JP7026390B2 - 肝細胞癌の早期検出 - Google Patents

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Description

関連出願の引用
本願は、2016年2月26日に出願された米国仮出願第62/300,142号に対する優先権の利益を主張する。この出願の内容全体は、本明細書に参考として援用される。
政府の権利
本発明は、米国国立衛生研究所(NIH)の米国国立がん研究所(NCI)により授与された助成金番号第R01 CA120206号およびU01 CA168856号の下で政府支援によりなされた。政府は、本発明において一定の権利を有する。
技術分野
本開示は、肝疾患の検出、患者の層別化、および治療的介入のためのアッセイ、キット、および方法に関する。
背景
B型肝炎ウイルス(HBV)および/またはC型肝炎ウイルス(HCV)による感染は、肝細胞がん(HCC)の主な病因である。HBVとHCVは共に、急性および慢性肝臓感染を引き起こし、ほとんどの慢性的に感染した個体は、臨床疾患(HCCおよび肝硬変)は通常発症に数十年を要するため、何年も無症候性のままである。全ての慢性HBV保有者の10から40パーセントは最終的に肝臓がんを発症し、HBV/HCVに関連する肝臓がんのために、世界中で100万人を超える人が亡くなると見積もられている。実際に、HBVおよびHCV感染は、世界中の全てのHCC症例の80%より多くと関連し、HBVが風土病である地域では96%にも達する場合がある。
肝疾患の肝臓がんへの進行は、癌胎児性糖タンパク質、アルファ-フェトプロテイン(AFP)、またはAFPのコアフコシル化糖型(AFP-L3)の血清中レベルの使用によって主にモニターされる。しかしながら、AFPは、ヒトヘパトーマ、肝芽腫、およびB型肝炎感染などの他の肝疾患を含む多くの環境下で産生され得、HCCを有するもの全てにおいて存在するわけでもない。したがって、HCCの一次スクリーニングとしてのAFPの使用は疑問視されており、HCCのより高感度な血清バイオマーカーの必要性がある。
タンパク質のグルコシル化は、細胞特異的であり得、タンパク質が担持するN結合型グリカンは、それが由来する細胞で起こる修飾である。悪性または病変組織から分泌されるタンパク質上の糖(グリカン)構造は、正常細胞からの同じタンパク質上に存在するグリカンとは異なる場合があり、多くの場合そうである。実際に、多くの研究が、肝硬変および肝細胞癌(HCC)の発症に伴うN結合型グルコシル化における変化を観察している(例えば、Naitoh, A.ら、Highly enhanced fucosylation of serum glycoproteins in patients with hepatocellular carcinoma. J Gastroenterol Hepatol、14巻:436~445頁、1999年;Block, T. M.ら、Use of targeted glycoproteomics to identify serum glycoproteins that correlate with liver cancer in woodchucks and humans. Proc Natl Acad Sci U S A、102巻:779~784頁、2005年参照)。例えば、HCVに慢性的に感染した個体およびHCCの診断を受けた個体では、血清から単離した総タンパク質調製物由来のフコシル化N結合型グリカンの量は、健康な被験体またはHCVおよび「非活動性の」疾患を有する被験体より一貫して多かった(Comunale, M. A.ら、Proteomic analysis of serum associated fucosylated glycoproteins in the development of primary hepatocellular carcinoma. Journal of Proteome Research.、6巻:308~315頁、2006年)。
しかしながら、単一の糖タンパク質、グルコシル化パターン、バイオマーカー組(suite)、または高度な感度および早期検出の能力を付与するHCCの他の指標を同定することは未だできていない。HCCの早期検出器(early detectors)に対する要求が未解決なままである。
Naitoh, A.ら、Highly enhanced fucosylation of serum glycoproteins in patients with hepatocellular carcinoma. J Gastroenterol Hepatol、14巻:436~445頁、1999年 Block, T. M.ら、Use of targeted glycoproteomics to identify serum glycoproteins that correlate with liver cancer in woodchucks and humans. Proc Natl Acad Sci U S A、102巻:779~784頁、2005年 Comunale, M. A.ら、Proteomic analysis of serum associated fucosylated glycoproteins in the development of primary hepatocellular carcinoma. Journal of Proteome Research.、6巻:308~315頁、2006年
概要
本明細書においては、被験体の肝細胞癌を検出するための方法であって、該被験体由来の生体液からIgGおよびIgMタンパク質を除去するステップ;該生体液中の1つまたは複数のバイオマーカーの量を測定するステップ;該被験体の年齢および性別を決定するステップ;ならびに該決定した年齢および性別、ならびに該生体液中の該測定したバイオマーカーの関数の最適化した出力を使用して、該被験体の肝細胞癌の存在または非存在を決定するステップを含む方法が提供される。
本開示に従って測定する個々のバイオマーカーの独自性(identity)は、肝細胞癌の検出の精度に特異的でもあり必要不可欠でもあるが、簡略にするため、本発明のバイオマーカーの組合せは本概要から省略する。
また、被験体の肝細胞癌を検出するためのアッセイであって、生体液中の1つまたは複数のバイオマーカーの量を測定するステップであって、該アッセイが、該測定するステップの前に該被験体の生体液からIgGおよびIgMタンパク質を除去するための試薬を利用する、ステップ:該被験体の年齢および性別を決定するステップ;ならびに該決定した年齢および性別、ならびに該生体液中の該測定したバイオマーカーの関数の最適化した出力を使用して、該被験体の肝細胞癌の存在または非存在を決定するステップを含むアッセイが開示される。
本開示はまた、被験体の肝細胞癌を決定するためのキットであって、生体液からIgGタンパク質を除去するための試薬;および該被験体由来の生体液からIgMタンパク質を除去するための試薬;該生体液中の1つまたは複数のバイオマーカーをそれぞれ測定するための試薬;ならびに該決定した年齢および性別、ならびに該生体液中の該測定したバイオマーカーの関数の最適化した出力を使用して、該被験体の肝細胞癌の存在または非存在を決定するための指示を含むキットに関する。
また、本明細書において、肝細胞癌の確率が高いまたは低い群に被験体を割り当てるための方法であって、該被験体由来の生体液からIgGおよびIgMタンパク質を除去するステップ;該生体液中の1つまたは複数のバイオマーカーの量を測定するステップ;該被験体の年齢および性別を決定するステップ;ならびに該決定した年齢および性別、ならびに該生体液中の該測定したバイオマーカーの関数の最適化した出力に基づいて、肝細胞癌の確率が高いまたは低い群に該被験体を割り当てるステップを含む方法が提供される。
本開示はまた、肝細胞癌を有する疑いがある被験体の処置を管理するための方法であって、該被験体由来の生体液からIgGおよびIgMタンパク質を除去するステップ;該生体液中の1つまたは複数のバイオマーカーの量を測定するステップ;該被験体の年齢および性別を決定するステップ;ならびに該決定した年齢および性別、ならびに該生体液中の該測定したバイオマーカーの関数の最適化した出力に基づいて該被験体を処置するステップであって、該被験体が該関数の該出力に基づいて疾患を有すると決定される場合、該被験体が肝細胞癌を処置される、ステップを含む方法を提供する。
特定の実施形態では例えば以下の項目が提供される:
(項目1)
被験体の肝細胞癌を検出するための方法であって、
該被験体由来の生体液からIgGおよびIgMタンパク質を除去するステップ;
該生体液中の1つまたは複数のバイオマーカーの量を測定するステップ;
該被験体の年齢および性別を決定するステップ;ならびに
該決定した年齢および性別、ならびに該生体液中の該測定したバイオマーカーの関数の最適化した出力を使用して、該被験体の肝細胞癌の存在または非存在を決定するステップ
を含む方法。
(項目2)
被験体の肝細胞癌を検出するためのアッセイであって、
生体液中の1つまたは複数のバイオマーカーの量を測定するステップであって、該アッセイが、該測定するステップの前に該被験体の生体液からIgGおよびIgMタンパク質を除去するための試薬を利用する、ステップ:
該被験体の年齢および性別を決定するステップ;ならびに
該決定した年齢および性別、ならびに該生体液中の該測定したバイオマーカーの関数の最適化した出力を使用して、該被験体の肝細胞癌の存在または非存在を決定するステップ
を含むアッセイ。
(項目3)
被験体の肝細胞癌を決定するためのキットであって、
該被験体由来の生体液からIgGを除去するための試薬;
該被験体由来の生体液からIgMを除去するための試薬;
該生体液中の1つまたは複数のバイオマーカーをそれぞれ測定するための試薬;ならびに
該決定した年齢および性別、ならびに該生体液中の該測定したバイオマーカーの関数の最適化した出力を使用して、該被験体の肝細胞癌の存在または非存在を決定するための指示
を含むキット。
(項目4)
肝細胞癌の確率が高いまたは低い群に被験体を割り当てるための方法であって、
該被験体由来の生体液からIgGおよびIgMタンパク質を除去するステップ;
該生体液中の1つまたは複数のバイオマーカーの量を測定するステップ;
該被験体の年齢および性別を決定するステップ;ならびに
該決定した年齢および性別、ならびに該生体液中の該測定したバイオマーカーの関数の最適化した出力に基づいて、肝細胞癌の確率が高いまたは低い群に該被験体を割り当てるステップ
を含む方法。
(項目5)
肝細胞癌を有する疑いがある被験体の処置を管理するための方法であって、
該被験体由来の生体液からIgGおよびIgMタンパク質を除去するステップ;
該生体液中の1つまたは複数のバイオマーカーの量を測定するステップ;
該被験体の年齢および性別を決定するステップ;ならびに
該決定した年齢および性別、ならびに該生体液中の該測定したバイオマーカーの関数の最適化した出力に基づいて該被験体を処置するステップであって、該被験体が該関数の該出力に基づいて疾患を有すると決定される場合、該被験体が肝細胞癌を処置される、ステップ
を含む方法。
(項目6)
前記関数が、前記決定した年齢および性別、ならびに前記1つまたは複数のバイオマーカーの前記測定した量の、それぞれ最適化した重み付け係数を含む、項目1、4、および5のいずれか一項に記載の方法。
(項目7)
前記バイオマーカーが、アルファ-フェトプロテイン、フコシル化フェチュイン-A、フコシル化ヘモペキシン、フコシル化キニノーゲン、フコシル化アルファ-1-アンチトリプシン、アスパラギン酸アミノトランスフェラーゼ(AST)、アラニンアミノトランスフェラーゼ(ALT)、およびアルカリホスファターゼ(ALK)のうちの1つまたは複数である、項目1、4、および5のいずれか一項に記載の方法。
(項目8)
前記バイオマーカーが、
アルファ-フェトプロテイン、フコシル化キニノーゲン、アルカリホスファターゼ、およびアスパラギン酸アミノトランスフェラーゼ;
アルファ-フェトプロテイン、フコシル化キニノーゲン、アルカリホスファターゼ、アスパラギン酸アミノトランスフェラーゼ、およびフコシル化アルファ-1-アンチトリプシン;
アルファ-フェトプロテイン、フコシル化キニノーゲン、アルカリホスファターゼ、アスパラギン酸アミノトランスフェラーゼ、およびフコシル化フェチュイン-A;
アルファ-フェトプロテイン、フコシル化キニノーゲン、アルカリホスファターゼ、アスパラギン酸アミノトランスフェラーゼ、フコシル化フェチュイン-A、およびフコシル化アルファ-1-アンチトリプシン;
アルファ-フェトプロテインおよびフコシル化フェチュイン-A;
アルファ-フェトプロテインおよびフコシル化ヘモペキシン;
