JPH09500209A - 哺乳類の結合組織マトリックスの分解の指標としてのykl−40の検定方法 - Google Patents

哺乳類の結合組織マトリックスの分解の指標としてのykl−40の検定方法

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Abstract

(57)【要約】 この発明は、哺乳類の結合組織の分解に関する哺乳類の疾患状態の存在を確認し、かっ該状態を監視する方法である。この方法によって、診断または予後を行うのに有為な濃度のYKL−40タンパク質および/またはYKL−40ペプチドが生体試料中に存在しているか否か検出され、測定される。この方法は、例えば、炎症性若しくは退行性の関節疾患の存在または臓器の結合組織の退行を確認するのに利用できる。また、この発明の方法で検出され定量されるYKL−40の血清中濃度は、癌が再発および/または転移した後続いて乳癌患者が生存する期間の予後も示唆している。図は、実質的に純粋な血清YKL−40のゲル濾過カラムにおける溶離位置を示す。

Description

【発明の詳細な説明】 哺乳類の結合組織マトリックスの分解の指標としてのYKL−40の検定方法 関連米国特許願 この件は、1993年7月9日に出願され現在は放棄されている米国特許願第 08/089,989号の一部継続出願である。 政府の権利の説明 この発明は、米国国立衛生研究所から授与された助成番号AR−27029の 下に政府援助を部分的に受けてなされた。米国政府がこの発明についてある種の 権利を有している可能性がある。 発明の背景 1.発明の分野 この発明は、啼乳類の結合組織の細胞外繊維マトリックスの代謝に関連する循 環タンパク質の同定に関する。さらに詳しくは、この発明は、哺乳類の結合組織 代謝に関連するタンパク質であるYKL−40の分子およびフラグメントを検出 および定量する検定方法に関する。また、この発明には、哺乳類のYKL−40 の血清中濃度と、関節疾患や或る種の腫瘍の転移など、マトリックス代謝が役割 を演じる疾患の存在および状態との相関関係を示すことも含まれる。 2.関連技術の説明 哺乳類の結合組織(例えば、関節の軟骨、血管系とリンパ系の脈完璧組織など )の細胞外マトリックスは、細胞の結合組織からの移動に対して、強度および( 程度を変えて)バリヤーを付与する。しかし、ある種の疾患の過程で、該マトリ ックスは、加水分解酵素に よって分解される。該マトリックスが分解されるにつれて、結合組織の統合性が 損われて、組織の細胞、副生物およびマトリックス代謝の他の残留物が体液およ び/またはリンパ管または血管の循環系中に漏出する。これらの分子および細胞 を検出すれば、或る特定の場合には、細胞外マトリックスがどのようにして合成 され、そしてどのようにして失われるのかを含めて、細胞外マトリックスの生化 学的特性に関する情報が得られる。また、マトリックスの異常代謝が行われてい る間に産生および/または分泌される特定の分子が疾患の過程に密接に関連して いる場合、患者の体液および/または組織中の該分子を定量することは、臨床医 がその疾患の経過を監視するのに役立つ。 ヒトの関節の軟骨は、いくつもの異なる種類のタンパク質とプロテオグリカン を含有し、そのうちのいくつかは関節軟骨中にしか存在していないことが知られ ている。マトリックスのこれら成分は、マトリックスが或る種の関節疾患の過程 で分解すると、軟骨の組織から放出される。特定の体液または組織中に存在する 放出されたマトリックス成分(そのフラグメントと類縁巨大分子を含む)の量は 、その疾患の強さと相関関係がある。逆に、関節軟骨の損傷が可逆的である場合 (例えば、関節組織の感染症で起こる二次反応性関節炎(secondary reactive a rthritis)の場合)は、予め測定された放出マトリックス成分の濃度の減少は、 その疾患の寛解の程度と相関関係がある。 しかし、実際は、軟骨および他の結合組織の代謝に関する信頼できる指標の同 定、並びにこれら指標を検出する検定法の開発は、難しい課題であることが分か ってきた。ある種の放出されたフラグメントと分子は、リンパ節、肝臓および食 作用によって循環系から迅 速に除去される(例えば、Frazer他の論文、Hyaluronan、Sources Turnover and Metabolism、Clinical Impact of Bone and Connective Markers、31〜49 頁、(Acad.Press社、1989年)、Smedsrodの論文、「Catabolism in Liver Sinusoids」、上記文献中51〜73頁、およびHeinegardの論文、Br it.J.Rheumatol.、30(Suppl.1)、21〜24頁、1991年を参照 )。さらに、ある種の分子がいくつもの異なる結合組織中に存在し、確かめられ ていないその分子の循環濃度に基づいて特定の組織の代謝に関与している。特定 分子の濃度によって問題の組織の代謝を追跡できる場合でも、これらの分子は、 疾患の段階で、その大量がまたは結合組織が失われたときに、検出できない濃度 まで減少するかまたは構造が生化学的に変化する。 したがって、当然のことであるが、検定法特に血清を利用する検定法(特定の タンパク質の濃度を関節疾患の活性と関連づける検定法)を開発する試みが成功 不成功を交えて行われている。Rohdeと同僚は、リウマチ様関節炎(RA) の患者のアミノ末端のIII型プロコラーゲンペプチドとその分解生成物の血清 中濃度の放射線免疫検定法(RIA)を報告している(Rhode他の論文、E ur.J.Clin.Invest.、9巻、451〜459頁、1979年) 。このプロペプチド(P−III−NP)は、いくつもの体液中に検出すること ができる。その後の報告で、Rhodeらの放射線免疫検定法を用いてP−II I−NPの血清中濃度を疾患の活性に関連づける試みがなされている(Hφrs lev−Petersen他の論文、Arth. and Rheum.、第5 巻、592〜599頁、1986年)。P−III−NPの血清中濃度は、活性 RAの患者の場合、著しく上昇するが、この濃度は不活性 RAの患者でも同様の程度まで上昇するので、これら二つの状態をP−III− NPの濃度だけに基づいて識別することは困難である。 RAの患者の他の結合組織の代謝物と成分の血清中濃度の検定が、治療のプロ トコルに関連して試みられ、そのプロトコルの成功が評価されたが、やはり成功 と不成功が混じった状態であった。例えば、Hφrslev−Petersen 他の論文(上記文献)は、P−III−NP、免疫反応性プロピルヂヒドロキシ ラーゼタンパク質(1RPH)、IV型コラーゲンの7S領域(Col IV、 7S)およびラミニンのフラグメントPI(S−Lam)(これらは、細胞外介 在コラーゲン類と基底膜類の代謝に関連している)の血清中濃度を測定した。P −III−NP、1RPHおよびCol IV、7Sの血清中濃度は、RA患者 の場合(健康な成人と比べて)上昇したが、その疾患が明らかに寛解していて、 正常状態まで減少しなかった。また、S−Lamの濃度は、活性RA患者と不活 性RA患者の両者ともに正常のままであった。したがって、これらのタンパク質 的血清中の存在と量は、RAの経過または寛解と明確な相関関係がないようであ る。 また、同様の難しさによって、他の結合組織の疾患の経過に対する信頼できる 指標の同定が妨げられている。したがって、結合組織代謝に対する信頼できる指 標として役立つ候補的分子とフラグメントの同定は、臨床化学の研究の重要な目 標である。この目的のため、マトリックス生成細胞による特定のタンパク質の発 現が、抗原の免度検定法および候補的指標タンパク質をコードするmRNAのハ イブリッド形成検定法によって評価された。しかし、細胞外マトリックスからの タンパク質の単離は、そのマトリックスの多数の成分になる分泌タンパク質の同 定に限定される。そのため、候補的タンパ ク質の同定は制限された。 1992年に、この発明の発明者らは、マトリックス形成細胞が分泌する全て のタンパク質の同定法を報告した(Johansen他の論文、J.Bone and Min. Res.、第7巻、501〜512頁、1992年)。この 方法を用いて、40kDのタンパク質をヒト骨細胞の分泌タンパク質として同定 した。この発明の発明者らは、上記のタンパク質(そのN末端の最初の3個のア ミノ酸と分子量にちなんでYKL−40と命名した)が骨におけるビタミンDの 作用に役割を果しているという仮設を立てた。YKL−40は、その乳腺が退行 しつつある非泌乳雌牛の乳房の分泌物中に存在しているとRejmanらが同定 したのと同じタンパク質のようである(Rejman他の論文、Biochem . Biophys. Res. Commun.、第150巻、329〜33 4頁、1988年)。 以下に詳細に述べるように、その後、YKL−40は、リウマチ様関節炎、骨 関節症などの異種の病状を有する疾患を含む関節疾患の信頼できる指標として役 立つことが発見されたのである。予想外のことであったが、YKL−40の血清 中濃度は、乳癌細胞が転移している患者の場合著しく上昇し、特にその癌が再発 し転移してから比較的短期間生存する患者の場合に著しく上昇することが発見さ れたのである。さらに、この発明の発明者らは、肝臓、前立腺などの臓器の結合 組織が分解しているヒトの血清中に、著しく高い濃度のYKL−40が出現する ことを測定した。 したがって、この明細書で述べている生体試科中のYKL−40の濃度を検出 し定量する方法は、関節疾患のみならず癌細胞の転移の経過を示す手段を提供す る。さらに、YKL−40の血清中濃度 と結合組織の代謝との明らかな関係に基づいて、上記の方法は、結合組織の代謝 が役割を演じる、例えば骨粗しょう症のような他の疾患の診断と監視を行うのに 有用であろうと予測することができる。 発明の概要 疾患の活性を結合組織マトリックスの損失および/または合成に関連づけるこ とができる疾患の指標を検出し定量することは、疾患とその改善の両方の経過を 診断し監視するのに有益である。その指標の一つが約40kDの分子量を有する タンパク質のYKL−40であり、このタンパク質は、関節疾患のヒト患者の血 液と滑液中ならびに乳癌または肝臓などの臓器の障害がみられるヒト患者の血液 中の濃度が高いことが発見されたのである。 これらの症状の共通点は、それらの結合組織の損失に対する関係である。具体 的に述べると、関節疾患での結合組織の損失は、その疾患の過程で放出される酵 素によって分解されることが原因である。癌細胞の転移の場合は、血管壁および おそらく身体臓器の結合組織が分解して原発癌組織から細胞が移動できるように なると考えられる。同様に、硬変症のような臓器の退行変性疾患における臓器組 織の損失の場合は、その臓器内の結合組織も分解されていると考えられる。 したがって、この発明の目的は、YKL−40に対して特異的な抗体、および 適切な場合には検出可能に標識をつけた抗原(YKL−40)、を用いて生体試 科中のYKL−40を検出し定量する方法を提供するものである。 この発明の他の目的は、生体試科中に検出されるYKL−40の濃度によって 示されているような結合組織の損失および/または合 成に関連する疾患の診断方法を提供することである。この点について、この発明 は、関節疾患(例えばRA)、癌細胞の転移(例えば、乳癌の場合における)、 骨の結合組織の損失に関連する疾患(例えば、骨粗しょう症および骨関節症)、 ならびに臓器の結合組織および/または他の組織の損失に関連する疾患(例えば 肝硬変)を診断するのに、特に有用であると考えられる。 この発明の他の目的は、YKL−40の濃度を定量して、YKL−40の存在 に関連する結合組織の代謝に関係がある疾患の経過および/または改善を監視す る方法を提供することである。やはり、この発明は、関節疾患(例えばRA)、 癌細胞の転移(例えば、乳癌の場合)、骨粗しょう症、骨関節症などの骨の結合 組織の損失に関連する疾患、および臓器の結合組織の損失をもたらす例えば肝硬 変のような疾患の経過および/または改善を追跡するのに、特に有用であると考 えられる。 図面の簡単な説明 図1は、実質的に純粋な血清YKL−40の、ゲル濾過カラムの溶出位置を示 す。 図2は、炎症性リウマチ関節疾患がみられるヒト患者から採集した生体試科( 血清と滑液)中のYKL−40を放射線免疫検定法で測定した結果を示す。