KR20190091325A - 위장관 검출 방법, 디바이스 및 시스템 - Google Patents

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KR20190091325A
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antibody
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acid
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샤랏 싱
미첼 로렌스 존스
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프로제너티, 인크.
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Abstract

본 발명은 위장 (GI)관 검출 방법, 디바이스 및 시스템에 관한 것이다.

Description

위장관 검출 방법, 디바이스 및 시스템
본 발명은 위장 (GI)관 검출 방법, 디바이스 및 시스템에 관한 것이다.
위장관은 개인의 신체에 관한 정보를 포함할 수 있다.
관련 출원에 대한 교차 참조
본 출원은 다음의 동시-출원 중인 미국 특허출원에 대한 우선권을 주장한다: 2016년 12월 7일자로 출원된 "박테리아 검출 및 정량화를 위한 조성물, 방법 및 디바이스"라는 발명의 명칭으로 된 USSN 62/431,297; 2016년 12월 14일자로 출원된 "생물학적 시료를 수집, 희석 및 배양하기 위한 섭취가능한 디바이스"라는 발명의 명칭으로 된 USSN 62/434,320; 2017년 5월 5일자로 출원된 "분석물 검출을 위한 디바이스"라는 발명의 명칭으로 된 USSN 62/502,383; 2017년 9월 17일자로 출원된 "섭취가능한 디바이스 및 관련된 시스템 및 방법"이라는 발명의 명칭으로 된 USSN 62/560,618; 2017년 3월 30일자로 출원된 "IL-6R 저해제로 위장관 질환의 치료"라는 발명의 명칭으로 된 USSN 62/478,753; 2017년 8월 14일자로 출원된 "면역억제제로 위장관 질환의 치료"라는 발명의 명칭으로 된 USSN 62/545,157; 및 2017년 11월 9일자로 출원된 "TNF 저해제로의 위장관 질환의 치료"라는 발명의 명칭으로 된 USSN 62/583,768.
참고문헌의 통합
본 출원은 다음의 동시-출원 중인 미국 특허출원을 참고문헌으로 통합한다: 2016년 12월 7일자로 출원된 "박테리아 검출 및 정량화를 위한 조성물, 방법 및 디바이스"라는 발명의 명칭으로 된 USSN 62/431,297; 2016년 12월 14일자로 출원된 "생물학적 시료를 수집, 희석 및 배양하기 위한 섭취가능한 디바이스"라는 발명의 명칭으로 된 USSN 62/434,320; 2017년 5월 5일자로 출원된 "분석물 검출을 위한 디바이스"라는 발명의 명칭으로 된 USSN 62/502,383; 2017년 9월 17일자로 출원된 "섭취가능한 디바이스 및 관련된 시스템 및 방법"이라는 발명의 명칭으로 된 USSN 62/560,618; 2017년 3월 30일자로 출원된 "IL-6R 저해제로 위장관 질환의 치료"라는 발명의 명칭으로 된 USSN 62/478,753; 2017년 8월 14일자로 출원된 "면역억제제로 위장관 질환의 치료"라는 발명의 명칭으로 된 USSN 62/545,157; 및 2017년 11월 9일자로 출원된 "TNF 저해제로의 위장관 질환의 치료"라는 발명의 명칭으로 된 USSN 62/583,768; 2014년 8월 15일자로 출원된 "섭취가능한 의료용 디바이스"라는 발명의 명칭으로 된 USSN 14/460,893; 2017년 3월 24일자로 제출된 "국소화 성능을 갖는 전기기계식 환약 디바이스"라는 발명의 명칭으로 된 USSN 15/514,413; 2017년 8월 18일자로 출원된 "섭취가능한 디바이스를 사용하여 시료를 획득하기 위한 시스템 및 방법"이라는 발명의 명칭으로 된 USSN 15/680,400; 2017년 8월 18일자로 출원된 "시료 수집 시스템 및 관련된 재료 및 방법"이라는 발명의 명칭으로 된 USSN 15/680,430; 2017년 9월 8일자로 출원된 "분배가능한 물질의 전기기계식 섭취가능한 전달"이라는 발명의 명칭으로 된 USSN 15/699,848; 2017년 3월 31일자로 출원된 "광학 전기기계식 환약 디바이스 위한 국소화 시스템 및 방법"이라는 발명의 명칭으로 된 USSN 62/480,187; 및 2017년 8월 3일자로 출원된 "섭취가능한 디바이스를 위한 국소화 시스템 및 방법"이라는 발명의 명칭으로 된 USSN 62/540,873.
본 발명은 위장관 (GI) 검출 방법, 디바이스 및 시스템에 관한 것이다.
본원에 개시된 기술학은 피험자에 관한 정보 (예로, 피험자의 위장관에 관한 정보)의 신속한 실시간 평가를 허용한다. 일부 구현예에서, 정보는 관심있는 분석물 (예로, 피험자의 위장관에서의 관심있는 분석물)의 존재 및/또는 정량에 관한 것일 수 있다. 특정 구현예에서, 본 기술은 피험자의 하나 이상의 시료 (예로, 피험자의 위장관의 하나 이상의 위치에서의 하나 이상의 시료)를 수집하는데 사용될 수 있는 섭취가능한 디바이스를 사용하여 실행될 수 있다. 이러한 디바이스는 자율적인 방식으로 구현될 수 있다. 예를 들면, 정보는 피험자에 (생체내) 및 피험자의 외부에 (생체외) 존재할 때 섭취가능한 디바이스 사이에 교환될 수 있다. 일부 구현예에서, 정보는 실시간으로 교환될 수 있다. 특정 구현예에서, 기술학은 피험자가 주어진 GI 장애를 갖는지 여부를 결정하도록 돕는데 사용될 수 있다. 일부 구현예에서, 기술학은 피험자를 위해 치료 프로토콜을 결정하도록 돕고/거나 치료 프로토콜의 효능을 모니터링하거나 평가하는데 사용될 수 있다 (예로, 피험자를 위한 GI 장애 치료 프로토콜). 본원에 개시된 검출 기법은 원하는 바와 같이 개별적으로 또는 임의의 조합으로 사용될 수 있다. 일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스는 상이한 검출 기법이 섭취가능한 디바이스의 상이한 체임버 (예로, 시료 체임버)에서 수행되도록 구성된다. 선택적으로, 다수의 상이한 검출 방법이 피험자와 관련하여 보완 정보 (예로, 피험자의 위장관과 관련한 정보를 제공함) 및/또는 피험자와 관련하여 보조 정보를 제공하는데 (예로, 피험자의 위장과 관련한 정보를 제공함) 사용될 수 있다.
일 관점에서, 본원에서는 피험자의 위장관 (GI)으로부터의 또는 생식관으로부터의 유체 시료를 디바이스의 제 1 희석 체임버 내로 생체내 전달하는 단계; 및 제 1 희석 체임버에서 유체 시료 및 제 1 희석 유체를 조합하여 제 1 희석된 시료를 생산하는 단계를 포함하는 방법을 제공한다. 일부 구현예에서, 디바이스는 다수의 희석 체임버를 포함하고; 다수의 희석 체임버 중 적어도 일부 각각의 경우, 방법은 유체 시료를 희석 체임버 내로 전달하는 단계; 및 제 1 희석 체임버에서 유체 시료 및 제 1 희석 유체를 조합하여 희석된 시료를 생산하는 단계를 포함한다. 일부 구현예에서, 방법은 적어도 두 개의 상이한 희석 체임버로부터의 희석된 시료를 조합하여 추가로 희석된 시료를 제공하는 단계를 추가로 포함한다.
일부 구현예에서, 디바이스는 섭취가능한 디바이스이다. 일부 구현예에서, 방법은 디바이스를 피험자에게 경구로 투여하는 단계를 추가로 포함한다. 일부 구현예에서, 디바이스를 피험자의 생식관 내로 도입하는 단계를 추가로 포함한다.
일부 구현예에서, 제 1 희석 유체는 무균 배지이다.
일부 구현예에서, 방법은 희석된 시료를 배양하여 배양된 시료를 생산하는 단계를 추가로 포함한다. 일부 구현예에서, 배양은 생체내에서 수행된다. 일부 구현예에서, 배양은 생체외에서 수행된다.
일부 구현예에서, 방법은 생체외로 디바이스를 회수하는 단계를 추가로 포함한다. 일부 구현예에서, 방법은 디바이스로부터 시료를 제거하는 단계를 포함한다.
일부 구현예에서, 방법은 시료에서 분석물을 검출하는 단계를 포함한다. 일부 구현예에서, 검출은 생체내에서 일어난다. 일부 구현예에서, 분석물은 세포를 포함한다. 일부 구현예에서, 세포는 박테리아를 포함한다. 일부 구현예에서, 세포는 진핵 세포를 포함한다. 일부 구현예에서, 진핵 세포는 상피 세포 및 말초 혈액 단핵 세포 (PBMC)로 이루어진 군으로부터 선택된다.
일부 구현예에서, 디바이스는 포트, 밸브 및/또는 펌프를 포함하고; 유체 시료를 제 1 희석 체임버로 전달하는 단계는 포트, 밸브 및/또는 펌프를 제어하는 것을 포함한다.
일부 구현예에서, 디바이스는 개방 위치 및 제 1 위치를 갖는 포트를 포함하고; 개방 위치에서, 포트는 피험자의 위장관 또는 생식관과 유체 소통을 하고, 유체 시료가 포트에 진입하고; 제 1 위치에서, 포트는 제 1 희석 체임버와 유체 소통을 하고 유체 시료가 제 1 희석 유체와 조합된다. 일부 구현예에서, 포트가 이의 개방 위치일 때, 유체 시료가 포트에 진입하고; 포트가 이의 제 1 위치일 때, 유체 시료는 제 1 희석 유체와 조합하여 제 1 희석을 제공한다. 일부 구현예에서, 포트는 유체를 포함하는 제 2 희석 체임버와 유체 소통을 하는 제 2 위치를 갖고; 방법은 포트를 이의 제 1 위치부터 이의 제 2 위치로 이동하여 제 1 희석이 제 2 체임버에서 유체와 조합하여 제 2 희석을 제공하는 단계를 추가로 포함한다. 일부 구현예에서, 포트가 이의 제 1 위치부터 이의 제 2 위치까지 이동하기 이전에, 제 2 희석 체임버에서의 유체는 무균 배지를 포함하고, 제 2 희석은 무균 배지를 포함한다. 일부 구현예에서, 방법은 포트에서 이의 개방 위치부터 이의 제 1 및 다음으로 제 2 위치까지 순서대로 이동하여, 제 1 및 다음으로 제 2 희석을 순서대로 제공하는 단계를 포함한다. 일부 구현예에서, 포트는 유체를 포함하는 제 3 희석 체임버와 유체 소통을 하는 제 3 위치를 갖고; 방법은 포트를 이의 제 2 위치부터 이의 제 3 위치까지 이동하여 제 2 희석이 제 3 체임버에서의 유체와 조합하여 제 3 희석을 제공하는 단계를 추가로 포함한다. 일부 구현예에서, 방법은 포트에서 이의 개방 위치부터 이의 제 1, 제 2 및 다음으로 제 3 위치까지 순서대로 이동하여, 제 1, 제 2 및 다음으로 제 3 희석을 순서대로 제공하는 단계를 포함한다. 일부 구현예에서, 포트는 유체를 포함하는 제 4 희석 체임버와 유체 소통을 하는 제 4 위치를 갖고; 방법은 포트를 이의 제 3 위치부터 이의 제 4 위치까지 이동하여 제 3 희석이 제 4 체임버에서의 유체와 조합하여 제 4 희석을 제공하는 단계를 추가로 포함한다. 일부 구현예에서, 방법은 포트에서 이의 개방 위치부터 이의 제 1, 제 2, 제 3 및 다음으로 제 4 위치까지 순서대로 이동하여, 제 1, 제 2, 제 3 및 다음으로 제 4 희석을 순서대로 제공하는 단계를 포함한다.
일부 구현예에서, 디바이스는 포트를 회전시키도록 구성된 작동기 (actuator)를 제어하도록 구성된 마이크로컨트롤러를 추가로 포함한다. 일부 구현예에서, 마이크로컨트롤러는 포트를 이동시키도록 구성된 회전가능한 요소를 제어하도록 구성된다.
일부 구현예에서, 유체 시료의 부피 대비 희석 유체의 부피의 비율은 약 1:1 내지 약 1:1000이다. 일부 구현예에서, 비율은 약 1:1 내지 약 1:100이다. 일부 구현예에서, 비율은 약 1:1 내지 약 1:20이다. 일부 구현예에서, 비율은 약 1:1 내지 약 1:10이다.
일부 구현예에서, 제 1 희석 유체는 항진균제를 포함한다. 일부 구현예에서, 항진균제는 암포테리신 B를 포함한다.
일부 구현예에서, 제 1 희석 유체는 무균 배지를 포함한다. 일부 구현예에서, 제 1 희석 배지는 보존제를 포함한다. 일부 구현예에서, 무균 배지는 세포 성장을 억제하는 제제 및/또는 세포 성장을 촉진하는 제제를 포함한다. 일부 구현예에서, 세포는 박테리아이다. 일부 구현예에서, 무균 배지는 하나 이상의 유형의 박테리아에 선택적이다. 일부 구현예에서, 배지는 그램-음성 박테리아에 선택적이다.
일부 구현예에서, 제 1 희석 유체는 무균 배지를 포함하고, 무균 배지는 항생제이다.
일부 구현예에서, 방법은 제 1 배양된 시료를 배양하여 배양된 시료를 생산하는 단계를 추가로 포함한다. 일부 구현예에서, 방법은 배양된 시료 내에서 박테리아 성장의 존재 또는 부재를 검출하는 단계를 추가로 포함한다. 일부 구현예에서, 박테리아 성장의 존재는 유체 시료에서 항생제에 대해 내성을 갖는 박테리아의 존재를 나타낸다.
일부 구현예에서, 제 1 희석 유체는 지시약 배지를 포함한다. 일부 구현예에서, 방법은 다수의 시간대에서 제 1 희석에서의 분석물을 검출하는 단계를 추가로 포함한다. 일부 구현예에서, 분석물은 세포를 포함한다.
일부 구현예에서, 방법은 제 1 시간대 및 제 2 시간대에서 제 1 희석, 제 2 희석, 제 3 희석 및/또는 제 4 희석 중 하나 이상에서의 분석물을 검출하는 것을 추가로 포함한다. 일부 구현예에서, 분석물은 세포를 포함한다. 일부 구현예에서, 제 1 시간대는 대조군을 예시한다. 일부 구현예에서, 제 2 시간대는 제 1 시간대 이후 약 1시간 내지 약 6시간이다. 일부 구현예에서, 제 2 시간대는 제 1 시간대 이후 약 1시간 내지 4시간이다.
일부 구현예에서, 방법은 하나 이상의 희석된 시료를 배양하여 하나 이상의 배양된 시료를 생산하는 단계 및 하나 이상의 배양된 시료에서 분석물의 존재 또는 부재를 검출하는 단계를 추가로 포함한다. 일부 구현예에서, 분석물은 세포를 포함한다. 일부 구현예에서, 세포는 박테리아이고, 방법은 하나 이상의 배양된 시료에서 분석물의 존재 또는 부재를 검출하는 단계를 포함한다.
일부 구현예에서, 유체 시료의 부피는 약 5 μL이고, 유체 시료의 희석은 약 1:10000의 희석이고, 희석에서 박테리아 성장을 검출하는 것은 유체 시료에서 105개 이상의 콜로니 형성 단위 (CFU)/mL의 박테리아 농도를 나타낸다. 일부 구현예에서, 유체 시료는 공장 유체이고, 공장에서 105개 CFU/mL 이상의 박테리아 농도는 피험자가 소장 박테리아 과다성장 (SIBO)을 갖는 것을 나타낸다.
일부 구현예에서, 방법은 하나 이상의 희석 또는 배양된 시료에서 박테리아 수준을 검출하는 단계로서, 유체 시료가 공장 유체이고, 공장 유체에서 105개 CFU/mL 이상의 박테리아 농도는 피험자가 SIBO를 갖는 것을 나타내는, 단계를 추가로 포함한다. 일부 구현예에서, 방법은 세 개 이상의 시간대에서 박테리아 수준을 검출하여 하나 이상의 배양된 시료에 대한 하나 이상의 성장 곡선을 생성하는 단계를 포함한다. 일부 구현예에서, 방법은 하나 이상의 성장 곡선을 하나 이상의 표준 성장 곡선과 비교하는 단계를 추가로 포함한다. 일부 구현예에서, 표준 성장 곡선은 기지의 총 박테리아 계수를 갖는 유체 시료를 예시한다. 일부 구현예에서, 표준 성장 곡선은 SIBO를 갖는 피험자로부터의 시료를 예시한다.
일부 구현예에서, 방법은 하나 이상의 희석 체임버에서 하나 이상의 희석된 시료 또는 배양된 시료의 분석물 수준을 검출하는 단계를 포함한다.
일부 구현예에서, 방법은 희석된 시료 또는 배양된 시료를 검출 체임버로 전달하는 단계 및 검출 체임버에서 희석된 시료 또는 배양된 시료의 분석물 수준을 검출하는 단계를 추가로 포함한다. 일부 구현예에서, 분석물은 세포를 포함한다.
일부 구현예에서, 검출 단계는 쿨터 카운터를 사용하는 것을 포함한다.
일부 구현예에서, 검출 단계는 광원 및 광 검출기를 사용하는 것을 포함한다. 일부 구현예에서, 검출 단계는 일정 파장에서 하나 이상의 희석된 시료 또는 배양된 시료의 흡광도를 측정하는 것을 포함한다. 일부 구현예에서, 파장은 약 400 내지 1000 nm이다. 일부 구현예에서, 파장은 약 500 내지 700 nm이다. 일부 구현예에서, 파장은 약 600 nm이다.
일부 구현예에서, 디바이스는 환경적 센서를 포함한다. 일부 구현예에서, 방법은 피험자에서 디바이스 외부의 위장관 또는 생식관의 환경적 데이타를 측정하는 단계를 추가로 포함한다. 일부 구현예에서, 방법은 디바이스가 피험자의 위장관을 관통하면서 다수의 시간대에서 피험자에서 디바이스 외부의 위장관의 환경적 데이타를 측정하는 것을 추가로 포함한다. 일부 구현예에서, 방법은 캐퍼시턴스, 온도, 임피던스, pH 및 반사율로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 매개변수를 측정하는 것을 포함한다. 일부 구현예에서, 방법은 피험자의 위장관 내에서 디바이스의 위치를 결정하는데 환경적 데이타를 사용하는 것을 추가로 포함한다.
일부 구현예에서, 유체 시료를 제 1 희석 체임버 내로 전달하는 단계는 디바이스가 피험자의 소장에 있을 때 일어난다.
일부 구현예에서, 유체 시료를 제 1 희석 체임버 내로 전달하는 단계는 디바이스가 피험자의 공장에 있을 때 일어난다.
일부 구현예에서, 방법은 하나 이상의 희석된 시료 또는 배양된 시료 내의 박테리아 수준에 기초하여 유체 시료의 총 박테리아 계수 (TBC)를 측정하는 단계를 추가로 포함한다. 일부 구현예에서, 유체 시료는 공장 유체이고, 방법은 유체 시료의 TBC가 105개 CFU/mL 이상일 때 피험자가 SIBO를 갖는 것으로서 진단하는 것을 포함한다.
일부 구현예에서, 방법은 하나 이상의 희석된 시료 또는 배양된 시료 내의 하나 이상의 특징을 확인하는 단계를 추가로 포함한다. 일부 구현예에서, 세포는 박테리아이고, 방법은 박테리아를 그램-양성 또는 그램-음성으로서 동정하는 것을 포함한다. 일부 구현예에서, 희석 유체는 컨쥬게이션된 담즙산을 포함하고, 방법은 하나 이상의 희석된 시료 또는 배양된 시료에서 담즙염 가수분해요소 활성을 측정하는 것을 포함한다. 일부 구현예에서, 세포는 진핵 세포이고, 방법은 암 또는 염증과 관련된 하나 이상의 바이오마커를 검출하는 것을 포함한다.
일부 구현예에서, 방법은 디바이스부터 외부 베이스 스테이션까지 데이타를 전송하고/거나 외부 베이스 스테이션으로부터 작동 매개변수를 수신하는 것을 추가로 포함한다. 일부 구현예에서, 데이타는 유체 시료에서 분석물의 농도의 측정을 포함한다. 일부 구현예에서, 분석물은 세포를 포함한다. 일부 구현예에서, 작동 매개변수는 위장관 또는 생식관으로부터의 유체 시료의 전부 또는 일부를 하나 이상의 희석 체임버 내로 전달하기 위한 시간 명령어를 포함한다.
일 관점에서, 본원에서는 피험자의 위장관 또는 생식관으로부터의 유체 시료를 희석하도록 구성된 체임버; 및 희석 체임버에서 유체 시료를 희석하기 위해 희석 유체를 수용하도록 구성된 희석 체임버를 포함하는 디바이스로서, 섭취가능한 디바이스인, 디바이스를 제공한다.
일부 구현예에서, 디바이스는 희석 체임버 내로 위장관 또는 생식관으로부터 유체의 전달을 제어하도록 구성된 하나 이상의 포트, 밸브 및/또는 펌프를 포함한다. 일부 구현예에서, 디바이스는 다수의 희석 체임버 및 희석 체임버 사이의 유체 전달을 제어하도록 구성된 하나 이상의 포트, 밸브 및/또는 펌프를 포함한다. 일부 구현예에서, 디바이스는 하나 이상의 포트, 밸브 및/또는 펌프를 제어하도록 구성된 마이크로컨트롤러를 추가로 포함한다. 일부 구현예에서, 디바이스는 유체 시료를 다수의 희석 체임버에의서 희석 유체와 조합하도록 구성된다. 일부 구현예에서, 디바이스는 위장관 또는 생식관으로부터 유체 시료를 받도록 구성된 포트를 포함한다. 일부 구현예에서, 포트는 개방 위치 및 제 1 위치 사이에서 이동가능하고; 포트 위치에서, 포트는 디바이스의 외부 표면 상에 노출되고; 제 1 위치에서, 포트는 디바이스의 제 1 희석 체임버와 유체 소통을 한다. 일부 구현예에서, 포트는 이의 제 1 위치 및 제 2 위치 사이에서 이동가능하고; 이의 제 2 위치에서, 포트는 디바이스의 제 2 희석 체임버와 유체 소통을 한다. 일부 구현예에서, 포트는 이의 제 2 위치 및 제 3 위치 사이에서 이동가능하고; 이의 제 3 위치에서, 포트는 디바이스의 희석 배양 체임버와 유체 소통을 한다. 일부 구현예에서, 포트는 이의 제 3 위치 및 제 4 위치 사이에서 이동가능하고; 이의 제 4 위치에서, 포트는 디바이스의 제 4 희석 체임버와 유체 소통을 한다. 일부 구현예에서, 디바이스는 포트를 이동시키도록 구성된 작동기를 추가로 포함한다. 일부 구현예에서, 작동기는 회전가능한 요소와 결합되고, 회전가능한 요소는 포트를 회전시키도록 구성된다. 일부 구현예에서, 포트는 약 1 μL 내지 약 50 μL의 유체 부피를 갖는다. 일부 구현예에서, 포트는 회전가능한 요소의 표면 상의 오목부이다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 희석 체임버는 회전가능한 요소의 회전 축 주변에 원주상으로 위치한다.
일부 구현예에서, 디바이스는 희석 유체를 추가로 포함한다. 일부 구현예에서, 희석 유체는 항진균제를 포함한다. 일부 구현예에서, 항진균제는 암포테리신 B를 포함한다. 일부 구현예에서, 희석 유체는 무균 배지를 포함한다. 일부 구현예에서, 무균 배지는 세포 성장을 촉진하는 제제 및 세포 성장을 억제하는 제제로 이루어진 군으로부터 선택된 구성원을 포함한다. 일부 구현예에서, 무균 배지는 항생제를 포함한다. 일부 구현예에서, 무균 배지는 하나 이상의 유형의 박테리아에 선택적이다. 일부 구현예에서, 무균 배지는 진핵 세포의 성장에 선택적이다.
일부 구현예에서, 디바이스는 유체 시료 또는 이의 희석에서 분석물을 검출하도록 구성된 검출 시스템을 추가로 포함한다. 일부 구현예에서, 분석물은 세포를 포함한다. 일부 구현예에서, 디바이스는 하나 이상의 희석 배양 체임버와 유체 소통하는 검출 체임버를 추가로 포함한다. 일부 구현예에서, 검출 체임버 및 하나 이상의 희석 체임버 사이의 유체 소통은 하나 이상의 포트, 밸브 및/또는 펌프에 의해 제어된다. 일부 구현예에서, 검출 시스템은 제 1 시간대 및 제 2 시간대에서 분석물을 검출하도록 구성된다. 일부 구현예에서, 제 1 시간대는 대조군을 예시한다. 일부 구현예에서, 제 2 시간대는 제 1 시간대 이후 약 1시간 내지 약 6시간이다. 일부 구현예에서, 검출 시스템은 하나 이상의 희석 체임버 또는 하나 이상의 검출 체임버에서 박테리아 성장의 존재 또는 부재를 검출하도록 구성된다.
일부 구현예에서, 유체 시료의 부피는 약 5 μL이다.
일부 구현예에서, 디바이스는 하나 이상의 희석 체임버 또는 하나 이상의 검출 체임버에서 박테리아 수준을 검출하도록 구성된다. 일부 구현예에서, 검출 시스템은 세 개 이상의 시간대에서 박테리아 수준을 검출하여 성장 곡선을 생성하도록 구성된다.
일부 구현예에서, 디바이스는 쿨터 카운터를 포함한다.
일부 구현예에서, 디바이스는 광원 및 광 검출기를 포함한다. 일부 구현예에서, 광원 및 광 검출기는 하나 이상의 희석 체임버를 통해 또는 하나 이상의 검출 체임버를 통해 광 경로를 정의하도록 작동가능하다.
일부 구현예에서, 디바이스는 유체 시료 또는 이의 희석에서 분석물을 검출하도록 구성된 검출 시스템을 포함한다. 일부 구현예에서, 분석물은 박테리아로부터의 부산물이다.
일부 구현예에서, 디바이스는 피험자에서 디바이스 외부의 위장관 또는 생식관의 환경적 데이타를 측정하도록 환경적 센서를 추가로 포함한다. 일부 구현예에서, 환경적 센서는 캐퍼시턴스 센서, 온도 센서, 임피던스 센서, pH 수준 센서 및 광 센서로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 구성원을 포함한다. 일부 구현예에서, 환경적 데이타는 피험자의 위장관 내에서 디바이스의 위치를 결정하는데 사용가능하다.
일부 구현예에서, 디바이스는 디바이스의 작동을 제어하도록 구성된 마이크로컨트롤러를 추가로 포함한다. 일부 구현예에서, 마이크로컨트롤러는 위장관 내의 디바이스의 위치에 기초하여 위장관부터 하나 이상의 희석 체임버까지 유체 시료의 전달을 제어하도록 구성된다. 일부 구현예에서, 마이크로컨트롤러는 하나 이상의의 포트, 밸브 및/또는 펌프를 제어한다.
일부 구현예에서, 디바이스는 하나 이상의 희석 체임버 내에서 세포의 유형 또는 세포의 특징을 확인하도록 구성된 센서를 추가로 포함한다.
일부 구현예에서, 디바이스는 외부 베이스 스테이션으로부터 작동 매개변수를 수신하고/거나 외부 베이스 스테이션으로 데이타를 전송하도록 구성된 소통 서브-유닛을 추가로 포함한다. 일부 구현예에서, 작동 매개변수는 위장관 또는 생식관으로부터의 유체 시료를 획득하고 하나 이상의 희석 체임버 내로 유체 시료를 전달하기 위한 시간 명령어를 포함한다. 일부 구현예에서, 데이타는 하나 이상의 희석 체임버에서 박테리아 성장의 존재 및/또는 부재를 나타낸다.
일 관점에서, 본 명세서에서는 요소의 벽 상에 포트를 갖는 요소; 및 요소를 감싸서 요소 및 외층 사이의 제 1 희석 체임버를 정의하는 외층을 포함하는 디바이스가 제공되고, 여기서 디바이스는 요소 및 외층 사이의 상대적 이동을 허용하도록 구성되고; 외층은 요소 벽의 부분을 디바이스의 외부에 노출하도록 구성된 구멍을 갖고; 디바이스는 섭취가능한 디바이스이다. 일부 구현예에서, 디바이스는 요소 및 외층 사이의 상대적 회전 이동을 허용하도록 구성된 요소는 원주상이다. 일부 구현예에서, 외층은 원주상이다.
일부 구현예에서, 디바이스는 요소 및 외층 사이의 상대적 이동이 구멍을 갖는 포트를 정렬시켜서 디바이스의 외부가 구멍을 통해 포트와 유체 소통하도록 구성된다.
일부 구현예에서, 요소 및 외층은 제 1 희석 체임버를 정의하고; 디바이스는 요소 사이의 상대적 이동이 포트 및 제 1 희석 체임버 사이의 유체 소통을 유도하도록 구성된다. 일부 구현예에서, 요소 및 외층은 제 1 희석 체임버와는 부리된 제 2 희석 체임버를 정의하고; 디바이스는 요소 사이의 상대적 이동이 포트 및 제 2 희석 체임버 사이의 유체 소통을 유도하도록 구성된다. 일부 구현예에서, 제 1 희석 체임버는 제 1 희석 유체를 포함하고, 제 2 체임버는 제 2 희석 유체를 포함한다. 일부 구현예에서, 디바이스는 디바이스의 사용 동안, 제 1 희석 유체는 섭취가능한 디바이스가 위장관의 목표 위치에 도달할 때 섭취가능한 디바이스의 저장조로부터 제 1 희석 체임버 내로 펌핑되도록 구성된다.
일부 구현예에서, 요소의 벽은 디바이스의 외부부터 제 1 희석 체임버까지 유체를 전달하도록 구성된 임의의 포트, 밸브 및 펌프 중 하나 이상를 포함한다.
일부 구현예에서, 외층 및 요소는 다수의 희석 체임버를 포함하고, 하나 이상의의 포트, 밸브 및/또는 펌프는 희석 체임버 사이에 유체의 전달을 제어하도록 구성된다.
일부 구현예에서, 디바이스는 요소가 포트를 이동시키도록 결합된 작동기를 포함한다.
일부 구현예에서, 포트는 회전가능한 요소의 벽 상에 오목부이다. 일부 구현예에서, 제 1 희석 체임버 및 제 2 희석 체임버는 요소 주변에 원주상으로 위치한다.
일부 구현예에서, 제 1 희석 유체는 위장관 유체 시료를 배양하는 배지를 포함한다. 일부 구현예에서, 디바이스는 GI 유체 시료의 희석 및 배양이 생체내에서 수행되도록 구성된다. 일부 구현예에서, 디바이스는 GI 유체 시료의 희석 및 배양이 섭취가능한 디바이스를 비우고, 피험자로부터 회수된 이후에 생체외에서 수행되도록 구성된다.
일부 구현예에서, 디바이스는 요소의 이동을 제어하도록 구성된 마이크로컨트롤러를 추가로 포함한다.
일부 구현예에서, 디바이스는 세포의 유형 및/또는 세포의 특징을 확인하도록 구성된 센서를 추가로 포함한다.
일부 구현예에서, 디바이스는 외부 베이스 스테이션으로부터 작동 매개변수를 수신하고/거나 외부 베이스 스테이션으로 데이타를 전송하도록 구성된 소통 서브-유닛을 추가로 포함한다. 일부 구현예에서, 작동 매개변수는 위장관 또는 생식관으로부터의 유체 시료를 획득하고 하나 이상의 희석 체임버 내로 유체 시료를 전달하기 위한 시간 명령어를 포함한다. 일부 구현예에서, 데이타는 하나 이상의 희석 체임버에서 박테리아 성장의 존재 및/또는 부재를 나타낸다.
일 관점에서, 본원에서는 피험자의 위장관에서 유체 시료를 획득하는데 디바이스를 사용하는 것을 포함하는 방법을 제공한다. 일부 구현예에서, 방법은 요소를 일련으로 회전시켜서 일련의 희석 체임버와 함께 포트를 순서대로 정렬하는 단계를 추가로 포함한다.
일 관점에서, 본원에서는 염료; 및 진핵 세포를 선택적으로 용해시킬 수 있는 시약을 포함하는 조성물을 제공한다. 일부 구현예에서, 염료는 생존가능한 세포의 표적 성분에 결합하거나 이와 반응할 수 있다. 일부 구현예에서, 염료는 생존가능한 세포의 표적 성분에 결합되거나 이와 반응할 때 측정가능하게 변경되는 형광을 나타낸다. 일부 구현예에서, 염료는 생존가능한 세포에 의해 내재화된다.
일부 구현예에서, 생존가능한 세포의 표적 성분은 핵산, 액틴, 튜불린, 효소, 뉴클레오티드-결합 단백질, 이온-운반 단백질, 미토콘드리아, 세포질 성분 및 막 성분으로 이루어진 군으로부터 선택된 구성원을 포함한다.
일부 구현예에서, 염료는 핵산에 결합될 때 형광을 나타낸다. 일부 구현예에서, 염료는 아크리딘 오렌지, 칼세인-AM, DAPI, 헥스트 33342, 헥스트 33258, 피코그린, SYTO 16, SYBR 그린 I, 텍사스 레드, 레드몬드 레드, 보디피 염료, 오레곤 그린, 에티듐 브롬화물 및 프로피듐 요오드화물로 이루어진 군으로부터 선택된 구성원을 포함한다.
일부 구현예에서, 염료는 세포에 의해 대사될 때 형광을 나타내는 형광생성 염료이다.
일부 구현예에서, 염료는 세포 또는 세포 성분에 의해 환원될 때 형광을 나타낸다.
일부 구현예에서, 염료는 레사주린, C12-레사주린, 7-하이드록시-9H-(1,3 디클로로-9,9-디메틸아크리딘-2-올) N-옥사이드, 6-클로로-9-니트로-5-옥소-5H-벤조[a]펜옥사진 및 테트라졸륨 염으로 이루어진 군으로부터 선택된 구성원을 포함한다.
일부 구현예에서, 염료는 세포 또는 세포 성분에 의해 산화될 때 형광을 나타낸다. 일부 구현예에서, 염료는 디하이드로칼세인 AM, 디하이드로로다민 123, 디하이드로에티듐, 2,3,4,5,6-펜타플루오로테트라메틸디하이드로스아민 및 3'-(p-아미노페닐)플루오레신으로 이루어진 군으로부터 선택된 구성원을 포함한다.
일부 구현예에서, 염료는 세포 또는 세포 성분에 의해 탈아세틸화되고/거나 산화될 때 형광을 나타낸다.
일부 구현예에서, 염료는 디하이드로로다민, 디하이드로플루오레신, 2',7'-디클로로디하이드로플루오레신 디아세테이트; 5-(및 6-)카르복시-2',7'-디클로로디하이드로플루오레신 디아세테이트 및 클로로메틸-2',7'-디클로로디하이드로플루오레신 디아세테이트 아세틸 에스테르로 이루어진 군으로부터 선택된 구성원을 포함한다.
일부 구현예에서, 염료는 펩티다제와 반응될 때 형광을 나타낸다. 일부 구현예에서, 염료는 (CBZ-Ala-Ala-Ala-Ala)2-R110 엘라스타제 2; (CBZ-Ala-Ala-Asp)2-R110 그랜자임 B; 및 7-아미노-4-메틸쿠마린; 및 N-CBZ-L-아스파틸-L-글루타밀-L-바릴-L-아스파트산 아미드로 이루어진 군으로부터 선택된 구성원을 포함한다.
일부 구현예에서, 염료는 생존가능한 세포에 의해 대사될 때 화학발광을 나타내는 화학발광 염료를 포함한다.
일부 구현예에서, 염료는 루미놀을 포함한다.
일부 구현예에서, 시약은 계면활성제를 포함한다. 일부 구현예에서, 시약은 비-이온성 계면활성제를 포함한다. 일부 구현예에서, 시약은 노니뎃 P40, 데옥시콜레이트, 이게팔 CA 630, 트리톤-X 100, 양성 계면활성제, SDS 및 트윈 20으로 이루어진 군으로부터 선택된 구성원을 포함한다.
일부 구현예에서, 시약은 데옥시콜레이트를 포함한다. 일부 구현예에서, 조성물은 데옥시콜레이트를 0.0001 wt% 내지 1 wt%의 농도로 포함한다. 일부 구현예에서, 조성물은 데옥시콜레이트를 0.005 wt%의 농도로 포함한다.
일부 구현예에서, 조성물은 진핵 세포를 선택적으로 용해시킬 수 있는 제 2 시약을 추가로 포함한다. 일부 구현예에서, 제 2 시약은 계면활성제를 포함한다.
일부 구현예에서, 제 2 시약은 노니뎃 P40, 데옥시콜레이트, 이게팔 CA 630, 트리톤-X 100, 양성 계면활성제, 소듐 도데실 설페이트 (SDS) 및 트윈 20으로 이루어진 군으로부터 선택된 구성원을 포함한다. 일부 구현예에서, 제 2 시약은 트리톤-X 100이다. 일부 구현예에서, 조성물은 트리톤-X 100을 0.1 wt% 내지 0.05 wt%의 농도로 포함한다.
일부 구현예에서, 조성물은 전해질을 추가로 포함한다. 일부 구현예에서, 전해질은 이가의 전해질이다. 일부 구현예에서, 전해질은 MgCl2이다. 일부 구현예에서, 조성물은 MgCl2을 0.1 mM 내지 100 mM의 농도로 포함한다. 일부 구현예에서, 조성물은 MgCl2을 0.5 mM 내지 50 mM의 농도로 포함한다.
일부 구현예에서, 조성물은 물을 추가로 포함한다.
일부 구현예에서, 조성물은 수용성 용액이다.
일부 구현예에서, 조성물은 pH 5 내지 8을 갖는다. 일부 구현예에서, 조성물은 pH 6 내지 7.8을 갖는다.
일부 구현예에서, 조성물은 고체 또는 반-고체이다.
일부 구현예에서, 생존가능한 세포는 박테리아 세포이다.
일 관점에서, 본원에서는 흡수성 재료를 포함하는 구성원; 및 본원에 기술된 조성물:을 포함하는 물품으로서, 조성물이 흡수성 재료에 적어도 부분적으로 흡수되는, 물품을 제공한다. 일부 구현예에서, 흡수성 재료는 스폰지를 포함한다. 일부 구현예에서, 스폰지는 친수성 스폰지를 포함한다. 일부 구현예에서, 흡수성 재료는 면, 레이온, 유리, 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리우레탄 및 니트로셀룰로스로 이루어진 군으로부터 선택된 재료를 포함한다.
일 관점에서, 본원에서는 흡수성 재료를 포함하는 구성원; 및 본원에 기술된 조성물을 포함하는 디바이스로서, 조성물은 흡수성 재료에 적어도 부분적으로 흡수되고, 디바이스는 섭취가능한 디바이스인, 디바이스를 제공한다. 일부 구현예에서, 디바이스는 구성된 개구부를 갖는 하우징을 추가로 포함하고, 여기서 흡수성 재료가 하우징 내에 배치되어 흡수성 재료가 하우징의 개구부를 통해 디바이스의 외부와 유체 소통을 한다.
일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스는 제 1 단부, 제 1 단부와 실질적으로 대향하는 제 2 단부 및 제 1 단부부터 제 2 단부까지 세로로 연장된 벽에 의해 정의된 하우징; 하우징의 벽에서의 제 1 개구부; 하우징의 제 1 단부에서의 제 2 개구부로서, 제 1 개구부에 대해 실질적으로 수직으로 배향되는, 상기 제 2 개구부; 및 제 1 개구부 및 제 2 개구부를 연결하는 곡선 체임버로서, 상기 곡선 체임버의 적어도 일부가 섭취가능한 디바이스 내에 시료화 체임버를 형성하는, 곡선 체임버를 포함한다.
일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스는 섭취가능한 디바이스의 내부 및 섭취가능한 디바이스의 외부 사이에 개구부를 갖고, 섭취가능한 디바이스는 체임버; 및 섭취가능한 디바이스의 내부에서의 다단계 밸브 시스템:을 포함하고, 여기서 다단계 밸브 시스템은 제 1, 제 2 및 제 3 상태를 갖고; 상기 다단계 밸브 시스템의 제 1 상태는 다단계 밸브 시스템의 제 2 및 제 3 상태와 상이하고; 다단계 밸브 시스템의 제 2 상태는 다단계 밸브 시스템의 제 1 및 제 3 상태와 상이하고; 다단계 밸브 시스템이 이의 제 1 상태일 때, 개구부는 섭취가능한 디바이스의 내부 및 섭취가능한 디바이스의 외부 사이의 유체 소통을 막고; 다단계 밸브 시스템이 이의 제 2 상태일 때, 개구부는 섭취가능한 디바이스의 내부 및 섭취가능한 디바이스의 외부 사이의 유체 소통을 허용하고; 다단계 밸브 시스템이 이의 제 3 상태일 때, 개구부는 섭취가능한 디바이스의 내부 및 섭취가능한 디바이스의 외부 사이의 유체 소통을 막는다.
일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스는 섭취가능한 디바이스의 내부 및 섭취가능한 디바이스의 외부 사이에 개구부를 갖고, 섭취가능한 디바이스는 체임버; 및 섭취가능한 디바이스의 내부에서의 다단계 밸브 시스템을 포함하고, 여기서 다단계 밸브 시스템은 제 1 구성원를 포함하는 작동기 시스템; 제 1 페그 및 제 1 립을 포함하는 트리거; 돌출부를 포함하는 게이트 및 개구부를 갖는 게이트 레그; 및 제 1 및 제 2 바이어스 구성원을 포함하는 바이어스 시스템:을 포함하고; 다단계 밸브 시스템이 제 1 단계일 때, 제 1 바이어스 구성원은 트리거에 힘을 적용하여 제 1 페그가 제 1 구성원과 접촉하고; 제 1 구성원은 제 1 바이어스 구성원에 의해 트리거에 적용된 힘을 대향하고; 제 2 바이어스 구성원은 게이트에 힘을 적용하여 돌출부가 제 1 립과 접촉하고; 제 1 립은 제 2 바이어스 구성원에 의해 게이트에 힘을 적용하고; 게이트 레그의 개구부는 섭취가능한 디바이스의 개구부와 함께 정렬하지 않는다.
일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스는 섭취가능한 디바이스의 내부 및 섭취가능한 디바이스의 외부 사이에 개구부를 갖고, 섭취가능한 디바이스는 체임버; 및 상기 섭취가능한 디바이스의 내부에서의 시료화 시스템:을 포함하고, 여기서 시료화 시스템은 흡수성 재료를 포함하는 제 1 구성원; 및 상기 제 1 흡수성 재료와 상이한 제 2 흡수성 재료를 포함하는 제 2 구성원:을 포함하고, 시료화 시스템은 섭취가능한 디바이스의 내부부터 섭취가능한 디바이스의 외부까지 유동하는 유체가 제 1 흡수성 재료에 진입하도록 구성되고; 시료화 시스템은 제 1 흡수성 재료부터 제 2 흡수성 재료까지 유체가 유동하는 것을 허용하도록 구성된다.
일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스는 섭취가능한 디바이스의 내부 및 섭취가능한 디바이스의 외부 사이에 개구부를 갖고, 섭취가능한 디바이스는 체임버; 및 개구부를 통해 섭취가능한 디바이스의 내부에 진입하는 유체를 흡수하도록 구성된 섭취가능한 디바이스의 내부에서의 시료화 시스템:을 포함하고, 시료화 시스템은 흡수성 재료 및 흡수성 재료에 적어도 부분적으로 흡수된 적어도 하나의 보존제를 포함한다.
일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스는 제 1 단부, 제 1 단부와 실질적으로 대향하는 제 2 단부 및 제 1 단부부터 제 2 단부까지 세로로 연장된 벽에 의해 정의된 하우징; 하우징의 벽에서의 제 1 개구부; 하우징의 제 1 단부에서의 제 2 개구부로서, 제 1 개구부에 대해 실질적으로 수직으로 배향되는 제 2 개구부; 및 제 1 개구부 및 제 2 개구부를 연결하는 곡선 체임버로서, 곡선 체임버의 적어도 일부가 섭취가능한 디바이스 내에 시료화 체임버를 형성하는, 곡선 체임버:를 포함한다.
일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스는 제 1 단부, 제 1 단부와 실질적으로 대향하는 제 2 단부, 제 1 단부부터 제 2 단부까지 세로로 연장된 벽 및 개구부에 의해 정의된 하우징; 하우징 내의 시료화 체임버로서, 흡수성 재료를 포함하는 시료화 체임버; 하우징 내의 개구부를 시료화 체임버에 연결시키는 유입 포트; 유입 포트를 밀봉하는 유입 포트 내에 위치한 일회용 밀봉 디바이스; 및 일회용 밀봉 디바이스에 근접한 가열 요소:를 포함하고, 여기서 가열 요소는 일회용 밀봉 디바이스에 열을 적용하여 유입 포트를 개봉하여 시료화 체임버를 개방하도록 구성되고, 유입 포트에 근접한 흡수성 재료의 적어도 일부는 시료와 접촉할 때 팽창하여 유입 포트를 재밀봉하도록 구성된다.
일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스는 제 1 단부, 제 1 단부와 실질적으로 대향하는 제 2 단부, 제 1 단부부터 상기 제 2 단부까지 세로로 연장된 벽 및 개구부에 의해 정의된 하우징; 하우징 내의 시료화 체임버로서, 진입 포트 및 출구 포트를 시료화 체임버의 진입 포트로부터 대향하는 단부 상에 갖고, 출구 포트는 가스가 체임버를 나오도록 허용하고 시료의 적어도 일부라도 체임버로부터 나오지 못하게 막도록 구성되는, 시료화 체임버; 하우징 내의 개구부를 시료화 체임버의 진입 포트에 연결시키는 유입 포트; 및 유입 부위를 개폐하도록 위치하는 이동가능한 밸브:를 포함하고, 여기서 이동가능한 밸브는 개방 위치에서 시료가 시료화 체임버에 진입하도록 허용하고, 이동가능한 밸브는 폐쇄 위치에서 시료가 시료화 체임버에 진입하는 것을 막는다.
일부 구현예에서, 디바이스는 하나 이상의 프로세싱 디바이스; 및 섭취가능한 디바이스의 위치를 피험자의 위장 (GI)관의 부분에서 적어도 85%의 정확도로 결정하도록 하나 이상의 프로세싱 디바이스에 의해 실행가능한 명령어를 저장하는 하나 이상의 기계 판독가능한 하드웨어 저장 디바이스:를 추가로 포함한다.
일부 구현예에서, 디바이스는 하나 이상의 프로세싱 디바이스; 및 섭취가능한 디바이스가 피험자의 맹장에 있는 것을 적어도 70%의 정확도로 결정하도록 하나 이상의 프로세싱 디바이스에 의해 실행가능한 명령어를 저장하는 하나 이상의 기계 판독가능한 하드웨어 저장 디바이스:를 추가로 포함한다.
일부 구현예에서, 디바이스는 하나 이상의 프로세싱 디바이스; 및 섭취가능한 디바이스의 위치를 피험자의 위장관의 부분에서 적어도 85%의 정확도로 결정하도록 데이타를 실행할 수 있는 디바이스로 데이타를 전송하는 하나 이상의 프로세싱 디바이스에 의해 실행가능한 명령어를 저장하는 하나 이상의 기계 판독가능한 하드웨어 저장 디바이스:를 추가로 포함한다.