アルファ-フェトプロテインおよびフコシル化キニノーゲン;
アルファ-フェトプロテイン、フコシル化フェチュイン-A、およびフコシル化ヘモペキシン;
アルファ-フェトプロテイン、フコシル化フェチュイン-A、およびフコシル化キニノーゲン;
アルファ-フェトプロテイン、フコシル化アルファ-1アンチトリプシン、およびフコシル化キニノーゲン;または
アルファ-フェトプロテイン、フコシル化アルファ-1アンチトリプシン、フコシル化フェチュイン-A、およびフコシル化キニノーゲンである、項目1、4、および5のいずれか一項に記載の方法。
(項目9)
前記バイオマーカーが、アルファ-フェトプロテイン、フコシル化キニノーゲン、アルカリホスファターゼ、およびアスパラギン酸アミノトランスフェラーゼである、項目1、4、および5のいずれか一項に記載の方法。
(項目10)
前記バイオマーカーが、アルファ-フェトプロテイン、フコシル化キニノーゲン、アルカリホスファターゼ、アスパラギン酸アミノトランスフェラーゼ、およびフコシル化アルファ-1-アンチトリプシンである、項目1、4、および5のいずれか一項に記載の方法。
(項目11)
前記バイオマーカーが、アルファ-フェトプロテイン、フコシル化キニノーゲン、アルカリホスファターゼ、アスパラギン酸アミノトランスフェラーゼ、およびフコシル化フェチュイン-Aである、項目1、4、および5のいずれか一項に記載の方法。
(項目12)
前記IgGが、前記生体液をプロテインA/Gとインキュベートすることによって除去され、IgMが、前記生体液を分子量ベースのフィルターに通すことによって除去される、項目1、4、および5のいずれか一項に記載の方法。
(項目13)
前記IgGおよび前記IgMが、前記生体液をポリエチレングリコールとインキュベートすることによって除去される、項目1、4、および5のいずれか一項に記載の方法。
(項目14)
前記関数が、前記決定した年齢および性別、ならびに前記1つまたは複数のバイオマーカーの前記測定した量の、それぞれ最適化した重み付け係数を含む、項目2に記載のアッセイ。
(項目15)
前記バイオマーカーが、アルファ-フェトプロテイン、フコシル化フェチュイン-A、フコシル化ヘモペキシン、フコシル化キニノーゲン、フコシル化アルファ-1-アンチトリプシン、アスパラギン酸アミノトランスフェラーゼ(AST)、アラニンアミノトランスフェラーゼ(ALT)、およびアルカリホスファターゼ(ALK)のうちの1つまたは複数である、項目2または項目14に記載のアッセイ。
(項目16)
前記バイオマーカーが、
アルファ-フェトプロテイン、フコシル化キニノーゲン、アルカリホスファターゼ、およびアスパラギン酸アミノトランスフェラーゼ;
アルファ-フェトプロテイン、フコシル化キニノーゲン、アルカリホスファターゼ、アスパラギン酸アミノトランスフェラーゼ、およびフコシル化アルファ-1-アンチトリプシン;
アルファ-フェトプロテイン、フコシル化キニノーゲン、アルカリホスファターゼ、アスパラギン酸アミノトランスフェラーゼ、およびフコシル化フェチュイン-A;
アルファ-フェトプロテイン、フコシル化キニノーゲン、アルカリホスファターゼ、アスパラギン酸アミノトランスフェラーゼ、フコシル化フェチュイン-A、およびフコシル化アルファ-1-アンチトリプシン;
アルファ-フェトプロテインおよびフコシル化フェチュイン-A;
アルファ-フェトプロテインおよびフコシル化ヘモペキシン;
アルファ-フェトプロテインおよびフコシル化キニノーゲン;
アルファ-フェトプロテイン、フコシル化フェチュイン-A、およびフコシル化ヘモペキシン;
アルファ-フェトプロテイン、フコシル化フェチュイン-A、およびフコシル化キニノーゲン;
アルファ-フェトプロテイン、フコシル化アルファ-1アンチトリプシン、およびフコシル化キニノーゲン;または
アルファ-フェトプロテイン、フコシル化アルファ-1アンチトリプシン、フコシル化フェチュイン-A、およびフコシル化キニノーゲン
である、項目2、14または15のいずれか一項に記載のアッセイ。
(項目17)
前記バイオマーカーが、アルファ-フェトプロテイン、フコシル化キニノーゲン、アルカリホスファターゼ、およびアスパラギン酸アミノトランスフェラーゼである、項目2または項目14に記載のアッセイ。
(項目18)
前記バイオマーカーが、アルファ-フェトプロテイン、フコシル化キニノーゲン、アルカリホスファターゼ、アスパラギン酸アミノトランスフェラーゼ、およびフコシル化アルファ-1-アンチトリプシンである、項目2または項目14に記載のアッセイ。
(項目19)
前記バイオマーカーが、アルファ-フェトプロテイン、フコシル化キニノーゲン、アルカリホスファターゼ、アスパラギン酸アミノトランスフェラーゼ、およびフコシル化フェチュイン-Aである、項目2または項目14に記載のアッセイ。
(項目20)
前記IgGを除去するための前記試薬がプロテインA/Gであり、IgMを除去するための前記試薬が分子量ベースのフィルターである、項目2または14~19のいずれか一項に記載のアッセイ。
(項目21)
前記IgGおよび前記IgMが、前記生体液をポリエチレングリコールとインキュベートすることによって除去される、項目2または14~19のいずれか一項に記載のアッセイ。
(項目22)
前記関数が、前記決定した年齢および性別、ならびに前記1つまたは複数のバイオマーカーの前記測定した量の、それぞれ最適化した重み付け係数を含む、項目3に記載のキット。
(項目23)
前記バイオマーカーが、アルファ-フェトプロテイン、フコシル化フェチュイン-A、フコシル化ヘモペキシン、フコシル化キニノーゲン、フコシル化アルファ-1-アンチトリプシン、アスパラギン酸アミノトランスフェラーゼ(AST)、アラニンアミノトランスフェラーゼ(ALT)、およびアルカリホスファターゼ(ALK)のうちの1つまたは複数である、項目3または項目15に記載のキット。
(項目24)
前記バイオマーカーが、
アルファ-フェトプロテイン、フコシル化キニノーゲン、アルカリホスファターゼ、およびアスパラギン酸アミノトランスフェラーゼ;
アルファ-フェトプロテイン、フコシル化キニノーゲン、アルカリホスファターゼ、アスパラギン酸アミノトランスフェラーゼ、およびフコシル化アルファ-1-アンチトリプシン;
アルファ-フェトプロテイン、フコシル化キニノーゲン、アルカリホスファターゼ、アスパラギン酸アミノトランスフェラーゼ、およびフコシル化フェチュイン-A;
アルファ-フェトプロテイン、フコシル化キニノーゲン、アルカリホスファターゼ、アスパラギン酸アミノトランスフェラーゼ、フコシル化フェチュイン-A、およびフコシル化アルファ-1-アンチトリプシン;
アルファ-フェトプロテインおよびフコシル化フェチュイン-A;
アルファ-フェトプロテインおよびフコシル化ヘモペキシン;
アルファ-フェトプロテインおよびフコシル化キニノーゲン;
アルファ-フェトプロテイン、フコシル化フェチュイン-A、およびフコシル化ヘモペキシン;
アルファ-フェトプロテイン、フコシル化フェチュイン-A、およびフコシル化キニノーゲン;
アルファ-フェトプロテイン、フコシル化アルファ-1アンチトリプシン、およびフコシル化キニノーゲン;または
アルファ-フェトプロテイン、フコシル化アルファ-1アンチトリプシン、フコシル化フェチュイン-A、およびフコシル化キニノーゲン
である、項目3、22または23のいずれか一項に記載のキット。
(項目25)
前記バイオマーカーが、アルファ-フェトプロテイン、フコシル化キニノーゲン、アルカリホスファターゼ、およびアスパラギン酸アミノトランスフェラーゼである、項目3または項目22に記載のキット。
(項目26)
前記バイオマーカーが、アルファ-フェトプロテイン、フコシル化キニノーゲン、アルカリホスファターゼ、アスパラギン酸アミノトランスフェラーゼ、およびフコシル化アルファ-1-アンチトリプシンである、項目3または項目22に記載のキット。
(項目27)
前記バイオマーカーが、アルファ-フェトプロテイン、フコシル化キニノーゲン、アルカリホスファターゼ、アスパラギン酸アミノトランスフェラーゼ、およびフコシル化フェチュイン-Aである、項目3または項目22に記載のキット。
(項目28)
前記IgGが、前記生体液をプロテインA/Gとインキュベートすることによって除去され、IgMが、前記生体液を分子量ベースのフィルターに通すことによって除去される、項目3または22~27のいずれか一項に記載のキット。
(項目29)
前記肝細胞癌が、早期の肝細胞癌、アルファフェトプロテイン陰性肝細胞癌、またはアルファフェトプロテイン陰性肝細胞癌でもある早期の肝細胞癌である、項目1、4、または5のいずれか一項に記載の方法。
(項目30)
前記肝細胞癌が、早期の肝細胞癌、アルファフェトプロテイン陰性肝細胞癌、またはアルファフェトプロテイン陰性肝細胞癌でもある早期の肝細胞癌である、項目2に記載のアッセイ。
(項目31)
前記肝細胞癌が、早期の肝細胞癌、アルファフェトプロテイン陰性肝細胞癌、またはアルファフェトプロテイン陰性肝細胞癌でもある早期の肝細胞癌である、項目3に記載のキット。
図1A~1Cは、フコシル化低分子量キニノーゲン、アルファ-フェトプロテイン、アスパラギン酸アミノトランスフェラーゼ(AST)、アルカリホスファターゼ(ALK)、年齢、および性別からなるパネルの評価の結果を示す。図1Aは、肝硬変を有する全ての患者(N=93)からHCCを有する全ての患者(N=115);肝硬変を有する全ての患者(N=93)から早期HCCを有する全ての患者(N=69);AFP陰性肝硬変を有する全ての患者(N=84)からAFP陰性(AFP、正常な被験体間、例えばHCCではない、で観察される範囲内のAFPレベルを有する)HCCを有する全ての患者(N=39);ならびにAFP陰性肝硬変を有する全ての患者(N=84)から早期HCCおよびAFP陰性HCCの両方を有する全ての患者(N=29)を識別する、AUROCデータを要約する。図1Bは、同じ試験における同じそれぞれの患者群の識別のための90%特異性カットオフでの感度値を要約し、図1Cは、同じ試験における同じそれぞれの患者群の識別のための95%特異性カットオフでの感度値を要約する。 図1A~1Cは、フコシル化低分子量キニノーゲン、アルファ-フェトプロテイン、アスパラギン酸アミノトランスフェラーゼ(AST)、アルカリホスファターゼ(ALK)、年齢、および性別からなるパネルの評価の結果を示す。図1Aは、肝硬変を有する全ての患者(N=93)からHCCを有する全ての患者(N=115);肝硬変を有する全ての患者(N=93)から早期HCCを有する全ての患者(N=69);AFP陰性肝硬変を有する全ての患者(N=84)からAFP陰性(AFP、正常な被験体間、例えばHCCではない、で観察される範囲内のAFPレベルを有する)HCCを有する全ての患者(N=39);ならびにAFP陰性肝硬変を有する全ての患者(N=84)から早期HCCおよびAFP陰性HCCの両方を有する全ての患者(N=29)を識別する、AUROCデータを要約する。図1Bは、同じ試験における同じそれぞれの患者群の識別のための90%特異性カットオフでの感度値を要約し、図1Cは、同じ試験における同じそれぞれの患者群の識別のための95%特異性カットオフでの感度値を要約する。
例示的な実施形態の詳細な説明
本発明は、本開示の一部を構成する添付の図面および実施例と関連付けて、以下の詳細な記載を参照することによってより容易に理解され得る。これらの発明は、本明細書に記載および/または示した特定の方法、アッセイ、キット、条件、またはパラメーターに限定されず、本明細書で使用した専門用語は、例示のみのために特定の実施形態を記載する目的のためのものであり、請求した発明を限定することを意図しないことを理解されたい。
本文書に引用または記載した各特許、特許出願、および刊行物の全開示は、参照により本明細書に組み込まれる。
上記および開示の全体に用いられる場合、以下の用語および略語は、特に指示しない限り、以下の意味を有すると理解される。
本開示において、単数形の「a」、「an」、および「the」は複数の参照を含み、特定の数値の参照は、文脈が明確に他を示さない限り、少なくともその特定の値を含む。したがって、例えば、「試薬(a reagent)」という参照は、そのような試薬および当業者に公知のその等価物などの1つまたは複数への参照である。さらに、ある特定の要素が、X、Y、またはZで「あり得る(may be)」ことを示す場合、そのような使用により全ての例においてその要素に関する他の選択肢を除外することを意図しない。