精製 されたYKL−40を●印で示す。健康人のYKL−40の血清中濃度を○で示 し、リウマチ様関節炎の患者由来の血清中のYKL−40の濃度を△印で示し、 そしてリウマチ様関節炎の患者の滑液中のYKL−40の濃度を□印で示す。 図3は、関節疾患にかかっていると診断されたヒト患者から採集した血清中の YKL−40および関節疾患の他の生化学的指標の検定結果を示す。 図4(a)〜(b)は、RAに対するメチルプレドニソロン(MP)による治 療の効果についての1年間の研究結果における57名の活性RAの患者の血清中 YKL−40と血清中ヒアルロナンの濃度の変化を示す。MPによる治療を受け た患者は図中に●印で示し、一方、対照群の患者はプラシーボ(偽薬)を投与さ れた(○印で示す)。全ての患者がペニシラミンまたはアザチオプリンを投与さ れていた。 図5(a)〜(b)は、RAに対するメチルプレドニソロン(MP)による治 療の効果についての1年間の研究期間における57名の活性RAの患者の血清中 YKL−40と血清中ヒアルロナンの濃度の変化を示す。MPによる治療を受け た患者は図中●印で示し、一方、対照群の患者はプラシーボ投与された(○印で 示す)。全ての患者がペニシラミンまたはアザチオプリンを投与されていた。各 被検者について、最初の濃度を100%とし、その後の値は全て各々の最初の値 の百分率で表した。 図6は、その癌が再発し転移した後の乳癌患者60名(年齢29〜78歳)に ついて測定したYKL−40血清中濃度を、各患者がその後に生存した期間の長 さとの関係を示す。カプラン・メイヤー(Kaplan−Meier)生存曲線 を示す。 図7は、年齢が20〜29歳の137名の疾患なしの女性由来の血清と滑液中 に検出されたYKL−40の濃度を示す。 図8は、乳癌患者のYKL−40の血清中濃度(図6について述べたのと同様 にして測定)を同定し、そして各患者がその後その疾患が原因で死亡した時を示 すグラフである。これらのデータは、患者が満たした、この試験に入れるための 選択基準(実施例VIIIに記載されている)に従って確認されている。●また は○印=選択 基準#1を満たしている患者、□または■=乳癌が再発していない患者、×=選 択基準#2を満たしている患者、および/または△=選択基準#3を満たしてい る患者。白抜きと×の記号は、記録した時点でなお生存している患者を示し、黒 ぬりの記号は、記録した時点で死亡していた患者を示す。 図9は、乳癌の転移の主要部位(転移が起こっている場合)に関連する再発性 転移乳癌に関する試験で、患者の血清中に検出されたYKL−40の濃度を示す 。これらのデータは、患者が満たした、この試験に入れるための選択基準(実施 例VIIIに記載されている)にしたがって確認されている。●=選択基準#1 を満たしている患者、□=乳ガンが再発していない患者、×=選択基準#2を満 たしている患者、および =選択基準#3を満たしている患者。 図10は、骨への転移はあるが内臓は癌におかされていない再発性乳癌に関す る試験で、患者の血清中に検出されたYKL−40の濃度を示す。これらのデー タは、患者が満たした、この試験に入れるための選択基準(実施例VIIIに記 載されている)にしたがって確認されている。●=選択基準#1を満たしている 患者、□=乳癌が再発していない患者、×=選択基準#2を満たしている患者、 および =選択基準#3を満たしている患者。 発明の詳細な説明 A. 定義 以下の定義は、この発明の考案を簡単にするため提供するものである。したが って、これらの定義がこの発明を限定しているとみなすべきではなく、この発明 は、後述の特許請求の範囲によって範囲が定義される。 1.「抗体」としては、YKL−40タンパク質のエピトープ決定因子を捕捉す ることができるFabおよびF(ab′)2などの無傷の分子とそのフラグメン トが含まれる。 2.「抗原」(この発明の検定法に関連して使用される場合)は、YKL−40 タンパク質および/またはその免疫原性ペプチドフラグメントを意味する。YK L−40の遺伝子の全コーディング領域は、配列番号:4として記載してある。 この発明には、YKL−40タンパク質とその免疫原性ペプチドフラグメントが 含まれると解される。 3.「哺乳類」という用語には、この明細書で用いる場合、ヒトおよび非ヒトの 両者が含まれる。 4.「mAb」はモノクローナル抗体を意味する。 5.「実質的に純粋の」という用語は、YKL−40を説明するのに用いる場合 、YKL−40とともに天然に見出される他の分子を特に含有していない実質的 に無傷の分子を意味する。 6.「疾患状態」は、哺乳類の疾病または損傷を意味する。 7.哺乳類の疾患状態でのYKL−40の役割に関する「関連する」という用語 は、哺乳類の組織または体液中へのYKL−40の放出を意味し、その放出は疾 患状態中またはその開始時に、疾患状態が開始すなわち発生した結果起こる。 9.「改善する」という用語は、疾患状態の寛解または治癒を含めて疾患状態の 重症度または悪化が軽減することを意味する。 10.YKL−40を「含有する」結合組織は、分泌されたYKL−40が作用 しているかまたはYKL−40が分泌されている結合組織を意味する。 B. YKL−40の単離と精製 この発明の方法によるすべての検定法に用いる抗体およびこの発明の方法によ る競合検定法に用いる抗原を生成させるために、YKL−40は、好ましくは実 質的に純粋の形態で生体試料から得るかまたは合成しなければならない。天然の YKL−40は、YKL−40が存在していることが知られている任意の哺乳類 の体液または組織から得ることができる。YKL−40の哺乳類中への自然の分 布はまだ完全に分かっていないが、YKL−40は、血清、滑液、および軟骨細 胞と骨肉腫細胞(MG63細胞系、米国、メリーランド州、ロックビル所在のA merican Type Culture Collection[「ATC C」])のならし培地の中に発見されている。ノーザンブロット分析法によって 、YKL−40のmRNAが、肝臓では高レベルで、脳、腎臓および胎盤では弱 く、ならびに心臓、肺および骨格筋では検出不能のレベルで発現されていること が分かっている(Hakala他の論文、J.Biol.Chem、第268巻 、25803〜25810頁、1993年)。 ならし培地は、好ましくはRPMI1640血清なし培地(米国、カリフォル ニア州、アービン所在のIrvine Scientific 社)を用い、当 該技術分野で公知の方法にしたがってYKL−40産生細胞を培養することによ って調製することができる。YKL−40は、当該技術分野で公知の方法、例え ば、アフィニティークロマトグラフィまたはゲル濾過法(例えば、米国、ニュー ジャージー州、ピスカタウェイ所在のPharmacia社から入手できるSE PHACRYL S−200−HR樹脂を使用)などによって精製される。YK L−40は、分子量が約40kDである。 そのN末端のアミノ酸配列は、配列番号:1として挙げた配列に示してある。Y KL−40の遺伝子の全コーディング領域は、配列番号:4に入っている。その N末端アミノ酸配列と内部アミノ酸配列(内部アミノ酸配列は、配列番号:2( 「YKL−40ペプチドA」)と配列番号:3(「YKL−40ペプチドB」) に示してある)が、細菌の多糖ヒドロラーゼ(キチナーゼ)と実質的に相同であ ることは、YKL−40が結合組織の多糖成分を分解するという結論を裏付けて いる。具体的に述べると、配列番号:2は、キチナーゼの内部アミノ酸配列の1 4/19残基と相関関係があり、一方YKL−40のN末端の配列の残基の約5 0%がキチナーゼのN末端配列(配列番号:3)と相関関係がある。また、YK L−40は、活性化されたマウスマクロファージ(PIR受託番号第S2787 9号)が分泌するタンパク質と実質的に同じ配列を有している。配列の整列状態 にいくらか差があるが、YKL−40の完全な383個の残基の配列(受託番号 第M80927号、配列番号:4を参照)の26〜359位の残基と、505個 の残基のマクロファージ分泌タンパク質の27〜369位の残基との間に、14 2個の同一性がある。 YKL−40が所定の疾患状態で機能する機構についての特定の理論によって この発明は限定されないが、上記の配列の同一性は、YKL−40が、細胞の細 胞外環境中のまだ同定されていない巨大分子のグリコシド結合を加水分解する酵 素であることを強く示唆している。キチン自体は、脊椎動物中に発見されておら ず、かつYKL−40は、明らかにキチナーゼ活性をもっていないので、恐らく 、先祖のキチナーゼが分岐進化して脊椎動物の酵素の特異性が変化し、その結果 現在はキチナーゼが標的としているのとは異なるグリコシド結合を開裂するので あろう。 健康な結合組織中で、YKL−40は、組織を正常に改造する役割を果たして いる。結合組織の分解性疾患に冒されているヒトの血清と滑液の中に以下に述べ るように検出されるYKL−40が著しく増大しかつ健康な細胞中にはYKL− 40は明らかに存在しないことから、YKL−40に関連する疾患でのYKL− 40の産生および/または分泌は、未知の疾患の過程によって異常なレベルまで 上昇すると考えられる。したがって、YKL−40は、単に分解された結合組織 の構造成分ではなくて、疾患の過程で活発な役割を演じる細胞産物のようである 。したがって、分泌されたYKL−40が作用するかまたはYKL−40が分泌 される結合組織は、便宜上、この明細書ではYKL−40「含有」結合組織と呼 ぶ。 この発明の検定法に用いるYKL−40とその免疫原性フラグメントは、当該 技術分野で公知の方法によって合成することもできる。従来の技術を利用し、全 長の遺伝子を当該技術分野で公知の適切な発現ベクターを使用して発現させるこ とができるし、または該ペプチドを、YKL−40に対する導出アミノ酸配列に 相当するアミノ酸を用いて化学的に構築することができる。 例えば、YKL−40は、過度の実験を行うことなく、α−アミノ基をt−B OCまたはFMOCなどで保護する通常使用されている方法で合成することがで きる。両方の方法では、単一のアミノ酸がペプチドのC末端から出発して各ステ ップで付加され段階的に合成が行われる(Coligan他の論文、「Curr ent Protocols in Immunology」、Wiley I nterscience社、991、 Unit 9参照)。この発明のペプチ ド類は、0.1〜1.0mMolのアミン類/gポリマーを含有するスチレン− ジビニルベンゼン共重合体を用いて、M errifield、J.Am.Chem.Soc.、第85巻、2149頁、 1962年、およびStewartおよびYoungの論文、Solid Ph ase Peptides Synthesis(Freeman、サンフラン シスコ、27〜62頁、1969年)などに記載されている各種の公知の固相ペ プチド合成法によっても合成できる。 この後著の方法では、化学合成が完了したとき、ペプチドは脱保護し、次いで 液体HF−10%アニソールで約15分間〜1時間0℃で処理してポリマーから 間裂させることができる。試薬類を蒸発させた後、1%酢酸溶液を用いてペプチ ドをポリマーから抽出し、次いで凍結乾燥して粗製物を得る。この粗製物は、通 常、例えば、溶媒として5%の酢酸を用いるSephadex G−15のゲル 濾過法のような方法で精製することができる。カラムの適当な画分を凍結乾燥し て均質のペプチドまたはペプチド誘導体が得られ、次にこれらは、アミノ酸分析 法、薄層クロマトグラフィー、高性能液体クロマトグラフィー、紫外吸収分光法 、モル旋光度、溶解度などの標準の方法によって特性を決定し、次いで固相エド マン分解法によって定量することができる。 また、YKL−40およびYKL−40ペプチド類を製造するのに用いるDN A配列は、いくつもの方法で得ることができる。例えば、そのDNAは、該技術 分野で公知のハイブリッド形成法を用いて単離することができる。これらの方法 としては、限定されないが、次の方法がある。すなわち、1)プローブを、ゲノ ムまたはcDNAのライブラリーとハイブリッドを形成させて共有されているヌ クレオチド配列を検出する方法、2)発現ライブラリーを抗体で選別して共有さ れている構造の特徴を検出する方法、および3)ポリメ ラーゼ連鎖反応(PCR)で合成する方法である。 ハイブリッド形成法は、各プローブが潜在的に、変性二本鎖DNAの不均質混 合物を含有しているハイブリッド形成試料中の特定のDNA配列の完全な相補体 である場合、標識をつけた混合合成オリゴヌクレオチドプローブを用いて、組換 えクローンを選別するのに有用である。