일부 구현예에서, 디바이스는 하나 이상의 프로세싱 디바이스; 및 섭취가능한 디바이스가 피험자의 맹장에 있는 것을 적어도 70%의 정확도로 결정하도록 데이타를 실행할 수 있는 외부 디바이스로 데이타를 전송하는 하나 이상의 프로세싱 디바이스에 의해 실행가능한 명령어를 저장하는 하나 이상의 기계 판독가능한 하드웨어 저장 디바이스:를 추가로 포함한다.
일부 구현예에서, 디바이스는 제 1 및 제 2 광원을 추가로 포함하고, 여기서 제 1 광원은 제 1 파장에서 광을 방출하도록 구성되고, 제 2 광원은 제 1 파장과 상이한 제 2 파장에서 광을 방출하도록 구성된다.
일부 구현예에서, 디바이스는 제 1 및 제 2 검출기를 추가로 포함하고, 여기서 제 1 검출기는 제 1 파장에서 광을 검출하도록 구성되고, 제 2 검출기는 제 2 파장에서 광을 검출하도록 구성된다.
일 관점에서, 본원에서는 흡수성 재료를 포함하는 구성원; 및 본원에 기술된 조성물:을 포함하는 키트로서, 조성물이 흡수성 재료에 적어도 부분적으로 흡수되는, 키트를 제공한다.
일 관점에서, 본원에서는 본원에 기술된 물품 또는 본원에 기술된 디바이스를 포함하는 키트를 제공한다.
일 관점에서, 본원에서는 본원에 기술된 조성물, 본원에 기술된 물품 또는 본원에 기술된 디바이스 중 어느 하나를 시료와 접촉시켜서 산물을 수득하는 단계; 및 산물의 형광을 측정하여 시료에서 생존가능한 박테리아 세포를 검출하는 단계:를 포함하는, 방법을 제공한다.
일부 구현예에서, 방법은 산물의 총 형광을 측정하여 시료에서 생존가능한 박테리아 세포를 검출하는 것을 포함한다. 일부 구현예에서, 방법은 시료에서 생존가능한 박테리아 세포를 검출하도록, 측정된 산물의 총 형광을 대조군에 의해 생성된 총 형광과 비교하는 것을 추가로 포함한다. 일부 구현예에서, 방법은 비교 총 형광을 시료에서 생존가능한 박테리아 세포의 수와 상관시키는 것을 추가로 포함한다.
일부 구현예에서, 방법은 시료에서 생존가능한 박테리아 세포를 검출하도록 시간의 함수로서 산물의 형광 변화를 측정하는 것을 포함한다. 일부 구현예에서, 방법은 시료에서 생존가능한 박테리아 세포를 검출하도록, 시간의 함수로서 상기 산물의 측정된 형광 변화의 속도를 시간의 함수로서 대조군에 의해 생성된 형광 변화의 속도와 비교하는 것을 추가로 포함한다. 일부 구현예에서, 방법은 비교 형광 변화의 속도를 시간의 함수로서 시료에서 생존가능한 박테리아 세포의 수와 상관시키는 것을 추가로 포함한다.
일부 구현예에서, 대조군은 시료와 동일한 조성물을 포함하지만 생존가능한 박테리아 세포를 포함하지 않는다.
일부 구현예에서, 대조군은 시료와 동일한 조성물을 포함하지만 기지의 수의 생존가능한 박테리아 세포를 포함한다.
일부 구현예에서, 시료는 생물학적 시료를 포함한다. 일부 구현예에서, 시료는 환경적 시료를 포함한다. 일부 구현예에서, 시료는 인간 시료를 포함한다. 일부 구현예에서, 시료는 인간 위장관 시료를 포함한다.
일부 구현예에서, 생존가능한 박테리아 세포는 대장균 (Escherichia coli), 바실러스 안트라시스 (Bacillus anthracis), 바실러스 세레우스 (Bacillus cereus), 클로스트리듐 보툴리듐 (Clostridium botulinum), 예르시니아 페스티스 (Yersinia pestis), 예를시니아 엔테로콜리티카 (Yersinia enterocolitica), 브루셀라 종 (Brucella species), 클로스트리듐 퍼프린젠스 (Clostridium perfringens), 부르콜데리아 말레이 (Burkholderia mallei), 부르콜데리아 슈도말레이 (Burkholderia pseudomallei), 스태필로코커스 종 (Staphylococcus species), 마이코박테리움 종 (Mycobacterium species), A군 스트렙토코커스 (Streptococcus), B군 스트렙토코커스, 스트렙토코커스 뉴모니애 (Streptococcus pneumoniae), 헬리코박터 파일로리 (Helicobacter pylori), 프란시셀라 투라렌시스 (Francisella tularensis), 살모넬라 엔테리티디스 (Salmonella enteritidis), 마이코플라스마 호미니스 (Mycoplasma hominis), 마이코플라스마 오랄레 (Mycoplasma orale), 마이코플라스마 살리바륨 (Mycoplasma salivarium), 마이코플라스마 퍼멘탄스 (Mycoplasma fermentans), 마이코플라스마 뉴모니애 (Mycoplasma pneumoniae), 마이코박테리움 보비스 (Mycobacterium bovis), 마이코박테리움 투버쿨로시스 (Mycobacterium tuberculosis), 마이코박테리움 아븀 (Mycobacterium avium), 마이코박테리움 레프래 (Mycobacterium leprae), 리케챠 리케치 (Rickettsia rickettsii), 리케챠 아카리 (Rickettsia akari), 리케챠 프로와제키 (Rickettsia prowazekii), 리케챠 카나다 (Rickettsia canada), 바실러스 섭틸리스 (Bacillus subtilis), 바실러스 섭틸리스 니게르 (Bacillus subtilis niger), 바실러스 튜린지엔시스 (Bacillus thuringiensis), 콕시엘라 브루네티 (Coxiella burnetti), 페칼리박테리움 프라우스니트지 (Faecalibacterium prausnitzii), 로제부리아 호미니스 (Roseburia hominis), 유박테리움 렉탈레 (Eubacterium rectale), 디알리스터 인비수스 (Dialister invisus), 루미노코커스 알부스 (Ruminococcus albus), 루미노코커스 칼리두스 (Ruminococcus callidus) 및 루미노코커스 브로미 (Ruminococcus bromii)로 이루어진 군으로부터 선택된 박테리아 세포를 포함한다.
일 관점에서, 본원에서는 위장관에서 박테리아 세포의 과다성장으로 고생하거나 이의 위험성이 있는 피험자를 치료할 필요성을 평가하거나 모니터링하는 방법으로서, 피험자의 위장관으로부터의 시료를 본원에 기술된 조성물과 접촉시켜서 산물을 제공하는 단계; i) 산물의 총 형광; 또는 ii) 시간의 함수로서 산물의 형광 변화의 속도:로부터 선택된 매개변수를 측정하는 단계; 및 매개변수를 시료에서 생존가능한 박테리아 세포의 수와 상관시키는 단계:를 포함하는, 방법을 제공하고, 상기 방법은 상관 관계를 피험자가 위장관에서 박테리아 세포의 과다성장으로 고생하거나 이의 위험성이 있는지 여부를 결정하는데 사용하는 단계를 추가로 포함한다. 일부 구현예에서, 방법은 시료에서 생존가능한 박테리아 세포의 수가 약 105개 콜로니 형성 단위 (CFU)/mL 이상일 때, 피험자는 위장관에서 박테리아 세포의 과다성장에 대한 치료가 필요한 것으로 결정하는 단계를 추가로 포함한다. 일부 구현예에서, 매개변수는 산물의 총 형광을 포함한다. 일부 구현예에서, 매개변수는 시간의 함수로서 산물의 형광 변화의 속도를 포함한다.
일부 구현예에서, 방법은 시료를 피험자의 위장관으로부터 획득하는 단계; 산물의 총 형광을 측정하는 단계; 측정된 총 형광을 대조군에 의해 생성된 총 형광과 비교하는 단계; 및 비교 형광을 시료에 존재하는 생존가능한 박테리아 세포의 수와 상관시키는 단계를 포함한다. 일부 구현예에서, 방법은 시료에서 생존가능한 박테리아 세포의 수가 약 105개 CFU/mL 이상일 때, 피험자는 위장관에서 박테리아 세포의 과다성장에 대한 치료가 필요한 것으로 결정하는 단계를 추가로 포함한다.
일부 구현예에서, 방법은 시료를 피험자의 위장관으로부터 획득하는 단계; 산물의 총 형광을 측정하는 단계; 시간의 함수로서 산물의 형광 변화의 속도를 시간의 함수로서 대조군에 의해 생성된 형광 변화의 속도와 비교하는 단계; 및 시간의 함수로서 비교 형광 변화의 속도를 시료에서의 생존가능한 박테리아 세포의 수와 상관시키는 단계를 포함한다. 일부 구현예에서, 대조군은 생존가능한 박테리아 세포를 포함하지 않는 시료와 동일한 조성물을 포함한다. 일부 구현예에서, 대조군은 시료와 동일한 조성물을 포함하지만 기지의 수의 생존가능한 박테리아 세포를 포함한다.
일 관점에서, 본원에서는 본원에 기술된 물품에 시료를 배치하고, 이로써 산물을 생산하는 단계; 및 물품에서 산물의 총 형광 및 시간의 함수로서 물품에서 산물의 형광 변화의 속도로부터 선택된 매개변수를 측정하는 단계:를 포함한다.
일부 구현예에서, 시료는 수용성 용액을 포함한다. 일부 구현예에서, 방법은 산물로부터 물을 제거하는 것을 추가로 포함한다.
일부 구현예에서, 방법은 산물을 가열하는 단계를 추가로 포함한다. 일부 구현예에서, 산물은 0℃ 초과의 온도로 가열된다. 일부 구현예에서, 산물은 많아야 100℃의 온도로 가열된다.
일부 구현예에서, 방법은 산물의 총 물 함량을 적어도 50%로 감소시키는 것을 포함한다.
일부 구현예에서, 매개변수는 물품에서 산물의 총 형광이다.
일부 구현예에서, 방법은 산물에서 검출된 측정된 총 형광을 대조군에 의해 생성된 총 형광과 비교하는 단계 및 비교 형광을 시료에서 생존가능한 박테리아 세포를 검출하도록 상관시키는 단계를 추가로 포함한다. 일부 구현예에서, 방법은 산물에서 검출된 비교 총 형광을 시료에서 생존가능한 박테리아 세포의 수와 상관시키는 단계를 추가로 포함한다.
일부 구현예에서, 방법은 매개변수는 물품에서 시간의 함수로서 산물의 형광 변화의 속도이고, 방법은 시료에서 생존가능한 박테리아 세포를 검출하도록 시간의 함수로서 형광 변화의 속도를 시간의 함수로서 대조군에 의해 생성된 형광 변화의 속도와 비교하는 단계를 추가로 포함한다. 일부 구현예에서, 방법은 시간의 함수로서 비교 형광 변화의 속도를 시료에서 생존가능한 박테리아 세포의 수와 상관시키는 단계를 추가로 포함한다.
일부 구현예에서, 대조군은 산물과 동일한 산물을 포함하지만 생존가능한 박테리아 세포가 전혀 없다. 일부 구현예에서, 대조군은 산물과 동일한 산물을 포함하지만 기지의 수의 생존가능한 박테리아 세포를 포함한다.
일부 구현예에서, 방법은 최대 330분 동안 연속적으로 측정하는 것을 포함한다.
일부 구현예에서, 시료는 생물학적 시료를 포함한다. 일부 구현예에서, 시료는 환경적 시료를 포함한다. 일부 구현예에서, 시료는 인간 시료를 포함한다. 일부 구현예에서, 시료는 인간 위장관 시료를 포함한다.
일부 구현예에서, 생존가능한 박테리아 세포는 대장균, 바실러스 안트라시스, 바실러스 세레우스, 클로스트리듐 보툴리듐, 예르시니아 페스티스, 예르시니아 엔테로콜리티카, 브루셀라 종, 클로스트리듐 퍼프린젠스, 부르콜데리아 말레이, 부르콜데리아 슈도말레이, 스태필로코커스 종, 마이코박테리움 종, A군 스트렙토코커스, B군 스트렙토코커스, 스트렙토코커스 뉴모니애, 헬리코박터 파일로리, 프란시셀라 투라렌시스, 살모넬라 엔테리티디스, 마이코플라스마 호미니스, 마이코플라스마 오랄레, 마이코플라스마 살리바륨, 마이코플라스마 퍼멘탄스, 마이코플라스마 뉴모니애, 마이코박테리움 보비스, 마이코박테리움 투버쿨로시스, 마이코박테리움 아븀, 마이코박테리움 레프래, 리케챠 리케치, 리케챠 아카리, 리케챠 프로와제키, 리케챠 카나다, 바실러스 섭틸리스, 바실러스 섭틸리스 니게르, 바실러스 튜린지엔시스, 콕시엘라 브루네티, 페칼리박테리움 프라우스니트지, 로제부리아 호미니스, 유박테리움 렉탈레, 디알리스터 인비수스, 루미노코커스 알부스, 루미노코커스 칼리두스 및 루미노코커스 브로미로 이루어진 군으로부터 선택된 박테리아 세포를 포함한다.
일 관점에서, 본원에서는 위장관에서 박테리아 세포의 과다성장으로 고생하거나 이의 위험성이 있는 피험자를 치료할 필요성을 평가하거나 모니터링하는 방법으로서, 피험자의 위장관으로부터의 시료를 획득하는 단계; 본원에 기술된 물품에 시료를 배치하여 산물을 제공하는 단계; 산물의 총 형광 및 시간의 함수로서 산물의 형광 변화의 속도로부터 선택된 매개변수를 측정하는 단계; 측정된 매개변수를 시료에서 생존가능한 박테리아 세포의 수와 상관시키는 단계: 및 생존가능한 박테리아 세포의 수가 약 105개 CFU/mL 이상일 때, 피험자가 위장관에서 박테리아 세포의 과다성장에 대한 치료가 필요하거나 이의 위험성이 있는 것으로 결정하는 단계:를 포함하는, 방법을 제공한다.
일부 구현예에서, 매개변수는 산물의 총 형광을 포함하고, 방법은 측정된 총 형광을 대조군에 의해 생성된 총 형광과 비교하는 단계; 및 비교 총 형광을 시료에서의 생존가능한 박테리아 세포의 수와 상관시키는 단계:를 추가로 포함한다.
일부 구현예에서, 매개변수는 시간의 함수로서 산물의 형광 변화의 속도를 포함하고, 방법은 시간의 함수로서 산물의 측정된 형광 변화의 속도를 시간의 함수로서 대조군에 의해 생성된 형광 변화의 속도와 비교하는 단계; 및 시간의 함수로서 비교 형광 변화의 속도를 시료에서의 생존가능한 박테리아 세포의 수와 상관시키는 단계:를 추가로 포함한다. 일부 구현예에서, 대조군은 시료와 동일한 조성물을 포함하지만 생존가능한 박테리아 세포를 포함하지 않는다. 일부 구현예에서, 대조군은 시료와 동일한 조성물을 포함하지만 기지의 수의 생존가능한 박테리아 세포를 포함한다.
일부 구현예에서, 방법은 시료를 피험자의 위장관으로부터 수집하는 단계를 포함한다. 일부 구현예에서, 방법은 섭취가능한 디바이스가 피험자의 위장관에 있는 동안 시료를 섭취가능한 디바이스 내에 배치하는 단계를 포함한다.
일부 구현예에서, 방법은 피험자의 신체 내에서 수행된다.
일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스는 제 1 단부, 제 1 단부와 실질적으로 대향하는 제 2 단부 및 제 1 단부부터 제 2 단부까지 세로로 연장된 벽에 의해 정의된 하우징; 하우징의 벽에서의 제 1 개구부; 하우징의 제 1 단부에서의 제 2 개구부로서, 제 1 개구부에 대해 실질적으로 수직으로 배향되는, 제 2 개구부; 및 제 1 개구부 및 제 2 개구부를 연결하는 곡선 체임버로서, 곡선 체임버의 적어도 일부는 섭취가능한 디바이스 내에 시료화 체임버를 형성하는, 곡선 체임버:를 포함한다.
일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스는 섭취가능한 디바이스의 내부 및 섭취가능한 디바이스의 외부 사이에 개구부를 갖고, 섭취가능한 디바이스는 체임버; 및 섭취가능한 디바이스의 내부에서의 다단계 밸브 시스템:을 포함하고, 여기서 다단계 밸브 시스템은 제 1, 제 2 및 제 3 상태를 갖고; 다단계 밸브 시스템의 제 1 상태는 다단계 밸브 시스템의 제 2 및 제 3 상태와 상이하고; 다단계 밸브 시스템의 제 2 상태는 다단계 밸브 시스템의 제 1 및 제 3 상태와 상이하고; 다단계 밸브 시스템이 이의 제 1 상태일 때, 개구부는 섭취가능한 디바이스의 내부 및 섭취가능한 디바이스의 외부 사이의 유체 소통을 막고; 다단계 밸브 시스템이 이의 제 2 상태일 때, 개구부는 섭취가능한 디바이스의 내부 및 섭취가능한 디바이스의 외부 사이의 유체 소통을 허용하고; 다단계 밸브 시스템이 이의 제 3 상태일 때, 개구부는 섭취가능한 디바이스의 내부 및 섭취가능한 디바이스의 외부 사이의 유체 소통을 막는다.
일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스는 섭취가능한 디바이스의 내부 및 섭취가능한 디바이스의 외부 사이에 개구부를 갖고, 섭취가능한 디바이스는 체임버; 및 섭취가능한 디바이스의 내부에서의 다단계 밸브 시스템:을 포함하고, 여기서 다단계 밸브 시스템은 제 1 구성원를 포함하는 작동기 시스템; 제 1 페그 및 제 1 립을 포함하는 트리거; 돌출부를 포함하는 게이트 및 개구부를 갖는 게이트 레그; 및 제 1 및 제 2 바이어스 구성원을 포함하는 바이어스 시스템:을 포함하고, 다단계 밸브 시스템이 제 1 단계일 때, 제 1 바이어스 구성원은 트리거에 힘을 적용하여 제 1 페그가 제 1 구성원과 접촉하고; 제 1 구성원은 제 1 바이어스 구성원에 의해 트리거에 적용된 힘을 대향하고; 제 2 바이어스 구성원은 게이트에 힘을 적용하여 돌출부가 제 1 립과 접촉하고; 제 1 립은 제 2 바이어스 구성원에 의해 게이트에 힘을 적용하고; 게이트 레그의 개구부는 섭취가능한 디바이스의 개구부와 함께 정렬하지 않는다.
일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스는 섭취가능한 디바이스의 내부 및 섭취가능한 디바이스의 외부 사이에 개구부를 갖고, 섭취가능한 디바이스는 체임버; 및 섭취가능한 디바이스의 내부에서의 시료화 시스템:을 포함하고, 여기서 시료화 시스템은 흡수성 재료를 포함하는 제 1 구성원; 및 제 1 흡수성 재료와 상이한 제 2 흡수성 재료를 포함하는 제 2 구성원:을 포함하고, 시료화 시스템은 섭취가능한 디바이스의 내부부터 섭취가능한 디바이스의 외부까지 유동하는 유체가 제 1 흡수성 재료에 진입하도록 구성되고; 시료화 시스템은 제 1 흡수성 재료부터 제 2 흡수성 재료까지 유체가 유동하는 것을 허용하도록 구성된다.
일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스는 섭취가능한 디바이스의 내부 및 섭취가능한 디바이스의 외부 사이에 개구부를 갖고, 섭취가능한 디바이스는 체임버; 및 개구부를 통해 섭취가능한 디바이스의 내부에 진입하는 유체를 흡수하도록 구성된 섭취가능한 디바이스의 내부에서의 시료화 시스템:을 포함하고, 시료화 시스템은 흡수성 재료 및 흡수성 재료에 적어도 부분적으로 흡수된 적어도 하나의 보존제를 포함하는 구성원을 포함한다.
일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스는 제 1 단부, 제 1 단부와 실질적으로 대향하는 제 2 단부 및 제 1 단부부터 제 2 단부까지 세로로 연장된 벽에 의해 정의된 하우징; 하우징의 벽에서의 제 1 개구부; 하우징의 제 1 단부에서의 제 2 개구부로서, 제 1 개구부에 대해 실질적으로 수직으로 배향되는, 제 2 개구부; 및 제 1 개구부 및 제 2 개구부를 연결하는 곡선 체임버로서, 곡선 체임버의 적어도 일부가 섭취가능한 디바이스 내에 시료화 체임버를 형성하는, 곡선 체임버:를 포함한다.
일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스는 제 1 단부, 제 1 단부와 실질적으로 대향하는 제 2 단부, 제 1 단부부터 제 2 단부까지 세로로 연장된 벽 및 개구부에 의해 정의된 하우징; 하우징 내의 시료화 체임버로서, 흡수성 재료를 포함하는 시료화 체임버; 하우징 내의 개구부를 시료화 체임버에 연결시키는 유입 포트; 유입 포트를 밀봉하는 유입 포트 내에 위치한 일회용 밀봉 디바이스; 및 일회용 밀봉 디바이스에 근접한 가열 요소:를 포함하고, 여기서 가열 요소는 일회용 밀봉 디바이스에 열을 적용하여 유입 포트를 개봉하여 시료화 체임버를 개방하도록 구성되고, 유입 포트에 근접한 흡수성 재료의 적어도 일부는 시료와 접촉할 때 팽창하여 유입 포트를 재밀봉하도록 구성된다.
일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스는 제 1 단부, 제 1 단부와 실질적으로 대향하는 제 2 단부, 제 1 단부부터 제 2 단부까지 세로로 연장된 벽 및 개구부에 의해 정의된 하우징; 하우징 내의 시료화 체임버로서, 진입 포트 및 출구 포트를 진입 포트부터 시료화 체임버의 대향하는 단부 상에 갖고, 출구 포트는 가스가 체임버를 나오도록 허용하고 시료의 적어도 일부라도 체임버로부터 나오지 못하게 막도록 구성되는, 시료화 체임버; 하우징 내의 개구부를 시료화 체임버의 상기 진입 포트에 연결시키는 유입 포트; 및 유입 부위를 개폐하도록 위치하는 이동가능한 밸브:를 포함하고, 여기서 이동가능한 밸브는 개방 위치에서 시료가 시료화 체임버에 진입하도록 허용하고, 이동가능한 밸브는 폐쇄 위치에서 시료가 시료화 체임버에 진입하는 것을 막는다.
일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스는 하나 이상의 프로세싱 디바이스; 및 섭취가능한 디바이스의 위치를 피험자의 위장관의 부분에서 적어도 85%의 정확도로 결정하도록 하나 이상의 프로세싱 디바이스에 의해 실행가능한 명령어를 저장하는 하나 이상의 기계 판독가능한 하드웨어 저장 디바이스:를 추가로 포함한다.
일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스는 하나 이상의 프로세싱 디바이스; 및 섭취가능한 디바이스가 피험자의 맹장에 있는 것을 적어도 70%의 정확도로 결정하도록 하나 이상의 프로세싱 디바이스에 의해 실행가능한 명령어를 저장하는 하나 이상의 기계 판독가능한 하드웨어 저장 디바이스:를 추가로 포함한다.
일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스는 하나 이상의 프로세싱 디바이스; 및 섭취가능한 디바이스의 위치를 피험자의 위장관의 부분에서 적어도 85%의 정확도로 결정하도록 데이타를 실행할 수 있는 디바이스로 데이타를 전송하는 하나 이상의 프로세싱 디바이스에 의해 실행가능한 명령어를 저장하는 하나 이상의 기계 판독가능한 하드웨어 저장 디바이스:를 추가로 포함한다.
일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스는 하나 이상의 프로세싱 디바이스; 및 섭취가능한 디바이스가 피험자의 맹장에 있는 것을 적어도 70%의 정확도로 결정하도록 데이타를 실행할 수 있는 외부 디바이스로 데이타를 전송하는 하나 이상의 프로세싱 디바이스에 의해 실행가능한 명령어를 저장하는 하나 이상의 기계 판독가능한 하드웨어 저장 디바이스:를 추가로 포함한다.
일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스는 제 1 및 제 2 광원을 추가로 포함하고, 여기서 제 1 광원은 제 1 파장에서 광을 방출하도록 구성되고, 제 2 광원은 제 1 파장과 상이한 제 2 파장에서 광을 방출하도록 구성된다.
일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스는 제 1 및 제 2 검출기를 추가로 포함하고, 여기서 제 1 검출기는 제 1 파장에서 광을 검출하도록 구성되고, 제 2 검출기는 제 2 파장에서 광을 검출하도록 구성된다.
일 관점에서, 본원에서는 시료화 체임버; 및 시료화 체임버에서의 조성물:을 포함하는 디바이스를 제공하고, 여기서 조성물은 다수의 공여체 입자 및 다수의 수여체 입자를 포함하고, 각각의 공여체 입자는 여기된 상태에서 분석물에 결합하는 제 1 분석물 결합제에 결합된 다수의 감광제 (photosensitizer)를 포함하고, 감광제는 단일자 (singlet) 산소를 발생시키고; 각각의 수여체 입자는 분석물에 결합하는 제 2 분석물 결합제에 결합된 화학발광 화합물을 포함하고, 화학발광 화합물은 단일자 산소와 반응하여 발광을 방출하며, 디바이스는 섭취가능한 디바이스이다.
일부 구현예에서, 조성물은 공여체 및 수여체 입자를 포함하는 수용성 배지를 추가로 포함한다. 일부 구현예에서, 공여체 및 수여체 입자는 수용성 배지에 현탁된다.
일부 구현예에서, 수여체 입자는 라텍스 입자, 지질 이중막, 오일 비말, 실리카 입자 및 금속 졸로부터 선택된 입자를 포함한다.
일부 구현예에서, 수여체 입자는 라텍스 입자를 포함한다.
일부 구현예에서, 화학발광 화합물은 화학발광제, 티오센 + 디페닐 안트라센, 티오센 + 엄벨리페론 유도체, 티오센 + 유로퓸 킬레이트, 티오센 + 사마륨 킬레이트, 티오센 + 터븀 킬레이트, N-페닐 옥사진 + 엄벨리페론 유도체, N-페닐 옥사진 + 유로퓸 킬레이트, N-페닐 옥사진 + 사마륨 킬레이트, N-페닐 옥사진 + 터븀 킬레이트, 디옥센 + 엄벨리페론 유도체, 디옥센 + 유로퓸 킬레이트, 디옥센 + 사마륨 킬레이트 및 N-페닐 옥사진 + 터븀 킬레이트로 이루어진 군으로부터 선택된 화합물을 포함한다.
일부 구현예에서, 공여체 입자는 라텍스 입자, 지질 이중막, 오일 비말, 실리카 입자 및 금속 졸로부터 선택된 입자를 포함한다.
일부 구현예에서, 공여체 입자는 라텍스 입자를 포함한다. 일부 구현예에서, 공여체 입자는 스트렙트아비딘을 추가로 포함한다. 일부 구현예에서, 스트렙트아비딘은 라텍스 입자 상에 코팅된다.
일부 구현예에서, 감광제는 염료, 방향족 화합물, 효소 및 금속염으로 이루어진 군으로부터 선택된 물질을 포함한다.
일부 구현예에서, 조성물에서 공여체 입자의 수 대비 수여체 입자의 수의 비율은 10 : 1 내지 10 : 1 사이 범위이다.
일 관점에서, 본원에서는 시료화 체임버; 및 시료화 체임버의 조성물:을 포함하는 디바이스를 제공하고, 여기서 조성물은 제 1 형광성 염료를 포함하는 제 1 분석물 결합제로서 분석물에 결합할 수 있는, 제 1 분석물 결합제; 및 제 2 형광성 염료를 포함하는 제 2 분석물 결합제로서 분석물에 결합할 수 있는, 제 2 분석물 결합제:를 포함하고, 제 1 형광성 염료에 공간적으로 근접할 때 제 2 형광성 염료는 형광 증가를 나타내며, 디바이스는 섭취가능한 디바이스이다.
일부 구현예에서, 제 1 형광성 염료 및 제 2 형광성 염료 사이의 공간적 근접성은 제 1 형광성 염료부터 제 2 형광성 염료까지 에너지 전달을 유도한다.
일 관점에서, 본원에서는 시료화 체임버; 및 시료화 체임버의 조성물:을 포함하는 디바이스를 제공하고, 여기서 조성물은 감광제를 포함하는 제 1 분석물 결합제로서, 분석물에 결합할 수 있고, 감광제는 여기 상태에서 단일자 산소를 발생시키는 제 1 분석물 결합제; 및 형광생성 염료를 포함하는 제 2 분석물 결합제로서, 형광생성 염료는 단일자 산소와 반응 시 형광을 방출하며, 디바이스는 섭취가능한 디바이스이다.
일부 구현예에서, 조성물은 수용성 배지를 포함한다. 일부 구현예에서, 수용성 배지는 보존제를 포함한다.
일부 구현예에서, 제 1 분석물 결합제 및/또는 제 2 분석물 결합제는 항원 결합제이다.
일부 구현예에서, 제 1 분석물 결합제 및/또는 제 2 분석물 결합제는 항체이다.
일부 구현예에서, 디바이는 생체내에서 분석물을 검출하도록 구성된다.
일부 구현예에서, 시료화 체임버는 흡수성 재료를 수용하도록 구성된다. 일부 구현예에서, 흡수성 재료는 조성물을 적어도 부분적으로 흡수하도록 구성된다. 일부 구현예에서, 흡수성 재료는 스폰지를 포함한다.
일부 구현예에서, 분석물은 바이오분자, 미생물, 치료제, 약물, 바이오마커, 살충제, 오염물, 이의 단편 또는 이의 대사물을 포함한다.
일부 구현예에서, 분석물은 단백질, 앱타머, 핵산, 스테로이드, 다당류 또는 대사물을 포함한다.
일부 구현예에서, 단백질은 항체, 애피머, 사이토카인, 케모카인, 효소, 호르몬, 암 항원, 조직-특이 항원, 히스톤, 알부민, 글로불린, 경화단백질, 인단백질, 뮤코단백질, 색소단백질, 지질단백질, 핵단백질, 당단백질, 수용체, 막-고정 단백질, 막통과 단백질, 분비 단백질, 인간 백혈구 항원 (HLA), 혈액 응고인자, 미생물 단백질 및 이의 단편으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
일부 구현예에서, 대사물은 세로토닌 (5-HT), 5-하이드록시인돌 아세트산 (5-HIAA), 5-하이드록시트립토판 (5-HTP), 카인우레닌 (K), 카인우레닌산 (KA), 3-하이드록시카인우레닌 (3-HK), 3-하이드록시안트라닐산 (3-HAA), 퀴놀린산, 안트라닐산 및 이의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
일부 구현예에서, 미생물은 박테리아, 바이러스, 프리온, 원충, 곰팡이 또는 기생충이다.
일부 구현예에서, 박테리아는 대장균, 바실러스 안트라시스, 바실러스 세레우스, 클로스트리듐 보툴리듐, 예르시니아 페스티스, 예르시니아 엔테로콜리티카, 브루셀라 종, 클로스트리듐 퍼프린젠스, 부르콜데리아 말레이, 부르콜데리아 슈도말레이, 스태필로코커스 종, 마이코박테리움 종, A군 스트렙토코커스, B군 스트렙토코커스, 스트렙토코커스 뉴모니애, 헬리코박터 파일로리, 프란시셀라 투라렌시스, 살모넬라 엔테리티디스, 마이코플라스마 호미니스, 마이코플라스마 오랄레, 마이코플라스마 살리바륨, 마이코플라스마 퍼멘탄스, 마이코플라스마 뉴모니애, 마이코박테리움 보비스, 마이코박테리움 투버쿨로시스, 마이코박테리움 아븀, 마이코박테리움 레프래, 리케챠 리케치, 리케챠 아카리, 리케챠 프로와제키, 리케챠 카나다, 바실러스 섭틸리스, 바실러스 섭틸리스 니게르, 바실러스 튜린지엔시스, 콕시엘라 브루네티, 페칼리박테리움 프라우스니트지, 로제부리아 호미니스, 유박테리움 렉탈레, 디알리스터 인비수스, 루미노코커스 알부스, 루미노코커스 칼리두스 및 루미노코커스 브로미로 이루어진 군으로부터 선택된다.
일부 구현예에서, 치료제는 TNFα 저해제, IL-12/IL-23 저해제, IL-6 수용체 저해제, 인테그린 저해제, 톨-유사 수용체 (TLR) 작용제, TLR 길항제, SMAD7 저해제, JAK 저해제, 면역억제제, 생 바이오치료제, 탄수화물 설포전이효소 15 (CHST15) 저해제, IL-1 저해제, IL-13 저해제, IL-10 수용체 작용제, 글래티라머 아세테이트, CD40/CD40L 저해제, CD3 저해제, CD14 저해제, CD20 저해제, CD25 저해제, CD28 저해제, CD49 저해제, CD89 저해제 및 케모카인/케모카인 수용체 저해제로 이루어진 군으로부터 선택된다.
일부 구현예에서, 분석물은 담즙산 또는 담즙산염이다. 일부 구현예에서, 분석물은 항생체이다. 일부 구현예에서, 분석물은 질환, 장애 또는 병원균과 연관된다.
일부 구현예에서, 분석물은 TNFα, 리포테이코산 (LTA), 지질다당류 (LPS), 지질다당류 결합 단백질 (LBP), 사이토카인, 케모카인, IL12/23, IL-6, IL-10, MADCAM, α4β7 인테그린, 간세포 성장인자 (HGF), 표피 성장인자 (EGF), 헤파린-결합 표피 성장인자 (HB-EGF), TGFβ, 아달리무맙, 인플릭시맙, 세르톨리주맙 페골, 베돌리주맙, 나탈리주맙, 골리무맙, 베박시주맙 또는 세툭시맙을 포함한다.
일부 구현예에서, 제 1 분석물 결합제는 항체, 애피머, 항원, 소분자, 핵산, 수용체, 앱타머, 수용체 리간드, 바이오틴, 스트렙트아비딘, 아비딘, 단백질 A, 단백질 G, 단백질 L 및 이들의 유도체로 이루어진 군으로부터 선택된 제제를 포함한다.
일부 구현예에서, 제 2 분석물 결합제는 항체, 애피머, 항원, 소분자, 핵산, 수용체, 앱타머, 수용체 리간드, 바이오틴, 스트렙트아비딘, 아비딘, 단백질 A, 단백질 G, 단백질 L 및 이들의 유도체로 이루어진 군으로부터 선택된 제제를 포함한다.
일부 구현예에서, 제 1 분석물 결합제는 제 2 분석물 결합제와 상이하다. 일부 구현예에서, 제 1 분석물 결합제는 제 2 분석물 결합제와 동일하다.
일부 구현예에서, 제 1 분석물 결합제는 항체를 포함한다. 일부 구현예에서, 제 2 분석물 결합제는 항체를 포함한다. 일부 구현예에서, 제 1 분석물 결합제는 바이오틴화된 항체를 포함한다. 일부 구현예에서, 항체는 항-박테리아 항체를 포함한다. 일부 구현예에서, 항체는 항-그램-양성 박테리아 항체, 항-그램-음성 박테리아 항체, 항-리포테이코산 (LTA) 항체, 항-대장균 항체, 항-지질 A 항체, 항-TNFα 항체 및 이의 유도체로 이루어진 군으로부터 선택된 항체를 포함한다. 일부 구현예에서, 항체는 MA1-7401 항체, MA1-40134 항체, ab127996 항체, ab35654 항체, ab35654 항체, ab137967 항체, ab8467 항체 및 이들의 유도체 또는 단편으로 이루어진 군으로부터 선택된 항체를 포함한다.
일부 구현예에서, 제 1 분석물 결합제는 바이오틴화된 항체를 포함하고, 공여체 입자는 스트렙트아비딘을 포함하는 코팅을 포함한다. 일부 구현예에서, 제 2 분석물 결합제는 수여체 입자에 공유 컨쥬게이션된 항체를 포함한다.
일부 구현예에서, 조성물은 25 내지 50 nM의 농도 범위를 갖는 사이클로덱스트린을 추가로 포함한다.
일부 구현예에서, 디바이스는 내부 측정기를 추가로 포함한다.
일부 구현예에서, 디바이스는 광원을 추가로 포함한다. 일부 구현예에서, 광원은 678 nm, 633 nm 및 780 nm로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 파장을 갖는 광을 제공하도록 구성된다. 일부 구현예에서, 광원은 조성물을 광으로 조사하도록 구성된다.
일부 구현예에서, 디바이스는 화학발광 화합물에 의해 방출된 발광을 검출하도록 구성된 검출기를 추가로 포함한다. 일부 구현예에서, 검출기는 화학발광 화합물에 의해 방출된 발광을 검출하도록 구성된 포토다이오드를 포함한다. 일부 구현예에서, 검출기는 613 nm 및 660 nm로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 파장에서 화학발광 화합물에 의해 방출된 발광을 검출하도록 구성된 포토다이오드를 포함한다.
일 관점에서, 본원에서는 본원에 기술된 디바이스를 포함하는 키트를 제공한다.
일 관점에서, 본원에서는 본원에 기술된 디바이스를 분석물을 검출하는데 사용하는 것을 포함하는 방법을 제공한다.
일부 구현예에서, 방법은 피험자로부터의 시료를 시료화 체임버 내로 배치하는 단계를 추가로 포함한다. 일부 구현예에서, 시료는 생체내에서 시료화 체임버에 배치된다. 일부 구현예에서, 방법은 시료를 방사선 조사하고 시료로부터 방출된 발광을 검출하는 단계를 추가로 포함한다.
일부 구현예에서, 발광을 검출하는 단계는 발광의 양을 측정하는 것을 포함한다. 일부 구현예에서, 발광을 검출하는 단계는 발광의 총량을 측정하는 것을 포함한다. 일부 구현예에서, 발광을 검출하는 단계는 시간의 함수로서 발광의 변화 속도를 측정하는 것을 포함한다.
일부 구현예에서, 유체 시료는 피험자의 위장 (GI)관으로부터 수집된다.
일부 구현예에서, 방법은 측정된 총 발광에 기초하여 분석물의 양을 정량하는 단계를 추가로 포함한다. 일부 구현예에서, 방법은 발광의 변화 속도에 기초하여 분석물의 양을 정량하는 단계를 추가로 포함한다.
일부 구현예에서, 분석물은 바이오분자, 미생물, 치료제, 약물, 바이오마커, 살충제, 오염물, 이들의 단편 또는 이들의 대사물을 포함한다.
일부 구현예에서, 분석물은 단백질, 앱타머, 핵산, 스테로이드, 다당류 또는 대사물을 포함한다.
일부 구현예에서, 단백질은 항체, 애피머, 사이토카인, 케모카인, 효소, 호르몬, 암 항원, 조직-특이 항원, 히스톤, 알부민, 글로불린, 경화단백질, 인단백질, 뮤코단백질, 색소단백질, 지질단백질, 핵단백질, 당단백질, 수용체, 막-고정 단백질, 막통과 단백질, 분비 단백질, 인간 백혈구 항원 (HLA), 혈액 응고인자, 미생물 단백질 및 이들의 단편으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
일부 구현예에서, 대사물은 세로토닌 (5-HT), 5-하이드록시인돌 아세트산 (5-HIAA), 5-하이드록시트립토판 (5-HTP), 카인우레닌 (K), 카인우레닌산 (KA), 3-하이드록시카인우레닌 (3-HK), 3-하이드록시안트라닐산 (3-HAA), 퀴놀린산, 안트라닐산 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
일부 구현예에서, 미생물은 박테리아, 바이러스, 프리온, 원충, 곰팡이 또는 기생충이다.
일부 구현예에서, 박테리아는 대장균, 바실러스 안트라시스, 바실러스 세레우스, 클로스트리듐 보툴리듐, 예르시니아 페스티스, 예르시니아 엔테로콜리티카, 브루셀라 종, 클로스트리듐 퍼프린젠스, 부르콜데리아 말레이, 부르콜데리아 슈도말레이, 스태필로코커스 종, 마이코박테리움 종, A군 스트렙토코커스, B군 스트렙토코커스, 스트렙토코커스 뉴모니애, 헬리코박터 파일로리, 프란시셀라 투라렌시스, 살모넬라 엔테리티디스, 마이코플라스마 호미니스, 마이코플라스마 오랄레, 마이코플라스마 살리바륨, 마이코플라스마 퍼멘탄스, 마이코플라스마 뉴모니애, 마이코박테리움 보비스, 마이코박테리움 투버쿨로시스, 마이코박테리움 아븀, 마이코박테리움 레프래, 리케챠 리케치, 리케챠 아카리, 리케챠 프로와제키, 리케챠 카나다, 바실러스 섭틸리스, 바실러스 섭틸리스 니게르, 바실러스 튜린지엔시스, 콕시엘라 브루네티, 페칼리박테리움 프라우스니트지, 로제부리아 호미니스, 유박테리움 렉탈레, 디알리스터 인비수스, 루미노코커스 알부스, 루미노코커스 칼리두스 및 루미노코커스 브로미로 이루어진 군으로부터 선택된다.
일부 구현예에서, 치료제는 TNFα 저해제, IL-12/IL-23 저해제, IL-6 수용체 저해제, 인테그린 저해제, 톨-유사 수용체 (TLR) 작용제, TLR 길항제, SMAD7 저해제, JAK 저해제, 면역억제제, 생 바이오치료제, 탄수화물 설포전이효소 15 (CHST15) 저해제, IL-1 저해제, IL-13 저해제, IL-10 수용체 작용제, 글래티라머 아세테이트, CD40/CD40L 저해제, CD3 저해제, CD14 저해제, CD20 저해제, CD25 저해제, CD28 저해제, CD49 저해제, CD89 저해제 및 케모카인/케모카인 수용체 저해제로 이루어진 군으로부터 선택된다.
일부 구현예에서, 분석물은 담즙산 또는 담즙산염이다. 일부 구현예에서, 분석물은 항생체이다. 일부 구현예에서, 분석물은 질환, 장애 또는 병원균과 연관된다.
일부 구현예에서, 분석물은 TNFα, 리포테이코산 (LTA), 지질다당류 (LPS), 지질다당류 결합 단백질 (LBP), 사이토카인, 케모카인, IL12/23, IL-6, IL-10, MADCAM, α4β7 인테그린, 간세포 성장인자 (HGF), 표피 성장인자 (EGF), 헤파린-결합 표피 성장인자 (HB-EGF), TGFβ, 아달리무맙, 인플릭시맙, 세르톨리주맙 페골, 베돌리주맙, 나탈리주맙, 골리무맙, 베박시주맙 또는 세툭시맙을 포함한다.
일부 구현예에서, 방법은 검출된 발광에 기초하여, 피험자가 위장관에서 박테리아 세포의 과다성장으로 고생하거나 이의 위험성이 있음을 결정하는 단계를 추가로 포함한다. 일부 구현예에서, 방법은 시료에서 측정된 총 발광 및/또는 시간의 함수로서 발광의 변화 속도를 시료에서 분석물의 양과 상관시키는 단계를 추가로 포함한다. 일부 구현예에서, 방법은 시료에서 분석물의 양을 시료에서 생존가능한 박테리아 세포의 수와 상관시키는 단계를 추가로 포함한다. 일부 구현예에서, 결정된 생존가능한 박테리아 세포의 수가 약 105개 CFU/mL 이상이면 치료의 필요성을 나타내는 것으로 결정한다.
일부 구현예에서, 방법은 검출된 발광에 기초하여, 피험자가 위장관에서 박테리아 세포의 과다성장으로 고생하거나 이의 위험성이 있음을 결정하는 단계를 추가로 포함한다.
일부 구현예에서, 피험자는 위장관에서 박테리아 세포의 과다성장으로 고생하거나 이의 위험성이 있다.
일부 구현예에서, 디바이스는 다수의 시료화 체임버를 포함하고, 방법은 상이한 시료화 체임버에 상이한 시료를 배치하는 단계를 포함한다. 일부 구현예에서, 방법은 상이한 시료를 상이한 시간대에 수집하는 것을 포함한다. 일부 구현예에서, 방법은 상이한 시료를 위장관 내의 상이한 위치에서 수집하는 것을 포함한다. 일부 구현예에서, 상이한 위치는 입, 인후, 식도, 위, 소장, 대장, 십이지장, 공장, 회장, 상행 결장, 횡단 결장 및 하행 결장으로 이루어진 군으로부터 선택된 위치를 포함한다. 일부 구현예에서, 방법은 위장관 내의 상이한 위치의 수부터 분석물의 개별적 측정치까지 각각의 위치를 맵핑하는 분자 맵을 작성하는 단계를 추가로 포함한다.
일 관점에서, 본원에서는 회절 광학 센서를 포함하는 디바이스를 제공하고, 여기서 디바이스는 섭취가능한 디바이스이다. 일부 구현예에서, 회절 광학 센서는 디바이스에 존재하는 분석물을 검출하도록 구성된다. 일부 구현예에서, 회절 광학 센서는 회절 격자; 회절 격자에 연결된 분석물 결합제로서, 분석물에 결합할 수 있는 분석물 결합제; 및 회절 격자에 의해 회절된 광을 검출하도록 구성된 검출기:를 포함하고, 여기서 디바이스는 분석물이 분석물 결합제에 결합될 때, 회절 격자에 의해 회절된 광의 회절 양상이 변화하도록 구성된다. 일부 구현예에서, 회절 양상의 변화는 회절 격자에 의해 회절된 광의 세기의 변화를 포함한다. 일부 구현예에서, 회절 격자에 의해 회절된 광 세기의 변화 크기는 시료에서 분석물의 농도를 나타낸다.
일부 구현예에서, 디바이스는 광원에 의해 방출된 광이 표면으로부터 측정된 60°의 발생 각도로 회절 격자 상에 충돌하도록 구성된 광원을 추가로 포함한다. 일부 구현예에서, 광원은 670 nm의 파장을 갖는 광을 생성하도록 구성된다.
일부 구현예에서, 회절 격자는 15 μm의 주기를 갖는다. 일부 구현예에서, 회절 격자는 인접한 오목 부분을 포함하는 일련의 그루브를 포함하고, 여기서 그루브의 볼록 부분은 약 1 nm 내지 약 1000 nm의 깊이를 갖는다.
일부 구현예에서, 회절 양상은 다수의 회절 차원의 광을 포함하고, 여기서 검출기는 하나 이상의 회절 차원에서 광의 세기를 검출한다.
일부 구현예에서, 회절 광학은 전체 내부 반사를 위해 구성된다.
일부 구현예에서, 분석물은 바이오분자, 미생물, 치료제, 약물, 바이오마커, 살충제, 오염물, 이들의 단편 또는 이들의 대사물로 이루어진 군으로부터 선택된 구성원을 포함한다.
일부 구현예에서, 분석물은 단백질, 앱타머, 핵산, 스테로이드, 다당류 또는 대사물로 이루어진 군으로부터 선택된 구성원을 포함한다.
일부 구현예에서, 분석물은 항체, 애피머, 사이토카인, 케모카인, 효소, 호르몬, 암 항원, 조직-특이 항원, 히스톤, 알부민, 글로불린, 경화단백질, 인단백질, 뮤코단백질, 색소단백질, 지질단백질, 핵단백질, 당단백질, 수용체, 막-고정 단백질, 막통과 단백질, 분비 단백질, 인간 백혈구 항원 (HLA), 혈액 응고인자, 미생물 단백질 및 이들의 단편으로 이루어진 군으로부터 선택된 단백질을 포함한다.
일부 구현예에서, 분석물은 세로토닌 (5-HT), 5-하이드록시인돌 아세트산 (5-HIAA), 5-하이드록시트립토판 (5-HTP), 카인우레닌 (K), 카인우레닌산 (KA), 3-하이드록시카인우레닌 (3-HK), 3-하이드록시안트라닐산 (3-HAA), 퀴놀린산, 안트라닐산 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 대사물을 포함한다.