値が、先行詞「約(about)」の使用により、およそとして表される場合、特定の値が別の実施形態を構成すると理解される。本明細書で使用する場合、「約X(about X)」(ここでは、Xは数値)は好ましくは示した値の±10%を包括的に指す。例えば、フレーズ「約8」は、7.2~8.8の値を包括的に指すことができ;別の例としては、フレーズ「約8%」は、7.2%~8.8%の値を包括的に指すことができる。範囲がある場合、全ての範囲は包括的および組合せ可能である。例えば、「1~5」の範囲を示す場合、示した範囲は、任意選択で範囲「1~4」、「1~3」、「1~2」、「1~2&4~5」、「1~3&5」などを含むと解釈すべきである。さらに、代替値(alternative)のリストが明確に提供される場合、そのような列挙は、代替値のいずれかが除外され得る実施形態も含み得る。例えば、「1~5」の範囲が記載される場合、そのような記載は1、2、3、4、または5のいずれかが除外される状況を支持し得る。したがって、「1~5」の言及は、「1および3~5であるが、2ではない」または単に「2は含まれない」を支持し得る。
本明細書で使用する場合、用語「処置」または「治療」(ならびにその異なる語形)は、予防的(preventative)(例えば予防的(prophylactic))、治癒的、緩和的、または抗増殖処置を含む。そのような予防、治癒的、緩和的、または抗増殖処置は、完全または部分的であり得る。例えば、望ましくない症状の完全な除去、または1つもしくは複数の望ましくない症状の部分的な除去は、本明細書で意図する場合「処置」を表す。
本開示は、とりわけ肝細胞癌を検出するための方法、アッセイ、およびキット、ならびに肝細胞癌を有する高いおよび低いリスクカテゴリー内で被験体を層別化するための方法、ならびに肝細胞癌を有する疑いがあるまたはそのリスクがある被験体を処置するおよび処置を管理する方法に関する。特に指定しない限り、本開示の一態様に関して(本方法、キット、およびアッセイのいずれかに関連するなど)開示されるステップ、試薬、および因子(バイオマーカーなど)は、本開示の任意の他の態様と関連して用いられ得る。
以前の研究は、1つまたは複数の生物学的因子のアセスメントによる肝細胞癌の、高感度の、早期予測因子の必要性に取り組むために試みられてきたが、被験体、特に無症候性の被験体がその状態を有するかどうかの臨床的に関連する決定に必要とされる感度の程度に達するものはなかった。本発明者らは、ある特定の因子の組合せが以前には達成されなかった高いレベルの精度を付与することによりこの必要性を満たすことを発見した。重要なことに、同定した組合せは、個体ベースで肝細胞癌の正確な検出器に相当しなかった因子を利用することができる、従来疾患の指標に相当すると考えられてきた因子を省略することができる、またはその両方である。本開示の主題のこれらのおよび他の特色を本明細書においてより完全に記載する。
本明細書では、被験体の肝細胞癌を検出するための方法、または被験体が肝細胞癌を有する尤度(likelihood)を決定するための方法であって、被験体由来の生体液からIgGおよびIgMタンパク質を除去するステップ;生体液中の1つまたは複数のバイオマーカーの量を測定するステップ;被験体の年齢および性別を決定するステップ;ならびに決定した年齢および性別、ならびに生体液中の測定したバイオマーカーの関数の最適化した出力を使用して、被験体の肝細胞癌の非存在または存在を決定するステップを含む方法を提供する。
本開示の主題の発見の過程において、本発明者らは、被験体由来の生体液内のタンパク質の、フコース含有糖型を含むある特定の糖型を同定することは不可能であることを観察した。本発明者らは、糖型を同定するために使用したアッセイにおいて非特異的なシグナルを産生する被験体の試料中に存在するいくつかの物質を決定し、最終的に、主な交絡物質はIgMであることを発見した。さらに、IgMとIgGの両方の除去が、夾雑するシグナルを除去し、以前は不可能であった方法で特定のタンパク質糖型の正確な分析を可能にすることを発見した。IgMおよびIgGもまた除去するステップ、ならびにこれらのステップを達成するための試薬は、驚くべきことに、本方法、アッセイ、およびキットによる肝細胞癌の早期検出のプロセスの臨床的に必須の態様を示すことが決定された。一部の実施形態では、IgGは、生体液をプロテインA/Gとインキュベートすることによって除去され、これは、他の試験した戦略よりも効果的であることが見出された。IgMは、生体液をフィルターに通すことによって除去される。フィルターは、例えば、1000kDフィルター、900kDフィルター、800kDフィルター、500kDフィルター、450kDフィルター、400kDフィルター、350kDフィルター、300kDフィルター、250kDフィルター、200kDフィルター、175kDフィルター、150kDフィルター、125kDフィルター、100kDフィルター、80kDフィルター、75kDフィルター、70kDフィルター、60kDフィルター、50kDフィルター、40kDフィルター、30kDフィルター、25kDフィルター、20kDフィルター、15kDフィルター、または10kDフィルターであり得る。濾過は、例えば重力または遠心分離によって達成され得る。代わりに、IgGおよびIgMは両方ともポリエチレングリコールを使用する沈殿によって除去され得る。そのような実施形態に従って、血清はポリエチレングリコールとともにインキュベートされ、次いで遠心分離にかけられ得、生じた上清は、それぞれ量の目的のバイオマーカーが測定される物質を表す。
任意の生体液が、本発明に準じて使用され得る。例えば、生体液は、全血、血清、血漿、尿、唾液、涙、粘液、または2つもしくはそれよりも多いこれらの流体の組合せであってよい。
生体液からのIgGおよびIgMの除去後、生体液中の1つまたは複数のバイオマーカーの量が測定される。生体液中のバイオマーカーの「量(amount)」は、例えばng/mLの単位で表されるように生体液中のその濃度を指し得、またはバイオマーカーがフコシル化糖タンパク質である場合には、フコシル化されていない試料中のバイオマーカーの数量(quantity)に対してフコシル化された生体試料中のバイオマーカーの数量を指し得る。一部の実施形態では、フコシル化バイオマーカーの量は、試料中のバイオマーカーの総量に対する百分率の単位で表され得る。
以前の研究では、肝細胞癌、肝硬変、または両方を有することが公知の被験体において、フコシル化の増加を示す50より多くの糖タンパク質を同定している(Comunale, M. A.ら、J Proteome Res.2006年2月;5巻(2号):308~15頁)。様々な公開された研究が、フェチュインA(アルファ-2-HS-糖タンパク質とも呼ばれる)(Comunale, MAら、J. Proteome Res.2009年;8巻;595~602頁)、キニノーゲン(Wang, Mら、Cancer Epidemiol Biomarkers Prev.2009年;18巻;1914~1921頁)、アルファ-1抗トリプシン(同上)、ヘモペキシン(Comunale, MAら、2009年)、アルファ-1-抗キモトリプシン(Comunale, MAら、Proteomics Clin. Appl.2013年;7巻;690~700頁)、GP73(Drake, RRら、Mol Cell Proteomics.2006年;5巻;1957~67頁)、およびLRAGG(レクチン反応性抗α-ガラクトースIgG)(Mehta, ASら、J Virol.2008年;82巻;1259~1270頁)を含む、個々のフコシル化糖タンパク質の肝細胞癌のマーカーとして機能する能力のアセスメントを行っている。これらの糖タンパク質の中で、成績優秀者は、例えば、ヘモペキシン(AUROC=0.87)およびフェチュイン-A(AUROC=0.90)を含んでいた。本発明者らは、そのいくつかの因子がフコシル化糖タンパク質である、因子のある特定の組合せ(パネルと呼ばれ得る)が、任意の個々の糖タンパク質または他の個々の因子のアセスメントよりもかなりより正確に肝細胞癌の存在を同定するために使用され得ることを決定した。予想外に、個々にアセスメントを行った場合、肝細胞癌の最良の指標として機能したある特定の糖タンパク質は、とりわけ、そのようなタンパク質のアセスメントを含む因子のパネル(1つまたは複数の他のフコシル化糖タンパク質など)に中程度の寄与のみ、またはさらにマイナスの寄与を有した。したがって、肝細胞癌の個々の指標を同定する以前の研究は、肝細胞癌を有する被験体の同定のための因子のパネルへのそれらの指標の寄与を予想するために使用できないことが見出された。
本方法に従って、それぞれの量が測定されたバイオマーカーは、アルカリホスファターゼ、GP-73、ヘモペキシン、HBsAg、B型肝炎ウイルス粒子、アルファ-酸性糖タンパク質、アルファ-1-抗キモトリプシン、アルファ-1-抗キモトリプシンHis-Pro欠損型、アルファ-1-抗トリプシン、セロトランスフェリン、セルロプラスミン、アルファ-2-マクログロブリン、フェチュイン-A/アルファ-2-HS-糖タンパク質、アルファ-フェトプロテイン、ハプトグロビン、フィブリノーゲンガンマ鎖前駆体、免疫グロブリン(例えばIgA、IgD、IgEを含む)、APO-D、キニノーゲン、ヒスチジンリッチ糖タンパク質、補体因子1前駆体、補体因子I重鎖、補体因子I軽鎖、補体C1s、補体因子B前駆体、補体因子B Ba断片、補体因子B Bb断片、補体C3前駆体、補体C3ベータ鎖、補体C3アルファ鎖、C3aアナフィラトキシン、補体、C3bアルファ’鎖、補体C3c断片、補体C3dg断片、補体C3g断片、補体C3d断片、補体C3f断片、補体C5、補体C5ベータ鎖、補体C5アルファ鎖、C5aアナフィラトキシン、補体C5アルファ’鎖、補体C7、B-2-糖タンパク質、ビタミンD-結合タンパク質、インター-アルファ-トリプシンインヒビター重鎖H2、アルファ-1B-糖タンパク質、アンジオテンシノーゲン前駆体、アンジオテンシン-1、アンジオテンシン-2、アンジオテンシン-3、GARPタンパク質、ベータ-2-糖タンパク質、クラスタリン(Apo J)、インテグリンアルファ-8前駆体糖タンパク質、インテグリンアルファ-8重鎖、インテグリンアルファ-8軽鎖、C型肝炎ウイルス粒子、elf-5、キニノーゲン、HSP33-ホモログ、リシルエンドペプチダーゼ、およびロイシンリッチリピート含有タンパク質32前駆体の1つまたは複数であり得る。一部の実施形態では、これらの糖タンパク質の糖型は本方法に従って測定される。例えば、バイオマーカーのフコシル化N結合型糖型などこれらの糖タンパク質のN結合型グルコシル化形態が測定され得、特に、コアフコシル化N結合型糖型が測定され得る。さらなるバイオマーカーは、アラニンアミノトランスフェラーゼ、アスパラギン酸アミノトランスフェラーゼ、ビリルビン、アルブミン、血小板数、または白血球数の1つまたは複数であり得る。さらに、いずれかの上記の因子の量における経時的な変化は、本開示による「バイオマーカー」を表し得る。
ある特定の実施形態では、それぞれの量が測定されたバイオマーカーは、アルファ-フェトプロテイン、フコシル化フェチュイン-A、フコシル化ヘモペキシン、フコシル化キニノーゲン、フコシル化アルファ-1-アンチトリプシン、アスパラギン酸アミノトランスフェラーゼ(AST)、アラニンアミノトランスフェラーゼ(ALT)、およびアルカリホスファターゼ(ALK)のうちの1つまたは複数である。一態様では、本方法は、アルファ-フェトプロテイン、フコシル化キニノーゲン、ALK、およびASTを測定するステップを含む。別の態様では、本方法は、アルファ-フェトプロテイン、フコシル化キニノーゲン、ALK、AST、およびフコシル化アルファ-1-抗トリプシンを測定するステップを含む。さらなる態様では、本方法は、アルファ-フェトプロテイン、フコシル化キニノーゲン、ALK、AST、およびフコシル化フェチュイン-Aを測定するステップを含む。本方法は、アルファ-フェトプロテイン、フコシル化キニノーゲン、ALK、AST、フコシル化フェチュイン-A、およびフコシル化アルファ-1-抗トリプシンを測定するステップを選択的に含み得る。本方法に従って測定されるバイオマーカーの他の組合せは、アルファ-フェトプロテインおよびフコシル化フェチュイン-A;アルファ-フェトプロテインおよびフコシル化ヘモペキシン;アルファ-フェトプロテインおよびフコシル化キニノーゲン;アルファ-フェトプロテイン、フコシル化フェチュイン-A、およびフコシル化(fuoxylated)ヘモペキシン;アルファ-フェトプロテイン、フコシル化フェチュイン-A、およびフコシル化キニノーゲン;アルファ-フェトプロテイン、フコシル化アルファ-1アンチトリプシン、およびフコシル化キニノーゲン;ならびにアルファ-フェトプロテイン、フコシル化アルファ-1アンチトリプシン、フコシル化フェチュイン-A、およびフコシル化キニノーゲンを含む。
