的に吸収されない蛍光性挑戦分子として分類することができる。

実施例３：３，６−ジアミノピラジン−２，５−ジカルボン酸

図５に示すグラフは、低分子量の化合物が腎臓系によって体から取り除かれることを示す。腎臓を結紮する場合、この化合物は排泄経路を有さず、それが取り除かれないために蛍光シグナルは高いままである。この蛍光性挑戦分子は、３９６ｎｍおよび５３６ｎｍにおいてそれぞれ最高の光吸収および発光を示す。実施例３は、その分子量が比較的低い（１９８ｇ／モル）ため、健康な消化管によって実質的に吸収される蛍光性挑戦分子として分類することができる。

実施例４：消化管機能の判定 消化管機能を判定するための手順の具体例は次のとおりである。健康な消化管によって実質的に吸収されない蛍光性挑戦分子を含有する組成物を被験者に投与する。この挑戦分子は被験者の消化管に入り込む。その消化管が消化管の透過性を増すように傷つきまたは罹患している場合、挑戦分子は消化管から被験者の血流中に吸収されることになる。血流中にある間に蛍光性挑戦分子に非電離放射線（この放射線は組成物に蛍光発光を生じさせる）を照射することができる。任意の吸収された挑戦分子の蛍光発光は血流中で検出することができ、検出された蛍光発光に基づいて消化管機能を判定することができる。血流中での蛍光性挑戦分子の出現は、その消化管が高い透過性を有することを示す。

手順の別の具体例は、第一の蛍光性挑戦分子が健康な消化管によって実質的に吸収されず、かつ第二の蛍光性挑戦分子が健康な消化管によって実質的に吸収される２種類の蛍光性挑戦分子を含む組成物の投与から始まる。健康な消化管によって実質的に吸収される第二の挑戦分子は被験者の消化管に入り込むことになり、かつその消化管が消化管の透過性を増すように傷つきまたは罹患している場合、第一の挑戦分子は消化管から被験者の血流中に吸収されることになる。血流中にある間に蛍光性挑戦分子に非電離放射線（この放射線は存在する蛍光性挑戦分子に蛍光発光を生じさせる）を照射することができる。各吸収された挑戦分子の蛍光発光を血流中で検出することができ、健康な消化管によって実質的に吸収されない蛍光性挑戦分子の検出された蛍光発光を、健康な消化管によって実質的に吸収される蛍光性挑戦分子と比較することによって消化管機能を判定することができる。この健康な消化管によって実質的に吸収される第二の挑戦分子は対照としての役割を果たし、結果に及ぼす消化速度の影響を最小限に抑える。

健康な消化管によって実質的に吸収されない第一の蛍光性挑戦分子と、健康な消化管によって実質的に吸収される第二の蛍光性挑戦分子との比を使用して消化管機能を判定する。高い比率は消化管が高度に透過性であることを表し、また低い比率は低い透過性を表す。

手順のさらに別の具体例は上記で述べたように行うことができるが、それに加えて各吸収された挑戦分子の蛍光発光を、ある期間にわたって血流中で検出することができ、被験者の消化管中の疾患または損傷の位置を、各蛍光性挑戦分子の検出された蛍光発光と投与との間の時間に基づいて決定することができる。健康な消化管によって実質的に吸収されない挑戦分子の検出された蛍光発光が、健康な消化管によって実質的に吸収される挑戦分子の検出された蛍光発光と比較して、前にまたはほぼ同時に起こる場合、疾患または損傷が消化管の近位部に位置することを表す。健康な消化管によって実質的に吸収されない挑戦分子の検出された蛍光発光が、健康な消化管によって実質的に吸収される挑戦分子の検出された蛍光発光と比較してほぼ同時に起こる場合、疾患または損傷が消化管の近位部に位置することを表す。

この時間差は、組成物が胃腸管を進むに従って生じる。消化管が近位部分、または全体にわたって透過性である場合、両方の挑戦分子は同時に現れるはずである。遠位部分のみが透過性である場合、健康な消化管によって実質的に吸収されない挑戦分子は、健康な消化管によって実質的に吸収される挑戦分子よりも遅れて検出されるはずである。

