KR20190036998A - Biomarkers for the diagnosis of vascular diseases using plasma metabolites - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 대상의 혈장에 포함된 혈관질환의 진단 마커, 상기 진단 마커의 농도를 측정하는 혈관질환의 진단용 키트, 및 대상으로부터 채취한 혈액에서 상기 혈관질환의 진단 마커의 농도를 측정하는 방법을 포함하는 혈관질환의 진단정보를 제공하는 방법에 관한 것이다.The present invention includes a diagnostic marker for a vascular disease contained in plasma of a subject, a diagnostic kit for measuring vascular disease that measures the concentration of the diagnostic marker, and a method for measuring the concentration of the diagnostic marker of the vascular disease in the blood collected from the subject The present invention relates to a method for providing diagnosis information of a vascular disease.
현대사회의 발달로 인해 현대인들은 고지방/고탄수화물과 같은 혈관질환을 유발하는 식이섭취 패턴을 가지게 됨으로써 이와 관련된 혈관질환 발생이 증가하고있다.Due to the development of modern society, modern people have a pattern of dietary intake that induces vascular diseases such as high fat / high carbohydrates, thereby increasing the incidence of vascular diseases related thereto.
특히, 심혈관 질환(cardiovascular disease, CVD)은 세계 최고 사망률을 기록하고 있는 질병으로 세계보건기구(WHO)의 보고에 의하면 2030년까지 2360만 명이 심혈관 질환으로 사망할 것으로 예상하고 있다. 그 중 심근경색증(myocardial infarction)은 성인 돌연사 원인 1위를 차지하는 치명적인 질환으로 계속 증가하는 추세에 있다.In particular, cardiovascular disease (CVD) is the world's highest mortality. According to the World Health Organization (WHO), 23.6 million people are expected to die from cardiovascular disease by 2030. Myocardial infarction is the leading cause of sudden death in adults and continues to increase.
심혈관 질환은 관상동맥 혈류가 막혀서 심장 근육에 산소공급의 불균형이 일어나 비가역적인 심장 근육 세포 손상이 발생하는 것이 특징이다. 관상동맥질환이 진행되면 협심증의 증세를 보이게 되는데, 협심증은 안정형 협심증(stable angina pectoris)와 불안정형 협심증(unstable angina)으로 나눌 수 있는데, 병변이 안정적으로 형성되어 반복적이고 특징적인 흉통으로 예측 진단할 수 있는 안정형 협심증(stable angina pectoris)과는 다르게, 심근경색의 경우에는 취약성 경화반(vulnerable plaque)이 파열되어 갑작스럽게 관상동맥 혈전성 폐색의 증상으로 나타난다. 이러한 취약성 경화반의 진단은 종래 혈관 내심초음파방법(intravascular ultrasound, IVUS)을 이용하는 등의 침습적 방법으로만 이루어졌으며, 현재까지 발병 전에 미리 예측하고 진단할 수 있는 바이오 마커가 없어 조기 진단에 어려움을 겪고 있다.Cardiovascular disease is characterized by blockage of coronary blood flow, irregularity of oxygen supply to the heart muscle, and irreversible cardiac muscle cell damage. Coronary artery disease progresses to angina pectoris, which can be divided into stable angina pectoris and unstable angina. Stable formation of the lesion is predictive of recurrent and characteristic chest pain. Unlike stable angina pectoris, myocardial infarction ruptures vulnerable plaques and occurs as a symptom of sudden coronary thrombotic occlusion. Diagnosis of these vulnerable cirrhosis was made only by invasive methods such as using intravascular ultrasound (IVUS), and there is no biomarker that can be predicted and diagnosed before the onset so that early diagnosis is difficult .
현재 심혈관 질환이나 심부전의 진단으로 GOT(glutamic oxaloacetic transaminase), LDH(lactate dehydrogenase), CK-MB(creatine kinase-MB), 트로포닌(troponin) I, 트로포닌 T, CRP(C-reative protein) 및 BNP(B-type natriuretic peptide)가 바이오 마커로 사용되고 있지만, 고지방/고탄수화물 음식물의 섭취에 의해서 발생하는 특이적인 혈관질환에 대한 바이오 마커 또는 혈액에서 발견되는 대사체를 진단 바이오 마커로 사용함에 대해서는 알려져 있지 않다.Currently, the diagnosis of cardiovascular disease or heart failure is made by the use of GOT (glutamic oxaloacetic transaminase), LDH (lactate dehydrogenase), CK-MB (creatine kinase-MB), troponin I, troponin T, C- Although B-type natriuretic peptide (BNP) is used as a biomarker, the use of biomarkers for specific vascular diseases or metabolites found in blood as a diagnostic biomarker, which is caused by ingestion of high-fat / high- It is not.
따라서, 혈액에서 발견되는 대사체를 이용하여 고지방/고탄수화물 음식물의 섭취에 의해서 발생하는 특이적인 혈관질환에 대한 바이오 마커를 발굴하는 기술이 요구되고 있다.Therefore, there is a demand for a technique for identifying a biomarker for a specific vascular disease caused by intake of a high-fat / high-carbohydrate food using a metabolite found in blood.