バイオマーカーのそれぞれの量を決定するための任意の許容可能なプロセスは本方法に従って使用され得る。総アルファ-フェトプロテインなど、総タンパク質バイオマーカーは、イムノアッセイなどの従来の技法を使用して検出され得る。バイオマーカーがグルコシル化される場合、例えば、炭水化物特異的化学物質もしくは色素により、または標識レクチン、標識炭水化物結合タンパク質、もしくは標識抗体により、検出試薬はグリコシル部分を直接標識できる。検出試薬は、例えば、まず標的被検体を捕捉し、次いで捕捉試薬-標的複合体を標識二次試薬と接触することによる、二次試薬であってもよい。一部の実施形態では、検出および定量は、グルコシル化の定量可能な検出の前にタンパク質からグリコシル部分を分離することによって進めることができる。他の実施形態では、糖タンパク質はグルコシル化の定量可能な検出の前に生体液から分離され得る。これらの手法およびその他は、その全内容が参照により本明細書に組み込まれる、2012年4月10日に出願された米国特許公開第2012/0196277号に記載される。レクチンがグルコシル化タンパク質を検出するために使用される場合、レクチンは野生型であってよく、または目的の特定のグリカンに対する結合親和性が増強した組換えレクチンであってよい。例えば、参照により本明細書に組み込まれる、2012年2月3日に出願された米国特許公開第2015/0198610号は、疾患を有さない被験体の糖タンパク質と比較して、肝細胞癌を有する被験体の糖タンパク質上により多く存在することが公知のコアフコシル部分への増強した結合によって特徴付けられる様々な組換えAleuria aurantiaレクチンを開示する。
ALTおよびASTのそれぞれの量は、検出のための比色、分光光度、化学発光、クロマトグラフィー、蛍光またはUV吸光度、放射化学、および電気化学技法を使用して、ASTおよびALTのそれぞれの酵素活性に基づいて動力学アッセイを使用して決定され得る。当業者はかかるアッセイおよび技法に精通している。
本方法に準じて、被験体の年齢および性別は決定される。被験体の年齢は、所望により年、月、または日の単位で表され得る。年齢および性別は、肝細胞癌を有する被験体間で関連因子であることが以前に示されている(Wang, M.ら、Proceedings. IEEE International Conference on Bioinformatics and Biomedicine 2012年;Wang, M.ら、BMC Medical Genomics、2013年、6巻補遺3:S9参照)。
特定のバイオマーカーのそれぞれの量の測定ならびに被験体の年齢および性別の決定後、決定した年齢および性別、ならびにバイオマーカーのそれぞれの測定した量の関数の最適化した出力を使用して、肝細胞癌の非存在または存在が決定される。例えば、関数は、決定した年齢および性別、ならびにバイオマーカーの測定した量の、それぞれ最適化した重み付け係数を含み得る。適切な統計学的方法論が、年齢、性別、およびバイオマーカー量の最適化した関数を同定するために使用され得る。例えば、ロジスティック回帰アルゴリズムを作成するため、因子の各所望のパネル(すなわち、バイオマーカー、年齢、および性別)に関するロジスティック回帰を使用できる。各回帰の適合性を判定するため、AIC、R、Dxy、尤度比検定、ピアソンの適合度、対数尤度、偏差統計(Deviation statistic)、Tau-a、NRI、およびROC曲線下面積(AUC)の明らかな検証(apparent validation)1つまたは複数を導き出すことができる(Steyerberg, E.(2009年)、「Clinical Prediction Models」、Springer-Verlag New York参照)。これらの基準および検定から、さらなる評価に最高の適合性を有するロジスティック回帰モデルを選択し得る。任意選択で、過剰適合を避けるため、一個抜き交差検証、ブートストラップ検証、および3分割交差検証の1つまたは複数を、候補モデルを検証するために適用し得る。
年齢、性別、およびバイオマーカー量の最適化した関数は、被験体が肝細胞癌を有する確率を表す値をもたらす。本方法に従って、値は、確実性の臨床的に妥当なレベルで被験体が肝細胞癌を有することを明らかにし得る。例えば、確実性のレベルは約50%もしくはそれよりも高くてよい、60%もしくはそれよりも高くてよい、70%もしくはそれよりも高くてよい、75%もしくはそれよりも高くてよい、80%もしくはそれよりも高くてよい、85%もしくはそれよりも高くてよい、90%もしくはそれよりも高くてよい、約91%もしくはそれよりも高くてよい、約92%もしくはそれよりも高くてよい、約93%もしくはそれよりも高くてよい、約94%もしくはそれよりも高くてよい、約95%もしくはそれよりも高くてよい、約96%もしくはそれよりも高くてよい、約97%もしくはそれよりも高くてよい、または約98%もしくはそれよりも高くてよい。したがって、本方法を使用して、非常に高い程度の確実性で、被験体が肝細胞癌を有するかどうかを決定することができる。
本明細書で使用する場合、「肝細胞癌を検出する」または「肝細胞癌の非存在または存在を決定する」は、本開示の時点で既存の方法によって通常検出可能ではない型またはステージの被験体における肝細胞癌の検出を包含し得る。例えば、本開示の方法、アッセイ、およびキットは、被験体が、早期の肝細胞癌;アルファフェトプロテイン陰性(AFP)肝細胞癌;または早期の肝細胞癌とアルファフェトプロテイン陰性(AFP)肝細胞癌(すなわち、早期およびAFPの両方であるHCC)を有するかどうか決定するために使用され得る。
「アルファフェトプロテイン陰性(AFP)肝細胞癌」は、肝疾患のない被験体において見出されるAFPレベルと著しく異なるAFPのレベルによって特徴付けられない疾患を指す。例えば、被験体由来の生体液中のAFPの量が約20ng/mLよりも少ない場合、被験体はAFPと言うことができる。
重要なことに、本開示、例えば表3Aおよび3Bで提供されるデータは、本開示の方法、アッセイ、およびキットの、それにより被験体において早期および/またはアルファフェトプロテイン陰性肝細胞細胞癌(hepatocellular cellular carcinoma)が検出され得るシステムを提供する能力を実証する。適切な処置が続いて行われ得る。本発明の主題のこの態様の高度の臨床的な重要性は、特に早期の肝細胞癌は治療可能であること(一方、後期の疾患は通常緩和ケアのみが適格である)を考慮すると、当業者には明らかである。本開示の主題とは違って、肝細胞癌を検出するための以前のシステムは、早期の肝細胞癌、アルファフェトプロテイン陰性(AFP)肝細胞癌、または早期の肝細胞癌とアルファフェトプロテイン陰性(AFP)肝細胞癌を検出できなかった。
したがって、本開示は、早期の肝細胞癌、アルファフェトプロテイン陰性肝細胞癌、またはアルファフェトプロテイン陰性肝細胞癌でもある早期の肝細胞癌について特別に被験体を処置するか、または被験体の処置を推奨することを含む方法も提供する。そのような方法は、肝細胞癌を検出するための本開示の方法に付加的なものであってもよく、または本開示のアッセイおよびキットの使用の結果であってもよい。早期の肝細胞癌、アルファフェトプロテイン陰性肝細胞癌、またはアルファフェトプロテイン陰性肝細胞癌でもある早期の肝細胞癌に特別に合わせた適切な処置は、医師によって同定され得る。
例示的な方法は、早期の肝細胞癌、AFP陰性肝細胞癌、またはその両方を有する疑いがある被験体由来の生体液からIgGおよびIgMタンパク質を除去するステップ;生体液中の1つまたは複数のバイオマーカーの量を測定するステップ;被験体の年齢および性別を決定するステップ;決定した年齢および性別、ならびに生体液中の測定したバイオマーカーの関数の最適化した出力を使用して、被験体の早期の肝細胞癌、AFP陰性肝細胞癌、またはその両方の非存在または存在を決定するステップ;ならびに早期の肝細胞癌、AFP陰性肝細胞癌、またはその両方が被験体に存在することが決定される場合には、被験体を処置するステップ、または被験体の処置の推奨を提供するステップを含み得、ここで、処置は、早期の肝細胞癌、AFP陰性肝細胞癌、またはその両方の処置のために特別に選択される。生体液からIgGおよびIgMタンパク質を除去するステップ、生体液中の1つまたは複数のバイオマーカーの量を測定するステップ、被験体の年齢および性別を決定するステップ、ならびに決定した年齢および性別、ならびに生体液中の測定したバイオマーカーの関数の最適化した出力を使用して、疾患の非存在または存在を決定するステップに関するそのような方法の態様は、肝細胞癌の非存在または存在を検出するための以前に開示された方法の相当する態様に従って実施され得る。
また、被験体の肝細胞癌を検出するためのアッセイであって、生体液中の1つまたは複数のバイオマーカーの量を測定するステップであって、該アッセイが、該測定するステップの前に該被験体の生体液からIgGおよびIgMタンパク質を除去するための試薬を利用する、ステップ:該被験体の年齢および性別を決定するステップ;ならびに該決定した年齢および性別、ならびに該生体液中の該測定したバイオマーカーの関数の最適化した出力を使用して、該被験体の肝細胞癌の存在または非存在を決定するステップを含むアッセイが開示される。
生体液からIgGを除去するための試薬はプロテインA/Gであり得る。他の実施形態では、試薬はプロテインLであり得る。本開示のアッセイ、方法、およびキットに関して本明細書で使用する場合、IgMを除去するための「試薬」は、実験器材(laboratory equipment)または機械系の品目であり得る。例えば、IgMを除去するための試薬は分子量ベースのフィルターまたは濾過システムであり得る。濾過は、例えば重力または遠心分離ベースの濾過によって実施され得る。他の実施形態では、IgGおよびIgMの両方を除去するための試薬は、ポリエチレングリコールであってよく、非限定的な例としては、PEG-400、PEG-3350、PEG-4000、PEG-6000、およびPEG-8000が挙げられる。
1つまたは複数のバイオマーカーを定量的に検出するために、任意の様々な異なるアッセイフォーマットが、本発明のアッセイに準じて使用され得る。イムノアッセイは、1つの好ましいアッセイであり、限定はされないが、ELISA、放射イムノアッセイ、競合アッセイ、ウェスタンブロッティング、ビーズ凝集アッセイ、側方流動イムノアッセイ、イムノクロマトグラフィー試験紙法、ディップスティック、移動フォーマットイムノアッセイ(migratory format immunoassay)などが挙げられる。他の好適なイムノアッセイが当業者に公知である。顕微鏡検査も使用され得る。一部の実施形態では、クロマトグラフィーは選択されたアッセイフォーマットを示す。高速液体クロマトグラフィー(HPLC)が特に好ましい。一部の実施形態では、質量分析が好ましいアッセイである。一部の実施形態では、デンシトメトリーを伴うゲル電気泳動が、アッセイフォーマットとして使用される。
アッセイの一般的なフォーマットは、適切な試薬を試料中に見出される他の成分と区別され得る目的の被検体、すなわちバイオマーカーを含有する試験試料と接触させるステップを含み得る。試料は被験体由来の生体液、または生体液由来の別の試料であり得る。被検体と試薬との相互作用後、システムは洗浄され、次いで直接検出され得るか、または二次試薬によって検出され得る。
一部の実施形態では、バイオマーカーを検出するための試薬は、固体支持体上に固定される。他の好ましい実施形態では、試験試料、または試験試料から分離もしくは精製された分子、例えば翻訳後修飾ポリペプチドが、固体支持体上に固定される。細胞、組織、または生体液などの試料からの生体分子の精製技法は、当技術分野で周知である。選択される技法は、調べられる組織または試料によって変わり得るが、適切な精製手順を試験試料源と適合させるのは、十分に当技術分野の範囲内である。
好適な固体支持体の例としては、限定はされないが、ガラス、プラスチック、金属、ラテックス、ゴム、セラミック、ポリプロピレン、ポリ二フッ化ビニリデン、ポリエチレン、ポリスチレン、およびポリアクリルアミドなどのポリマー、デキストラン、セルロース、ニトロセルロース、pvdf、ナイロン、アミラーゼなどが挙げられる。固体支持体は、平面、凹面、または凸面、球面、円筒状などであってよく、粒子、ビーズ、膜、糸、沈殿物、ゲル、シート、容器、ウェル、キャピラリー、フィルム、プレート、スライドなどであってよい。固体支持体は磁性であってもよく、またはカラムであってもよい。
生体液中の1つまたは複数のバイオマーカーの量を測定するステップ、被験体の年齢および性別を決定するステップ;ならびに決定した年齢および性別、ならびに生体液中の測定したバイオマーカーの関数の最適化した出力を使用して、被験体の肝細胞癌の非存在または存在を決定するステップを含む本アッセイの他の態様は、被験体の肝細胞癌を検出するための本発明の方法に関する上記のいずれかの態様に従い得る。
