JP7177702B2 - アルツハイマー病および他の神経変性障害のシナプスタンパク質バイオマーカーおよび鑑別診断 - Google Patents

アルツハイマー病および他の神経変性障害のシナプスタンパク質バイオマーカーおよび鑑別診断 Download PDF

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Description

関連出願
本出願は、その全体が出典明示により本明細書に組み込まれる、２０１６年５月６日に提出された米国仮特許出願第６２／３３２，４７９号の優先権を主張する。
技術分野
本発明は、アルツハイマー病および他の神経変性障害のためのシナプスタンパク質バイオマーカーならびに診断方法および予後判定方法に関する。本発明はまた、シナプスタンパク質バイオマーカーを検出するための組成物並びにアルツハイマー病および他の神経変性障害の早期診断および／または治療に有用な組成物および方法を提供する。本発明はまた、生体試料から単離された小胞中のバイオマーカー（例えば、エキソソーム）を検出するための方法を提供する。
５４０万人以上のアメリカ人および世界では３５００万人が、認知症の最も一般的な形態であるアルツハイマー病を有する。現在、アルツハイマー病を診断する唯一の確実な方法は、患者の死亡後の脳組織の直接検査によるものである。医師は、アルツハイマー病を有する疑いのある患者における疾患を診断するために、脳イメージング、行動評価、精神医学的検査および他の手段を使用するが、いずれも高い正確性を示さず、かつ多くはコストがかかるか、実用的ではない。
したがって、アルツハイマー病および他の神経変性障害を診断するためのバイオマーカーおよび方法が当技術分野で必要とされている。さらに、当該バイオマーカーを検出するための組成物、ならびにアルツハイマー病および他の神経変性障害を治療するために有用な組成物および方法が、当技術分野で必要とされている。本発明は、アルツハイマー病および他の神経変性障害を診断するための、正確で、非侵襲的な方法を提供することによって、この必要性を満たす。本発明は、さらに、アルツハイマー病および他の神経変性障害を診断、予後判定（ｐｒｏｇｎｏｓｉｎｇ）、予測（ｐｒｅｄｉｃｔｉｎｇ）、および治療するための新規な方法、アッセイ、バイオマーカー、キット、および組成物を提供する。
本発明は、対象における神経変性障害を診断もしくは予後判定する、神経変性障害のリスクのある対象を特定する、または、神経変性障害を有する対象における治療レジメンを処方もしくは治療の利益を予測する方法であって、該方法は、対象からの生体試料における１つ以上のバイオマーカーのレベルをアッセイすること；次いでバイオマーカーのレベルに基づいて、対象における神経変性障害を診断もしくは予後判定する、神経変性障害のリスクのある対象を特定する、または、神経変性障害を有する対象における治療レジメンを処方もしくは治療の利益を予測することを含み：１つ以上のバイオマーカーの少なくとも１つが、シナプトフィジン、シナプトポジン、シナプトタグミン、ニューログラニン、およびヒト成長関連タンパク質４３（ＧＡＰ４３）からなる群から選択される、方法を提供する。いくつかの実施形態では、生体試料中の１つ以上のバイオマーカーのレベルは、対照試料中の１つ以上のバイオマーカーのレベルと比較され、ここで生体試料の１つ以上のバイオマーカーのレベルは、対照試料と比較して上昇している。いくつかの実施形態では、生体試料中の１つ以上のバイオマーカーのレベルは、対照試料中の１つ以上のバイオマーカーのレベルと比較され、ここで生体試料の１つ以上のバイオマーカーのレベルは対照試料と比較して減少している。他の実施形態では、神経変性障害は、以下からなる群から選択される：アルツハイマー病（ＡＤ）、血管疾患性認知症、前頭側頭型認知症（ＦＴＤ）、大脳皮質基底核変性症（ＣＢＤ）、進行性核上性麻痺（ＰＳＰ）、レビー小体型認知症、神経原線維変化優位型老年期認知症、ピック病（ＰｉＤ）、嗜銀顆粒病、筋萎縮性側索硬化症（ＡＬＳ）、他の運動ニューロン疾患、グアムパーキンソン認知症複合、ＦＴＤＰ－１７、リティコ－ボディグ病、多発性硬化症、外傷性脳損傷（ＴＢＩ）、およびパーキンソン病。他の実施形態では、生体試料は、全血、血清、血漿、尿、間質液、腹水、子宮頸部スワブ、涙、唾液、頬スワブ、皮膚、脳組織、および脳脊髄液からなる群から選択される。他の実施形態では、方法は、生体試料から小胞を単離することをさらに含む。他の実施形態では、方法は、溶解剤で生体試料をインキュベートするまたは処理することをさらに含む。他の実施形態では、小胞は、エキソソーム、微粒子、微小胞、ナノソーム、細胞外小胞、およびエクトソームからなる群から選択される。他の実施形態では、方法は、生体試料からエキソソームを単離することをさらに含む。或る実施形態では、単離されたエキソソームは、ニューロン由来のエキソソーム、アストロサイト由来のエキソソーム、オリゴデンドロサイト由来のエキソソーム、およびミクログリア由来のエキソソームからなる群から選択される。他の実施形態では、１つ以上のバイオマーカーのレベルは、１つ以上のバイオマーカーのタンパク質、ｍＲＮＡ、またはｍｉＲＮＡレベルである。いくつかの態様では、本発明の方法は、発症前から神経変性障害の発現までの動きを予測することをさらに含む。他の態様では、本発明の方法は、神経変性障害のアウトカムまたは悪化を予測することをさらに含む。更に他の態様では、本発明の方法は、アルツハイマー病を予防することを含む。他の実施形態では、方法は、生体試料中の１つ以上のバイオマーカーのレベルを測定することをさらに含む、ここで１つ以上のバイオマーカーの少なくとも１つが、タウ、リン酸化タウ、Ａβ１－４２、ＴＤＰ－４３、α－シヌクレイン、ＳＯＤ－１、ＦＵＳ、ＦＫＢＰ５１、ＩＲＳ－１、リン酸化ＩＲＳ－１、カテプシンＤ（ＣＴＳＤ）、１型リソソーム関連膜タンパク質（ＬＡＭＰ１）、ユビキチン化タンパク質（ＵＢＰ）、熱ショックタンパク質７０（ＨＳＰ７０）、ニューロン特異的エノラーゼ（ＮＳＥ）、ニューロフィラメント軽鎖（ＮＦＬ）、低密度リポタンパク質受容体関連タンパク質６（ＬＰＲ６）、熱ショック因子１（ＨＳＦ１）、およびリプレッサーエレメント１－サイレンシング（ｒｅｐｒｅｓｓｏｒ ｅｌｅｍｅｎｔ １－ｓｉｌｅｎｃｉｎｇ）転写因子（ＲＥＳＴ）、ＣＤ９、ＣＤ６３、ＣＤ８１、およびＣＤ１７１からなる群から選択される。
本発明は、対象から小胞を含む生体試料を得ること；生体試料から小胞を単離すること；および生体試料中の１つ以上のバイオマーカーを検出することを含む方法を提供し、ここで１つ以上のバイオマーカーの少なくとも１つが、シナプトフィジン、シナプトポジン、シナプトタグミン、ニューログラニン、およびヒト成長関連タンパク質４３（ＧＡＰ４３）からなる群から選択される。或る実施形態では、生体試料は、全血、血清、血漿、尿、間質液、腹水、子宮頸部スワブ、涙、唾液、頬スワブ、皮膚、脳組織、および脳脊髄液からなる群から選択される。他の実施形態では、方法は、溶解剤で生体試料をインキュベートするまたは処理することをさらに含む。他の実施形態では、小胞は、エキソソーム、微粒子、微小胞、ナノソーム、細胞外小胞、およびエクトソームからなる群から選択される。他の実施形態では、方法は、生体試料からエキソソームを単離することをさらに含む。或る実施形態では、単離されたエキソソームは、ニューロン由来のエキソソーム、アストロサイト由来のエキソソーム、オリゴデンドロサイト由来のエキソソーム、およびミクログリア由来のエキソソームからなる群から選択される。いくつかの態様では、本発明の方法は、発症前から神経変性障害の発現までの動きを予測することをさらに含む。他の態様では、本発明の方法は、神経変性障害のアウトカムまたは悪化を予測することをさらに含む。更に他の態様では、本発明の方法は、アルツハイマー病を予防することを含む。他の実施形態では、方法は、生体試料中の１つ以上のバイオマーカーを検出することをさらに含み、ここで１つ以上のバイオマーカーの少なくとも１つが、タウ、リン酸化タウ、Ａβ１－４２、ＴＤＰ－４３、α－シヌクレイン、ＳＯＤ－１、ＦＵＳ、ＦＫＢＰ５１、ＩＲＳ－１、リン酸化ＩＲＳ－１、カテプシンＤ（ＣＴＳＤ）、１型リソソーム関連膜タンパク質（ＬＡＭＰ１）、ユビキチン化タンパク質（ＵＢＰ）、熱ショックタンパク質７０（ＨＳＰ７０）、ニューロン特異的エノラーゼ（ＮＳＥ）、ニューロフィラメント軽鎖（ＮＦＬ）、低密度リポタンパク質受容体関連タンパク質６（ＬＰＲ６）、熱ショック因子１（ＨＳＦ１）、およびリプレッサーエレメント１－サイレンシング転写因子（ＲＥＳＴ）、ＣＤ９、ＣＤ６３、ＣＤ８１、およびＣＤ１７１からなる群から選択される。
本発明はまた、対象における神経変性障害を診断もしくは予後判定する、神経変性障害のリスクのある対象を特定する、または、神経変性障害を有する対象における治療レジメンを処方もしくは治療の利益を予測する方法であって、方法が：対象から得られた生体試料から小胞を単離すること；および小胞中の１つ以上のバイオマーカーのレベルを決定することを含む方法を提供し；対照試料中の１つ以上のバイオマーカーのレベルと比較した試料中の１つ以上のバイオマーカーの上昇したレベルは、神経変性障害の指標であり、ここで１つ以上のバイオマーカーの少なくとも１つが、シナプトフィジン、シナプトポジン、シナプトタグミン、ニューログラニン、およびＧＡＰ４３からなる群から選択される。いくつかの実施形態では、生体試料中の１つ以上のバイオマーカーのレベルは対照試料と比較して減少している。他の実施形態では、小胞は、エキソソーム、微粒子、微小胞、ナノソーム、細胞外小胞、およびエクトソームからなる群から選択される。いくつかの実施形態では、神経変性障害は、以下からなる群から選択される：アルツハイマー病（ＡＤ）、血管疾患性認知症、前頭側頭型認知症（ＦＴＤ）、大脳皮質基底核変性症（ＣＢＤ）、進行性核上性麻痺（ＰＳＰ）、レビー小体型認知症、神経原線維変化優位型老年期認知症、ピック病（ＰｉＤ）、嗜銀顆粒病、筋萎縮性側索硬化症（ＡＬＳ）、他の運動ニューロン疾患、グアムパーキンソン認知症複合、ＦＴＤＰ－１７、リティコ－ボディグ病、多発性硬化症、外傷性脳損傷（ＴＢＩ）、およびパーキンソン病。他の実施形態では、生体試料は、全血、血清、血漿、尿、間質液、腹水、子宮頸部スワブ、涙、唾液、頬スワブ、皮膚、脳組織、および脳脊髄液からなる群から選択される。さらに他の実施形態では、単離されたエキソソームは、ニューロン由来のエキソソーム、アストロサイト由来のエキソソーム、オリゴデンドロサイト由来のエキソソーム、およびミクログリア由来のエキソソームからなる群から選択される。他の実施形態では、生体試料から小胞を単離することは、以下を含む：生体試料中に存在する小胞が薬剤に結合して小胞－薬剤複合体を形成する条件下で、生体試料を薬剤と接触させること；および小胞－薬剤複合体から小胞を単離して小胞を含有する試料を得ること、ここで試料中に存在する小胞の純度が生体試料中に存在する小胞の純度より大きい。他の実施形態では、生体試料から小胞を単離することは、以下を含む：生体試料から小胞を単離して小胞試料を得ること；小胞試料中に存在する小胞が薬剤に結合して小胞－薬剤複合体を形成する条件下で小胞試料を薬剤と接触させること；および小胞－薬剤複合体から小胞を単離して小胞を含有する試料を得ること、ここで試料中に存在する小胞の純度が生体試料中に存在する小胞の純度より大きい。或る態様では、薬剤は、抗体、レクチン、リガンド、可溶性受容体、結合タンパク質、またはオリゴヌクレオチドである。他の態様では、抗体は、ポリクローナルまたはモノクローナル抗体である。更に他の態様では、抗体は、モノクローナルＮＣＡＭ抗体である。他の態様では、抗体は、モノクローナル抗ヒトＮＣＡＭ抗体である。更に他の態様では、抗体は、モノクローナルＣＤ１７１抗体である。他の態様では、抗体は、モノクローナル抗ヒトＣＤ１７１抗体である。他の態様では、抗体は、モノクローナルＣＤ９抗体である。他の態様では、抗体は、モノクローナルＣＤ６３抗体である。他の態様では、抗体は、モノクローナルＣＤ８１抗体である。他の態様では、抗体は、ニューロン特異的エノラーゼ抗体である。他の態様では、抗体は、モノクローナルニューロン特異的エノラーゼ抗体である。他の実施形態では、小胞は、エキソソーム、微粒子、微小胞、ナノソーム、細胞外小胞、およびエクトソームからなる群から選択される。他の実施形態では、１つ以上のバイオマーカーのレベルは、１つ以上のバイオマーカーのタンパク質、ｍＲＮＡ、またはｍｉＲＮＡレベルである。