図５に示すグラフは、低分子量の化合物が腎臓系によって体から取り除かれることを示す。腎臓を結紮する場合、この化合物は排泄経路を有さず、それが取り除かれないために蛍光シグナルは高いままである。この蛍光性挑戦分子は、３９６ｎｍおよび５３６ｎｍにおいてそれぞれ最高の光吸収および発光を示す。実施例３は、その分子量が比較的低い（１９８ｇ／モル）ため、健康な消化管によって実質的に吸収される蛍光性挑戦分子として分類することができる。

上記で述べた詳細な説明は、本開示内容を実施する際に当業者を補助するように提供される。しかしながら本明細書中で記述され、また特許請求される開示内容は、本明細書中で開示される特定の実施形態によって範囲を限定されるべきではない。なぜなら、これらの実施形態は本開示の幾つかの態様の例示として意図されているからである。任意の均等な実施形態は本開示の範囲内にあることを意図している。実際には、本明細書中で図示し記述したものに加えて、本開示の様々な修正形態が前述の説明から当業者に明らかになるはずであり、それらは本発明の発見の趣旨または範囲から逸脱しない。そのような修正形態もまた、別添の特許請求の範囲の範囲内にあることを意図している。

Claims (11)

1. 経皮的な消化管機能の判定をそれを必要とするヒト被験者において行う際に使用するための経口投与される組成物であって、
   ３，６−ジアミノ−２，５−ビス｛Ｎ−［（１Ｒ）−１−カルボキシ−２−ヒドロキシエチル］カルバモイル｝ピラジンおよび３，６−Ｎ，Ｎ'−ビス（２，３−ジヒドロキシプロピル）−２，５−ピラジンジカルボキサミドから選択された少なくとも１種類の蛍光性挑戦分子を含み、
   前記組成物は、前記被験者の消化管によって吸収され、非電離放射線を照射されたとき前記被験者の皮膚、血液、尿、または筋膜における存在を経皮的に検出されるように構成され、
   前記組成物は、ある一定の期間にわたって測定された前記少なくとも１種類の蛍光性挑戦分子の検出された蛍光発光に基づいて消化管機能を判定するために使用されるように構成される、組成物。
2. 前記組成物が第二の蛍光性挑戦分子を含み、前記第二の蛍光性挑戦分子が３，６−ジアミノピラジン−２，５−ジカルボン酸である、請求項１に記載の組成物。
3. 経皮的な消化管機能の判定をそれを必要とするヒト被験者において行うためのキットであって、
   ａ．３，６−ジアミノ−２，５−ビス｛Ｎ−［（１Ｒ）−１−カルボキシ−２−ヒドロキシエチル］カルバモイル｝ピラジンおよび３，６−Ｎ，Ｎ'−ビス（２，３−ジヒドロキシプロピル）−２，５−ピラジンジカルボキサミドから選択された少なくとも１種類の蛍光性挑戦分子を含む、経皮的な消化管機能を判定を行う際に使用するための経口投与される組成物であって、前記組成物は、前記被験者の消化管によって吸収され、非電離放射線を照射されたとき前記被験者の皮膚、血液、尿、または筋膜における存在を経皮的に検出されるように構成され、前記組成物は、ある一定の期間にわたって測定された記蛍光性挑戦分子の検出された蛍光発光に基づいて消化管機能を判定するために使用されるように構成された、該組成物と、
   ｂ．前記被験者の消化管機能を判定するための書面での指示であって、
   ｉ．前記組成物の有効量を投与するステップと、
   ｉｉ．前記被験者の消化管によって吸収された前記組成物に非電離放射線を照射するステップであって、前記非電離放射線が前記蛍光性挑戦分子に蛍光発光を生じさせる、ステップと、
   ｉｉｉ．前記被験者の皮膚、血液、尿、または筋膜に存在する前記組成物の前記蛍光発光を経皮的に検出するステップと、
   ｉｖ．前記検出された蛍光発光に基づいて前記被験者の消化管機能を判定するステップと
   を含む書面での指示と
   を含む、キット。
4. 前記指示が、前記組成物に少なくとも３５０ｎｍの波長を有する前記非電離放射線を照射するためのステップを含む、請求項３に記載のキット。
5. 前記指示が、前記蛍光性挑戦分子の蛍光発光を、ある期間にわたって検出および測定するためのステップを含む、請求項３に記載のキット。