本開示はまた、被験体の肝細胞癌を決定するためのキットであって、該被験体の生体液からIgGタンパク質を除去するための試薬;および該生体液からIgMタンパク質を除去するための試薬;該生体液中の1つまたは複数のバイオマーカーをそれぞれ測定するための試薬;ならびに該決定した年齢および性別、ならびに該生体液中の該測定したバイオマーカーの関数の最適化した出力を使用して、該被験体の肝細胞癌の存在または非存在を決定するための指示を含むキットに関する。
生体液からIgGを除去するための試薬は、プロテインA/Gであり得る。他の実施形態では、試薬はプロテインLであり得る。生体液からIgMを除去するための試薬は、1000kDフィルター、900kDフィルター、800kDフィルター、500kDフィルター、450kDフィルター、400kDフィルター、350kDフィルター、300kDフィルター、250kDフィルター、200kDフィルター、175kDフィルター、150kDフィルター、125kDフィルター、100kDフィルター、80kDフィルター、75kDフィルター、70kDフィルター、60kDフィルター、50kDフィルター、40kDフィルター、30kDフィルター、25kDフィルター、20kDフィルター、15kDフィルター、または10kDフィルターなど、分子量ベースのフィルターであり得る。濾過は、例えば重力または遠心分離によって達成され得る。
ある特定の実施形態では、IgGを除去するための試薬およびIgMを除去するための試薬は同じであってよい。この種の例示的な実施形態は、ポリエチレングリコールである。
バイオマーカーが、ポリペプチド、例えば糖タンパク質である場合、生体液中の1つまたは複数のバイオマーカーを測定するための試薬は、ポリペプチドが1つまたは複数の翻訳後修飾(グルコシル化など)を含有するという事実を利用し得る。翻訳後修飾の検出は、ある特定のポリペプチド部分複合体を検出することによって達成され得る。別の好ましい実施形態では、翻訳後修飾の検出は、ポリペプチドと部分とを分離し、部分を検出することによって行われ得る。ポリペプチド-部分複合体の検出は、部分、特定のクラスの部分、またはポリペプチドとの複合体としての部分を特異的に認識する試薬を使用して行われ得る。好適な検出試薬は、当業者には明らかであり、その非限定的な例は以下に記載する。試薬は、異なる標的部分に特異性をそれぞれ有し、それにより複数の試薬-標的相互作用をもたらす複数の分子を含み得る。
バイオマーカーを検出するために使用される試薬は、抗体であり得る。例えば、目的の標的部分に特異的に結合する任意の抗体が、本キットに従って使用され得る。モノクローナル抗体および/またはポリクローナル抗体が、一本鎖抗体およびファージディスプレイ抗体、ならびにキメラ抗体およびヒト化抗体などの組換え抗体と同様に、産生源の如何を問わず使用され得る。FabまたはFvなどの抗体の抗原結合断片も使用され得る。
一部の実施形態では、バイオマーカーを検出するための試薬は糖タンパク質を特異的に認識する抗体である。好ましくは、抗体は、単糖および多糖を含む炭水化物部分を特異的に認識する。一部の例では、抗体はフコース部分、例えばコアフコシル化部分を特異的に認識する。フコースを特異的に認識することができる抗体が記載されている。例えば、Roy SSら(2002年)Ann. Bot.89巻:293~9頁;および、Srikrishna Gら(1998年)Glycobiology 8巻:799~811頁参照。代わりに、抗体は、またフコースを含む様々な部分に対して産生され、本発明に使用され得る。抗体を産生および精製するための方法は、当技術分野で周知である。さらに、モノクローナル抗体は、Kohler and Milstein(1975年)Nature 256巻:495~497頁によって最初に開発された技法を含む、当技術分野で公知のいくつかの技法によって調製され得る。
炭水化物認識ドメインを保持する他のタンパク質も、バイオマーカーを検出するために使用される試薬として使用され得る。炭水化物認識ドメインを有するタンパク質が記載されており、例えば、Bouyain Sら(2002年)J. Biol. Chem.277巻:22566~72頁(フコースを認識するDrosophila melanogasterタンパク質CG2958)参照。
特に好ましい実施形態では、バイオマーカーを検出するために使用される試薬としてレクチンが使用される。レクチンは、植物、動物、酵母、細菌、原生動物などを含む任意の生物から得ることができる。精製したレクチンが市販されており、例えばSigma-Aldrichカタログ(St.Louis、MO)参照。レクチンは、当業者に周知の手段により、その天然に存在する供給源からも単離され、または組換えにより発現および精製され得る。レクチンは、特定の炭水化物部分に特異的であってよいが、特異的である必要はない。フコース特異的レクチンが記載されている。例えば、Mansour MHら(2005年)Immunobiology.210巻:335~48頁;Amano Kら(2003年)Biosci. Biotechnol. Biochem.67巻:2277~9頁;Loris Rら(2003年)J. Mol. Biol.331巻:861~70頁;および、Ishida Hら(2002年)Biosci. Biotechnol. Biochem.66巻:1002~8頁参照。参照により本明細書に組み込まれる、2012年2月3日に出願された米国特許公開第2015/0198610号は、コアフコシル部分への増強した結合によって特徴付けられる様々な組換えAleuria aurantiaレクチンを開示する。将来同定または開発されるレクチンが、本開示による1つまたは複数のバイオマーカーを検出するための試薬としての使用に好適であることが意図される。
レクチン様ドメインを有するタンパク質も、1つまたは複数のバイオマーカーを検出するための試薬としての使用に好適である。レクチン様ドメインを有するタンパク質は、当技術分野で公知である。例えば、Drickamer K(1999年)Curr. Opin. Struct. Biol.9巻:585~90頁参照。
核酸ベースのレクチンの代替物も使用され得る。アプタマーと呼ばれるそのような試薬は、一本鎖核酸の非常に大きなコンフォーメーションの柔軟性を利用する。無作為化した短核酸の大きなプールから、多くの非核酸リガンドに対する高い親和性を有する個々の分子が繰り返し選択により単離された。グリカン結合「レクタマー」試薬の利点は、浸出したDNAが下流での分析を混乱または干渉する可能性が低いことである。レクタマーは均一な結合条件(pH、イオン強度)下で機能できる。合成核酸は、様々な誘導体型で調製され得る(例えば、末端ビオチン化)。標的グリカンは、存在するレクチンの特異性、存在する分画の実質的な拡張、および分析的能力により限定されない。
バイオマーカーを検出するための試薬は、検出可能部分で直接標識され得る。代わりに、一次試薬を特異的に認識する、検出可能部分で標識した二次試薬が使用される。二次試薬は任意の分子であってよく、抗体などである。二次試薬は検出可能部分で標識される。本発明での使用を意図した検出可能部分としては、限定はされないが、放射性同位体、フルオレセイン、フィコエリトリン(phyocoerythrin)、Cy-3、Cy5、アロフィコシアニン、DAPI、テキサスレッド、ローダミン、オレゴングリーン、ルシファーイエローなどの蛍光色素、緑色蛍光タンパク質、赤色蛍光タンパク質、シアン蛍光タンパク質、黄色蛍光タンパク質、Cerianthusオレンジ蛍光タンパク質、アルカリホスファターゼ、β-ラクタマーゼ、クロラムフェニコールアセチルトランスフェラーゼ、アデノシンデアミナーゼ、アミノグリコシドホスホトランスフェラーゼ(neor、G418r)ジヒドロ葉酸還元酵素、ハイグロマイシン-B-ホスホトランスフェラーゼ、チミジンキナーゼ、lacZ(α-ガラクトシダーゼをコードする)、およびキサンチングアニンホスホリボシルトランスフェラーゼ、ベータ-グルクロニダーゼ、胎盤アルカリホスファターゼ、分泌胚性アルカリホスファターゼ、またはホタルもしくは細菌性ルシフェラーゼが挙げられる。酵素タグは、それらの同種基質と共に使用される。本発明の実施に関連する他の標準的手順と同様に、当業者は使用され得るさらなる標識を知っている。一部の実施形態では、試薬または二次試薬はビオチンに連結され、検出可能部分のタグを有するアビジンまたはストレプトアビジンと接触させられる。
一部の実施形態では、翻訳後修飾によりポリペプチドバイオマーカーに結合した部分は、直接標識および検出され得、これにより特定部分を特異的に認識する標識試薬の必要性、ならびに標識二次試薬のいかなる必要性も取り除くことができる。本開示の目的のため、バイオマーカーの検出は、翻訳後修飾によってバイオマーカーに結合される部分の検出を包含する。一部の実施形態では、翻訳後修飾によってバイオマーカーに結合した部分は、バイオマーカーから分離され、直接標識および検出され得る。例えば、限定はされないが、炭水化物および炭水化物部分は、当技術分野で公知の様々な方法を使用して直接標識され得る。炭水化物および炭水化物部分の標識キットは市販されている。炭水化物および炭水化物部分はまた、ビオチン化され(biotinlyated)、本明細書に記載したものなどのアビジンがコンジュゲートした検出可能部分またはストレプトアビジンがコンジュゲートした検出可能部分で標識され得る。オリゴ糖を直接標識できる試薬の非限定的な例としては、2-アミノベンズアミドおよび2-アミノ安息香酸が挙げられる。
翻訳後に結合した部分は、例えば、ヒドラジンまたはフッ化水素酸もしくはトリフルオロメタンスルホン酸などの酸による処理による化学的なもの、例えば、PNGアーゼF、O-グリコシダーゼ、エンドグリコシダーゼ、またはエキソグリコシダーゼなどのN-グリコシダーゼによる処理による酵素的なもの、あるいは物理的手段によるものを含む、当技術分野で好適な任意の手段によってポリペプチドバイオマーカーから分離され得る。脱グリコシル化を含む、翻訳後修飾を除去するための市販のキットがある。ヒドラジンなどの化学塩基、またはベータ脱離反応(beta-elination reaction)をもたらす化学試薬もまた、脱グリコシル化反応に使用され得る。他の技法および試薬が当業者には理解されており、本開示の範囲内であることを意図する。
一部の実施形態では、分離され、事前に翻訳後に結合した部分は、標識または検出の前に精製される。当技術分野で公知の固相または液相抽出技法が、さらなる分析用に分離部分を精製するために使用され得る。
上記のように、全アルファ-フェトプロテインなどの全タンパク質バイオマーカーは、イムノアッセイなど従来の技法を使用して検出され得、そのような技法を実施するために必要な試薬は本キットに含まれ得る。これは、検出のための比色、分光光度、化学発光、クロマトグラフィー、蛍光またはUV吸光度、放射化学、および電気化学技法を使用する、ASTおよびALTのそれぞれの酵素活性に基づく動力学アッセイと同様である。
本キットは、決定した年齢および性別、ならびに生体液中のバイオマーカーの測定した量の関数の最適化した出力を使用して、被験体の肝細胞癌の非存在または存在を決定するための指示を含む。関数は、被験体の肝細胞癌を検出するための現方法に関する上記に提供される記載に従って提供され得る。本開示は、決定した年齢および性別、ならびにバイオマーカーの測定した量の適切な関数を作成し得る方法の具体例も提供する。
また本明細書において、肝細胞癌の確率が高いまたは低い群に被験体を割り当てるための方法であって、該被験体由来の生体液からIgGおよびIgMタンパク質を除去するステップ;該生体液中の1つまたは複数のバイオマーカーの量を測定するステップ;該被験体の年齢および性別を決定するステップ;ならびに該決定した年齢および性別、ならびに該生体液中の該測定したバイオマーカーの関数の最適化した出力に基づいて、肝細胞癌の確率が高いまたは低い群に該被験体を割り当てるステップを含む方法が提供される。