本発明は、対象における神経変性障害を診断もしくは予後判定する、神経変性障害のリスクのある対象を特定する、または、神経変性障害を有する対象における治療レジメンを処方もしくは治療の利益を予測する方法であって、方法が以下を含む、方法を提供する：対象から生体試料を得ること；小胞に特異的な抗体を試料に適用すること、ここで小胞の存在が抗体－小胞複合体を作製する；抗体－小胞複合体を単離すること；抗体－小胞複合体における１つ以上のバイオマーカーのレベルをアッセイすること；次いで１つ以上のバイオマーカーのレベルに基づいて、対象における神経変性障害を診断もしくは予後判定する、神経変性障害のリスクのある対象を特定する、または、神経変性障害を有する対象における治療レジメンを処方もしくは治療の利益を予測すること、ここでバイオマーカーの少なくとも１つは、シナプトフィジン、シナプトポジン、シナプトタグミン、ニューログラニン、およびＧＡＰ４３からなる群から選択される。いくつかの実施形態では、抗体－小胞複合体は、固相上に作製される。更に他の実施形態では、方法は、抗体－小胞複合体から小胞を放出することをさらに含む。他の実施形態では、小胞は、本発明の方法において使用される選択抗体の結合について競合する競合ペプチドを使用して放出される。或る実施形態では、固相は、非磁気ビーズ、磁気ビーズ、アガロース、またはセファロースである。他の実施形態では、小胞は、抗体－小胞複合体を３．５－１．５の低ｐＨに曝すことにより放出される。更に他の実施形態では、放出された小胞は、高ｐＨ溶液を加えることにより中和される。他の実施形態では、放出された小胞は、溶解液と放出された小胞をインキュベートすることにより溶解される。さらに他の実施形態では、溶解液は、プロテアーゼおよびホスファターゼについての阻害剤を含有する。他の実施形態では、１つ以上のバイオマーカーのレベルは、小胞の数または小胞バイオマーカーの値により正規化される。他の実施形態では、小胞は、エキソソーム、微粒子、微小胞、ナノソーム、細胞外小胞、およびエクトソームからなる群から選択される。或る実施形態では、抗体は、ポリクローナルまたはモノクローナル抗体である。他の実施形態では、抗体は、モノクローナルＮＣＡＭ抗体である。他の実施形態では、抗体は、モノクローナル抗ヒトＮＣＡＭ抗体である。更に他の態様では、抗体は、モノクローナルＣＤ１７１抗体である。他の態様では、抗体は、モノクローナル抗ヒトＣＤ１７１抗体である。他の態様では、抗体は、モノクローナルＣＤ９抗体である。他の態様では、抗体は、モノクローナルＣＤ６３抗体である。他の態様では、抗体は、モノクローナルＣＤ８１抗体である。他の態様では、抗体は、ニューロン特異的エノラーゼ抗体である。他の態様では、抗体は、モノクローナルニューロン特異的エノラーゼ抗体である。いくつかの実施形態では、エキソソームは、ニューロン由来のエキソソーム、アストロサイト由来のエキソソーム、オリゴデンドロサイト由来のエキソソーム、およびミクログリア由来のエキソソームからなる群から選択される。更に他の実施形態では、生体試料は、全血、血清、血漿、尿、間質液、腹水、子宮頸部スワブ、涙、唾液、頬スワブ、皮膚、脳組織、および脳脊髄液からなる群から選択される。いくつかの実施形態では、神経変性障害は、アルツハイマー病（ＡＤ）、血管疾患性認知症、前頭側頭型認知症（ＦＴＤ）、大脳皮質基底核変性症（ＣＢＤ）、進行性核上性麻痺（ＰＳＰ）、レビー小体型認知症、神経原線維変化優位型老年期認知症、ピック病（ＰｉＤ）、嗜銀顆粒病、筋萎縮性側索硬化症（ＡＬＳ）、他の運動ニューロン疾患、グアムパーキンソン認知症複合、ＦＴＤＰ－１７、リティコ－ボディグ病、多発性硬化症、外傷性脳損傷（ＴＢＩ）、およびパーキンソン病からなる群から選択される。他の実施形態では、１つ以上のバイオマーカーのレベルは、１つ以上のバイオマーカーのタンパク質、ｍＲＮＡ、またはｍｉＲＮＡレベルである。
本発明は、１つ以上のバイオマーカーを含む対象の神経変性障害状態を評価するためのバイオマーカーのセットを提供し、ここでセット中のバイオマーカーのレベルはアッセイされ；およびバイオマーカーレベルは、少なくとも４０％特異度で対象の神経変性障害状態を決定し、ここで少なくとも１つ以上のバイオマーカーのセットは、シナプトフィジン、シナプトポジン、シナプトタグミン、ニューログラニン、およびＧＡＰ４３からなる群から選択される。いくつかの実施形態では、バイオマーカーレベルは、少なくとも４０％、５０％、６０％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、９５％、９９％、または１００％特異度で、対象の神経変性障害状態を決定する。いくつかの実施形態では、生体試料は、全血、血清、血漿、尿、間質液、腹水、子宮頸部スワブ、涙、唾液、頬スワブ、皮膚、脳脊髄液からなる群から選択される。他の実施形態では、神経変性障害は、アルツハイマー病（ＡＤ）、血管疾患性認知症、前頭側頭型認知症（ＦＴＤ）、大脳皮質基底核変性症（ＣＢＤ）、進行性核上性麻痺（ＰＳＰ）、レビー小体型認知症、神経原線維変化優位型老年期認知症、ピック病（ＰｉＤ）、嗜銀顆粒病、筋萎縮性側索硬化症（ＡＬＳ）、他の運動ニューロン疾患、グアムパーキンソン認知症複合、ＦＴＤＰ－１７、リティコ－ボディグ病、多発性硬化症、外傷性脳損傷（ＴＢＩ）、およびパーキンソン病からなる群から選択される。更に他の実施形態では、方法は、試料から小胞中のバイオマーカーのレベルをアッセイすることをさらに含む。他の実施形態では、小胞は、エキソソーム、微粒子、微小胞、ナノソーム、細胞外小胞、およびエクトソームからなる群から選択される。他の実施形態では、本発明のバイオマーカーのセットは、タウ、リン酸化タウ、Ａβ１－４２、ＴＤＰ－４３、α－シヌクレイン、ＳＯＤ－１、ＦＵＳ、ＦＫＢＰ５１、ＩＲＳ－１、リン酸化ＩＲＳ－１、カテプシンＤ（ＣＴＳＤ）、１型リソソーム関連膜タンパク質（ＬＡＭＰ１）、ユビキチン化タンパク質（ＵＢＰ）、熱ショックタンパク質７０（ＨＳＰ７０）、ニューロン特異的エノラーゼ（ＮＳＥ）、ニューロフィラメント軽鎖（ＮＦＬ）、低密度リポタンパク質受容体関連タンパク質６（ＬＰＲ６）、熱ショック因子１（ＨＳＦ１）、およびリプレッサーエレメント１－サイレンシング転写因子（ＲＥＳＴ）、ＣＤ９、ＣＤ６３、ＣＤ８１、およびＣＤ１７１からなる群から選択される１つ以上のバイオマーカーをさらに含む。
本発明はまた、対象における神経変性障害を診断もしくは予後判定する、神経変性障害のリスクのある対象を特定する、または、神経変性障害を有する対象における治療レジメンを処方もしくは治療の利益を予測するためのキットであって、小胞に特異的に結合する１つ以上の薬剤、バイオマーカーに特異的に結合する１つ以上の薬剤、生体試料を収集し、およびまたは保持するための１つ以上の容器、ならびにその使用のための指示を含むキットを提供し、ここで神経変性障害が変更されたバイオマーカーレベルと関連し、かつバイオマーカーは、シナプトフィジン、シナプトポジン、シナプトタグミン、ニューログラニン、およびＧＡＰ４３からなる群から選択される。他の実施形態では、小胞は、エキソソーム、微粒子、微小胞、ナノソーム、細胞外小胞、およびエクトソームからなる群から選択される。いくつかの実施形態では、薬剤は、ポリクローナルまたはモノクローナル抗体である。他の実施形態では、抗体は、モノクローナルＮＣＡＭ抗体である。他の実施形態では、抗体は、モノクローナル抗ヒトＮＣＡＭ抗体である。更に他の態様では、抗体は、モノクローナルＣＤ１７１抗体である。他の態様では、抗体は、モノクローナル抗ヒトＣＤ１７１抗体である。他の態様では、抗体は、モノクローナルＣＤ９抗体である。他の態様では、抗体は、モノクローナルＣＤ６３抗体である。他の態様では、抗体は、モノクローナルＣＤ８１抗体である。他の態様では、抗体は、ニューロン特異的エノラーゼ抗体である。他の態様では、抗体は、モノクローナルニューロン特異的エノラーゼ抗体である。或る実施形態では、エキソソームは、ニューロン由来のエキソソーム、アストロサイト由来のエキソソーム、オリゴデンドロサイト由来のエキソソーム、およびミクログリア由来のエキソソームからなる群から選択される。他の実施形態では、神経変性障害は、アルツハイマー病（ＡＤ）、血管疾患性認知症、前頭側頭型認知症（ＦＴＤ）、大脳皮質基底核変性症（ＣＢＤ）、進行性核上性麻痺（ＰＳＰ）、レビー小体型認知症、神経原線維変化優位型老年期認知症、ピック病（ＰｉＤ）、嗜銀顆粒病、筋萎縮性側索硬化症（ＡＬＳ）、他の運動ニューロン疾患、グアムパーキンソン認知症複合、ＦＴＤＰ－１７、リティコ－ボディグ病、多発性硬化症、外傷性脳損傷（ＴＢＩ）、およびパーキンソン病からなる群から選択される。更に他の実施形態では、生体試料は、全血、血清、血漿、尿、間質液、腹水、子宮頸部スワブ、涙、唾液、頬スワブ、皮膚、脳脊髄液からなる群から選択される。他の実施形態では、キットは、試料中のバイオマーカーレベルを解析するためのコンピューターモデルまたはアルゴリズムをさらに含む。