このような選別の場合、ハイブリッド形 成は、一本鎖DNAまたは変性二本鎖DNAについて行うことが好ましい。ハイ ブリッド形成法は、問題のポリペプチドに関連するmRNA配列の量が極端に少 ない起源から誘導されたcDNAクトーンを検出するのに特に有用である。換言 すれば、非特異的結合を避けるために誘導したストリンジエントハイブリッド形 成条件(Maniatis、Molecular Cloning: A La boratory Manual、Cold Spring Harbor、1 984年)を用いることによって、例えば、標的DNAに混合物中の単一のプロ ーブとハイブリッドを形成させることによって、特定のcDNAクローンをオー トラジオグラフィで視覚化することができる。 YKL−40含有cDNAライブラリーは、cDNAから誘導された各種のm RNAを卵母細胞中に注射し、充分な時間をかけてそのcDNA遺伝子産物を発 現させ、次いで、例えば、YKL−40に対して特異的な抗体を用いるか、また は繰り返しモチーフのプローブとYKL−40に特徴的な組織発現パターンとを 用いることによって、所望のcDNA発現産物の存在を試験することによって選 別することができる。あるいは、cDNAライブラリーは、ポリペプチドに対し て特異的な抗体を用いて、少なくとも一つのエピトープを有するYKL−40に ついて間接的に選別することができる。 下記のC章で述べるように、このような抗体は、ポリクローナルまたはモノクロ ーナルの抗体として誘導することが可能であり、YKL−40cDNA(配列番 号:4参照)の存在を示す発現産物を検出するのに用いることができる。 適当なプローブが入手できるならば、核酸ハイブリッド形成法による選別法に よって任意の生物から任意の遺伝子配列を単離することができる。問題のタンパ ク質をコードする配列の一部分に相当するオリゴヌクレオチドのプローブは、化 学合成することができる。これを行うには、アミノ酸配列の短いオリゴペプチド ストレッチが分かっていなければならないということが要求される。そのタンパ ク質をエンコードするDNA配列は、その遺伝コードから導出できるが、そのコ ードの縮重を考慮しなければならない。配列が縮重している場合、混合付加反応 を行うことができる。これには、変性二本鎖DNAの不均一混合物が含まれてい る。このような選別の場合、ハイブリッド形成は、一本鎖DNAまたは変性二本 鎖DNAについて実施することが好ましい。 また、YKL−40またはそのフラグメントをエンコードする特定のDNA配 列は、1)ゲノムDNAから二本鎖DNA配列を単離し、次いで2)目的とする ペプチドに対して必要なコドンを提供するDNA配列を化学的に製造する、こと によって得ることができる。 YKL−40をエンコードする遺伝子は、組換え発現ベクター中に挿入するこ とができる。用語「組換え発現ベクター」は、適当な遺伝配列の挿入もしくは組 み込みによって操作された、当該技術分野で公知のプラスミド、ウイルスまたは 他の伝達体を意味する。この発現ベクターは、宿主の挿入された遺伝配列を有効 に転写できるようにするプロモータ配列を含有している。 宿主細胞の組換えDNAによる形質転換も、当該技術分野の当業者に公知の通 常の方法で実施できる。宿主がイー・コリ(E.coli)のような原核生物の 場合、DNAを取り込むことができるコンピテント細胞は、指数的成長相で培養 したのち収穫し、次に当該技術分野で公知の手順によってCaCl2法で処理し た細胞から製造することができる。あるいは、MgCl2またはRbClを使用 することができる。また、形質転換は、その宿主細胞に対する原形質を調製した 後、またはエレクトロポレーションで実施することができる。 この発明によって提供される、微生物が発現したポリペプチドまたはそのフラ グメントの単離と精製は、分離クロマトグラフィおよびモノクローナル抗体もし くはポリクローナル抗体を用いる免疫分離法を含む通常の方法で実施することが できる。 この発明のペプチド類とポリペプチド類には、YKL−40、YKL−40ペ プチドおよびそれをエンコードするヌクレオチドの機能誘導体が含まれる。「機 能誘導体」という用語は、ある分子の「フラグメント」、「変異体」、「類似体 」または「化学的誘導体」を意味する。この発明の任意のDNA配列のような分 子の「フラグメント」には、その分子の任意のヌクレオチドのサブセットが含ま れる。かような分子の「変異体」は、完全な分子またはそのフラグメントに実質 的に類似している天然産生分子を意味する。分子の「類似体」は、完全な分子ま たはそのフラグメントに実質的に類似している非天然産分子を意味する。 両者の分子のアミノ酸配列が実質的に同じであれば、その一方の分子はもう一 つの分子に「実質的に類似している」といわれる。実質的に類似のアミノ酸分子 は類似の生物活性を有している。したが って、2種の分子が類似の活性を有している場合、その分子の一方が他方の分子 に見られない追加のアミノ酸残基を含有していても、またはアミノ酸残基の配列 が同一でなくても、上記用語をこの明細書で用いるときは、両者の分子は変異体 とみなす。 さらに、ある分子が、通常はその分子の部分ではない追加の化学的部分を含有 している場合、別の分子の「化学的誘導体」といわれる。このような部分によっ て、その分子の溶解性、吸収性、生物学的半減期などを改善することができる。 あるいは、これらの部分によって、その分子の毒性を減少させたり、その分子の 望ましくない副作用を除くかもしくは少なくするなど、実施することができる。 上記のような作用を実現できる部分は、例えばRemington’s Pha rmaceutical Sciences, 第16版、Mack Publ ishing Co.社(米国、ペンシルバニア州、イーストン所在)、198 0年に開示されている。 YKL−40の一次アミノ酸配列の小さな改変(修飾)を行うと、この明細書 に記載のYKL−40ペプチドと比べて実質的に類似の活性を有するタンパク質 とペプチドが得られる。このような改変は、部位特異的突然変異誘発によって行 うような意図的なものであってもよく、または自然発生的なものでもよい。これ らの改変によって産生されるペプチドは、全て、YKL−40の生物活性が存在 している限り、この発明に含まれる。さらに、一つ以上のアミノ酸を欠失させて 、その生物活性を大きく変えることなく生成分子の構造を改変することができる 。この方法によって、一層広い用途を有する小さな活性分子を生成させることが できる。例えば、酵素が望ましい触媒活性または抗原活性を発揮するのに必要で ない、アミノ末端もしくはカルボキシ末端のアミノ酸を除くことができる。 C. YKL−40に対する抗体 ポリモノクローナルまたはモノクローナルの抗体を、下記のこの発明の免疫検 定法と治療法に用いることができる。実質的に純粋なYKL−40または抗原性 YKL−40ペプチドを適切な非ヒト哺乳類に、複数回、皮下または筋肉内に注 射することによってポリクローナル抗体を生成させることができる。YKL−4 0ペプチドの抗原性は、そのペプチドで免疫化された動物の抗体応答の大きさを 測定する通常の方法で測定することができる。一般に、抗YKL−40抗体を生 成させるために用いられるYKL−40ペプチドは、YKL−40に対して比較 的高い親和性を有する高力価の抗体の産生を誘発するYKL−40ペプチドでな ければならない。 所望により、免疫化を行うペプチドは、当該技術分野で公知の方法を用いて、 接合によって担体タンパク質に連結してもよい。ペプチドに化学的に連結される 、このような通常用いられる担体としては、キーホール・リンペット・ヘモシア ニン(KLH)、チログロブリン、ウシ血清アルブミン(BSA)および破傷風 毒素がある。その連結されたペプチドは、動物(例えば、マウスまたはウサギ) を免疫化するのに用いられる。YKL−40は、哺乳類の種に保存することがで きるので、YKL−40タンパク質の免疫原性を高めるため担体タンパク質を使 用することが好ましい。 次に、上記哺乳類から採取した血液から抗体を得る。ポリクローナル抗体を生 成させるのに用いる方法は、当該技術分野では公知である(例えば、Lango ne他編集、Methods of Enzymology,「Product ion of Antisera With Small Doses of Immuno gen: Multiple Intradermal Injections 」, Acad.Press社、1981年参照)。動物から産生されたポリク ローナル抗体は、例えば、その抗体が生成したペプチドが結合されているマトリ ックスに結合させ、次いでそのマトリックスから溶離することによって、さらに 精製することができる。当該技術分野の当業者にとって、ポリクローナル抗体お よびモノクローナル抗体の精製および/または濃縮に用いる免疫学的技術に共通 の各種の方法は、公知である(例えば、Coligan他の論文、Unit 9 、Current Protocols in Immunology、Wil ey Interscience、1991年参照)。 しかし、産生されるYKL−40の抗体は、モノクローナル抗体(「mAb」 )が好ましい。モノクローナル抗体を製造する場合は、マウスまたはラットを免 疫化することが好ましい。「抗体」という用語には、この発明で用いられる場合 、エピトープ決定因子を捕捉できるFabおよびF(ab´)2などの無傷の分 子とそのフラグメントが含まれる。また、この明細書では、用語「この発明のm Ab」は、YKL−40に対して特異性を有するモノクローナル抗体を意味する 。 mAbを分泌するハイブリッドーマを製造するのに用いる一般的な方法は、公 知である(KohlerとMilsteinの論文、Nature、256巻、 495頁、1975年)。要約すると、KohlerとMilsteinが報告 しているように、その方法は、黒色腫、奇形癌、または子宮頚、グリオームもし くは肺の癌がみられる5名の別個の患者の部位ドレーニングリンパ節(regi onal draining lymph node)からリンパ 球を単離し(試料は外科試料から得た)、細胞をプールし、その細胞をSHFP −1と融合させることで構成されている。癌細胞系に結合する抗体を産生するハ イブリッドーマを選別した。 mAbのYKL−40特異性の確認は、比較的日常的な選別法(例えば酵素結 合イムノソルベント検定法、すなわち「ELISA」法)を用いて、問題のmA bの基本的な反応パターンを測定することによって実施することができる。 また、mAbを評価するため、被検mAbがこの発明のmAbが上記のように して単離されたYKL−40に結合するのを妨げるか否かを測定することによっ て、過度に実験を行わずに被検mAbがこの発明のmAbと同じ特異性を有する か否かを測定することも可能である。被検mAbがこの発明のmAbと競合する 場合(この発明のmAbによる結合の際に減少することによって示される)は、 その2種のモノクローナル抗体は同じかまたは密接な類縁関係にあるエピトープ に結合するようである。 あるmAbがこの発明のmAbの特異性を有しているか否かを測定するさらに 別の方法は、この発明のmAbを、このmAbが一般に反応する抗原とともにプ リインキュベートし、次いで被検mAbが、抗原を捕捉する性能を阻害されるか 否かを測定する方法である。被検mAbが阻害されたならば、おそらく被検mA bはこの発明のmAbと同じかまたは密接な類縁関係にあるエピトープ特異性を 有している。 D. 免疫検定法 使用される免疫検定法は、疾患がみられる患者のYKL−40の濃度が、健康 なヒトに存在している正常な濃度および/または患者 について測定されたバックグラウンド濃度から区別できるよう定量的でなければ ならない。したがって、検出可能な標識を用いる固相の競合サンドイッチ法(間 接法または直接法)が好ましい。この標識は、抗体のYKL−40抗原への結合 を示す検出可能なシグナルを提供する。この抗体または抗原は、放射性同位元素 、酵素、蛍光分子、化学発光分子、生物発光分子およびコロイド金を含む、検出 可能なシグナルを提供する当該技術分野で公知の任意の標識で標識を付けること ができる。公知の検定法の中で、放射線免疫検定法(RIA)がその感度からみ て最も好ましい。したがって、放射性同位元素が好ましい標識である。 