被験体の肝細胞癌を検出するための本開示の方法に従って上で提供したように、年齢、性別、およびバイオマーカー量の最適化した関数は、被験体が肝細胞癌を有する確率を表す値をもたらす。値は、約90%もしくはそれよりも高い、約91%もしくはそれよりも高い、約92%もしくはそれよりも高い、約93%もしくはそれよりも高い、約94%もしくはそれよりも高い、約95%もしくはそれよりも高い、約96%もしくはそれよりも高い、約97%もしくはそれよりも高い、または約98%もしくはそれよりも高い確実性のレベルで、被験体が肝細胞癌を有することを明らかにし得る。肝細胞癌である確率が高いまたは低い群に被験体を割り当てるための本方法に準じて、最適化した関数がもたらす値が、肝細胞癌である確率が高いまたは低い群への被験体の割り当てを保証するかどうかに関して、臨床的に適切な決定がなされ得る。例えば、年齢、性別、およびバイオマーカー量の最適化した関数によってもたらされた値が、被験体が肝細胞癌を有することを示し、関数と関連する確実性のレベルが臨床的に有意である場合、被験体は「高い確率」群に割り当てられ得る。例えば、確実性のレベルは、少なくとも50%高くてよい、少なくとも60%高くてよい、少なくとも65%高くてよい、少なくとも70%高くてよい、少なくとも75%高くてよい、少なくとも80%もしくはそれよりも高くてよい、少なくとも82%もしくはそれよりも高くてよい、少なくとも84%もしくはそれよりも高くてよい、少なくとも85%もしくはそれよりも高くてよい、少なくとも86%もしくはそれよりも高くてよい、少なくとも88%もしくはそれよりも高くてよい、または少なくとも90%もしくはそれよりも高くてよい。熟練の病理学者は、バイオ統計学者、バイオインフォマティシャンなどとチームを組み、適切な統計的方法論を適用して、年齢、性別、およびバイオマーカー量の特定の最適化した関数によってもたらされる値が、肝細胞癌である確率が高いまたは低い群への被験体の割り当てを保証するかどうか決定することができる。
本開示はまた、肝細胞癌を有する疑いがある被験体の処置を管理するための方法であって、該被験体由来の生体液からIgGおよびIgMタンパク質を除去するステップ;該生体液中の1つまたは複数のバイオマーカーの量を測定するステップ;該被験体の年齢および性別を決定するステップ;ならびに該決定した年齢および性別、ならびに該生体液中の該測定したバイオマーカーの関数の最適化した出力に基づいて該被験体を処置するステップであって、該被験体が該関数の該出力に基づいて疾患を有すると決定される場合、該被験体が肝細胞癌を処置される、ステップを含む方法を提供する。
適切な統計的アセスメントの適用後、決定した年齢および性別、ならびに被験体の生体液中の測定したバイオマーカーの最適化した関数の出力が、被験体の肝細胞癌の存在を示す場合、被験体は、本方法に従って処置を受け得る。被験体が無症候性である場合、本方法は、被験体の早期の肝細胞癌を考慮に入れた処置レジメンの開始を有利に許可する。早期の肝細胞癌の処置は、容認された医療行為に従い得る。本方法に準じて、被験体が肝細胞癌を有していないことが決定される場合、被験体は、適用され得る任意の代わりの状態または前駆状態を処置され得る。例えば、被験体が肝細胞癌を有する疑いがある場合、被験体はすでに、アルコール症、B型肝炎もしくはC型肝炎、アフラトキシン、肝硬変、非アルコール性脂肪性肝炎、ヘモクロマトーシス、ウィルソン病、2型糖尿病、NASH(非アルコール性脂肪性肝炎)または血友病など、共通の危険因子のいずれかを示していることがすでに分かっているか、または後に有することが見出される(例えば、肝細胞癌の陰性診断によって動機付けられる検査の結果として)場合がある。肝細胞癌の危険因子を示す1つまたは複数の状態のいずれかに対する処置は、当業者によって決定される適切な尺度に従って進められ得る。さらに、被験体が肝細胞癌を有していないことが決定される場合、被験体は、将来1回または複数回、肝細胞癌について被験体を検査することを含み得る定期的なモニタリングを受けることを求められ得る。本方法の目的のため、「処置」は、被験体が肝細胞癌を有していない最初の決定後に、被験体が肝細胞癌を発症するか否かを確かめるために被験体を定期的なモニタリングにかけることを包含し得る。例えば、本方法に準じて、被験体は、決定した年齢および性別、ならびに生体液中の測定したバイオマーカーの最適化した関数の出力に基づいて肝細胞癌を有していないと決定され、被験体は、検査の1つまたは複数の追加のエピソードにかけられ、被験体が後に肝細胞癌を発症するかどうか決定され得る。追加の検査は、例えば、肝細胞癌の最初の陰性診断後2カ月、3カ月、6カ月、8カ月、1年、18カ月、2年、30カ月、または3年、および例えば、被験体が肝細胞癌を有すると見出されるまで3カ月毎、6カ月毎、1年毎、18カ月毎、2年毎、30カ月毎、3年毎、4年毎、または5年毎に行い得る。追加の検査は、被験体における肝細胞癌を検出するための本方法に従い得る。
以下の実施例は、当業者に、本明細書に請求した方法、キット、およびアッセイがどのように開発および評価され得るかについての完全な開示および説明を提供するために記載され、単に本発明の例示を意図し、本発明者らが、彼らの発明であるとみなす範囲を限定することを意図しない。数(例えば、量)に関して精度を確実にするための努力がなされるが、いくつかのエラーおよび偏差は考慮すべきである。
(実施例1)
臨床データの分析およびHCCの予測因子の同定
本発明の予測因子の開発は、2つの臨床コホートからのデータを使用して行った。1つは、HCCの115人の患者および肝硬変の93人の患者からなり(このコホートの肝機能検査のデータは入手可能である)、もう1つはHCCの66人の患者、肝硬変の38人の患者からなった(このコホートの肝機能検査のデータは入手可能ではない)。
24の特徴選択アルゴリズムを用い、各潜在的なパネルの構成要素(血清バイオマーカー;患者の人口統計学的要因)および組合せを探索した。適用された特徴選択アルゴリズムは、相関特徴選択フィルター(correlation feature selection filter)(cfsフィルター)、カイ二乗フィルター、一貫性ベースのフィルター(consistency-based filter)、線形相関フィルター、順位相関フィルター、情報ゲインフィルター、情報比フィルター、システムの不確実性、全数探索アルゴリズム、貪欲検索フォワード(greed search forward)、貪欲検索バックワード(greed search backward)、山登り探索、oneRアルゴリズム、ランダムフォレストフィルター、3つの隣接値によるレリーフフィルター(relief filter with 3 neighbors)、5つの隣接値によるレリーフフィルター、ステップロジスティック回帰、ステップペナルティ付加ロジスティック回帰(step penalized logistic regression)、ペナルティ付加svm、bestglm(bic)、bestglm(aic)、ロバストロジスティック回帰、GLMのベイズ分数多項式(Bayesian fractional polynomial)(glmBfp)、およびベイズモデル平均化(BMA)を含んでいた。続いて、ロジスティック回帰が、24の特徴選択アルゴリズムによって提供された予測因子のサブセットに適用された。特徴選択アルゴリズムおよびマーケットバスケット分析から選択された21のサブセットの特徴があった。このため、全予測因子およびAFPがカンファレンスサブセットに加えられ、これから、23のロジスティック回帰アルゴリズムが構築された。各回帰の適合性を判定するため、本発明者らは、AIC、R、Dxy、尤度比検定、ピアソンの適合度、対数尤度、偏差統計、tau-a、NRI、およびROC曲線下面積(AUROC)の明らかな検証を導き出した。これらの基準および検定から、さらなる評価のために最高の適合度を有する4つのロジスティック回帰モデルが選択された。過剰適合を避けるため、4つの候補モデルを検証するために一個抜き交差検証、ブートストラップ検証、および3分割交差検証が適用された。
14のバイオマーカー、臨床的および人口統計学的変数のアセスメントを行った:アラニンアミノトランスフェラーゼ(ALT)、アスパラギン酸アミノトランスフェラーゼ(AST)、ビリルビン(BIL)、アルブミン(ALB)、血小板(PLT)、アルカリホスファターゼ(ALK)、白血球(WBC)、アルファ-フェトプロテイン(AFP)、フコシル化A1AT、フコシル化低分子量(LMW)キニノーゲン、フコシル化フェチュインA、フコシル化ヘモペキシン、年齢および性別。AFP値は、広範囲に分布し(1~347,000ng/ml)、さらなる分析のためにlog変換した。残りの因子のデータ分布は、統計分析およびアルゴリズム探索に影響しないため、オリジナルデータのフォーマットを使用した。
予備分析は、AFP、ALK、AST、年齢および男性の性別が、HCCである確率と正の関連があることを示した。HCC群では、オッズ比1.75、χ=5.36、df=1、p=0.02056の高い男性比があった。AFPを含めると、HCCの識別のための最高に高いAUROC値を得たことを見出した。フコシル化バイオマーカーの非存在下でAFPを使用した場合、AUROC値は、AFP単独の0.8016から4つの追加の因子(年齢、性別、ALK、ALT)を含めた0.9066まで変わった。変数の数の増加は、この値を超えてAUROCを変更せず、検出をもたらす新しいバイオマーカーを含む必要性を示した。
この目的のために、様々なバイオマーカーを含有するパネルの評価を行った。AFP、フコシル化低分子量(LMW)キニノーゲン、フコシル化A1AT、年齢、および性別の組合せは、0.9405のAUROCをもたらした。ASTおよびALKの追加はAUROCを0.9835に増加させた。フコシル化A1ATの除外は、AUROCを0.9826へとやや減少させた。フコシル化LMWキニノーゲン、AFP、AST、ALK、年齢および性別からなるこの後者の最小のパネルは、下記のアルゴリズムAをもたらし、図1A~1Cに示した患者サブセットデータ(早期およびAFP陰性疾患による)の生成に用いた。
Figure 0007026390000001
図1A~1Cは、フコシル化低分子量キニノーゲン、アルファ-フェトプロテイン、アスパラギン酸アミノトランスフェラーゼ(AST)、アルカリホスファターゼ(ALK)、年齢、および性別からなるパネルの評価の結果を示す。パネルは、HCCおよび肝硬変患者の3つの異なるコホートの1つの中で評価した。3つの患者のコホートはそれぞれ以下の表1に記載した特徴を有した。
Figure 0007026390000002

図1のデータを生成するために使用した集団において、HCCの病因は、61%HCV、6%HBV、および33%その他であり、肝硬変の病因は、48%HCV、10%HBV、および42%その他であった。図1Aは、肝硬変の全ての患者(N=93)からHCCの全ての患者(N=115);肝硬変(N=93)から早期のHCC(N=69);AFP陰性肝硬変(N=84)からAFP陰性HCC(N=39);ならびにAFP陰性肝硬変(N=84)から早期およびAFP陰性HCC(N=29)の両方を識別する受信者動作特性曲線下面積(AUROC)のデータを要約する。95%信頼区間(CI)は全ての場合においてオーバーラップしなかった。図1Bは、同じ試験における同じそれぞれの患者群の識別のための90%特異性カットオフでの感度値を要約し、図1Cは、同じ試験における同じそれぞれの患者群の識別のための95%特異性カットオフでの感度値を要約する。
上記のように、開発したモデルへのASTおよびALKの組み入れは、AUCを0.9405から0.9835に増加させた。これら2つの臨床的変数の組み入れは、フコシル化バイオマーカーの1つ、この場合フコシル化A1ATを含める必要性を予想外に相殺し、ASTおよびALKを方程式に加え、フコシル化A1ATをアルゴリズムから外した場合、AUCは0.9826のままであり、高い予測性の基本モデルは、年齢、性別、キニノーゲン、ALK、およびASTを組み入れることを示唆した。
以前の研究は、肝細胞癌の非常に良い個々の指標としてフコシル化フェチュイン-Aおよびフコシル化ヘモペキシンを同定した(Comunale, MAら、J. Proteome Res.2009年;8巻;595~602頁)。これらの個々のフコシル化バイオマーカーの、年齢、性別、およびAFP(log)も含むパネルへの寄与に関してアセスメントを実施した。下記に示すアルゴリズムBは、フコシル化フェチュイン-Aおよびフコシル化ヘモペキシンを含むパネルを試験するために用いた:
Figure 0007026390000003
さらなるアルゴリズムを使用して、同じパネルメンバー(パネル4、下記の表2に示す)の分離試験を実施し、0.8461のAUCを算出した。ヘモペキシンをキニノーゲン(表2中パネル5b)により置き換えた場合、AUCは0.8661に増加した。
年齢、アルファフェトプロテイン、および他の指定されたバイオマーカーを含むパネルのアセスメントの結果の要約を下記の表2に提供する。
Figure 0007026390000004