일부 구현예에서, 분석물은 담즙산 또는 담즙산염을 포함한다.
일부 구현예에서, 분석물은 항생체를 포함한다.
일부 구현예에서, 분석물은 박테리아, 바이러스, 프리온, 원충, 곰팡이 또는 기생충으로 이루어진 군으로부터 선택된 미생물을 포함한다.
일부 구현예에서, 박테리아는 대장균, 바실러스 안트라시스, 바실러스 세레우스, 클로스트리듐 보툴리듐, 예르시니아 페스티스, 예르시니아 엔테로콜리티카, 브루셀라 종, 클로스트리듐 퍼프린젠스, 부르콜데리아 말레이, 부르콜데리아 슈도말레이, 스태필로코커스 종, 마이코박테리움 종, A군 스트렙토코커스, B군 스트렙토코커스, 스트렙토코커스 뉴모니애, 헬리코박터 파일로리, 프란시셀라 투라렌시스, 살모넬라 엔테리티디스, 마이코플라스마 호미니스, 마이코플라스마 오랄레, 마이코플라스마 살리바륨, 마이코플라스마 퍼멘탄스, 마이코플라스마 뉴모니애, 마이코박테리움 보비스, 마이코박테리움 투버쿨로시스, 마이코박테리움 아븀, 마이코박테리움 레프래, 리케챠 리케치, 리케챠 아카리, 리케챠 프로와제키, 리케챠 카나다, 바실러스 섭틸리스, 바실러스 섭틸리스 니게르, 바실러스 튜린지엔시스, 콕시엘라 브루네티, 페칼리박테리움 프라우스니트지, 로제부리아 호미니스, 유박테리움 렉탈레, 디알리스터 인비수스, 루미노코커스 알부스, 루미노코커스 칼리두스 및 루미노코커스 브로미로 이루어진 군으로부터 선택된 구성원을 포함한다.
일부 구현예에서, 치료제는 TNFα 저해제, IL-12/IL-23 저해제, IL-6 수용체 저해제, 인테그린 저해제, 톨-유사 수용체 (TLR) 작용제, TLR 길항제, SMAD7 저해제, JAK 저해제, 면역억제제, 생 바이오치료제, 탄수화물 설포전이효소 15 (CHST15) 저해제, IL-1 저해제, IL-13 저해제, IL-10 수용체 작용제, 글래티라머 아세테이트, CD40/CD40L 저해제, CD3 저해제, CD14 저해제, CD20 저해제, CD25 저해제, CD28 저해제, CD49 저해제, CD89 저해제 및 케모카인/케모카인 수용체 저해제로 이루어진 군으로부터 선택된 구성원을 포함한다.
일부 구현예에서, 분석물은 질환, 장애 또는 병원균과 연관된다. 일부 구현예에서, 분석물 결합제는 항체, 애피머, 항원, 소분자, 핵산, 수용체 또는 앱타머를 포함한다.
일부 구현예에서, 분석물 결합제는 미생물의 특정한 속, 종 또는 균주에 존재하는 분석물과 특이적으로 결합한다.
일부 구현예에서, 분석물 결합제는 기질에 공유 결합된다. 일부 구현예에서, 분석물 결합제는 기질에 비공유 결합된다. 일부 구현예에서, 분석물 결합제는 기질에 직접적으로 결합된다. 일부 구현예에서, 분석물 결합제는 기질에 간접적으로 결합된다. 일부 구현예에서, 분석물 결합제는 스페이서를 통해 기질에 간접적으로 결합된다.
일부 구현예에서, 분석물 결합제는 Fc 영역을 포함하는 항체를 포함하고, 분석물 결합제는 Fc 영역을 통해 기질에 직접 또는 간접적으로 결합된다.
일부 구현예에서, 회절 격자는 인접한 오목 부분 및 볼록 부분을 포함하는 일련의 그루브를 포함하고, 분석물 결합제는 볼록 부분에 결합된다. 일부 구현예에서, 회절 격자는 인접한 오목 부분 및 볼록 부분을 포함하는 일련의 그루브를 포함하고, 분석물 결합제는 오목 부분에 결합된다.
일부 구현예에서, 디바이스는 시료를 포함하도록 구성된 제 1 체임버를 추가로 포함한다. 일부 구현예에서, 제 1 체임버는 많아야 1000 μL의 부피를 갖는다. 일부 구현예에서, 회절 광학 센서는 시료가 제 1 체임버에 포함될 때 시료를 분석하도록 구성된다.
일부 구현예에서, 디바이스는 개구부 및 커버를 추가로 포함하고, 여기서 커버는 커버는 제 1 위치 및 제 2 위치를 갖고; 제 1 위치에서 커버는 유체가 디바이스의 외부로부터 제 1 체임버에 진입하는 것을 막고, 또한 유체가 디바이스의 외부로 제 1 체임버로부터 나가는 것을 막으며; 제 2 위치에서, 커버는 유체가 디바이스의 외부로부터 제 1 체임버에 진입하도록 허용한다.
일부 구현예에서, 디바이스는 시료가 제 1 체임버부터 제 2 체임버까지 이동할 수 있도록 구성된 제 2 체임버를 추가로 포함하고, 여기서 제 2 체임버는 시료가 제 2 체임버에 있을 때 시료를 배양하도록 구성된다. 일부 구현예에서, 제 2 체임버는 많아야 1000 μL의 부피를 갖는다. 일부 구현예에서, 회절 광학 센서는 시료가 제 2 체임버에 포함될 때 시료를 분석하도록 구성된다.
일부 구현예에서, 디바이스는 포트, 밸브 및 펌프로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 구성원을 추가로 포함하고, 여기서 적어도 하나의 구성원은 시료가 디바이스에 있을 때 시료를 이동시키도록 구성된다. 일부 구현예에서, 디바이스는 디바이스에서 시료 이동이 분석물 결합제에 대한 분석물의 결합을 실질적으로 교란시키지 않도록 구성된다.
일부 구현예에서, 디바이스는 배양 체임버를 통한 시료의 유동이 500 μL/분 이하가 되도록 구성된다. 일부 구현예에서, 회절 광학 센서는 다수의 회절 격자를 포함하고, 여기서 각각의 회절 격자는 상이한 분석물에 결합할 수 있는 분석물 결합제를 포함한다.
일부 구현예에서, 디바이스는 분석물을 피험자의 위장 (GI)관 내의 위치에서 검출하도록 구성된다. 일부 구현예에서, 피험자의 위장관에서 위치는 입, 인후, 식도, 위, 소장, 대장, 직장, 항문, 괄약근, 십이지장, 공장, 회장 및 결장으로 이루어진 군으로부터 선택된 구성원을 포함한다.
일부 구현예에서, 디바이스는 피험자의 위장관 내에서 디바이스의 위치를 결정하도록 구성된 시스템을 추가로 포함한다.
일부 구현예에서, 시스템은 분광분석기, 캐퍼시턴스 센서, 온도 센서, 임피던스 센서, pH 센서, 심장 속도 센서, 음향 센서, 반사된 광 센서, 영상 센서 및 동작 센서로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 구성원을 포함한다.
일부 구현예에서, 디바이스는 a) 베이스 스테이션으로 데이타를 전송하고/거나; b) 베이스 스테이션으로부터 데이타를 수신하도록 구성된 유닛을 추가로 포함한다.
일부 구현예에서, 디바이스는 회절 광학 센서에 의해 생성된 신호에 기초하여 디바이스에 포함된 시료에서 분석물의 존재 및/또는 양을 결정하도록 프로세싱 유닛을 추가로 포함한다. 일부 구현예에서, 프로세싱 유닛은 회절 광학 센서에 의해 생성된 신호를 하나 이상의 대조군 수준과 비교함으로써 분석물의 존재 및/또는 양을 결정하도록 구성된다.
일부 구현예에서, 디바이스는 분석물에 결합하여 분석물 결합제에 결합하는 분석물을 포함한 복합체의 반사 인덱스를 복합체가 결합할 때 증가시키는 이차 검출제를 추가로 포함한다. 일부 구현예에서, 이차 검출제는 나노입자를 포함한다.
일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스는 제 1 단부, 제 1 단부와 실질적으로 대향하는 제 2 단부 및 제 1 단부부터 제 2 단부까지 세로로 연장된 벽에 의해 정의된 하우징; 하우징의 벽에서의 제 1 개구부; 하우징의 제 1 단부에서의 제 2 개구부로서, 제 1 개구부에 대해 실질적으로 수직으로 배향되는, 제 2 개구부; 및 제 1 개구부 및 제 2 개구부를 연결하는 곡선 체임버로서, 곡선 체임버의 적어도 일부가 섭취가능한 디바이스 내에 시료화 체임버를 형성하는, 곡선 체임버:를 포함한다.
일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스는 섭취가능한 디바이스의 내부 및 섭취가능한 디바이스의 외부 사이에 개구부를 갖고, 섭취가능한 디바이스는 체임버; 및 섭취가능한 디바이스의 내부에서의 다단계 밸브 시스템:을 포함하고, 여기서 다단계 밸브 시스템은 제 1, 제 2 및 제 3 상태를 갖고; 다단계 밸브 시스템의 제 1 상태는 다단계 밸브 시스템의 제 2 및 제 3 상태와 상이하고; 다단계 밸브 시스템의 제 2 상태는 다단계 밸브 시스템의 제 1 및 제 3 상태와 상이하고; 다단계 밸브 시스템이 이의 제 1 상태일 때, 개구부는 섭취가능한 디바이스의 내부 및 섭취가능한 디바이스의 외부 사이의 유체 소통을 막고; 다단계 밸브 시스템이 이의 제 2 상태일 때, 개구부는 섭취가능한 디바이스의 내부 및 섭취가능한 디바이스의 외부 사이의 유체 소통을 허용하고; 다단계 밸브 시스템이 이의 제 3 상태일 때, 개구부는 섭취가능한 디바이스의 내부 및 섭취가능한 디바이스의 외부 사이의 유체 소통을 막는다.
일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스는 섭취가능한 디바이스의 내부 및 섭취가능한 디바이스의 외부 사이에 개구부를 갖고, 섭취가능한 디바이스는 체임버; 및 섭취가능한 디바이스의 내부에서의 다단계 밸브 시스템:을 포함하고, 여기서 다단계 밸브 시스템은 제 1 구성원를 포함하는 작동기 시스템; 제 1 페그 및 제 1 립을 포함하는 트리거; 돌출부를 포함하는 게이트 및 개구부를 갖는 게이트 레그; 및 제 1 및 제 2 바이어스 구성원을 포함하는 바이어스 시스템:을 포함하고; 다단계 밸브 시스템이 제 1 단계일 때, 제 1 바이어스 구성원은 트리거에 힘을 적용하여 제 1 페그가 제 1 구성원과 접촉하고; 제 1 구성원은 제 1 바이어스 구성원에 의해 트리거에 적용된 힘을 대향하고; 제 2 바이어스 구성원은 게이트에 힘을 적용하여 돌출부가 제 1 립과 접촉하고; 제 1 립은 제 2 바이어스 구성원에 의해 게이트에 힘을 적용하고; 게이트 레그의 개구부는 섭취가능한 디바이스의 개구부와 함께 정렬하지 않는다.
일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스는 섭취가능한 디바이스의 내부 및 섭취가능한 디바이스의 외부 사이에 개구부를 갖고, 섭취가능한 디바이스는 체임버; 및 섭취가능한 디바이스의 내부에서의 시료화 시스템:을 포함하고, 여기서 시료화 시스템은 흡수성 재료를 포함하는 제 1 구성원; 및 제 1 흡수성 재료와 상이한 제 2 흡수성 재료를 포함하는 제 2 구성원:을 포함하고; 시료화 시스템은 섭취가능한 디바이스의 내부부터 섭취가능한 디바이스의 외부까지 유동하는 유체가 제 1 흡수성 재료에 진입하도록 구성되고; 시료화 시스템은 제 1 흡수성 재료부터 제 2 흡수성 재료까지 유체가 유동하는 것을 허용하도록 구성된다.
일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스는 섭취가능한 디바이스의 내부 및 섭취가능한 디바이스의 외부 사이에 개구부를 갖고, 섭취가능한 디바이스는 체임버; 및 개구부를 통해 섭취가능한 디바이스의 내부에 진입하는 유체를 흡수하도록 구성된 섭취가능한 디바이스의 내부에서의 시료화 시스템:을 포함하고, 시료화 시스템은 흡수성 재료 및 흡수성 재료에 적어도 부분적으로 흡수된 적어도 하나의 보존제를 포함하는 구성원을 포함한다.
일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스는 제 1 단부, 제 1 단부와 실질적으로 대향하는 제 2 단부 및 제 1 단부부터 제 2 단부까지 세로로 연장된 벽에 의해 정의된 하우징; 하우징의 벽에서의 제 1 개구부; 하우징의 제 1 단부에서의 제 2 개구부로서, 제 1 개구부에 대해 실질적으로 수직으로 배향되는 제 2 개구부; 및 제 1 개구부 및 제 2 개구부를 연결하는 곡선 체임버로서, 곡선 체임버의 적어도 일부가 섭취가능한 디바이스 내에 시료화 체임버를 형성하는, 곡선 체임버:를 포함한다.
일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스는 제 1 단부, 제 1 단부와 실질적으로 대향하는 제 2 단부, 제 1 단부부터 제 2 단부까지 세로로 연장된 벽 및 개구부에 의해 정의된 하우징; 하우징 내의 시료화 체임버로서, 흡수성 재료를 포함하는 구성원을 포함하는 시료화 체임버; 하우징 내의 개구부를 시료화 체임버에 연결시키는 유입 포트; 유입 포트를 밀봉하는 유입 포트 내에 위치한 일회용 밀봉 디바이스; 및 일회용 밀봉 디바이스에 근접한 가열 요소:를 포함하고, 여기서 가열 요소는 일회용 밀봉 디바이스에 열을 적용하여 유입 포트를 개봉하여 시료화 체임버를 개방하도록 구성되고, 유입 포트에 근접한 흡수성 재료의 적어도 일부는 시료와 접촉할 때 팽창하여 유입 포트를 재밀봉하도록 구성된다.
일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스는 제 1 단부, 제 1 단부와 실질적으로 대향하는 제 2 단부, 제 1 단부부터 제 2 단부까지 세로로 연장된 벽 및 개구부에 의해 정의된 하우징; 하우징 내의 시료화 체임버로서, 진입 포트 및 출구 포트를 진입 포트부터 시료화 체임버의 대향하는 단부 상에 갖고, 출구 포트는 가스가 체임버를 나오도록 허용하고 시료의 적어도 일부라도 체임버로부터 나오지 못하게 막도록 구성되는, 시료화 체임버; 하우징 내의 개구부를 시료화 체임버의 상기 진입 포트에 연결시키는 유입 포트; 및 유입 부위를 개폐하도록 위치하는 이동가능한 밸브:를 포함하고, 여기서 이동가능한 밸브는 개방 위치에서 시료가 시료화 체임버에 진입하도록 허용하고, 이동가능한 밸브는 폐쇄 위치에서 시료가 시료화 체임버에 진입하는 것을 막는다.
일부 구현예에서, 디바이스는 하나 이상의 프로세싱 디바이스; 및 섭취가능한 디바이스의 위치를 피험자의 위장관의 부분에서 적어도 85%의 정확도로 결정하도록 하나 이상의 프로세싱 디바이스에 의해 실행가능한 명령어를 저장하는 하나 이상의 기계 판독가능한 하드웨어 저장 디바이스:를 추가로 포함한다.
일부 구현예에서, 디바이스는 하나 이상의 프로세싱 디바이스; 및 섭취가능한 디바이스가 피험자의 맹장에 있는 것을 적어도 70%의 정확도로 결정하도록 하나 이상의 프로세싱 디바이스에 의해 실행가능한 명령어를 저장하는 하나 이상의 기계 판독가능한 하드웨어 저장 디바이스:를 추가로 포함한다.
일부 구현예에서, 디바이스는 하나 이상의 프로세싱 디바이스; 및 섭취가능한 디바이스의 위치를 피험자의 위장관의 부분에서 적어도 85%의 정확도로 결정하도록 데이타를 실행할 수 있는 디바이스로 데이타를 전송하는 하나 이상의 프로세싱 디바이스에 의해 실행가능한 명령어를 저장하는 하나 이상의 기계 판독가능한 하드웨어 저장 디바이스:를 추가로 포함한다.
일부 구현예에서, 디바이스는 하나 이상의 프로세싱 디바이스; 및 섭취가능한 디바이스가 피험자의 맹장에 있는 것을 적어도 70%의 정확도로 결정하도록 데이타를 실행할 수 있는 외부 디바이스로 데이타를 전송하는 하나 이상의 프로세싱 디바이스에 의해 실행가능한 명령어를 저장하는 하나 이상의 기계 판독가능한 하드웨어 저장 디바이스:를 추가로 포함한다.
일부 구현예에서, 디바이스는 제 1 및 제 2 광원을 추가로 포함하고, 여기서 제 1 광원은 제 1 파장에서 광을 방출하도록 구성되고, 제 2 광원은 제 1 파장과 상이한 제 2 파장에서 광을 방출하도록 구성된다.
일부 구현예에서, 디바이스는 제 1 및 제 2 검출기를 추가로 포함하고, 여기서 제 1 검출기는 제 1 파장에서 광을 검출하도록 구성되고, 제 2 검출기는 제 2 파장에서 광을 검출하도록 구성된다.
일 관점에서, 본원에서는 본원에 기술된 섭취가능한 디바이스; 및 회절 광학 센서에 의해 생성된 신호에 기초하여 시료에 포함된 분석물의 존재 및/또는 수준을 결정하도록 구성된 프로세싱 유닛을 포함하는 시스템을 제공하고, 여기서 프로세싱 유닛은 섭취가능한 디바이스의 외부에 있다.
일부 구현예에서, 프로세싱 유닛은 회절 광학 센서에 의해 생성된 신호를 하나 이상의 대조준 수준과 비교함으로써 분석물의 존재 및/또는 수준을 결정하도록 구성된다. 일부 구현예에서, 프로세싱 유닛은 생체외에 위치하고, 섭취가능한 디바이스는 신호를 프로세싱 유닛으로 전달하는 소통 유닛을 포함한다.
일 관점에서, 본원에서는 피험자의 위장관 내의 섭취가능한 디바이스를 작동시켜서 분석물을 검출하는 것을 포함하는 방법을 제공하고, 여기서 섭취가능한 디바이스는 본원에 기술된 디바이스이다.
일부 구현예에서, 방법은 피험자의 위장관으로부터 시료를 수집하는 단계; 시료를 수집한 이후에, 회절 광학 센서를 사용하여 회절 양상을 측정하는 단계; 및 회절 양상을 사용하여 시료에서 분석물의 존재 및/또는 수준을 검출하는 단계:를 추가로 포함한다. 일부 구현예에서, 방법은 회절 양상을 한 번 이상의 시간대에서 측정하는 것을 추가로 포함한다.
일부 구현예에서, 방법은 분석물에 결합하고, 이로써 분석물 결합제에 결합된 분석물을 포함하는 복합체의 반사 인덱스를 증가시키는 이차 검출제를 사용하는 것을 추가로 포함한다. 일부 구현예에서, 이차 검출제는 나노입자를 포함한다.
일부 구현예에서, 방법은 시료를 배양하는 것을 추가로 포함한다.
일부 구현예에서, 방법은 디바이스를 피험자에게 투여하기 이전에, 피험자의 위장관 내의 위치를 결정하는 것을 추가로 포함한다.
일부 구현예에서, 방법은 디바이스로부터 베이스 스테이션으로 데이타를 전송하고/거나; 베이스 스테이션으로부터 디바이스로 데이타를 전송하는 것을 추가로 포함하고, 여기서 베이스 스테이션은 피험자의 외부에 있다. 일부 구현예에서, 데이타는 회절 광학 센서에 의해 생성된 신호를 예시한다.
일 관점에서, 본원에서는 섭취가능한 디바이스를 사용하여 피험자의 위장관 내의 시료를 획득하는 것; 및 회절 광학을 사용하여 시료를 분석하는 것:을 포함하는 방법을 제공한다. 일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스는 회절 광학을 포함한다. 일부 구현예에서, 시료는 생체내에서 분석된다.
일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스는 제 1 단부, 제 1 단부와 실질적으로 대향하는 제 2 단부 및 제 1 단부부터 제 2 단부까지 세로로 연장된 벽에 의해 정의된 하우징; 하우징의 벽에서의 제 1 개구부; 하우징의 제 1 단부에서의 제 2 개구부로서, 제 1 개구부에 대해 실질적으로 수직으로 배향되는 제 2 개구부; 및 제 1 개구부 및 제 2 개구부를 연결하는 곡선 체임버로서, 곡선 체임버의 적어도 일부가 섭취가능한 디바이스 내에 시료화 체임버를 형성하는, 곡선 체임버:를 포함한다.
일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스는 섭취가능한 디바이스의 내부 및 섭취가능한 디바이스의 외부 사이에 개구부를 갖고, 섭취가능한 디바이스는 체임버; 및 섭취가능한 디바이스의 내부에서의 다단계 밸브 시스템:을 포함하고, 여기서 다단계 밸브 시스템은 제 1, 제 2 및 제 3 상태를 갖고; 다단계 밸브 시스템의 제 1 상태는 다단계 밸브 시스템의 제 2 및 제 3 상태와 상이하고; 다단계 밸브 시스템의 제 2 상태는 다단계 밸브 시스템의 제 1 및 제 3 상태와 상이하고; 다단계 밸브 시스템이 이의 제 1 상태일 때, 개구부는 섭취가능한 디바이스의 내부 및 섭취가능한 디바이스의 외부 사이의 유체 소통을 막고; 다단계 밸브 시스템이 이의 제 2 상태일 때, 개구부는 섭취가능한 디바이스의 내부 및 섭취가능한 디바이스의 외부 사이의 유체 소통을 허용하고; 다단계 밸브 시스템이 이의 제 3 상태일 때, 개구부는 섭취가능한 디바이스의 내부 및 섭취가능한 디바이스의 외부 사이의 유체 소통을 막는다.
일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스는 섭취가능한 디바이스의 내부 및 섭취가능한 디바이스의 외부 사이에 개구부를 갖고, 섭취가능한 디바이스는 체임버; 및 섭취가능한 디바이스의 내부에서의 다단계 밸브 시스템:을 포함하고, 여기서 다단계 밸브 시스템은 제 1 구성원를 포함하는 작동기 시스템; 제 1 페그 및 제 1 립을 포함하는 트리거; 돌출부를 포함하는 게이트 및 개구부를 갖는 게이트 레그; 및 제 1 및 제 2 바이어스 구성원을 포함하는 바이어스 시스템:을 포함하고; 다단계 밸브 시스템이 제 1 단계일 때, 제 1 바이어스 구성원은 트리거에 힘을 적용하여 제 1 페그가 제 1 구성원과 접촉하고; 제 1 구성원은 제 1 바이어스 구성원에 의해 트리거에 적용된 힘을 대향하고; 제 2 바이어스 구성원은 게이트에 힘을 적용하여 돌출부가 제 1 립과 접촉하고; 제 1 립은 제 2 바이어스 구성원에 의해 게이트에 힘을 적용하고; 게이트 레그의 개구부는 섭취가능한 디바이스의 개구부와 함께 정렬하지 않는다.
일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스는 섭취가능한 디바이스의 내부 및 섭취가능한 디바이스의 외부 사이에 개구부를 갖고, 섭취가능한 디바이스는 체임버; 및 섭취가능한 디바이스의 내부에서의 시료화 시스템:을 포함하고, 여기서 시료화 시스템은 흡수성 재료를 포함하는 제 1 구성원; 및 제 1 흡수성 재료와 상이한 제 2 흡수성 재료를 포함하는 제 2 구성원:을 포함하고; 시료화 시스템은 섭취가능한 디바이스의 내부부터 섭취가능한 디바이스의 외부까지 유동하는 유체가 제 1 흡수성 재료에 진입하도록 구성되고; 시료화 시스템은 제 1 흡수성 재료부터 제 2 흡수성 재료까지 유체가 유동하는 것을 허용하도록 구성된다.
일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스는 섭취가능한 디바이스의 내부 및 섭취가능한 디바이스의 외부 사이에 개구부를 갖고, 섭취가능한 디바이스는 체임버; 및 개구부를 통해 섭취가능한 디바이스의 내부에 진입하는 유체를 흡수하도록 구성된 섭취가능한 디바이스의 내부에서의 시료화 시스템:을 포함하고, 시료화 시스템은 흡수성 재료 및 흡수성 재료에 적어도 부분적으로 흡수된 적어도 하나의 보존제를 포함하는 구성원을 포함한다.
일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스는 제 1 단부, 제 1 단부와 실질적으로 대향하는 제 2 단부 및 제 1 단부부터 제 2 단부까지 세로로 연장된 벽에 의해 정의된 하우징; 하우징의 벽에서의 제 1 개구부; 하우징의 제 1 단부에서의 제 2 개구부로서, 제 1 개구부에 대해 실질적으로 수직으로 배향되는 제 2 개구부; 및 제 1 개구부 및 제 2 개구부를 연결하는 곡선 체임버로서, 곡선 체임버의 적어도 일부가 섭취가능한 디바이스 내에 시료화 체임버를 형성하는, 곡선 체임버:를 포함한다.
일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스는 제 1 단부, 제 1 단부와 실질적으로 대향하는 제 2 단부, 제 1 단부부터 제 2 단부까지 세로로 연장된 벽 및 개구부에 의해 정의된 하우징; 하우징 내의 시료화 체임버로서, 흡수성 재료를 포함하는 구성원을 포함하는 시료화 체임버; 하우징 내의 개구부를 시료화 체임버에 연결시키는 유입 포트; 유입 포트를 밀봉하는 유입 포트 내에 위치한 일회용 밀봉 디바이스; 및 일회용 밀봉 디바이스에 근접한 가열 요소:를 포함하고, 여기서 가열 요소는 일회용 밀봉 디바이스에 열을 적용하여 유입 포트를 개봉하여 시료화 체임버를 개방하도록 구성되고, 유입 포트에 근접한 흡수성 재료의 적어도 일부는 시료와 접촉할 때 팽창하여 유입 포트를 재밀봉하도록 구성된다.
일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스는 제 1 단부, 제 1 단부와 실질적으로 대향하는 제 2 단부, 제 1 단부부터 제 2 단부까지 세로로 연장된 벽 및 개구부에 의해 정의된 하우징; 하우징 내의 시료화 체임버로서, 진입 포트 및 출구 포트를 진입 포트부터 시료화 체임버의 대향하는 단부 상에 갖고, 출구 포트는 가스가 체임버를 나오도록 허용하고 시료의 적어도 일부라도 체임버로부터 나오지 못하게 막도록 구성되는, 시료화 체임버; 하우징 내의 개구부를 시료화 체임버의 상기 진입 포트에 연결시키는 유입 포트; 및 유입 부위를 개폐하도록 위치하는 이동가능한 밸브:를 포함하고, 여기서 이동가능한 밸브는 개방 위치에서 시료가 시료화 체임버에 진입하도록 허용하고, 이동가능한 밸브는 폐쇄 위치에서 시료가 시료화 체임버에 진입하는 것을 막는다.
일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스는 하나 이상의 프로세싱 디바이스; 및 섭취가능한 디바이스의 위치를 피험자의 위장관의 부분에서 적어도 85%의 정확도로 결정하도록 하나 이상의 프로세싱 디바이스에 의해 실행가능한 명령어를 저장하는 하나 이상의 기계 판독가능한 하드웨어 저장 디바이스:를 추가로 포함한다.
일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스는 하나 이상의 프로세싱 디바이스; 및 섭취가능한 디바이스가 피험자의 맹장에 있는 것을 적어도 70%의 정확도로 결정하도록 하나 이상의 프로세싱 디바이스에 의해 실행가능한 명령어를 저장하는 하나 이상의 기계 판독가능한 하드웨어 저장 디바이스:를 추가로 포함한다.
일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스는 하나 이상의 프로세싱 디바이스; 및 섭취가능한 디바이스의 위치를 피험자의 위장관의 부분에서 적어도 85%의 정확도로 결정하도록 데이타를 실행할 수 있는 디바이스로 데이타를 전송하는 하나 이상의 프로세싱 디바이스에 의해 실행가능한 명령어를 저장하는 하나 이상의 기계 판독가능한 하드웨어 저장 디바이스:를 추가로 포함한다.
일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스는 하나 이상의 프로세싱 디바이스; 및 섭취가능한 디바이스가 피험자의 맹장에 있는 것을 적어도 70%의 정확도로 결정하도록 데이타를 실행할 수 있는 외부 디바이스로 데이타를 전송하는 하나 이상의 프로세싱 디바이스에 의해 실행가능한 명령어를 저장하는 하나 이상의 기계 판독가능한 하드웨어 저장 디바이스:를 추가로 포함한다.
일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스는 제 1 및 제 2 광원을 추가로 포함하고, 여기서 제 1 광원은 제 1 파장에서 광을 방출하도록 구성되고, 제 2 광원은 제 1 파장과 상이한 제 2 파장에서 광을 방출하도록 구성된다.
일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스는 제 1 및 제 2 검출기를 추가로 포함하고, 여기서 제 1 검출기는 제 1 파장에서 광을 검출하도록 구성되고, 제 2 검출기는 제 2 파장에서 광을 검출하도록 구성된다.
예시적인 구현예의 상세한 설명
다양한 장치, 시스템, 디바이스, 부품 및/또는 공정이 예시적인 비제한적 구현예를 제공하도록 하기에 기술될 것이다. 하기에 기술된 구현예는 임의의 청구항에 의해 포괄되는 주제를 결코 제한하지 않고, 임의의 청구항은 하기에 기술된 것과 상이한 공정 또는 장치를 포괄할 수 있다. 예로, 청구항에 의해 포괄된 주제는 하기에 기술된 어느 하나의 장치, 시스템, 디바이스, 부품 및/또는 공정의 특징 모두를 갖는 장치, 시스템, 디바이스, 부품 및/또는 공정 또는 하기에 기술된 장치 또는 공정의 다수 또는 모두에 공통적인 특징에 제한되지 않는다. 하기에 기술된 주어진 장치, 시스템, 디바이스, 부품 및/또는 공정은 주어진 청구항에 의해 적용되지 않는 것이 가능하다. 본 명세서의 하나 이상의 청구항에 의해 적용되지 않는 본원에 개시된 임의의 구현예는 예를 들면 하나 이상의 계속적인 특허출원 및/또는 하나 이상의 분할 특허출원과 같은 하나 이상의 다른 보호적 기구에서의 하나 이상의 청구항에 의해 적용될 수 있다. 본 출원인, 발명자 및/또는 권리자는 본원에 개시되지만 본원에서의 청구항에 의해 적용되지 않는 임의의 주제를 포기하거나, 부인하거나, 공개하도록 반드시 의도하지 않는다.
또한, 설명의 단순성 및 명확성을 위해, 적절한 것으로 고려되는 곳에서, 기준 숫자는 해당하거나 유사한 요소를 나타내도록 도면 중에 반복될 수 있는 것으로 이해될 것이다. 또한, 수적인 특정 세부사항은 본원에 기술된 구현예의 철저한 이해를 제공하기 위하여 제시된다. 그러나, 본원에 기술된 구현예는 이들 특정 세부사항 없이도 실행될 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 다른 경우에, 숙지된 방법, 절차 및 부품은 본원에 기술된 구현예를 모호하지 않게 하도록 자세하게 기술되지 않을 수 있다. 또한, 상세한 설명은 본원에 기술된 구현예의 범위를 제한하는 것으로서 고려되지 않아야 한다.
정의
달리 본원에 정의되지 않는 한, 본 발명에 사용된 과학적 및 기술적 용어는 당업자라면 공통적으로 이해하는 의미를 가져야 한다. 일반적으로, 본원에서 화학, 세포 및 조직 배양, 분자생물학, 세포 및 암 생물학, 신경생물학, 신경화학, 바이러스학, 면역학, 미생물학, 약학, 유전학 및 단백질 및 핵산화학과 연관하여 사용된 명명법 및 이들의 기법은 당해 기술분야에서 숙지되고 공통적으로 사용되는 것이다.
본 발명의 방법 및 기법은 일반적으로 달리 나타내지 않는 한, 당해 기술분야에서 숙지된 통상적인 방법에 따라 그리고 본 명세서 전반을 통해 인용되고 논의된 다양한 일반 및 더욱 상세한 참고문헌에 기술된 바와 같이 수행된다.
본원에 사용된 화학 용어는 "The McGraw-Hill Dictionary of Chemical Terms," Parker S., Ed., McGraw-Hill, San Francisco, C.A. (1985)에 의해 예시된 바 같이 당해 기술분야에서 통상적인 용법에 따라 사용된다.
본 발명에 언급된 발행물, 특허 및 공개된 특허 발명 모두는 상세하게 본원에서 참고문헌으로 통합된다. 모순의 사례는 이의 상세한 정의를 포함하는 본 명세서가 통제할 것이다.
본원에 사용된 바 용어 "생식관"은, 이에 제한되는 것은 아니지만 난소, 나팔관, 자궁, 자궁 경부 및 질을 포함한 여성에서 성적 생식을 책임지는 기관계의 부분 모두를 말한다.
"환자', "피험자" 또는 "개인"은 상호교환적으로 사용되고, 인간 또는 비-인간 동물을 말한다. 이들 용어는 인간, 영장류, 가축 동물 (소, 돼지 등 포함), 반려 동물 (예로, 개, 고양이 등) 및 설치류 (예로, 마우스 및 래트)를 포함한다. 용어 "동물"은 인간 (남성 또는 여성), 반려 동물 (예로, 개, 고양이 및 말), 식품원 동물, 동물원 동물, 해상 동물, 새 및 기타 유사한 동물 종을 말한다. "식용 동물"은 소, 돼지, 양 및 가금과 같은 식품원 동물을 말한다.
용어 "치료하는", "치료하다" 또는 "치료"는 예방적 예로 예방 (prophylactic) 및 완화적 치료를 말한다. 일부 구현예에서, 본원에 기술된 방법은 GI 장애를 갖거나 GI 장애가 발생할 위험성이 있는 피험자에서 GI 장애를 검출하기 위한 섭취가능한 디바이스의 용도를 포함한다. 일부 구현예에서, 피험자는 이전에 GI 장애를 갖는 것으로서 이전에 확인되어 왔다. 본원에서 제공된 임의의 방법의 일부 구현예는 섭취가능한 디바이스를 제공하는 단계 이전에 피험자가 GI 장애를 갖는 것을 결정하는 단계를 추가로 포함한다. 임의의 방법의 일부 구현예는 피험자가 GI 장애를 갖는 것으로서 확인하거나, 진단하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
본원에 인용된 바, "진핵성 (eukaryotic)"은 동물, 상세하게는 혈액을 포함하는 동물과 같이, 곰팡이를 제외한 임의의 유형의 진핵성 유기체에 관한 것이고, 갑각류와 같은 무척추 동물 및 척추 동물을 포함한다. 척추동물은 냉혈 동물 (어류, 파충류, 양서류) 및 온혈 동물 (새 및 포유동물) 둘 다를 포함한다. 포유동물은 상세하게 영장류, 더욱 상세하게는 인간을 포함한다.
본 발명에 사용된 바, "선택적 용해"는 시료에서 특정 유형의 세포 (예로, 박테리아 세포 (예로, 그램-양성 또는 그램-음성 박테리아 세포) 또는 진핵 세포)가 상이한 유형의 세포 대비 선호적으로 용해될 때 시료에서 획득된다. 일부 구현예에서, 특정 속, 종 또는 주의 세포가 상이한 종, 속 또는 주의 세포 대비 선호적으로 용해된다. 일부 구현예에서, 본원에 기술된 바와 같은 조성물 또는 디바이스의 처리 또는 이와 접촉 시에, 미가공으로 남은 시료에서 제 1 종, 속 또는 주의 세포 백분율은 미가공으로 남은 시료에서 제 2 종, 속 또는 주의 세포 백분율보다 유의하게 더 높다 (예로, 2, 5, 10, 20, 50, 100, 250, 500 또는 1,000배 이상). 일부 구현예에서, 본원에 기술된 조성물 또는 디바이스의 처리 또는 이와 접촉 시에, 시료에서 박테리아 세포의 백분율은 미가공으로 남은 시료에서 진핵 세포의 백분율보다 유의하게 더 낮다 (예로, 2, 5, 10, 20, 50, 100, 250, 500 또는 1,000배 이하). 일부 구현예에서, 본원에 기술된 조성물 또는 디바이스의 처리 또는 이와 접촉 시에, 미가공으로 남은 시료에서 박테리아 세포의 백분율은 미가공으로 남은 시료에서 진핵 세포의 백분율보다 유의하게 더 높다 (예로, 2, 5, 10, 20, 50, 100, 250, 500 또는 1,000배 이상). 일부 구현예에서, 본원에 기술된 바와 같은 조성물 또는 디바이스의 처리 또는 이와 접촉 시에, 미가공으로 남은 시료에서 그램-양성 박테리아 세포의 백분율은 미가공으로 남은 시료에서 그램-음성 박테리아 세포의 백분율보다 유의하게 더 높다 (예로, 2, 5, 10, 20, 50, 100, 250, 500 또는 1,000배 이상). 일부 구현예에서, 본원에 기술된 바와 같은 조성물 또는 디바이스의 처리 또는 이와 접촉 시에, 미가공으로 남은 시료에서 그램-음성 박테리아 세포의 백분율은 미가공으로 남은 시료에서 그램-양성 박테리아 세포의 백분율보다 유의하게 더 높다 (예로, 2, 5, 10, 20, 50, 100, 250, 500 또는 1,000배 이상).
본 발명에서 사용된 바 "시료"는 생물학적 시료 또는 환경적 시료일 수 있다. 이러한 시료는 임의의 유기체 또는 원하는 환경적 부위로부터 획득될 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 조성물, 방법 및 디바이스는 이에 제한되지 않지만 토양, 바위, 식물, 동물, 세포 또는 조직 배양, 바이오필름, 유기 잔재물 또는 물로부터 획득된 시료에서 박테리아 세포를 검출하고 정량하는데 사용될 수 있다. 일부 구현예에서, 시료는 인간과 같은 포유동물로부터 획득된다. 일부 구현예에서, 시료는 인간의 위장관으로부터 획득된다. 일부 구현예에서, 시료는 이에 제한되지는 않지만, 소변, 혈액, 혈장, 혈청, 타액, 정액, 분변, 가래, 뇌척수액, 눈물, 점액 등을 포함하는 체액이다. 일부 구현예에서, 단일한 디바이스가 다수의 시료, 예를 들면 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 30, 35, 40, 45, 50 또는 100개 이상의 시료를 수집한다. 일부 구현예에서, 시료는 1 내지 2000 μL 범위 (예로, 1 내지 1500 μL, 1 내지 1900 μL, 1 내지 1000 μL, 1 내지 500 μL, 1 내지 250 μL, 1 내지 100 μL, 1 내지 50 μL, 1 내지 10 μL 및 1 내지 5 μL)이다.
"콜로니-형성 단위" 또는 "CFU"는 시료에서 생존가능한 박테리아 또는 곰팡이 세포의 수를 추정하는데 사용된 단위를 말한다. 생존가능한은 군집 (또는 콜로니)를 분열하고 형성하는 세포의 능력에 의해 정의된다. 일부 구현예에서, 시료에서 생존가능한 박테리아는 대장균 (E. 콜리), 바실러스 안트라시스, 바실러스 세레우스, 박테로이데스 불가투스, 클로스트리듐 보툴리듐, 클로스트리듐 부티리쿰, 예르시니아 페스티스, 예르시니아 엔테로콜리티카, 프란시셀라 투라렌시스, 브루셀라 종, 클로스트리듐 퍼프린젠스, 클로스트리듐 스포로젠스, 크렙시엘라 뉴모니애, 엔테로박터 에어로겐스, 부르콜데리아 말레이, 부르콜데리아 슈도말레이, 스태필로코커스 종, 스태필로코커스 아우레우스, 마이코박테리움 종, 엔테로코커스 페칼리스, A군 스트렙토코커스, B군 스트렙토코커스, 스트렙토코커스 뉴모니애, 스트렙토코커스 뮤탄스, 프로테우스 미라빌리스, 헬리코박터 파일로리, 프란시셀라 투라렌시스, 살모넬라 엔테리티디스, 마이코플라스마 호미니스, 마이코플라스마 오랄레, 마이코플라스마 살리바륨, 마이코플라스마 퍼멘탄스, 마이코플라스마 뉴모니애, 마이코박테리움 보비스, 마이코박테리움 투버쿨로시스, 마이코박테리움 아븀, 마이코박테리움 레프래, 리케챠 리케치, 리케챠 아카리, 리케챠 프로와제키, 리케챠 카나다, 바실러스 섭틸리스, 바실러스 섭틸리스 니게르, 바실러스 튜린지엔시스, 콕시엘라 브루네티로 이루어진 군으로부터 선택된 박테리아로부터 유래될 수 있다.
본원에 사용된 바, 용어 "결합된 (coupled)"는 두 개의 요소가 또 다른 요소와 직접적으로 결합되거나 하나 이상의 중간체 요소를 통해 또 다른 요소와 결합될 수 있는 것을 가리킨다.
용어 "포화하다"는 액체로 투과하거나 투과될 수 있는 것을 의미한다. 일부 구현예에서, 본 발명의 흡수성 스폰지는 일정량의 액체로 완전히 표화될 수 있어 더 이상의 액체가 보유될 수 없다. 일부 구현예에서, 본 발명의 흡수성 스폰지는 스폰지에 의해 보유될 수 있는 액체의 최대량의 이하의 일정량에서 액체로 부분적으로 포화될 수 있다. 예를 들면, 일부 구현예에서, 스폰지는 스폰지에 의해 보유될 수 있는 액체의 최대량의 절반에서 액체로 절반-포화된다.
용어"반-고체"는 고체 (탄성 행동) 또는 액체 (점성 행동) 둘 다가 아니고, 점성 및 탄성 둘 다의 특징을 소유하는 물질을 의미한다. 반-고체의 예는, 겔, 연고, 크림 및 높은 점성의 액체를 포함한다.
본원에 사용된 바, "배양하는"은 하나 이상의 세포의 군집이 세포 분열을 통해 수가 증가하도록 허용하는 환경에서 세포를 유지하는 것을 말한다. 예를 들면, 일부 구현예에서 "배양하는"은 세포 성장을 허용하는 온도, 선택적으로 피험자의 위장관 또는 생식관 내에서 생체내 확인되는 온도로 희석 체임버에서 배지와 세포를 조합하는 것을 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 세포는 약 35℃ 및 42℃ 사이의 온도에서 배양된다. 일부 구현예에서, 세포는 약 37℃의 온도에서 배양된다.
본원에 사용된 바, "희석 유체"는 위장관 또는 생식관으로부터의 유체 시료를 희석하는 디바이스 내의 유체를 말한다. 일부 구현예에서, 희석 유체는 수용성 용액이다. 일부 구현예에서, 희석 유체는 곰팡이 또는 박테리아와 같은 유기체의 성장을 촉진하거나 억제하는 하나 이상의 유체를 포함한다. 일부 구현예에서, 희석 유체는 분석물을 위한 염료 또는 결합제와 같은 분석물의 검출을 용이하게 하는 하나 이상의 제제를 포함한다.
일부 구현예에서, 희석 유체는 무균 배지이다. 본원에 사용된 바, "무균 배지"는 세포 분열을 통해 성장하거나 수가 증가할 임의의 생존가능한 박테리아 또는 기타 세포를 포함하지 않는 배지를 말한다. 배지는 이에 제한되는 것은 아니지만, 멸균 (autoclave)하거나 방부 기법을 사용하여 배지를 제조하는 것과 같은 당해 기술분야에 숙지된 다양한 기법에 의해 무균화될 수 있다. 일부 구현예에서, 배지는 액체 배지이다. 박테리아를 배양하는데 적합한 배지의 예는 영양 액체 배지, 용원 배지 (LB) (루리아 브로스 (Luria Broth)로도 역시 알려짐), 윌킨스 샬그렌 및 트립신 소이 액체 배지 (TSB)를 포함한다. 당해 기술분야에 숙지된 다른 성장 또는 배양 배지도 역시 본원에 기술된 방법 및 디바이스에 사용될 수 있다. 일부 구현예에서, 배지는 진핵 세포를 유지하는데 적합하다. 일부 구현예에서, 배지는 박테리아의 성장을 촉진하거나 억제하는 하나 이상의 제제, 선택적으로 특이적 유형의 박테리아의 성장을 촉진하거나 억제하는 제제를 포함한다.
일부 구현예에서, 배지는 선별 배지이다. 본원에 사용된 바 "선별 배지"는 특정 유형의 세포가 성장하거나 다른 유기체의 성장을 억제하도록 허용하는 배지를 말한다. 이에 따라, 선별 배지에서 세포의 성장은 배양된 시료 내의 특정 유형의 세포의 존재를 가리킨다. 예를 들면, 일부 구현예에서, 배지는 그램-양성 또는 그램-음성 박테리아에 대해 선택적이다. 일부 구현예에서, 배지는 그램-양성 유기체의 성장을 억제하고, 그램-음성 박테리아의 선별 및 분리를 허용하는 크리스탈 바이오렛 및 담즙염 (예로, 맥콘키 아가에서 발견됨)을 포함한다. 또 다른 구현예에서, 배지는 높은 농도의 염 (예로, NaCl) (예로, 만니톨 염 아가에서 발견됨)을 포함하고,그램-양성 박테리아에 선택적이다. 일부 구현예에서, 배지는 진핵 세포를 선택적으로 살상하거나, 원핵 세포만을 성장시킨다. 또 다른 구현예에서, 배지는 예를 들면 항생제를 포함하는 배지를 사용하여 원핵 세포를 선택적으로 살상한다 (또는 대안적으로 원핵 세포만을 성장시킨다).
일부 구현예에서, 배지는 지시약 배지이다. 본원에 사용된 바, "지시약 배지"는 특정 유형의 세포가 지시약 배지에서 배양될 때 검출가능한 신호를 생성하는 특이적 영양분 또는 지시약 (예로, 이에 제한되는 것은 아니지만 중성 레드, 페놀 레드, 에오신 또는 메틸렌 블루)를 포함하는 배지를 말한다.
본원에 사용된 바, "박테리아를 검출하는"은 시료 내의 박테리아의 존재 또는 부재를 결정하거나, 시료 내의 박테리아의 농도를 추정하는 것을 말한다. 예를 들면, 일부 구현예에서, 박테리아 성장은 시료 내의 박테리아의 농도에 기초하여 결정될 수 있다. 일부 구현예에서, 검출 시스템은 시료 내의 특정한 박테리아 속, 종 또는 균주를 검출하고/거나 정량한다. 일부 구현예에서, 검출 시스템은 배양된 및/또는 희석된 시료 내의 박테리아 성장의 산물 또는 박테리아 성장으로 인한 배지 내의 특정 성분의 농도에서의 변화를 검출한다. 일부 구현예에서, 박테리아 성장의 산물은 이에 제한되는 것은 아니지만 박테리아 독소, 엑소좀, 분비된 단백질 및 대사물을 포함하여, 배지에 존재하는 박테리아에 의해 생산된 및/또는 분비된 분석물을 포함한다.