이에, 본 발명의 하나의 목적은 대상의 혈장에 포함된 대사체를 포함하는 혈관질환의 진단 마커의 농도를 측정하는 정량장치를 포함하는 혈관질환의 진단용 키트를 제공하는 것이다.Accordingly, one object of the present invention is to provide a kit for the diagnosis of vascular diseases, which comprises a quantification device for measuring the concentration of a diagnostic marker of a vascular disease including a metabolite contained in plasma of a subject.
본 발명의 또 다른 하나의 목적은 대상으로부터 채취한 혈액에서 상기 진단 마커의 농도를 측정하는 단계; 및 상기 단계에서 측정한 혈액내 대사체의 농도를 정상인 개체의 혈액의 상기 대사체의 농도와 대비하는 단계를 포함하는 혈관질환의 진단정보를 제공하는 방법을 제공하는 것이다.Yet another object of the present invention is to provide a method for detecting a diagnostic marker comprising: measuring the concentration of the diagnostic marker in blood taken from a subject; And comparing the concentration of the metabolite in the blood measured in the step with the concentration of the metabolite in the blood of the normal subject.
본 발명은 혈장 대사체를 포함하는 혈관질환의 진단 마커의 농도를 측정하는 정량 장치를 포함하는 혈관질환의 진단용 키트, 및 대상으로부터 채취한 혈액에서 상기 진단 마커의 농도를 측정하는 단계; 및 상기 단계에서 측정한 혈액내 대사체의 농도를 정상인 개체 혈액의 상기 대사체의 농도와 대비하는 단계를 포함하는 혈관질환의 진단정보를 제공하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a kit for diagnosing vascular diseases, comprising a quantification device for measuring the concentration of a diagnostic marker of a vascular disease including a plasma metabolite, and measuring the concentration of the diagnostic marker in the blood collected from the subject; And comparing the concentration of the metabolite in the blood measured in the step with the concentration of the metabolite of the normal individual blood.
구체적으로, 본 발명자들은, 시험식품 또는 대조식품을 섭취하도록 한 후 인체적용시험을 수행하여, 혈장 대사체 43종에 대해 대사체 분석을 진행한 결과, 13종의 대사체에서 유의적 변화를 확인함으로써, 상기 선별한 13종의 대사체가 혈관질환을 진단하기 위한 바이오 마커로 사용될 수 있음을 확인하여 본 발명을 완성하였다.Specifically, the present inventors conducted a human body test after consuming a test food or a reference food, and conducted metabolism analysis on 43 kinds of plasma metabolites. As a result, it was confirmed that 13 kinds of metabolites were significantly changed Thus, the present inventors have completed the present invention by confirming that the 13 selected metabolites can be used as biomarkers for diagnosing vascular diseases.
본 명세서에서 용어 "혈장 대사체"는 혈액 기원의 액상 시료로부터 수득한 대사물질을 말하며 바람직하게는, 상기 혈액 기원은 전혈이고, 더욱 바람직하게는 혈장이다. 바람직하게는, 상기 혈장 대사체를 검출하기 위해 전혈을 전처리할 수 있다. 예를 들어, 여과, 증류, 추출, 분리, 농축, 방해 성분의 불활성화, 시약의 첨가 등을 포함할 수 있다. 또한, 상기 대사체는 대사 및 대사 과정에 의해 생산된 물질 또는 생물학적 효소 및 분자에 의한 화학적 대사작용으로 발생한 물질 등을 포함할 수 있다.As used herein, the term "plasma metabolite" refers to a metabolite obtained from a liquid sample of blood origin. Preferably, the blood origin is whole blood, more preferably plasma. Preferably, the whole blood may be pretreated to detect the plasma metabolism. For example, filtration, distillation, extraction, separation, concentration, inactivation of interfering components, addition of reagents, and the like. In addition, the metabolites may include substances produced by metabolism and metabolism, biological enzymes, and substances generated by chemical metabolism by molecules.
본 명세서에서 용어 "대사체의 농도가 정상인 개체에 비하여 증가"는 혈관질환이 발생하지 않은 정상 성인의 상기 대사체의 농도에 비해서 대상 환자의 상기 대사체의 농도가 유의적으로 증가된 것을 의미하며, 구체적으로 유의확률 p 값이 0.05 미만인 것을 의미하고, 보다 더 구체적으로는 p 값이 0.01 미만인 것을 의미한다.As used herein, the term "increase in metabolite concentration compared to a normal subject" means that the concentration of the metabolite in the subject is significantly increased compared to the concentration of the metabolite in a normal adult without vascular disease Specifically, it means that the significance probability p value is less than 0.05, and more specifically, the p value is less than 0.01.
본 명세서에서 용어 "대사체의 농도가 정상인 개체에 비하여 감소"는 혈관질환이 발생하지 않은 정상 성인의 상기 대사체의 농도에 비해서 대상 환자의 상기 대사체의 농도가 유의적으로 감소된 것을 의미하며, 구체적으로 유의확률 p 값이 0.05 미만인 것을 의미하고, 보다 더 구체적으로는 p 값이 0.01 미만인 것을 의미한다.As used herein, the term "decrease in metabolite concentration compared to a normal subject" means that the concentration of the metabolite in the subject is significantly reduced compared to the concentration of the metabolite in a normal adult with no vascular disease Specifically, it means that the significance probability p value is less than 0.05, and more specifically, the p value is less than 0.01.