本発明はまた、対象における神経変性障害を診断もしくは予後判定する、神経変性障害のリスクのある対象を特定する、または、神経変性障害を有する対象における治療レジメンを処方もしくは治療の利益を予測するためのキットであって、小胞に特異的に結合する１つ以上の薬剤、バイオマーカーｍＲＮＡまたはｍｉＲＮＡを検出するための１つ以上のプローブまたはプライマー、生体試料を収集し、およびまたは保持するための１つ以上の容器、ならびにその使用のための指示を含むキットを提供し、ここで神経変性障害が変更されたバイオマーカーレベルと関連し、かつバイオマーカーは、シナプトフィジン、シナプトポジン、シナプトタグミン、ニューログラニン、およびＧＡＰ４３からなる群から選択される。他の実施形態では、小胞は、エキソソーム、微粒子、微小胞、ナノソーム、細胞外小胞、およびエクトソームからなる群から選択される。いくつかの実施形態では、薬剤は、ポリクローナルまたはモノクローナル抗体である。他の実施形態では、エキソソームは、ニューロン由来のエキソソーム、アストロサイト由来のエキソソーム、オリゴデンドロサイト由来のエキソソーム、およびミクログリア由来のエキソソームからなる群から選択される。更に他の実施形態では、神経変性障害は、アルツハイマー病（ＡＤ）、血管疾患性認知症、前頭側頭型認知症（ＦＴＤ）、大脳皮質基底核変性症（ＣＢＤ）、進行性核上性麻痺（ＰＳＰ）、レビー小体型認知症、神経原線維変化優位型老年期認知症、ピック病（ＰｉＤ）、嗜銀顆粒病、筋萎縮性側索硬化症（ＡＬＳ）、他の運動ニューロン疾患、グアムパーキンソン認知症複合、ＦＴＤＰ－１７、リティコ－ボディグ病、多発性硬化症、外傷性脳損傷（ＴＢＩ）、およびパーキンソン病からなる群から選択される。さらに他の実施形態では、生体試料は、全血、血清、血漿、尿、間質液、腹水、子宮頸部スワブ、涙、唾液、頬スワブ、皮膚、脳脊髄液からなる群から選択される。他の実施形態では、キットは、試料中のバイオマーカーレベルを解析するためのコンピューターモデルまたはアルゴリズムをさらに含む。いくつかの実施形態では、本発明のキットは、タウ、リン酸化タウ、Ａβ１－４２、ＴＤＰ－４３、α－シヌクレイン、ＳＯＤ－１、ＦＵＳ、ＦＫＢＰ５１、ＩＲＳ－１、リン酸化ＩＲＳ－１、カテプシンＤ（ＣＴＳＤ）、１型リソソーム関連膜タンパク質（ＬＡＭＰ１）、ユビキチン化タンパク質（ＵＢＰ）、熱ショックタンパク質７０（ＨＳＰ７０）、ニューロン特異的エノラーゼ（ＮＳＥ）、ニューロフィラメント軽鎖（ＮＦＬ）、低密度リポタンパク質受容体関連タンパク質６（ＬＰＲ６）、熱ショック因子１（ＨＳＦ１）、およびリプレッサーエレメント１－サイレンシング転写因子（ＲＥＳＴ）、ＣＤ９、ＣＤ６３、ＣＤ８１、およびＣＤ１７１からなる群から選択される１つ以上のバイオマーカーに特異的に結合する１つ以上の薬剤をさらに含む。
他の実施形態では、本発明は、以下の工程を含む、対象における神経変性障害を診断する方法を提供する：（ｉ）対象から小胞を含有する試験生体試料を得ること、（ｉｉ）試験生体試料中の１つ以上のバイオマーカーのレベルを測定すること、（ｉｉｉ）試験生体試料中の１つ以上のバイオマーカーのレベルを対照生体試料中の１つ以上のバイオマーカーの対照レベルと比較すること、および（ｉｖ）対照生体試料と比較して試験生体試料中の１つ以上のバイオマーカーの増加した、または減少したレベルを検出することにより、対象が神経変性障害を有することを決定すること、ここで１つ以上のバイオマーカーの少なくとも１つが、シナプトフィジン、シナプトポジン、シナプトタグミン、ニューログラニン、およびＧＡＰ４３からなる群から選択される。他の実施形態では、小胞は、エキソソーム、微粒子、微小胞、ナノソーム、細胞外小胞、およびエクトソームからなる群から選択される。いくつかの実施形態では、エキソソームは、ニューロン由来のエキソソーム、アストロサイト由来のエキソソーム、オリゴデンドロサイト由来のエキソソーム、およびミクログリア由来のエキソソームからなる群から選択される。更に他の実施形態では、神経変性障害は、アルツハイマー病（ＡＤ）、血管疾患性認知症、前頭側頭型認知症（ＦＴＤ）、大脳皮質基底核変性症（ＣＢＤ）、進行性核上性麻痺（ＰＳＰ）、レビー小体型認知症、神経原線維変化優位型老年期認知症、ピック病（ＰｉＤ）、嗜銀顆粒病、筋萎縮性側索硬化症（ＡＬＳ）、他の運動ニューロン疾患、グアムパーキンソン認知症複合、ＦＴＤＰ－１７、リティコ－ボディグ病、多発性硬化症、外傷性脳損傷（ＴＢＩ）、およびパーキンソン病からなる群から選択される。さらに他の実施形態では、生体試料は、全血、血清、血漿、尿、間質液、腹水、子宮頸部スワブ、涙、唾液、頬スワブ、皮膚、脳脊髄液からなる群から選択される。他の実施形態では、方法は、生体試料から小胞を単離することをさらに含む。他の実施形態では、方法は、溶解剤で生体試料をインキュベートするまたは処理することをさらに含む。他の実施形態では、小胞は、エキソソーム、微粒子、微小胞、ナノソーム、細胞外小胞、およびエクトソームからなる群から選択される。いくつかの実施形態では、本発明の１つ以上のバイオマーカーのレベルにおける減少は、第一の神経変性障害の指標であり、かつ同じ１つ以上のバイオマーカーのレベルにおける減少は、第二の神経変性障害の指標である。
他の実施形態では、本発明は、対象から試料を解析するための方法を提供し、方法は、以下の工程を含む：（ｉ）対象から小胞を含む生体試料を得ること、（ｉｉ）生体試料中の１つ以上のバイオマーカーのレベルを測定すること、および（ｉｉｉ）生体試料中の１つ以上のバイオマーカーのレベルを対照生体試料中の１つ以上のバイオマーカーの対照レベルと比較すること。いくつかの実施形態では、対象は、神経変性障害を有すると診断されたか、または疑われている。他の実施形態では、方法は、対象における神経変性障害を診断もしくは予後判定すること、対象における神経変性障害のリスクを特定すること、または神経変性障害を有するか、または有すると疑われている対象のための治療レジメンを処方もしくは治療の利益を予測することをさらに含む。或る実施形態では、１つ以上のバイオマーカーの少なくとも１つはシナプトフィジン、シナプトポジン、シナプトタグミン、ニューログラニン、およびＧＡＰ４３からなる群から選択される。いくつかの実施形態では、生体試料中の１つ以上のバイオマーカーのレベルは、対照試料中の１つ以上のバイオマーカーのレベルと比較され、ここで生体試料の１つ以上のバイオマーカーのレベルは、対照試料と比較して上昇している。いくつかの実施形態では、生体試料中の１つ以上のバイオマーカーのレベルは、対照試料中の１つ以上のバイオマーカーのレベルと比較され、ここで生体試料の１つ以上のバイオマーカーのレベルは対照試料と比較して減少している。他の実施形態では、神経変性障害は、アルツハイマー病（ＡＤ）、血管疾患性認知症、前頭側頭型認知症（ＦＴＤ）、大脳皮質基底核変性症（ＣＢＤ）、進行性核上性麻痺（ＰＳＰ）、レビー小体型認知症、神経原線維変化優位型老年期認知症、ピック病（ＰｉＤ）、嗜銀顆粒病、筋萎縮性側索硬化症（ＡＬＳ）、他の運動ニューロン疾患、グアムパーキンソン認知症複合、ＦＴＤＰ－１７、リティコ－ボディグ病、多発性硬化症、外傷性脳損傷（ＴＢＩ）、およびパーキンソン病からなる群から選択される。他の実施形態では、生体試料は、全血、血清、血漿、尿、間質液、腹水、子宮頸部スワブ、涙、唾液、頬スワブ、皮膚、脳組織、および脳脊髄液からなる群から選択される。他の実施形態では、方法は、生体試料から小胞を単離することをさらに含む。他の実施形態では、方法は、溶解剤で生体試料をインキュベートするまたは処理することをさらに含む。他の実施形態では、小胞は、エキソソーム、微粒子、微小胞、ナノソーム、細胞外小胞、およびエクトソームからなる群から選択される。他の実施形態では、方法は、生体試料からエキソソームを単離することをさらに含む。或る実施形態では、単離されたエキソソームは、ニューロン由来のエキソソーム、アストロサイト由来のエキソソーム、オリゴデンドロサイト由来のエキソソーム、およびミクログリア由来のエキソソームからなる群から選択される。他の実施形態では、本発明の方法は、試料中の１つ以上のバイオマーカーレベルを解析するためのコンピューターモデルまたはアルゴリズムをさらに含む。他の実施形態では、１つ以上のバイオマーカーのレベルは、１つ以上のバイオマーカーのタンパク質、ｍＲＮＡ、またはｍｉＲＮＡレベルである。
他の実施形態では、本発明は、以下の工程を含む、対象における神経変性障害を診断もしくは予後判定するための方法を提供する：（ａ）対象から得られた小胞を含む試料を提供すること；（ｂ）試料中のシナプトフィジン、シナプトポジン、シナプトタグミン、ニューログラニン、およびＧＡＰ４３を含む１つ以上のバイオマーカーのレベルを評価すること；（ｃ）試料中のシナプトフィジン、シナプトポジン、シナプトタグミン、ニューログラニン、および／またはＧＡＰ４３レベルを、正常対照中のシナプトフィジン、シナプトポジン、シナプトタグミン、ニューログラニン、および／またはＧＡＰ４３レベルと比較すること；および（ｄ）工程（ｃ）の結果に従って、対象が神経変性障害を有するか、または有する可能性があるかどうかを決定すること。或る態様では、正常対照におけるものよりも低い試料中のシナプトフィジン、シナプトポジン、シナプトタグミン、ニューログラニン、およびＧＡＰ４３レベルを有する対象は、アルツハイマー病を有するか、または有する可能性がある。他の態様では、正常対照におけるものよりも低い試料中のシナプトフィジン、シナプトポジン、シナプトタグミン、またはニューログラニンレベルを有する対象は、前頭側頭型認知症（ＦＴＤ）を有するか、または有する可能性がある。一実施形態では、シナプトフィジン、シナプトポジン、シナプトタグミン、ニューログラニン、およびＧＡＰ４３のレベルは、ＥＬＩＳＡにより評価される。他の実施形態では、方法は、生体試料から小胞を単離することをさらに含む。他の実施形態では、方法は、溶解剤で生体試料をインキュベートするまたは処理することをさらに含む。或る実施形態では、小胞は、エキソソーム、微粒子、微小胞、ナノソーム、細胞外小胞、およびエクトソームからなる群から選択される。
本発明のこれらの、および他の実施形態は、容易に、本明細書の開示に照らして当業者に想起され、全てのそのような実施形態が具体的に企図されている。
本発明の各々の限定は、本発明の様々な実施形態を包含しうる。従って、任意の１つの要素または要素の組み合わせを伴う本発明の各々の限定は、本発明の各態様に含まれうると考えられる。本発明は、その適用にあたり、以下詳述される構造の詳細および構成要素の配置に限られない。本発明は他の実施形態が可能であり、様々な方法で実施または具体化することができる。また、本明細書で使用される表現および用語は説明の目的のためであり、限定とみなされるべきではない。本明細書における「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「有する（ｈａｖｉｎｇ）」、「含有する（ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ）」、「伴う（ｉｎｖｏｌｖｉｎｇ）」、およびそれらの活用形の使用は、その後に列挙される項目およびその同等物ならびに追加項目を包含することを意味する。本明細書および添付の特許請求の範囲で使用される単数形「ａ」、「ａｎ」および「ｔｈｅ」は、文脈が明らかに指示しない限り、複数の言及を含むことに注意しなければならない。