抗体に直接結合させることができるかまたはYKL−40抗原に間接的に結合 させることができる金属イオンの列は、当該技術分野の当業者にとって公知であ り、125I、111In、97Ru、67Ga、68Ga、72As、89Zr、90Yおよび20 1 Tlがある。抗原結合特異性を犠牲にすることなく結合が容易なことから好ま しいのは、125I(ナトリウム塩、英国、Amersham社)である。YKL −40に125Iで標識をつけることは、Salacinski他の論文、Ana l.Biochem.、117巻、136〜146頁、1981年に記載されて いる方法で行うことができる。125Iの標識をつけるのに用いるヨードジェン( iodogen)(1,3,4,6−テトラクロロ−3α,6α−ジフェニルグ リコルリル)は、英国、チェスター所在のPierce and Warrin er社から市販されている。 この発明の放射線免疫検定法は、実質的に等しい容積のYKL−40抗血清と YKL−40トレーサとともにインキュベートした基準また試料を使用する。標 準と試料は、一般に2回ずつ検定する。 この発明の検定法の感度(検出限界)は、約10μg/Lである。この文脈にお いて、感度は、ゼロ結合値(zero binding value)の標準偏 差の2倍に等しい検出可能な質量と定義する。標準曲線は、一般に20〜100 μg/Lの範囲で直線である。以下の実施例で説明する検定法の検定内および検 定間の変動係数は、それぞれ<6.5%と<12%である。 放射線同位元素以外の標識を用いる検定法は、必ずしもRIAほどに鋭敏では ないが、特定の利点があるので、好ましいRIA法の代替法として使用できるこ とが、当該技術分野の当業者であれば分かるであろう。例えば、酵素結合イムノ ソルベント検定法(ELISA法)は、ELISA微量滴定リーダーと、多数の 研究所および臨床研究所で容易に入手できる試薬を使用して容易に自動化するこ とが出る。蛍光、化学発光および生物発光の標識は、視覚で検出できる利点があ るが、抗体によって補足される抗原の量を検定法で定量するには放射性同位元素 ほど有用ではない。 さらに、当該技術分野の当業者にとって分かっていることであるが、生体試料 中のYKL−40の存在を検出し定量するのに免疫検定法以外の方法を使用でき る。例えば、YKL−40をエンコードするポリヌクレオチドは、当該技術分野 で公知のポリメラーゼ連鎖反応(PCR)による定量プロトコルを用いて検出す ることができる。定量PCR法を実施するのに好ましい方法は、標的YKL−4 0遺伝子鋳型とは配列または大きさが異なる競合体になる、変位を誘発された一 つ以上の塩基対を含有する競合体鋳型を用いて行う競合PCR法である。生成す るPCR産物の一本鎖(通常はアンチセンスストランド)が、適切な反応物にし っかり結合された固相支持体に、アミノ−カルボキシル、アミノ−アミノ、ビオ チン−ストレ プタビジンなどを経由して適切にしっかり結合されて固定化されるように、プラ イマーのうちの一つはビオチニル化されるかまたは好ましくはアミノ化される。 PCR産物、固相支持体および反応物間の結合が共有結合であると、その結合の 変性条件下での切断に対する耐性の信頼性が高くなるので最も好ましい。 PCR産物のアミノ化またはビオチニル化されたストランドが一旦固定化され ると、結合されていない相補ストランドは、アルカリ性変性洗浄で分離され、反 応環境から除去される。標的および競合体の核酸に対応する配列特異的オリゴヌ クレオチド(「SSO」)は、検出標識で標識をつける。次に、このSSOは、 上記の除去された結合されていないセンスストランドの競合なしで、上記アンチ センスストランドとハイブリッドを形成させる。過当な検定試薬を添加し、使用 された検出標識と固相支持手段に適当なELISA測定手段、好ましくはELI SAマイクロプレートリーダーによって、ハイブリッド形成度を測定する。標的 と競合体の鋳型を含む鋳型を増幅するPCR反応から別個に誘導した標準曲線を 用い、上記の測定値を比較して標的核酸の含有量を求めた。この方法は、定量的 であり、PCRのサイクルに左右されず、かつSSOプローブと、PCR産物の 相補ストランドとの競合による影響を受けない点が有利である。 あるいは、重合ステップの一部とハイブリッド形成ステップの全てを固相支持 体上で実施してもよい。この方法では、ヌクレオチド重合プライマー(好ましく はオリゴヌクレオチド)がPCR産物のストランドではなくて固相支持体に捕捉 される。標的と競合体核酸PCR産物を溶解して固相支持体に添加して、次いで 重合ステップを実施する。重合産物の結合されていないセンスストランドを前記 変性条件下で除去する。 標的対競合核酸の比率は、適当な測定手段(好ましくはELISAリーダー) と上記標準曲線を用いて、標識をつけたオリゴヌクレオチドSSOプローブを検 出することによって求めることができる。この方法の効率は、非常に大きいので 、重合ステップの連鎖反応が不必要になり、その結果、この方法を実施するのに 要する時間が短くなる。最終の重合産物は、ハイブリッドを形成するために反応 管から固相支持体に移す必要がないので、損失もしくは損傷する可能性が制約さ れるから、この方法の正確さは高くなる。しかし、特別の試料の場合必要ならば 、PCRを使用して別個の反応管内で標的と競合体の核酸を増幅し、次いで最終 の重合反応を固相支持体上で実施してもよい。 当該技術分野の当業者にとって公知の、結合したPCR産物が生々しているの を示す異なる検出可能なシグナルを提供できる分子(例えば、標的と競合体PC R産物の生成を示す異なる色を呈する標識ヌクレオチドクロモソーム)を、その 反応の最後の数サイクル中に反応溶液に添加してもよい。また、標的対競合体核 酸の比率は、ELISA法などの適当な測定手段および免疫化ハイブリッド形成 プライマーの3’末端に連結された検出標識に対して反応性の試薬を用いて求め ることができる。また、この方法は、従来の非競合PCRのプロトコルを実施す ることによって、特別の遺伝子が試料中に存在しているか否かを(遺伝子を定量 することなく)検出するのに適用することもできる。 当該技術分野の当業者であれば、上記の方法に用いるのに適したプライマーを 選択する方法を知っているかまたは容易に確認できるであろう。上記方法につい てのさらに詳細な事項は、以下の文献の 開示事項を参照して得ることができる。すなわち、Kohsaka他の論文、N uc.Acids Res.、21巻、3469〜3472頁、1993年、B unn他の米国特許第5,213,961号、およびInnis他の論文、PC R Protocols:A Guide to Methods and A pplications、Acad.Press社、1990年である。なお、 これら文献の開示事項は、単に、定量PCRプロトコルについての現在の技術水 準を示す目的で本明細書に援用するものである。 E. 診断への応用 以下の実施例に示すように、YKL−40の濃度の測定値に基づいた疾患の診 断は、疾患がみられない対照グループで測定した濃度または特別の患者で測定し たバックグラウンド濃度と比較することによって行うことができる。その診断は 、検定結果と、下記の実施例に記載されているRAと乳癌の診断基準のような、 臨床技術分野の熟練者に知られている疾患の他の兆候とを関連づけることによっ て確認することができる。 疾患(例えば、RA)の改善をYKL−40の濃度の減少(および付随する軟 骨の修復)に関連づけることができる場合、患者から採取した生体検定試料(例 えば、滑液)中のYKL−40濃度は、治療を行う前(バックグラウンドを求め るため)および治療中定期的に測定しなければならない。YKL−40の濃度の 減少が一過性であることがあるから、検定は各治療の直前と各治療の後の時間間 隔をおいて(例えば4週間毎に)行うことが好ましい。治療の過程、腫瘍の荷重 (tumor load)などの臨床上の変数によって、当該技術分野の熟練医 師は、診断または疾患治療の監視を目的とする検定の適当な実施計画を決定する ことができる。 場合によっては、血清のYKL−40が問題の組織以外の起源から生じること があるので、試料は、できれば問題の組織化ら採取すべきである。例えば、関節 疾患を診断または監視する場合、検定試料は、冒されているかまたは冒された可 能性がある関節の滑液から抜き取ることが好ましい。しかし、腫瘍の転移を診断 し監視する場合は、検定試料の好ましい起源は、血液である。当該技術分野の当 業者であれば、YKL−40が指標である特別の疾患を診断するために用いるの にどの検定試料の起源が最も適当であるかを容易に決定することができるであろ う。 特別の疾患の発現または改善を示すYKL−40の濃度は、疾患によって変化 し、また、変化の程度は小さいが、患者によって変化する。しかし、一般に、実 施例に提供したデータが示しているが、736名の子供と成人の試料グループ由 来の血清中に検出されたYKL−40の濃度の中央値は、子供(6〜17歳)の 場合80μg/lであり、成人(20〜79歳)の場合は102μg/lであっ た。子供または69歳より若い成人の異なる年齢グループ間で、これらの数値に 統計的に有意な変化は全く認められなかった。しかし、69歳を超える成人は、 YKL−40の血清中濃度が69歳より若い成人より高い傾向がみられた。した がって、疾患の発症、悪化または改善を診断するのに利用する、問題のYKL− 40の濃度の変化は、正常集団(すなわち健康集団)とは統計的に有意な濃度差 があり、かつ問題の疾患にかかわっている臨床技術分野の熟練者にとって公知の 疾患の発生および/または改善の他の臨床兆候に相関関係がある変化である(す なわち診断を行うのに有意な濃度のYKL−40)。 例えば、炎症性関節疾患の場合、YKL−40の滑液中濃度は、 関節疾患の他の生化学的指標、特に滑液中のプロテオグリカンとコラーゲンの分 解に対する単球およびマクロファージによるエラストライティック(elast olytic)活性に関連づけることができる。また、YKL−40の濃度は、 滑液中の高くなったIL−6の濃度と良好な相関関係がある。IL−6は、軟骨 細胞と滑膜細胞によって分泌され、炎症を含む免疫応答を調節する働きを有する 。炎症性および退行性の関節症の患者の滑液中に、比較的高い濃度のIL−8が みられる。 いくぶん程度は低いが、YKL−40の濃度と急性C反応性タンパク質(CR P)の濃度の間にも相関関係がある。CRPは、リウマチ関節疾患の急性期に多 量に存在し、炎症の場合に生物学的役割を演じているようである。YKL−40 の濃度は、同様にP−III−NPの血清中濃度と相関関係があり、これは滑液 中のIII型コラーゲン代謝の局所的炎症変質を反映している。この発明は、特 別の診断法に限定するものではないが、YKL−40の濃度の上記相関関係は、 YKL−40の濃度が特に関節疾患の炎症を示すことを示唆している。もちろん 、この発明の方法にしたがって行われたYKL−40の測定で示されたいずれの 診断結果も、臨床技術分野の当業者に公知の疾患の臨床兆候を参照して、独立し て確認される。 その他の例として、乳癌患者の場合、YKL−40の血清中濃度は、乳癌がな い患者に比べて癌細胞の転移がみられる患者の方が高い。おそらく、血清中のY KL−40の濃度が高くなるのは、少なくとも一部は、血液中への癌細胞の流入 に対する結合障壁の退行が原因であろう。類似のプロセスに付随して癌細胞がリ ンパ循環系に流入すると考えられる。以下に示すデータによって実証されている ように、YKL−40の血清中濃度の上昇が検出されたことは、局 在部位、皮膚または孤立したリンパ腺に対してではなく内臓と骨への転移を示し ているようである。しかし、前者の転移は、従来の健康診断でかなり容易に検出 することができる。 さらに、YKL−40の濃度の大きな上昇は、乳癌が転移によって再発した患 者(特に骨および/または内臓への転移)の血清に出現する。年齢を釣り合わせ た対照群のYKL−40血清濃度の中央値(約102μg/l)に比べて、骨へ の転移が確認された患者(骨は乳癌細胞が転移するもっとも普通の部位である) のYKL−40血清中濃度の中央値は約3288μg/lであった。さらに、内 臓への転移が確認された患者のYKL−40血清中濃度の中央値は、約157μ g/lであった。 