본 명세서에서 용어 "진단"은 특정 질병 또는 질환에 대한 한 객체의 감수성(susceptibility)을 판정하는 것, 한 객체가 특정 질병 또는 질환을 현재 가지고 있는 지 여부를 판정하는 것(예컨대, 혈관질환), 특정 질병 또는 질환에 걸린 한 객체의 예후(prognosis)를 판정하는 것, 또는 테라메트릭스(therametrics)(예컨대, 치료 효능에 대한 정보를 제공하기 위하여 객체의 상태를 모니터링 하는 것)를 포함한다.As used herein, the term "diagnosis" includes determining the susceptibility of an object to a particular disease or disorder, determining whether an object currently has a particular disease or disorder (e.g., vascular disease) Determining the prognosis of an object that has suffered a particular disease or disorder, or therametrics (e.g., monitoring the status of an object to provide information about treatment efficacy).
본 명세서에서 "환자"라는 용어는 달리 언급하지 않는 한, 대상으로서의 인간의 의미로 함께 쓰일 수 있다.As used herein, the term "patient " may be used in the sense of a human being as an object, unless otherwise stated.
이하, 본 발명을 더욱 자세히 설명하고자 한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
하나의 양태로서, 본 발명은 대상(Subject)의 혈장에 포함된 프롤린 (proline), 피로포스페이트(pyrophosphate), 올레아나이트릴(oleanitrile), 스테아르산(stearic acid), 트립토판(tryptophan), 올레아마이드(oleamide), 콜레스테롤 (cholesterol), 글리신(glycine), 아스파르트산(aspartic acid), 5-옥소프롤린(5-oxoproline), 글루코스(glucose), 9,12-옥타데카다이엔산(9,12-octadecadienoic acid), 및 아라키돈산(arachidonic acid)으로 이루어진 군에서 선택된 1이상의 대사체를 포함하는 혈관질환의 진단 마커의 농도를 측정하는 정량 장치를 포함하는 혈관 질환의 진단용 키트에 관한 것이다. In one aspect, the present invention relates to a method for the treatment of proline, pyrophosphate, oleanitrile, stearic acid, tryptophan, oleamide (including proline, pyrazole, oleamide, cholesterol, glycine, aspartic acid, 5-oxoproline, glucose, 9,12-octadecadienoic acid, acid and at least one metabolite selected from the group consisting of arachidonic acid. The present invention also relates to a kit for the diagnosis of vascular diseases, comprising a quantification device for measuring the concentration of a diagnostic marker of a vascular disease.
본 발명의 일 실시예에서, 성인 남녀 112명에 대하여 고지방/고탄수화물 음료를 섭취시킨 후, 대조식품 또는 시험식품(혈관질환의 치료효능이 알려진 공지의 버섯추출물)을 섭취시키고 대사체의 변화가 일어난 6시간 후, 혈액을 채취하고 상기 혈액에서 얻은 혈장 대사체를 분석하여 혈관질환의 바이오 마커로 사용가능한 13종의 혈장 대사체를 최종적으로 선별하였다.In one embodiment of the present invention, 112 high-fat / high-carbohydrate beverages were ingested for adult males and females, and then a control food or test food (a known mushroom extract known to be effective in treating vascular diseases) Six hours after the onset of the disease, blood samples were taken and plasma metabolites obtained from the blood samples were analyzed to identify thirteen kinds of plasma metabolites that can be used as biomarkers for vascular diseases.
상기 실험에서 고지방/고탄수화물 음료를 섭취시킨 후 대조식품을 섭취시킨 집단을 대조군이라 하고, 시험식품을 섭취시킨 집단을 시험군이라 한다.In the above experiment, the group in which the high-fat / high-carbohydrate drink was consumed and the control food was consumed is referred to as a control group, and the group in which the test food is consumed is referred to as a test group.
상기 최종적으로 선별한 13종의 혈장 대사체는 대상(Subject)의 혈장에 포함된 프롤린(proline), 피로포스페이트(pyrophosphate), 올레아나이트릴 (oleanitrile), 스테아르산(stearic acid), 트립토판(tryptophan), 올레아마이드(oleamide), 콜레스테롤(cholesterol), 글리신(glycine), 아스파르트산(aspartic acid), 5-옥소프롤린(5-oxoproline), 글루코스(glucose), 9,12-옥타데카다이엔산(9,12-octadecadienoic acid), 및 아라키돈산(arachidonic acid)이다.The finally selected thirteen kinds of plasma metabolites are selected from the group consisting of proline, pyrophosphate, oleanitrile, stearic acid, tryptophan, , Oleamide, cholesterol, glycine, aspartic acid, 5-oxoproline, glucose, 9,12-octadecadienoic acid (9 , 12-octadecadienoic acid, and arachidonic acid.