6. 経皮的な消化管機能の判定をそれを必要とするヒト被験者において行うためのキットであって、
   ａ．２種類の蛍光性挑戦分子を含む経口投与される組成物であって、第一の蛍光性挑戦分子が、３，６−ジアミノ−２，５−ビス｛Ｎ−［（１Ｒ）−１−カルボキシ−２−ヒドロキシエチル］カルバモイル｝ピラジンおよび３，６−Ｎ，Ｎ'−ビス（２，３−ジヒドロキシプロピル）−２，５−ピラジンジカルボキサミドから選択された少なくとも１種類の蛍光性挑戦分子であり、第二の蛍光性挑戦分子が３，６−ジアミノピラジン−２，５−ジカルボン酸であり、前記組成物は、前記被験者の消化管によって吸収され、非電離放射線を照射されたとき前記被験者の皮膚、血液、尿、または筋膜における存在を経皮的に検出されるように構成され、前記組成物は、ある一定の期間にわたって測定された前記第一および第二の蛍光性挑戦分子の蛍光発光に基づいて消化管機能を判定するために使用されるように構成された、組成物と、
   ｂ．前記被験者の消化管機能を判定するための書面での指示であって、
   ｉ．前記組成物の有効量を前記被験者の消化管中に投与するステップと、
   ｉｉ．前記被験者の消化管によって吸収された前記組成物に、非電離放射線を照射するステップであって、前記非電離放射線が前記組成物に蛍光発光を生じさせる、ステップと、
   ｉｉｉ．前記被験者の皮膚、血液、尿、または筋膜に存在する前記組成物中の各蛍光性挑戦分子の前記蛍光発光を経皮的に検出するステップと、
   ｉｖ．前記検出された蛍光発光に基づいて前記被験者の消化管機能を判定するステップと
   を含む書面での指示と
   を含む、キット。
7. 前記指示が、前記組成物に少なくとも３５０ｎｍの波長を有する前記非電離放射線を照射するためのステップを含む、請求項６に記載のキット。
8. 前記指示が、前記蛍光性挑戦分子の蛍光発光を、ある期間にわたって検出および測定するためのステップを含む、請求項６に記載のキット。
9. 前記指示が、前記第一の蛍光性挑戦分子の前記検出された蛍光発光を、前記第二の蛍光性挑戦分子と比較するためのステップを含む、請求項６に記載のキット。
10. 経皮的な消化管機能の判定をそれを必要とするヒト被験者において行うためのキットであって、
    ａ．２種類の蛍光性挑戦分子を含む経口投与される組成物であって、第一の蛍光性挑戦分子が、３，６−ジアミノ−２，５−ビス｛Ｎ−［（１Ｒ）−１−カルボキシ−２−ヒドロキシエチル］カルバモイル｝ピラジンおよび３，６−Ｎ，Ｎ'−ビス（２，３−ジヒドロキシプロピル）−２，５−ピラジンジカルボキサミドから選択された少なくとも１種類の蛍光性挑戦分子であり、第二の蛍光性挑戦分子が３，６−ジアミノピラジン−２，５−ジカルボン酸であり、前記組成物は、前記被験者の消化管によって吸収され、非電離放射線を照射されたとき前記被験者の皮膚、血液、尿、または筋膜における存在を経皮的に検出されるように構成され、前記組成物は、ある一定の期間にわたって測定された前記第一および第二の蛍光性挑戦分子の蛍光発光に基づいて消化管機能を判定するために使用されるように構成された、組成物と、
    ｂ．前記被験者の消化管機能を判定するための書面での指示であって、
    ｉ．前記組成物の有効量を前記被験者の消化管中に投与するステップと、
    ｉｉ．前記被験者の消化管によって吸収された前記組成物に非電離放射線を照射するステップであって、前記非電離放射線が前記組成物に蛍光発光を生じさせる、ステップと、
    ｉｉｉ．前記被験者の皮膚、血液、尿、または筋膜に存在する前記組成物中の各蛍光性挑戦分子の前記蛍光発光を、ある期間にわたって経皮的に検出するステップと、
    ｉｖ．各蛍光性挑戦分子の前記検出された蛍光発光と投与との間の時間に基づいて前記被験者の消化管中の疾患または損傷の位置を判定するステップと
    を含む書面での指示と
    を含む、キット。
11. 前記指示が、前記組成物に少なくとも３５０ｎｍの波長を有する前記非電離放射線を照射するためのステップを含む、請求項１０に記載のキット。

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