これとは対照的に、骨への転移に対して現在普通に使われている指標(血清の 含アルカリ性ホスファターゼ、骨アルカリ性ホスファターゼおよび骨Glaタン パク質)は、転移性乳癌の患者の場合、著しい変動を示し、特に血清中の骨Gl aタンパク質の増大は、乳癌の転移に対する診断には役立たないことが分かって いる。 興味深いことには、YKL−40血清中濃度の上昇は、各患者が癌の再発に続 いて生存が期待できる月数と相関関係があり、特にYKL−40血清中濃度が約 164μg/l以上の患者、さらに、わけてもYKL−40血清中濃度が約20 7μg/l(すなわち、「予後を行うのに有意な濃度」のYKL−40)以上の 患者にこの相関関係がある。一般に、YKL−40の濃度が高ければ高いほど、 生存期間は短い。 F. 医薬選別の用途 上記のように、YKL−40は、その産生が結合組織の退行に関連する疾患状 態の過程が増大するが水分解酵素のようである。特に、 YKL−40は、結合組織が修復されるより速く消化されるときその損失を起こ す結合組織の消化に関与しているようである。したがって、YKL−40の産生 および/または活性を阻害する薬剤は、論理的に結合組織の損失を制限すると期 待できる 上記の目的を達成するため、この発明のYKL−40タンパク質、ペ プチドおよび抗体は、YKL−40の潜在的なインヒビターを選別するのに有用 である。YKL−40活性の潜在的なインヒビターとしては、YKL−40に競 合して結合する基質分子およびYKL−40に対して特異的な抗体がある。例え ば、潜在的なYKL−40基質分子は、この発明の実質的に純粋なYKL−40 をYKL−40抗体に対して競合免疫検定法に用いて選別し、同定できる。しか し、当該技術ぶんやの当業者であれば、YKL−40に結合する基質分子は、結 合の動力学、アフィニティーなどの他のパラメータを測定することによって特性 を決定することができることは分かっているであろう。 ある分子がYKL−40を捕捉することが測定されたならば、他の潜在的基質 分子は、mAb類を、YKL−40に対する特異性で選別することについて先に 述べたようにして、阻害および/または競合結合を試験することによって結合性 について選別することができる。 G. 治療への応用 YKL−40酵素活性の上記予測が正確であるとすれば、YKL−40基質分 子および抗YKL−40抗体で阻害しおよび/またはYKL−40を、医薬とし て許容される基質分子に対して競合結合させることによって弱める(つまり、Y KL−40に対する宿主の応答例えば結合組織の消化を減少させる)ことができ ると期待され る。 上記目的を達成するため、所望の程度の純度を有するYKL−40基質分子ま たはYKL−40に対するアフィニティを所望の程度に持っている抗YKL−4 0抗体を、薬理学的に許容される担体と混合することによって、YKL−40基 質分子または抗YKL−40の組成物を投与用に調製する。上記の担体は、利用 される投与量および濃度では、受容者に対して非毒性である。このような組成物 の製造は、通常、上記特定のタンパク質と以下のもの、すなわち緩衝剤、アスコ ルビン酸などの酸化防止剤、低分子量のポリペプチド(約10個未満の残基)、 タンパク質、アミノ酸、グルコースもしくはデキストリンを含む炭水化物、ED TAなどのキレート薬、グルタチオンなどの安定剤、および賦形剤を混合して行 う。このような組成物は、凍結乾燥してもよく、医薬として許容される。すなわ ち、所望の用途に用いるため適切に調製され、認可される。 関節疾患および退行性の臓器疾患(例えば、肝硬変)を治療する場合、YKL −40の活性は、全身ではなくて関節または臓器を標的とする方が好ましい。問 題の関節または臓器に対する投与経路(例えば、注射、カテーテル挿入法など) は、臨床技術分野の熟練者にとって公知である。あるいは、患者の発現している 症状と達成すべき治療目的によって熟練臨床医師が変更した投与量で腸または非 経口の経路で投与してもよい。 YKL−40の活性および/または産生のレベルは、治療すべき疾患状態に関 連する結合組織の損失の臨床発現の低下を参照しながら上記の検定法で監視する ことができる。上記の結果を達成する投与量が、「治療上有効な」投与量とみな される。しかし、一般に、YKL−40基質分子の投与量は、約10単位/m2 〜20,000 単位/m2の範囲で変化させ、好ましくは、約5000〜6000単位/m2の範 囲であり、1週間ごとに1回以上、1日ないしは数日間に亘って投与される。 H. 治療および診断の用途に用いるキット この発明は、先に述べた診断試験と治療の用途に用いるキットを提供するもの である。診断と試験の用途の場合、このキットには下記のものの全てまたは一部 が入っている。すなわち、検定試薬、緩衝剤、YKL−40のタンパク質および /またはフラグメント、YKL−40組み替え発現ベクター、YKL−40のオ リゴヌクレオチドと他のハイブリッド形成プローブおよび/またはプライマー、 YKL−40基質分子、および/または適切な検定装置である。治療用製品には 、凍結乾燥されたYKL−40基質分子または抗YKL−40の懸濁液を再構成 するのに用いる滅菌食塩水または他の医薬として許容される乳液および懸濁液の ベース、YKL−40基質分子または抗YKL−40の組成物用の適切にラベル を付けて認可された容器、並びに上記の診断キットの要素とともに用いるこれら 治療用製品を入れるキットが含まれる。 YKL−40の濃度と、関節疾患活性、関節疾患の治療経過、臓器の分解、癌 細胞の転移および癌細胞生存率との相関関係を示す実施例を以下に述べる。しか し、これらの実施例は、この発明を限定するとみなすべきではなく、この発明の 範囲は、後記の特許請求の範囲によって定義される。 実施例I ヒト骨肉腫細胞系MG63からのYKL−40の単離と精製 ヒト骨肉腫細胞系MG63の無血清のならし培地からYKL−40を精製した (MG63細胞は、米国、メリーランド州、ロックビル所在のAmerican Type Cu lture Collectionから入手した)。10%の新生仔ウシ血清、100単位/ml のペニシリン、100μg/mlのストレプトマイシン、50μg/mlのビタ ミンCおよび1μg/mlのビタミンK1を含有するRPMI1640培地が入 っている100mmのシャーレ内で細胞を培養した。その培養物は、10%CO2 含有の加湿大気中で37℃でインキュベートした。細胞が密集状態になったと き、培地を取り出し、次に細胞層を10ミリリットル(ml)のリン酸緩衝食塩 水で2回洗浄した。 50μg/mlのビタミンCと1μg/mlのビタミンK1を含有する無血清 RPMI1640培地10mlを各シャーレに添加した。48時間後、ならし培 地を各シャーレからデカントし、次いで同じ濃度の添加成分を含有する新しい無 血清培地10mlで置換した。この手順を10日間48時間ごとに繰り返した。 ならし培地を遠心分離に付して細胞と残渣を除いて、使用するまで−20℃で貯 蔵した。 Nyrkos他の論文、Biochem.J.第269巻、265〜268頁、1990年に 記載されているヘパリン・アフィニティ・クロマトグラフィ法の改変法を用いて YKL−40を精製した。具体的に述べると、まず第一にYKL−40を、室温 で2時間攪拌することによって、HEPARIN−SEPHAROSE CL− 6B樹脂(Pharmacia社から入手)40ml(充填容積)に吸着させて、ならし 培地4.75Lから濃縮した。次に、この樹脂を2×24cmのカラムに入れ、 次いで0.05MのNaClの直線勾配液(各条件で200mlずつ)を用いて YKL−40を室温で上記樹脂から溶離 した。 YKL−40の純度を確認するため、先に述べたHEPARIN−SEPHA ROSE CL−6Bアフィニティ・クロマトグラフィ法から得たピーク画分の 第三画分ごとに得た5μlずつを、25μlのSDS負荷緩衝液と混合し、5〜 20%SDSポリアクリルアミド勾配ゲル(米国、カリフォルニア州、リッチモ ンド所在のBioRad,Laboratories社)の電気泳動に付し、次にクーマシーブリリ アントブルーで染色した。この発明の検定法で標準およびトレーサとして使用す る最終のYKL−40の濃度は、YKL−40の溶液1ml当たり1ミリグラム (mg)に対して吸光度が1.44であることに基づいている。 関節軟骨は、死亡後18時間以内の死体および骨関節症に対して関節置換を受 けている患者の膝から入手し、当該技術分野で公知の方法に従い逐次酵素消化方 で軟骨細胞を単離した。 (例えば、Guerne他の論文、J.Immun.第144巻、 499〜505頁、1990年を参照)。得られた細胞は、軟骨細胞の均一な集 団であった。というのは、細胞の単離には軟骨の表層のみを用い、そして繊維芽 細胞または滑膜細胞と異なり、その細胞は癒着性でなかったからである。 その細胞を、10%のウシ胎仔血清、100単位/mlのペニシリン、100 μg/mlのストレプトマイシンおよび50μg/mlのビタミンCを補充した DMEM高グルコース培地(米国、カリフォルニア州、アービン所在のIrvin Sc ientific社)中で培養した。細胞は、37℃で10%CO2含有の加湿大気中、 175cm2組織培養フラスコ(初代培養)または100mmのシャーレ(後記 継代)で培養させた。集密単層をトリプシン処理した後、細胞を1:3の比率で 継代培養を行った。分析に用いるならし培地を得るた め、細胞が集密状態に到達した後、培地を取り出し、細胞の層を30ml(17 5cm2フラスコ)または10ml(100mmのシャーレ)のリン酸緩衝食塩 水(PBS)で2回洗浄した。次に、抗体および50μg/mlのビタミンCを 含有する同容積の無血清DMEM高グルコース培地を48時間後に取り出し、同 容積の新しい無血清培地で代替した。この手順を14日間48時間ごとに繰り返 した。ならし培地は、1600×gで5分間、遠心分離に付して細胞と残渣を除 いて、使用するまで−20℃で凍結した。 実施例II 放射線免疫検定法に用いる検定試料の調製 1. 検定試料の起源 検定試料は、炎症例または退行性の関節疾患の49名の患者(34名の女性と 15名の男性、年齢23〜80歳、年齢の中央値65歳)の血清から得た。29 名の患者はRAに、7名は骨関節症に、4名は結晶因性関節炎に、2名は乾癖性 関節炎に、5名は反応性関節炎に、そして2名は単関節炎(monoarthritis)に それぞれ冒されていた。診断は、Arnett他の論文(1988年)、Arthritis Rh eum.第31巻、315〜324頁に記載されている判定基準(American Rheuma tism Association Standard)と、膝の臨床およびX線写真による検査と、そし て滑液の顕微鏡による直接検鏡とに基づいて行った。これらの患者は、血清中の CRP濃度が25〜1600(中央値165)であった。34名の患者は非ステ ロイド系の抗炎症薬を服用中であり、そして17名は緩徐作用性抗リウマチ薬を 服用中であった。15名の患者は、過去3か月間以内に全身的または 局所的に糖質コルチコイドによる治療を受けていた。膝の炎症は、触知可能な滑 膜の腫脹(範囲0〜3)および触診時の痛み(0〜3)からなる0〜6の範囲の 臨床指数の格付けによって評価した。 2. 血清および滑液の収集 血液の試料は、室温下で凝固させ、次に1500×gで10分間遠心分離に付 した。局所麻酔なしで通常の無菌法を利用して膝関節の吸引を実施した。滑液を 、1.2mmゲージの針を使用して、各被検者からできるだけ完全に取り出し、 エチレンジアミンテトラアセテート(EDTA)最終濃度5mM)が入っている 滅菌チューブに集めた。滑液試料は、外来残渣を除くため、1800×gで30 分間遠心分離に付した。試料は、直ちに分析するかまたは−80℃で貯蔵してそ の後分析した。 実施例III YKL−40の放射線免疫検定に用いる標識を付けた抗原と抗体の製造 1. 放射線ヨウ素で処理したYKL−40の製造 先に引用したヨードジェン(iodogen)法に従って、精製YKL−40に12 51(ナトリウム塩、英国、Amersham社)で標識を付けた。具体的に述べると、 10μgのYKL−40を、110μlの反応容積で、酸化剤として2μgのヨ ードジェン(英国、イングランド、チェエスター所在のPierce and Warriner社 )を用いて18.5MBqの1251とともに10分間インキュベートした。ヨ ウ素化は、反応混合物をヨードジェンチューブから移動させることによって停止 させた。