図１Ａ－１Ｆは、アルツハイマー病、前頭側頭型認知症、および一致した認知的正常ケース対照の患者における神経由来の血漿エキソソームシナプスタンパク質のレベルを示すデータを記載する。 図２は、神経由来の血漿エキソソームシナプスタンパク質レベルについてのアルツハイマー病および一致した認知的正常ケース対照との間の差異を示すＲＯＣプロットを示すデータを記載する。 図３は、神経由来の血漿エキソソームシナプスタンパク質レベルについての前頭側頭型認知症および一致した認知的正常ケース対照との間の差異を示すＲＯＣプロットを示すデータを記載する。 図４は、神経由来の血漿エキソソームシナプスタンパク質レベルのためのアルツハイマー病および前頭側頭型認知症との間の差異を示すＲＯＣプロットを示すデータを記載する。 図５Ａ－５Ｅは、正常認知の時点で最初および後に認知症の診断後に測定された、アルツハイマー病または前頭側頭型認知症の患者における神経由来の血漿エキソソームシナプスタンパク質の連続したレベルを示すデータを記載する。
本発明は、本明細書中に記載された、変化しうるような特定の方法論、プロトコール、細胞株、アッセイ、および試薬に限られないということが理解されるべきである。また、本明細書で使用される用語は、本発明の特定の実施形態を説明することを意図し、添付の特許請求の範囲に記載の本発明の範囲を限定することを意図するものではないことが理解されるべきである。
本明細書および添付の特許請求の範囲で使用される単数形「ａ」、「ａｎ」および「ｔｈｅ」は、文脈上明らかに指示しない限り、複数への言及を含むことに注意しなければならない。従って、例えば「断片」への言及は、そのような断片の複数を含み、「抗体」への言及は、１つ以上の抗体および当業者に知られたその同等物などへの言及である。
特に定義しない限り、本明細書で使用される全ての技術用語および科学用語は、本発明が属する技術分野の当業者によって一般に理解されるものと同じ意味を有する。本明細書に記載のものと、類似もしくは同等の任意の方法および材料を、本発明の実施または試験に使用することができるが、好ましい方法、装置、および材料が以下に記載されている。本明細書に引用される全ての刊行物は、本発明に関連して使用されてもよい刊行物で報告された方法論、薬剤、およびツールを説明および開示する目的で、その全体が出典明示により本明細書に組み込まれる。本明細書において、本発明が、先行発明により上述の開示に先行する権利がないと認めるものとして解釈されるべきものはない。
特に指示しない限り、本発明の実施は、当技術分野の技術の範囲内で、化学、生化学、分子生物学、細胞生物学、遺伝学、免疫学および薬理学の従来の方法を採用するだろう。このような技術は、文献に十分に説明されている。例えば、Ｇｅｎｎａｒｏ，Ａ．Ｒ．，ｅｄ．（１９９０）Ｒｅｍｉｎｇｔｏｎ’ｓ Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，１８ｔｈ ｅｄ．，Ｍａｃｋ Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ Ｃｏ．；Ｃｏｌｏｗｉｃｋ，Ｓ．ｅｔ ａｌ．，ｅｄｓ．，Ｍｅｔｈｏｄｓ Ｉｎ Ｅｎｚｙｍｏｌｏｇｙ，Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ，Ｉｎｃ．；Ｈａｎｄｂｏｏｋ ｏｆ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ Ｉｍｍｕｎｏｌｏｇｙ，Ｖｏｌｓ．Ｉ－ＩＶ（Ｄ．Ｍ．Ｗｅｉｒ ａｎｄ Ｃ．Ｃ．Ｂｌａｃｋｗｅｌｌ，ｅｄｓ．，１９８６，Ｂｌａｃｋｗｅｌｌ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎｓ）；Ｍａｎｉａｔｉｓ，Ｔ．ｅｔ ａｌ．，ｅｄｓ．（１９８９）Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｃｌｏｎｉｎｇ：Ａ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ Ｍａｎｕａｌ，２ｎｄ ｅｄｉｔｉｏｎ，Ｖｏｌｓ．Ｉ－ＩＩＩ，Ｃｏｌｄ Ｓｐｒｉｎｇ Ｈａｒｂｏｒ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ Ｐｒｅｓｓ；Ａｕｓｕｂｅｌ，Ｆ．Ｍ．ｅｔ ａｌ．，ｅｄｓ．（１９９９）Ｓｈｏｒｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌｓ ｉｎ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｉｏｌｏｇｙ，４ｔｈ ｅｄｉｔｉｏｎ，Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ ＆ Ｓｏｎｓ；Ｒｅａｍ ｅｔ ａｌ．，ｅｄｓ．（１９９８）Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｉｏｌｏｇｙ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ：Ａｎ Ｉｎｔｅｎｓｉｖｅ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ Ｃｏｕｒｓｅ，Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ）；ＰＣＲ（Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｔｏ Ｂｉｏｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ Ｓｅｒｉｅｓ），２ｎｄ ｅｄ．（Ｎｅｗｔｏｎ ＆ Ｇｒａｈａｍ ｅｄｓ．，１９９７，Ｓｐｒｉｎｇｅｒ Ｖｅｒｌａｇ）を参照のこと。
本発明は、部分的には、エキソソームのバイオマーカーが例えば、アルツハイマー病（ＡＤ）、多発性硬化症（ＭＳ）、および前頭側頭型認知症（ＦＴＤ）を含む神経変性障害を有する、または発症しそうな対象を特定するためにアッセイされうるという発見に関する。
本発明は、幾分、神経変性疾患（例えば、アルツハイマー病）を有する対象の循環に存在するニューロン由来のエキソソームにおける或るバイオマーカーにおける予期できない減少の発見に基づく。本発明は、これらのバイオマーカーのエキソソームのレベルが、神経変性疾患を有する対象における神経変性障害を診断するためにアッセイされてもよいことを実証する。本発明は、対象からのニューロン由来のエキソソームにおける或るバイオマーカーの測定は、神経変性疾患のその後の発症を予測する（例えば、神経変性障害を発症するリスクのある対象を特定する）ために使用されてもよいことをさらに示す。
本発明はまた、本願明細書に記載される方法における使用のための組成物を提供する。かかる組成物は、以下の小分子化合物を含んでもよい；抗体またはその機能的な活性断片を含むペプチドおよびタンパク質；および低分子干渉（ｓｍａｌｌ ｉｎｔｅｒｆｅｒｉｎｇ）リボ核酸（ｓｉＲＮＡ）、マイクロＲＮＡ（ｍｉＲＮＡ）、リボザイム、およびアンチセンス配列を含むポリヌクレオチド。（例えば、Ｚｅｎｇ（２００３）Ｐｒｏｃ Ｎａｔｌ Ａｃａｄ Ｓｃｉ ＵＳＡ １００：９７７９－９７８４；およびＫｕｒｒｅｃｋ（２００３）Ｅｕｒ Ｊ Ｂｉｏｃｈｅｍ ２７０：１６２８－１６４４参照。）
本発明は、対象における神経変性障害を診断もしくは予後判定する、神経変性障害のリスクのある対象を特定する、または、神経変性障害を有する対象における治療レジメンを処方もしくは治療の利益を予測するためのキットをさらに提供する。これらの実施形態では、キットは、エキソソームに特異的に結合する１つ以上の抗体、バイオマーカーに特異的に結合する１つ以上の抗体、生体試料を収集し、およびまたは保持するための１つ以上の容器、ならびにキット使用のための指示を含む。
セクションの見出しは、構成上の目的のためのみに本明細書中で使用され、本明細書に記載の主題を限定するものとして決して解釈されるべきではない。
生体試料
本発明は、アルツハイマー病および他の神経変性障害のためのバイオマーカーならびに診断方法および予後判定方法を提供する。バイオマーカーレベルは、対象から得られた生体試料中で決定される。いくつかの実施形態では、本発明の生体試料は、血液から得られうる。いくつかの実施形態では、約１－１０ｍＬの血液は、対象から採取される。他の実施形態では、約１０－５０ｍＬの血液は、対象から採取される。血液は、腕、脚、または中心静脈カテーテルを介してアクセス可能な血液を含む、身体の任意の適切な領域から採血できる。いくつかの実施形態では、血液は、治療または活動の後に収集される。例えば、血液は、健康診断の後に収集できる。また、収集のタイミングは、試料中に存在するエキソソームの数および／または組成を増加するように調整することができる。例えば、血液は、血管拡張を誘導する運動または治療の後に収集できる。
血液は、その後の技術のために、試料を保存または準備するための収集の後に、様々な成分と組み合わせることができる。例えば、いくつかの実施形態では、血液は、収集後に、抗凝固剤、細胞固定剤、プロテアーゼ阻害剤、ホスファターゼ阻害剤、タンパク質、ＤＮＡ、もしくはＲＮＡ保存剤で処理される。いくつかの実施形態では、血液は、ＥＤＴＡまたはヘパリンなどの抗凝固剤を含有する真空採取チューブを用いて静脈穿刺によって収集される。また、血液は、ヘパリンコーティングされた注射器および皮下注射針を用いて収集できる。血液はまた、細胞培養のために有用であろう成分と組み合わせることができる。例えば、いくつかの実施形態では、血液は、細胞培養培地または補充した細胞培養培地（例えば、サイトカイン）と組み合わせられる。
生体試料はまた、全血、血清、血漿、尿、間質液、腹水、子宮頸部スワブ、涙、唾液、頬スワブ、皮膚、脳脊髄液、または、例えば脳組織を含む他の組織を含む、当技術分野で知られた他の供給源から得ることができる。
小胞（エキソソーム、微粒子、微小胞、ナノソーム、細胞外小胞、およびエクトソーム）の濃縮または単離
試料は、ポジティブセレクション、ネガティブセレクション、またはポジティブセレクションおよびネガティブセレクションの組み合わせを通して、小胞について濃縮されうる。いくつかの実施形態では、小胞は直接捕捉される。他の実施形態では、血液細胞が捕捉され、小胞は残りの生体試料から収集される。いくつかの実施形態では、生体試料中で濃縮された小胞は、エキソソーム、微粒子、微小胞、ナノソーム、細胞外小胞、またはエクトソームである。いくつかの実施形態では、生体試料中で濃縮された小胞は、ニューロン由来のエキソソーム、アストロサイト由来のエキソソーム、オリゴデンドロサイト由来のエキソソーム、またはミクログリア由来のエキソソームである。
試料はまた、小胞の生化学的特性の差異に基づいて、小胞について濃縮されうる。例えば、試料は、抗原、核酸、代謝、遺伝子発現、またはエピジェネティックな差異に基づいて、小胞について濃縮されうる。抗原の差異に基づくいくつかの実施形態では、磁場勾配における抗体結合磁性もしくは常磁性ビーズまたはフローサイトメトリーと蛍光標識された抗体が使用される。核酸の差異に基づくいくつかの実施形態では、フローサイトメトリーが使用される。代謝の差異に基づくいくつかの実施形態では、フローサイトメトリーにより測定される色素の取り込み／排出または他のソーティング技術が使用される。遺伝子発現に基づく実施形態のいくつかでは、サイトカインとの細胞培養が使用される。試料はまた、当技術分野で知られた他の生化学的特性に基づいて、小胞について濃縮されうる。例えば、試料は、ｐＨおよび運動性に基づいて、小胞について濃縮されうる。さらに、いくつかの実施形態では、１より多くの方法が小胞についての濃縮のために使用される。他の実施形態では、試料は、抗体、リガンド、または可溶性受容体を使用して小胞について濃縮される。