본원에 사용된 바, "감광제"는 보통 광으로의 여기에 의해 단일자 (siglet) 산소의 생성을 위한 민감화제를 말한다. 본 명세서에서의 사용에 적합한 감광제의 예는 본원에서 이들의 전문이 모두 참고문헌으로 명시적으로 통합되는 미국 특허 6,251,581, 5,516,636, 8,907,081, 6,545,012, 6,331,530, 8,247,180, 5,763,602, 5,705,622, 5,516,636, 7,217,531 및 미국 특허 공개 2007/0059316에 기술된 것을 포함한다. 감광제는 광활성화 가능하거나 (예로, 염료 및 방향족 화합물) 화학활성화 가능할 수 있다 (예로, 효소 및 금속염). 광에 의해 여기될 때, 감광제는 보통 다수의 컨쥬게이션된 이중 또는 삼중 결합으로 공유 결합된 원자를 포함하는 화합물이다. 화합물은 200 내지 1100 nm, 보통 300 내지 1000 nm의 파장 범위에서 광을 흡수해야 하고, 여기 파장에서 500 M-1cm-1, 예로 적어도 5000 M-1cm-1 또는 적어도 50,000 M-1cm-1 이상의 소멸 계수를 이의 최대 흡광도에서 갖는다. 산소의 부재 시 광 흡수 이후에 생성된 여기 상태의 수명은 보통 적어도 100 nsec, 예로 적어도 1 μsec일 것이다. 일반적으로, 수명은 바람직하게 산소로 에너지 전달을 허용하기에 충분히 길고, 산소는 배지에 의존하여 정상적으로 10-5 내지 10-13 M 범위의 농도로 존재할 것이다. 민감화제 여기 상태는 보통 이의 기저 상태와 상이한 스핀 양자 수 (S)를 갖고, 보통의 경우와 같이 기저 상태가 단일자 (S=O)일 때 보통 삼중자 (S=I)일 것이다. 일부 구현예에서, 민감화제는 높은 시스템상호간 교차 수율을 가질 것이다. 즉, 민감화제의 광 여기는 수명이 긴 상태 (보통 삼중자)를 적어도 10%, 적어도 40%, 예로 80% 이상의 효율로 생성할 것이다. 감광제는 보통 검정 조건 하에서 많아야 약한 형광성일 것이다 (보통 0.5 이하 또는 0.1 이하의 양자 수율).
위장관
본원에 사용된 바, 용어 "위장관" 또는 "GI관"은 음식물을 소비하고 소화하며, 영양분을 흡수하고, 오물을 배설하는 책임을 지는 기관 시스템의 부분 모두를 말한다. 이것은 오리피스 및 입, 인후, 식도, 위, 소장, 대장, 직장, 항문 등과 같은 기관, 뿐만 아니라 전술한 부분을 연결하는 다양한 통로 및 괄약근을 포함한다. 디바이스는 피험자의 위장관으로부터의 시료 (예로, 입, 인후, 식도, 위, 소장, 대장, 직장, 항문, 괄약근, 십이지장, 공장, 회장, 상행 결장, 횡단 결장 및 하행 결장)에서 분석물, 예로 박테리아 세포를 검출하고/거나, 분석하고/거나 정량하는데 사용될 수 있다. 디바이스는 여성 생식관을 포함하여 위장관 외부로부터의 박테리아 세포를 검출하고/거나 정량하는데도 역시 사용될 수 있다. 일부 구현예에서, 피험자로부터의 시료는 진핵 세포를 포함하지 않는 환경적 시료이다.
위장관은 입부터 항문까지 연장되는 큰 기관이다. 위장관의 일차 기능은 음식을 소화하고 영양분을 흡수하고 임의의 오물을 제거하는 것이다. 위장관은 식도, 위 및 장으로 구성된다. 위장관의 상이한 분절은 일반적으로 상이한 특징과 관련된다. 저작된 음식은 식도를 통하고, 이것이 일시적으로 저장되는 위 내로 유동하여, 위산과 혼합된다. 연동이라고 하는 비자발적인 근육 수축은 음식을 위장으로부터 나와 소장 내로 밀어낸다. 대부분의 음식 소화 및 흡수는 회장에서 일어난다. 오물 및 원치않는 산물은 결장 또는 대장 내로 통과된다. 전형적으로, 음식은 10 내지 14초 동안 식도에 머무르고, 2 내지 4시간 동안 소장 내에서 이동한다. 위 내용물의 절반은 60 내지 90분 이내에 비워진다 (Khutoryanskiy (2015) Nature Materials 14: 963-964). 음식이 대략 pH 7.0에서의 식도로 진입하는 한편, 음식은 위 내에서 산성화된다 (pH 1 내지 5). 소장 전단에서 pH는 6.8 내지 7.88; 소장 후단에서는 pH 5.26 내지 6.72; 상행 결장에서는 pH 5.26 내지 6.72; 하행 결장에서는 pH 5.20 내지 7.02 범위이다 (Khutoryanskiy (2015) Nature Materials 14: 963-964).
인간 위장관에서 살 수 있는 1,000개 넘는 상이한 미생물 종, 예로 아시도박테리아, 비피도박테리움 종, 코리오박테리아, 에게르텔라, 슬라키아 종, 액티노마이세탈, 박테로이데트, 퍼르미큐트, 게멜라, 클로스트리디아, 라크노스피라시애, 네가티비큐트, 퓨소박테리아 및 곰팡이 (예로, 유카리아)가 동정되어 왔다. 예로, Rajilic-Stojanovic and de Vos (2014) FEMS Microbiol. Rev. 38(5): 996-1047; 및 Carroll et al. (2015) Mamm. Genome 20(7): 395-403 참조. 소장이 매우 적은 박테리아를 포함하는 한편, 결장은 1013 내지 1014개의 공생 박테리아를 포함한다 (Johansson et al. (2013) Nat. Rev. Gastroenterol. Hepatol. 10(6): 352-361).
장 유체는 다양한 소화 효소 (예로, 펩신, 리파제, 아밀라제, 엔테로키나제, 슈크라제, 말타제, 락타제, 세크레틴, 모틸린)를 포함할 수 있다. 예로, Ulleberg et al. (2011) Food Dig. 2(1-3): 52-61 참조.
질환 또는 장애
본원에 기술된 분석물의 검출 및/또는 분석은 피험자가 질환 또는 장애 (예로, GI 장애)를 갖거나 이의 위험성이 있는지 여부를 결정하는데 사용될 수 있다. 이들 질환 및 장애는 피험자의 위장관에 존재하는 질환 및 장애에 제한되지 않고, 피험자의 위장관이 아닌 부위에서 질환 또는 장애를 포함한다. 예를 들면, 일부 구현예에서, 위장관에 존재하는 분석물은 전신적 질환 또는 장애를 나타낼 수 있다. 일부 구현예에서, 분석물은 전신적 질환 또는 장애와 관련된다. 일부 구현예에서, 위장관에 존재하는 분석물은 이에 제한되는 것은 아니지만 감염성 질환, IBD, 크론병 및 암을 포함하는, 본원에 기술된 질환 또는 장애를 나타낼 수 있다.
본원에 기술된 임의의 방법의 일부 구현예에서, 피험자는 위장 장애를 갖는다. 일부 구현예에서, 본원에 기술된 분석물은 피험자에서 위장 장애를 나타낼 수 있다. 이러한 위장 장애의 예는 염증성 장 질환 (IBD), 크론병 (예로, 활성 크론병, 난치성 크론병 또는 누공성 크론병), 궤양성 장염, 부정형 장염, 감염성 장염, 현미경적 장염, 약물 또는 화학물질-유도성 장염, 게실염, 허혈성 장염, 유사막성 장염, 출혈성 장염, 용혈성-요독 증후군 장염, 콜라겐성 장염, 백혈구 유착 결핍-1과 같은 선천성 면역의 장애와 관련된 장염, 전환성 장염, 위염, 소화성 궤양, 스트레스성 궤양, 출혈 장염, 위산과다증, 소화불량, 위마비증, 졸린거-엘리슨 증후군, 위식도 역류병, 단장 (연결술) 증후군, 점막염 (예로, 입 점막염, 위장 점막염, 비강 점막염 및 직장염), 괴사성 장염, 식도염, 전신적 비만세포증과 관련된 과다분비 상태, 호염구성 백혈구, 히스타민 과다혈증, 셀리악병 (예로, 비열대 스프루), 혈청음성 관절병과 관련된 장병증, 호산구성 위장염, 방사선요법 또는 화합요법과 관련된 장염 (예로, 체크포인트 저해제 화학요법), 백혈구 유착 결핍-1과 같은 선천성 면역의 장애와 관련된 장염, 만성 육아종병, 식품 알레르기, 감염성 위염 또는 장염 (예로, 헬리코박터 파일로리-감염된 만성 활성 위염), 감염원에 의해 유발된 다른 형태의 위장 염증, 과민성 결장 증후군, 소장 박테리아 과다성장 (SIBO) 및 낭염을 포함한다.
"염증성 장 질환" 또는 "IBD"는 위장관의 만성 염증 자가면역 병태이다. IBD의 원인이 미지로 남아있더라도, 유전적, 감염 및 면역적 취약성과 같은 여러 요인이 연루되어 왔다. IBD는 백인, 특히 유대인 자손의 백인에서 훨씬 더 보편적이다.
위장관의 만성 염증 자가면역 병태는 궤양성 (UC) 또는 크론병 (CD) 둘 중 하나로서 임상적으로 나타난다. IBD 병태 둘 다는 위장관의 악성암의 위험성 증가와 관련된다. "크론병" ("CD")은 위장관 전체 중 임의의 부분에 영향을 줄 잠재성을 갖는 만성 점막관통 염증 질환이고, UC는 결장의 점막성 염증이다. 둘 다의 병태는 임상적으로 일상 활동의 지장과 함께 빈번한 장 운동, 영양부족 및 탈수를 특징으로 한다. CD는 흡수장애, 협착 및 누공의 발생에 의해 빈번하게 합병증이 생기고, 반복된 수술을 요구할 수 있다. UC는 덜 빈번하지만, 중증 혈성 설사 및 독성 거대결장으로 합병증이 생질 수 있고, 역시 수술을 요구한다. 크론병의 가장 현저한 특징은 장벽의 과립성, 적자색 부종성 비후화이다. 염증의 발생으로, 이들 과립종은 종종 이들의 원주형 경계를 상실하고, 주변 조직과 융합된다. 설사 및 장 폐쇄가 우세한 임상적 특징이다. 궤양성 장염으로서, 크론병의 경과는 연속성또는 재발성, 경증 또는 중증일 수 있지만, 궤양성 장염과는 달리 크론병이 장의 관여된 분절의 절제에 의해 치유가능하지 않다. 크론병을 갖는 대부분의 환자는 일정 시점에 수술을 요구하지만, 후속적 재발이 공통적이고, 계속적인 의학적 치료가 일반적이다. 크론병은 전형적으로 회결장, 소장 또는 결장-항문직장 부위에 출현하더라도, 입부터 항문까지 소화관의 임의의 부분이 관여될 수 있다. 조직병리학적으로, 질환은 비연속성 과립종, 선와 농양, 균열 및 아프타성 궤양의 소견을 보인다. 염증 침윤물은 혼합되어, 림프구 (T 및 B 세포 둘 다), 혈장 세포, 대식구 및 호중구로 구성된다. IgM- 및 IgG-분비 혈장 세포, 대식구 및 호중구에서 불균형한 증가가 존재한다.
"궤양성 장염 (UC)"은 대장을 괴롭힌다. 질환의 경과는 연속성 또는 재발성, 경증 또는 중증일 수 있다. 처음 병변은 리베르쿤 선와의 기층에서 농양 형성을 갖는 염증성 침윤이다. 이들 팽창되고 파열된 선와의 유착은 중첩된 점막을 이의 혈액 공급으로부터 분리시키려고 하고, 궤양을 유발한다. 질환의 증상은 경련, 하복부 통증, 직장 출혈 및 소량의 분변 입자를 갖는 주로 혈액, 고름 및 점막으로 구성된 빈번하고 느슨한 배설을 포함한다.
질환 또는 장애 (예로, 염증성 장 질환, 예로, 궤양성 장염 또는 크론병)의 "증상"은 피험자가 경험하는 임의의 이환 현상 또는 구조, 기능 또는 감각에서 정상과의 차이이고, 질환을 나타낸다.
특정 구현예에서, 피험자는 소장 박테리아 과다성장 (SIBO)을 갖는다. 소장은 건강한 조건 하에서 103개 박테리아/mL 이하를 수용한다. 장 미생물 환경의 항상성이 파괴되거나 비정상일 때, 장 미생물총의 다양한 기능이 조절되지 않는다. 예로, Shreiner et al. (2016) Curr. Opin. Gastroenterol. 31(1): 69-75; Bures et al. (2010) World J. Gastroenterol. 16(24): 2978-2990 참조. 소장에서 과다한 수준의 박테리아 (105개 박테리아/mL 초과) 및 비정상 유형의 박테리아는 SIBO의 발생을 유발한다. SIBO는 만성 설사, 복부 불쾌감, 팽만감, 흡수 장애, 고창 및 의도치 않은 체중 손실과 관련된다. 그램-양성 박테리아가 전형적으로 소장에서 발견되는 한편, SIBO로 고생하는 피험자는 그램-음성 박테리아를 포함하여 소장에 다양한 박테리아를 갖는데, 이는 정상적으로 소장 내에 매우 소량으로만 존재하거나 전혀 존재하지 않는 것이다. 예를 들면, SIBO에 존재하는 박테리아는 점막 손상 독소를 분비하거나 담즙염을 대사화할 수 있고, 이는 흡수 장애 및 팽만감을 유발할 수 있다. 24세 내지 50세 피험자 및 61세 이상의 피험자에서 SIBO의 유병율을 비교하는 연구는 SIBO가 젊은 피험자와 비교하여 나이든 피험자에서 더욱 유행하는 것을 확인하였다 (각각 15.6% 및 5.9%) (Parlesak et al. (2003) J. Am. Geriatr. Soc. 51(6): 768-773). SIBO는 또한 체중 감소가 있는 피험자에서 더욱 빈번하게 관찰되었다. SIBO를 발생시킬 위험성 요인은 대사 장애 (예로, 당뇨벙, 위산저하증), 영양 부족, 과민성 장 증후군 (IBS), 셀리악병, 크론병, 간경화증, 신부전, 위마비, 소장 운동장애, 위장관의 구조 이상 (예로, 공장 게실), 위 절제 및 면역-결핍을 포함한다. 추가적인 위험성 요인은 특정 투약 (예로, 항생제, 위산 분비 억제제)의 사용을 포함한다. 예로, Dukowicz et al. (2007) Gastronenterol. Hepatol. 3(2): 112-122 참조. 일부 구현예에서, SIBO를 갖는 피험자는 지연된 장 이동 시간을 갖는다 (Cuoco et al. (2002) Hepatogastroenterology 49: 1582-1586). 일부 구현예에서, SIBO를 갖는 피험자는 가속된 장 이동 시간을 갖는다 (Van Citters and Lin (2006) Clin. Nutrition in Gastrointestinal Disease. Thorofare: Slack Inc; 2006; 271-280).
본원에 사용된 바, 피험자가 103개 콜로니 형성 단위 (CFU)/mL 이상, 예로 104개 CFU/mL 이상, 105개 CFU/mL 이상, 106개 CFU/mL 이상, 107개 CFU/mL 이상, 108개 CFU/mL 이상, 109개 CFU/mL 이상, 1010개 CFU/mL 이상인 장 박테리아 수준을 갖으면, 피험자는 SIBO를 갖거나 이의 위험성이 있다. 일부 구현예에서, 박테리아는 그램-양성 및 그램-음성 박테리아 둘 다이다. 일부 구현예에서, 박테리아는 그램-양성 박테리아이다. 일부 구현예에서, 박테리아는 그램-음성 박테리아이다.
건강한 개인에서 SIBO의 유병율은 약 0 내지 20%로 달라진다 (예로, Lombardo et at. (2010) Clin. Gastroenterol. Hepatol. 8: 504-8; Sabate et al. (2008) Obes. Surg. 18: 371-7; Posserud et al. (2007) Gut 56: 802-8; Teo (2004) J. Gastroenterol. Hepatol. 19: 904-9; Lewis et al. (1999) Age Ageing 28: 181-5; Pimentel et al. (2003) Am. J. Gastroenterol. 98: 412-9; Rana et al. (2011) Diabetes Technol. Ther. 13: 1115-20; Bratten et al. (2008) Am. J. Gastroenterol. 103: 958-63; 및 Scarpellini et al. (2009) J. Pediatr. 155: 416-20 참조). 여러 임상적 병태가 SIBO와 관련되고, 본원에서 "SIBO-관련 병태"라고 약칭된다. 예시적인 SIBO-관련 병태는 이에 제한되는 것은 아니지만, 셀리악병 (예로, Rana et al. (2007) Trop. Gastroenterol. 28: 159-61; Rubio-Tapia et al. (2009) J. Clin. Gastroenterol. 43: 157-61; 및 Tursi et al. (2003) Am. J. Gastroenterol. 98: 839-43 참조), 피부경화증과 같은 연결조직 질환 (예로, Levesque et al. (2009) Rheumatology 48: 1314-9; 및 Parodi et al. (2008) Am. J. Gastroenterol. 103: 1257-62 참조), 크론병 (예로, Fukushima et al. (1999) Dis. Colon Rectum 42: 1072-7; Klaus et al. (2009) Gastroenterol. 9: 61; 및 미국 특허공개 2002/0039599 참조), 당뇨병 (예로, Rana et al. (2011) Diabetes Technol Ther 13: 1115-20; 및 Zaccardi et al. (2009) Eur. Rev. Med. Pharmacol. Sci. 13: 419-23 참조), 갑상샘 기능저하증 (예로, Lauritano et al. (2007) J. Clin. Endocr. Metab. 92: 4180-4 참조), 비특이적 운동장애 (예로, Jacobs et al. (2013) Aliment. Pharmacol. Ther. 37: 1103-11 참조), 방사선 장병증 (예로, Wedlake et al. (2008) Eur. J Cancer 44: 2212-7 참조), 궤양성 장염 (예로, Ibanez et al. (2008) Gastroenterology 134: A-350 참조), 만성 피로 증후군 (예로, Ojetti et al. (2009) Eur. Rev. Med. Pharmacol. Sci. 13: 419-23 참조), 약물-유도성 산 분비의 억제 (예로, Jacobs (2013) Aliment. Pharmacol. Ther. 37: 1103-11; Compare et al. (2010) Eur. J. Clin. Invest. 41: 380-6; 및 Lombardo et al. (2010) Clin. Gastroenterol. Hepatol. 8: 504-8 참조), 말기 신부전 (예로, Strid et al. (2003) Digestion 67: 129-37 참조), 섬유근육통 (예로, 미국 특허공개 2002/0039599 참조), 과민성 장 증후군 (Posserud et al. (2007) Gut 56: 802-8; Bratten et al. (2008) Am. J. Gastroenterol. 103: 958-63; 30. Pimentel et al. (2000) Am. J. Gastroenterol. 95: 3503-6; Nucera et al. (2005) Aliment. Pharmacol. Ther. 21: 1391-5; Lupascu et al. (2005) Aliment. Pharmacol. Ther. 22: 1157-60; 및 Grover et al. (2008) Neurogastroenterol. Motil. 20: 998-1008), HIV-감염 및 만성 림프구성 배혈병과 같은 면역결핍 증후군 (예로, Chave et al. Am. J. Gastroenterol. 89: 2168-71; 및 Smith et al. (1990) J. Clin. Pathol. 43: 57-9 참조), 간경화증 (예로, Yang et al. (1998) Scand. J. Gastroenterol. 33: 867-71; 및 Gunnarsdottir (2003) Am. J. Gastroenterol. 98: 1362-70 참조), 비만 (예로, Sabate et al. (2008) Obes. Surg. 18: 371-7; 및 Madrid et al. (2011) Dig. Dis. Sci. 56: 155-60 참조), 비경구 영양 공급 (예로, Gutierrez et al. (2012) J. Pediatr. Surg. 47: 1150-4 참조), 장미증 (Parodi et al. Clin. Gastroenterol. Hepatol. 6: 759-64), 근위축증 (예로, Tarnopolsky et al. (2010) Muscle Nerve 42: 853-5 참조) 및 파킨슨병 (예로, Gabrielli (2011) Movement Disord. 26: 889-92 참조)을 포함한다. 따라서, 본원에 기술된 임의의 방법의 일부 구현예에서, 피험자는 셀리악병, 연결조직 질환 (예로, 피부경화증), 크론병, 당뇨병, 갑상샘 기능저하증, 비특이적 운동장애, 방사선 장병증, 궤양성 장염, 만성 피로 증후군, 만성 췌장염, 약물-유도성 산 분비의 억제, 말기 신부전, 섬유근육통, 과민성 장 증후군, 면역결핍 증후군 (예로, HIV-감염 및 만성 림프구성 백혈병), 비반, 비경구 영양 공급, 장미증, 근위축증 및 파킨슨병으로 이루어진 군으로부터 선택된 SIBO-관련 병태를 갖는다. 예를 들면, 본원에 기술된 방법은 SIBO-관련 병태를 갖는 피험자에서 SIBO를 검출하는데 사용될 수 있다.
본원에 기술된 임의의 방법의 일부 구현예에서, 피험자는 SIBO 또는 SIBO-관련 병태를 갖는 것으로 의심된다. 본원에 기술된 임의의 방법의 일부 구현예에서, 피험자는 팽만감, 설사, 고창, 복부 통증, 변비, 체중 손실, 열, 복부 압통, 멀미, 위 정체 및 지방변으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 증상을 갖는다.
본원에 기술된 임의의 방법의 일부 구현예에서, 피험자는 수술적 개입을 받은 적이 있다. 예를 들면, SIBO는 복부 수술, 양측 미주신경절단, 위 절제, 회장맹장 밸브 절제 및 roux-en-Y 재건을 겪은 피험자에서 유행한다 (예로, Grace et al. (2013) Aliment. Pharmacol. Ther. 38(7): 674-88 참조, 이의 전문이 본원에서 명시적으로 참고문헌으로 통합됨). 본원에 기술된 임의의 방법의 일부 구현예에서, 피험자는 복부 수술, 양측 미주신경절단, 위 절제, 회장맹장 밸브 절제 및 roux-en-Y 재건으로 이루어진 군으로부터 선택된 수술적 개입을 받은 적이 있다.
일부 구현예에서, 본원에 개시된 분석물의 검출은 무정형 박테리아 군집과 관련된 위장관의 장애를 나타낸다. 박테리아는 이에 제한되는 것은 아니지만, 유체 시료에 존재하는 박테리아의 유형 또는 위장관의 특이적 부위에서 박테리아의 농도를 포함할 수 있다. 본원에 기술된 방법을 사용하여 획득된 데이타는 진단 또는 기타 목적으로 피험자가 소장 박테리아 과다성장 (SIBO)과 같은 감염을 갖는지 여부를 결정하거나, 위장관 내의 박테리아 군집을 특성화하는데 사용될 수 있다. 일부 구현예에서, 피험자에서 본원에 개시된 분석물의 검출은 피험자의 내배엽으로부터 기원하는 질환 또는 병태를 나타낼 수 있다. 본원에 기술된 임의의 방법의 일부 구현예에서, 피험자는 위염, 셀리악병, 간염, 알코올성 균형 상실, 지방간 질환 (간 지방증), 비-알코올성 지방간 질환 (NASH), 간경화증, 일차 경화 담관염, 췌장염, 간질성 방광염, 천식, 만성 폐쇄 폐질환, 폐 섬유증, 인두염, 갑상샘염, 감상샘 비대증, 부갑상샘염, 신장염, 하시모토병, 애디슨병, 그레이브병, 스조렌병, 제 1형 당뇨병, 골반염 질환, 귀인두관 염증, 이명, 전정 신경염, 중이염, 귀인두관 염증, 기관지염, 담즙정체 간질환, 일차 담낭 경화증, 간 실질, 간의 유전성 대사 질환, 바일러 증후군, 대뇌힘줄, 황생종증, 젤웨거 증후군, 선천성 간염, 낭성 섬유증, ALGS (알라길 증후군), PFIC (진행성 가족력 간내 담즙정체), 자가면역 간염, 일차 담낭 경화증 (PBC), 간 섬유증, NAFLD, 문맥 고혈압, 약물로 인한 황달에서 또는 임신 동안과 같은 일반 담즙정체, PFIC1과 같은 담즙정체의 유전성 형태와 같은 간내 및 간외 담즙정체, 담석 및 총담관 결석증, 담관의 폐쇄를 유발하는 암성암, 담즙정체/황달로 인한 증상 (긁기, 가려움증), 진행성 담즙정체를 유발하는 만성 자가면역 간 질환 및 담즙정체 간 질환의 가려움증, 십이지장 궤양, 소장염 (반사선-, 화학요법- 또는 감염-유도성 소장염), 게실염, 낭염, 담낭염 및 담관염로 이루어진 군으로부터 선택된 내배엽으로부터 기원한 질환 또는 병태를 갖는다. 본원에 기술된 임의의 방법의 일부 구현예에서, 내배엽으로부터 기원한 조직에서 발생하는 염증 질환 또는 병태는 간의 염증이다.
일부 구현예에서, 본원에 개시된 분석물의 검출은 간의 질환 또는 장애를 나타낸다. 일부 구현예에서, 피험자에서 본원에 개시된 분석물의 검출은 피험자에서 간 질환 또는 장애를 나타낸다. 예를 들면, 본원에 기술된 방법, 디바이스 및 조성물은 피험자가 간 질환 또는 장애를 갖거나 이를 발생시킬 위험성이 있는지 여부를 결정하고/거나, 간 질환 또는 장애의 치료 과정을 결정하거나 모니터링하는데 사용될 수 있다. 간 질환 또는 장애의 대략적인 목록은 이에 제한되는 것은 아니지만, 간경화, 알코올성 균형 상실, 지방간 질환 (간 지방병), 비-알코올성 지방간 질환 (NASH), 담즙정체 간 질환, 간 간질, 유전성 간의 대사 장애, PFIC (진행성 가족력 간내 담즙정체), 자가면역 간염, 일차 담낭 경화증 (PBC), 간 섬유증, NAFLD, 진행성 담즙정체를 유발하는 만성 자가면역 간 질환 및 담즙정체 간 질환의 가려움증, 간 염증 및 간 섬유증을 포함한다.
치료를 선택하고 최적화하는 방법
일부 구현예에서, 본원에 기술된 방법은 GI 장애 (예로, SIBO)를 갖거나 이를 발생시킬 위험이 있는 것으로서 확인된 피험자에게 하나 이상의 치료, 예로 항생제의 투여를 포함한다. 방법은 또한 GI 장애를 갖거나 GI 장애를 발생시킬 위험이 있는 것으로 결정된 피험자를 위한 치료를 분석물의 존재 또는 부재에 기초하여 또는 분석물의 양에 기초하여 선택하는 것을 포함할 수 있다. 방법은 또한 본원에 기술된 방법에 의해 선택된 치료를 GI 장애를 갖거나 GI 장애를 발생시킬 위험이 있는 피험자에게 질환을 치료하거나, 이의 진행을 지연시키거나, 이를 발생시킬 위험을 감소시키도록 투여하는 것을 포함한다. 예를 들면, 일부 구현예에서, 본원에 기술된 방법은 SIBO를 갖거나 이를 발생시킬 위험이 있는 것으로서 확인된 피험자에게 항생제 (예로, 리팍시민)의 투여를 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 방법은 SIBO를 갖거나 SIBO를 발생시킬 위험이 있는 피험자 (예로, SIBO-관련 병태를 갖는 피험자)를 선별하고, SIBO를 치료하거나, 이의 진행을 지연시키거나, 이를 발생시킬 위험을 감소시키도록 피험자를 항생제 (예로, 리팍시민)로 치료하는 것을 포함할 수 있다.
본원에 기술된 임의의 방법의 일부 구현예에서, 방법은 예로 하나 이상의 분석물의 증가 또는 감소 또는 임상 성과와 연관된 임의의 다른 매개변수를 위해 피험자를 모니터링하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 모니터링하는 단계는 피험자에게 섭취가능한 디바이스를 제공하여 분석물의 존재 또는 부재 및/또는 분석물의 수준 또는 양을 결정하는 것을 포함한다. 일부 구현예에서, 모니터링하는 단계는 치료의 투여 이전, 치료 과정 동안 또는 치료 이후에 일어난다. 일부 구현예에서, 모니터링하는 단계는 분석물의 존재 또는 부재 및/또는 분석물의 수준 또는 양을 결정하도록 피험자에게 이전에 제공되었던 섭취가능한 디바이스를 섭취하는 추가적인 단계를 포함한다.
또한 본원에서는 GI 장애 치료의 효능을 결정하는 방법을 제공한다. 일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스를 제공하는 것은 피험자에서 GI 장애의 성공적인 치료를 결정할 수 있다 (예로, 분석물의 존재 또는 부재가 결정되고; 분석물의 수준이 초기 기간에 피험자에서 결정된 분석물의 수준과 비교하여 감소되고; 분석물의 수준이 대조군 피험자 (예로, GI 장애를 갖지 않거나, GI 장애를 발생시킬 위험이 없는 피험자)에서 결정된 분석물의 수준과 비교하여 감소되고; 분석물의 수준이 초기 기간에 피험자에서 결정된 분석물의 수준과 비교하여 증가됨). 일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스를 제공하는 단계 이전에, 피험자는 GI 장애를 위한 치료를 받았다 (예로, 본원에 기술된 임의의 치료). 예를 들면, 일부 구현예에서, 분석물 (예로, 본원에 기술된 임의의 분석물)의 수준이 GI 장애의 치료 이전에 본원에 기술된 분석물의 수준과 비교하여 감소되고, 치료는 추가로 중지된다. 예를 들면, 일부 구현예에서, 분석물 (예로, 본원에 기술된 임의의 분석물)의 수준이 GI 장애의 치료 이전에 본원에 기술된 분석물의 수준과 비교하여 증가되고, 상이한 치료가 투여된다.
위장 장애 (예로, 크론병, 궤양성 장염)을 치료하거나 예방하기 위한 이러한 제제의 비-제한적인 예는 사이토카인 생산을 억압하거나, 자가-항원 발현을 하향조절하거나 억압하거나, MHC 항원을 차단하는 물질을 포함한다. 이러한 제제의 예는 2-아미노-6-아릴-5-치환된 피리미딘 (미국 특허 4,665,077 참조); 비-스테로이드성 항-염증 약물 (NSAID); 갱시클로비르; 타크롤리무스; 코티졸 또는 알도스테론과 같은 글루코코티코이드; 사이클로옥시게나제 저해제와 같은 항-염증제; 5-리포옥시게나제 저해제; 또는 류코트리엔 수용체 길항제; 아자티오프린 또는 마이코페놀레이트 모페틸 (MMF)과 같은 퓨린 길항제; 사이클로포스파미드와 같은 알킬화제; 브로모크립틴; 다나졸; 다프손; 글루타르알데히드 (미국 특허 4,120,649에 기술된 바와 같이 MHC 항원을 차단함); MHC 항원 및 MHC 단편에 대한 항-개별특이 항체; 사이클로스포린; 6-머캅토퓨린; 코티코스테로이드, 글루코코티코이드 또는 글루코코티코이드 유사체, 예로 프레드니손, SOLU-MEDROL®를 포함한 메틸프레드니소론, 메틸프레드니소론 소듐 숙시네이트 및 덱사프레드니손과 같은 스테로이드; 메토트렉세이트와 같은 디하이드로폴레이트 환원효소 저해제 (경구 또는 피하); 클로로퀸 및 하이드록시클로로퀸과 같은 항-말라리아 제제; 설파살라진; 레플루노마이드; 항-인터페론-알파, -베타 또는 -감마 항체, 항-종양 괴사인자 (TNF)-알파 항체 (인플릭시맙 (레미카드®) 또는 아달리무맙), 항-TNF-알파 면역어드헤신 (에타너셉트), 항-TNF-베타 항체, 항-인터루킨-2 (IL-2) 항체 및 항-IL-2 수용체 항체, 항-인터루킨-6 (IL-6) 수용체 항체 및 길항체를 포함하는 사이토카인 또는 사이토카인 수용체 항체 또는 길항제; 항-CD1 la 및 항-CD18 항체를 포함한 항-LFA-1 항체; 항-L3T4 항체; 이종유래 항-림프구 글로불린; 범용-T 항체, 항-CD3 또는 항-CD4/CD4a 항체; LFA-3 결합 도메인을 포함하는 용해성 펩티드 (1990년 7월 26에 공개된 국제특허출원 WO 90/01887); 스트렙토키나제; 형질전환 성장인자-베타 (TGF-베타); 스트렙토도마제; 숙주로부터의 RNA 또는 DNA; FK506; RS-61443; 클로르암부실; 데옥시스퍼구아린; 라파마이신; T-세포 수용체 (Cohen et al, 미국 특허 5,114,721); T-세포 수용체 단편 (Offner et al. Science, 251: 430-432 (1991); 국제특허출원 WO 90/11294; Janeway, Nature, 341: 482 (1989); 및 WO 91/01133); BAFF 또는 BR3 항체 또는 면역어드헤신과 같은 BAFF 길항제 및 zTNF4 길항제 (리뷰를 위해, Mackay and Mackay, Trends Immunol, 23: 113-5 (2002) 참조 및 하기 정의 역시 참조); CD40-CD40 리간드 (예로, Durie et al, Science, 261: 1328-30 (1993); Mohan et al, J. Immunol, 154: 1470-80 (1995)) 및 CTLA4-Ig (Finck et al, Science, 265: 1225-7 (1994))에 대한 차단 항체를 포함하여 항-CD40 수용체 또는 항-CD40 리간드 (CD 154)와 같은 T 세포 헬퍼 신호로 간섭하는 10개의 생물학적 제제; 및 T10B9와 같은 T-세포 수용체 항체 (유럽 특허 EP340,109)를 포함한다. 보조 제제의 비-제한적인 예는 부데노시드; 표피 성장인자; 아미노살리실레이트; 메트로니다졸; 메살아민; 올살라진; 발살라진; 항산화제; 트롬복산 저해제; IL-1 수용체 길항제; 항-IL-1 단일클론 항체; 성장인자; 엘라스타제 저해제; 피리디닐이미다졸 화합물; TNF 길항제; IL-4, IL-10, IL-13 및/또는 TGFβ 사이토카인 또는 이의 작용제 (예로, 작용제 항체); IL-11; 프레드니솔론, 덱사메타손 또는 부데소니드의 글루쿠로니드- 또는 덱스트란-컨쥬게이션된 전구약물; ICAM-I 안티센스 포스포로티오에이트 올리고데옥시뉴클레오티드 (ISIS 2302; Isis Pharmaceuticals, Inc.); 용해성 보체 수용체 1 (TPlO; T Cell Sciences, Inc.); 서방성 메살라진; 혈소판 활성화 인자 (PAF)의 길항제; 시프로프록사신; 및 리노케인을 포함한다. 일부 구현예에서, 위장 장애 (예로, SIBO)를 치료하거나 예방하는 제제는 본원에 기술된 임의의 항생제 (예로, 리팍시민)을 포함한다. UC를 위한 제제의 예는 경증 사례의 경우 설파살라진 및 관련 살리실레이트-포함 약물 그리고 중증 사례의 경우는 코티코스테로이드 약물이다.
살리실레이트 또는 코티코스테로이드 둘 중 하나의 국소적 투여는 때로, 특히 질환이 창자 말단에 제한될 때 효과적이고, 전신적 사용과 비교하여 감소된 부작용과 연관된다. 철분 및 항설사제의 투여와 같은 보조적 약물이 때로 지시된다. 또한, 아자티로프린, 6-머캅도퓨린 및 메토트렉세이트도 때로 난치성 코티코스테로이드-의존성 사례의 용법으로 처방된다.
일부 구현예에서, 치료를 위해 선택된 항생제는 베타-락탐 항생제, 아미노글리코시드, 안사-유형 항생제, 안트라쿠논, 항생제 아졸, 항생제 글리코펩티드, 마크로리드, 항생제 뉴클레오시드, 항생제 펩티드, 항생제 폴리엔, 항생제 폴리에테르, 퀴놀론, 항생제 스테로이드, 설폰아미드, 테트라사이클린, 디카르복실산, 항생제 금속, 산화제, 자유 라디칼 및/또는 활성 산소를 방출하는 물질; 양이온성 항미생물 제제, 사차 암모늄 화합물, 이구아니드, 삼구아니드, 비스이구아니드 및 유사체 및 이의 폴리머 및 자연 발생하는 항생제 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다.
베타-락탐 항생제는 이에 제한되는 것은 아니지만, 2-(3-알라닐)클라밤, 2-하이드록시메틸클라밤, 8-에피-티에나마이신, 아세틸-티에나마이신, 아목실린, 아목실린 소듐, 아목실린 삼하이드레이트, 아목실린-포타슘 클라부라네이트 조합, 앰피실린, 앰피실린 소듐, 앰피실린 삼하이드레이트, 앰피실린-설박탐, 아파실린, 아스폭시실린, 아지도실린, 아즈로실린, 아즈트레오남, 바캄피실린, 비아페넴, 카베니실린, 카베니실린 이소듐, 카페실린, 카린다실린, 카페티마이신, 카페세트릴, 세파클로르, 세파드록실, 세파렉신, 세파로리딘, 세파로틴, 세파만돌, 세파피린, 세파트리진, 세파트리진 프로필렌 글리콜, 세파제돈, 세파졸린, 세프부페라존, 세프카펜, 세프카펜 피복실 염산, 세프디니르, 세프디토렌, 세프디토렌 피복실, 세페핌, 세페타메트, 세페타메트 피복실, 세픽심, 세피넨옥심, 세피네타졸, 세프미녹스, 세프몰렉신, 세포디짐, 세포니시드, 세프페라존, 세포르아니드, 세포셀리스, 세포탁심, 세포테탄, 세포티암, 세폭시틴, 세포조프란, 세프피르아미드, 세프피롬, 세프포독심, 프록세틸, 세프프로질, 세프퀴놈, 세프라딘, 세프록사딘, 세프설로딘, 세프타지딤, 세프테람, 세프테람 피복실, 세프테졸, 세프티부텐, 세프티족심, 세포트리아존, 세퓨록심, 세퓨록심 악세틸, 세팔로스포린, 세파마이신, 키티노보린, 시크라실린, 클라불란산, 크로메토실린, 크록사실린, 사이클로세린, 데옥시 플루락시도마이신, 디크록사실린, 디하이드로 플루락시도마이신, 에피실린, 에피티에나마이신, 에르타페넴, 파로페넴, 플로목세프, 플루크로사실린, 헤타실린, 이미페넴, 레남피실린, 로라카르베프, 메실리남, 메로페넴, 메트암피실린, 메티실린, 메즈록실린, 목사락탐, 마프실린, 노르티에나마이신, 옥사실린, 파니페넴, 페나메실린, 페니실린, 페네티실린, 피페라실린, 타조박탐, 피밤피실린, 피브세팔렉신, 피브메실리남, 피브메실리남 염산, 플루락시도마이신, 프로피실린, 사르목실린, 설박탐, 설베니실린, 타람피실린, 테목실린, 테르코나졸, 티에나마이신, 티카르실린 및 이들의 유사체, 염 및 유도체를 포함한다.
아미노글리코시드는 이에 제한되는 것은 아니지만, 1,2'-N-DL-이소세릴-3',4'디데옥시카나마이신 B, 1,2'-N-DL-이소세릴-카나마이신 B, l,2'-N-[(S)-4-아미노-2-하이드록시부티릴]-3',4'-디데옥시카나마이신 B, l,2'-N-[(S)-4-아미노-2-하이드록시부티릴]카나마이신 B, l-N-(2-아미노부탄설포닐) 카나마이신 A, l-N-(2-아미노에탄설포닐)3',4'-디데옥시리보스타마이신, l-N-(2-아미노에탄설포닐)3'데옥시리보스타마이신, l-N-(2-아미노에탄설포닐)3'4'-디데옥시카나마이신 B, l-N-(2-아미노에탄설포닐) 카나마이신 A, l-N-(2 아미노에탄설포닐)카나마이신 B, l-N-(2-아미노에탄설포닐)리보스타마이신, 1-N-(2-아미노프로판설포닐)3'-데옥시카나마이신 B, l-N-(2-아미노프로판설포닐)3'4'-디데옥시 카나마이신 B, l-N-(2-아미노프로판설포닐) 카나마이신 A, 1-N-(2-아미노프로판설포닐) 카나마이신 B, l -N-(L-4-아미노-2-하이드록시-부티릴)2',3'-디데옥시-2'-플루오로카나마이신 A, l-N-(L-4-아미노-2-하이드록시-프로피오닐)2',3'-디데옥시-2'-플루오로카나마이신 A, l-N-DL-3',4'-디데옥시-이소세릴카나마이신 B,1-N-DL-이소세릴카나마이신, 1-N-DL-이소세릴카나마이신 B, l-N-[L-(-)-(알파-하이드록시 감마-아미노부티릴)]-XK-62-2,2',3'-디데옥시-2'-플루오로카나마이신 A, 2-하이드록시젠타마이신 3,2-하이드록시젠타마이신 B, 2-하이드록시젠타마이신 Bl, 2-하이드록시젠타마이신 JI-20A, 2-하이드록시젠타마이신 JI-20B, 3"-N-메틸-4"-C-메틸-3',4'-도데옥시 카나마이신 A, 3"-N-메틸-4"-C-메틸-3',4'-도데옥시 카나마이신 B, 3"-N-메틸-4"-C-메틸-3',4'-도데옥시-6' 메틸카나마이신 B, 3',4'-디데옥시-3'-에노-리보스타마이신, 3',4'-디데옥시네아민, 3',4'디데옥시리보스타마이신, 3'-디옥시-6'-N-메틸-카나마이신 B, 3'-디옥시네아민, 3'데옥시리보스타마이신, 3'-옥시사카로신, 3,3'-네포트레할로스디아민, 3-데메톡시-2"-N 포름이미도일이스타마이신 B 디설페이트 테트라하이드레이트, 3-디메톡시이스타마이신 B, 3-0-데메틸-2-N-포름이미도일이스타마이신 B, 3-0-데메틸이스타마이신 B, 3-트레할로스아민, 411,6 11-디데옥시디베카신, 4-N-글리실-KA-6606VI, 5"-아미노-3',4',5"-트리데옥시-부티로신 A, 611-데옥시디데카신, 61-에피포르티마이신 A, 6-데옥시-네오마이신 (6-데옥시-네오마이신 B 구조), 6-데옥시-네오마이신 B, 6-데옥시-네오마이신 C, 6-데옥시-파로모마이신, 액미마이신, AHB-3',4'-디데옥시리보스타마이신, AHB-3'-데옥시카나마이신 B, AHB-3'-데옥시네아민, AHB-3'-데옥시리보스타마이신, AHB-411-611-디데옥시디베카신, AHB-611-디옥시디베카신, AHB-디데옥시네아민, AHB-카나마이신 B, AHB-메틸-3'-데옥시카나마이신 B, 아미카신, 아미카신 설페이트, 아프라마이신, 아르베카신, 아스트로마이신, 아스트로마이신 설페이트, 베카나마이신, 블루엔소마이신, 보홀마이신, 부티로신, 부티로신 B, 카테눌린, 쿠마미딘 감마 1, 쿠마미딘 감마 2, D,L-l-N-(알파-하이드록시-베타-아미노프로피오닐)-XK-62-2, 닥티노마이신, 데-O-메틸-4-N-글리실-KA-6606VI, 데-0-메틸-KA-66061, 데-O-메틸-KA-70381, 데스토마이신 A, 데스토마이신 B, 디-N6',03-데메틸이스타마이신 A, 디베카신, 디베카신 설페이트, 디하이드로스트렙토마이신, 디하이드로스트렙토마이신 설페이트, 에피-포름아미도일글리시딜포르티마이신 B, 에피하이그로마이신, 포름이미도일-이스타마이신 A, 포름이미도일-이스타마이신 B, 포르티마이신 B, 포르티마이신 C, 포르티마이신 D, 포르티마이신 KE, 포르티마이신 KF, 포르티마이신 KG, 포르티마이신 KGl (입체이성질체 KG1/KG2), 포르티마이신 KG2 (입체이성질체 KG1/KG2), 포르티마이신 KG3, 프라마이세틴, 프라마이세틴 설페이트, 젠타마이신, 젠타마이신 설페이트, 글로베오마이신, 하이브리마이신 Al, 하이브리마이신 A2, 하이브리마이신 Bl, 하이브리마이신 B2, 하이브리마이신 Cl, 하이브리마이신 C2, 하이드록시스트렙토마이신, 하이그로마이신, 하이그로마이신 B, 이세파마이신, 이세파마이신 설페이트, 이스타마이신, 카나마이신, 카나마이신 설페이트, 카수가마이신, 리비도마이신, 마크로마이신, 마이크로마이신, 마이크로마이신 설페이트, 뮤타마이신, 마이오마이신, N-데메틸 1-7-0-데메틸셀레스티세틴, 데메틸셀레스티세틴, 이스타마이신의 메탄설폰산 유도체, 네브라마이신, 네오마이신, 네틸마이신, 올리고스타틴, 파로모마이신, 퀸토마이신, 리보스타마이신, 사카로신, 셀도마이신, 시소마이신, 소르비스틴, 스펙티노마이신, 스트렙토마이신, 토브라마이신, 트레할로스아민, 트레스타틴, 발리다마이신, 베르다마이신, 자일로스타틴, 자이고마이신 및 이들의 유사체, 염 및 유도체를 포함한다.
항생제 안트라퀴논은 이에 제한되는 것은 아니지만, 아우라마이신, 시네루빈, 디트리사루비신, 디트리사루비신 C, 피가로산 프라질로마이신, 미노마이신, 라벨로마이신, 루돌포마이신, 설퓨르마이신 및 이들의 유사체, 염 및 유도체를 포함한다.
항생제 아졸은 이에 제한되는 것은 아니지만, 아자니다졸, 비포나졸, 부토코나졸, 클로르미다졸, 클로르미다졸 염산, 크로코나졸, 크로코나졸 일염산, 크로트리마졸, 디메트리다졸, 에코나졸, 에코나졸 니트레이트, 에닐로나졸, 펜티코나졸, 펜티코나졸 니트레이트, 페자티온, 플루코나졸, 플루트리마졸, 이소코나졸, 이소코나졸 니트레이트, 이트라코나졸, 케토코나졸, 라노코나졸, 메트로니다졸, 메트로니다졸 벤조에이트, 미코나졸, 미코나졸 니트레이트, 네티코나졸, 니모라졸, 니리다졸, 오모코나졸, 오미다졸, 옥시코나졸, 옥시코나졸 니트레이트, 프로페니다졸, 세크니다졸, 세르타코나졸, 세르타코나졸 니트레이트, 설코나졸, 설코나졸 니트레이트, 티니다졸, 티오코나졸, 보리코나졸 및 이들의 유사체, 염 및 유도체를 포함한다.
항생제 글리코펩티드는 이에 제한되는 것은 아니지만, 아칸토마이신, 액타플라닌, 아보파르신, 발히마이신, 블레오마이신 B (구리 블레오마이신), 클로로오리엔티신, 클로로폴리스포린, 데메틸반코마이신, 엔듀라시딘, 갈라카르딘, 구아니딜펀진, 해치마이신, 데메틸반코마이신, N-노나노일-테이코플라닌, 플레오마이신, 플라토마이신, 리스세틴, 스태필로시딘, 탈리소마이신, 테이코플라닌, 반코마이신, 빅토마이신, 자일로칸딘, 조르바마이신 및 이들의 유사체, 염 및 유도체를 포함한다.