상기 프롤린(proline), 피로포스페이트(pyrophosphate), 올레아나이트릴(oleanitrile), 스테아르산(stearic acid), 트립토판(tryptophan), 올레아마이드(oleamide), 및 콜레스테롤(cholesterol)로 이루어진 군에서 선택된 1 이상은 혈관질환자에서의 농도가 정상인 개체에 비하여 감소된 것을 특징으로 할 수 있고, 상기 글리신(glycine), 아스파르트산(aspartic acid), 5-옥소프롤린(5-oxoproline), 글루코스(glucose), 9,12-옥타데카다이엔산(9,12-octadecadienoic acid), 및 아라키돈산(arachidonic acid)으로 이루어진 군에서 선택된 1 이상은 혈관질환자에서의 농도가 정상인 개체에 비하여 증가된 것을 특징으로 할 수 있다.At least one member selected from the group consisting of proline, pyrophosphate, oleanitrile, stearic acid, tryptophan, oleamide, and cholesterol is at least one selected from the group consisting of proline, pyrophosphate, oleanitrile, (5-oxoproline), glucose, 9,12 (5-oxoproline), and the like in the blood vessel disease patients. (9,12-octadecadienoic acid), and arachidonic acid is increased compared to a subject having a normal blood vessel disease level.
상기 대상은 인간, 원숭이 등의 영장류, 래트, 마우스 등의 설치류 등을 포함하는 포유동물, 또는 인간을 제외한 포유 동물일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The subject may be a mammal including humans, primates such as monkeys, rodents such as rats and mice, or mammals other than humans, but is not limited thereto.
상기 혈관질환은 심근경색증, 심부전, 동맥경화증, 부정맥, 죽상경화증, 고혈압, 동맥류, 색전증, 뇌졸중, 뇌경색, 혈전증, 또는 협심증일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The vascular disease may be, but is not limited to, myocardial infarction, heart failure, arteriosclerosis, arrhythmia, atherosclerosis, hypertension, aneurysm, embolism, stroke, cerebral infarction, thrombosis, or angina.
상기 정량장치는 핵자기 공명 분광 분석기 (1H-NMR) 또는 크로마토그래피/질량분석기일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.The quantification device may be, but is not limited to, a nuclear magnetic resonance spectrometer ( 1 H-NMR) or a chromatography / mass spectrometer.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 정량장치는 크로마토그래피/질량분석기일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the quantification device may be a chromatography / mass spectrometer.
본 발명에서 이용되는 크로마토그래피는 액체-고체 크로마토그래피(Liquid-Solid Chromatography, LSC), 종이크로마토그래피(Paper Chromatography, PC), 박층 크로마토그래피(Thin-Layer Chromatography, TLC), 기체-고체 크로마토그래피(Gas-Solid Chromatography, GSC), 액체-액체 크로마토그래피(Liquid-Liquid Chromatography, LLC), 포말 크로마토그래피(Foam Chromatography, FC), 유화 크로마토그래피(Emulsion Chromatography, EC), 기체-액체 크로마토그래피(Gas-Liquid Chromatography, GLC), 이온 크로마토그래피(Ion Chromatography, IC), 겔 여과 크로마토그래피(Gel Filtration Chromatograhy, GFC) 또는 겔 투과 크로마토그래피(Gel Permeation Chromatography, GPC)를 포함하나, 이에 제한되지 않고 당업계에서 통상적으로 사용되는 모든 정량용 크로마토그래피를 사용할 수 있다. 바람직하게는, 본 발명에서 이용되는 크로마토그래피는 기체 크로마토그래피 (Gas chromatography; GC )이다.The chromatography used in the present invention can be carried out by liquid-solid chromatography (LSC), paper chromatography (PC), thin-layer chromatography (TLC), gas- Gas-Solid Chromatography (GSC), Liquid-Liquid Chromatography (LLC), Foam Chromatography (FC), Emulsion Chromatography (EC) Including, but not limited to, gel filtration chromatography (GLC), ion chromatography (IC), Gel Filtration Chromatography (GFC), or Gel Permeation Chromatography All chromatographies for routine use can be used. Preferably, the chromatography used in the present invention is gas chromatography (GC).
상기 질량분석기는 특별한 제한없이 종래 공지된 질량 분석기를 이용할 수 있지만, 구체적으로 예를 들면, MALDI-TOF MS, Q-TOF MS, LTQ-Orbitrap MS일 수 있다. The mass spectrometer can be a conventional mass spectrometer without any particular limitation, and can be specifically exemplified by MALDI-TOF MS, Q-TOF MS and LTQ-Orbitrap MS.
바람직하게는, 본 발명에서 이용되는 질량분석기는 특별한 제한없이 종래 공지된 질량 분석기를 이용할 수 있지만, 구체적으로 예를 들면, MALDI-TOF MS, Q-TOF MS, LTQ-Orbitrap MS이고, 보다 바람직하게는 TOF MS일 수 있다.Preferably, the mass spectrometer used in the present invention can be a conventional mass spectrometer without any particular limitation, but specifically, for example, MALDI-TOF MS, Q-TOF MS and LTQ-Orbitrap MS, May be a TOF MS.