他の実施形態では、表面マーカーは、試料中の小胞を正に濃縮するために使用される。いくつかの実施形態では、小胞は、エキソソーム、微粒子、微小胞、ナノソーム、細胞外小胞、またはエクトソームである。他の実施形態では、ＮＣＡＭ、ＣＤ１７１、ＣＤ９、ＣＤ６３、ＣＤ８１、ニューロン特異的エノラーゼ、多様なニューロンもしくはアストロサイト接着タンパク質、ミクログリアＣＤ１８／１１、またはＣＤ３ Ｔ細胞膜の細胞表面マーカーが、エキソソームについての濃縮に使用される。いくつかの実施形態では、小胞集団上で見られない細胞表面マーカーが、細胞集団を枯渇させることにより、小胞を負に濃縮するために使用される。また、フローサイトメトリーソーティングが、蛍光標識にコンジュゲートした細胞表面マーカーまたは細胞内もしくは細胞外マーカーを用いて、エキソソームについてさらに濃縮するために使用されてもよい。細胞内および細胞外のマーカーは、核染色、または小胞中に優先的に発現する細胞内もしくは細胞外タンパク質に対する抗体を含んでもよい。細胞表面マーカーは、エキソソーム上に優先的に発現される細胞表面抗原に対する抗体を含んでいてもよい（例えばＮＣＡＭ）。いくつかの実施形態では、細胞表面マーカーは、例えばＮＣＡＭまたはＣＤ１７１を含む、ニューロン由来のエキソソーム表面マーカーである。いくつかの実施形態では、モノクローナルＮＣＡＭ、ＣＤ９、ＣＤ６３、ＣＤ８１、ニューロン特異的エノラーゼまたはＣＤ１７１抗体が、試料からエキソソームを濃縮または単離するために使用される。ある特定の態様において、ＮＣＡＭ、ＣＤ９、ＣＤ６３、ＣＤ８１、ニューロン特異的エノラーゼまたはＣＤ１７１抗体は、ビオチン化されている。この実施形態では、ビオチン化されたＮＣＡＭまたはＣＤ１７１抗体は、ストレプトアビジン－アガロース樹脂またはビーズを用いて、その後に単離されうる抗体－エキソソーム複合体を形成しうる。他の実施形態では、ＮＣＡＭ、ＣＤ９、ＣＤ６３、ＣＤ８１、ニューロン特異的エノラーゼまたはＣＤ１７１抗体は、モノクローナル抗ヒトＮＣＡＭ、ＣＤ９、ＣＤ６３、ＣＤ８１、ニューロン特異的エノラーゼまたはＣＤ１７１抗体である。
いくつかの実施形態では、生体試料から濃縮された小胞は、その後、小胞の特定のタイプについて濃縮される。例えば、生体試料は、エキソソームについて濃縮され、次いで、濃縮されたエキソソームは、その後、ニューロン由来のエキソソームについて濃縮される。いくつかの実施形態では、生体試料は、小胞の個々の神経細胞供給源について濃縮される。ある特定の態様では、小胞の神経細胞供給源は、ミクログリア、ニューロン、またはアストロサイトである。
他の実施形態では、小胞は生体試料から単離または濃縮され、生体試料中に存在する小胞が薬剤に結合して小胞－薬剤複合体を形成する条件下で、生体試料を薬剤と接触させること、および小胞－薬剤複合体から小胞を単離して小胞を含有する試料を得ることを含み、ここで、試料中に存在する小胞の純度は生体試料中に存在する小胞の純度より高い。特定の実施形態では、薬剤は抗体またはレクチンである。小胞－レクチン複合体を形成するのに有用なレクチンは、米国特許出願公開第２０１２／００７７２６３号に記載されている。いくつかの実施形態では、小胞は、エキソソーム、微粒子、微小胞、ナノソーム、細胞外小胞、またはエクトソームである。いくつかの実施形態では、エキソソームは、ニューロン由来のエキソソーム、アストロサイト由来のエキソソーム、オリゴデンドロサイト由来のエキソソーム、またはミクログリア由来のエキソソームである。いくつかの実施形態では、複数の単離または濃縮段階が実施される。本実施形態の特定の態様において、第一の単離段階は血液試料からエキソソームを単離するために実施され、第二の単離段階は他のエキソソームからニューロン由来のエキソソームを単離するために実施される。他の実施形態では、小胞－薬剤複合体の小胞部分は、溶解薬剤を用いて溶解され、溶解された小胞のタンパク質レベルが分析される。いくつかの実施形態では、抗体－小胞複合体は、固相上に作製される。更に他の実施形態では、方法は、抗体－小胞複合体から小胞を放出することをさらに含む。或る実施形態では、固相は、非磁気ビーズ、磁気ビーズ、アガロース、またはセファロースである。他の実施形態では、小胞は、抗体－小胞複合体を３．５－１．５の低ｐＨに曝すことにより放出される。他の実施形態では、小胞は、本発明の方法において使用される選択抗体の結合について競合する競合ペプチドを使用して放出される。更に他の実施形態では、放出された小胞は、高ｐＨ溶液を加えることにより中和される。他の実施形態では、放出された小胞は、溶解液と放出された小胞をインキュベートすることにより溶解される。さらに他の実施形態では、溶解液は、プロテアーゼおよびホスファターゼの阻害剤を含有する。
神経変性障害
本発明は、対象における神経変性障害を診断もしくは予後判定する、神経変性障害のリスクのある対象を特定する、または、神経変性障害を有する対象における治療レジメンを処方もしくは治療の利益を予測するための方法を提供する。
いくつかの実施形態では、神経変性障害は、アルツハイマー病（ＡＤ）、血管疾患性認知症、前頭側頭型認知症（ＦＴＤ）、大脳皮質基底核変性症（ＣＢＤ）、進行性核上性麻痺（ＰＳＰ）、レビー小体型認知症、神経原線維変化優位型老年期認知症、ピック病（ＰｉＤ）、嗜銀顆粒病、筋萎縮性側索硬化症（ＡＬＳ）、他の運動ニューロン疾患、グアムパーキンソン認知症複合、ＦＴＤＰ－１７、リティコ－ボディグ病、多発性硬化症、外傷性脳損傷（ＴＢＩ）、およびパーキンソン病からなる群から選択される。
いくつかの実施形態では、本発明は、医師が対象における１つ以上の神経変性障害を診断または予後判定することを可能にする。他の実施形態では、本発明は、医師が診断可能性としての１つ以上の神経変性疾患を除外または排除することを可能にする。他の実施形態では、本発明の方法は、いくつかのＦＴＤの形態をアルツハイマー病と区別できるようにする。さらに他の実施形態では、本発明は、医師が神経変性障害を発症するリスクのある対象を特定することを可能にする。他の実施形態では、本発明は、医師が、対象が後に神経変性障害を発症するかどうかを予測することを可能にする。さらなる実施形態では、本発明は、医師が、神経変性障害を有する対象における治療レジメンを処方もしくは治療の利益を予測することを可能にする。
バイオマーカー
バイオマーカーレベルは、神経変性障害（例えば、アルツハイマー病）を有する、または有するリスクのある対象から得られた生体試料中で検出またはアッセイされる。いくつかの実施形態では、バイオマーカーは、シナプトフィジン、シナプトポジン、シナプトタグミン、ニューログラニン、またはＧＡＰ４３である。他の既知の神経変性障害バイオマーカーが本発明のバイオマーカーと組合せて使用されてもよい。かかるバイオマーカーの例は、出典明示により内容が本明細書中に組み込まれる米国特許公開公報第２０１５／０１１９２７８に提供されている。
いくつかの実施形態では、本発明のバイオマーカーレベルは、バイオマーカーの遺伝子発現を決定することにより、測定される。他の実施形態では、バイオマーカーは、例えば、バイオマーカーに特異的な抗体など、本発明の薬剤を使用して検出される。或る実施形態では、遺伝子発現変化は、表１に示される１つ以上の遺伝子の発現レベルを決定することにより測定される。或る態様では、バイオマーカーの遺伝子発現は、ＰＣＲ、マイクロアレイ、またはシーケンシングを使用して決定される。いくつかの実施形態では、バイオマーカーの発現レベルは、バイオマーカーのｍＲＮＡまたはｍｉＲＮＡレベルを測定することにより決定される。
当業者は、本発明のマーカーの検出および分析のために利用可能ないくつかの方法および装置を有する。患者試験試料中のポリペプチドまたはタンパク質に関して、多くの場合イムノアッセイ装置および方法が利用される。これらの装置および方法は、目的の分析物の存在または量に関するシグナルを生成するために、様々なサンドイッチ（ｓａｎｄｗｉｃｈ）、競合、または非競合アッセイ形式で標識分子を利用することができる。さらに、バイオセンサーおよび光学的イムノアッセイなどの特定の方法および装置が、標識分子を必要とすることなく、分析物の存在および量を決定するために使用されてもよい。
他の方法（例えば、マーカーＲＮＡレベルの測定）は、当業者に良く知られているが、好ましくは、マーカーはイムノアッセイを使用して分析される。マーカーの存在または量は、一般的に、各マーカーに特異的な抗体を使用して、かつ特異的な結合を検出して、決定される。任意の適切なイムノアッセイ、例えば、酵素結合免疫測定法（ＥＬＩＳＡ）、ラジオイムノアッセイ（ＲＩＡ）、競合結合アッセイ、プレーナーウェイブガイド技術などが利用されてもよい。マーカーに対する特異的な抗体の免疫学的結合は、直接的にまたは間接的に決定されうる。直接標識は、抗体に結合した蛍光もしくは発光タグ、金属、色素または放射性核種などを含む。間接標識は、アルカリホスファターゼ、西洋わさびペルオキシダーゼなどの当技術分野でよく知られた種々の酵素を含む。
マーカーに特異的な固定化抗体の使用も、本発明によって企図される。抗体は、磁気もしくはクロマトグラフィーマトリックス粒子、アッセイ場所（マイクロタイターウェルなど）の表面、固体基板材料片（プラスチック、ナイロン、紙など）等などの、種々の固体支持体上に固定化されうる。アッセイストリップは固体支持体上のアレイに抗体または複数の抗体をコーティングすることによって調製できる。このストリップを、試験試料中に浸漬し、次いで、洗浄および検出段階を経て迅速に処理して、着色されたスポットなどの測定可能なシグナルを生成できる。
複数のマーカーの分析は１つの試験試料と別々にまたは同時に行ってもよい。複数の試料の効率的な処理のために、いくつかのマーカーは１つの試験に組み合わされてもよい。さらに、当業者は、同じ個体からの複数の試料（例えば、連続した時点）を試験する価値を認識するだろう。そのような連続した試料を試験することは、経時的なマーカーレベルの変化の同定を可能にするだろう。マーカーレベルの増加または減少だけでなく、マーカーレベルの変化の非存在は、事象の開始からのおおよその時間を同定すること、救助可能な組織（ｓａｌｖａｇｅａｂｌｅ ｔｉｓｓｕｅ）の存在および量、薬物療法の妥当性、様々な治療法の有効性、事象の重症度の同定、疾患の重症度の同定、ならびに将来の事象のリスクを含む患者の治療結果（ｏｕｔｃｏｍｅ）の同定を含むがこれらに限定されるものではない疾患状態についての有用な情報を提供するだろう。
本発明で参照されるマーカーの組み合わせからなるアッセイを構築し、鑑別診断に関する関連情報を提供してもよい。そのようなパネルは１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１５、２０もしくはそれ以上、または個別のマーカーを使用して構築されてもよい。単一のマーカー、またはより大きなマーカーのパネルを含むマーカーのサブセットの分析を本発明内に記載された方法において実施し、種々の臨床状況における臨床的感度または特異度を最適化することができる。