마크로리드는 이에 제한되는 것은 아니지만, 아세틸류코마이신, 아세틸키타사마이신, 안골라마이신, 아지트로마이신, 바필로마이신, 브레펠딘, 카보마이신, 챨코마이신, 시라마이신, 클라리트로마이신, 콘카나마이신, 데이소발레릴-니다마이신, 데마이시노실-마이시나마이신, 디-0-메틸티아쿠마이시딘, 디리트로마이신, 에리트로마이신, 에리트로마이신 에스토레이트, 에리트로마이신 에틸숙시네이트, 에리트로마이신 락토비오네이트, 에리트로마이신 스테아레이트, 플루리트로마이신, 포커신, 포로마시딘, 하테루말리드, 조사마이신, 조사마이신 로피오네이트, 주베니마이신, 키타사마이신, 케토티아쿠마이신, 란카바시딘, 류코마이신, 마케신, 마리도마이신, 메갈로마이신, 메틸류코마이신, 메티마이신, 미데카마이신, 미오카마이신, 믹아미노실틸락톤, 믹시노마이신, 뉴트라마이신, 니다마이신, 노낙틴, 올레안드로마이신, 페닐아세틸델타마이신, 파마마이신, 피크로마이신, 로키타마이신, 로사라마이신, 록시트로마이신, 세데카마이신, 신코마이신, 스피라마이신, 스왈파마이신, 타크롤리무스, 텔리트로마이신, 티아쿠마이신, 틸미코신, 트레포네마이신, 트롤레안드로마이신, 타일로신, 벤투리시딘 및 이들의 유사체, 염 및 유도체를 포함한다.
항생제 뉴클레오시드는 이에 제한되는 것은 아니지만, 아미세틴, 안구스트마이신, 아자티미딘, 블라스티시딘 S, 에피로프림, 플루사이토신, 구게로틴, 밀디오마이신, 미코마이신, 뉴클레오시딘, 옥사노신, 퓨로마이신, 피라조마이신, 쇼우도마이신, 시네펀진, 스파르소게닌, 스피카마이신, 튜니카마이신, 우라실 폴리옥신, 벤기시드 및 이들의 유사체, 염 및 유도체를 포함한다.
항생제 펩티드는 이에 제한되는 것은 아니지만, 액티노마이신, 아쿨레아신, 알라조펩틴, 안포마이신, 아미티아마이신, 잘레리온 아르보리콜라 (Zalerion arboricola)로부터의 항진균제, 안트리마이신, 아피드, 아피대신, 아스파르토신, 아루로모마이신, 바시류신, 바실로마이신, 바실로펩틴, 박시트라신, 바가시딘, 베미나마이신, 베타-알라닐-L-타이로신, 보트로마이신, 카프레오마이신, 카스포펀진, 세파시딘, 세렉신, 실로펀진, 서쿨린, 콜리스틴, 사이클로뎁시펩티드, 시토파긴, 닥티노마이신, 댑토마이신, 데카펩티드, 데스옥시물룬도칼딘, 에카노마이신, 에키노칸딘 B, 에키노마이신, 에코마이신, 엔니아틴, 에타마이신, 파바틴, 페리마이신, 피셀로마이신, 플루오로노카티아신, 퓨사리시딘, 가르디마이신, 가타발린, 글로보펩틴, 글리포마이신, 그라마시딘, 허비콜린, 이오마이신, 이투린, 이요마이신, 이주펩틴, 자니에마이신, 잔티노신, 졸리펩틴, 카타노신, 킬러톡신, 리포펩티드 항생제, 잘레리온 종으로부터의 리포펩티드, 라이소박틴, 라이소자임, 마크로모마이신, 메가이닌, 멜리틴, 미카마이신, 무레이도마이신, 마이코플라넥신, 마이코섭틸린, 네오펩티플루오린, 네오비리 도그리세인, 네트롭신, 니신, 노카티아신, 노카티아신 6-데옥시글리코시드, 노시헵티드, 옥타펩틴, 파시다마이신, 펩타데카펩티드, 펩티플루오린, 퍼메틴, 파이토액틴, 파이토트렙신, 플라노티오신, 플러스박신, 폴실린, 폴리마이신 항생제 복합체, 폴리믹신 B, 폴리믹신 Bl, 폴리믹신 F, 프리네오카지노스타틴, 퀴노마이신, 퀴노프리스틴-달포프리시틴, 사프라신, 스트렙토마이세스 화합물, 섭틸린, 테이코플라닌 어글리콘, 텔로마이신, 서모티오신, 티오펩틴, 티오스트렙톤, 트리데캅틴, 추쉬마이신, 튜버액티노마이신, 타이로트리신, 발리노마이신, 비오마이신, 버지니아마이신, 제르바신 및 이들의 유사체, 염 및 유도체를 포함한다.
일부 구현예에서, 항생제 펩티드는 항-박테리아 및/또는 항-진균 활성을 소유하는 자연-발생하는 펩티드이다. 이러한 펩티드는 약용 식물 또는 척추동물 공급원으로부터 획득할 수 있다.
폴리엔은 이에 제한되는 것은 아니지만, 암포테리신, 아우레오펀진, 아이팍틴, 아졸로마이신, 블라티시딘, 칸디시딘, 칸디시딘 메틸에스테르, 칸디마이신, 칸디마이신 메틸에스테르, 키노프리신, 필리핀, 플라보펀진, 프라디신, 하마이신, 하이드로프리신, 레보린, 루센소마이신, 루크노마이신, 메디오시딘, 메디오시딘 메틸에스테르, 메파르트리신, 메틸암포테리신, 나타마이신, 니피마이신, 나이스타틴, 나이스타틴 메틸에스테르, 옥시프리신, 파르트리신, 펜타마이신, 페리마이신, 피마리신, 프리마이신, 프로티신, 리모시딘, 시스토마이코신, 소란지신, 트리코마이신 및 이들의 유사체, 염 및 유도체를 포함한다.
폴리에테르는 이에 제한되는 것은 아니지만, 20-데옥시-에피-나라신, 20-데옥시살리노마이신, 카리오마이신, 디아네마이신, 디하이드롤로노마이신, 에테로마이신, 이오노마이신, 이소-라사로시드, 라사로시드, 레노레마이신, 로노마이신, 라이소셀린, 모넨신, 나라신, 옥솔로노마이신, 폴리사이클릭 에테르 항생제, 살리노마이신 및 이들의 유사체, 염 및 유도체를 포함한다.
퀴놀론은 이에 제한되는 것은 아니지만, 알킬-메틸렌디옥시-4(1H)-2 5 옥소시놀린-3-카르복실산, 알라트로플록사신, 시녹사신, 시프로프록사신, 시프로프록사신 염산, 다노플록사신, 더모폰진 A, 에녹사신, 엔로플록사신, 플레로옥사신, 플루메퀸, 가티플록사신, 제미플록사신, 그레파플록사신, 레보플록사신, 로메플록사신, 로메플록사신 염산, 밀록사신, 목시플록사신, 나디플록사신, 날리딕산, 니푸로퀸, 노르플록사신, 오플록사신, 오비플록사신, 옥솔린산, 파주플록사신, 페플록사신, 페플록사신 메실레이트, 피페미드산, 피로미드산, 프레마플록사신, 로스옥사신, 루플록사신, 스파르플록사신, 테마플록사신, 토수플록사신, 트로바플록사신 및 이들의 유사체, 염 및 유도체를 포함한다.
항생제 스테로이드는 이에 제한되는 것은 아니지만, 아미노스테롤, 아스코스테로시드, 클라도스포리드 A, 디하이드로퓨시드산, 데하이드로-디하이드로퓨시드산, 데하이드로퓨시드산, 퓨시드산, 스쿠알아민 및 이들의 유사체, 염 및 유도체를 포함한다.
설폰아미드는 이에 제한되는 것은 아니지만, 클로르아민, 댑손, 마페니드, 프타릴설파티아졸, 숙시닐설파티아졸, 설파벤즈아미드, 설프아세트아미드, 설파클로르피리다진, 설파디아진, 설파디아진 은, 설파디크르아미드, 설파디메톡신, 설파독신, 설파구아니딘, 설파렌, 설파마존, 설파메라진, 셀파메타진, 설파메티졸, 설파메톡사졸, 설파메톡시피리다진, 설파모노메톡신, 설파목졸, 설파닐아미드, 설파페린, 설파페나졸, 설파피리딘, 설파퀴녹살린, 설파숙신아미드, 설파티아졸, 설파티오우레아, 설파톨아미드, 설파트리아진, 설프이소미딘, 설프이소옥사졸, 설프이소옥사졸 아세틸, 설파카바미드 및 이들의 유사체, 염 및 유도체를 포함한다.
테트라사이클린은 이에 제한되는 것은 아니지만, 디하이드로스테피마이신, 데메틸테트라사이클린, 어클라시노마이신, 아크로보마이신, 바우마이신, 브로모테트라사이클린, 세토사이클린, 클로르테트라사이클린, 클로모사이클린, 다우노루비신, 데메클로사이클린, 독소루비신, 독소루비신 염산, 독시사이클린, 라이메사이클린, 마르셀로마이신, 메클로사이클린, 메클로사이클린 설포살리실레이트, 메타사이클린, 미노사이클린, 미노사이클린 염산, 뮤제타마이신, 옥시테트라사이클린, 로디루비신, 로리테트라사이클린, 루보마이신, 세리루비신, 스테피마이신, 테트라사이클린 및 이들의 유사체, 염 및 유도체를 포함한다.
분석물
본원에 기술된 조성물 및 방법은 인간 피험자에서 다양한 분석물을 검출하고/거나, 분석하고/거나, 정량하는데 사용될 수 있다. 본 명세서에서 사용된 바, "분석물"은 시료에서 검출될 화합물 또는 조성물을 말한다. 본 출원에서 사용하기에 적합한 예시적인 분석물은 본원에 이의 전문이 참고문헌으로 통합되는 미국 특허 6,251,581에 기술된 것을 포함한다. 광범위하게 말하면, 분석물은 검출될 수 있는 임의의 물질 (예로, 하나 이상의 항원을 갖는 물질)일 수 있다. 분석물의 예시적인 비-제한적인 목록은 리간드, 단백질 및 이의 단편, 혈액 응고인자, 호르몬, 사이토카인, 다당류, 핵산, 탄수화물, 점액다당류, 지질, 지방산, 미생물 (예로, 박테리아), 미생물 항원 및 치료제 (이의 단편 및 대사물 포함)를 포함한다.
예를 들면, 분석물은 분석물 결합제 (예로, 바이오분자)에 결합하고, 복합체를 형성하는 물질일 수 있다. 일부 구현예에서, 분석물은 보통 항원성 또는 헵텐성인 단가의 (단일 에피토프) 또는 다가의 (다중 에피토프) 것일 수 있다. 일부 구현예에서, 분석물은 단일 화합물 또는 다수의 화합물이다. 일부 구현예에서, 분석물은 적어도 하나의 공통 에피토프 또는 결정기 부위를 공유하는 다수의 화합물이다. 분석물은 A, B, D 등과 같은 혈액군 항원, 인간 백혈구 항원 (HLA) 또는 기타 세포 표면 항원을 보유하는 박테리아 또는 세포와 같은 세포의 일부일 수 있다. 또한 분석물은 미생물 (예로, 박테리아 (예로, 병원성 박테리아), 곰팡이, 원충 또는 바이러스), 단백질, 핵산, 지질 또는 호르몬일 수 있다. 일부 구현예에서, 분석물은 엑솜 (exosome) 또는 엑솜의 일부일 수 있다 (예로, 박테리아 엑솜). 일부 구현예에서, 분석물은 피험자 (예로, 인간 피험자)로부터 유래한다. 일부 구현예에서, 분석물은 피험자에게 존재하는 미생물로부터 유래한다. 일부 구현예에서, 분석물은 본원에 제공된 임의의 디바이스 및 방법을 사용하여 검출될 수 있는, 핵산 (예로, DNA 분자 또는 RNA 분자), 단백질 (예로, 용해성 단백질, 세포 표면 단백질) 또는 이의 단편이다.
다가의 리간드 분석물은 정상적으로 폴리(아미노산), 예로 폴리펩티드 (예로, 단백질) 또는 펩티드, 다당류, 핵산 (예로, DNA 또는 RNA) 및 이의 조합일 것이다. 이러한 조합은 박테리아, 바이러스, 염색체, 유전자, 미토콘드리아, 핵 및 세포막 등을 포함한다.
일부 구현예에서, 다중 에피토프 리간드 분석물은 적어도 약 5,000 Da, 더욱 일반적으로 적어도 약 10,000 Da의 분자량을 갖는다. 폴리(아미노산) 카테고리에서, 관심있는 폴리(아미노산)은 일반적으로 약 5,000 Da 내지 약 5,000,000 Da, 더욱 일반적으로는 약 20,000 Da 내지 1,000,000 Da의 분자량을 갖고; 관심있는 호르몬에서는, 분자량이 약 5,000 Da 내지 60,000 Da의 범위를 갖을 것이다.
일부 구현예에서, 단일 에피토프 리간드 분석물은 일반적으로 약 100 내지 2,000 Da, 더욱 일반적으로는 125 내지 1,000 Da의 분자량을 갖는다.
매우 다양한 단백질이 유사한 구조적 특징을 갖는 단백질, 특정한 상물학적 기능을 갖는 단백질, 특이적 미생물에 관한 단백질 등의 패밀리로서 고려될 수 있다. 이러한 단백질은 예를 들면, 면역글로불린, 사이토카인, 효소, 호르몬, 암 항원, 영양 마커, 조직 특이 항원 등을 포함한다.
일부 구현예에서, 분석물은 단백질이다. 일부 구현예에서, 분석물은 단백질, 예로 효소 (예로, 헤모라이신, 프로테아제, 포스포리파제), 용해성 단백질, 막-결합 단백질 또는 외독소이다. 일부 구현예에서, 분석물은 단백질, 펩티드 또는 항원의 단편이다. 일부 구현예에서, 분석물은 적어도 5개 아미노산 (예로, 적어도 6, 적어도 7, 적어도 8, 적어도 9, 적어도 10, 적어도 25, 적어도 50 또는 적어도 100개 아미노산)의 펩티드이다. 예시적인 길이는 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 50, 75 또는 100개의 아미노산을 포함한다. 예시적인 부류의 단백질 분석물은 이에 제한되는 것은 아니지만, 프로타민, 히스톤, 알부민, 글로불린, 경화단백질, 인단백질, 항체, 애피머, 점액단백질, 색소단백질, 지질단백질, 핵단백질, 당단백질, 막통과 단백질, 분비 단백질, HLA 및 미분류된 단백질을 포함한다. 일부 구현예에서, 분석물은 애피머이다 (예로, 본원에서 참고문헌으로 명시적으로 통합되는 Tiede et al. (2017) eLife 6: e24903 참조).
예시적인 분석물은 전구알부민, 알부민, α1-지질단백질, α1-안티트립신, α1-당단백질, 트랜스코르틴, 4.6S-포스트알부민, α1-당단백질, α1X-당단백질, 티록신-결합 글로불린, 상호-α-트립신-저해제, Gc-글로불린 (Gc 1-1, Gc 2-1, Gc 2-2), 햅토글로빈 (Hp 1-1, Hp 2-1, Hp 2-2), 세룰로플라스민, 콜린에스테라제, α2-지질단백질, 미오글로빈, C-반응성 단백질, α2-마크로글로불린, α2-HS-당단백질, Zn-α2-당단백질, α2-뉴라미노-당단백질, 에리트로포이에틴, β-지질단백질, 트랜스페린, 헤모펙신, 피브리노겐, 플라스미노겐, β2-당단백질 I, β2-당단백질 II, 면역글로불린 G (IgG) 또는 γG-글로불린, 면역글로불린 (IgA) 또는 γA-글로불린, 면역글로불린 M (IgM) 또는 γM-글로불린, 면역글로불린 D (IgD) 또는 γD-글로불린 (γD), 면역글로불린 E (IgE) 또는 γE-글로불린 (γE), 자유 κ 및 λ 경쇄 및 보체 인자: C'1 (C'1q, C'1r, C'1s), C'2, C'3 (β1A, α2D), C'4, C'5, C'6, C'7, C'8, C'9를 포함한다.
분석물의 추가적인 예는 종양괴사인자-α (TNFα), 인터루킨-12 (IL-12), IL-23, IL-6, α2β1 인테그린, α1β1 인테그린, α4β7 인테그린, 인테그린 α4β1 (VLA-4), E-셀렉신, ICAM-1, α5β1 인테그린, α4β1 인테그린, VLA-4, α2β1 인테그린, α5β3 인테그린, α5β5 인테그린, α2bβ3 인테그린, MAdCAM-1, SMAD7, JAK1, JAK2, JAK3, TYK-2, CHST15, IL-1, IL-1α, IL-1β, IL-18, IL-36α, IL-36β, IL-36γ, IL-38, IL-33, IL-13, CD40L, CD40, CD3γ, CD3δ, CD3ε, CD3ζ, TCR, TCRα, TCRβ, TCRδ, TCRγ, CD14, CD20, CD25, IL-2, IL-2β 사슬, IL-2γ 사슬, CD28, CD80, CD86, CD49, MMP1, CD89, IgA, CXCL10, CCL11, ELR 케모카인, CCR2, CCR9, CXCR3, CCR3, CCR5, CCL2, CCL8, CCL16, CCL25, CXCR1m CXCR2m CXCL1, CXCL2, CXCL3, CXCL4, CXCL5, CXCL6, CXCL7 및 CXCL8, 및 이를 인코딩하는 임의의 핵산 (예로, mRNA)을 포함한다.
일부 구현예에서, 분석물은 혈액 응고인자이다. 예시적인 혈액 응고인자는 이에 제한되는 것은 아니지만, 다음을 포함한다.
Figure pct00001
일부 구현예에서, 분석물은 호르몬이다. 예시적인 호르몬은 이에 제한되는 것은 아니지만, 펩티드 및 단백질 호르몬, 부갑상샘 호르몬, (파라토르몬), 티로칼시토닌, 인슐린, 글루카곤, 릴랙신, 에리트로포이에틴, 멜라노트로핀 (멜라닌세포-자극 호르몬, 인터메딘), 소마토트로핀 (성장호르몬), 코티코트로핀 (부신피질자극 호르몬), 갑상샘자극호르몬, 난포-자극 호르몬, 황체형성 호르몬 (간질 세포-자극 호르몬), 황체유선자극 호르몬 (루테오트로핀, 프로락틴), 생식샘자극 호르몬 (융모막 고나도트로핀), 세크레틴, 가스트린, 안지오텐신 Ⅰ 및 Ⅱ, 브래디키닌 및 인간 태반 락토겐, 티록신, 코티졸, 트리요오드타이로신, 테스토스테론, 에스트라디올, 에스트론, 프로게스테론, 황체형성 호르몬-방출 호르몬 (LHRH) 및 사이클로스포린, FK506, 마이코페놀산 등과 같은 면역억제제를 포함한다.
일부 구현예에서, 분석물은 펩티드 호르몬 (예로, 신경뇌하수체로부터의 펩티드 호르몬)이다. 신경뇌하수체로부터의 예시적인 펩티드 호르몬은 이에 제한되는 것은 아니지만, 옥시토신, 바소프레신 및 방출인자 (RF) (예로, 코티코트로핀 방출인자 (CRF), 황체형성 호르몬 방출인자 (LRF), 갑상샘 자극호르몬 방출인자 (TRF), 소마토트로핀-RF, 성장호르몬 방출인자 (GRF), 나포-자극 호르몬-방출인자 (FSH-RF), 프로락틴 억제인자 (PIF) 및 멜라닌세포 자극 호르몬 억제인자 (MIF))를 포함한다.
일부 구현예에서, 분석물은 사이토카인 또는 케모카인이다. 예시적인 사이토카인은 이에 제한되는 것은 아니지만, 인터루킨-1 (IL-1), 인터루킨-2 (IL-2), 인터루킨-6 (IL-6), 표피 성장인자 (EGF), 종양 괴사인자 (TNF, 예로, TNF-a 또는 TNF-b) 및 신경 성장인자 (NGF)를 포함한다.
일부 구현예에서, 분석물은 항원이다. 예시적인 암 항원은 이에 제한되는 것은 아니지만, 전립선-특이 항원 (PSA), 암배아 항원 (CEA), α-태아단백질, 산 포스파타제, CA19.9, CA125, CD19, WT-1, CD22, L1-CAM, ROR-1, CD30, CD125, AFP, CEA, ETA, MAGE 및 MUC16을 포함한다.
일부 구현예에서, 분석물은 조직-특이 항원이다. 예시적인 조직-특이 항원은 이에 제한되는 것은 아니지만, 알칼라인 포스파타제, 미오글로빈, CPK-MB, 칼시토닌 및 미엘린 염기성 단백질을 포함한다.
일부 구현예에서, 분석물은 점액다당류 또는 다당류이다.
일부 구현예에서, 분석물은 미생물 또는 미생물로부터 유래하거나 이에 의해 생산된 분자이다 (예로, 박테리아, 바이러스, 프리온 또는 원충). 예를 들면, 일부 구현예에서, 분석물은 특정한 미생물 속, 종 또는 균주 (예로 특이적 미생물 속, 종 또는 균주)에 특이적인 분자 (예로, 단백질 또는 핵산)이다. 일부 구현예에서, 미생물은 병원성이다 (예로, 질병을 유발함). 일부 구현예에서, 미생물은 비-병원성이다 (예로, 공생 미생물). 예시적인 미생물은 이에 제한되는 것은 아니지만 다음과 같다.
Figure pct00002
Figure pct00003
Figure pct00004
Figure pct00005
일부 구현예에서, 분석물은 박테리아이다. 예시적인 박테리아는 이에 제한되는 것은 아니지만, 대장균 (또는 E. coli), Bacillus anthracis, Bacillus cereus, Clostridium botulinum, Clostridium difficile, Yersinia pestis, Yersinia enterocolitica, Francisella tularensis, Brucella species, Clostridium perfringens, Burkholderia mallei, Burkholderia pseudomallei, Staphylococcus 종, Mycobacterium 종, A군 Streptococcus, B군 Streptococcus, Streptococcus pneumoniae, Helicobacter pylori, Salmonella enteritidis, Mycoplasma hominis, Mycoplasma orale, Mycoplasma salivarium, Mycoplasma fermentans, Mycoplasma pneumoniae, Mycobacterium bovis, Mycobacterium tuberculosis, Mycobacterium avium, Mycobacterium leprae, Rickettsia rickettsii, Rickettsia akari, Rickettsia prowazekii, Rickettsia canada, Bacillus subtilis, Bacillus subtilis niger, Bacillus thuringiensis, Coxiella burnetti, Faecalibacterium prausnitzii (Bacteroides praussnitzii으로도 역시 알려짐), Roseburia hominis, Eubacterium rectale, Dialister invisus, Ruminococcus albus, Ruminococcus callidus 및 Ruminococcus bromii를 포함한다. 추가적인 예시적인 박테리아는 퍼미큐트 문 (예로, Clostridium 클러스터 ⅩⅣa 및 IV), 박테로이데트 문 (예로, Bacteroides fragilis 또는 Bacteroides vulgatus), 및 액티노박테리아 문 (예로, Coriobacteriaceae spp. 또는 Bifidobacterium adolescentis)을 포함한다. Clostridium 클러스터 XIVa는 예를 들면 Clostridium, Ruminococcus, Lachnospira, Roseburia, Eubacterium, Coprococcus, Dorea 및 Butyrivibrio 속에 속하는 종을 포함한다. 일부 구현예에서, 분석물은 Candida, 예로 Candida albicans를 포함한다. 일부 구현예에서, 분석물은 박테리아 또는 다른 미생물로부터의 부산물, 예로 연충 알 장내독소 (Clostridium difficile 독소 A; TcdA) 또는 세포독소 (Clostridium difficile 독소 B; TcdB).을 포함한다.
일부 구현예에서, 박테리아는 병원성 박테리아이다. 병원성 박테리아의 비-제한적인 예는 Bacillus, Bordetella, Borrelia, Brucella, Campylobacter, Chlamydia, Chlamydophila, Clostridium, Corynebacterium, Enterobacter, Enterococcus, Escherichia, Francisella, Haemophilus, Helicobacter, Legionella, Leptospira, Listeria, Mycobacterium, Mycoplasma, Neisseria, Pseudomonas, Rickettsia, Salmonella, Shigella, Staphylococcus, Streptococcus, Treponema, Vibrio 및 Yersinia 속에 속한다. 특이적 병원성 박테리아의 비-제한적인 예는 Bacillus anthracis의 균주, Bordetella pertussis의 균주, Borrelia burgdorferi의 균주, Brucella abortus의 균주, Brucella canis의 균주, Brucella melitensis의 균주, Brucella suis의 균주, Campylobacter jejuni의 균주, Chlamydia pneumoniae의 균주, Chlamydia trachomatis의 균주, Chlamydophila psittaci의 균주, Clostridium botulinum,의 균주, Clostridium difficile의 균주, Clostridium perfringens의 균주, Clostridium tetani의 균주, Coryne박테리아 diphtheria의 균주, Enterobacter sakazakii의 균주, Enterococcus faecalis의 균주, Enterococcus faecium의 균주, Escherichia coli (예로, E. coli O157 H7)의 균주, Francisella tularensis의 균주, Haemophilus influenza의 균주, Helicobacter pylori의 균주, Legionella pneumophila의 균주, Leptospira interrogans의 균주, Listeria monocytogenes의 균주, Mycobacterium leprae의 균주, Mycobacterium tuberculosis의 균주, Mycobacterium ulcerans의 균주, Mycoplasma pneumonia의 균주, Neisseria gonorrhoeae의 균주, Neisseria meningitides의 균주, Pseudomonas aeruginosa의 균주, Rickettsia rickettsia의 균주, Salmonella typhi 및 Salmonella typhimurium의 균주, Shigella sonnei의 균주, Staphylococcus aureus의 균주, Staphylococcus epidermidis의 균주, Staphylococcus saprophyticus의 균주, Streptococcus agalactiae의 균주, Streptococcus pneumonia의 균주, Streptococcus pyogenes의 균주, Treponema pallidum의 균주, Vibrio cholera의 균주, Yersinia enterocolitica 및 Yersinia pestis의 균주를 포함한다.
일부 구현예에서, 박테리아는 공생 박테리아이다 (예로, 프로바이오틱). 일부 구현예에서, 박테리아는 이전에 피험자에게 예로 생 바이오치료제로서 투여된 적이 있다. 예시적인 공생 박테리아는 이에 제한되는 것은 아니지만, Faecalibacterium prausnitzii (Bacteroides praussnitzii라고도 역시 지칭함), Roseburia hominis, Eubacterium rectale, Dialister invisus, Ruminococcus albus, Ruminococcus gnavus, Ruminococcus torques, Ruminococcus callidus 및 Ruminococcus bromii를 포함한다.
일부 구현예에서, 분석물은 바이러스이다. 일부 구현예에서, 바이러스는 병원성 바이러스이다. 병원성 바이러스의 비-제한적인 예는 아데노비리대, 피코나비리대, 헤르페스비리대, 헤파드나비리대, 플래비비리대, 레드로비리대, 오소믹소비리대, 파라믹소비리대, 파포바비리대, 폴리오마바이러스, 랩도비리대 및 토가비리대 과에 속한다.
일부 구현예에서, 분석물은 곰팡이이다. 일부 구현예에서, 곰팡이는 병원성 곰팡이이다. 병원성 곰팡이의 비-제한적인 예는 Asperfillus, Canidia, Cryptococcus, Histoplasma, Pneumocystis 및 Stachybotrys 속에 속한다. 특이적 병원성 곰팡이의 비-제한적인 예는 Aspergillus clavatus, Aspergillus fumigatus, Aspergillus flavus, Canidia albicans, Cryptococcus albidus, Cryptococcus gattii, Cryptococcus laurentii, Cryptococcus neoformans, Histoplasma capsulatum, Pneumocystis jirovecii, Pneumocystis carinii 및 Stachybotrys chartarum의 균주를 포함한다.
일부 구현예에서, 분석물은 원충이다. 일부 구현예에서, 분석물은 병원성 원충이다. 병원성 원충의 비-제한적인 예는 Acanthamoeba, Balamuthia, Cryptosporidium, Dientamoeba, Endolimax, Entamoeba, Giardia, Iodamoeba, Leishmania, Naegleria, Plasmodium, Sappinia, Toxoplasma, Trichomonas 및 Trypanosoma 속에 속한다. 특이적 병원성 원충의 비-제한적인 예는 Acanthamoeba spp., Balamuthia mandrillaris, Cryptosporidium canis, Cryptosporidium felis, Cryptosporidium hominis, Cryptosporidium meleagridis, Cryptosporidium muris, Cryptosporidium parvum, Dientamoeba fragilis, Endolimax nana, Entamoeba dispar, Entamoeba hartmanni, Entamoeba histolytica, Entamoeba coli, Entamoeba moshkovskii, Giardia lamblia, Iodamoeba butschlii, Leishmania aethiopica, Leishmania braziliensis, Leishmania chagasi, Leishmania donovani, Leishmania infantum, Leishmania major, Leishmania mexicana, Leishmania tropica, Naegleria fowleri, Plasmodium falciparum, Plasmodium knowlesi, Plasmodium malariae, Plasmodium ovale, Plasmodium vivax, Sappinia diploidea, Toxoplasma gondii, Trichomonas vaginalis, Trypanosoma brucei 및 Trypanosoma cruzi의 균주를 포함한다.
일부 구현예에서, 분석물은 미생물에 의해 분비되거나 이의 세포 표면 상에 발현된다 (예로, 박테리아, 콜로니성 박테리아, 생존가능한 박테리아, 죽은 박테리아, 기생충 (예로, Giardia lamblia, Cryptosporidium, Cystoisosporiasis belli 및 Balantidium coli), 바이러스 (예로, 헤르페스 바이러스, 사이토메갈로바이러스, 헤르페스 심플렉스 바이러스, 엡스타인-바 바이러스, 인간 파필로마 바이러스, 로타바이러스, 인간 헤르페스바이러스-8; Goodgame (1999) Curr. Gastroenterol. Rep. 1(4): 292-300). 일부 구현예에서, 분석물은 그램-음성 박테리아에 의해 분비되거나 이의 세포 표면 상에서 발현된다 (예로, 대장균, Helicobacter pylori). 일부 구현예에서, 분석물은 그램-양성 박테리아에 의해 분비되거나 이의 세포 표면 (예로, 박테리아 표면 에피토프) 상에서 발현된다 (예로, Staphylococcus aureus, Clostridium botulinum, Clostridium difficile).
일부 구현예에서, 분석물은 박테리아 세포의 표면 상에 발현된 분자이다 (예로, 박테리아 세포 표면 단백질). 일부 구현예에서, 분석물은 박테리아 독소이다 (예로, Clostridium difficile로부터의 TcdA 및/또는 TcdB). 일부 구현예에서, 분석물은 CFA/I 섬모, 편모, 지질다당류 (LPS), 리포테이코산 또는 펩티도글리칸이다. 본원에 기술된 임의의 디바이스 및 방법을 사용하여 검출될 수 있는 분석물을 발현할 수 있는 박테리아의 비-제한적인 예는 Bacillus anthracis, Bacillus cereus, Clostridium botulinum, Clostridium difficile, Escherichia coli, Yersinia pestis, Yersinia enterocolitica, Francisella tularensis, Brucella species, Clostridium perfringens, Burkholderia mallei, Burkholderia pseudomallei, Helicobacter pylori, Staphylococcus species, Mycobacterium 종, A군 Streptococcus, B군 Streptococcus, Streptococcus pneumoniae, Francisella tularensis, Salmonella enteritidis, Mycoplasma hominis, Mycoplasma orale, Mycoplasma salivarium, Mycoplasma fermentans, Mycoplasma pneumoniae, Mycobacterium bovis, Mycobacterium tuberculosis, Mycobacterium avium, Mycobacterium leprae, Rickettsia rickettsii, Rickettsia akari, Rickettsia prowazekii, Rickettsia canada, Bacillus subtilis, Bacillus subtilis niger, Bacillus thuringiensis, Coxiella bumetti, Candida albicans, Bacteroides fragilis, Leptospira interrogans, Listeria monocytogenes, Pasteurella multocida, Salmonella typhi, Salmonella typhimurium, Shigella dysenteriae, Shigella flexneria, Shigella sonnei, Vibrio cholera 및 Vibrio parahaemolyticus를 포함한다.
일부 구현예에서, 분석물은 박테리아 또는 또 다른 미생물로부터의 부산물, 예로 연충 알 장내독소 (Clostridium difficile 독소 A; TcdA), 세포독소 (Clostridium difficile toxin B; TcdB) 및 암모니아이다. 일부 구현예에서, 분석물은 미생물 (예로, 박테리아, 바이러스, 프리온, 곰팡이, 원충 또는 기생충)로부터의 항원이다.
일부 구현예에서, 분석물은 약물, 대사물, 살충제 및 오염원 등을 포함한다. 관심있는 약물 중에는 알칼로이드가 포함된다. 알칼로이드 중에는, 모르핀, 코데인, 헤로인, 덱스트로메토판, 이들의 유도체 및 대사물을 포함하는 모르핀 알칼로이드; 코케인 및 벤질 엑고닌, 이들의 유도체 및 대사물을 포함하는 코케인 알칼로이드; 리서르그산의 디에틸아미드를 포함하는 에르고트 알칼로이드; 스테로이드 알칼로이드; 이민아조일 알칼로이드; 퀴나졸린 알칼로이드; 이소퀴나졸린 알칼로이드; 퀴닌 및 퀴니딘을 포함하는 퀴놀린 알칼로이드; 디테르펜 알칼로이드, 이들의 유도체 및 대사물이 있다.
일부 구현예에서, 분석물은 에스트로겐, 안드로겐, 생식피질 (andreocortical) 스테로이드, 담즙산, 강심제 글리코시드 및 디곡신 및 디곡시제닌을 포함하는 어글리콘, 사포닌 및 사포게닌, 이들 유도체 및 대사물로부터 선택된 스테로이드이다. 또한 디에틸스틸베스트롤과 같은 스테로이드 모방체 물질도 포함된다.
일부 구현예에서, 분석물은 담즙산 또는 담즙염 (컨쥬게이션된 담즙산으로도 역시 알려짐)이다. 담즙산은 간에서 합성된 콜레스테롤 합성의 산물이고, 타우린 또는 글리신에 컨쥬게이션되며, 소장 내로 방출될 때까지 담낭에 저장된다. 일차 담즙산은 콜린산 및 체노데옥시콜린산이고, 이는 장내 박테리아에 의해 탈컨쥬게이션되고 탈하이드록시화되어 각각 이차 담즙산 데옥시콜린산 및 리토콜린산을 형성한다. 다부분의 담즙산 (약 95%)은 말단 회장에서 재흡수되어 간으로 복귀한다 (예로, 본원에서 참고문헌으로 통합되는 미국 특허 공개 2017/0343535 참조). 회장에서 담즙산의 흡수 손상은 설사변 및 변비를 포함한 담즙산 흡수 장애 (BAM; 담즙산 설사로 역시 알려짐)를 유발할 수 있는 결장에서 과다 담즙산을 유도할 수 있다. 흥미롭게도, 설사 (IBS-D)와 함께 과민성 대장 증후군을 갖는 환자 50%까지는 BAM도 역시 갖는다 (예로, Camilleri et al. (2009) Neurogastroeterol. Motil. 21(7): 734-43). 일부 구현예에서, 피험자의 위장관에서 하나 이상의 담즙산 또는 담즙염의 존재, 부재 및/또는 특이적 수준은 병태 또는 질환 상태를 나타낸다 (예로, GI 장애 및/또는 비-GI 장애 (예로, 전신 장애 또는 간 질환)). 일부 구현예에서, 본원에 기술된 조성물, 디바이스 및/또는 방법은 BAM 또는 IBS (예로, IBS-D)와 같은 GI 장애를 진단하도록 피험자의 위장관에서 적어도 하나의 담즙산 또는 담즙염을 검출하고/거나, 분석하고/거나, 정량하는데 사용될 수 있다. 일부 구현예에서, 본원에 기술된 조성물, 디바이스 및/또는 방법은 피험자의 위장관에서 담즙산 또는 담즙염을 검출하고/거나, 분석하고/거나, 정량하는데 사용될 수 있다. 예를 들면, 담즙산, 담즙염 또는 이의 조합의 존재 및/또는 부재 및/또는 농도는 피험자가 BAM 또는 IBS-D와 같은 GI 장애를 갖거나 이를 발생시킬 위험이 있는지 여부를 결정하도록 피험자의 위장관의 특정한 부위 (예로, 십이지장, 공장, 회장, 상행 결장, 횡단 결장 또는 하행 결장 중 하나 이상)에서 결정될 수 있다. 일부 구현예에서, 본원에 기술된 조성물, 디바이스 및/또는 방법은 피험자의 위장관 (예로, 십이지장, 공장, 회장, 상행 결장, 횡단 결장 또는 하행 결장 중 하나 이상을 포함한 피험자의 위장관의 특정한 부위)에서 두 개 이상의 담즙산 또는 담즙염의 비율을 결정하는데 사용될 수 있다. 일부 구현예에서, 담즙산, 담즙염 또는 이의 조합의 존재 및/또는 부재 및/또는 농도는 피험자의 회장에서 결정된다. 일부 구현예에서, 담즙산, 담즙염 또는 이의 조합의 존재 및/또는 부재 및/또는 농도는 피험자의 결장에서 결정된다. 일부 구현예에서, 담즙산, 담즙염 또는 이의 조합의 농도는 피험자의 위장관의 특정한 부위에서 결정되고, 예를 들면 위장관을 따라 화합물이 축적되는 곳을 결정하도록 비교한다. 일부 구현예에서, 담즙산, 담즙염 또는 이의 조합의 기준 수준을 초과하는 피험자의 위장관의 특정한 부위 (예로, 결장 또는 회장)에서 담즙산, 담즙염 또는 이의 조합의 농도 검출은 피험자에서 BAM 및/또는 IBS-D를 나타낼 수 있다. 일부 구현예에서, 담즙산은 체노데옥시콜린산, 콜린산, 데옥시콜레이트, 리토콜레이트 및 우르소데옥시콜린산로 이루어진 군으로부터 선택된다. 일부 구현예에서, 담즙산은 콜레스텐-3-온 또는 이의 구조적 변형체를 포함한다. 일부 구현예에서, 담즙산은 콜레스텐-3-온이다. 일부 구현예에서, 담즙산은 콜레스텐-3-온의 구조적 변형체이다. 일부 구현예에서, 담즙염은 글리코콜린산, 타우로콜린산, 글리코데옥시콜린산, 글리코체노데옥시콜린산, 타우로데옥시콜린산, 타우로체노데옥시콜린산, 그리코리토콜린산 및 타우로리토콜린산으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
일부 구현예에서, 분석물은 7α-하이드록시-4-콜레스텐-3-온 (7αC4)이다. 7αC4의 측정은 담즙산의 합성에서 속도 결정 효소인 간 콜레스테롤 7α-하이드록실라제의 효소적 활성을 모니터링하도록 허용하고, BAM을 검출하는데 대리자로서 사용될 수 있다 (예로, 본원에서 이들의 전문이 참고문헌으로 통합되는 Galman et al. (2003) J. Lipid. Res. 44: 859-66; 및 Camilleri et al. (2009) Neurogastroeterol. Motil. 21(7): 734-43 참조).
일부 구현예에서, 분석물은 콜리스테롤, 지질, 지방, 용해성 비타민 (예로, 아스코브산, 콜레칼시페롤, 에르고칼시페롤, 토코페롤, 토코트리엔올, 필로퀴논 및 메나퀴논), 빌리루빈, 섬유모세포 성장인자 19 (FGF19), TGR5 TGR5 (GP-BAR1 또는 M-BAR로도 역시 알려짐), 글리신, 타우린 또는 콜레시스토키닌 (CCK 또는 CCK-PZ)을 포함한다. 일부 구현예에서, 분석물은 콜레시스토키닌을 포함한다. 콜레시스토키닌은 소장 운동성을 조절하는데 기여하는 펩티드 호르몬이다 (Rehfeld (2017) Front. Endocrinol. (Lausanne) 8: 47 참조). 일부 구현예에서, 분석물은 세크레틴을 포함한다. 세크레틴은 위산 분비를 조절하여 십이지장 내용물의 pH를 조절하고, 십이지장에서 담즙산 및 이카보네이트 분비를 조절하며, 물 항상성을 조절하는 펩티드 호르몬이다 (예로, Afroze et al. (2013) Ann. Transl. Med. 1(3): 29 참조). 일부 구현예에서, 피험자는 분석물의 방출을 유도하도록 (예로, 간 및/또는 담낭부터 위장관 내로) 콜레시스토키닌 또는 세크레틴을 투여한 적이 있다.
일부 구현예에서, 분석물은 세로토닌, 트립토판 및/또는 카인우레닌 경로에서 대사물이고, 이에 제한되는 것은 아니지만, 세로토닌 (5-HT), 5-하이드록시인돌 아세트산 (5-HIAA), 5-하이드록시트립토판 (5-HTP), 카인우레닌 (K), 카인우레닌산 (KA), 3-하이드록시카인우레닌 (3-HK), 3-하이드록시안트라닐산 (3-HAA), 퀴놀린산, 안트라닐산, 및 이의 조합을 포함한다. 5-HT는 위장 운동성, 분비 및 감각의 조절에서 역할을 하는 분자이다. 5-HT 수준의 불균형은 염증성 장 증후군 (IBS), 자폐증, 위 궤양 형성, 비-심장성 가슴 통증 및 기능성 소화불량을 포함한 여러 질환과 연관된다 (예로, 본원에서 각각이 참고문헌으로 통합되는, Faure et al. (2010) Gastroenterology 139(1): 249-58; Muller et al. (2016) Neuroscience 321: 24-41; 및 국제특허출원 WO 2014/188377 참조). 세로토닌, 트립토판 및/또는 카인우레닌 경로 내에서 대사물의 전환은 피험자에서 5-HT 수준에 영향을 준다. 따라서, 이 경로에서 하나 이상의 대사물의 수준을 측정하는 것은 이에 제한되는 것은 아니지만, IBS, 자폐증, 카르시노이드 증후군, 우울증, 고혈압, 알츠하이머 질환, 변비, 편두통 및 세로토닌 증후군을 포함하여 5-HT 불균형과 연관된다. 세로토닌, 트립토판 및/또는 카인우레닌 경로에서 하나 이상의 분석물은, 예를 들면 당해 기술분야에 숙지된, 방법 및 예로 항체를 포함한 이들 대사물에 결합하는 분석물 결합제를 사용하여 검출되고/거나 정량될 수 있다 (예로, 본원에서 이의 전문이 명시적으로 참고문헌으로 통합되는 국제특허출원 WO2014/188377 참조).
일부 구현예에서, 분석물은 바비튜레이트, 예로 페노바비탈 및 세코바비탈, 디페닐하이단토닌, 피리미돈, 에토수지미드 및 이들의 대사물로부터 선택된 5 내지 6개 고리 원을 갖는 락탐이다.
일부 구현예에서, 분석물은 암페타민; 에페드린, L-도파, 에피네프린을 포함한 카테콜라민; 나르세인; 파파베린; 및 이들의 대사물로부터 선택된 2 내지 3개의 탄소 원자를 갖는 아미노알킬벤젠이다.
일부 구현예에서, 분석물은 오자제팜, 클로르프로마진, 테그레톨, 이들의 유도체 및 대사물로부터 선택된 벤즈헤테로고리이고, 헤테로고리의 고리는 아제핀, 디아제핀 및 페노티아진이다.
일부 구현예에서, 분석물은 테오필린, 카페인, 이들의 유도체 및 대사물로부터 선택된 퓨린이다.
일부 구현예에서, 분석물은 마리화나, 카나비놀 또는 테트라하이드로카나비놀이다.
일부 구현예에서, 분석물은 비타민 A, 비타민 B 예로 비타민 B12, 비타민 C, 비타민 D, 비타민 E 및 비타민 K와 같은 비타민, 엽산, 티아민이다.
일부 구현예에서, 분석물은 하이드록실화 및 불포화의 정도 및 부위가 상이한 프로스타글란딘으로부터 선택된다.
일부 구현예에서, 분석물은 이미프라민, 디스메틸이미프라민, 아미트리프틸린, 노르트리프틸린, 프로트리프틸린, 트리미프라민, 클로미프라민, 도세핀 및 데스메틸도세핀로부터 선택된 삼중고리 항우울제이다.
일부 구현예에서, 분석물은 메토트렉세이트를 포함한 항-신생물제로부터 선택된다.
일부 구현예에서, 분석물은 본원에 기술된 된 바와 같은 항생제이고, 이에 제한되는 것은 아니지만, 페니실린, 클로로마이세틴, 액티노마이세틴, 테트라사이클린, 테라마이신 및 대사물 및 유도체를 포함한다.
일부 구현예에서, 분석물은 이들의 적절한 당 및 포스페이트 치환기를 갖는 ATP, NAD, FMN, 아데노신, 구아노신, 티미딘 및 시티딘으로부터 선택된 뉴클레오시드 또는 뉴클레오티드이다.
일부 구현예에서, 분석물은 메타돈, 메프로바메이트, 세로토닌, 메페리딘, 리도케인, 프로케인아미드, 아세틸프로케인아미드, 프로프라노롤, 그리세오풀빈, 바프로산, 부티로페논, 항히스타민, 클로로암페니콜, 아트로핀과 같은 항콜린 작용성 약물, 이들의 대사물 및 유도체로부터 선택된다.
일부 구현예에서, 분석물은 질환 상태와 관련된 대사물이다. 이러한 대사물은 이에 제한되는 것은 아니지만, 스퍼민, 갈락토스, 페닐피루브산 및 포르피린 제 1형을 포함한다.
일부 구현예에서, 분석물은 젠타마이신, 카나마이신, 토브라마이신 또는 아미카신과 같은 아미노글리코시드이다.
일부 구현예에서, 분석물은 살충제이다. 관심있는 살충제 중에는 폴리할로겐화된 이페닐, 포스페이트 에스테르, 티오포스페이트, 카바메이트, 폴리할로겐화된 설펜아미드, 이들의 대사물 및 유도체이 있다.
일부 구현예에서, 분석물은 약 500 Da 내지 약 1,000,000 Da (예로, 약 500 내지 약 500,000 Da, 약 1,000 내지 약 100,000 Da)의 분자량을 갖는다.
일부 구현예에서, 분석물은 수용체이고, 10,000 내지 2 × 108 Da, 더욱 일반적으로는 10,000 내지 106 Da 범위의 분자량을 갖는다. 면역글로불린 IgA, IgG, IgE 및 IgM의 경우, 분자량은 일반적으로 약 160,000 Da부터 약 106 Da까지 달라질 것이다. 효소는 정상적으로 약 10,000 Da 내지 약 1,000,000 Da의 분자량을 갖을 것이다. 천연 수용체는 광범위하게 다양하고, 일반적으로 적어도 약 25,000 Da의 분자량을 갖고, 아비딘, DNA, RNA, 티록신 결합 글로불린, 티록신 결합 전구알부민, 트랜스코르틴 등과 같은 물질을 포함하여 106 Da 이상일 수 있다.
일부 구현예에서, 용어 "분석물"은 하기에 정의된 폴리뉴클레오티드와 같은 폴리뉴클레오티드 분석물을 추가로 포함한다. 이들은 m-RNA, r-RNA, t-RNA, DNA, DNA-DNA 복합체, DNA-RNA 복합체, 변형된 염기를 포함한 핵산 분자, 폐쇄 핵산 분자 (LNA 분자), 안타고머, 펩티드 핵산 분자 (PNA 분자), 안티센스 RNA 또는 DNA 분자 (예로, 특이적 검출을 허용하는 당, 염기, 백본 연결에 변형을 포함하는 안티센스 분자), 키메라 안티센스 올리고뉴클레오티드, 변형된 연결을 포함하는 안티센스 올리고뉴클레오티드, 간섭 RNA (RNAi), 작은 간섭 RNA (siRNA), 마이크로간섭 RNA (miRNA), 작은 일시적 RNA (stRNA) 또는 작은 헤어핀 RNA (shRNA), 작은 RNA-유도성 유전자 활성화 (RNAa), 작은 활성화 RNAs (saRNAs) 등을 포함한다. 용어 분석물은 또한 예를 들면 제한효소, 전사인자, 전사 활성인자, 전사 억제인자, 핵산 분해효소, 중합효소, 히스톤, DNA 복구효소, 중격제 및 화학치료제 등과 같은 폴리뉴클레오티드 결합제를 포함한다.