상기 프롤린(proline), 피로포스페이트(pyrophosphate), 올레아나이트릴(oleanitrile), 스테아르산(stearic acid), 트립토판(tryptophan), 올레아마이드(oleamide), 및 콜레스테롤(cholesterol)로 이루어진 군에서 선택된 1 이상은 혈관질환자에서의 농도가 정상인 개체에 비하여 감소된 상태인 경우에 상기 대상을 혈관질환으로 진단하는 것을 특징으로 할 수 있고, 상기 글리신(glycine), 아스파르트산(aspartic acid), 5-옥소프롤린(5-oxoproline), 글루코스(glucose), 9,12-옥타데카다이엔산(9,12-octadecadienoic acid), 및 아라키돈산(arachidonic acid)으로 이루어진 군에서 선택된 1 이상은 혈관질환자에서의 농도가 정상인 개체에 비하여 증가된 상태인 경우에 상기 대상을 혈관질환으로 진단하는 것을 특징으로 할 수 있다.At least one member selected from the group consisting of proline, pyrophosphate, oleanitrile, stearic acid, tryptophan, oleamide, and cholesterol is at least one selected from the group consisting of proline, pyrophosphate, oleanitrile, The present invention can be characterized by diagnosing the subject as a vascular disease when the concentration in the vascular disease patient is decreased compared with that of the normal subject and the glycine, aspartic acid, 5-oxoproline (5 at least one selected from the group consisting of -oxoproline, glucose, 9,12-octadecadienoic acid, and arachidonic acid, The subject is diagnosed as a vascular disease.
또 다른 하나의 양태로서, 본 발명은 대상 (Subject)으로부터 채취한 혈액에서 프롤린(proline), 피로포스페이트(pyrophosphate), 올레아나이트릴 (oleanitrile), 스테아르산(stearic acid), 트립토판(tryptophan), 올레아마이드(oleamide), 콜레스테롤(cholesterol), 글리신(glycine), 아스파르트산(aspartic acid), 5-옥소프롤린(5-oxoproline), 글루코스(glucose), 9,12-옥타데카다이엔산(9,12-octadecadienoic acid), 및 아라키돈산(arachidonic acid)으로 이루어진 군에서 선택된 1 이상의 대사체의 농도를 정량장치로 측정하는 단계; 및In another aspect, the present invention relates to a method of treating a blood sample collected from a subject with proline, pyrophosphate, oleanitrile, stearic acid, tryptophan, Cholesterol, glycine, aspartic acid, 5-oxoproline, glucose, 9,12-octadecadienoic acid (9, 12) measuring the concentration of at least one metabolite selected from the group consisting of salicylic acid, salicylic acid, -octadecadienoic acid, and arachidonic acid; And
상기 단계에서 측정한 혈액내 대사체의 농도를 정상 대조군의 혈액의 상기 대사체의 농도와 대비하는 단계를 포함하는 혈관질환의 진단정보를 제공하는 방법에 관한 것이다.And comparing the concentration of the metabolite in the blood measured in the step with the concentration of the metabolite in the blood of the normal control group.
상기 프롤린(proline), 피로포스페이트(pyrophosphate), 올레아나이트릴(oleanitrile), 스테아르산(stearic acid), 트립토판(tryptophan), 올레아마이드(oleamide), 및 콜레스테롤(cholesterol)로 이루어진 군에서 선택된 1 이상은 혈관질환자에서의 농도가 정상인 개체에 비하여 감소된 상태인 경우에 상기 대상을 혈관질환으로 진단할 수 있고, 상기 글리신(glycine), 아스파르트산(aspartic acid), 5-옥소프롤린(5-oxoproline), 글루코스(glucose), 9,12-옥타데카다이엔산(9,12-octadecadienoic acid), 및 아라키돈산(arachidonic acid)으로 이루어진 군에서 선택된 1 이상은 혈관질환자에서의 농도가 정상인 개체에 비하여 증가된 상태인 경우에 상기 대상을 혈관질환으로 진단할 수 있다.At least one member selected from the group consisting of proline, pyrophosphate, oleanitrile, stearic acid, tryptophan, oleamide, and cholesterol is at least one selected from the group consisting of proline, pyrophosphate, oleanitrile, The subject can be diagnosed as a vascular disease when the concentration of the blood vessel disease is lower than that of a normal subject and the subject can be diagnosed as glycine, aspartic acid, 5-oxoproline, One or more selected from the group consisting of glucose, 9,12-octadecadienoic acid, and arachidonic acid has been found to be increased in the blood vessel disease compared to the normal subjects State, the subject can be diagnosed as a vascular disease.
상기 혈관질환의 진단용 키트에 대한사항은 혈관질환의 진단정보를 제공하는 방법에 대하여 동일하게 적용될 수 있다.The diagnostic kit for the vascular disease may be equally applied to a method for providing diagnostic information of a vascular disease.