標識を付けたYKL−40を、検定緩衝液(16 mMのリン酸ナトリウム緩衝液pH7.4、0.12MのNaCl、0.1%( w/v)のヒト血清アルブミン)と平衡化させたSEPHADEX G-25 カラム(1×1 2.5cm、Pharmacia社から入手)を用いて、遊離のヨウ素から分離した。標 識YKL−40の算出比活性は、約15Ci/gであった。YKL−40(精製 )およびRAの患者の血清から採取したYKL−40の溶離位置を図1に示す。 2. 抗体の製造 ニュージーランド白ウサギを、精製YKL−40を多くの部位に皮下または筋 肉内に毎月注射することによって免疫化した。各注射は、不完全フロイントアジ ュバント中に乳化したヒトYKL−40の0.5g(1:1)で行った。最初の 4回の注射は、2週間の間をおいて行い、4番目の注射を行ってから10〜12 日目にウサギから採血した。その後、注射は、4週間間隔で行い、各注射を終わ ってから10〜12日目に採血した。交差免疫電気泳動法によって、その抗体が YKL−40に対して単一特異性であることが分かった。 放射性同位元素の標識が、所定の検定法で等価の機能を有する抗原ではなく上 記の抗体に結合することを、当該技術分野の当業者は理解できるであろう。 実施例IV リウマチ様関節炎などの関節疾患の患者の血清および滑液中のYKL−40の 濃度を検定するYKL−40の放射線免疫検定法 実施例IIで述べた検定試料を以下のようにして検定した。YKL−40の抗 体、標準およびトレーサーは、検定緩衝液で希釈した。この検定法では、100 μlの標準または試料を、最終容積400 μlで、100μlのYKL−40抗血清(1:10,000)および100μ lのYKL−40トレーサー(約15,000カウント毎分)とともに、室温下 で20〜24時間インキュベートした。抗体が結合したトレーサーを、100p lのSAC−CEL(ロバ抗ウサギ抗体をコートしたセルロースの懸濁液、英国 、Wellcome Diagnostics Ltd.社)とともに室温下で30分間インキュベートす ることによって分離した。1mlの蒸留水を添加した後、そのチューブを200 0×gで10分間遠心分離し、上澄み液をデカントし、次に沈殿の放射能を自動 ガンマカウンタで計数して10,000カウントの時間を求めた。 精密さ(検定内の変動)は、単一の検定法で3個の品質管理血清の各々につい て繰り返し測定(20回)を行って算出した。再現性(検定間の変動)は、3個 の品質管理血清の各々について5か月間に亘って得たデータ(20回の検定)か ら算出した。対応する血清とEDTA血漿の試料中のYKL−40の濃度を75 名の血液提供者で比較した。 標準と試料は、2回ずつ測定した。標準曲線は、スプライン関数を用いて作成 した。 二つの患者群と対照の個々の血清中YKL−40濃度を図2に示す。炎症性リ ウマチ疾患の患者のYKL−40血清中濃度(中央値138μg/L、下側四分 位点〜上側四分位点103〜211μg/l)は、骨関節症の患者のYKL−4 0血清中濃度(中央値112μg/L、下側四分位点〜上側四分位点93〜15 2μg/L)と統計的に差はなかった(p=0.44)。両方の患者群の血清中 YKL−40は、対照のヒトのそれ(中央値50μg/L、下側四分位点〜上側 四分位点36〜64μg/l)より優位に高かった (p=0.001)。炎症性リウマチ疾患の患者の膝関節滑液中のYKL−40 の濃度(中央値2210μg/l、下側四分位点〜上側四分位点1625〜30 40μg/l)は、骨関節症の患者の濃度(中央値1720μg/l、下側四分 位点〜上側四分位点1270〜1950μg/l)と有意差はなかった。 したがって、YKL−40の血清中濃度は、関節疾患、特に炎症性関節疾患の 発生に関連があるようである。しかし、評価された異なる関節疾患の差異は、こ れらのデータからは明らかでない。 実施例V 血清検定試料中のYKL−40の安定性 検定試料中のYKL−40抗原に対する凍結・融解の作用を評価するため、新 しい血清試料を6名の成人から入手し、各資料について10個ずつアリコート( 分取)を調製した。一つのアリコートを氷上に保持し、残りを−20℃で凍結し た。60分間の間隔をおいてアリコートを取り出し、室温で融解させた。一つの 試料は氷上に保持し、残りは再び凍結した。この手順を9回繰り返したが、血清 中YKL−40の反応性の損失はなかった。室温での長時間の保存の作用を評価 するため、新しい血清試料を12名の成人から入手し、各試料について4個ずつ アリコートを調製した。一つのアリコートを−20℃で直ちに凍結し、残りは室 温下で24時間および120時間貯蔵した。これらの期間中、反応性は安定であ った。 実施例VI 血清および滑液中のYKL−40と、炎症の他の生化学的指標と の相関関係、並びに軟骨の再成形 図3に示すように、実施例IIに記載した血清と滑液の試料について測定した YKL−40の濃度は相関関係が高く、かつ滑液/血清のYKL−40の比率が 高かった。YKL−40の血清中濃度および滑液中濃度は、CRPの血清中濃度 、IL−6の滑液中濃度および滑液Mφの弾性組織分解のレベルと有為な相関関 係があった。これらは、下記のようにしてこれらの試料を検定して、測定した。 血清YKL−40はこれら試料の血清Mφの弾性組織分解のレベルとP−III −NPの血清中濃度とも相関関係があった。これらの試料について測定した滑液 中YKL−40濃度は、膝の炎症の臨床指数と相関関係があった。血清中または 滑液中のYKL−40の濃度と、血清中IL−6濃度および滑液中P−III− NP濃度との間に、相関関係はなかった。 CRPの血清中濃度は、比濁分析法(ドイツ、マルブルク所在、Behringwerke 社)で測定した。インターロイキン6(IL−6)の活性は、当該技術分野で公 知の高度に特異的なIL−6依存性マウスハイブリドーマ細胞系B13,29ク ローンB9を用いて生物検定法で測定した。III型プロコラーゲンのアミノ末 端プロペプチド(P−III−NP)は、市販のRIA(P−III−NP R IAキット、フィンランド、オウルンサロ所在、Farmos Diagnostica社)で測定 した。単球/マクロファージ(Mφ)の弾性組織分解活性は、Jensen他の論文、 Scand.J.Rheum.第20巻、83〜90頁、1991年に記載されている生Mφ の弾性組織分解の検定法で試験した。これらの検定の試験結果を以下の表Iに示 す。 実施例VII YKL−40の血清中濃度の変化および関節炎患者の治療経過の相関関係 この1年間に、(1)大きな群の活動性リウマチ様関節炎患者の疾患活性をY KL−40が反映しているか否か、および(2)メチルプレドニソロン(MP) 静脈投与してから4〜8週間炎症を軽減することが知られている)を静脈投与し て毎月治療した場合疾患を軽減する医薬のペニシラミンまたはアザチオプリンの 作用を高めるかまたは加速するか否かを、疾患の経過および/または改善の指標 としてYKL−40を用いて評価するため、二重盲検プラシーボ対照試験を主と して行った。この試験には、American Rheumatism Association(前記のArnett 他の論文、Arthritis Rheum.を参照)で定義された確定的または古典的リウマ チ様関節炎の患者97名が参加した。 血液の試料は、朝のパルス治療の直前に収集し、血漿中のYKL−40を実施 例IVに記載されているようにRIAで測定した。RA患者97名について検出 した血清中YKL−40の最初の濃度の中央値は174μg/l(範囲は40〜 583μg/l)であった。これらRA患者の血漿中YKL−40の濃度は、2 60名の健康な成人の同様に測定したYKL−40血漿中濃度(中央値102μ g/l、範囲38〜514μg/l)より有意に高かった(p≧0.001)。 比較するため、RA患者全員および99名の健康な成人について、血清中のヒア ルロナンとC反応性タンパク質(CRP)の濃度も試験した(スウェーデン、ウ プサラ所在のPharmacia社から入手したヒアルロナンの放射線検定法を使用)。 各患者の手、手首および足のX線撮影を、治療を開始する前と治療360日目 に再び行った。放射線医師がこれらX線写真をブラインドで評価した。少なくと も1mmの深さのびらんが存在し、かつ12か月後にびらんの数が増加または変 化したときは、臨床上有意であるとみなした。 表IIには、二つの治療群の臨床データおよび血清中YKL−40と血清中ヒ アルロナンの初期の値を示す。これらの群に有意差はなかった。 患者らは、パルス治療の二重盲検プラシーボ対照試験に入り、4週間ごとに合 計6回1000mgずつメチルプレドニソロン(MP)を静脈に注射され、続い て6か月間はパルス治療を行わなかった。最初のパルス治療を終わってから7日 目に、患者らは、Hansen他の論文、Br.Med.J.、第301巻、268頁、199 0年に記載されているようにして、ペニシラミンまたはアザチオプリンで治療を 開始した。57名の患者が同じ疾患改善薬を全体に亘って投与されて、試験を完 了した(37名はMP[ペニシラミン/アザチオプリン: 20:11]で治療し、26名にはプラシーボを使用)。11名の患者は、試験 中にペニシラミンからアザチオプリンに変更し、そして29名は、副作用がある かまたはアザチオプリンでの治療効果がないため、研究から除いた。 この試験から得たデータを下記のように統計的に分析した。治療中の血清中Y KL−40と血清中ヒアルロナンの比較的長時間に亘る変化を評価するため、各 被検者の初期の値を100%とし、治療を開始した後に得た値は初期の値の百分 率として表した。群間の平均差を対になっていないデータに対するスチューデン トT検定法によって評価した。YKL−40の値の生データを評価したとき、群 間の比較は、対になっていない差についてのノンパラメトリックのマン・ホイト ニー検定法と対になっている差についてのウイルコクソン検定法を用いて、計算 した。これらの分析を行う場合、p値が0.05未満のとき有意であるとみなし た。異なるパラメータ間の相関関係は、スピアマンのrho検定法を用いて算出 した。この分析の場合、p値が0.01未満のとき有意であるとみなした。利用 した分析検定法は、全て当該技術分野で標準の検定法である。 図4(a)は、試験を完了した57名の患者の1年間の試験期間の血清中YK L−40と血清中ヒアルロナンの変化を示す。YKL−40の濃度は、MPによ る治療(図4(a)中の●印)が始まった後、初期値に比べて有意に低くなり、 次いでこの治療を中止した後、初期値に戻った。これとは対照的に、ペニシラミ ンまたはアザチオプリンだけで治療した群(図4(a)中の○印)では、YKL −40濃度は84日後にバックグランドと有意差があるに過ぎない。 YKL−40濃度に対するMPによる治療の効果は、関節疾患の他の生化学的 指標に対するその効果とも比較した。ウシ軟骨から単 利した特異的ヒアルロナン結合タンパク質(スウェーデン、ウプサラ所在のPhar macia社)を用いて、放射分析検定法により血清中ヒアルロナンを測定した。血 清中C反応性タンパク質(CRP)は、比濁分析法(ドイツ、マルブルク所在の Beringwerke社)によって測定した。 血清中ヒアルロナンは、MP群において1日目と168日目に有意に減少した に過ぎない(図4(b)中の●印、プラシーボ群は○で示す)が、血清中CRP は、MP治療群では試験期間全体に亘って有意に低下し、そしてプラシーボ群で は84日後に有意に低下した(図示せず)。ヒアルロナンについて測定した値は 、1日目を除いてMP群とプラシーボ群との間に有意差はなかった(図4(b) 参照)。 MPによる治療の経過での血漿中YKL−40の濃度の変化は、図5(a)と 5(b)に示すように、血清中ヒアルロナンの濃度の変化と異なっていた。 したがって、MPによる治療によって、血漿中YKL−40が有意ではあるが 一過性の減少を起こし、そして血漿中のYKL−40は治療に続く最初の数か月 間、治療応答の他の指標と相関関係があった。 実施例VIII YKL−40の血清中濃度の、乳癌の再発後の生存率に対する関係 乳癌患者60名(29〜78歳)の臨床群のYKL−40血清中濃度を、実施 例IVに記載のRIAを用いて測定した。比較を行う ため、対照群の137名の疾患にかかっていない女性(20〜79歳)のYKL −40血清中濃度も測定した。これらの後者の測定値はYKL−40の正常な値 と中央値を示し、この実施例に引用した。 臨床群と対照群のメンバーはそれぞれ次のとおりであった。 1. 臨床群 原発乳癌にかかっているとすでに診断された29〜78歳の女性60名。