下記の表3Aおよび3Bは、以下の患者のパネルNo.1による識別(上記表2に示したように)のため、示した固定特異性および陽性(LR+)と陰性(LR-)の尤度比でのAUROC(95%信頼区間)、感度(95%信頼区間)を提供する:(1)肝硬変(N=93)からHCC(N=115);(2)肝硬変(N=93)から早期のHCC(UNOS T1/2;N=69);(3)AFP陰性肝硬変(<20ng/mL;N=84)からAFP陰性HCC(<20ng/mL;N=39);および(4)AFP陰性肝硬変(<20ng/mL;N=84)から早期(UNOS T1/2)とAFP陰性HCC(<20ng/mL;N=29)。[HCC病因(%)=HCV(61);HBV(6);その他(33);HCC性別(M/F%)=73/27;肝硬変病因(%)=HCV(48);HBV(10);その他(42);肝硬変性別(M/F%)=51/49]。これらのデータは、直接アルゴリズムAから得られたHCCパネルスコア(P値)を使用して得た。
Figure 0007026390000005

Figure 0007026390000006
下記の表4Aおよび4Bは、以下の患者のパネルNo.11による識別(上記表2に示したように)のため、示した固定特異性でAUROC(95%信頼区間)および感度(95%信頼区間)を提供する:(1)肝硬変(N=93)からHCC(N=115);(2)肝硬変(N=93)から早期のHCC(UNOS T1/2;N=69);(3)AFP陰性肝硬変(<20ng/mL;N=84)からAFP陰性HCC(<20ng/mL;N=39);および(4)AFP陰性肝硬変(<20ng/mL;N=84)から早期(UNOS T1/2)とAFP陰性HCC(<20ng/mL;N=29)。[HCC病因(%)=HCV(61);HBV(6);その他(33);HCC性別(M/F%)=73/27;肝硬変病因(%)=HCV(48);HBV(10);その他(42);肝硬変性別(M/F%)=51/49]。これらのデータは、アルゴリズムA(AST値はALT値によって置き換えたこと以外)および3分割交差検証を使用して得た。
Figure 0007026390000007

Figure 0007026390000008
全体としてデータをよく調べると、最も高い性能を示すパネルに寄与する変数が、個体ベースでの肝細胞癌の指標としては最も小さい効果を示すものである傾向があることは、予想外であった。例えば、ヘモペキシンは単独で使用した場合最も高いAUC値を得(患者セットbで0.8695)、A1AT(患者セットa)、AFP(患者セットa)、およびキニノーゲン(患者セットa)は単独で使用した場合最も低いAUC値を得たが(それぞれ0.7395、0.8346および0.8192)、後者はヘモペキシンを含有するパネルよりも高い性能のパネルに寄与した。肝細胞癌の存在を決定するためのバイオマーカーの個々の能力に基づくパネルへの特定のバイオマーカーの寄与を予測することはできないことが、これらのデータから分かった。
データはまた、早期の肝細胞細胞癌、AFP陰性肝細胞細胞癌、およびAFP陰性肝細胞細胞癌でもある早期の肝細胞細胞癌の検出を可能にする試験したパネルの能力も明らかにする。
(実施例2)
アッセイ夾雑物としてのIgGおよびIgMの同定
肝細胞癌の検出のためのプレートベースアッセイは、従来、異好抗体および潜在的に他のレクチン結合夾雑物の存在によって妨害されてきた。そのような夾雑物は、偽陽性の結果をもたらすことが公知である。肝硬変および肝臓がんを有する被験体の血清に存在する夾雑するレクチン反応性因子を同定するために、研究が着手された。下に記載したように、本発明者らは夾雑するレクチン反応性因子としてIgMを同定し、レクチン-ELISAの前に血清からIgMを除去した場合、特定のタンパク質に関連する、レクチン反応性シグナルが検出できた。この方法は、2つの独立した試料セットで使用し、方法を検証し、肝細胞癌のバイオマーカーとしてのフコシル化糖型の性能も検証した。
方法
血清試料は、患者集団の人口統計学および臨床情報のため、各試験被験体の血液から得た。HCCの継続患者、ならびにHCC患者と年齢、性別、および人種/民族性が一致する肝硬変の患者が研究に登録された。HCCの診断は、全てのT1病変を含む病理組織によってなされ、病理組織が入手できない場合、>2cmに拡大した血管塊(vascular enhancing mass)を示す2つの画像モダリティ(超音波、磁気共鳴画像法、またはコンピュータ断層撮影)によってなされた。肝硬変の診断は、肝臓の組織学または、肝臓の代償不全もしくは門脈圧亢進症の臨床的、検査室のおよび画像証拠に基づいていた。肝硬変を有する各患者は、正常な超音波を有し、血清のAFPが上昇した場合、登録前3カ月以内の肝臓のMRI、および登録後6カ月の別のMRIによって、肝臓の塊は示されなかった。肝硬変対照は、登録後中央値で12カ月間(範囲:7~18カ月)追跡調査され、HCCを発症した対照はいなかった。腫瘍ステージは、HCCの全米臓器配分ネットワーク-修正TNM病期分類システムを使用して決定した。早期のHCCはT1(直径が<2cmの単一病変)およびT2(直径2cmと5cmの間の単一病変;または各直径<3cmの<3の病変)病変と定義され、それらは米国の肝臓移植の判定基準に適合した。各被験体から20mlの血液試料を採血し、スピンし、分割し、得られた血清を試験まで-80℃で保存した。血液試料は、HCC処置の開始前に採血した。AFPは、増強した化学発光を利用する市販のイムノアッセイを使用して試験した。
レクチンFLISA
簡単に言うと、捕捉抗体(マウス抗ヒトAATまたはウサギ抗フェチュイン、AbD Serotec、Raleigh、NC)のフコシル化を除去するため、抗体を10mM過ヨウ素酸ナトリウムと4℃で1時間インキュベートした。等容量のエチレングリコールを添加し、酸化抗体を炭酸ナトリウム緩衝液、pH9.5で10μg/mLの濃度にした。抗体(5μg/ウェル)をプレートに添加し、インキュベーション後、0.1%Tween20/PBS 7.4で洗浄し、3%BSA/PBSで終夜ブロッキングした。分析のため、5μlの血清を95μlのHeterophilic Blocking Tube(商標)(Scantibodies Laboratory,Inc.、Santee、CA)中で希釈し、室温で1時間インキュベートした。続いて、試料を2時間プレートに添加し、フコシル化タンパク質がビオチンコンジュゲートAleuria aurantia(AAL)レクチン(Vector Laboratories、Burlingame、CA)によって検出される前に、レクチンインキュベーション緩衝液(10mM Tris pH8.0、0.15M NaCl、0.1%Tween20)で5回洗浄した。結合レクチンはIRDye(商標)800コンジュゲートストレプトアビジンを使用して検出し、シグナル強度はOdyssey(登録商標)Infrared Imaging System(LI-COR Biotechnology、Lincoln、NE)を使用して測定した。全ての場合において、シグナル強度を市販のヒト血清(Sigma-Aldrich、St.Louis、MO)によって検出されたシグナルと比較した。レクチン-FLISAは、各患者試料からの等量の捕捉分子上に存在するフコシル化の量を検出し、任意の所与の患者のタンパク質の総量とは無関係に行われることに留意する。
夾雑因子のプロテオーム同定
レクチン-ウェスタン
血清は、プロテインA/Gコートしたアガロースビーズを使用してIgGを枯渇させ、モノクローナル抗A1AT(AbD Serotec、Raleigh、NC)によってコートした磁気Dynabeads(登録商標)(Thermo Fisher Scientific Inc.、Waltham、MA)を使用してA1ATを免疫沈降した。続いて、A1ATを溶出し、SDS-PAGEによって分離した。フコシル化A1ATを、ビオチンコンジュゲートAleuria aurantiaレクチン(AAL)を使用して検出した。結合AALは、IRDye(商標)800コンジュゲートストレプトアビジンを使用して可視化し、シグナル強度はOdyssey(登録商標)Infrared Imaging System(LI-COR Biotechnology、Lincoln、NE)を使用して測定した。続いて、A1ATをポリクローナル抗A1AT(Sigma-Aldrich、St.Louis、MO)を使用して検出し、結合抗体はIRDye(商標)700コンジュゲート抗ウサギ抗体を使用して検出した。
肝硬変を有する20人、肝硬変とHCCを有する20人の、40人の患者の少ない試料セットの以前の分析では、レクチン-ELISAの方法は、所与のタンパク質の変化したフコシル化を特異的に検出することはできなかった。例えば、レクチンELISAを、フコシル化アルファ-1-抗トリプシン(A1AT)に行った。この方法では、その本来のフコシル化を除去するように改変されたA1ATに対する抗体を96ウェルプレートの底にコートする。プロテインA/Gを使用してIgGを枯渇した血清を添加し、捕捉A1ATのフコシル化レベルを、組換えAleuria aurantiaレクチン(AAL)を使用して検出する。HCC血清を使用してそのようなアッセイを行った場合、レクチン反応性シグナルが観察される。しかしながら、非フコシル化A1ATが捕捉抗体に結合した場合でさえも、非フコシル化A1ATを使用してこのシグナルと競合することはできなかった。さらに、AFP陰性患者でのAFPなど、非特異的抗体の使用は、同じ非特異的シグナルをもたらした。分析前の試料のトリプシン消化により、シグナルがタンパク質ベースであることを確認した。
潜在的な夾雑物としてのIgMの同定
血清中に見出される非特異的レクチン反応性物質を同定するため、A1ATについてのレクチンELISAを96ウェルプレート中で行った。通常のレクチンELISAと同一の条件を使用して、プレートを、血清を含んでインキュベートしたが、レクチンを添加する前に、試料はSDS溶解緩衝液と共にインキュベートし、試料をSDS-PAGEおよびコロイド状クマシーブリリアントブルー染色によるフコース結合レクチンでのレクチンブロッティング、またはヒトA1ATの存在についてブロッティングによって調べた。強いレクチン染色は、約80kDのバンドで観察され、弱いバンドは50kDで観察された。50kDのバンドは、続くコロイド状クマシーブリリアントブルーによる染色およびA1AT抗体による染色でも観察されたが、約80kDのバンドはコロイド状クマシーブリリアントブルーまたはA1ATレクチンブロッティングのいずれによる染色でも観察されなかった。このことは、これらの試料中の非特異的レクチン反応性物質が、高度にフコシル化された80kDの糖タンパク質であることを示唆した。続いて、同様に処置したウェルをELISA捕捉後に回収し、トリプシンによる消化後にプロテオミクスにより調べた。これらの試料で同定した糖タンパク質のリストを下記の表5に示し、レクチンブロッティングで観察されたものにサイズが似ている2つの主なタンパク質:補体BおよびIgM重鎖、が観察された。
Figure 0007026390000009

Figure 0007026390000010
続いて、上記と同じレクチンELISA実験を、抗補体B抗体および抗IgM抗体で繰り返した。抗補体B抗体による捕捉物質の染色はなかったが、免疫ブロッティングは、これらの試料中で見出される80kDのレクチン反応性物質がIgM重鎖であることを示した。80kDのバンドは、IgM分子全体を示すIgM重鎖を表す。合計で、1つのIgM分子につき10個の重鎖がある。
血清試料から天然のIgMを除去するために、レクチン-ELISA分析の前に血清からこの物質を除去する方法が開発された。まず、プロテインLを使用したが、不十分な結果をもたらした。続いて、血清を20μlのPierce(商標)プロテインA/G Plus(Thermo Fisher Scientific Inc.、Waltham、MA)と1時間インキュベートするステップの後に、レクチンELISAの前に血清からIgGとIgMの両方を除去するための100kDのスピンフィルター中での混合物の濾過を含む方法を使用した。この方法を使用した場合、免疫ブロッティングまたはレクチンブロッティングの両方によって決定されたように、IgGおよびIgMが血清から効率的に除去された。続いて、この方法を使用するIgMおよびIgGの除去後、非フコシル化A1ATを使用してレクチン反応性A1ATシグナルをブロックすることができ、IgGおよびIgMの存在がこれらの試料で観察される夾雑するシグナルの原因となるという発見を実証した。