본 발명은 대상의 혈장에 포함된 혈관질환의 진단 마커의 농도를 측정하는 혈관질환의 진단용 키트, 및 대상으로부터 채취한 혈액에서 상기 혈관질환의 진단 마커의 농도를 측정하는 방법을 포함하는 혈관질환의 진단정보를 제공하는 방법에 관한 것으로서, 대상의 혈장에 존재하는 대사체를 이용하여 혈관질환을 간편하게 진단할 수 있는 유용성이 있다.The present invention relates to a kit for diagnosing a vascular disease which measures the concentration of a diagnostic marker of a vascular disease contained in a plasma of a subject and a method for measuring the concentration of the diagnostic marker of the vascular disease in the blood collected from the subject The present invention relates to a method for providing diagnostic information, and is useful for easily diagnosing vascular disease using a metabolite present in plasma of a subject.
도 1은 본 발명의 실시예에 따라서 고지방/고탄수화물 섭취에 따른 혈관질환에서 혈장 대사체의 변화를 OPLS-DA 방법을 이용해 다변량 분석을 해 본 결과를 나타낸 그림이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따라서 OPLS-DA 분석상에서 대조군과 차이가 나는 시험군의 43종의 혈장 대사체를 변수중요척도(variable importance plots; VIP) 값이 1 이상을 가지는 16종의 대사체를 선별한 결과를 나타낸 그림이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라서 선별한 변수중요척도(variable importance plots; VIP) 값이 1 이상을 가지는 16종의 대사체에 대하여 계층구조분석(hierarchy analysis)을 실시하여 히트맵(heat map)을 작성하여 대조군과 비교해서 시험군에서 통계적으로 유의적인 차이를 나타내는 13종의 대사체를 최종 선별한 결과를 나타낸 그림이다.FIG. 1 is a graph showing the results of multivariate analysis of plasma metabolism changes in vascular diseases due to high fat / high carbohydrate intake using the OPLS-DA method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a graph showing the results of analysis of 43 plasma metabolites in a test group different from the control group on OPLS-DA analysis according to an embodiment of the present invention, with 16 metabolisms having variable importance plots (VIP) The results are shown in Fig.
FIG. 3 illustrates hierarchical analysis of 16 metabolites having variable importance plots (VIP) values selected according to an embodiment of the present invention, ) Were prepared, and the results of the final selection of 13 metabolites showing statistically significant differences in the test group as compared with the control group are shown.
이하, 본 발명을 하기의 실시예에 의하여 더욱 상세히 설명한다. 그러나, 이들 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following examples. However, these examples are only for illustrating the present invention, and the scope of the present invention is not limited by these examples.
실시예Example 1. 혈장 1. Plasma 대사체를Metabolism 이용하여 혈관질환 바이오 Vascular disease bio 마커의Marker 선별 Selection
1-1. 혈관질환의 치료효능이 알려진 식품 섭취 후 혈액 채취1-1. Blood sampling after ingestion of food known to be effective in treating vascular disease
혈장 대사체를 이용하여 혈관질환 바이오 마커를 선별하기 위해서 이화여자대학교목동병원(대한민국, 서울)에서 만 30세 이상 65세 미만의 건강한 성인 남녀112명을 모집하고, 상기 112명의 실험 대상자를 무작위로 대조군 및 시험군으로 나누고, 대조군 및 시험군 모두에 대해서 고지방/고탄수화물 음료(palm oil(롯데㈜); dextrose(대상㈜); protein powder(Nutricia))를 공복상태에서 500 mL을 단회 섭취시킨 후에, 대조군에 대해서는 대조식품(덱스트린)를 600 mg 정도 섭취시키고, 시험군에 대해서는 혈관질환의 치료효능이 알려진 공지의 버섯추출물을 600 mg 정도 섭취시키고 대사체 변화가 일어나도록 6시간 동안 휴식을 취하도록 한 후에, 112명의 실험 대상자로부터 정맥혈을 얻어 항응고제로서 EDTA가 표면 처리된 멸균 플라스틱 시험관에 채집하였고, 곧바로 원심분리를 시행하여 혈장 대사체 시료를 얻었고, 상기 수득한 모든 시료는 분석 전까지 -80℃에 보관하였다.In order to select blood vessel disease biomarkers using plasma metabolism, 112 healthy men and women aged 30 to 65 were recruited from Ewha Womans University Mokdong Hospital (Seoul, Korea), and 112 subjects were randomly selected Control and test groups were divided into two groups: high-fat / high-carbohydrate drinks (palm oil, dextrose, protein powder, Nutricia) , 600 mg of control food (dextrin) for the control group, 600 mg of the known mushroom extract known to be effective for the treatment of vascular diseases for the test group, and rest for 6 hours so that the metabolic change occurs After the venous blood was obtained from 112 subjects, they were collected in a sterilized plastic test tube which had been treated with EDTA as an anticoagulant, and immediately centrifuged Performed to obtained the plasma metabolite samples, all samples obtained above were stored in -80 ℃ until analysis.