これ らの女性は、全て抗新生物全身治療の潜在的な候補者であった。試験へのエント リーの基準は、1)限局性疾患の一次治療の後に遠隔転移した疑い、2)最初の 診断時での局部的に進行した疾患または遠隔転移、および3)初めて再発した後 の骨への転移が進行している疑いがある患者、である。いかなる時点でも他の原 発癌にかかっている患者は、この試験に入れなかった。 患者39名(65%)は、アジュバントの治療を前に受けたことがあった。こ れらの患者の内22名(56%)は、原発腫瘍を切除した後直ちにシクロホスフ ァミド、メトトレキサートおよび5−フルオロウラシルによるアジュバント多剤 併用化学療法を受けていた。これらの患者のいずれも、この試験の開始時(すな わち、検定試料収集の時点)前の12週間の間には治療を受けていなかった。 2. 対照群 健康な女性137名(20〜79歳)のYKL−40血清中濃度を対照群とし て用いるため確認した。血清の試料は、デンマークのHvidovre HospitalのRegio nal Blood Transfusion Servicesを訪れた給血者、デンマーク、コペンハーゲン の異なる博物館に勤めている女性たち、およびコペンハーゲンの老人のシェアー ドハウス(shared house)で生活している老人女性たちから入手した。これらの 女性たちは、全て健康(分かっている疾患を持っていない)で、 全く医薬を服用しておらず、かつ全て肝臓と腎臓の機能が正常であった。 臨床群の各患者が、その癌の再発が観察されてから続いて生存した期間を観察 した。腫瘍細胞の転移の性質も各患者について明らかにした。これらのデータは 、その癌が再発した時点で各患者について測定したYKL−40血清中濃度と相 関関係があった。 3. 再発 ここで報告する血清分析値は、全てこの試験に入る時点で60名の各女性から 入手した血液試料にいつて測定した分析値であった。これらの女性の内47名は 、乳癌の再発が最初に疑われた時点でこの試験に入った(基準1)。その後の試 験で、これらの女性の内の6名は実際には乳癌は再発していないことが判明した 。6名の女性は、最初の乳癌の診断の時点で疾患が局所で進行していたかまたは 遠隔転移が起こっていたので、この試験に入り(基準2)、そして7名の女性は 、乳癌が初めて再発してから9〜27か月後に骨に転移した疑いがあったので、 この試験に入った(基準3)。 4. 再発後の生存 患者60名の内9名は、分析の時点で依然として生存していた。乳癌が初めて 再発した41名の患者が再発後に生存した期間の中央値は16か月(25%点〜 75%点(四分位範囲)=9〜26か月)であり、そして全患者60名の対応す る値は16か月(7〜40か月)であった。表IIIに17種の変数に対する一 変量の生存データを要約した。年齢、退形成度、血清LHD、血清AP、血清ア ルブミンおよび血清YKL−40は、全て60名の患者の場合、有意な一変量予 後因子であった。図8は、個々のYKL−40の血清中濃度の再発後生存月数に 対する関係を示す。追跡の時点で、血清Y KL−40が高い25名の患者は全て死亡したが、これに比べて血清YKL−4 0が正常な35名の患者の内26名が死亡した。16か月以内に死亡した患者の 67%(30名中20名)は、血清YKL−40が高かった。 乳癌が初めて再発した41名の患者のYKL−40血清中濃度によるカプラン ・メイヤー生存曲線を図6に示す。数は少ないが、上記2群(血清YKL−40 が正常かまたは高い2群)の生存数は、明らかに異なっている。乳癌が初めて再 発した41名の患者の18か月後の生存率は、血清YKL−40が正常な患者の 場合60%であり、血清YKL−40が高い患者の場合24%であった(p<0 .0009)。患者60名全員について計算を行ったところ、YKL−40血清 中濃度が正常な患者と高い患者それぞれの18か月後の生存率は63%と20% であった(p<0.0001)。 図6に示すように、再発に続いて16か月後になお生存している臨床群のメン バーの76%は、YKL−40の血清中濃度が164μg/L以下であった。再 発に続いて30か月を超えて生存していたメンバーの85%は、YKL−40血 清中濃度が164μg/L未満であった。したがって、乳癌が初めて再発した後 の患者の生存期間は、血清YKL−40が正常な群の患者の場合、YKL−40 血清中濃度が約164μg/l以上の患者、特にYKL−40血清中濃度が約2 07μg/l(YKL−40の「予後上で有意な濃度」)以上の患者と比べて有 意に延長された(p=0.0009)。これらのデータは、YKL−40の血清 中濃度が高いということが、乳癌が進行している患者の生存期間が短いことと相 関関係があることを示し、このような濃度が検出されたならば、一層強力な治療 プロトコルが許容されることを示唆している。この試験の患者の場合の ように、早期に死亡した患者の臨床症状が、癌の再発に引き続いてより長い期間 生存した患者の臨床症状と実質的に差がない場合、血清YKL−40の測定値は 特に有益である。 YKL−40の血清中濃度と同時に測定した他の血液タンパク質(例えば、血 清アルカリ性ホスファターゼなど)の血清中濃度に基づいた類似のカプラン・マ イヤー曲線は、臨床群のメンバーの生存率に対して明確な相関関係を示さなかっ た。 5. 転移の部位 この研究の女性60名の内、30名の患者(50%)が軟組織で再発し、骨へ の転移(X線または骨の生検で検出)が40名(67%)の患者に見られ、そし て内蔵への転移(肺、胸膜または肝臓)は19名(32%)の患者に起こった。 図9は、臨床群の患者における主な転移部位に従って血清YKL−40の分布 を示す。転移がない患者6名は、全てYKL−40の血清中濃度が正常であった 。これらの群の間のYKL−40血清中濃度は、クラスカル・ウォリス検定の結 果、高度に有意であった(p=0.03)。内蔵または骨への転移があった患者 の血清YKL−40の中央値は、転移がない患者の濃度および健康な年齢の釣り 合った女性の濃度(102μg/l、p<0.001)に比べて有意に高かった (p<0.5)。乳癌が初めて再発した41名の患者だけを計算に用いても、類 似の有意差性が認められた。 転移があった54名の患者の内、25名はYKL−40血清中濃度が限界濃度 (cut-off level)の207μg/lを超えていた。軟組織で再発した患者の場 合(n=10)、血清YKL−40の中央値は123μg/Lであり、そして2 名の患者だけ血清YKL−40が高かった。これら2名の患者の内の1名は、Y KL−40血清 中濃度が非常に高く(904μg/l)、5か月後に死亡した。血液サンプリン グの時点でこの患者は胸膜浸出を起こしていたが、顕微鏡検鏡では悪性細胞は認 められなかった。骨への転移があった患者(=/−軟組織での再発(N=25) )の血清YKL−40の中央値は157μg/lであり、これら患者の内12名 (48%)は血清YKL−40が高かった。4名の患者は、内蔵への転移だけが 認められ、これら患者の内3名(75%)の血清YKL−40は正常値を超える 値であった。 図12は、X線検査による骨への転移の存在に対する個々のYKL−40血清 中濃度を示す。内蔵への転移があった患者の場合、YKL−40血清中濃度が増 大するので、この発明の発明者らは、内蔵への罹患がない患者(N=41)の診 断値だけを評価した。2箇所以上の骨への転移があった患者は、骨への転移が1 箇所だけか全くなかった患者に比べて、血清YKL−40が有意に高かった(p <0.05)。X線写真が正常であった4名の患者は、YKL−40が高かった 。しかし、これらの患者の内の2名は、ポジティブ・ボーン・スキャンニング( positive bone scanning)と生検を行った結果、骨髄癌症が見出され、残りの2 名は6か月以内にX線写真で認められる骨への転移が発生した。 一つ以上の骨への転移の有無に対するYKL−40血清中濃度の関係を述べる と、試験結果が陽性の臨床群のメンバーは、試験結果が陰性のメンバーとは対照 的にYKL−40の濃度が高かった。そのうえに、二つ以上の骨への転移があり 試験結果が陽性のメンバーは、一つの骨への転移があるメンバーとは対照的にY KL−40の濃度が高かった(図10参照)。 YKL−40の血清中濃度と、各患者の更年期状態など他の臨床 パラメータとの間に明確な関係はなかった(以下の表IIIとIV参照)。しか し、YKL−40の血清中濃度は、内蔵への転移があった患者の75%と骨への 転移があった患者の48%が正常の濃度より高かった。YKL−40の濃度と年 齢の間に明確な関係はないようであったが、図7に示すように、YKL−40の 異常な濃度は70歳未満の健康な女性(対照群)には現れなかった。したがって 、特に、測定された他の血液タンパク質と比較すると(表III〜IV参照)、 YKL−40の濃度は、乳癌の癌細胞の骨および内蔵への転移について診断上の 価値がある。 6. コックスの回帰分析 初期コックスモデルには一変量の有意な血液検査と再発なしの期間が含まれて いた。血清アルブミンは、その値が患者の40%についてしか記録されていなか ったので、含めなかった。この初期モデルは、血清YKL−40と血清LDHだ けが、60名の患者が再発した後の生存についての独立した予後因子であること を示した(表III)。変数減少法と変数増加法によって、血清YKL−40( p=0.001)と血清LDH(p=0.01)を除いて、全てのコバリエート (covariate)をエリミネート(eliminate)した。乳癌が初めて再発した41名 の患者だけを計算に含めた場合も、やはり変数減少法と変数増加法によって、血 清YKL−40(p=0.0004)と血清LDH(p=0.037)を除いて 、全てのコバリエートをエリミネートした。 これら二種のYKL−40血清中濃度と二種のLDH血清中濃度の4種の組合 せの推定生存パターンに基づいて算出した、血清LDHが正常であって、血清Y KL−40が正常な患者と血清YKL−40が高い患者についての12か月後の 生存率は、それぞれ83% と56%であった。LDH血清中濃度が高い患者の中で、YKL−40が正常な 患者および血清YKL−40が高い患者の12か月の生存率は、それぞれ67% と28%であった。 実施例IX 骨関節症の患者の血清と滑液の中のYKL−40の検出と定量 およびひざの外傷を有する患者に検出された濃度との比較 関節の結合組織の加速代謝が、炎症性関節疾患(例えば、RAなど)のみなら ず、退行性関節疾患(例えば骨関節症など)で起こることが知られている。しか し、その類似点以上に、退行性関節疾患と炎症性関節疾患の発生機序は、類似し ていない。例えば、退行性関節炎は、重量と衝撃の負荷に繰り返しさらされるこ とによって起こる骨の微小骨折に関連すると考えられている。治癒する場合、そ の骨折は、硬質で厚い軟骨下の骨で覆われるが、この骨は重量の負荷に伴うエネ ルギーを吸収しにくい。したがって、関節軟骨の軟骨細胞は、骨から屈折した圧 力を受けて軟骨細胞の増殖と代謝を刺激する。最初、身体は必要に応じて修復す ることができるが、結局、退行性プロセスが優勢になり、軟骨が損失するに至る (例えば「Harrison’s Principles of Intern al Medicine」、第11版、McGraw−Hill社1987年1 456頁など参照)。 これとは対照的に、炎症性関節疾患での軟骨の損失は、滑液の炎症によって起 こると考えられている。時間の経過とともに、滑液は関節窩中に突出する絨毛を 形成する。特に、RAになる素因は遺伝によって付与されると考えられているが 、HLA−DR4、すなわちクラス11の主要組織適合性遺伝子複合体の分子と の関連は、まだ明らかになっていない。炎症性関節疾患は、非炎症性関節疾患か ら炎症性関節疾患を区別する徴候である早朝硬直を含めて、かなり特異的な臨床 発症を起こす(例えば前掲の「Harrison’s Principles of Internal Medicine」142 3頁など参照)。 炎症性関節疾患と非炎症性関節疾患との間で発生機序および病状に差があると 仮定すると、一方の疾患の指標が他方の疾患の指標として役立つであろうとは予 想できないであろう。したがって、YKL−40の濃度が、RAの患者の体液中 のみならず、骨関節症の患者の体液中でも診断を行うのに有意な程度まで上昇す ることを発見したことは、予想外のことであった。 