A1ATのフコシル化糖型の分析に使用されるこの方法の能力を、レクチン-ELISA方法が以前に失敗している少ない試料セットを使用して調べた。このセットは、肝硬変を有する20人の患者および肝硬変が背景にあるHCCを有する20人の患者からなった。重要なことに、このセットでは、レクチン反応性A1ATを示すレクチン-ウェスタンのデータが決定され、レクチン-ELISAのゴールドスタンダードとして役割を果たし(Comunale, MAら、Proteomics Clin. Appl.2013年;7巻;690~700頁)、濾過有りおよび濾過無しでのレクチン-ELISAの性能の比較を可能にした。非濾過方法を使用して、肝硬変試料の平均値は3.2(±2.0)であり、HCC試料は2.9(±1.8)であった。これらの試料中のレクチン反応性シグナル間に統計的な差はない(p=0.74)。このアッセイのAUROCは、0.578であった。これに対して、本発明の濾過方法を使用すると、レクチンELISAは、肝硬変試料では平均値1.4(±0.75)およびHCC試料では2.4(±1.1)を生じる。この差は、統計的な差であった(p=0.0016)。濾過前と濾過後で試料を比較した場合、濾過前と濾過後の肝硬変試料間では統計的な差があったが(p=0.0005)、濾過前と濾過後のHCC試料間では統計的な差がなかった(p=0.5249)。
濾過後のHCCと肝硬変試料間の比較のAUROCは0.788であり、これはレクチン-ウェスタンによって観察されたものとほぼ同一であった(Comunaleら、2013年)。重要なことに、濾過後のレクチン-ウェスタンとレクチン-ELISAの間には高度な相関性があった。重要なことに、濾過後のレクチン-ELISAに陽性な全ての試料は、レクチン-ウェスタンによって陽性を示し、濾過後のレクチン-ELISAによって陰性を示した全ての試料は、レクチン-ウェスタンによって陰性を示した。
このアッセイを続いて使用して、80個の独立した試料のフコシル化アルファ-1抗トリプシンおよびフコシル化キニノーゲンの存在についてアセスメントを行った。試料は、濾過レクチン-ELISAおよび非濾過レクチン-ELISAを使用して調べた。非濾過分析は、HCCと対照試料の間に差をもたらさなかったが、濾過分析は統計的に有意な差をもたらした。
IgGおよびIgM夾雑物の除去のための代替え手順
IgGおよびIgMを除去するために代替えの方法が開発され、それにより血清をPEG-8000とインキュベートし、遠心分離し、上清をレクチンELISAでアッセイした。例えば、フコシル化A1ATまたはフコシル化フェチュインAの分析のため、2μLの血清を8μL PBSに添加し、続いて6μLの40%PEG-8000水溶液を最終PEG-8000濃度が15%になるように添加した。試料は、10~20回ピペットに試料を吸い上げ、ピペットから試料を排出し、次いで短くボルテックスすることによって混合した。次に、試料は振盪機上で、30分間1000~1500rpmでインキュベートし、次いで緩やかに振盪しながら4℃で終夜、インキュベーションを続けた。翌朝、試料は4℃、14,000rpmで遠心分離し、レクチンELISAの前に上清を素早く新しいチューブに移した。IgGおよびIgMの除去の効果は、例えば免疫ブロッティングによるまたはレクチンブロッティングによる、免疫グロブリンを除去する元来の手順に関して、同様の方法論を使用して確認した。

Claims (24)

  1. 被験体の肝細胞癌を検出するための方法であって、
    該被験体由来の生体液において、または、分割した該生体液において、アルファ-フェトプロテイン(AFP)、フコシル化キニノーゲン、およびアルカリホスファターゼ(ALK)を含むバイオマーカーの量を測定するが、フコース含有糖型であるバイオマーカーの量を測定する前に、該被験体由来の該生体液または該分割した該生体液からIgGおよびIgMタンパク質を除去するステップ;
    該被験体の年齢および性別を決定するステップ;ならびに
    該決定した年齢および性別、ならびに該生体液または該分割した該生体液中の該測定したバイオマーカーの関数の最適化した出力を得るステップであって、該出力が該被験体の肝細胞癌の存在または非存在を示すステップを含む方法。
  2. 被験体の肝細胞癌を決定するためのキットであって、
    該被験体由来の生体液からIgGを除去するための試薬、実験機材または機械系の品目
    該被験体由来の生体液からIgMを除去するための試薬、実験機材または機械系の品目
    該生体液または分割した該生体液中のアルファ-フェトプロテイン(AFP)、フコシル化キニノーゲン、およびアルカリホスファターゼ(ALK)を含むバイオマーカーをそれぞれ測定するための試薬;ならびに
    該決定した年齢および性別、ならびに該生体液または該分割した該生体液中の該測定したバイオマーカーの関数の最適化した出力を使用して、該被験体の肝細胞癌の存在または非存在を決定するための指示
    を含むキット。
  3. 肝細胞癌の確率が高いまたは低い群に被験体を割り当てるための方法であって、
    該被験体由来の生体液において、または、分割した該生体液において、アルファ-フェトプロテイン(AFP)、フコシル化キニノーゲン、およびアルカリホスファターゼ(ALK)を含むバイオマーカーの量を測定するが、フコース含有糖型であるバイオマーカーの量を測定する前に、該被験体由来の該生体液または該分割した該生体液からIgGおよびIgMタンパク質を除去するステップ;
    該被験体の年齢および性別を決定するステップ;ならびに
    該決定した年齢および性別、ならびに該生体液または該分割した該生体液中の該測定したバイオマーカーの関数の最適化した出力を得るステップであって、該出力が、肝細胞癌の確率が高いまたは低い群に該被験体割り当てられることを示すステップ
    を含む方法。
  4. 肝細胞癌を有する疑いがある被験体の処置を管理するための方法であって、
    該被験体由来の生体液において、または、分割した該生体液において、アルファ-フェトプロテイン(AFP)、フコシル化キニノーゲン、およびアルカリホスファターゼ(ALK)を含むバイオマーカーの量を測定するが、フコース含有糖型であるバイオマーカーの量を測定する前に、該被験体由来の該生体液または該分割した該生体液からIgGおよびIgMタンパク質を除去するステップ;
    該被験体の年齢および性別を決定するステップ;ならびに
    該決定した年齢および性別、ならびに該生体液または該分割した該生体液中の該測定したバイオマーカーの関数の最適化した出力を得るステップであって、該関数の該出力が、該被験体が疾患を有することを示す場合、該被験体が、肝細胞癌の処置に適すると決定される、ステップ
    を含む方法。
  5. 前記関数が、前記決定した年齢および性別、ならびに前記バイオマーカーの前記測定した量の、それぞれ最適化した重み付け係数を含む、請求項1、3、および4のいずれか一項に記載の方法。
  6. 前記バイオマーカーがさらに、フコシル化フェチュイン-A、フコシル化ヘモペキシン、フコシル化アルファ-1-アンチトリプシン、アスパラギン酸アミノトランスフェラーゼ(AST)、アラニンアミノトランスフェラーゼ(ALT)のうちの1つまたは複数を含む、請求項1、3、および4のいずれか一項に記載の方法。
  7. 前記バイオマーカーが、
    アルファ-フェトプロテイン、フコシル化キニノーゲン、アルカリホスファターゼ、およびアスパラギン酸アミノトランスフェラーゼ;
    アルファ-フェトプロテイン、フコシル化キニノーゲン、アルカリホスファターゼ、アスパラギン酸アミノトランスフェラーゼ、およびフコシル化アルファ-1-アンチトリプシン;
    アルファ-フェトプロテイン、フコシル化キニノーゲン、アルカリホスファターゼ、アスパラギン酸アミノトランスフェラーゼ、およびフコシル化フェチュイン-A;または
    アルファ-フェトプロテイン、フコシル化キニノーゲン、アルカリホスファターゼ、アスパラギン酸アミノトランスフェラーゼ、フコシル化フェチュイン-A、およびフコシル化アルファ-1-アンチトリプシン
    である、請求項1、3、および4のいずれか一項に記載の方法。
  8. 前記バイオマーカーが、アルファ-フェトプロテイン、フコシル化キニノーゲン、アルカリホスファターゼ、およびアスパラギン酸アミノトランスフェラーゼである、請求項1、3、および4のいずれか一項に記載の方法。
  9. 前記バイオマーカーが、アルファ-フェトプロテイン、フコシル化キニノーゲン、アルカリホスファターゼ、アスパラギン酸アミノトランスフェラーゼ、およびフコシル化アルファ-1-アンチトリプシンである、請求項1、3、および4のいずれか一項に記載の方法。
  10. 前記バイオマーカーが、アルファ-フェトプロテイン、フコシル化キニノーゲン、アルカリホスファターゼ、アスパラギン酸アミノトランスフェラーゼ、およびフコシル化フェチュイン-Aである、請求項1、3、および4のいずれか一項に記載の方法。
  11. 前記バイオマーカーが、アルファ-フェトプロテイン、フコシル化キニノーゲン、アルカリホスファターゼ、アスパラギン酸アミノトランスフェラーゼ、フコシル化フェチュイン-Aおよびフコシル化アルファ-1-アンチトリプシンである、請求項1、3、および4のいずれか一項に記載の方法。
  12. 前記IgGが、前記生体液または前記分割した前記生体液をプロテインA/Gとインキュベートすることによって除去され、IgMが、前記生体液または前記分割した前記生体液を分子量ベースのフィルターに通すことによって除去される、請求項1、3、および4のいずれか一項に記載の方法。
  13. 前記IgGおよび前記IgMが、前記生体液または前記分割した該生体液をポリエチレングリコールとインキュベートすることによって除去される、請求項1、3、および4のいずれか一項に記載の方法。
  14. 前記関数が、前記決定した年齢および性別、ならびに前記バイオマーカーの前記測定した量の、それぞれ最適化した重み付け係数を含む、請求項2に記載のキット。
  15. 前記バイオマーカーがさらに、フコシル化フェチュイン-A、フコシル化ヘモペキシン、フコシル化アルファ-1-アンチトリプシン、アスパラギン酸アミノトランスフェラーゼ(AST)、アラニンアミノトランスフェラーゼ(ALT)のうちの1つまたは複数を含む、請求項2に記載のキット。
  16. 前記バイオマーカーが、
    アルファ-フェトプロテイン、フコシル化キニノーゲン、アルカリホスファターゼ、およびアスパラギン酸アミノトランスフェラーゼ;
    アルファ-フェトプロテイン、フコシル化キニノーゲン、アルカリホスファターゼ、アスパラギン酸アミノトランスフェラーゼ、およびフコシル化アルファ-1-アンチトリプシン;
    アルファ-フェトプロテイン、フコシル化キニノーゲン、アルカリホスファターゼ、アスパラギン酸アミノトランスフェラーゼ、およびフコシル化フェチュイン-A;または
    アルファ-フェトプロテイン、フコシル化キニノーゲン、アルカリホスファターゼ、アスパラギン酸アミノトランスフェラーゼ、フコシル化フェチュイン-A、およびフコシル化アルファ-1-アンチトリプシン
    である、請求項2、1または1のいずれか一項に記載のキット。
  17. 前記バイオマーカーが、アルファ-フェトプロテイン、フコシル化キニノーゲン、アルカリホスファターゼ、およびアスパラギン酸アミノトランスフェラーゼである、請求項2または請求項1に記載のキット。
  18. 前記バイオマーカーが、アルファ-フェトプロテイン、フコシル化キニノーゲン、アルカリホスファターゼ、アスパラギン酸アミノトランスフェラーゼ、およびフコシル化アルファ-1-アンチトリプシンである、請求項2または請求項1に記載のキット。
  19. 前記バイオマーカーが、アルファ-フェトプロテイン、フコシル化キニノーゲン、アルカリホスファターゼ、アスパラギン酸アミノトランスフェラーゼ、およびフコシル化フェチュイン-Aである、請求項2または請求項1に記載のキット。
  20. 前記バイオマーカーが、アルファ-フェトプロテイン、フコシル化キニノーゲン、アルカリホスファターゼ、アスパラギン酸アミノトランスフェラーゼ、フコシル化フェチュイン-Aおよびフコシル化アルファ-1-アンチトリプシンである、請求項2または14に記載のキット。
  21. 前記IgGを除去するための試薬が、プロテインA/Gであり、IgMを除去するための試薬が、分子量ベースのフィルターである、請求項2および~1のいずれか一項に記載のキット。
  22. 前記IgGおよびIgMタンパク質を除去するための試薬が、ポリエチレングリコールである、請求項2および14~19のいずれか一項に記載のキット。
  23. 前記肝細胞癌が、早期の肝細胞癌、アルファフェトプロテイン陰性肝細胞癌、またはアルファフェトプロテイン陰性肝細胞癌でもある早期の肝細胞癌である、請求項1、3、または4のいずれか一項に記載の方法。
  24. 前記肝細胞癌が、早期の肝細胞癌、アルファフェトプロテイン陰性肝細胞癌、またはアルファフェトプロテイン陰性肝細胞癌でもある早期の肝細胞癌である、請求項2に記載のキット。
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