1-2. 혈장 1-2. plasma 대사체Metabolism 분석 analysis
실시예 1-1에서 얻은 혈장 대사체 시료를 분석하기 위해서 하기와 같은 방법으로 가스크로마토그램-질량분석기(Gas chromatography-time of flight mass spectrometry; GC-TOF-MS)를 사용한 분석을 수행하였다.Analysis using the gas chromatography-time of flight mass spectrometry (GC-TOF-MS) was carried out in the following manner to analyze the plasma metabolite samples obtained in Example 1-1.
구체적으로, 실시예 1-1에서 얻은 혈장 대사체 시료를 내부표준물질인 2-chloro-l-phenylalanine(Sigma-Aldrich, 47766) 10 uL를 첨가한 1,000 uL의 methanol(J.T.Baker, 9093-68)과 혼합한 후 Mixermill(SPEXSamplePrep, 8000M)을 사용하여 10분 동안 균질화시키고, 균질화 후 상층액을 1분간 sonication시킨 후 4℃에 한 시간 보관하고, 상기 상층액을 13,500 x g로 4℃에서 10분간 원심분리 한 후 0.2 um polytetrafluoroethylene(PTFE)(Sigma-Aldrich, P0325)를 사용해 필터링한 후 건조시키고, 50 uL methoxyamine hydrochloride(Sigma-Aldrich, 226904)로 30 에서 90 분 동안 옥시미드화시킨 후, 유도체화 시키기 위해 N-methyl-N-trimethylsilyl-trifluoroacetamide(Sigma-Aldrich, 69482)를 50 uL 넣은 후 37 에서 30 분간 반응시켜서 얻은 반응물을 GC-TOF-MS 분석하였다.Specifically, the plasma metabolite sample obtained in Example 1-1 was dissolved in 1,000 uL of methanol (JTBaker, 9093-68) supplemented with 10 uL of 2-chloro-1-phenylalanine (Sigma-Aldrich, 47766) And homogenized for 10 minutes using Mixermill (SPEXSamplePrep, 8000M). After homogenization, the supernatant was sonicated for 1 minute and stored at 4 ° C for 1 hour. The supernatant was centrifuged at 13,500 xg for 10 minutes at 4 ° C After separation, it was filtered using 0.2 μm polytetrafluoroethylene (PTFE) (Sigma-Aldrich, P0325), dried and oximidated with 50 μL methoxyamine hydrochloride (Sigma-Aldrich, 226904) for 30 min. 50 μL of N-methyl-N-trimethylsilyl-trifluoroacetamide (Sigma-Aldrich, 69482) was added to the reaction mixture and reacted at 37 for 30 min. The reaction product was analyzed by GC-TOF-MS.
GC-TOF-MS 분석은 Agilent 7890 gas chromatograph system (Agilent Technologies, Palo Alto, CA, USA)을 사용하였으며, Rtx-5MS 컬럼 (i.d., 30 m X 0.25 mm, 0.25 μm particle size; Restek Corp., Bellefonte, PA, USA)을 사용하였고, 제조사가 제공한 프로토콜에 따라서 헬륨을 1.5 mL/mim으로 일정하게 흘려주고 상기 반응물 샘플을 1 uL 주입하고, 전면 주입구와 이송 라인의 온도는 각각 250℃와 240℃로 유지하였으며, 전자 이온화는 -70 eV에서 수행하였고, 50-1000 m/z 범위에서 데이터를 수집하였다.(Id, 30 m x 0.25 mm, 0.25 μm particle size; Restek Corp., Bellefonte, Calif.) Using an Agilent 7890 gas chromatograph system (Agilent Technologies, Palo Alto, CA, USA) , PA, USA), and helium was flowed constantly at 1.5 mL / min according to the protocol provided by the manufacturer and 1 μL of the reactant sample was injected. The temperatures of the front inlet and the transfer line were 250 ° C. and 240 ° C. , Electron ionization was performed at -70 eV, and data were collected in the range of 50-1000 m / z.
1-3. 통계분석1-3. Statistical analysis
실시예 1-2에서 혈장 대사체 GC-TOF-MS 분석결과를 해석하기 위해서, 각 시료의 피크 값에 대해 SIMCA-P 소프트웨어 버전 14.1(Umetrics, Umea, Sweden)을 이용하여 직교부분최소자승판별 분석(orthogonal partial least squares-discriminant analysis; OPLS-DA)를 수행 (도 1)하였고, 변수중요척도(variable importance plots; VIP) 값이 1.0 이상인 대사체를 대조군과 시험군간 차이를 나타내는데 기여하는 대사체로 선별 (도 2)하였으며, 선별한 피크에 대하여 계층구조분석(hierarchy analysis)을 실시하여 히트맵(heat map)을 작성 (도 3)하였고, 두 군에서의 대사체들에 대한 유의적 차이는 student's t-test를 실시하여 검증함 (p<0.05)하였다.To analyze the results of plasma metabolite GC-TOF-MS analysis in Example 1-2, peak values of each sample were analyzed using SIMCA-P software version 14.1 (Umetrics, Umea, Sweden) (Fig. 1), and metabolites with a variable importance plots (VIP) value of 1.0 or higher were selected as metabolites that contribute to the difference between the control and test groups (Fig. 2), and a hierarchical analysis was conducted on the selected peaks to generate a heat map (Fig. 3). The significant difference between the metabolites in the two groups was that the student's t -test (p <0.05).