일부 구현예에서, 분석물은 숙주로부터의 체액과 같은 시료에서 직접적으로 발견되는 분자일 수 있다. 시료는 직접적으로 검사될 수 있거나, 분석물이 바로 검출가능하게 되도록 전처리될 수 있다. 또한 관심있는 분석물은 관심있는 분석물에 대해 상보적인 특이적 결합 쌍 구성원과 같은 관심있는 분석물을 입증하는 제제 (예로, 분석물 결합제)를 검출함으로써 결정될 수 있고, 이의 존재는 관심있는 분석물이 시료에 존재할 때만 검출될 것이다. 따라서, 분석물을 입증하는 제제는 검정법으로 검출되는 분석물이 된다.
일부 구현예에서, 분석물은 핵산 (예로, 박테리아 DNA 분자 또는 박테리아 RNA 분자 (예로, 박테리아 tRNA, 트랜스퍼-메신저 RNA (tmRNA))이다. 예로, Sjostrom et al. (2015) Scientific Reports 5: 15329; Ghosal (2017) Microbial Pathogenesis 104: 161-163; Shen et al. (2012) Cell Host Microbe. 12(4): 509-520 참조.
일부 구현예에서, 분석물은 외막 소포의 성분 (OMV) (예로, OmpU 단백질, Elluri et al. (2014) PloS One 9: e106731)이다. 예로, Kulp and Kuehn (2010) Annual Review of microbiology 64: 163-184; Berleman and Auer (2013) Environmental microbiology 15: 347-354; Wai et al. (1995) Microbiology and immunology 39: 451-456; Lindmark et al. (2009) BMC microbiology 9: 220; Sjostrom et al. (2015) Scientific Reports 5: 15329 참조.
일부 구현예에서, 분석물은 골수를 자극하여 과립구 및 줄기 세포를 생산하고, 이들을 혈류로 방출하는 G-CSF이다.
일부 구현예에서, 분석물은 글루타치온 S-전이효소와 같은 효소이다. 예를 들면, 섭취가능한 디바이스는 강력한 면역생성 및 항산화 성질을 갖는 스키스토조마로부터의 28 kDa 연충 단백질인, P28GST를 포함할 수 있다. P28GST는 점막 호산구와의 Th2-유형 반응을 통해 실험적인 장염에서 장내 염증을 예방하고, 재조합으로 생산될 수 있다 (예로, S. cerevisiae). 예를 들면, 미국 특허 9,593,313; Driss et al., Mucosal Immunology, 2016 9, 322-335; 및 Capron et al., Gastroenterology, 146(5): S-638 참조.
일부 구현예에서, 분석물은 세로토닌, 트립토판 및/또는 카인우레닌 경로에서 대사물이고, 이에 제한되는 것은 아니지만 세로토닌 (5-HT), 5-하이드록시인돌 아세트산 (5-HIAA), 5-하이드록시트립토판 (5-HTP), 카인우레닌 (K), 카인우레닌산 (KA), 3-하이드록시카인우레닌 (3-HK), 3-하이드록시안트라닐산 (3-HAA), 퀴놀린산, 안트라닐산 및 이들의 조합을 포함한다.
일부 구현예에서, 분석물은 치료제, 이들의 단편 및 대사물이다 (예로, 항생제). 일부 구현예에서, 분석물은 바이오마커이다. 일부 구현예에서, 분석물은 항체이다. 일부 구현예에서, 분석물은 항생제이다. 추가적인 예시적 분석물 (예로, 치료제 (예로, 약물), 항체, 항생제 및 바이오마커)는 하기에 제공된다.
A. 항체
일부 구현예에서, 분석물 또는 분석물 결합제는 항체이다. "항체"는 면역글로불린 분자의 가변 영역에 위치한 적어도 하나의 항원 인식 부위를 통해, 탄수화물, 폴리뉴클레오티드, 지질, 폴리펩티드 등과 같은 표적에 대해 특이적 결합을 할 수 있는 면역글로불린 분자이다. 본원에 사용된 바, 용어는 미가공 다중클론 또는 단일클론 항체, 뿐만 아니라 이들의 단편 (예로, Fab, Fab', F(ab')2, Fv), 단일사슬 (ScFv) 및 도메인 항체, 항체 일부를 포함하는 융합 단백질 및 항원 인식 부위를 포함하는 면역글로불린 분자의 임의의 다른 변형된 입체구조를 포괄한다. 용어 항체는 Fv 단편, Fab 단편, F(ab')2 단편 및 Fab' 단편과 같은 항체 단편 (예로, 항원-결합 단편)을 포함한다. 항원-결합 단편의 추가적인 예는 IgG의 항원-결합 단편 (예로, IgG1, IgG2, IgG3 또는 IgG4의 항원-결합 단편) (예로, 인간 또는 인간화 IgG의 항원-결합 단편, 예로, 인간 또는 인간화 IgG1, IgG2, IgG3 또는 IgG4의 항원-결합 단편); IgA의 항원-결합 단편 (예로, IgA1 또는 IgA2의 항원-결합 단편) (예로, 인간 또는 인간화 IgA, 예로, 인간 또는 인간화 IgA1 또는 IgA2의 항원-결합 단편); IgD의 항원-결합 단편 (예로, 인간 또는 인간화 IgD의 항원-결합 단편); IgE의 항원-결합 단편 (예로, 인간 또는 인간화 IgE의 항원-결합 단편); 또는 IgM의 항원-결합 단편 (예로, 인간 또는 인간화 IgM의 항원-결합 단편)을 포함한다. 항체는 IgG, IgA 또는 IgM와 같은 임의의 클래스 (또는 이의 서브-클래스)의 항체를 포함하고, 항체는 임의의 특정한 클래스일 필요는 없다. 항체의 중쇄의 불변 도메인의 항체 아미노산 서열에 의존하여, 면역글로불린은 상이한 클래스로 배당될 수 있다. 면역글로불린의 네 개의 주요 클래스 IgA, IgD, IgE, IgG 및 IgM이 존재하고, 이들 일부는 서브클래스 (이소형), 예로 IgG1, IgG2, IgG3, IgG4, IgA1 및 IgA2로 추가로 나눌 수 있다. 상이한 클래스의 면역글로불린에 해당하는 중쇄 불변 도메인은 각각 알파, 델타, 엡실론, 감마 및 뮤로 불린다. 상이한 클래스의 면역글로불린의 소단위체 구조 및 삼차원 입체구조는 잘 알려져 있다.
본원에 사용된 바, "단일클론 항체"는 실질적으로 균질한 항체의 집단으로부터 획득된 항체를 말하고, 예로 개별 항체를 포함하는 집단은 소량으로 존재할 수 있는 가능한 자연 발생하는 돌연변이를 제외하고는 일치한다. 단일클론 항체는 매우 특이적이고, 단일한 항원성 부위로 유도된다. 또한, 전형적으로 상이한 결정기 (에피토프)에게로 유도된 상이한 항체를 포함하는 다중클론 항체 조제물과 대조적으로, 각각의 단일클론 항체는 항원 상의 단일한 결정기로 유도된다. 형용사 "단일클론"은 항체의 실질적으로 균질한 집단으로부터 획득된 것으로서 항체의 특징을 가리키고, 임의의 특정한 방법에 의한 항체의 생산을 요구하는 것으로 고려되지 않아야 한다. 예를 들면, 본 발명에 따라 사용될 단일클론 항체는 처음 Kohler and Milstein, 1975, Nature 256: 495에서 기술된 하이브리도마 방법에 의해 제조될 수 있거나, 미국 특허 4,816,567에 기술된 바와 같은 재조합 DNA 방법에 의해 제조될 수 있다. 단일클론 항체는 또한 예를 들면 McCafferty et al., 1990, Nature 348: 552-554에 기술된 기법을 사용하여 생성된 파지 라이브러리로부터 단리될 수 있다.
항체의 "가변 영역"은 항체 경쇄의 가변 영역 또는 항체 중쇄의 가변 영역을 단독으로 또는 조합하여 말한다. 당해 기술분야에 숙지된 바와 같이, 중쇄 및 경쇄의 가변 영역 각각은 과다가변 영역을 포함하는 세 개의 상보성 결정 영역 (CDR)에 의해 연결된 네 개의 구조틀 영역 (FR)으로 구성된다. 각각의 사슬에서 CDR은 FR에 의해 긴밀한 근접성을 함께 유지하고, 다른 사슬로부터의 CDR과 함께 항체의 항원-결합 부위의 형성에 기여한다. CDR을 결정하는 적어도 두 개의 기법이 존재한다: (1) 종-교차 서열 다양성에 기초한 접근법 (예로, Kabat et al. Sequences of Proteins of Immunological Interest, 5th ed., 1991, National Institutes of Health, Bethesda MD); 및 (2) 항원-항체 복합체의 결정구조학 연구에 기초한 접근법 (Al-Lazikani et al, 1997, J. Molec. Biol. 273:927-948). 본원에 사용된 바, CDR은 둘 중 하나의 접근법에 의해 또는 둘 다의 접근법에 의해 정의된 CDR을 말할 수 있다.
당해 기술분야에 숙지된 바, 항체의 "불변 영역"은 항체 경쇄의 불변 영역 또는 항체 중쇄의 불변 영역을 단독으로 또는 조합하여 말한다.
"유도체"는 자연 발생하는 폴리펩티드와 실질적으로 일치하는 아미노산 서열을 갖는 임의의 폴리펩티드 (예로, 항체)를 말하고, 이는 하나 이상의 아미노산이 아미노산의 측 기에서 변형되었다 (예로, 바이오틴화 단백질 또는 항체).　 용어 "유도체"는 또한 천연 폴리펩티드 서열로부터 결실되거나 추가되거나 치환된 하나 이상의 아미노산을 갖지만, 천연 서열과 실질적인 아미노산 서열 상동성을 보유하는 임의의 폴리펩티드 (예로, 항체)를 포함할 것이다.
일부 구현예에서, 항체는 인간화 항체, 키메라 항체, 다가의 항체 또는 이들의 단편일 수 있다. 일부 구현예에서, 항체는 scFv-Fc (Sokolowska-Wedzina et al., Mol. Cancer Res. 15(8): 1040-1050, 2017), VHH 도메인 (Li et al., Immunol. Lett. 188: 89-95, 2017), VNAR 도메인 (Hasler et al., Mol. Immunol. 75: 28-37, 2016), (scFv)2, 미니항체 (Kim et al., PLoS One 10(1): e113442, 2014),또는 BiTE일 수 있다. 일부 구현예에서, 항체는 DVD-Ig (Wu et al., Nat. Biotechnol. 25(11): 1290-1297, 2007; 국제특허출원 WO 08/024188; WO 07/024715) 및 이중-친화성 재표적화 항체 (DART) (Tsai et al., Mol. Ther. Oncolytics 3: 15024, 2016), 트리오맙 (Chelius et al., MAbs 2(3): 309-319, 2010), 공통 LC를 갖는 kih IgG (Kontermann et al., Drug Discovery Today 20(7): 838-847, 2015), 크로스맙 (Regula et al., EMBO Mol. Med. 9(7): 985, 2017), 오르토-Fab IgG (Kontermann et al., Drug Discovery Today 20(7): 838-847, 2015), 투인원-IgG (Kontermann et al., Drug Discovery Today 20(7): 838-847, 2015), IgG-scFv (Cheal et al., Mol. Cancer Ther. 13(7): 1803-1812, 2014), scFv2-Fc (Natsume et al., J. Biochem. 140(3): 359-368, 2006), 이-나노항체 (Kontermann et al., Drug Discovery Today 20(7): 838-847, 2015), 일렬 항체 (Kontermann et al., Drug Discovery Today 20(7): 838-847, 2015), DART-Fc (Kontermann et al., Drug Discovery Today 20(7): 838-847, 2015), scFv-HSA-scFv (Kontermann et al., Drug Discovery Today 20(7): 838-847, 2015), DNL-Fab3 (Kontermann et al., Drug Discovery Today 20(7): 838-847, 2015), DAF (투인원 또는 포인원), DutaMab, DT-IgG, 놉인홀 공통 LC, 놉인홀 조립체, 전하쌍 항체, Fab-팔 교환 항체, 시드바디, 트리오맙, LUZ-Y, Fcab, kλ-바디, 직각 Fab, DVD-IgG, IgG(H)-scFv, scFv-(H)IgG, IgG(L)-scFv, scFv-(L)-IgG, IgG (L,H)-Fc, IgG(H)-V, V(H)-IgG, IgG(L)-V, V(L)-IgG, KIH IgG-scFab, 2scFv-IgG, IgG-2scFv, scFv4-Ig, 자이바디, DVI-IgG, 나노바디 (예로, Camelus bactriamus, Calelus dromaderius 또는 Lama paccos로부터 유래한 항체) (미국 특허 5,759,808; Stijlemans et al., J. Biol. Chem. 279: 1256-1261, 2004; Dumoulin et al., Nature 424: 783-788, 2003; 및 Pleschberger et al., Bioconjugate Chem. 14: 440-448, 2003), 나노바디-HSA, 다이아바디 (예로, Poljak, Structure 2(12): 1121-1123, 1994; Hudson et al., J. Immunol. Methods 23(1-2): 177-189, 1999), TandAb (Reusch et al., mAbs 6(3): 727-738, 2014), sc다이아바디 (Cuesta et al., Trends in Biotechnol. 28(7): 355-362, 2010), sc다이아바디-CH3 (Sanz et al., Trends in Immunol. 25(2): 85-91, 2004), 다이아바디-CH3 (Guo et al.), 트리플바디, 미니항체, 트리바이 미니항체, scFv-CH3 KIH, Fab-scFv, scFv-CH-CL-scFv, F(ab')2-scFV2, scFv-KIH, Fab-scFv-Fc, 사가의 HCAb, sc다이아바디-Fc, 다이아바디-Fc, 일렬 scFv-Fc, 인트라바디 (Huston et al., Human Antibodies 10(3-4): 127-142, 2001; Wheeler et al., Mol. Ther. 8(3): 355-366, 2003; Stocks, Drug Discov. Today 9(22): 960-966, 2004), 독앤락 이중특이적 항체, ImmTAC, HSAbody, sc다이아바디-HSA, 일렬 scFv, IgG-IgG, Cov-X-Body 및 scFv1-PEG-scFv2일 수 있다.
일부 구현예에서, 항체는 IgNAR, 이중특이적 항체 (Milstein and Cuello, Nature 305: 537-539, 1983; Suresh et al., ods in Enzymology 121: 210, 1986; 국제특허출원 WO 96/27011; Brennan et al., Science 229: 81, 1985; Shalaby et al., J. Exp. Med. 175: 217-225, 1992; Kolstelny et al., J. Immunol. 148(5): 1547-1553, 1992; Hollinger et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 90: 6444-6448, 1993; Gruber et al., J. Immunol. 152: 5368, 1994; Tutt et al., J. Immunol. 147: 60, 1991), 이중특이적 다이아바디, 트리아바디 (Schoonooghe et al., BMC Biotechnol. 9: 70, 2009), 테트라바디, scFv-Fc 놉인투홀, scFv-Fc-scFv, (Fab'scFv)2, V-IgG, IvG-V, 이중 V 도메인 IgG, 중쇄 면역글로불린 또는 카멜리드 (Holt et al., Trends Biotechnol. 21(11): 484-490, 2003), 인트라바디, 단일클론 항체 (예로, 인간 또는 인간화 단일클론 항체), 헤테로컨쥬게이트 항체 (예로, 미국 특허 4,676,980), 선형 항체 (Zapata et al., Protein Eng. 8(10): 1057-1062, 1995), 삼중특이적 항체 (Tutt et al., J. Immunol. 147: 60, 1991), Fab-인탠덤 면역글로불린 (국제특허출원 WO 15/103072), 또는 인간화 카멜리드 항체일 수 있다.
일부 구현예에서, 항체는 세로토닌, 트립토판 및/또는 카인우레닌 경로에서의 대사물에 특이적으로 결합할 수 있고, 이에 제한되는 것은 아니지만, 세로토닌 (5-HT), 5-하이드록시인돌 아세트산 (5-HIAA), 5-하이드록시트립토판 (5-HTP), 카인우레닌 (K), 카인우레닌산 (KA), 3-하이드록시카인우레닌 (3-HK), 3-하이드록시안트라닐산 (3-HAA), 퀴놀린산, 안트라닐산을 포함한다.
이들 경로의 대사물에 결합하는 예시적인 항체는 예를 들면, 본원에 이의 전문이 참고문헌으로 통합되는 국제특허출원 WO2014/188377에 개시되어 있다.
일부 구현예에서, 항체는 미생물의 특정한 속, 종 또는 균주에 특이적이고, 따라서 하기에 기술된 검출 방법을 사용한 미생물의 검출, 분석 및/또는 검출에 사용될 수 있다. 일부 구현예에서, 항체는 미생물의 특정한 속, 종 또는 균주에 존재하는 표면-특이적 바이오분자 (예로, 섬모 소단위체 또는 편모 단백질)에 특이적으로 결합한다. 일부 구현예에서, 이들 항체는 본원에 기술된 방법에서 특정한 감염 또는 질환을 갖는 피험자를 진단하거나 (치료 동안 또는 치료 이후에) 감염을 모니터링하는데 사용될 수 있다. 일부 구현예에서, 항체는 미생물의 특정한 속, 종 또는 균주에 존재하는 항원에 특이적으로 결합한다. 예시적인 항원, 검출될 수 있는 해당하는 미생물 및 미생물에 의해 유발된 질환 (괄호 안)은 외막 단백질 OmpA (Acinetobacter baumannii, Acinetobacter 감)); HIV p24 항원, HIV 외투 단백질 (Gp120, Gp41, Gp160) (HIV (인간 면역결핍 바이러스), AIDS (후천성 면역결핍 증후군)); 갈락토스-억제가능 접착 단백질 GIAP, 29 kDa 항원 Eh29, GaVGaINAc 렉틴, 단백질 CRT, 125 kDa 면역우세 항원, 단백질 M17, 어드헤신 ADH112, 단백질 STIRP (Entamoeba histolytica, 아메바증); 보호적 항원 PA, 부종인자 EF, 치사인자 LF, S-층 상동성 단백질 SLH (Bacillus anthracis, Anthrax); 핵캡시드 단백질 NP, 당단백질 전구체 GPC, 당단백질 GP1, 당단백질 GP2 (Junin 바이러스, 아르젠티나 출혈열); 41 kDa 알레르겐 Asp v13, 알레르겐 Asp f3, 주요 분생포자 표면 단백질 rodlet A, 프로테아제 Pep1p, GPI-고정 단백질 Gel1p, GPI-고정 단백질 Crf1p (Aspergillus genus, 아스퍼질러스증); 외부 표면 단백질 OspA, 외부 표면 단백질 OspB, 외부 표면 단백질 OspC, 데코린 결합 단백질 DbpA, 편모 필라멘트 41 kDa 코아 단백질 Fla, 염기성 막 단백질 전구체 BmpA (면역우세 P39), 외부 표면 22 kDa 지질단백질 전구체 (항원 IPLA7), 가변 표면 지질단백질 vIsE (Borrelia 속, Borrelia 감염), OmpA-유사 막통과 도메인-포함 단백질 Omp31, 면역원성 39-kDa 단백질 M5 P39, 25 kDa 외막 면역원성 단백질 전구체 Omp25, 외막 단백질 MotY Omp16, 보존된 외막 단백질 D15, 말레이트 탈하이드로게나제 Mdh, 제 IV형 분비 시스템 (T4SS)의 성분 VirJ, 미지의 기능의 지질단백질 BAB1―0187 (Brucella genus, Brucellosis), 주요 외막 단백질 PorA, 플라겔린 FIaA, 표면 항원 CjaA, 피브로넥틴 결합 단백질 CadF, 아스파테이트/글루타메이트-결합 ABC 운반체 단백질 Peb1A, 단백질 FspA1, 단백질 FspA2 (Campylobacter 속, 캄필로박테리아증); 단분해효소 에놀라제, 분비된 아스파틸 프로테아제 SAP1-10, 글리코포스파티딜이노시톨 (GPI)-연결 세포벽 단백질, 어드헤신 Als3p, 세포 표면 소수성 단백질 CSH (보통 Candida albicans 및 기타 Candida 종, 칸디다증), 외투 당단백질 (gB, gC, gE, gH, gI, gK, gL) (배리셀라 조스터 바이러스 (VZV), 수두), 주요 외막 단백질 MOMP, 유사 외막 단백질 PMPC, 외막 복합체 단백질 B OmcB (Chlamydia trachomatis, Chlamydia); 주요 외막 단백질 MOMP, 외막 단백질 2 Omp2, (Chlamydophila pneumoniae, Chlamydophila pneumoniae 감염), 외막 단백질 U 포린 ompU, (Vibrio cholerae, 콜레라), 표면층 단백질 SLPs, 세포벽 단백질 CwpV, 편모 단백질 FliC, 편모 단백질 FliD (Clostridium difficile, Clostridium difficile 감염), 산성 리보좀 단백질 P2 CpP2, 뮤신 항원 Muc1, Muc2, Muc3 Muc4, Muc5, Muc6, Muc7, 표면 접착 단백질 CP20, 표면 접착 단백질 CP23, 표면 단백질 CP12, 표면 단백질 CP21, 표면 단백질 CP40, 표면 단백질 CP60, 표면 단백질 CP15, 표면-연관된 당펩티드 gp40, 표면-연관된 당펩티드 gp15, 난자벽 단백질 AB, 프로필린 PRF, 아파이라제 (Cryptosporidium 속, 크립토스포리디아증), 막 단백질 pp15, 캡시드-근위1602b 외피 단백질 pp150 (사이토메갈로바이러스, 사이토메갈로바이러스 감염), 프리온 단백질 (vCJD 프리온, 변형 크루츠펠트-야콥 질환 (vCJD, nvCJD)), 낭벽 단백질 CWP1, CWP2, CWP3, 변이체 표면 단백질 VSP, VSP1, VSP2, VSP3, VSP4, VSP5, VSP6, 56 kDa 항원 (Giardia intestinalis, 지알디아증), 소수의 필린-연관된 소단위체 pilC, 주요 필린 소단위체 및 변이체 pilE, pilS (Neisseria gonorrhoeae, 고노리아), 외막 단백질 OmpA, 외막 단백질 C OmpC, 외막 단백질 K17 OmpK17 (Klebsiella granulomatis, Granuloma inguinale (도너반증)), 피브로넥틴-결합 단백질 Sfb (Streptococcus pyogenes, 스트렙토코커스 감염군), 외막 단백질 P6 (Haemophilus influenzae, Haemophilus influenzae 감염), 통합 막 단백질, 응집-민감 단백질, O-항원, 독소-항원 Stx2B, 독소-항원 Stx1B, 접착-항원 단편 Int28, 단백질 EspA, 단백질 EspB, 인티민, 단백질 Tir, 단백질 IntC300, 단백질 Eae (Escherichia coli O157:H7, O111 및 O104:H4, 용혈-요독 증후군 (HUS)), 간염 표면 항원 HBAg (간염 바이러스, A형 간염), 간염 B 표면 항원 HBsAg (간염 B 바이러스, B형 간염), 외투 당단백질 E1 gp32 gp35, 외투 당단백질 E2 NS1 gp68 gp70, 캡시드 단백질 C, (간염 C 바이러스, C형 간염); 제 IV형 필린 PilE, 외막 단백질 MIP, 주요 외막 단백질 MompS (Legionella pneumophila, 레지오넬라증 (레지오넬라병, 폰티악 열병)); 소수 필린-연관된 소단위체 pilC, 소수 필린 소단위체 및 변이체 pilE, pilS (Neisseria meningitidis, 메닝고코커스병), 어드헤신 P1, 어드헤신 P30 (Mycoplasma pneumoniae, Mycoplasma 폐렴), F1 캡슐 항원, 외막 프로테아제 Pla, (Yersinia pestis, 흑사병); 표면 어드헤신 PsaA, 세포벽 표면 고정된 단백질 psrP (Streptococcus pneumoniae, 뉴모코커스 감염), 플라겔린 FliC, 침입 단백질 SipC, 당단백질 gp43, 외막 단백질 LamB, 외막 단백질 PagC, 외막 단백질 TolC, 외막 단백질 NmpC, 외막 단백질 FadL, 운반단백질 SadA (Salmonella genus, 살모넬라증); 콜라겐 어드헤신 Cna, 피브로넥틴-결합 단백질 FnbA, 분비 항원 SssA (Staphylococcus 속, 스트렙토코커스 식중독), 콜라겐 어드헤신 Can (Staphylococcus genus, 스태필로코커스 감염), 피브로넥틴-결합 단백질 FbpA (Ag85A), 피브로넥틴-결합 단백질 D FbpD, 피브로넥틴-결합 단백질 C FbpC1, 열충격 단백질 HSP65, 단백질 PST-S (Mycobacterium tuberculosis, 결핵) 및 외막 단백질 FobA, 외막 단백질 FobB, 제 IV형 섬모 당화 단백질, 외막 단백질 tolC, 단백질 TolQ (Francisella tularensis, 야토병)를 포함한다. 추가적인 예시적 미생물 및 해당하는 항원은 예로 본원에 이의 전문이 명시적으로 참고문헌으로 통합되는 미국 특허 공개 2015/0118264에 개시되어 있다.
일부 구현예에서, 다수의 항체 (예로, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 15, 20, 25 또는 30개 이상의 항체)는 본원에 기술된 임의의 방법에서 (예로, 시료에서 하나 이상의 분석물의 존재를 검출하는데) 분석물 결합제로서 사용된다. 일부 구현예에서, 다수의 항체는 동일한 분석물 (예로, 항원)에 결합한다. 일부 구현예에서, 일부 구현예에서, 다수의 항체는 분석물 (예로, 항원)에 존재하는 동일한 에피토프에 결합한다. 다수의 항체는 분석물 (예로, 항원)에 존재하는 동일한 에피토프에 결합한다. 다수의 항체는 분석물에 존재하는 상이한 에피토프에 결합한다. 일부 구현예에서, 다수의 항체는 동일한 분석물에 존재하는 중첩한 에피토프에 결합한다. 일부 구현예에서, 다수의 항체는 동일한 분석물에 존재하는 중첩하지 않는 에피토프에 결합한다.
B. 항생제
일부 구현예에서, 분석물 또는 분석물 결합제는 항생제이다. "항생제" 또는 "항생 제제"는 박테리아 및/또는 다른 미생물의 성장을 억제 또는 지연시키거나, 이를 파괴하는 능력을 갖는 물질을 말한다. 일부 구현예에서, 항생제는 박테리아 증식억제성 항생제이다. 일부 구현예에서, 항생제는 박테리아 용해성 항생제이다. 예시적인 항생제는 본원에 이의 전문이 참고문헌으로 통합되는 미국 특허 공개 US　2006/0269485에 제시되어 있다.
일부 구현예에서, 항생제는 베타-락탐 항생제, 아미노글리코시드, 안사-유형 항생제, 안트라퀴논, 항생제 아졸, 항생제 당펩티드, 마크로리드, 항생제 뉴클레오시드, 항생제 펩티드, 항생제 폴리엔, 항생제 폴리에테르, 퀴놀론, 항생제 스테로이드, 설폰아미드, 테트라사이클린, 디카르복실산, 항생제 금속, 산화제, 자유 라디칼 및/또는 활성 산소를 방출하는 물질, 양이온성 항미생물 제제, 사차 암모늄 화합물, 이구아니드, 삼구아니드, 비스이구아니드 및 이들의 유사체 및 중합체 및 자연 발생하는 항생제 화합물로 이루어진 부류로부터 선택된다. 일부 구현예에서, 항생제는 리팍시민이다.
베타-락탐 항생제는 이에 제한되는 것은 아니지만, 2-(3-알라닐)클라밤, 2-하이드록시메틸클라밤, 8-에피-티에나마이신, 아세틸-티에나마이신, 아목실린, 아목실린 소듐, 아목실린 삼하이드레이트, 아목실린-포타슘 클라부라네이트 조합, 앰피실린, 앰피실린 소듐, 앰피실린 삼하이드레이트, 앰피실린-설박탐, 아파실린, 아스폭시실린, 아지도실린, 아즈로실린, 아즈트레오남, 바캄피실린, 비아페넴, 카베니실린, 카베니실린 이소듐, 카페실린, 카린다실린, 카페티마이신, 카페세트릴, 세파클로르, 세파드록실, 세파렉신, 세파로리딘, 세파로틴, 세파만돌, 세파피린, 세파트리진, 세파트리진 프로필렌 글리콜, 세파제돈, 세파졸린, 세프부페라존, 세프카펜, 세프카펜 피복실 염산, 세프디니르, 세프디토렌, 세프디토렌 피복실, 세페핌, 세페타메트, 세페타메트 피복실, 세픽심, 세피넨옥심, 세피네타졸, 세프미녹스, 세프몰렉신, 세포디짐, 세포니시드, 세프페라존, 세포르아니드, 세포셀리스, 세포탁심, 세포테탄, 세포티암, 세폭시틴, 세포조프란, 세프피르아미드, 세프피롬, 세프포독심, 프록세틸, 세프프로질, 세프퀴놈, 세프라딘, 세프록사딘, 세프설로딘, 세프타지딤, 세프테람, 세프테람 피복실, 세프테졸, 세프티부텐, 세프티족심, 세포트리아존, 세퓨록심, 세퓨록심 악세틸, 세팔로스포린, 세파마이신, 키티노보린, 시크라실린, 클라불란산, 크로메토실린, 크록사실린, 사이클로세린, 데옥시 플루락시도마이신, 디크록사실린, 디하이드로 플루락시도마이신, 에피실린, 에피티에나마이신, 에르타페넴, 파로페넴, 플로목세프, 플루크로사실린, 헤타실린, 이미페넴, 레남피실린, 로라카르베프, 메실리남, 메로페넴, 메트암피실린, 메티실린, 메즈록실린, 목사락탐, 마프실린, 노르티에나마이신, 옥사실린, 파니페넴, 페나메실린, 페니실린, 페네티실린, 피페라실린, 타조박탐, 피밤피실린, 피브세팔렉신, 피브메실리남, 피브메실리남 염산, 플루락시도마이신, 프로피실린, 사르목실린, 설박탐, 설베니실린, 타람피실린, 테목실린, 테르코나졸, 티에나마이신, 티카르실린 및 이들의 유사체, 염 및 유도체를 포함한다.
아미노글리코시드는 이에 제한되는 것은 아니지만, 1,2'-N-DL-이소세릴-3',4'디데옥시카나마이신 B, 1,2'-N-DL-이소세릴-카나마이신 B, l,2'-N-[(S)-4-아미노-2-하이드록시부티릴]-3',4'-디데옥시카나마이신 B, l,2'-N-[(S)-4-아미노-2-하이드록시부티릴]카나마이신 B, l-N-(2-아미노부탄설포닐) 카나마이신 A, l-N-(2-아미노에탄설포닐)3',4'-디데옥시리보스타마이신, l-N-(2-아미노에탄설포닐)3'데옥시리보스타마이신, l-N-(2-아미노에탄설포닐)3'4'-디데옥시카나마이신 B, l-N-(2-아미노에탄설포닐) 카나마이신 A, l-N-(2 아미노에탄설포닐)카나마이신 B, l-N-(2-아미노에탄설포닐)리보스타마이신, 1-N-(2-아미노프로판설포닐)3'-데옥시카나마이신 B, l-N-(2-아미노프로판설포닐)3'4'-디데옥시 카나마이신 B, l-N-(2-아미노프로판설포닐) 카나마이신 A, 1-N-(2-아미노프로판설포닐) 카나마이신 B, l -N-(L-4-아미노-2-하이드록시-부티릴)2',3'-디데옥시-2'-플루오로카나마이신 A, l-N-(L-4-아미노-2-하이드록시-프로피오닐)2',3'-디데옥시-2'-플루오로카나마이신 A, l-N-DL-3',4'-디데옥시-이소세릴카나마이신 B,1-N-DL-이소세릴카나마이신, 1-N-DL-이소세릴카나마이신 B, l-N-[L-(-)-(알파-하이드록시 감마-아미노부티릴)]-XK-62-2,2',3'-디데옥시-2'-플루오로카나마이신 A, 2-하이드록시젠타마이신 3,2-하이드록시젠타마이신 B, 2-하이드록시젠타마이신 Bl, 2-하이드록시젠타마이신 JI-20A, 2-하이드록시젠타마이신 JI-20B, 3"-N-메틸-4"-C-메틸-3',4'-도데옥시 카나마이신 A, 3"-N-메틸-4"-C-메틸-3',4'-도데옥시 카나마이신 B, 3"-N-메틸-4"-C-메틸-3',4'-도데옥시-6' 메틸카나마이신 B, 3',4'-디데옥시-3'-에노-리보스타마이신, 3',4'-디데옥시네아민, 3',4'디데옥시리보스타마이신, 3'-디옥시-6'-N-메틸-카나마이신 B, 3'-디옥시네아민, 3'데옥시리보스타마이신, 3'-옥시사카로신, 3,3'-네포트레할로스디아민, 3-데메톡시-2"-N 포름이미도일이스타마이신 B 디설페이트 테트라하이드레이트, 3-디메톡시이스타마이신 B, 3-0-데메틸-2-N-포름이미도일이스타마이신 B, 3-0-데메틸이스타마이신 B, 3-트레할로스아민, 411,6 11-디데옥시디베카신, 4-N-글리실-KA-6606VI, 5"-아미노-3',4',5"-트리데옥시-부티로신 A, 611-데옥시디데카신, 61-에피포르티마이신 A, 6-데옥시-네오마이신 (6-데옥시-네오마이신 B 구조), 6-데옥시-네오마이신 B, 6-데옥시-네오마이신 C, 6-데옥시-파로모마이신, 액미마이신, AHB-3',4'-디데옥시리보스타마이신, AHB-3'-데옥시카나마이신 B, AHB-3'-데옥시네아민, AHB-3'-데옥시리보스타마이신, AHB-411-611-디데옥시디베카신, AHB-611-디옥시디베카신, AHB-디데옥시네아민, AHB-카나마이신 B, AHB-메틸-3'-데옥시카나마이신 B, 아미카신, 아미카신 설페이트, 아프라마이신, 아르베카신, 아스트로마이신, 아스트로마이신 설페이트, 베카나마이신, 블루엔소마이신, 보홀마이신, 부티로신, 부티로신 B, 카테눌린, 쿠마미딘 감마 1, 쿠마미딘 감마 2, D,L-l-N-(알파-하이드록시-베타-아미노프로피오닐)-XK-62-2, 닥티노마이신, 데-O-메틸-4-N-글리실-KA-6606VI, 데-0-메틸-KA-66061, 데-O-메틸-KA-70381, 데스토마이신 A, 데스토마이신 B, 디-N6',03-데메틸이스타마이신 A, 디베카신, 디베카신 설페이트, 디하이드로스트렙토마이신, 디하이드로스트렙토마이신 설페이트, 에피-포름아미도일글리시딜포르티마이신 B, 에피하이그로마이신, 포름이미도일-이스타마이신 A, 포름이미도일-이스타마이신 B, 포르티마이신 B, 포르티마이신 C, 포르티마이신 D, 포르티마이신 KE, 포르티마이신 KF, 포르티마이신 KG, 포르티마이신 KGl (입체이성질체 KG1/KG2), 포르티마이신 KG2 (입체이성질체 KG1/KG2), 포르티마이신 KG3, 프라마이세틴, 프라마이세틴 설페이트, 젠타마이신, 젠타마이신 설페이트, 글로베오마이신, 하이브리마이신 Al, 하이브리마이신 A2, 하이브리마이신 Bl, 하이브리마이신 B2, 하이브리마이신 Cl, 하이브리마이신 C2, 하이드록시스트렙토마이신, 하이그로마이신, 하이그로마이신 B, 이세파마이신, 이세파마이신 설페이트, 이스타마이신, 카나마이신, 카나마이신 설페이트, 카수가마이신, 리비도마이신, 마크로마이신, 마이크로마이신, 마이크로마이신 설페이트, 뮤타마이신, 마이오마이신, N-데메틸 1-7-0-데메틸셀레스티세틴, 데메틸셀레스티세틴, 이스타마이신의 메탄설폰산 유도체, 네브라마이신, 네오마이신, 네틸마이신, 올리고스타틴, 파로모마이신, 퀸토마이신, 리보스타마이신, 사카로신, 셀도마이신, 시소마이신, 소르비스틴, 스펙티노마이신, 스트렙토마이신, 토브라마이신, 트레할로스아민, 트레스타틴, 발리다마이신, 베르다마이신, 자일로스타틴, 자이고마이신 및 이들의 유사체, 염 및 유도체를 포함한다.
안사-유형 항생제는 이에 제한되는 것은 아니지만, 21-하이드록시-25-데메틸-25-메틸 티오프로토스트렙토바리신, 3-메틸 티오리팜피신, 안사미토신, 아트롭이소스트렙토바리신, 아와마이신, 할로마이신, 메이탄신, 나프토마이신, 리파부틴, 리파미드, 리팜피신, 리파마이신, 리파펜틴, 리팍시민 (예로, 지팍산®), 루브라디린, 스트렙토바리신, 토라이포마이신 및 이들의 유사체, 염 및 유도체를 포함한다.
항생제 안트라퀴논은 이에 제한되는 것은 아니지만, 아우라마이신, 시네루빈, 디트리사루비신, 디트리사루비신 C, 피가로산 프라질로마이신, 미노마이신, 라벨로마이신, 루돌포마이신, 설퓨르마이신 및 이들의 유사체, 염 및 유도체를 포함한다.
항생제 아졸은 이에 제한되는 것은 아니지만, 아자니다졸, 비포나졸, 부토코나졸, 클로르미다졸, 클로르미다졸 염산, 크로코나졸, 크로코나졸 일염산, 크로트리마졸, 디메트리다졸, 에코나졸, 에코나졸 니트레이트, 에닐로나졸, 펜티코나졸, 펜티코나졸 니트레이트, 페자티온, 플루코나졸, 플루트리마졸, 이소코나졸, 이소코나졸 니트레이트, 이트라코나졸, 케토코나졸, 라노코나졸, 메트로니다졸, 메트로니다졸 벤조에이트, 미코나졸, 미코나졸 니트레이트, 네티코나졸, 니모라졸, 니리다졸, 오모코나졸, 오미다졸, 옥시코나졸, 옥시코나졸 니트레이트, 프로페니다졸, 세크니다졸, 세르타코나졸, 세르타코나졸 니트레이트, 설코나졸, 설코나졸 니트레이트, 티니다졸, 티오코나졸, 보리코나졸 및 이들의 유사체, 염 및 유도체를 포함한다.
항생제 글리코펩티드는 이에 제한되는 것은 아니지만, 아칸토마이신, 액타플라닌, 아보파르신, 발히마이신, 블레오마이신 B (구리 블레오마이신), 클로로오리엔티신, 클로로폴리스포린, 데메틸반코마이신, 엔듀라시딘, 갈라카르딘, 구아니딜펀진, 해치마이신, 데메틸반코마이신, N-노나노일-테이코플라닌, 플레오마이신, 플라토마이신, 리스세틴, 스태필로시딘, 탈리소마이신, 테이코플라닌, 반코마이신, 빅토마이신, 자일로칸딘, 조르바마이신 및 이들의 유사체, 염 및 유도체를 포함한다.
마크로리드는 이에 제한되는 것은 아니지만, 아세틸류코마이신, 아세틸키타사마이신, 안골라마이신, 아지트로마이신, 바필로마이신, 브레펠딘, 카보마이신, 챨코마이신, 시라마이신, 클라리트로마이신, 콘카나마이신, 데이소발레릴-니다마이신, 데마이시노실-마이시나마이신, 디-0-메틸티아쿠마이시딘, 디리트로마이신, 에리트로마이신, 에리트로마이신 에스토레이트, 에리트로마이신 에틸숙시네이트, 에리트로마이신 락토비오네이트, 에리트로마이신 스테아레이트, 플루리트로마이신, 포커신, 포로마시딘, 하테루말리드, 조사마이신, 조사마이신 로피오네이트, 주베니마이신, 키타사마이신, 케토티아쿠마이신, 란카바시딘, 류코마이신, 마케신, 마리도마이신, 메갈로마이신, 메틸류코마이신, 메티마이신, 미데카마이신, 미오카마이신, 믹아미노실틸락톤, 믹시노마이신, 뉴트라마이신, 니다마이신, 노낙틴, 올레안드로마이신, 페닐아세틸델타마이신, 파마마이신, 피크로마이신, 로키타마이신, 로사라마이신, 록시트로마이신, 세데카마이신, 신코마이신, 스피라마이신, 스왈파마이신, 타크롤리무스, 텔리트로마이신, 티아쿠마이신, 틸미코신, 트레포네마이신, 트롤레안드로마이신, 타일로신, 벤투리시딘 및 이들의 유사체, 염 및 유도체를 포함한다.
항생제 뉴클레오시드는 이에 제한되는 것은 아니지만, 아미세틴, 안구스트마이신, 아자티미딘, 블라스티시딘 S, 에피로프림, 플루사이토신, 구게로틴, 밀디오마이신, 미코마이신, 뉴클레오시딘, 옥사노신, 퓨로마이신, 피라조마이신, 쇼우도마이신, 시네펀진, 스파르소게닌, 스피카마이신, 튜니카마이신, 우라실 폴리옥신, 벤기시드 및 이들의 유사체, 염 및 유도체를 포함한다.
항생제 펩티드는 이에 제한되는 것은 아니지만, 액티노마이신, 아쿨레아신, 알라조펩틴, 안포마이신, 아미티아마이신, 잘레리온 아르보리콜라 (Zalerion arboricola)로부터의 항진균제, 안트리마이신, 아피드, 아피대신, 아스파르토신, 아루로모마이신, 바시류신, 바실로마이신, 바실로펩틴, 박시트라신, 바가시딘, 베미나마이신, 베타-알라닐-L-타이로신, 보트로마이신, 카프레오마이신, 카스포펀진, 세파시딘, 세렉신, 실로펀진, 서쿨린, 콜리스틴, 사이클로뎁시펩티드, 시토파긴, 닥티노마이신, 댑토마이신, 데카펩티드, 데스옥시물룬도칼딘, 에카노마이신, 에키노칸딘 B, 에키노마이신, 에코마이신, 엔니아틴, 에타마이신, 파바틴, 페리마이신, 피셀로마이신, 플루오로노카티아신, 퓨사리시딘, 가르디마이신, 가타발린, 글로보펩틴, 글리포마이신, 그라마시딘, 허비콜린, 이오마이신, 이투린, 이요마이신, 이주펩틴, 자니에마이신, 잔티노신, 졸리펩틴, 카타노신, 킬러톡신, 리포펩티드 항생제, 잘레리온 종으로부터의 리포펩티드, 라이소박틴, 라이소자임, 마크로모마이신, 메가이닌, 멜리틴, 미카마이신, 무레이도마이신, 마이코플라넥신, 마이코섭틸린, 네오펩티플루오린, 네오비리 도그리세인, 네트롭신, 니신, 노카티아신, 노카티아신 6-데옥시글리코시드, 노시헵티드, 옥타펩틴, 파시다마이신, 펩타데카펩티드, 펩티플루오린, 퍼메틴, 파이토액틴, 파이토트렙신, 플라노티오신, 플러스박신, 폴실린, 폴리마이신 항생제 복합체, 폴리믹신 B, 폴리믹신 Bl, 폴리믹신 F, 프리네오카지노스타틴, 퀴노마이신, 퀴노프리스틴-달포프리시틴, 사프라신, 스트렙토마이세스 화합물, 섭틸린, 테이코플라닌 어글리콘, 텔로마이신, 서모티오신, 티오펩틴, 티오스트렙톤, 트리데캅틴, 추쉬마이신, 튜버액티노마이신, 타이로트리신, 발리노마이신, 비오마이신, 버지니아마이신, 제르바신 및 이들의 유사체, 염 및 유도체를 포함한다.
일부 구현예에서, 항생제 펩티드는 항-박테리아 및/또는 항-진균 활성을 소유하는 자연-발생하는 펩티드이다. 이러한 펩티드는 약용 식물 또는 척추동물 공급원으로부터 획득할 수 있다.
폴리엔은 이에 제한되는 것은 아니지만, 암포테리신, 아우레오펀진, 아이팍틴, 아졸로마이신, 블라티시딘, 칸디시딘, 칸디시딘 메틸에스테르, 칸디마이신, 칸디마이신 메틸에스테르, 키노프리신, 필리핀, 플라보펀진, 프라디신, 하마이신, 하이드로프리신, 레보린, 루센소마이신, 루크노마이신, 메디오시딘, 메디오시딘 메틸에스테르, 메파르트리신, 메틸암포테리신, 나타마이신, 니피마이신, 나이스타틴, 나이스타틴 메틸에스테르, 옥시프리신, 파르트리신, 펜타마이신, 페리마이신, 피마리신, 프리마이신, 프로티신, 리모시딘, 시스토마이코신, 소란지신, 트리코마이신 및 이들의 유사체, 염 및 유도체를 포함한다.
폴리에테르는 이에 제한되는 것은 아니지만, 20-데옥시-에피-나라신, 20-데옥시살리노마이신, 카리오마이신, 디아네마이신, 디하이드롤로노마이신, 에테로마이신, 이오노마이신, 이소-라사로시드, 라사로시드, 레노레마이신, 로노마이신, 라이소셀린, 모넨신, 나라신, 옥솔로노마이신, 폴리사이클릭 에테르 항생제, 살리노마이신 및 이들의 유사체, 염 및 유도체를 포함한다.
퀴놀론은 이에 제한되는 것은 아니지만, 알킬-메틸렌디옥시-4(1H)-2 5 옥소시놀린-3-카르복실산, 알라트로플록사신, 시녹사신, 시프로프록사신, 시프로프록사신 염산, 다노플록사신, 더모폰진 A, 에녹사신, 엔로플록사신, 플레로옥사신, 플루메퀸, 가티플록사신, 제미플록사신, 그레파플록사신, 레보플록사신, 로메플록사신, 로메플록사신 염산, 밀록사신, 목시플록사신, 나디플록사신, 날리딕산, 니푸로퀸, 노르플록사신, 오플록사신, 오비플록사신, 옥솔린산, 파주플록사신, 페플록사신, 페플록사신 메실레이트, 피페미드산, 피로미드산, 프레마플록사신, 로스옥사신, 루플록사신, 스파르플록사신, 테마플록사신, 토수플록사신, 트로바플록사신 및 이들의 유사체, 염 및 유도체를 포함한다.
항생제 스테로이드는 이에 제한되는 것은 아니지만, 아미노스테롤, 아스코스테로시드, 클라도스포리드 A, 디하이드로퓨시드산, 데하이드로-디하이드로퓨시드산, 데하이드로퓨시드산, 퓨시드산, 스쿠알아민 및 이들의 유사체, 염 및 유도체를 포함한다.
설폰아미드는 이에 제한되는 것은 아니지만, 클로르아민, 댑손, 마페니드, 프타릴설파티아졸, 숙시닐설파티아졸, 설파벤즈아미드, 설프아세트아미드, 설파클로르피리다진, 설파디아진, 설파디아진 은, 설파디크르아미드, 설파디메톡신, 설파독신, 설파구아니딘, 설파렌, 설파마존, 설파메라진, 셀파메타진, 설파메티졸, 설파메톡사졸, 설파메톡시피리다진, 설파모노메톡신, 설파목졸, 설파닐아미드, 설파페린, 설파페나졸, 설파피리딘, 설파퀴녹살린, 설파숙신아미드, 설파티아졸, 설파티오우레아, 설파톨아미드, 설파트리아진, 설프이소미딘, 설프이소옥사졸, 설프이소옥사졸 아세틸, 설파카바미드 및 이들의 유사체, 염 및 유도체를 포함한다.