マーカーの分析は、同様に種々の物理的形式において実施されうる。例えば、マイクロタイタープレートの使用または自動化を用いて、多数の試験試料の処理を容易にすることができる。あるいは、単一試料形式を開発し、例えば、外来輸送（ａｍｂｕｌａｔｏｒｙ ｔｒａｎｓｐｏｒｔ）または緊急治療室の状況において、時機を逸せずに迅速な治療および診断を容易にすることができる。特に、有用な物理形式は、複数の異なる検体の検出のための、複数の不連続な、アドレス可能な位置を有する表面を含む。かかる形式はプロテインマイクロアレイもしくは「プロテインチップ」およびキャピラリー装置を含む。
本発明のバイオマーカーは、神経変性障害（例えばアルツハイマー病）の早期検出およびモニタリングにおいて、重要な役割を果たす。かかる障害のマーカーは典型的に、測定することができる身体試料中に見られる物質である。測定された量は、基礎障害もしくは疾患の病態生理、神経変性障害の存在もしくは非存在、または将来の神経変性障害の可能性に相関しうる。患者の状態の治療を患者が受ける際に、測定された量はまた、治療の反応性に相関するだろう。いくつかの実施形態では、本発明の１つ以上のバイオマーカーのレベルにおける減少は、第一の神経変性障害の指標である。いくつかの実施形態では、１つ以上のバイオマーカーのレベルにおける減少および本発明の異なるバイオマーカーのレベルにおける減少の欠如は、第二の神経変性障害の指標である。例えば、シナプトポジンレベルにおける減少は、前頭側頭型認知症およびアルツハイマー病の両方の指標である。ＧＡＰ４の３レベルにおける減少は、アルツハイマー病の指標であるが、ＦＴＤの指標ではない。したがって、本発明の方法は例えば、ＦＴＤおよびアルツハイマー病などの神経変性障害の鑑別診断に有用である。
本発明のバイオマーカーは、シナプトフィジン、シナプトポジン、シナプトタグミン、ニューログラニン、およびＧＡＰ４３であるバイオマーカーを含む。一致した認知的正常対照とは対照的に、ＦＴＤおよびＡＤ患者のための減少したレベルで、ニューロン由来のエキソソーム（ＮＤＥ）に見出されるシナプスタンパク質は、シナプスの局在および機能が異なる。シナプス前小胞タンパク質シナプトフィジンはシナプトブレビンに結合し、かつ小胞融合およびリサイクルを調節する（例えば、Ｄａｌｙ ｅｔ ａｌ．Ｊ Ｂｉｏｌ Ｃｈｅｍ ２００２；２７７：９０１０－９０１５；Ｖａｌｔｏｒｔａ ｅｔ ａｌ．Ｂｉｏａｓｓａｙ ２００４；２６：４４５－４５３参照）。シナプトタグミンはまた、カルシウムに結合し、それによって小胞融合を開始するシナプス前小胞タンパク質である（Ｓｕｄｈｏｆ Ａｎｎｕ Ｒｅｖ Ｎｅｕｒｏｓｃｉ ２００４；２７：５０９－５４７）。シナプス膜タンパク質ＧＡＰ４３は、シナプトフィジンおよびシナプトタグミンと機能を共有するようである。（Ｈａｒｕｔａ ｅｔ ａｌ．Ｂｉｏｃｈｅｍ Ｊ １９９７；３２５（２）：４５５－４６３）。２つのポストシナプスタンパク質シナプトポジンおよびニューログラニンは、同様に細胞内カルシウム濃度を調節する（Ｒｅｄｄｙ ｅｔ ａｌ．Ｊ Ａｌｚｈｅｉｍｅｒｓ Ｄｉｓ ２００５；７：１０３－１１７）。これらのタンパク質のいくつかは、別個のシナプス機能のために必要とされる、例えば、シナプス促進およびシナプス小胞の容易に放出可能なプールの維持のためのシナプトタグミンである（Ｂａｃａｊ ｅｔ ａｌ．ＰＬｏＳ Ｂｉｏｌ ２０１５；１３：ｅ１００２２６７；Ｊａｃｋｍａｎ ｅｔ ａｌ．Ｎａｔｕｒｅ ２０１６；５２９：８８－９１）。ヒトシナプトフィジンにおける変異は、Ｘ連鎖知的障害において認識され、かつシナプトタグミン－１の突然変異は認知および運動の変化した状態において認識される（Ｇｏｒｄｏｎ．Ｊ Ｎｅｕｒｏｓｃｉ ２０１３；３３：１３６９５－１３７００；Ｂａｋｅｒ ｅｔ ａｌ．Ｊ Ｃｌｉｎ Ｉｎｖｅｓｔ ２０１５；１２５：１６７０－１６７８）。ＡＤを有する患者の剖検での海馬および皮質組織におけるこれらのシナプスタンパク質の損失の程度は、シナプスの数の減少に匹敵し、かつプレモータム（ｐｒｅｍｏｒｔｅｍ）認知機能における減少と相関する（Ｃｌａｒｅ ｅｔ ａｌ．Ｊ Ｎｅｕｒｏｓｃｉ Ｒｅｓ ２０１０；８８：２０８３－２０９０；Ｒｅｄｄｙ ｅｔ ａｌ．Ｊ Ａｌｚｈｅｉｍｅｒｓ Ｄｉｓ ２００５；７：１０３－１１７）。
いくつかの実施形態では、バイオマーカーは、免疫組織化学、免疫細胞化学、免疫蛍光、免疫沈降、ウェスタンブロッティング、およびＥＬＩＳＡからなる群から選択される方法で測定される。
臨床アッセイ性能
本発明の方法は臨床アッセイにおいて、対象における神経変性障害を診断または予後判定する、神経変性障害のリスクのある対象を特定する、および／または神経変性障害を有する対象における治療レジメンを処方もしくは治療の利益を予測するために使用されてもよい。臨床アッセイ性能は、アッセイの感度、特異度、ＲＯＣ曲線下面積（ＡＵＣ）、精度、陽性適中率（ＰＰＶ）、および陰性適中率（ＮＰＶ）を決定することによって評価できる。対象における神経変性障害を診断もしくは予後判定する、神経変性障害のリスクのある対象を特定する、または神経変性障害を有する対象における治療レジメンを処方もしくは治療の利益を予測するためのアッセイが本明細書に開示される。
アッセイの臨床成績は、感度に基づいてもよい。本発明のアッセイの感度は、少なくとも約４０％、４５％、５０％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、９５％、９９％、または１００％であってもよい。アッセイの臨床成績は、特異度に基づいてもよい。本発明のアッセイの特異度は、少なくとも約４０％、４５％、５０％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、９５％、９９％、または１００％であってもよい。アッセイの臨床成績は、ＲＯＣ曲線下面積（ＡＵＣ）に基づいてもよい。本発明のアッセイのＡＵＣは、少なくとも約０．５、０．５５、０．６、０．６５、０．７、０．７５、０．８、０．８５、０．９、または０．９５であってもよい。アッセイの臨床成績は、精度に基づいてもよい。本発明のアッセイの精度は、少なくとも約４０％、４５％、５０％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、９５％、９９％、または１００％であってもよい。
組成物
本発明の方法において有用な組成物は、神経変性障害と関連するバイオマーカーを特異的に認識する組成物を含み、ここでバイオマーカーはシナプトフィジン、シナプトポジン、シナプトタグミン、ニューログラニン、およびＧＡＰ４３である。更に他の実施形態では、組成物は、ペプチド、核酸、抗体、および小分子からなる群から選択される。
或る実施形態では、本発明は、神経変性障害と関連するバイオマーカーを特異的に検出する組成物に関する。本明細書中に詳述されるように、本発明は、シナプトフィジン、シナプトポジン、シナプトタグミン、ニューログラニン、およびＧＡＰ４３がＡＤおよび他の神経変性障害のための特異的なバイオマーカーであるという知見に基づく。いくつかの実施形態では、本発明の組成物は、シナプトフィジン、シナプトポジン、シナプトタグミン、ニューログラニン、およびＧＡＰ４３特異的に結合し、検出する。
いくつかの実施形態では、組成物は、抗体を含み、ここで抗体は、本発明のバイオマーカーまたは小胞に特異的に結合する。本明細書中で使用され、さらに以下に説明される「抗体」という用語は、バイオマーカーまたは小胞（例えばエキソソーム）と特異的に反応もする、それらの断片を含むことを意図している。抗体は従来の技術を用いて断片化することができ、全長抗体（ｗｈｏｌｅ ａｎｔｉｂｏｄｙ）に関して上記に記載したものと同じ方法で、有用性について断片はスクリーニングできる。例えば、Ｆ（ａｂ）２断片は、ペプシンで抗体を処理することによって生成されうる。得られたＦ（ａｂ）２断片をジスルフィド架橋を還元するように処理して、Ｆａｂ断片を産生することができる。抗原結合部分はまた、組換えＤＮＡ技術により、または無傷の（ｉｎｔａｃｔ）抗体の酵素的もしくは化学的切断により、産生されてもよい。抗原結合部分は、とりわけ、Ｆａｂ、Ｆａｂ’、Ｆ（ａｂ’）２、Ｆｖ、ｄＡｂ、および相補性決定領域（ＣＤＲ）断片、一本鎖抗体（ｓｃＦｖ）、単一ドメイン抗体、二重特異性抗体、キメラ抗体、ヒト化抗体、ダイアボディ、および、ポリペプチドに特異的抗原結合を付与するために十分な、少なくとも免疫グロブリンの部分を含有するポリペプチドを含む。或る実施形態では、抗体は、抗体に結合しかつ検出されうる標識をさらに含む（例えば、標識は放射性同位体、蛍光物質、酵素または酵素の補酵素でありうる）。
或る実施形態では、本発明の抗体はモノクローナル抗体であり、かつ或る実施形態では、本発明は、本発明のバイオマーカーまたはエキソソームに特異的に結合する新規抗体を生成するための利用可能な方法を作製する。例えば、バイオマーカーまたはエキソソームに特異的に結合するモノクローナル抗体を生成するための方法は、検出可能な免疫応答を刺激するのに有効な、バイオマーカーもしくはエキソソーム、またはそれらの断片を含む免疫原性組成物の量をマウスへ投与すること、マウスから抗体産生細胞（例えば、脾臓由来の細胞）を得て、抗体産生ハイブリドーマを得るために、骨髄腫細胞と抗体産生細胞を融合すること、および、バイオマーカーまたはエキソソームに特異的に結合するモノクローナル抗体を産生するハイブリドーマを特定するために抗体産生ハイブリドーマを試験することを含んでもよい。いったん得られると、ハイブリドーマは細胞培養で、任意に、ハイブリドーマ由来の細胞がバイオマーカーまたはエキソソームに特異的に結合するモノクローナル抗体を生成する培養条件で、増殖されうる。モノクローナル抗体は、細胞培養物から精製されてもよい。
抗体に関して使用される「と特異的に反応する」という用語は、当技術分野において一般に理解されるように、抗体が目的の抗原（例えばバイオマーカーまたはエキソソーム）と目的でない他の抗原の間で、十分に選択的であることを意味することを意図している。治療応用などの抗体を使用する特定の方法では、結合におけるより高い程度の特異性が望まれてもよい。モノクローナル抗体は、一般に、所望の抗原と、交差反応するポリペプチドとの間で効果的に識別する、より大きな傾向を有する（ポリクローナル抗体と比較して）。抗体：抗原相互作用の特異性に影響する１つの特徴は、抗原に対する抗体のアフィニティーである。所望の特異性は異なるアフィニティーの範囲に到達してもよいが、一般に、好ましい抗体は、約１０－６、１０－７、１０－８、１０－９またはそれ以下のアフィニティー（解離定数）を有するだろう。
抗体は、エキソソームのエピトープまたは例えば、ニューロン由来のエキソソーム、シナプトフィジン、シナプトポジン、シナプトタグミン、ニューログラニン、およびＧＡＰ４３を含む本発明のバイオマーカーに特異的に結合するように生成されうる。