この発見は、外傷のひざ損傷および骨関節症(後期)の患者由来のYKL−4 0の血清中および滑液中の濃度を、健康な小児と成人由来のYKL−40血清中 濃度(この後者のデータでYKL−40血清中濃度のベースライン「正常」濃度 を確認した)と比較する研究中になされた。 1.対照群 正常な小児476名(6〜17歳、236名の女子と240名の男子)がこの 試験に参加した。また275名の成人(18〜79歳、146名の女性と127 名の男性)がこの試験に参加した。各参加者は、通常の医療標準に従って検査さ れ、健康であると確認された。 2.患者群 成人96名(18〜79歳、37名の女性と59名の男性)がこの試験に参加 した。臨床上、これらの参加者を次のようにグループ分けした。A群=ひざの痛 みがあるので関節鏡検査を行ったが、ひざの疾患はないと確認された12名の患 者、B群=滑膜炎はないが、外傷を示す異常な関節鏡検査結果を示す18名の患 者、C群=軽度〜中度の滑膜炎の患者22名、D群=急性の重症滑膜炎の18名 の患者、E群=慢性外傷後滑膜炎の10名の患者、F群=骨関節症 (後期、ひざ)の16名の患者。血清は、各患者から収集し、滑液は、51名の 患者から分析を行うのに充分な量だけ入手した。 これらの患者は、通常の医療基準に従って、その外の点では健康であると確認 された。これらの患者は、14名の骨関節症の患者(これらの患者は非ステロイ ドの抗炎症薬を投与されていた)を除いて、医薬を投与されていなかった。 YKL−40の血清中および滑液中の濃度は、実施例IVに記載されているよ うにして測定した。検定結果の統計的分析は、標準の方法に従って分析を行う市 販のソフトウェアプログラム(SSPSソフトウェア)を用いて実施した。群間 の比較は、当該技術分野で公知のノンパラメトリックのマン・ホイトニー検定法 とクラスカル・ウォリス検定法を用いて算出して行った。異なるパラメータ間の 相関関係は、当該技術分野で公知のスピアマンrho検定法を用いて算出した。 p値が0.05未満のとき有意であるとみなした。 この試験で得たデータを以下に示す。 要約すると、後期ひざ骨関節症の患者は、患者群中の他の参加者および対照群 と比べて、YKL−40の血清中および滑液中の濃度が有意に高かった(1.5 〜2.0倍)(表VとVI参照)。YKL−40の濃度は、血清中に比べて滑液 中の方が約10倍であることが見出されたが、これは多分YKL−40が局所で 産生されることを反映しているのであろう。軟骨は、骨関節症のひざには比較的 少量存在しているので、滑液中に見出されたYKL−40のかなりの部分が、滑 膜細胞の過形成または滑膜細胞によるYKL−40の分泌の増大によって、滑膜 において合成されると考えられる。この仮定は、さらに重症の滑膜炎の患者の方 が、軽度の滑膜炎または滑膜炎なしの患者と比べて、YKL−40の濃度が有意 に高かった(7〜16倍)という観察結果で裏付けされている。しかし、YKL −40は、軟骨細胞によって滑液中に分泌されている可能性もある。その起源の 如何に拘わらず、ひざの外傷の症例とは対照的に、YKL−40は、骨マトリッ クスの成分に作用してYKL−40に関連する骨関節症などの結合組織疾患を発 現させた後、該成分を分解するようである。 実施例X アルコール肝硬変の患者および健康な肝臓組織を有する成人由来 の血清中のYKL−40濃度の検出 成人39名がこの試験に参加した。すなわち、正常な肝機能を有 する患者16名(7名の女性と9名の男性、年齢35〜74歳)および肝臓疾患 を有する患者23名(8名の女性と15名の男性、年齢31〜75歳)である。 正常な肝機能を有する成人のうち、7名は健康であったが、7名は動脈性高血圧 症と診断され、1名は腎血管性高血圧症と診断され、そして1名は腸性虚血と診 断された。肝臓の機能が異状な成人のうち、18名は活動性肝炎を伴ったアルコ ール肝硬変であり、2名は活動性肝炎なしのアルコール肝硬変であり、2名は未 知原因の肝炎であり、そして1名は脂肪変性肝炎であった。この試験の期間中、 患者はだれもアルコールを消費していなかった。 一夜断食した後、患者たちは局所麻酔下で肝静脈に(肝疾患の患者20名およ び肝機能が正常である患者14名)または腎静脈に(肝疾患の患者17名および 肝機能が正常である患者13名)にカテーテルを挿入した。血液試料は、各患者 の大腿動脈と臓器静脈から入手し次いで実施例IVに記載したようにして放射線 免疫検定方で分析した。 対照基準として実施例IXに報告した健康成人由来のデータを使用して、上記 患者から収集したデータと比較した。統計的分析は、実施例IXに記載したのと 同様にして実施した。動静脈除去率は、E=Ca−Cv/Ca(式中、Caは大 腿動脈血漿中のYKL−40の免疫反応性であり、そしてCvは腎静脈由来の血 漿中のYKL−40の免疫反応性である)として求めた。硬変症の患者と対照の 腎臓除去率には有意差はなく、それぞれ0.051(範囲=0.0076〜0. 14)および0.028(範囲=−0.0294〜0.3040)であった。し かし、肝疾患の患者は、YKL−40の濃度が、肝機能が正常の患者由来の試料 中に検出したYKL−40の 濃度と比べて非常に高かった(p<0.001)。 肝疾患の患者由来の動脈血と静脈血中に検出された血清YKL−40値の中央 値を、肝機能が正常な患者由来の動脈血と静脈血中に検出された血清YKL−4 0値の中央値と比較した。表VIに示すように、前者の測定値は後者の測定値の 約4倍であったが(pは0.001未満であった)、これはYKL−40が肝組 織の退行に関連していることを強く示している。 この発明について十分に説明したので、当該技術分野の当業者にとって、この 発明の精神および範囲から逸脱することなく、上記の実施例を改変できるであろ うことは明らかであろう。 配列の概要 配列番号:1はYKL−40タンパク質のN末端アミノ酸配列である。 配列番号:2はYKL−40タンパク質の内部アミノ酸配列(「YKL−40ペ プチドA」)である。 配列番号:3はYKL−40タンパク質の別の内部アミノ酸配列(「YKL−4 0ペプチドB」)である。 配列番号:4はYKL−40の遺伝子のコーディング領域のcDNAヌクレオチ ド配列である。成熟した分泌タンパク質の開始コドンは135位のヌクレオチド から始まる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI C07K 14/47 8310−2J G01N 33/564 B G01N 33/577 8310−2J 33/574 D // G01N 33/564 9455−4C A61K 37/02 ABE 33/574 ABJ (72)発明者 ジョハンセン ジュリア エス. デンマーク DK―2000 コペンハーゲン F シー.エフ.リッチスベイ 99 エイ アイティーユー

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.診断を行うのに有意な濃度のYKL−40が哺乳類の生体試料中に存在し ているか否かを検出することからなる、哺乳類のYKL−40含有結合組織の分 解に関連する疾患状態の存在を確認する方法。 2.試料中のYKL−40の量を免疫検定法を用いて検出する請求の範囲1記 載の方法。 3.免疫検定方が競合免疫検定法である請求の範囲2記載の方法。 4.免疫検定法が、放射性同位元素、酵素、蛍光分子、化学発光分子、生物発 光分子およびコロイド金属からなる群から選択される検出可能な標識を利用して YKL−40を検出する請求の範囲3記載の方法。 5.疾患状態が、炎症性または退行性の間接疾患である請求の範囲1記載の方 法。 6.疾患が肝硬変である請求の範囲1記載の方法。 7.疾患状態が転移性癌である請求の範囲1記載の方法。 8.疾患状態が転移性乳癌である請求の範囲1記載の方法。 9.哺乳類がヒトである請求の範囲1記載の方法。 10.免疫検定方法がポリクロナール抗体を使用してYKL−40を検出する 請求の範囲2記載の方法。 11.免疫検定方法がモノクロナール抗体を使用してYKL−40を検出する 請求の範囲2記載の方法。 12.生体試料が、疾患状態になった組織である請求の範囲1記載の方法。 13.生体試料が血液、血清または血漿である請求の範囲12記 載の方法。 14.YKL−40が、癌が再発した後に患者から採取した血清の試料中に予 後を行うのに有意な濃度で存在しているのか否かを検出し測定することからなる 、癌が寛解後に再発した乳癌患者の生存期間の予後を示唆するデータを得る方法 。 15.データを得る方法が、血清試料中にYKL−40が存在していることを 、YKL−40に対して特異的な抗体に結合された検出可能な標識に提供される シグナルで示す競合免疫検定法からなる請求の範囲14記載の方法。 16.検出可能な標識が、放射性同位元素、酵素、蛍光分子、化学発光分子、 生物発光分子およびコロイド金属からなる群から選択される請求の範囲15記載 の方法。 17.抗体が、YKL−40に対して特異的に反応性であるポリクロナール抗 体である請求の範囲15記載の方法。 18.抗体が、YKL−40に対して特異的に反応性であるモノクロナール抗 体である請求の範囲15記載の方法。 19.哺乳類の生体試料中に存在するYKL−40の量の増減を検出すること からなる、哺乳類のYKL−40含有結合組織の分解に関連する疾患状態の経過 または改善を監視する方法。 20.試料中のYKL−40の量が免疫検定法を用いて検出される請求の範囲 19記載の方法。 21.免疫検定法が競合免疫検定法である請求の範囲20記載の方法。 22.免疫検定法が、放射性同位元素、酵素、蛍光分子、化学発光分子、生物 発光分子およびコロイド金属からなる群から選択される検出可能な標識を、シグ ナルとして使用してYKL−40を検出 する請求の範囲20記載の方法。 23.疾患が炎症または退行性の関節疾患である請求の範囲19記載の方法。 24.哺乳類がヒトである請求の範囲19記載の方法。 25.免疫検定方法がポリクロナール抗体を使用してYKL−40を検出する 請求の範囲21記載の方法。 26.免疫検定方法がモノクロナール抗体を使用してYKL−40を検出する 請求の範囲21記載の方法。 27.生体試料が、疾患状態になった組織から採取した体液または組織の試料 である請求の範囲26記載の方法。 28.非ヒト哺乳類の免疫下によって産生され、YKL−40に対して特異的 に反応性であるポリクロナール抗体。 29.非ヒト哺乳類から採取した細胞から形成されたハイブリドーマから産生 され、YKL−40に対して特異的に反応性であるモノクロナール抗体。 30.医薬として許容される担体中の治療上有効な投与量のYKL−40の基 分子を投与することからなる、組織中のYKL−40の活性を減少させることに よって、YKL−40含有結合組織の分解に関連する哺乳類の疾患状態を治療す る方法。 31.疾患状態が炎症または退行性の関節疾患であり、そしてYKL−40の 基分子が冒された関節の滑液中に投与される請求の範囲30記載の方法。 32.医薬として許容される担体中の治療上有効な投与量の抗YKL−40抗 体を投与することからなる、組織中のYKL−40の活性を減少させることによ って、YKL−40含有組織の分解に関連する哺乳類の疾患状態を治療する方法 。 33.疾患状態が炎症または退行性の関節疾患であり、そしてYKL−40の 基質分子が冒された関節の滑液中に投与される請求の範囲32記載の方法。 34.YKL−40抗体と免疫検定用試薬が入っている、請求の範囲1記載の 方法に用いるキット。 35.YKL−40抗体と免疫検定用試薬が入っている、請求の範囲20記載 の方法に用いるキット。 36.医薬として許容される担体中にYKL−40の基質分子を含有してなる 医薬組成物。 37.医薬として許容される担体中にYKL−40の抗体を含有してなる医薬 組成物。 38.免疫検定方法がサンドイッチ免疫検定法である請求の範囲2記載の方法 。 39.サンドイッチ免疫検定法が酵素結合イムノソルベント検定法である請求 の範囲38記載の方法。 40.免疫検定法がサンドイッチ免疫検定法である請求の範囲14記載の方法 。 41.サンドイッチ免疫検定法が酵素結合イムノソルベント検定法である請求 の範囲40記載の方法。 42.免疫検定法がサンドイッチ免疫検定法である請求の範囲20記載の方法 。 43.サンドイッチ免疫検定法が酵素結合イムノソルベント検定法である請求 の範囲42記載の方法。
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