테트라사이클린은 이에 제한되는 것은 아니지만, 디하이드로스테피마이신, 데메틸테트라사이클린, 어클라시노마이신, 아크로보마이신, 바우마이신, 브로모테트라사이클린, 세토사이클린, 클로르테트라사이클린, 클로모사이클린, 다우노루비신, 데메클로사이클린, 독소루비신, 독소루비신 염산, 독시사이클린, 라이메사이클린, 마르셀로마이신, 메클로사이클린, 메클로사이클린 설포살리실레이트, 메타사이클린, 미노사이클린, 미노사이클린 염산, 뮤제타마이신, 옥시테트라사이클린, 로디루비신, 로리테트라사이클린, 루보마이신, 세리루비신, 스테피마이신, 테트라사이클린 및 이들의 유사체, 염 및 유도체를 포함한다.
탄소 원자 골격에 약 6개 내지 약 14개의 탄소 원자를 갖는 디카르복실산은 미생물이 관여하는 피부 및 점막 장애의 치료에 특히 유용하다. 적합한 디카르복실산 모이어티는 이에 제한되는 것은 아니지만, 아디프산, 피멜산, 수베르산, 아제라산, 세박산, 1,11-운데칸이산, 1,12-도데칸이산, 1,13-트리데칸이산 및 1,14-테트라데칸이산을 포함한다. 따라서, 본 발명의 하나 이상의 구현예에서, 탄소 원자 골격에 약 6개 내지 약 14개의 탄소 원자를 갖는 디카르복실산, 뿐만 아니라 이들의 염 및 유도체 (예로, 에스테르, 아미드, 머캅토-유도체, 안하이드라이드)는 염증이 관여하는 피부 및 점막 장애의 치료에서 유용한 면역조절제이다. 아젤라산 및 이의 염 및 유도체가 바람직하다. 이것은 호기성 및 혐기성 유기체 둘 다, 상세하게 Propionibacterium acnes　및　Staphylococcus epidermidis에 미치는 항박테리아 효과를 갖고, 각질화를 정상화시키고, 악성 또는 과다활성 멜라닌 세포에 미치는 세포독성 효과를 갖는다. 바람직한 구현예에서, 디카르복실산은 10% 이상의 농도에서의 아젤라산이다. 바람직하게, 아젤라산의 농도는 약 10% 내지 약 25%이다. 이러한 농축물에서, 아젤라산은 여드름, 장미증 및 색소침착증과 같은 다양한 피부 장애의 치료에 적합하다.
일부 구현예에서, 항생제는 항생제 금속이다. 많은 금속 이온이 은, 구리, 아연, 수은, 주석, 납, 비스무틴, 카드뮴, 크롬 및 이들의 이온을 포함하여 항생제 활성을 소유하는 것으로 확인되었다. 이들 항생제　금속은 박테리아 또는 곰팡이 세포 내의 흡수 시 호흡 및 전자 전달계를 교란시킴으로써 이들의 효과를 발휘하는 것으로 이론화되어 왔다. 특히 은, 구리, 아연 및 금의 항미생물 금속 이온은 생체내 사용에 안전한 것으로 고려된다. 항미생물 은 및 은 이온은 이들이 신체 내로 실질적으로 흡수되지 않는 점으로 인해 특히 유용하다. 따라서, 하나 이상의 구현예에서, 항생제 금속은 은, 구리, 아연, 수은, 주석, 납, 비스무틴, 카드뮴, 크롬 및 금으로 이루어진 군으로부터 선택된 원소 금속으로 구성되고, 이는 입자, 미세입자, 나노입자 또는 콜로이드 입자로서 조성물에 현탁된다.
추가의 구현예에서, 항생제　금속은 이온성이다. 이온성　항생제 금속은 무기 또는 유기염 (반대이온과 결합됨), 유기금속 복합체 또는 중격제로서 제시될 수 있다. 무기 및 유기 반대이온의 비-결합 예는 설파디아진, 아세테이트, 벤조에이트, 카보네이트, 이오데이트, 요오드화물, 락테이트, 로레이트, 니트레이트, 옥사이드 및 팔미테이트, 음으로 하전된 단백질이다. 바람직한 구현예에서, 항생제　금속염은 은 아세테이트, 은 벤조에이트, 은 카보네이트, 은 이오데이트, 은 요오드화물, 은 락테이트, 은 로레이트, 은 니트레이트, 은 옥사이드, 은 팔미테이트, 은 단백질 및 은 설파디아진과 같은 은 염이다.
하나 이상의 구현예에서, 항생제　금속 또는 금속 이온은 중합체 또는 미네랄 (예로, 제올라이트, 점토 및 실리카)과 같은 기질 내에 포매된다.
하나 이상의 구현예에서, 항생제는 산소, 수소 과산화물, 벤조일 과산화물, 원소 할로겐 종과 같은 강한 산화제 및 자유 라디칼 방출 화합물, 뿐만 아니라 산소화된 할로겐 종, 표백제 (예로, 소듐, 칼슘 또는 마그네슘 하이포클로라이드 등), 퍼클로라이트 종, 요오드화물, 이오데이트 및 벤조일 과산화물을 포함한다. 퀴논과 같은 유기 산화제도 역시 포함된다. 이러한 제제는 강력한 광범위-스펙트럼 활성을 소유한다.
하나 이상의 구현예에서, 항생제는 양이온성 항미생물 제제이다. 박테리아 세포의 최외곽 표면은 보편적으로 순 음성 전하를 보유하고, 세포를 양이온성 물질에 민감하게 만든다. 양이온성 항생제의 예는, 일반적으로 적어도 하나의 주요 소수성 모이어티로 연결된 하나의 사차 질소를 포함하는 표면활성제인 사차 암모늄 화합물 (QAC)―QAC; 세트리미드 (테트라데실트리메틸 암모늄 브롬화물)와 같은 알킬기가 8 내지 18개 탄소 길이인 것의 혼합물인 알킬트리메틸 암모늄 브롬화물; 알킬기 (소수성 모이어티)가 가변 길이일 수 있는 n-알킬디메틸벤질 암모늄 염화물의 혼합물인 벤즈알코늄 염화물; 디알킬메틸 암모늄 할로겐화; 디알킬벤질 암모늄 할로겐화물; 및 간질 소수성 영역과 결합한 이-극성 양성 전하를 보유한 QAC 다이머를 포함한다.
하나 이상의 구현예에서, 양이온성 항미생물 제제는 중합체이다. 양이온성 항미생물 중합체는 예를 들면, 구아니드 중합체, 디구아니드 중합체 또는 디구아니드 모이어티 또는 벤즈알코늄기 또는 사차기 (예로, 사차 아민기)과 같은 다른 다른 양이온성 작용기를 포함한 측쇄를 갖는 중합체를 포함한다. 본원에 사용된 바, 용어 "중합체"는 세 개 이상의 반복 단위체를 포함한 임의의 유기 물질을 포함하고, 올리고머, 중합체, 공중합체, 블록 공중합체, 삼차중합체 등을 포함한다. 중합체 백본은 예를 들면 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 또는 폴리실란 중합체일 수 있다.
하나 이상의 구현예에서, 양이온성 항미생물 중합체는 중합체성 이구아니드 화합물이다. 기질에 적용될 때, 이러한 중합체는 미생물에 개입하여 파괴할 수 있는 장벽 필름을 형성하는 것으로 알려져 있다. 예시적인 중합체성 이구아니드 화합물은 폴리헥사메틸렌 이구아니드 (PHMB) 염이다. 다른 예시적인 이구아니드 중합체는 이에 제한되는 것은 아니지만 폴리(헥사메틸렌이구아니드), 폴리(헥사메틸렌이구아니드) 염산, 폴리(헥사메틸렌이구아니드) 글루코네이트, 폴리(헥사메틸렌이구아니드) 스테아레이트 또는 이들의 유도체를 포함한다. 하나 이상의 구현예에서, 항미생물 물질은 실질적으로 물-불용해성이다.
일부 구현예에서, 항생제는 　이구아니드, 삼구아니드, 비스이구아니드 및 이들의 유사체의 군으로부터 선택된다.
구아니드, 이구아니드, 이구아니딘 및 삼구아니드는 하나 이상의 전하를 바로 획득하는 분자를 포함하는 불포화된 질소이고, 이는 이들이 효과적인 항미생물 제제로 만든다. 구아니드, 이구아니드, 이구아니딘 및 삼구아니드의 기본 구조는 하기에 제공된다.
Figure pct00006
일부 구현예에서, 구아니드, 이구아니드, 이구아니딘 또는 삼구아니드는 단일 분자 내의 양이온성 및 소수성 도메인의 이극성 입체구조를 제공한다.
현재까지 항박테리아 제제로서 사용되어 왔던 구아니드, 이구아니드, 이구아니딘 및 삼구아니드는 클로르헥시딘 아세테이트, 클로르헥시딘 글루코네이트 및 클로르헥시딘 염산과 같은 클로르헥시딘 및 클로르헥시딘 염, 유사체 및 유도체, 피클록시딘, 알렉시딘 및 폴리헥사니드를 포함한다. 본 발명에 따라 고려가능하게 사용될 수 있는 구아니드, 이구아니드, 이구아니딘 및 삼구아니드는 클로르프로구아닐 염산, 프로구아닐 염산 (현재 항말라리아 제제로서 사용됨), 메포르민 염산, 펜포르민 및 부포르민 염산 (현재 항당뇨제로서 사용됨)이다.
또한, 하나 이상의 구현예에서, 항생제는 비-고전적인　항생제이고, 이에 제한되지 않지만 아보마이신, 아세토마이신, 아세톡시사이클로헥시미드, 아세틸나나오이신, Actinoplanes 종. 화합물, 액티노파이론, 아플라스타틴, 알바카르신, 알보펀진, 알리사마이신, 알파-R,S-메톡시카보닐벤질모네이트, 알트로마이신, 아미세틴, 아마이신, 아마이신 데만노일 화합물, 아미코마이신, 아나디마이신, 아니소마이신, 안트라마이신, 항-매독 면역물질, 항-결핵 면역물질, 대장균으로부터의 항생제, Streptomyces refuineus로부터의 항생제, 안티캡신, 안티마이신, 아플라스모마이신, 아라노로신, 아라노로시놀, 아루고마이신, 아스코퓨라논, 아스코마이신, 아스코신, Aspergillus flavus　항생제, 아수카마이신, 아우란티닌, 아루레올산 항생제 물질, 아우로독스, 아빌라마이신, 아지담페니콜, 아베나노마이신, 벤즈안트린, 벤질모네이트, 비코자마이신, 브라보마이신, 브로디모프림, 부타락틴, 칼시마이신, 칼바트산, 캔디플라네신, 카루모남, 카지노필린, 셀레스티세틴, 세파신, 세루레닌, 서비노마이신, 차트레우신, 클로르암페니콜, 클로르암페니콜 팔미테이트, 클로르암페니콜 숙시네이트 소듐, 클로르플라보닌, 클로로바이오신, 클로로카르신, 크로모마이신, 시클로피록스, 시클로피록스 올라민, 시트레아미신, 클라도스포린, 클라자마이신, 클레카마이신, 클린다마이신, 콜리포르민, 콜리노마이신, 코피아마이신, 코랄로파이로닌, 코리네칸딘, 쿠머마이신, 쿨핀, 쿠프리마이진, 사이클아미도마이신, 사이클로헥시미드, 닥틸로마이신, 다노마이신, 다누보마이신, 델아미노마이신, 데메톡시라파마이신, 데메틸사이토파이신, 더마딘, 데스다메틴, 데자일로실-베나노마이신, 슈도아글리콘, 디하이드로모시마이신, 디하이드로난시마이신, 디우마이신, 디나신, 도리고신, 다인마이신, 다인마이신 삼아세테이트, 엑테이나시딘, 에프로토마이신, 엔도마이신, 엔산코마이신, 에퀴세틴, 에리카마이신, 에스퍼라마이신, 에틸모네이트, 에버니노마이신, 펠다마이신, 플람바마이신, 플라벤소마이신, 플로르페니콜, 플루보마이신, 포스포마이신, 포스포노클로린, 프레데리카마이신, 프레놀리신, 퓨마질린, 퓨미펀진, 펀지논, 퓨사칸딘, 퓨사펀진, 겔베시딘, 글리도박틴, 그라하미마이신, 그라나티신, 그리세오풀빈, 그리세오비리딘, 그리소노마이신, 하유마이신, 하유미신, 하지미신, 헤다마이신, 헤네이코마이신, 헵텔리시드산, 홀로마이신, 휴미딘, 이소헤마틴산, 카나타킨, 카주사마이신, 크리스테닌, L-하이드로페닐아민, L-이소류실-L-2-아미노-4-(4'-아미노-2',5'-사이클로헥사디에닐) 유도체, 라나마이신, 레이나마이신, 렙토마이신, 리바노이신, 린코마이신, 로모펀진, 라이소리핀, 마그네시딘, 마누마이신, 멜라노마이신, 메톡시카보닐메틸모네이트, 메톡시카보닐에틸모네이트, 메톡시카보닐페닐모네이트, 메틸 슈도모네이트, 메틸모네이트, 미크로신, 미토말신, 모시마이신, 모네노마이신, 모노아세틸 클라도스포린, 모노메틸 클라도스포린, 무피로신, 무피로신 칼슘, 마이코박시딘, 마이리오신, 믹소파이로닌, 슈도아글리콘, 나나오마이신, 난시마이신, 나르게니신, 네오카시노스타틴, 네오에낙틴, 네오트라마이신, 니퓨르토이놀, 노카디신, 노갈라마이신, 노보바이오신, 옥틸모네이트, 올리보마이신, 오르토소마이신, 우데만신, 옥시라펜틴, 옥소글라우신 메티오다이드, 팍타신, 팍타마이신, 파푸라칸딘, 파울로마이신, 패올라물라리아, 펀지사이드, 페넬파마이신, 페닐, 세룰레닌, 페닐모네이트, 포리포마이신, 피리마이신, 플루로무티린, 폴리락톤 유도체, 폴리니트록신, 폴리옥신, 포르피로마이신, 프라디미신, 프레오마이신, 프로프-2-에닐모네이트, 프로토마이신, Pseudomonas　항생제, 슈도몬산, 퍼푸로마이신, 피리노데민, 피로이니트린, 피롤로마이신, 아미노, 클로로펜텐이산, 라파마이신, 레베카마이신, 레지스토마이신, 류테린, 레베로마이신, 리족티신, 로리딘, 루비플라빈, 나프티리디노마이신, 사프라마이신, 사페나마이신, 사르코마이신, 스크로풀라린, 셀레노마이신, 시카닌, 스파르타나마이신, 스펙티노마이신, 스폰지스타틴, 스트라비딘, 스트렙토라이디진,　Streptomyces arenae　항생제 복합체, 스트렙토니그린, 스트렙토비타신, 스트렙토조토신, 스트로빌루린 유도체, 스투보마이신, 설파메톡사졸-트리메토프림, 사카마이신, 테제라마이신, 테르펜테신, 테트로카신, 서모루빈, 서보자이모시딘, 티암페니콜, 티오아우린, 티오루틴, 티오마리놀, 티란다마이신, 톨리톡신, 트리코더민, 트리에노마이신, 트리메토프림, 트리옥사카린, 타이리사마이신, 움브리노마이신, 움페넬파마이신, 우라우치마이신, 우슨산, 우레도라이신, 바리오틴, 베루카린 및 이들의 유사체, 염 및 유도체를 포함한다.
하나 이상의 구현예에서, 항생제는 자연 발생하는　항생제　화합물이다. 본원에 사용된 바, 용어 "자연-발생하는　항생제"는 식물 또는 척추동물 공급원으로부터 획득되거나, 유래하거나, 추출되는 모든 항생제를 포함한다. 자연-발생하는　항생제 패밀리의 비-제한적인 예는 페놀, 레소시놀,　항생제 아미노글리코시드, 아나마이신, 퀴닌, 안트라퀴논,　항생제 당펩티드, 아졸, 마크로리드, 아빌라마이신, 아그로파이렌, 크니신, 아우쿠빈 항생제 사포닌 분획, 버버린 (이소퀴놀린 알칼로이드), 아크티오피크린 (세스퀴테르펜 락톤), 루푸론, 휴물론 (강한 산), 알리신, 하이퍼포린, 에치나코시드, 코니오세틴, 테트람산, 이마닌 및 노보이마닌을 포함한다.
시클로피록스 및 시클로피록솔아민은 곰팡이 살상, 곰팡이 증식억제 및 포자살상 활성을 소유한다. 이들은 Trichophytons 종, Microsporum 종, Epidermophyton 종 및 효모 (Candida albicans, Candida glabrata, 기타 칸디다 종 및 Cryptococcus neoformans)와 같은 광범위한 스펙트럼의 피부진균, 효모, 곰팡이 및 기타 곰팡이에 대한 활성을 갖는다. 일부 Aspergillus 종은 일부 Penicillium과 같이 시클로피록스에 민감하다. 마찬가지로, 시클로피록스는 많은 그램-양성 및 그램-음성 박테리아 (예로, 대장균 Proteus mirabilis, Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus 및 Streptococcus 종), 뿐만 아니라 Mycoplasma 종, Trichomonas vaginalis 및 Actinomyces에 효과적이다.
항생제를 포함하는 식물 오일 및 추출물도 역시　유용하다. 제제를 포함하는 식물의 비-제한적인 예는 타임,　Perilla, 라벤다, 차 나무, Terfezia clayeryi, Micromonospora, Putterlickia verrucosa, Putterlickia pyracantha, Putterlickia retrospinosa, Maytenus ilicifolia, Maytenus evonymoides, Maytenus aquifolia, Faenia interjecta, Cordyceps sinensis, 쿠치풀, 홀리 엉겅퀴, 플란테인, 버독, 홉, 에키나새, 부쿠, 샤파랄, 몰약, 레드 클로버 및 옐로우 독, 마늘 및 세인트존 워트를 포함한다. 본원에 기술된 항생제의 혼합물도 역시 채용될 수 있다.
C. 바이오마커
일부 구현예에서, 분석물 또는 분석물 결합제는 바이오마커이다. 일반적으로, 질환 및 장애의 바이오마커는 본원에 기술된 디바이스, 조성물 및 방법을 사용하여 검출되고/거나, 분석되고/거나, 정량될 수 있다. 본원에 기술된 디바이스, 조성물 및 방법을 사용한 바이오마커의 검출, 분석 및 정량은 피험자 (예로, 인간 피험자)에서 병태를 치료하는데 사용될 수 있는 치료의 과정을 결정하고 모니터링하는데 특히 유용하다. 바이오마커는 피험자가 질환 또는 장애를 갖거나 이를 발생시킬 위험이 있는지 여부를 결정하도록 피험자의 위장관에서 국소적으로 검출되고 분석될 수 있다. 또한 바이오마커는 질환 또는 장애로 진단된 피험자에서 특정한 치료 과정이 효과적인지 또는 변경되어야 하는지 여부를 결정하도록 본원에 기술된 조성물 및 방법을 사용하여 모니터링될 수 있다. 예를 들면, 일부 구현예에서, 염증 바이오마커(들)은 피험자가 IBD를 갖거나 이를 발생시킬 위험이 있는지 여부를 결정하도록 본원에 기술된 섭취가능한 디바이스를 사용하여 피험자에서 검출되고 분석된다. 필요하면, 피험자는 다음으로 하나 이상의 치료 과정 (예로, 항-TNFa 항체)이 투여될 수 있고, 이러한 염증 바이오마커(들)은 치료의 효능을 평가하도록 모니터링될 수 있다.
일부 구현예에서, 바이오마커는 피험자가 질환 또는 장애를 갖거나 이를 발생시킬 위험이 있는지 여부를 결정하도록 피험자에서 검출되고 분석된다. 이들 질환 또는 장애는 피험자의 위장관 내에서 또는 피험자의 비-위장관 부위에서 일어날 수 있다. 예를 들면, 위장관에 존재하는 바이오마커는 전신적 질환 또는 장애를 나타낼 수 있다. 일부 구현예에서, 바이오마커는 전신적 질환 또는 장애와 연관된다. 일부 구현예에서, 바이오마커는 하나 이상의 GI 장애, 염증, 암, 감염성 질환, 간 질환 및 염증성 질환과 연관된다. 예시적인 부류의 바이오마커는 항체 (예로, 치료용 항체), 항원 (예로, 박테리아 항원) 및 사이토카인을 포함한다. 일부 구현예에서, 분석물 또는 분석물 결합제는 바이오마커, 예로, GI 장애의 바이오마커이다. GI 장애의 검출, 진단 또는 치료 효능의 모니터링을 위한 바이오마커 예의 구체적인 목록은 인터페론-K, IL-1J, IL-6, IL-22, IL-17A, TNFI, IL-2, 기억 세포 (CD44+CD45RB-CD4+ 세포); α4J7; VEGF; ICAM ; VCAM; SAA; 칼프로텍틴; 락토페린; FGF2; TGFb; ANG-1; ANG-2; PLGF; 생물학제 (예로, 인플릭시맙 (REMICADE); 아달리무맙 (HUMIRA); 우스테키누맙 (STELARA); 베돌리주맙 (ENTYVIO); 골리무맙 (SIMPONI); Jak 저해제 등 기타); EGF; IL12/23p40; GMCSF; A4 B7; AeB7; CRP; SAA; ICAM; VCAM; AREG; EREG; HB-EGF; HRG; BTC; TGFα; SCF; TWEAK; MMP-9; MMP-6; 세아캄 CD66; IL10; ADA; Madcam-1; CD166 (AL CAM); FGF2; FGF7; FGF9; FGF19; 항-호중구 세포질 항체 (ANCA); 항-Saccharomyces cerevisiae 항체 IgA (ASCAA); 항-Saccharomyces cerevisiae 항체 IgG (ASCAG); 항-Clostridium 클러스터 XIVa 플라겔린 CBir1 항체 (CBir1); 항-Clostridium 클러스터 XIVa 플라겔린 2 항체 (A4-Fla2); 항-Clostridium 클러스터 XIVa 플라겔린 X 항체 (FlaX); 항-Escherichia coli 외막 단백질 C (OmpC); 핵주위 항-호중구 세포질 항체 (ANCA); 앰피레귤린 단백질 (AREG); 베타셀루린 단백질 (BTC); 표피 성장인자 (EGF); 에피레귤린 단백질 (EREG); 헤파린 결합 표피 성장인자 (HBEGF); 간세포 성장인자 (HGF); 뉴레귤린-1 (HRG); 형질전환 성장인자 알파 (TGFA); C-반응성 단백질 (CRP); 혈청 아밀로이드 (SAA); 세포간 접착 분자 1 (ICAM-1); 혈관 세포 접착 분자 1 (VCAM-1); 및 장 상피를 기반하는 섬유모세포를 포함한다.
일부 구현예에서, 바이오마커 예를 들면 항-글리신; 항-Saccharomyces cerevisiae (ASCA); 항-라미나리바이오시드 (ALCA); 항-키토바이오시드 (ACCA); 항-만노바이오시드 (AMCA); 항-라미나린 (항-L); 항-키틴 (항-C) 항체: 항-외막 포린 C (항-OmpC), 항-Cbir1 플라겔린; 항-I2 항체; 외분비 췌장 표적화 자가항체 (PAB); 핵주위 항-호중구 항체 (pANCA); 및 칼프로텍틴과 같은 IBD 바이오마커이다.
일부 구현예에서, 바이오마커는 막 복구, 섬유증, 혈관신생과 연관된다. 특정 구현예에서, 바이오마커는 염증 바이오마커, 항-염증 바이오마커, MMP 바이오마커, 면역 마커 또는 TNF 경로 바이오마커이다. 일부 구현예에서, 바이오마는 장-특이적이다.
조직 시료의 경우, HER2가 세포독성 T 세포에 관한 바이오마커로서 사용될 수 있다. 추가적으로, 다른 사이토카인 수준이 조직 (예로, 포스포 STAT 1, STAT 3 및 STAT 5), 혈장 (예로, VEGF, VCAM, ICAM, IL-6) 또는 둘 다에서 바이오마커로서 사용될 수 있다.
일부 구현예에서, 바이오마커는 예를 들면, 면역글로불린 M (IgM), 면역글로불린 D (IgD), 면역글로불린 G (IgG), 면역글로불린 E (IgE) 및/또는 면역글로불린 (IgA)과 같은 하나 이상의 면역글로불린을 포함한다. 일부 구현예에서, IgM은 감염 및/또는 염증의 바이오마커이다. 일부 구현예에서, IgD는 자가면역 질환의 바이오마커이다. 일부 구현예에서, IgG는 알츠하이머병 및/또는 암의 바이오마커이다. 일부 구현예에서, IgE는 천식 및/또는 알레르기 유발원 면역요법의 바이오마커이다. 일부 구현예에서, IgA는 신장병의 바이오마커이다.
일부 구현예에서, 바이오마커는 높은 민감성 C-반응성 단백질 (hsCRP); 7α하이드록시-4-콜레스텐-3-온 (7aC4); 항-엔도마이시알 IgA (EMA IgA); 항-인간 조직 트랜스글루타미나제 IgA (tTG IgA); 비탁법에 의한 총 혈청; 분변 칼프로텍틴; 또는 분변 위창자 병원균이다.
일부 구현예에서, 바이오마커는
a) 항-글리아딘 IgA 항체, 항-글리아딘 IgG 항체, 항-조직 트랜스글루타미나제 (tTG) 항체, 항-엔도마이시알 항체;
b)i) ASCA-A, ASCA-G, ANCA, pANCA, 항-OmpC 항체, 항-CBir1 항체, 항-FlaX 항체 또는 항-A4-Fla2 항체인 혈청학적 바이오마커;
b)ii) VEGF, ICAM, VCAM, SAA 또는 CRP인 염증 바이오마커;
b)iii) 유전적 바이오마커 ATG16L1, ECM1, NKX2-3 또는 STAT3의 유전형;
c) 박테리아 항원 항체 바이오마커;
d) 마스트 세포 바이오마커;
e) 염증 세포 바이오마커;
f) 담즙산 흡수장애 (BAM) 바이오마커;
g) 카인우레닌 바이오마커; 또는
h) 세로토닌 바이오마커:이다.
일부 구현예에서, 바이오마커는 항-Fla1 항체, 항-Fla2 항체, 항-FlaA 항체, 항-FliC 항체, 항-FliC2 항체, 항-FliC3 항체, 항-YBaN1 항체, 항-ECFliC 항체, 항-Ec0FliC 항체, 항-SeFljB 항체, 항-CjFlaA 항체, 항-CjFlaB 항체, 항-SfFliC 항체, 항-CjCgtA 항체, 항-Cjdmh 항체, 항-CjGT-A 항체, 항-EcYidX 항체, 항-EcEra 항체, 항-EcFrvX 항체, 항-EcGabT 항체, 항-EcYedK 항체, 항-EcYbaN 항체, 항-EcYhgN 항체, 항-RtMaga 항체, 항-RbCpaF 항체, 항-RgPilD 항체, 항-LaFrc 항체, 항-LaEno 항체, 항-LjEFTu 항체, 항-BfOmpa 항체, 항-PrOmpA 항체, 항-Cp10bA 항체, 항-CpSpA 항체, 항-EfSant 항체, 항-LmOsp 항체, 항-SfET-2 항체, 항-Cpatox 항체, 항-Cpbtox 항체, 항-EcSta2 항체, 항-Ec0Stx2A 항체, 항-CjcdtB/C 항체, 항-CdTcdA/B 항체 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 박테리아 항원 항체 바이오마커이다.
일부 구현예에서, 바이오마커는 베타-트립타제, 히스타민, 프로스타글란딘 E2 (PGE2) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 마스트 세포 바이오마커이다.
일부 구현예에서, 바이오마커는 CRP, ICAM, VCAM, SAA, GROa 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 염증 바이오마커이다.
일부 구현예에서, 바이오마커는 7α하이드록시-4-콜레스텐-3-온, FGF19 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 담즙산 흡수장애 바이오마커이다.
일부 구현예에서, 바이오마커는 카인우레닌 (K), 카인우레닌산 (KyA), 안트라닐산 (AA), 3-하이드록시카인우레닌 (3-HK), 3-하이드록시안트라닐산 (3-HAA), 잔투렌산 (XA), 퀴놀린산 (QA), 트립토판, 5-하이드록시트립토판 (5-HTP) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 카인우레닌 바이오마커이다.
일부 구현예에서, 바이오마커는 세로토닌 (5-HT), 5-하이드록시인돌아이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 세로토닌 바이오마커이다.
추가적인 바이오마커는 예로 본원에 이의 전문이 참고문헌으로 통합되는 미국 특허 9,739,786에 개시되어 있다.
일부 구현예에서, 바이오마커는 간 질환 또는 장애와 연관된다. 일부 구현예에서, 분석물 또는 분석물 결합제는 간 질환 또는 간 장애의 바이오마커이다. 일부 구현예에서, 본원에 기술된 디바이스, 조성물 및 방법은 간 질환 또는 장애와 연관된 바이오마커를 검출하고/거나, 분석하고/거나 정량하는 데, 예로 피험자가 간 질환 또는 장애를 갖거나 이를 발생시킬 위험이 있는지 여부를 결정하는데 사용될 수 있다. 일부 구현예에서, 본원에 기술된 디바이스, 조성물 및 방법은 피험자가 간 질환 또는 장애 (예로, NASH)를 갖거나 이를 발생시킬 위험이 있는지 여부를 결정하도록, 피험자의 위장관으로부터의 시료에서 분석물 (예로, 바이오마커)을 검출하는데 사용될 수 있다. 일부 구현예에서, 본원에 기술된 디바이스, 조성물 및 방법을 사용한 간 질환 바이오마커의 검출, 분석 및 정량은 피험자 (예로, 인간 피험자)에서 간 질환 또는 장애를 치료하는데 사용될 수 있는 치료의 과정을 결정하고 모니터링하는데 사용될 수 있다. 간 질환 또는 장애의 검출, 진단 또는 치료 효능의 모니터링을 위한 바이오마커 예의 구체적인 목록은 빌리루빈, 감마-글루타밀 전이효소 (GGT), 햅토글로빈, 아포지질단백질 A1, 알파2-마크로글로불린, 콜레스테롤, 트리글리세라이드, 알라닌 아미노전이효소 (ALT), 아스파테이트 아미노전이효소 (AST), 포도당, 사이토케라틴-18 (CK18) 단편, 하이알루론산, TGF-β, 지방산 결합 단백질, 하이드록시스테로이드 17-베타 탈수소효소 13 (17b-HSD13), 글루타밀 디펩티드, 글루타밀 발린, 글루타밀 류신, 글루타밀 페닐알라닌, 글루타밀타이로신, 카르니틴, 부틸카르니틴, 라이신, 타이로신, 이소류신, 글리세로포스파티딜콜린, 글리세릴포스포릴에탄올아민, 타우린, 글리신 컨쥬게이트, 타우로콜린산, 타우로데옥시콜린산, 락테이트, 글루타메이트, 시스테인-글루타치온 디설파이드, 카프레이트, 10-운데세노에이트, 올레일-라이소포스파티딜콜린, 산화 및 환원된 글루타치온, 글루타메이트, 아데노신 트리포스페이트, 크레아틴, 콜린산 및 글리코데옥시콜린산을 포함한다. 간 질환 및 장애를 위한 추가적인 바이오마커, 뿐만 아니라 치료제는 당해 기술분야에 공지되어 있다 (예로, 본원에 참고문헌으로 통합되는 Hirsova and Gores (2015) Cell. Mol. Gastroenterol. Hepatol. 1(1): 17-27; Willebrords et al. (2015) Progress in Lipid Research 59: 106-125; Alkhouri et al. (2011) Expert Rev. Gastroenterol. Hepatol. 5(2): 201-12; Wang (2014) Cell Death and Disease 5: e996; 및 Alonso et al. (2017) Gastroenterology 152: 1449-61 참조).
D. 치료제
일부 구현예에서, 분석물 또는 분석물 결합제는 치료제, 치료제의 단편 및/또는 치료제의 대사물이다. 하기에 제공된 조성물 및 방법은 치료제, 치료제의 단편 및/또는 치료제의 대사물을 검출하고/거나, 분석하고/거나 정량하는데 역시 사용될 수 있다. 예시적인 치료제는 항체, 핵산 (예로, 억제성 핵산), 소분자 및 프로바이오틱과 같은 생 바이오치료제를 포함한다. 일부 구현예에서, 본원에 기술된 임의의 검출 방법에 사용된 분석물 또는 분석물 결합제는 약물 또는 치료제이다. 일부 구현예에서, 약물 또는 치료제는 염증성 장 질환 (IBD), 예를 들면 크론병 또는 궤양성 장염 (UC)의 치료에 사용된다. 염증성 잘 질환을 치료하거나 예방하는 이러한 제제의 비-제한적인 예는 사이토카인 생산을 억압하거나, 자가-항원 발현을 하향조절하거나 억압하거나, MHC 항원을 차단하는 물질을 포함한다. 이러한 제제의 예는 CHST15 저해제 (예로, STNM01); IL-6 수용체 저해제 (예로, 토시리주맙); IL-12/IL-23 저해제 (예로, 우스테키누맙 및 브라지쿠맙); 인테그린 저해제 (예로, 베돌리주맙 및 나탈리주맙); JAK 저해제 (예로, 토시파시티닙); SMAD7 저해제 (예로, 몬게르센); IL-13 저해제; IL-1 수용체 저해제; TLR 작용제 (예로, 카파프록트); 줄기 세포 (예로, Cx601); 2-아미노-6-아릴-5-치환된 피리미딘 (미국 특허 4,665,077 참조); 비-스테로이드성 항-염증 약물 (NSAID); 갱시클로비르; 타크롤리무스; 코티졸 또는 알도스테론과 같은 글루코코티코이드; 이클로옥시게나제 저해제와 같은 항염증제; 5-리포옥시게나제 저해제; 류코트리엔 수용체 길항제; 아자티오프린 또는 마이코페놀레이트 모페틸 (MMF)과 같은 퓨린 길항제; 사이클로포스파미드와 같은 알킬화제; 브로모크립틴; 다나졸; 다프손; 글루타르알데히드 (미국 특허 4,120,649에 기술된 바와 같이 MHC 항원을 차단함); MHC 항원 및 MHC 단편에 대한 항-개별특이 항체 ; 사이클로스포린; 6-머캅토퓨린; 코티코스테로이드 또는 글루코코티코스테로이드 또는 글루코코티코이드 유사체와 같은 스테로이드, 예로 프레드니손, SOLU-MEDROL®를 포함한 메틸프레드니솔론, 메틸프레드니솔론 소듐 숙시네이트 및 덱사메타손; 메토트렉세이트 (경구 또는 피하)와 같은 디하이드로폴레이트 환원효소 저해제; 클로로퀸 및 하이드록시클로로퀸과 같은 항-말라리아 제제; 설파라진; 레플루노미드; 항-인터페론-알파, -베타 항체, 항-종양 괴사인자 (TNF)-알파 항체 (인플릭시맙 (REMICADE®) 또는 아달리무맙), 항-TNF-알파 면역어드헤신 (etanercept), 항-TNF-베타 항체, 항-인터루킨-2 (IL-2) 항체 및 항-IL-2 수용체 항체, 및 항-인터루킨-6 (IL-6) 수용체 항체 및 길항제를 포함하는 사이토카인 또는 사이토카인 수용체 항체 또는 길항제; 항-CD1 la 및 항-CD18 항체를 포함한 항-LFA-1 항체; 항-L3T4 항체; 이종유래 항-림프구 글로불린; 범용-T 항체, 항-CD3 또는 항-CD4/CD4a 항체; LFA-3 결합 도메인을 포함한 용해성 펩티드 (1990년 7월 26에 공개된 국제특허출원 WO 90/01887); 스트렙토키나제; 형질전환 성장인자-베타 (TGF-베타); 스트렙토도마제; 숙주로부터의 RNA 또는 DNA; FK506; RS-61443; 클로르암부실; 데옥시스퍼구아린; 라파마이신; T-세포 수용체 (Cohen et al, 미국 특허 5,114,721); T-세포 수용체 단편 (Offner et al. Science, 251: 430-432 (1991); 국제특허출원 WO 90/11294; Janeway, Nature, 341: 482 (1989); 및 WO 91/01133); BAFF 또는 BR3 항체 또는 면역어드헤신과 같은 BAFF 길항제 및 zTNF4 길항제 (리뷰를 위해, Mackay and Mackay, Trends Immunol, 23: 113-5 (2002) 참조 및 하기 정의 역시 참조); CD40-CD40 리간드 (예로, Durie et al, Science, 261: 1328-30 (1993); Mohan et al, J. Immunol, 154: 1470-80 (1995)) 및 CTLA4-Ig (Finck et al, Science, 265: 1225-7 (1994))에 대한 차단 항체를 포함하여 항-CD40 수용체 또는 항-CD40 리간드 (CD 154)와 같은 T 세포 헬퍼 신호로 간섭하는 10개의 생물학적 제제; 및 T10B9와 같은 T-세포 수용체 항체 (유럽 특허 EP340,109)를 포함한다. 제제의 비-제한적인 예는 부데노시드; 표피 성장인자; 아미노살리실레이트; 메트로니다졸; 메살아민; 올살라진; 발살라진; 항산화제; 트롬복산 저해제; IL-1 수용체 길항제; 항-IL-1 단일클론 항체; 성장인자; 엘라스타제 저해제; 피리디닐이미다졸 화합물; TNF 길항제; IL-4, IL-10, IL-13 및/또는 TGFβ 사이토카인 또는 이들의 작용제 (예로, 작용제 항체); IL-11; 프레드니솔론, 덱사메타손 또는 부데니소드의 글루쿠로니드- 또는 덱스트란-컨쥬게이션된 전구약물; ICAM-I 안티센스 포스포로티오에이트 올리고데옥시뉴클레오티드 (ISIS 2302; Isis Pharmaceuticals, Inc.); 용해성 보체 수용체 1 (TPlO; T Cell Sciences, Inc.); 서방성 메살라진; 혈소판 활성화 인자 (PAF)의 길항제; 시프로프록사신; 및 리노케인을 포함한다. UC를 위한 제제의 예는 경증의 경우 설파살라진 및 관련 살리실레이트-포함 약물 및 중증의 경우 코티코스테로이드 약물이다. 간 질환 또는 장애 (예로, 간 섬유증 또는 NASH)의 치료에 사용될 수 있는 예시적인 치료제는 엘라피브라노르 (GFT 505; Genfit Corp.), 오베티콜린산 (OCA; Intercept Pharmaceuticals, Inc.), 센크리비록 (CVC; Allergan plc), 셀론서팁 (이전의 GS-4997; Gilead Sciences, Inc.), 항-LOXL2 항체 (심투주맙 (이전의 GS 6624; Gilead Sciences, Inc.)), GS-9450 (Gilead Sciences, Inc.), GS-9674 (Gilead Sciences, Inc.), GS-0976 (이전의 NDI-010976; Gilead Sciences, Inc.), 엠리카산 (Conatus Pharmaceuticals, Inc.), 아라키딜-아미도 콜란산 (아람콜®; Galmed Pharmaceuticals Ltd.), AKN-083 (아레르간 plc (Akarna Therapeutics Ltd.)), TGFTX4 (Genfit Corp.), TGFTX5 (Genfit Corp.), TGFTX1 (Genfit Corp.), RoRγ 작용제 (예로, LYC-55716; Lycera Corp.), 회장 담즙산 운반체 (iBAT) 저해제 (예로, 엘로비지바트, Albireo Pharma, Inc.; GSK2330672, GlaxoSmithKline plc; 및 A4250, Albireo Pharma, Inc.), 줄기 세포, CCR2 저해제, 바독솔론 메틸 (Reata Pharmaceuticals, Inc.), 골 형태유전 단백질-7 (BMP-7) 모사체 (예로, THR-123 (예로, Sugimoto et al. (2012) Nature Medicine 18: 396-404 참조), 항-TGF-b 항체 (예로, 프레소리무맙; 또한 본원에 참고문헌으로 통합되는 미국 특허 7,527,791 및 8,383,780 참조), 피르페니돈 (에스브리에트®, Genentech USA Inc.), 항-인테그린 αvβ6 항체, 항-연결조직 성장인자 (CTGF) 항체 (예로, 팜레브루맙; FibroGen Inc.), 펜톡시필린, 혈-관 내피 성장인자 (VEGF), 레닌 안지오텐신 알도스테론 시스템 (RAAS) 저해제 (예로, 레닌 저해제 (예로, 펩스타틴, CGP2928, 알리스키렌), 또는 ACE 저해제 (예로, 캄프토프릴, 조페노프릴, 에나라프릴, 라미프릴, 퀴나프릴, 페린도프릴, 리시노프릴, 베나제프릴, 이미다프릴, 포시노프릴 및 트란돌라프릴)), 트롬보스폰딘, 스타틴, 바르독솔론, PDE5 저해제 (예로, 시데나필, 바르데나필 및 타다라필), NADPH 옥시다제-1 (NOX1) 저해제 (예로, 본원에 참고문헌으로 통합되는 미국 특허 공개 2011/0178082 참조), NADPH 옥시다제-4 (NOX4) 저해제 (예로, 본원에 참고문헌으로 통합되는 미국 특허 공개 2014/0323500 참조), ETA 길항제 (예로, 시타젠탄, 암브리센탄, 아트라센탄, BQ-123 및 지보텐탄), 닌데다닙 (Boehringer Ingelheim), INT-767 (Intercept Pharmaceuticals, Inc.), VBY-376 (Virobay Inc.), PF-04634817 (Pfizer), EXC 001 (Pfizer), GM-CT-01 (Galectin Therapeutics), GCS-100 (La Jolla Pharmaceuticals), 간세포 성장인자 모사체 (레파날린®; Angion Biomedica), SAR156597 (Sanofi), 트라로키누맙 (AstraZeneca), 포마리도미드 (Celgene), STX-100 (Biogen IDEC), CC-930 (Celgene), 항-miR-21 (Regulus Therapeutics), PRM-151 (Promedior), BOT191 (BiOrion), 팔로미드 529 (Paloma Pharamaceuticals), IMD1041 (IMMD, Japan), 세레락신 (Novartis), PEG-릴랙신 (Ambrx and Bristol-Myers Squibb), ANG-4011 (Angion Biomedica), FT011 (Fibrotech Therapeutics), 피르페니돈 (InterMune), F351 (피르페니돈 유도체 (GNI Pharma), 비타민　E (예로, 토코트리에놀 (알파, 베타, 감마 및 델타) 및 토코페롤 (알파, 베타, 감마 및 델타)), 펜톡시필린, 인슐린 민감화제 (예로, 로지글리타존 및 피오글리타존), 카텝신 B 저해제 R-3020, 에나너셉트 및 이의 바이오시밀러, Fas의 활성화를 차단하는 펩티드 (예로, 본원에 참고문헌으로 통합되는 국제특허출원 WO 2005/117940 참조), 캐스파제 저해제 VX-166, 캐스파제 저해제 Z-VAD-fmk, 파수딜, 벨나카산 (VX-765) 및 프랄나카산 (VX-740)이다.
예시적인 추가적 치료제는 하기에 제공되고, 본원에서의 방법을 사용하여 검출되고 분석될 수 있는 예시적인 약물 부류 및 각각에 대한 예시적인 구현예를 포함한다.
1.TNF 저해제
용어 "TNFα 저해제"는 TNFα 활성 및/또는 발현을 직접적으로 또는 간접적으로 억제하거나, 손상시키거나, 감소시키거나, 하향조절하거나 차단하는 제제를 말한다. 일부 구현예에서, TNFα 저해제는 억제성 핵산, 항체 또는 이의 항원-결합 단편, 융합 단백질, 용해성 TNFα 수용체 (용해성 TNFR1 또는 용해성 TNFR2), 또는 소분자 TNFα 길항제이다. 일부 구현예에서, 억제성 핵산은 리보자임, 작은 헤어핀 RNA, 작은 간섭 RNA, 안티센스 핵산 또는 앱타머이다.
TNFα 활성 및/또는 발현을 직접적으로 억제하거나, 손상시키거나, 감소시키거나, 하향조절하거나 차단하는 예시적인 TNFα 저해제는 예로, 세포 (예로, 포유동물 세포)에서 이의 수용체 (TNFR1 및/또는 TNFR2)에 TNFα의 결합을 억제하거나 감소시키고/거나, TNFα 또는 TNFα의 수용체 (TNFR1 또는 TNFR2)의 발현 수준을 억제하거나 감소시킬 수 있다. TNFα 활성 및/또는 발현을 직접적으로 억제하거나, 손상시키거나, 감소시키거나, 하향조절하거나 차단하는 TNFα 저해제의 비-제한적인 예는 억제성 핵산 (예로, 본원에 기술된 억제성 핵산의 임의의 예), 항체 또는 이의 단편, 융합 단백질, 용해성 TNFα 수용체 (예로, 용해성 TNFR1 또는 용해성 TNFR2) 및 소분자 TNFα 길항제를 포함한다.
TNFα 활성 및/또는 발현을 간접적으로 억제하거나, 손상시키거나, 감소시키거나, 하향조절하거나 차단할 수 있는 예시적인 TNFα 저해제는 예로 포유동물 세포에서 TNFα 수용체 (예로, TNFR1 또는 TNFR2)의 하류 신호전달의 수준을 억제하거나 감소시키고/거나 (예로, 포유동물 세포에서 다음의 신호전달 단백질 중 하나 이상의 수준 및/또는 활성을 감소시킴: TRADD, TRAF2, MEKK1/4, MEKK4/7, JNK, AP-1, ASK1, RIP, MEKK 3/6, MAPK, NIK, IKK 및 NF-κB), 포유동물 세포에서 TNFα-유도성 유전자 발현의 수준을 감소시킬 수 있다 (예로, NF-κB, c-Jun 및 ATF2의 군으로부터 선택된 하나 이상의 전사인자에 의해 조절된 유전자의 전사를 감소시킴). TNFα 수용체의 하류 신호전달의 설명은 Wajant et al., Cell Death Differentiation 10: 45-65, 2003 (본원에 참고문헌으로 통합됨)에 제공된다. 예를 들면, 이러한 간접 TNFα 저해제는 TNFα 수용체의 하류 신호전달 성분 (예로, 본원에 기술되거나 당해 기술분야에 공지된 TNFα 수용체의 하류 신호전달 성분 중 임의의 하나 이상), TNFα-유도성 유전자 (예로, 당해 기술분야에 공지된 TNFα-유도성 유전자) 또는 NF-κB, c-Jun 및 ATF2의 군으로부터 선택된 전사인자를 표적하는 (발현을 감소시킴) 억제성 핵산일 수 있다.
다른 예에서, 이러한 간접 TNFα 저해제는 TNFα 수용체의 하류 신호전달 성분 (예로, 본원에 기술되거나 당해 기술분야에 공지된 임의의 TNFα 수용체의 하류 신호전달 성분)의 소분자 저해제, TNFα-유도성 유전자에 의해 인코딩된 단백질 (예로, 당해 기술분야에 공지된 TNFα-유도성 유전자에 의해 인코딩된 임의의 단백질)의 소분자 저해제 또는 NF-κB, c-Jun 및 ATF2의 군으로부터 선택된 전사인자의 소분자 저해제일 수 있다.