また、所望の抗体を同定する目的で抗体をスクリーニングするために用いられる技術は、得られる抗体の性質に影響してもよい。種々の異なる技術は、特に望ましい抗体を同定するために、抗体抗原間の相互作用を試験するために利用できる。このような技術は、ＥＬＩＳＡ、表面プラズモン共鳴結合アッセイ（例えば、Ｂｉａｃｏｒｅ結合アッセイ、Ｂｉａｃｏｒｅ ＡＢ、Ｕｐｐｓａｌａ、Ｓｗｅｄｅｎ）、サンドイッチアッセイ（例えば、常磁性ビーズシステム、ＩＧＥＮ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，Ｉｎｃ．，Ｇａｉｔｈｅｒｓｂｕｒｇ，Ｍｄ．）、ウェスタンブロット、免疫沈降アッセイ、免疫細胞化学、および免疫組織化学を含む。
いくつかの実施形態では、本発明は、神経変性障害を治療または予防するために用いられる組成物に関する。本明細書中に詳述されるように、本発明は、シナプトフィジン、シナプトポジン、シナプトタグミン、ニューログラニン、およびＧＡＰ４３レベルが例えば、アルツハイマー病などの様々な神経変性障害の病理に関与することの発見に基づく。したがって、一実施形態では、本発明は、シナプトフィジン、シナプトポジン、シナプトタグミン、ニューログラニン、およびＧＡＰ４３レベルにおける減少を予防する組成物を提供する。一実施形態では、組成物はシナプトフィジン、シナプトポジン、シナプトタグミン、ニューログラニン、およびＧＡＰ４３レベルを増加させる。
或る実施形態では、本発明は、対象から得られた生体試料における小胞（例えば、エキソソーム）を溶解するための組成物に関する。本発明の方法において有用な溶解剤は、ＲＩＰＡバッファー；Ｔｒｉｓ－ＨＣｌ（ｐＨ６．８）；グリセロール；ＳＤＳ；２－メルカプトエタノール；Ｔｒｉｔｏｎ－Ｘ １００；Ｍ－ＰＥＲ試薬；Ｔ－ＰＥＲ溶液；およびＣＨＡＰＳを含む。溶解剤を生体試料とインキュベートして、本発明の小胞の膜を破壊し、その後の解析のために小胞カーゴ（ｃａｒｇｏ）（例えば、エキソソームタンパク質）を放出させてもよい。
治療方法
本発明は、対象に有効量の組成物を投与することを含む、対象における神経変性障害を治療する方法を提供し、ここで組成物は、対象におけるシナプトフィジン、シナプトポジン、シナプトタグミン、ニューログラニン、およびＧＡＰ４３のレベルを増加させる、または維持する。更に他の実施形態では、組成物は、シナプトフィジン、シナプトポジン、シナプトタグミン、ニューログラニン、およびＧＡＰ４３レベルにおける減少を予防する。他の実施形態では、本発明は、対象に有効量の組成物を投与することを含む、対象における神経変性障害を治療する方法を提供し、ここで，組成物は、シナプトフィジン、シナプトポジン、シナプトタグミン、ニューログラニン、およびＧＡＰ４３のレベルを参照レベルに正規化する。
キット
本発明の別の態様は、対象における神経変性障害を検出またはモニタリングするためのキットを包含する。様々な構成要素を有する種々のキットが、本発明により企図されている。一般的に言うと、キットは対象における１つ以上のバイオマーカーを定量するための手段を含む。別の実施形態では、キットは生体試料を収集するための手段、生体試料中の１つ以上のバイオマーカーを定量する手段、およびキットの内容物の使用のための説明書を含む。或る実施形態では、キットは生体試料中のエキソソームを濃縮または単離するための手段を含む。さらなる態様では、エキソソームを濃縮または単離するための手段は、生体試料からエキソソームを濃縮または単離するために必要な試薬を含む。或る態様では、キットは、バイオマーカーの量を定量するための手段を含む。さらなる態様では、バイオマーカーの量を定量するための手段は、バイオマーカーの量を検出するために必要な試薬を含む。
Figure 0007177702000001
本発明のこれら、および他の実施形態は、容易に、本明細書の開示に鑑みて当業者に想起されるだろう。
本発明は、本発明の単なる例示であるよう意図された、以下の実施例を参照することによってさらに理解されるだろう。これらの実施例は、本発明を例示するためにのみ提供される。本発明は、本発明の単一の態様の例示としてのみ意図されている例示の実施形態によって範囲は限定されない。機能的に同等である任意の方法は、本発明の範囲内である。本明細書に記載したものに加えて、本発明の種々の改変は、前述の説明から当業者に明らかになるだろう。このような改変は、添付の特許請求の範囲内にあることが意図される。
実施例１：神経変性障害を有するヒト対象におけるニューロン由来の血漿エキソソームシナプスタンパク質レベル
シナプトフィジン、シナプトポジン、シナプトタグミン、ニューログラニン、およびヒト成長関連タンパク質４３（ＧＡＰ４３）タンパク質のレベルを、以下のように神経変性障害を有するヒト対象においてアッセイした。静脈血を、対照対象（ＡＣ、ｎ＝１２；ＦＴＣ、ｎ＝１６）、アルツハイマー病を有する対象（ＡＤ、ｎ＝１２）、および前頭側頭型認知症を有する対象（ＦＴＤ、ｎ＝１６）から収集した。ＡＤおよびＦＴＤの診断は、標準的な臨床および実験室基準によって確立した。
血液収集について、１０ｍｌの静脈血を１００Ｕ／ｍｌのヘパリンを有する０．５ｍｌの生理食塩水に吸引し、室温で１０分間インキュベートし、１５００ｇで１５分間遠心分離した。血漿を－８０℃で０．５ｍｌアリコートで保存した。Ｐ－Ｔ１８１－タウおよびＡβ１－４２のＣＳＦレベルをＩｎｎｏｇｅｎｅｔｉｃｓ ＩＮＮＯ－ＢＩＡ Ａｌｚ Ｂｉｏ３キットを使用するＬｕｍｉｎｅｘ ｘＭＡＰテクノロジーにより定量した。
血漿について、２５０ｕｌに０．１ｍｌのトロンボプラスチン－Ｄ（Ｆｉｓｈｅｒ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ、Ｉｎｃ．，Ｈａｎｏｖｅｒ Ｐａｒｋ、ＩＬ）を加え、その後プロテアーゼ阻害剤カクテル（Ｒｏｃｈｅ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ、Ｉｎｃ．，Ｉｎｄｉａｎａｐｏｌｉｓ、ＩＮ）およびホスファターゼ阻害剤カクテル（Ｐｉｅｒｃｅ Ｈａｌｔ、Ｔｈｅｒｍｏ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ、Ｉｎｃ．，Ｒｏｃｋｆｏｒｄ、ＩＬ）を有するカルシウムおよびマグネシウムフリーダルベッコ平衡塩溶液を添加した。
４℃で３０分間３，０００ｘｇで遠心分離した後、上清をＥｘｏＱｕｉｃｋエキソソーム沈殿溶液（ＥＸＯＱ；Ｓｙｓｔｅｍ Ｂｉｏｓｃｉｅｎｃｅｓ、Ｉｎｃ．，Ｍｏｕｎｔａｉｎｖｉｅｗ、ＣＡ）とインキュベートし、得られた懸濁液を４℃で３０分間１，５００ｘｇで遠心分離した。各ペレットを、ニューロン源からのエキソソームの免疫化学的濃縮のために、阻害剤カクテルを用いて３５０μｌの蒸留水に再懸濁した。
エキソソーム懸濁液を５０μＬの３％ＢＳＡ中の１．５μｇのマウス抗ヒトＣＤ１７１（Ｌ１ＣＡＭ神経接着タンパク質）ビオチン化抗体（ｃｌｏｎｅ ５Ｇ３，ｅＢｉｏｓｃｉｅｎｃｅ、Ｓａｎ Ｄｉｅｇｏ、ＣＡ）とインキュベートし、その後、４０μＬの３％ＢＳＡ中の１０μｌのストレプトアビジン－Ｐｌｕｓ ＵｌｔｒａＬｉｎｋレジン（Ｐｉｅｒｃｅ－Ｔｈｅｒｍｏ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ、Ｉｎｃ．）とインキュベートした。４００ｇで遠心分離し、かつ上清を除去した後、各ペレットを１００μｌの０．０５Ｍグリシン－ＨＣｌ（ｐＨ３．０）で再懸濁し、４℃で１０分間をインキュベートし、４℃で１０分間４，０００ｇで遠心分離した。これらの上清を１０μＬの１Ｍ Ｔｒｉｓ－ＨＣｌ（ｐＨ８．０）および２５μＬの１０％ＢＳＡを含有する新しいエッペンドルフチューブに移し、－８０℃での保存のためのプロテアーゼおよびホスファターゼ阻害剤を含有する３６５μＬのＭ－ＰＥＲ哺乳動物タンパク質抽出試薬（Ｔｈｅｒｍｏ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ、Ｉｎｃ．）の添加前に混合した。
ＮＤＥタンパク質を、製造業者の指示書に従って、ヒトシナプトフィジン、ヒト成長関連タンパク質４３（ＧＡＰ４３）およびヒト精製組み換えＣＤ８１抗原（Ｏｒｉｇｅｎｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ、Ｉｎｃ．，Ｒｏｃｋｖｉｌｌｅ、ＭＤ）を使用するＣＤ８１抗原標準曲線の検証を有するテトラスパニン（ｔｅｔｒａｓｐａｎｎｉｎｇ）エキソソームマーカーＣＤ８１（Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ、Ｉｎｃ．－Ｃｕｓａｂｉｏ、Ｗａｌｔｈａｍ、ＭＡ）、ニューログラニン（Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ、Ｉｎｃ．－Ｃｌｏｕｄ－Ｃｌｏｎｅ Ｃｏｒｐ．，Ｗａｌｔｈａｍ、ＭＡ）、およびヒトシナプトポジンおよびシナプトタグミン様タンパク質－２（Ｂｉｏｍａｔｉｋ Ｃｏｒｐ．，Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ、ＤＥ）のためのＥＬＩＳＡキットにより定量した。各アッセイ群におけるＣＤ８１の全ての測定の平均値を１．００に設定し、および各試料のＣＤ８１の相対値をそれらの回収を正規化するために使用した。
ＣＤ－８１の神経エキソソームのレベルは、同様の量のエキソソームが対照（ＡＣ、ＦＴＣ）からの試料、ＡＤ、およびＦＴＤ試料に存在することを示した（図１Ａ）。シナプトタグミンおよびシナプトポジンの血漿ＮＤＥレベルは、対照対象血漿エキソソームのレベルと比較してＦＴＤおよびＡＤ群について有意に低かった（図１Ｂおよび１Ｃ）。シナプトフィジンおよびニューログラニンのＮＤＥレベルは、それらのそれぞれの対照群のものとは対照的に、ＦＴＤ患者よりもＡＤ患者の方がより大きい減少を示した（図１Ｄおよび１Ｅ）。ＧＡＰ４３レベルについて、ＦＴＤおよび対照ＦＴＣ群間に差異はなく、ＡＤ群のものはＡＣ群のものより僅かに有意に低かった（図１Ｆ）。ＡＤ群は、シナプトタグミン、シナプトポジン、シナプトフィジン、ニューログラニンおよびＧＡＰ４３についてＦＴＤ群よりも有意に低い値を有し、それぞれＰレベル０．００１９、０．０００３、＜０．０００１、０．００５２および０．００１４であった。ＣＤ８１エキソソームマーカータンパク質の含有量に基づいて血漿から回収されたＮＤＥの全レベルにおける患者または対照群の間に差はなかった（図１Ａ）。