실험결과 1. 고지방/고탄수화물 섭취에 따른 혈관질환에서 혈장 Experimental Results 1. Plasma from blood vessel diseases due to high fat / high carbohydrate intake 대사체의Metabolite 변화 change
1-1. 1-1. OPLSOPLS -DA -DA 분석상의Analytical 차이 Difference
실시예 1-3의 고지방/고탄수화물 섭취에 따른 혈관질환에서 혈장 대사체의 변화를 OPLS-DA 방법을 이용해 다변량 분석을 해 본 결과는 도 1에 나타나 있다.The results of the multivariate analysis of the plasma metabolism in the vascular disease according to the ingestion of the high fat / high carbohydrate of Example 1-3 using the OPLS-DA method are shown in FIG.
도 1에 의하면, 대조군과 시험군 간에 뚜렷한 다변량 분석 결과를 얻을 수 있었고, 이를 통해 대조군에 비해서 혈관질환의 치료효능이 알려진 식품을 섭취한 시험군에서의 대사체가 확연하게 차이나는 43종의 대사체를 확인할 수 있었다.1, a clear multivariate analysis was obtained between the control group and the test group. As a result, it was found that the metabolism of the 43 metabolites in the test group consuming the food, .
1-2. VIP 파라미터를 이용한 16종의 혈장 1-2. 16 kinds of plasma using VIP parameters 대사체의Metabolite 선별 Selection
OPLS-DA 분석상에서 대조군과 차이가 나는 시험군의 43종의 혈장 대사체 중에서, 변수중요척도(variable importance plots; VIP)를 통하여 VIP값이 1이상인 것을 두 군의 차이를 가장 뚜렷하게 나타내는데 크게 기여하는 대사체라고 볼 수 있다. 도 2에 나타난 것과 같이, 43종의 대사체를 VIP 순서대로 나열하여 VIP 값이 1 이상을 가지는 16종의 대사체를 선별하였다.Of the 43 plasma metabolites in the test group that differed from the control group in the OPLS-DA analysis, VIP value was more than 1 through variable importance plots (VIP), which significantly contributed to the difference between the two groups It can be regarded as a metabolite. As shown in FIG. 2, 43 kinds of metabolites were listed in VIP order, and 16 kinds of metabolites having VIP value of 1 or more were selected.
1-3. 13종의 혈장 1-3. 13 kinds of plasma 대사체의Metabolite 선별 Selection
도 3에 나타난 것과 같이, 선별한 변수중요척도(variable importance plots; VIP) 값이 1 이상을 가지는 16종의 대사체에 대하여 계층구조분석(hierarchy analysis)을 실시하여 히트맵(heat map)을 작성하여 대조군과 비교해서 시험군에서 통계적으로 유의적인 차이를 나타내는 13종의 대사체를 최종 선별하였다.As shown in FIG. 3, a hierarchy analysis is performed on 16 metabolites having a variable importance plots (VIP) value of 1 or more to generate a heat map And 13 kinds of metabolites showing a statistically significant difference in the test group were finally selected compared with the control group.
상기 선별한 13종의 대사체는 표 1에 나타나 있고, 혈관질환을 나타내는 대조군에서 시험군 대비 7종의 대사체가(proline, pyrophosphate, oleanitrile, stearic acid, tryptophan, oleamide, cholesterol) 유의적으로 감소하였으며, 6종의 대사체가(glycine, aspartic acid, 5-oxoproline, glucose, 9,12-octadecadienoic acid, arachidonic acid) 유의적으로 증가하였다.The 13 selected metabolites are shown in Table 1. In the control group showing vascular diseases, the metabolites of 7 kinds of metabolites (proline, pyrophosphate, oleanitrile, stearic acid, tryptophan, oleamide, cholesterol) , 6 metabolites (glycine, aspartic acid, 5-oxoproline, glucose, 9,12-octadecadienoic acid, arachidonic acid).
상기 결과를 통해, 상기 선별한 13종의 대사체는 고지방/고탄수화물 섭취로 인한 혈관질환 여부를 진단할 수 있는 바이오 마커임을 확인할 수 있었다.From the above results, it was confirmed that the 13 selected metabolites were biomarkers capable of diagnosing vascular disease due to high fat / high carbohydrate intake.
Claims (12)
상기 단계에서 측정한 혈액내 대사체의 농도를 정상인 개체 혈액의 상기 대사체의 농도와 대비하는 단계를 포함하는 혈관질환의 진단정보를 제공하는 방법.In the blood taken from the subject, proline, pyrophosphate, oleanitrile, stearic acid, tryptophan, oleamide, cholesterol, , Glycine, aspartic acid, 5-oxoproline, glucose, 9,12-octadecadienoic acid, and arachidonic acid ( arachidonic acid) in a measuring device; And
And comparing the concentration of the metabolite in the blood measured in the step with the concentration of the metabolite in the normal individual blood.
8. The method according to claim 7, wherein the object is a mammalian animal including human.
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