ＲＯＣプロットを構築して、シナプスタンパク質レベルについての対象群間の区別の程度を個々におよび集合的に評価した（図２および３）。一致した対照 対 患者群の判別分析は、Ｗｉｌｋｓのラムダ０．２０およびＦ＝１４．２（ｐ＜０．０００１）で、９１．７％のＡＣ対象および１００％のＡＤ患者を正しく分類し（図２）、Ｗｉｌｋｓのラムダ０．３６およびＦ＝９．８（ｐ＜０．０００１）で９３．８％のＦＴＣ対象および８１．３％のＦＴＤ患者を正しく分類した（図３）。シナプトフィジンおよびＧＡＰ４３の値は、ＡＤおよびＦＴＤ群間で重複を示さない（図４）。ＡＤ患者におけるシナプトフィジン値の範囲は、３５．２～６１７ｐｇ／ｍｌであったが、ＦＴＤ患者における範囲は１７６７～１５１５４ｐｇ／ｍｌであった。ＡＤ患者におけるＧＡＰ４３値の範囲は１０７９～２４７９ｐｇ／ｍｌであったが、ＦＴＤ患者における範囲は２６１６～６２８６ｐｇ／ｍｌであった。ＲＯＣ解析は、１７６７ｐｇ／ｍｌのシナプトフィジンおよび２６１６ｐｇ／ｍｌのＧＡＰ４３について、両方のエキソソームタンパク質について感度１、９５％ＣＩ＝（０．７９、１）、特異度１、９５％ＣＩ＝（０．７４、１）および正分類１、９５％ＣＩ＝（０．８８、１）をもたらすカットオフ値を同定した。まとめて考えると、残りのタンパク質、シナプトタグミン、シナプトポジンおよびニューログラニンのＲＯＣ解析は全て、重複する値を示し、Ｗｉｌｋｓのラムダ０．４４およびＦ＝１０．３（ｐ＝０．０００２）で１００％のＡＤ患者および７５％のＦＴＤ患者を正しく分類した（図４）。
これらの結果は、シナプトタグミン、シナプトポジン、シナプトフィジン、ニューログラニンおよびＧＡＰ４３のニューロン由来の血漿エキソソームのレベルが、神経変性障害を有する対象を特定するために有用であることを示した。これらの結果はさらに本発明の方法およびシナプスタンパク質バイオマーカーがアルツハイマー病および他の神経変性障害を診断するために有用であることを示した。
実施例２：ヒト対象における神経変性障害の発症を予測するニューロン由来の血漿エキソソームシナプスタンパク質レベル
シナプスタンパク質のニューロン由来のエキソソームのレベルをヒト対象において以下のようにアッセイした。２つの時点で、ＡＤの認知症を有する対象（ｎ＝９）およびＦＴＤの認知症を有する対象（ｎ＝１０）から１０ミリリットルの静脈血を収集した：最初は認知的に無傷（ＡＤ１、ＦＴＤ１）および再度は認知症の診断後１～１０年後（ＡＤ２およびＦＴＤ２）。血液試料を処理し、エキソソームを上記実施例１に記載のように単離した。ニューロン由来のエキソソームタンパク質、シナプトタグミン、シナプトポジン、シナプトフィジン、ニューログラニンおよびＧＡＰ４３を実施例１に記載のようにＥＬＩＳＡキットにより定量した。
図５Ａ、５Ｃ、および５Ｄに示されるように、ＦＴＤ１およびＡＤ１患者についてシナプトタグミン、シナプトフィジンおよびニューログラニンのレベルはそれらのそれぞれの対照群よりも低かった。しかしながら、認知の低下を伴うこれらの減少の進行は、ＡＤ２患者についてのみ観察された。シナプトポジンおよびＧＡＰ４３レベルについて、対照群のものと比較した減少は、ＦＴＤ２におけるより低いレベルの認知においてのみ有意であるが、減少はＡＤ１期で有意であり、かつＡＤ２期への認知のさらなる減少とともに有意に減少した（図５Ｂおよび５Ｅ）。同様のレベルの認知の低下にもかかわらず、ＡＤ２群は、ＮＤＥシナプトタグミン、シナプトポジン、シナプトフィジンおよびＧＡＰ４３についてＦＴＤ２群よりも有意に低い値を示し、それぞれＰレベル０．０１７５、０．０００２、０．０００４および＜０．０００１であり、この差はニューログラニンではみられなかった（図５Ａ－５Ｃ）。
認知的に正常である場合、ＡＤ１群の患者が、全てのＮＤＥシナプスタンパク質の有意に減少したレベルを有するため、これらのタンパク質は、ＡＤにおけるプロテイノパチーの早期バイオマーカーであってもよい。対照的に、シナプトポジンまたはＧＡＰ４３ではなく、ＮＤＥシナプスタンパク質、シナプトタグミン、シナプトフィジンおよびニューログラニンの３つのレベルのみが、軽度の認知障害にもかかわらず、ＦＴＤ１群の患者についてこの早期プロテイノパチック段階で有意に減少した。中等度の認知症への、２～５年および６～１０年のコースのＡＤ２患者または１～２年および６～１０年のコースのＦＴＤ２患者のサブセット間の任意のシナプスタンパク質バイオマーカーの平均レベルに有意差はなかった。
これらの結果は、シナプスタンパク質のニューロン由来の血漿エキソソームのレベルが神経変性障害を有する対象において低く、かつ例えば、アルツハイマー病などの神経変性障害を有する対象を特定するのに有用であることを示した。これらの結果はまた、シナプトタグミン、シナプトポジン、シナプトフィジン、ニューログラニンおよびＧＡＰ４３のニューロン由来の血漿エキソソームのレベルが早ければ神経変性障害の診断前１０年の対象においてより低いことを示した。これらの結果はさらに、本発明のアッセイおよび方法が、神経変性障害のリスクのある対象を特定する（例えば、アルツハイマー病）のに有用であることを示した。さらに、これらの結果は、本発明のアッセイおよび方法が早期検出および神経変性障害の進行の判定に有用であってもよいことを示した。これらの結果はさらに、本発明の方法および組成物が、アルツハイマー病および他の神経変性障害の早期診断および治療に有用であることを示した。
本明細書に示され記載されたものに加え、本発明の種々の改変が、前述の説明から当業者に明らかになるであろう。このような改変は、添付の特許請求の範囲内にあることが意図される。
本明細書で引用される全ての引用文献は、その全体が出典明示により本明細書に組み込まれる。

Claims (15)

  1. 以下の工程：
    （ｉ）小胞を含む対象から得られた生体試料から小胞を単離すること、（ｉｉ）生体試料から単離された小胞中の１つ以上のバイオマーカーのレベルを測定すること、および（ｉｉｉ）生体試料中の小胞の１つ以上のバイオマーカーのレベルを対照生体試料から単離された小胞中の１つ以上のバイオマーカーの対照レベルと比較すること、
    ここで１つ以上のバイオマーカーの少なくとも１つが、シナプトフィジン、シナプトポジン、シナプトタグミン、およびヒト成長関連タンパク質４３（ＧＡＰ４３）からなる群から選択され、ここで、生体試料は全血、血清、または血漿である、
    を含む、対象からの試料を解析する方法。
  2. 小胞が、エキソソーム、微粒子、微小胞、ナノソーム、細胞外小胞、およびエクトソームからなる群から選択される、請求項１に記載の方法。
  3. エキソソームが、ニューロン由来のエキソソーム、アストロサイト由来のエキソソーム、オリゴデンドロサイト由来のエキソソーム、およびミクログリア由来のエキソソームからなる群から選択される、請求項２に記載の方法。
  4. １つ以上のバイオマーカーのレベルが、１つ以上のバイオマーカーのタンパク質、ｍＲＮＡ、またはｍｉＲＮＡレベルである、請求項１に記載の方法。
  5. 対象が、神経変性障害を有すると診断されたか、または疑われている、請求項１に記載の方法。
  6. 神経変性障害が、アルツハイマー病（ＡＤ）、血管疾患性認知症、前頭側頭型認知症（ＦＴＤ）、大脳皮質基底核変性症（ＣＢＤ）、進行性核上性麻痺（ＰＳＰ）、レビー小体型認知症、神経原線維変化優位型老年期認知症、ピック病（ＰｉＤ）、嗜銀顆粒病、筋萎縮性側索硬化症（ＡＬＳ）、他の運動ニューロン疾患、グアムパーキンソン認知症複合、ＦＴＤＰ－１７、リティコ－ボディグ病、多発性硬化症、外傷性脳損傷（ＴＢＩ）、およびパーキンソン病からなる群から選択される、請求項５に記載の方法。
  7. 生体試料から小胞を単離することが、以下：生体試料中に存在する小胞が薬剤に結合して小胞－薬剤複合体を形成する条件下で、生体試料を薬剤と接触させること；および小胞－薬剤複合体から小胞を単離して小胞を含有する試料を得ること、ここで試料中に存在する小胞の純度が生体試料中に存在する小胞の純度より大きい
    を含む、請求項１に記載の方法。
  8. １つ以上のバイオマーカーの少なくとも１つが、タウ、リン酸化タウ、Ａβ１－４２、ＴＤＰ－４３、α－シヌクレイン、ＳＯＤ－１、ＦＵＳ、ＦＫＢＰ５１、ＩＲＳ－１、リン酸化ＩＲＳ－１、カテプシンＤ（ＣＴＳＤ）、１型リソソーム関連膜タンパク質（ＬＡＭＰ１）、ユビキチン化タンパク質（ＵＢＰ）、熱ショックタンパク質７０（ＨＳＰ７０）、ニューロン特異的エノラーゼ（ＮＳＥ）、ニューロフィラメント軽鎖（ＮＦＬ）、低密度リポタンパク質受容体関連タンパク質６（ＬＰＲ６）、熱ショック因子１（ＨＳＦ１）、およびリプレッサーエレメント１－サイレンシング転写因子（ＲＥＳＴ）、ＣＤ９、ＣＤ６３、ＣＤ８１、およびＣＤ１７１からなる群から選択される、
    生体試料中の１つ以上のバイオマーカーのレベルを測定することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
  9. 対象における神経変性障害を診断もしくは予後判定するためのキットであって、小胞に特異的に結合する１つ以上の薬剤、バイオマーカーに特異的に結合する１つ以上の薬剤、生体試料を収集し、およびまたは保持するための１つ以上の容器、ならびにその使用のための指示を含み、ここで神経変性障害が変更されたバイオマーカーレベルと関連し、かつバイオマーカーはシナプトフィジン、シナプトポジン、シナプトタグミン、およびヒト成長関連タンパク質４３（ＧＡＰ４３）からなる群から選択され、ここで生体試料は全血、血清、または血漿からなる群から選択され、神経変性障害が、アルツハイマー病（ＡＤ）または前頭側頭型認知症（ＦＴＤ）である、キット。
  10. 小胞が、エキソソーム、微粒子、微小胞、ナノソーム、細胞外小胞、およびエクトソームからなる群から選択される、請求項９に記載のキット。
  11. 薬剤が、ポリクローナルまたはモノクローナル抗体である、請求項９に記載のキット。
  12. 薬剤が、モノクローナル抗ヒトＮＣＡＭ抗体、モノクローナル抗ヒトＣＤ１７１抗体、モノクローナルＣＤ９抗体、モノクローナルＣＤ６３抗体、モノクローナルニューロン特異的エノラーゼ抗体、またはモノクローナルＣＤ８１抗体である、請求項９に記載のキット。
  13. エキソソームが、ニューロン由来のエキソソーム、アストロサイト由来のエキソソーム、オリゴデンドロサイト由来のエキソソーム、およびミクログリア由来のエキソソームからなる群から選択される、請求項１０に記載のキット。
  14. タウ、リン酸化タウ、Ａβ１－４２、ＴＤＰ－４３、α－シヌクレイン、ＳＯＤ－１、ＦＵＳ、ＦＫＢＰ５１、ＩＲＳ－１、リン酸化ＩＲＳ－１、カテプシンＤ（ＣＴＳＤ）、１型リソソーム関連膜タンパク質（ＬＡＭＰ１）、ユビキチン化タンパク質（ＵＢＰ）、熱ショックタンパク質７０（ＨＳＰ７０）、ニューロン特異的エノラーゼ（ＮＳＥ）、ニューロフィラメント軽鎖（ＮＦＬ）、低密度リポタンパク質受容体関連タンパク質６（ＬＰＲ６）、熱ショック因子１（ＨＳＦ１）、およびリプレッサーエレメント１－サイレンシング転写因子（ＲＥＳＴ）、ＣＤ９、ＣＤ６３、ＣＤ８１、およびＣＤ１７１からなる群から選択される１つ以上のバイオマーカーに特異的に結合する１つ以上の薬剤をさらに含む、請求項９に記載のキット。
  15. 小胞を含む対象から得られた生体試料から小胞を単離すること；および生体試料中の１つ以上のバイオマーカーを検出することを含む方法であって、１つ以上のバイオマーカーの少なくとも１つが、シナプトフィジン、シナプトポジン、シナプトタグミン、およびヒト成長関連タンパク質４３（ＧＡＰ４３）からなる群から選択され、ここで、生体試料は全血、血清、または血漿である、方法。
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