다른 구현예에서, TNFα 저해제는 포유동물 세포에서 TNFα mRNA 전사, TNFα mRNA 안정화 및 TNFα mRNA 해독을 유도하는 신호전달 경로에 관여하는 하나 이상의 성분 (예로, CD14, MyD88, IRAK, 지질다당류 결합 단백질 (LBP), TRAF6, ras, raf, MEK1/2, ERK1/2, NIK, IKK, IκB, NF-κB, rac, MEK4/7, JNK, c-jun, MEK3/6, p38, PKR, TTP 및 MK2의 군으로부터 선택된 하나 이상의 성분)을 간접적으로 억제하거나, 손상시키거나, 감소시키거나, 하향조절하거나, 차단할 수 있다. 예를 들면, 이러한 간접 TNFα 저해제는 포유동물 세포에서 TNFα mRNA 전사, TNFα mRNA 안정화 및 TNFα mRNA 해독을 유도하는 신호전달 경로에 관여하는 성분 (예로, CD14, MyD88, IRAK, 지질다당류 결합 단백질 (LBP), TRAF6, ras, raf, MEK1/2, ERK1/2, NIK, IKK, IκB, NF-κB, rac, MEK4/7, JNK, c-jun, MEK3/6, p38, PKR, TTP 및 MK2의 군으로부터 선택된 성분)을 표적하는 (발현을 감소시킴) 억제성 핵산일 수 있다. 다른 예에서, 간접 TNFα 저해제는 포유동물 세포에서 TNFα mRNA 전사, TNFα mRNA 안정화 및 TNFα mRNA 해독을 유도하는 신호전달 경로에 관여하는 성분 (예로, CD14, MyD88, IRAK, 지질다당류 결합 단백질 (LBP), TRAF6, ras, raf, MEK1/2, ERK1/2, NIK, IKK, IκB, NF-κB, rac, MEK4/7, JNK, c-jun, MEK3/6, p38, PKR, TTP 및 MK2의 군으로부터 선택된 성분)의 소분자 저해제이다.
억제성 핵산
포유동물 세포에서 TNFα, TNFR1, TNFR2, TRADD, TRAF2, MEKK1/4, MEKK4/7, JNK, AP-1, ASK1, RIP, MEKK 3/6, MAPK, NIK, IKK, NF-κB, CD14, MyD88, IRAK, 지질다당류 결합 단백질 (LBP), TRAF6, ras, raf, MEK1/2, ERK1/2, NIK, IKK, IκB, NF-κB, rac, MEK4/7, JNK, c-jun, MEK3/6, p38, PKR, TTP 또는 MK2 mRNA 발현을 감소시킬 수 있는 억제성 핵산은 안티센스 핵산 분자, 예로 뉴클레오티드 서열이 TNFα, TNFR1, TNFR2, TRADD, TRAF2, MEKK1/4, MEKK4/7, JNK, AP-1, ASK1, RIP, MEKK 3/6, MAPK, NIK, IKK, NF-κB, CD14, MyD88, IRAK, 지질다당류 결합 단백질 (LBP), TRAF6, ras, raf, MEK1/2, ERK1/2, NIK, IKK, IκB, NF-κB, rac, MEK4/7, JNK, c-jun, MEK3/6, p38, PKR, TTP 또는 MK2 mRNA 전부 또는 일부에 상보적인 핵산 분자를 포함한다.
안티센스 핵산 분자는 TNFα, TNFR1, TNFR2, TRADD, TRAF2, MEKK1/4, MEKK4/7, JNK, AP-1, ASK1, RIP, MEKK 3/6, MAPK, NIK, IKK, NF-κB, CD14, MyD88, IRAK, 지질다당류 결합 단백질 (LBP), TRAF6, ras, raf, MEK1/2, ERK1/2, NIK, IKK, IκB, NF-κB, rac, MEK4/7, JNK, c-jun, MEK3/6, p38, PKR, TTP 또는 MK2 단백질을 인코딩하는 뉴클레오티드 서열의 코딩 가닥의 비-코딩 영역 전부 또는 일부에 상보적일 수 있다. 비-코딩 영역 (5' 및 3' 미해독 영역)은 유전자의 코딩 영역을 연접하는 5' 및 3' 서열이고, 아미노산으로 해독되지 않는다.
억제성 핵산의 또 다른 예는 TNFα, TNFR1, TNFR2, TRADD, TRAF2, MEKK1/4, MEKK4/7, JNK, AP-1, ASK1, RIP, MEKK 3/6, MAPK, NIK, IKK, NF-κB, CD14, MyD88, IRAK, 지질다당류 결합 단백질 (LBP), TRAF6, ras, raf, MEK1/2, ERK1/2, NIK, IKK, IκB, NF-κB, rac, MEK4/7, JNK, c-jun, MEK3/6, p38, PKR, TTP 또는 MK2 단백질을 인코딩하는 핵산에 대한 특이성 (예로, TNFα, TNFR1, TNFR2, TRADD, TRAF2, MEKK1/4, MEKK4/7, JNK, AP-1, ASK1, RIP, MEKK 3/6, MAPK, NIK, IKK, NF-κB, CD14, MyD88, IRAK, 지질다당류 결합 단백질 (LBP), TRAF6, ras, raf, MEK1/2, ERK1/2, NIK, IKK, IκB, NF-κB, rac, MEK4/7, JNK, c-jun, MEK3/6, p38, PKR, TTP 또는 MK2 mRNA에 대한 특이성)을 갖는 리보자임이다.
억제성 핵산은 또한 삼중 나선 구조를 형성하는 핵산 분자일 수 있다. 예를 들면, TNFα, TNFR1, TNFR2, TRADD, TRAF2, MEKK1/4, MEKK4/7, JNK, AP-1, ASK1, RIP, MEKK 3/6, MAPK, NIK, IKK, NF-κB, CD14, MyD88, IRAK, 지질다당류 결합 단백질 (LBP), TRAF6, ras, raf, MEK1/2, ERK1/2, NIK, IKK, IκB, NF-κB, rac, MEK4/7, JNK, c-jun, MEK3/6, p38, PKR, TTP 또는 MK2 폴리펩티드의 발현은 TNFα, TNFR1, TNFR2, TRADD, TRAF2, MEKK1/4, MEKK4/7, JNK, AP-1, ASK1, RIP, MEKK 3/6, MAPK, NIK, IKK, NF-κB, CD14, MyD88, IRAK, 지질다당류 결합 단백질 (LBP), TRAF6, ras, raf, MEK1/2, ERK1/2, NIK, IKK, IκB, NF-κB, rac, MEK4/7, JNK, c-jun, MEK3/6, p38, PKR, TTP 또는 MK2 폴리펩티드를 인코딩하는 유전자의 조절 부위 (예로, 프로모터 및/또는 인핸서, 예로 전사 개시 시작 상태의 적어도 1 kb, 2 kb, 3 kb, 4 kb, 또는 5 kb 상류 서열)에 상보적인 뉴클레오티드 서열을 표적하여 표적 세포에서 유전자의 전사를 막는 삼중 나선 구조를 형성함으로써 억제될 수 있다.
일부 구현예에서, TNFα 저해제는 TNFα, TNFR1, TNFR2, TRADD, TRAF2, MEKK1/4, MEKK4/7, JNK, AP-1, ASK1, RIP, MEKK 3/6, MAPK, NIK, IKK, NF-κB, CD14, MyD88, IRAK, 지질다당류 결합 단백질 (LBP), TRAF6, ras, raf, MEK1/2, ERK1/2, NIK, IKK, IκB, NF-κB, rac, MEK4/7, JNK, c-jun, MEK3/6, p38, PKR, TTP 또는 MK2 mRNA의 발현을 감소시키는데 사용된 siRNA 분자일 수 있다.
TNFα를 표적하는 억제성 핵산인 예시적인 TNFα 저해제는 예로, 안티센스 DNA (예로, Myers et al., J Pharmacol Exp Ther. 304(1): 411-424, 2003; Wasmuth et al., Invest. Opthalmol. Vis. Sci, 2003; Dong et al., J. Orthop. Res. 26(8): 1114-1120, 2008; 미국 특허출원 일련번호 2003/0083275, 2003/0022848 및 2004/0770970; ISIS 104838; 미국 특허 6,180,403, 6,080,580 및 6,228,642; Kobzik et al., Inhibition of TNF Synthesis by Antisense Oligonucleotides, in Manual of Antisense Methodology, Kluwer Academic Publishers, Vol. 4, pp.107-123, 1999; Taylor et al., Antisense Nucleic Acid Drug Develop. 8(3): 199-205, 1998; Mayne et al., Stroke 32: 240-248, 2001; Mochizuki et al., J. Controlled Release 151(2): 155-161, 2011; Dong et al., J. Orthopaedic Res. 26(8): 1114-1120, 2008; Dong et al., Pharm. Res. 28(6): 1349-1356, 2011; 및 Pampfer et al., Biol. Reproduction 52(6): 1316-1326, 1995), 안티센스 RNA, 작은 간섭 RNA (siRNA) (예로, Taishi et al., Brain Research 1156: 125-132, 2007; Presumey et al., Eur. J. Pharm. Biopharm. 82(3): 457-467, 2012; Laroui et al., J. Controlled Release 186: 41-53, 2014; D'Amore et al., Int. J. Immunopathology Pharmacol. 21: 1045-1047, 2008; Choi et al., J. Dermatol. Sci. 52: 87-97, 2008; Qin et al., Artificial Organs 35: 706-714, 2011; McCarthy et al., J. Controlled Release 168: 28-34, 2013; Khoury et al., Current Opin. Mol. Therapeutics 9(5): 483-489, 2007; Lu et al., RNA Interference Technology From Basic Science to Drug Development 303, 2005; Xie et al., PharmaGenomics 4(6): 28-34, 2004; Aldawsari et al., Current Pharmaceutical Design 21(31): 4594-4605, 2015; Zheng et al., Arch. Med. Sci. 11: 1296-1302, 2015; Peng et al., Chinese J. Surgery 47(5): 377-380, 2009; Aldayel et al., Molecular Therapy. Nucleic Acids 5(7): e340, 2016; Bai et al., Current Drug Targets 16: 1531-1539, 2015; 미국 특허출원 2008/0097091, 2009/0306356 및 2005/0227935; 및 국제특허출원 WO 14/168264), 작은 헤어핀 RNA (shRNA) (예로, Jakobsen et al., Mol. Ther. 17(10): 1743-1753, 2009; Ogawa et al., PLoS One 9(3): e92073, 2014; Ding et al., Bone Joint 94-6(Suppl. 11):44, 2014; 및 Hernandez-Alejandro et al., J. Surgical Res. 176(2): 614-620, 2012) 및 마이크로RNA (예로, 국제특허출원 WO 15/26249 참조)를 포함한다. 일부 구현예에서, 억제성 핵산은 TNFα의 전구-mRNA 스프라이싱을 차단한다 (예로, Chiu et al., Mol. Pharmacol. 71(6): 1640-1645, 2007).
일부 구현예에서, 억제성 핵산, 예로 앱타머 (예로, Orava et al., ACS Chem Biol. 2013; 8(1): 170-178, 2013)는 TNFα 단백질의 이의 수용체 (TNFR1 및/또는 TNFR2)와의 결합을 차단할 수 있다.
일부 구현예에서, 억제성 핵산은 TNFα-유도성 하류 매개인자 (예로, TRADD, TRAF2, MEKK1/4, MEKK4/7, JNK, AP-1, ASK1, RIP, MEKK 3/6, MAPK, NIK, IKK, NF-κB, p38, JNK, IκB-α 또는 CCL2)의 발현을 하향조절할 수 있다. 하류 TNFα-유도성 매개인자의 추가의 안내는 예로 본원에 참고문헌으로 통합되는 Schwamborn et al., BMC Genomics 4: 46, 2003; 및 Zhou et al., Oncogene 22: 2034-2044, 2003에서 찾을 수 있다. 억제성 핵산의 추가적인 관점은 Aagaard et al., Adv. Drug Delivery Rev. 59(2): 75-86, 2007; 및 Burnett et al., Biotechnol. J. 6(9): 1130-1146, 2011에 기술되어 있다.
특정 구현예에서, 억제성 핵산은 TNFα, TNFR1, TNFR2, TRADD, TRAF2, MEKK1/4, MEKK4/7, JNK, AP-1, ASK1, RIP, MEKK 3/6, MAPK, NIK, IKK, NF-κB, CD14, MyD88, IRAK, 지질다당류 결합 단백질 (LBP), TRAF6, ras, raf, MEK1/2, ERK1/2, NIK, IKK, IκB, NF-κB, rac, MEK4/7, JNK, c-jun, MEK3/6, p38, PKR, TTP 또는 MK2를 인코딩하는 핵산을 표적한다.
항체
일부 구현예에서, TNFα 저해제는 항체 또는 이의 항원-결합 단편 (예로, Fab 또는 scFv)이다 일부 구현예에서, 본원에 기술된 항체 또는 항원-결합 단편은 TNFα, TNFR1 또는 TNFR2 중 어느 하나에 특이적으로 결합한다. 일부 구현예에서, 항체 또는 본원에 기술된 항체의 항원-결합 단편은 TNFα에 특이적으로 결합할 수 있다. 일부 구현예에서, 항체 또는 본원에 기술된 항체의 항원-결합 단편은 TNFα 수용체 (TNFR1 또는 TNFR2)에 특이적으로 결합할 수 있다.
TNFα에 특이적으로 결합하는 항체인 TNF 저해제의 비-제한적인 예는 Elliott et al., Lancet 1994; 344: 1125-1127, 1994; Rankin et al., Br. J. Rheumatol. 2: 334-342, 1995; Butler et al., Eur. Cytokine Network 6(4): 225-230, 1994; Lorenz et al., J. Immunol. 156(4): 1646-1653, 1996; Hinshaw et al., Circulatory Shock 30(3): 279-292, 1990; Wanner et al., Shock 11(6): 391-395, 1999; Bongartz et al., JAMA 295(19): 2275-2285, 2006; Knight et al., Molecular Immunol. 30(16): 1443-1453, 1993; Feldman, Nature Reviews Immunol. 2(5): 364-371, 2002; Taylor et al., Nature Reviews Rheumatol. 5(10): 578-582, 2009; Garces et al., Annals Rheumatic Dis. 72(12): 1947-1955, 2013; Palladino et al., Nature Rev. Drug Discovery 2(9): 736-746, 2003; Sandborn et al., Inflammatory Bowel Diseases 5(2): 119-133, 1999; Atzeni et al., Autoimmunity Reviews 12(7): 703-708, 2013; Maini et al., Immunol. Rev. 144(1): 195-223, 1995; Ordas et al., Clin. Pharmacol. Therapeutics 91(4): 635-646, 2012; Cohen et al., Canadian J. Gastroenterol. Hepatol. 15(6): 376-384, 2001; Feldmann et al., Ann. Rev. Immunol. 19(1): 163-196, 2001; Ben-Horin et al., Autoimmunity Rev. 13(1): 24-30, 2014; 및 미국 특허 6,090,382, 6,258,562 및 6,509,015에 기술되어 있다.
특정 구현예에서, TNFα 저해제는 인플릭시맙 (레미카드TM), CDP571, CDP 870, 골리무맙 (골리무맙TM), 아달리무맙 (휴미라TM) 또는 세르톨리주맙 페골 (심지아TM)를 포함할 수 있거나, 이들이다. 승인 및 후기-상 TNFα 저해제 바이오시밀러의 예는 이에 제한되는 것은 아니지만, 셀트리온/화이자로부터의 렘시마TM 및 인플렉트라® (CT-P13), 아프로겐으로부터의 GS071, 삼성 바이오에피스로부터의 플릭사비TM (SB2), 화이자/산도스로부터의 PF-06438179, 니치-이코 제약사로부터의 NI-071 및 암젠으로부터의 ABP 710와 같은 인플리시맙 바이오시밀러; 인도 자이두스칸디라로부터의 ExemptiaTM (ZRC3197), 암젠으로부터의 Solymbic® 및 Amgevita® (ABP 501), 삼성 바이오에피스로부터의 Imraldi (SB5), 스위스 산도스로부터의 GP-2017, 온코바이오로직스로부터의 ONS-3010, 모멘타 제약사/바잘타 (Baxter spinoff USA)로부터의 M923/비로프로 미국, 화이자로부터의 PF-06410293, 바이오콘/마일란사로부터의 BMO-2 또는 MYL-1401-A, 코헤루스사로부터의 CHS-1420, 후지필름/교와 하코 기린 (Fujifilm Kyowa Kirin Biologics)으로부터의 FKB327, 베링커 인겔하임으로부터의 실테조 (BI 695501), 셀트리온으로부터의 CT-P17, 바잘타 (현재 Shire의 일부)로부터의 BAX 923, 프레세니우스 카비 (2017년 Merck kGaA (Merck Group)가 인수)로부터의 MSB11022, 대한민국/일본 LG 바이오사이언스/모치다 제약사로부터의 LBAL, 프레스티지 바이오파마로부터의 BP1502, 인도 토렌트 제약사로부터의 애드프라르, 아델로 바이오로직스에 의해 개발 중인 아달리무맙의 바이오시밀러, 독일/스위스 AET 바이오텍/BioXpress 제약사로부터의 아달리무맙의 바이오시밀러, 스페인 mAbxience사로부터의 아달리무맙의 바이오시밀러, 캐나다 PlantForm사에 의해 개발 중인 아달리무맙의 바이오시밀러와 같은 아달리무맙 바이오시밀러; 및 산도스/노바티스로부터의 ErelziTM, 삼성 바이오에피스로부터의 BrenzysTM (SB4), 산도스로부터의 GP2015, 마이세낙스로부터의 TuNEX®, LG 라이프로부터의 LBEC0101 및 코헤루스로부터의 CHS-0214와 같은 에타너셉트 바이오시밀러를 포함한다.
일부 구현예에서, 바이오시밀러는 기준 항체 (예로, 아달리무맙)와 비교하여 동일한 일차 아미노산 서열을 갖는 경쇄 및 기준 항체와 비교하여 동일한 일차 아미노산 서열을 갖는 중쇄를 갖는 항체 또는 이의 항원-결합 단편이다. 일부 예에서, 바이오시밀러는 기준 항체 (예로, 아달리무맙)와 동일한 경쇄 가변 도메인 서열을 포함하는 경쇄 및 기준 항체와 동일한 중쇄 가변 도메인 서열을 포함하는 중쇄를 갖는 항체 또는 이의 항원-결합 단편이다. 일부 구현예에서, 바이오시밀러는 기준 항체 (예로, 아달리무맙)와 비교하여 유사한 글리코실화 양상을 갖을 수 있다. 일부 구현예에서, 바이오시밀러는 기준 항체 (예로, 아달리무맙)와 비교하여 상이한 글리코실화 양상을 갖을 수 있다. 기준 항체 (예로, 아달리무맙)와 비교하여 바이오시밀러의 N-연결 글리코실화 프로파일에서 변화는 일반적으로 Kamoda et al., J. Chromatography J. 1133: 332-339, 2006에 기술된 바와 같이 2-안트라닐산 (AA) 유도체화 및 정상 액상 크로마토그래피를 사용하여 형광 검출로 검출될 수 있다. 예를 들면, 바이오시밀러는 기준 항체 (예로, 아달리무맙)와 비교하여 N-글리코실화의 다음의 유형 중 하나 이상 (예로, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 또는 11개)에서의 변화를 갖을 수 있다: 중성으로 하전된 올리고당류; 일시아릴화 퓨코스-함유 올리고당류; 일시아릴화 올리고다당류; 이시아릴화 퓨코스-함유 올리고당류; 이시아릴화 올리고다당류; 형태 1의 삼중가지 삼시아릴화 올리고다당류; 형태 2의 삼중가지 삼시아릴화 올리고다당류; 만노스-6-포스페이트 올리고당류; 일인산화 올리고당류; 사인산화 올리고당류; 일시아릴화 및 일인산화 올리고당류 및 비스-만노스-6-포스페이트 올리고당류.
일부 구현예에서, 바이오시밀러는 다음 중 1, 2, 또는 3개의 변화를 갖을 수 있다: 기준 항체 (예로, 아달리무맙)와 비교하여 하나의 C-말단 라이신을 갖는 종의 백분율, 2개의 C-말단 라이신을 갖는 종의 백분율, 3개의 C-말단 라이신을 갖는 종의 백분율.
일부 구현예에서, 바이오시밀러는 기준 항체 (예로, 아달리무맙)와 비교하여 조성물에서 산성 종, 중성 종 및 염기성 종의 1, 2 또는 3개 수준에서 변화를 갖을 수 있다.
일부 구현예에서, 바이오시밀러는 기준 항체와 비교하여 설페이트화 수준에서 변화를 갖을 수 있다.
일부 구현예에서, TNFα 저해제는 SAR252067 (예로, 미국 특허출원 2013/0315913에 기술된 TNFSF14에 특이적으로 결합하는 단일클론항체) 또는 MDGN-002 (미국 특허출원 2015/0337046에 기술됨)일 수 있다. 일부 구현예에서, TNFα 저해제는 TNFSF15에 특이적으로 결합할 수 있는 PF-06480605 (예로, 미국 특허출원 2015/0132311에 기술됨)일 수 있다. TNFα 저해제의 추가적인 예는 DLCX105 (Tsianakas et al., Exp. Dermatol. 25: 428-433, 2016에 기술됨) 및 TNFSF15에 특이적으로 결합할 수 있는 PF-06480605 (미국 특허출원 2015/0132311에 기술됨)를 포함한다.
융합 단백질
일부 구현예에서, TNFα 저해제는 융합 단백질 (예로, 파트너 펩티드에 융합된 TNFR의 세포외 도메인, 예로, 면역글로불린, 예로 인간 IgG의 Fc 영역) (예로, Peppel et al., J. Exp. Med. 174(6): 1483-1489, 1991; Deeg et al., Leukemia 16(2): 162, 2002 참조) 또는 TNFα에 특이적으로 결합하는 용해성 TNFR (예로, TNFR1 또는 TNFR2)이다. 일부 구현예에서, TNFα 저해제는 에타너셉트 (엔브렐TM)이거나 이를 포함한다 (예로, 본원에 참고문헌으로 통합되는 국제특허출원 WO 91/03553 및 WO 09/406,476 참조). 일부 구현예에서, TNFα 저해제는 r-TBP-I이거나 이를 포함한다 (예로, Gradstein et al., J. Acquir. Immune Defic. Syndr. 26(2): 111-117, 2001). 일부 구현예에서, TNFα 저해제는 용해성 TNFα 수용체이거나 이를 포함한다 (예로, Watt et al., J Leukoc Biol. 66(6): 1005-1013, 1999; Tsao et al., Eur Respir J. 14(3): 490-495, 1999; Kozak et al., Am. J. Physiol. Reg. Integrative Comparative Physiol. 269(1): R23-R29, 1995; Mohler et al., J. Immunol. 151(3): 1548-1561, 1993; Nophar et al., EMBO J. 9(10): 3269, 1990; Bjornberg et al., Lymphokine cytokine Res. 13(3): 203-211, 1994; Piguet et al., Eur. Respiratory J. 7(3): 515-518, 1994; 및 Gray et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 87(19): 7380-7384, 1990).
소분자
일부 구현예에서, TNFα 저해제는 소분자이다. 일부 구현예에서, TNFα 저해제는 C87이다 (Ma et al., J. Biol. Chem. 289(18): 12457-66, 2014). 일부 구현예에서, 소분자는 LMP-420이다 (예로, Haraguchi et al., AIDS Res. Ther. 3: 8, 2006). 일부 구현예에서, 소분자는 종양 괴사인자-전환효소 (TACE) 저해제이다 (예로, Moss et al., Nature Clinical Practice Rheumatology 4: 300-309, 2008). 일부 구현예에서, TACE 저해제는 TMI-005 및 BMS-561392이다. 소분자 저해제의 추가적인 예는, 예로 He et al., Science 310(5750): 1022-1025, 2005에 기술된다.
일부 예에서, TNFα 저해제는 포유동물 세포에서 TRADD, TRAF2, MEKK1/4, MEKK4/7, JNK, AP-1, ASK1, RIP, MEKK 3/6, MAPK, NIK, IKK 및 NF-κB 중 하나의 활성을 억제하는 소분자이다.
일부 예에서, TNFα 저해제는 CD14, MyD88 (예로, Olson et al., Scientific Reports 5: 14246, 2015 참조), IRAK (Chaudhary et al., J. Med. Chem. 58(1): 96-110, 2015), 지질다당류 결합 단백질 (LBP) (예로, 미국 특허 5,705,398 참조), TRAF6 (예로, 3-[(2,5-디메틸페닐)아미노]-1-페닐-2-프로펜-1-온), ras (예로, Baker et al., Nature 497: 577-578, 2013), raf (예로, 베무라페닙 (PLX4032, RG7204), 소라페닙 토실레이트, PLX-4720, 다브라페닙 (GSK2118436), GDC-0879, RAF265 (CHIR-265), AZ 628, NVP-BHG712, SB590885, ZM 336372, 소라페닙, GW5074, TAK-632, CEP-32496, 엔코라페닙 (LGX818), CCT196969, LY3009120, RO5126766 (CH5126766), PLX7904 및 MLN2480), MEK1/2 (예로, Facciorusso et al., Expert Review Gastroentrol. Hepatol. 9: 993-1003, 2015), ERK1/2 (예로, Mandal et al., Oncogene 35: 2547-2561, 2016), NIK (예로, Mortier et al., Bioorg. Med. Chem. Lett. 20: 4515-4520, 2010), IKK (예로, Reilly et al., Nature Med. 19: 313-321, 2013), IκB (예로, Suzuki et al., Expert. Opin. Invest. Drugs 20: 395-405, 2011), NF-κB (예로, Gupta et al., Biochim. Biophys. Acta 1799(10-12):775-787, 2010), rac (예로, 미국 특허 9,278,956), MEK4/7, JNK (예로, AEG 3482, BI 78D3, CEP 1347, c-JUN 펩티드, IQ 1S, JIP-1 (153-163), SP600125, SU 3327 및 TCS JNK6o), c-jun (예로, AEG 3482, BI 78D3, CEP 1347, c-JUN 펩티드, IQ 1S, JIP-1 (153-163), SP600125, SU 3327 및 TCS JNK6o), MEK3/6 (예로, Akinleye et al., J. Hematol. Oncol. 6: 27, 2013), p38 (예로, AL 8697, AMG 548, BIRB 796, CMPD-1, DBM 1285 이염산, EO 1428, JX 401, ML 3403, Org 48762-0, PH 797804, RWJ 67657, SB 202190, SB 203580, SB 239063, SB 706504, SCIO 469, SKF 86002, SX 011, TA 01, TA 02, TAK 715, VX 702 및 VX 745), PKR (예로, 2-아미노퓨린 또는 CAS 608512-97-6), TTP (예로, CAS 329907-28-0) 및 MK2 (PF 3644022 및 PHA 767491) 중 하나의 활성을 억제하는 소분자이다.
2. IL-12/IL-23 저해제
용어 "IL-12/IL-23 저해제"는 IL-12 또는 IL-23 발현 및/또는 IL-12의 IL-12 수용체에 결합하는 능력 또는 IL-23의 IL-23 수용체에 결합하는 능력을 감소시키는 제제를 말한다. IL-12는 IL-12A (p35) 및 IL-12B (p40) 폴리펩티드 둘 다를 포함하는 이종이량체 사이토카인이다. IL-23는 IL-23 (p19) 및 IL-12B (p40) 폴리펩티드 둘 다를 포함하는 이종이량체 사이토카인이다. IL-12의 수용체는 IL-12R β1 및 IL-12R β2 둘 다를 포함하는 이종이량체 수용체이다. IL-23의 수용체는 IL-12R β1 및 IL-23R 둘 다를 포함하는 이종이량체 수용체이다.
일부 구현예에서, IL-12/IL-23 저해제는 IL-12의 수용체에 대한 IL-12의 결합을 감소시킬 수 있다. 일부 구현예에서, IL-12/IL-23 저해제는 IL-23의 수용체에 대한 IL-23의 결합을 감소시킬 수 있다. 일부 구현예에서, IL-12/IL-23 저해제는 IL-12 또는 IL-23의 발현을 감소시킬 수 있다. 일부 구현예에서, IL-12/IL-23 저해제는 IL-12의 수용체의 발현을 감소시킬 수 있다. 일부 구현예에서, IL-12/IL-23 저해제는 IL-23의 수용체의 발현을 감소시킬 수 있다.
일부 구현예에서, IL-12/IL-23 저해제는 IL-12B (p40) 소단위체를 표적한다. 일부 구현예에서, IL-12/IL-23 저해제는 IL-12A (p35)를 표적한다. 일부 구현예에서, IL-12/IL-23 저해제는 IL-23 (p19)를 표적한다. 일부 구현예에서, IL-12/IL-23 저해제는 IL-12의 수용체 (IL-12R β1 또는 IL-12R β2 중 하나 또는 둘 다)를 표적한다. 일부 구현예에서, IL-12/IL-23 저해제는 IL-23의 수용체 (IL-12R β1 또는 IL-23R 중 하나 또는 둘 다)를 표적한다.
일부 구현예에서, IL-12/IL-23 저해제는 억제성 핵산일 수 있다. 일부 구현예에서, 억제성 핵산은 안티센스 핵산, 리소자임 및 작은 간섭 RNA (siRNA)일 수 있다.
포유동물 세포에서 IL-12A (p35), IL-12B (p40), IL-23 (p19), IL-12R β1, IL-12R β2 또는 IL-23R mRNA의 발현을 감소시킬 수 있는 억제성 핵산은 안티센스 핵산 분자, 예로 뉴클레오티드 서열이 IL-12A (p35), IL-12B (p40), IL-23 (p19), IL-12R β1, IL-12R β2 또는 IL-23R mRNA의 전부 또는 일부에 상보적인 핵산 분자를 포함한다. 안티센스 핵산 분자는 IL-12A (p35), IL-12B (p40), IL-23 (p19), IL-12R β1, IL-12R β2 또는 IL-23R 단백질을 인코딩하는 뉴클레오티드 서열의 코딩 가닥의 비-코딩 영역의 전부 또는 일부에 상보적일 수 있다. 비-코딩 영역 (5' 및 3' 미해독 영역)은 유전자의 코딩 영역을 연접하는 5' 및 3' 서열이고, 아미노산으로 해독되지 않는다.
억제성 핵산의 또 다른 예는 IL-12A (p35), IL-12B (p40), IL-23 (p19), IL-12R β1, IL-12R β2 또는 IL-23R 단백질을 인코딩하는 핵산에 대한 특이성 (예로, IL-12A (p35), IL-12B (p40), IL-23 (p19), IL-12R β1, IL-12R β2 또는 IL-23R mRNA에 대한 특이성)을 갖는 리보자임이다.
억제성 핵산은 또한 삼중 나선 구조를 형성하는 핵산 분자일 수 있다. 예를 들면, IL-12A (p35), IL-12B (p40), IL-23 (p19), IL-12R β1, IL-12R β2 또는 IL-23R 단백질의 발현은 IL-12A (p35), IL-12B (p40), IL-23 (p19), IL-12R β1, IL-12R β2 또는 IL-23R 단백질을 인코딩하는 유전자의 조절 부위 (예로, 프로모터 및/또는 인핸서, 예로 전사 개시 시작 상태의 적어도 1 kb, 2 kb, 3 kb, 4 kb, 또는 5 kb 상류 서열)에 상보적인 뉴클레오티드 서열을 표적하여 표적 세포에서 유전자의 전사를 막는 삼중 나선 구조를 형성함으로써 억제될 수 있다.
IL-12/IL-23 저해제의 다른 예는 IL-12A (p35), IL-12B (p40), IL-23 (p19), IL-12R β1, IL-12R β2 또는 IL-23R mRNA의 수준을 감소시키는 siRNA를 포함한다.
IL-12A (p35), IL-12B (p40), IL-23 (p19), IL-12R β1, IL-12R β2 또는 IL-23R를 표적하는 siRNA는 Tan et al., J. Alzheimers Dis. 38(3): 633-646, 2014; Niimi et al., J. Neuroimmunol. 254(1-2): 39-45, 2013에 기술되어 있다. IL-12A (p35), IL-12B (p40), IL-23 (p19), IL-12R β1, IL-12R β2 또는 IL-23R를 표적하는 작은 헤어핀 RNA (shRNA)는 Bak et al., BMC Dermatol. 11: 5, 2011에 기술되어 있다.
억제성 핵산의 비-제한적인 예는 마이크로RNAs (예로, 마이크로RNA-29 (Brain et al., Immunity 39(3): 521-536, 2013), miR-10a (Xue et al., J. Immunol. 187(11): 5879-5886, 2011), microRNA-155 (Podsiad et al., Am. J. Physiol. Lung Cell Mol. Physiol. 310(5): L465-75, 2016)이다.
항체
일부 구현예에서, IL-12/IL-23 저해제는 항체 또는 이의 항원-결합 단편 (예로, Fab 또는 scFv)이다. 일부 구현예에서, 본원에 기술된 항체 또는 이의 항원-결합 단편은 IL-12A (p35), IL-12B (p40), IL-23 (p19), IL-12R β1, IL-12R β2 또는 IL-23R 또는 이들의 조합 중 어느 하나에 특이적으로 결합한다.
일부 구현예에서, 항체는 우스테키누맙 (CNTO 1275, 스텔라라®) 또는 이의 변이체이다 (Krueger et al., N. Engl. J. Med. 356(6): 580-592, 2007; Kauffman et al., J. Invest. Dermatol. 123(6): 1037-1044, 2004; Gottlieb et al., Curr. Med. Res. Opin. 23(5): 1081-1092, 2007; Leonardi et al., Lancet 371(9625): 1665-1674, 2008; Papp et al., Lancet 371(9625): 1675-1684, 2008). 일부 구현예에서, 항체는 브리아키누맙 (ABT-874, J-695) 또는 이의 변이체이다 (Gordon et al., J. Invest. Dermatol. 132(2): 304-314, 2012; Kimball et al., Arch Dermatol. 144(2): 200-207, 2008).
일부 구현예에서, 항체는 구셀쿠맘 (CNTO-1959) (Callis-Duffin et al., J. Am. Acad. Dermatol. 70(5 Suppl 1), 2014); AB162 (Sofen et al., J. Allergy Clin. Immunol. 133: 1032-40, 2014); 틸드라키주맙 (MK-3222, SCH900222) (Papp et al. (2015) Br. J. Dermatol. 2015); Langley et al., Oral Presentation at: American Academy of Dermatology, March 21-25, Denver CO, 2014); AMG 139 (MEDI2070, brazikumab) (Gomollon, Gastroenterol. Hepatol. 38(Suppl. 1): 13-19, 2015; Kock et al., Br. J. Pharmacol. 172(1): 159-172, 2015); FM-202 (Tang et al., Immunology 135(2): 112-124, 2012); FM-303 (Tang et al., Immunology 135(2):112-124, 2012); ADC-1012 (Tang et al., Immunology 135(2): 112-124, 2012); LY-2525623 (Gaffen et al., Nat. Rev. Immunol. 14: 585-600, 2014; Sands, Gastroenterol. Hepatol. 12(12): 784-786, 2016), LY-3074828 (Coskun et al., Trends Pharmacol. Sci. 38(2): 127-142, 2017), BI-655066 (risankizumab) (Singh et al., MAbs 7(4):778-791, 2015; Krueger et al., J. Allergy Clin. Immunol. 136(1):116-124, 2015) 또는 이들의 변형체이다.
예로, Tang et al., Immunology 135(2): 112-124, 2012 참조. IL-12/IL-23 항체 및 이의 항원-결합 단편의 추가의 안내는 각각이 본원에서 이의 전문이 참고문헌으로 통합되는 미국 특허 6,902,734; 7,247,711; 7,252,971; 및 7,491,391; 미국 특허출원 US 2012/0288494; 및 US 2013/0302343에 기술되어 있다.
일부 구현예에서, IL-12/IL-23 저해제는 PTG-200, 현재 프로타고니스 제약사에 의해 전임상 개발 중인 IL-23R 저해제이다.
일부 구현예에서, IL-12/IL-23 저해제는 미리키주맙 (LY 3074828), 현재 엘리 릴리사에 의해 임상 개발 중인 IL-23R 저해제이다.
융합 단백질
일부 구현예에서, IL-12/IL-23 저해제는 융합 단백질, 용해성 길항제 또는 항미생물 펩티드이다. 일부 구현예에서, 융합 단백질은 IL-2의 수용체의 용해성 단편 또는 IL-23의 수용체의 용해성 단편를 포함한다. 일부 구현예에서, 융합 단백질은 IL-2의 수용체의 세포외 도메인 또는 IL-23의 수용체의 세포외 도메인을 포함한다.
일부 구현예에서, 융합 단백질은 어드넥틴 또는 이의 변이체이다 (Tang et al., Immunology 135(2): 112-124, 2012). 일부 구현예에서, 용해성 길항제는 인간 IL-23Ra-사슬 mRNA 전사체이다 (Raymond et al., J. Immunol. 185(12):7302-7308, 2010). 일부 구현예에서, IL-12/IL-23 저해제는 항미생물 펩티드이다 (예로, MP-196 (Wenzel et al., PNAS 111(14): E1409-E1418, 2014)).
소분자
일부 구현예에서, IL-12/IL-23 저해제는 소분자이다. 일부 구현예에서, 소분자는 STA-5326 (아필리모드) 또는 이의 변이체이다 (Keino et al., Arthritis Res. Ther. 10: R122, 2008; Wada et al., Blood 109(3): 1156-1164, 2007; Sands et al., Inflamm. Bowel Dis. 16(7): 1209-1218, 2010).
3. IL-6 수용체 저해제
용어 "IL-6 수용체 저해제"는 IL-6 수용체 발현 및/또는 IL-6의 IL-6 수용체에 결합하는 능력을 감소시키는 제제를 말한다. 일부 구현예에서, IL-6 수용체 저해제는 IL-6 수용체 β-소단위체, 당단백질 130 (sIL6gp130)을 표적한다. 다른 구현예에서, IL-6 수용체 저해제는 IL-6 수용체 소단위체 (IL6R)를 표적한다. 다른 구현예에서, IL-6 수용체 저해제는 IL-6 수용체 소단위체 (IL6R) 및 IL-6 수용체 β-소단위체, 당단백질 130 (sIL6gp130) 둘 다로 구성된 복합체를 표적한다. 일부 구현예에서, IL-6 수용체 저해제는 IL-6를 표적한다.
일부 구현예에서, IL-6 수용체 저해제는 억제성 핵산, 항체 또는 이의 항원-결합 단편, 융합 단백질, IL-6 수용체 길항제 또는 소분자이다. 일부 구현예에서, 억제성 핵산은 작은 간섭 RNA, 안티센스 핵산, 앱타머 또는 마이크로RNA이다. 예시적인 IL-6 수용체 저해제는 본원에 기술된다. IL-6 수용체 저해제의 추가적인 예는 당해 기술분야에서 공지된다.
상기한 억제성 핵산의 예시적인 관점은 하기에 기술된다. 억제성 핵산의 임의의 예는 IL6R, sIL6gp130, 또는 IL-6 mRNA의 발현을 감소시킬 수 있다. 포유동물 세포에서 IL6R, sIL6gp130, 또는 IL-6 mRNA의 발현을 감소시킬 수 있는 억제성 핵산은 안티센스 핵산 분자, 예로 뉴클레오티드 서열이 IL6R, sIL6gp130 또는 IL-6 mRNA의 전부 또는 일부에 상보적인 핵산 분자를 포함한다.
억제성 핵산
안티센스 핵산 분자는 IL6R, sIL6gp130 또는 IL-6 mRNA를 인코딩하는 뉴클레오티드 서열의 코딩 가닥의 비-코딩 영역의 전부 또는 일부에 상보적일 수 있다. 비-코딩 영역 (5' 및 3' 미해독 영역)은 유전자의 코딩 영역을 연접하는 5' 및 3' 서열이고, 아미노산으로 해독되지 않는다. IL-6 수용체 저해제인 예시적인 안티센스 핵산은 Keller et al., J. Immunol. 154(8): 4091-4098, 1995; 및 Jiang et al., Anticancer Res. 31(9): 2899-2906, 2011에 기술되어 있다.
억제성 핵산의 또 다른 예는 IL6R, sIL6gp130 또는 IL-6 단백질을 인코딩하는 핵산에 대한 특이성 (예로, IL6R, sIL6gp130 또는 IL-6 mRNA에 대한 특이성)을 갖는 리보자임이다.
억제성 핵산은 또한 삼중 나선 구조를 형성하는 핵산 분자일 수 있다. 예를 들면, IL6R, sIL6gp130 또는 IL-6 폴리펩티드의 발현은 IL6R, sIL6gp130 또는 IL-6 폴리펩티드를 인코딩하는 유전자의 조절 부위 (예로, 프로모터 및/또는 인핸서, 예로 전사 개시 시작 상태의 적어도 1 kb, 2 kb, 3 kb, 4 kb, 또는 5 kb 상류 서열)에 상보적인 뉴클레오티드 서열을 표적하여 표적 세포에서 유전자의 전사를 막는 삼중 나선 구조를 형성함으로써 억제될 수 있다.
IL-6 수용체 저해제의 추가적인 예는 IL6R, sIL6gp130 또는 IL-6 mRNA의 수준을 감소시키는 siRNA를 포함한다. IL-6 수용체 저해제인 작은 간섭 RNA (siRNA)의 비-제한적인 예는 Yi et al., Int. J. Oncol. 41(1): 310-316, 2012; 및 Shinriki et al., Clin. Can. Res. 15(17): 5426-5434, 2009에 기술되어 있다. IL-6 수용체 저해제인 마이크로RNA의 비-제한적인 예는 miR34a (Li et al., Int. J. Clin. Exp. Pathol. 8(2): 1364-1373, 2015) 및 miR-451 (Liu et al., Cancer Epidemiol. 38(1): 85-92, 2014)이다.
IL-6 수용체 저해제인 앱타머의 비-제한적인 예는 Meyer et al., RNA Biol. 11(1): 57-65, 2014; Meyer et al., RNA Biol. 9(1): 67-80, 2012; 및 Mittelberger et al., RNA Biol. 12(9): 1043-1053, 2015에 기술되어 있다. IL-6 수용체 저해제인 억제성 핵산의 추가적인 예는 예로 국제특허출원 WO 96/040157에 기술되어 있다.
항체
일부 구현예에서, IL-6 수용체 저해제는 항체 또는 이의 항원-결합 단편 (예로, Fab 또는 scFv)이다. 일부 구현예에서, 본원에 기술된 항체 또는 항원-결합 단편은 IL-6에 특이적으로 결합한다. 일부 구현예에서, 본원에 기술된 항체 또는 이의 항원-결합 단편은 IL-6 수용체 (예로, IL6R 및 sIL6gp130 중 하나 또는 둘 다)에 특이적으로 결합한다.
특정 구현예에서, 항체는 토실리주맙 (아트리주맙, Actemra®; Sebba, Am. J. Health Syst. Pharm. 65(15): 1413-1418, 2008; Tanaka et al., FEBS Letters 585(23): 3699-3709, 2011; Nishimoto et al., Arthritis Rheum. 50: 1761-1769, 2004; Yokota et al., Lancet 371(9617): 998-1006, 2008; Emery et al., Ann. Rheum. Dis. 67(11): 1516-1523, 2008; Roll et al., Arthritis Rheum. 63(5): 1255-1264, 2011); 클라자키주맙 (BMS945429; IL-6 수용체가 아닌 순환하는 IL-6 사이토카인에 결합하여 고전적인 신호전달 및 트랜스-신호전달 둘 다를 차단하는 인간화 단일클론 항체인 ALD518 (Weinblatt, Michael E., et al. "The Efficacy and Safety of Subcutaneous Clazakizumab in Patients With Moderate to-Severe Rheumatoid Arthritis and an Inadequate Response to Methotrexate: Results From Multinational, Phase IIb, Randomized, Double-Blind, Placebo/Active-controlled, Dose-Ranging Study." Arthritis & Rheumatology 67.10 (2015): 2591-2600.)); 살리루맙 (REGN88 또는 SAR153191; Huizinga et al., Ann. Rheum. Dis. 73(9): 1626-1634, 2014; Sieper et al., Ann. Rheum. Dis.74(6): 1051-1057, 2014; Cooper, Immunotherapy 8(3): 249-250, 2016); MR-16 (Hartman et al., PLosOne 11(12): e0167195, 2016; Fujita et al., Biochim. Biophys. Acta. 10: 3170-80, 2014; Okazaki et al., Immunol. Lett. 84(3): 231-40, 2002; Noguchi-Sasaki et al., BMC Cancer 16: 270, 2016; Ueda et al., Sci. Rep. 3: 1196, 2013); rhPM-1 (MRA; Nishimoto et al., Blood 95: 56-61, 2000; Nishimoto et al., Blood 106: 2627-2632, 2005; Nakahara et al., Arthritis Rheum. 48(6): 1521-1529, 2003); NI-1201 (Lacroix et al., J. Biol. Chem. 290(45): 26943-26953, 2015); EBI-029 (Schmidt et al., Eleven Biotherapeutics Poster #B0200, 2014)의 항원-결합 단편 또는 부분을 포함하거나 이로 구성된다. 일부 구현예에서, 항체는 나노바디 (예로, ALX-0061 (Van Roy et al., Arthritis Res. Ther. 17: 135, 2015; Kim et al., Arch. Pharm. Res. 38(5): 575-584, 2015))이다. 일부 구현예에서, 항체는 NRI 또는 이의 변이체이다 (Adachi et al., Mol. Ther. 11(1): S262-263, 2005; Hoshino et al., Can. Res. 67(3): 871-875, 2007). 일부 구현예에서, 항체는 PF-04236921 (화이자)이다 (Wallace et al., Ann. Rheum. Dis. 76(3): 534-542, 2017).
일부 구현예에서, 항체는 높은 친화성 및 특이석을 갖는 인간 IL-6에 결합하고 이를 중화하는 키메라 인간-마우스 면역글로불린 (Ig)Gκ mAb인, CNTO 328로도 역시 알려진 실투지맙 (Sylvant®)이다. 실투지맘의 가변 영역은 마우스 항-IL-6 항체, CLB8로부터 유래하고, 불변 영역은 인간 IgG1κ 분자로부터 유래한다. 실반트®는 다발성 캐슬병 (MCD)을 갖는 환자의 치료를 위해 승인되어 있다.
일부 구현예에서, IL-6R 저해제는 인터류킨 표적에 대한 이중-특이성을 나타낼 뿐만 아니라 IgG의 Fc 도메인에 결합하는 (신장 청소율 및 FcRn의 감소를 유도함) 아비머인 C326으로도 역시 알려진 AMG220이다. 화합물은 IL-6에 대해 피코몰 친화성을 갖고, 적당한 혈청 반감기 (~ 30시간)을 나타낸다. 크론병에서 AMG220의 임상시험 I상이 IL-6에 반응하여 간세포에 의해 합성된 염증 바이오마커인 혈청 C-만응성 단백질의 용량-의존적 감소를 드러나게 하였다. 암젠은 화합물의 임상 개발을 진행하고 있다.
융합 단백질
일부 구현예에서, IL-6 수용체 저해제는 융합 단백질, 용해성 수용체 또는 펩티드이다 (예로, 미국 특허 5,591,827 참조). 일부 구현예에서, IL-6 수용체 융합 단백질은 용해성 gp130를 포함하거나 이로 구성된다 (Jostock et al., Eur. J. Biochem. 268(1): 160-167, 2001; Richards et al., Arthritis Rheum. 54(5): 1662-1672, 2006; Rose-John et al., Exp. Opin. Ther. Targets 11(5): 613-624, 2007).
일부 구현예에서, IL-6 수용체 융합 단백질은 FE999301 (Jostock et al., Eur. J. Biochem. 268(1): 160-167, 2001) 또는 sgp130Fc 단백질 (Jones et al., J. Clin. Invest. 121(9): 3375-3383, 2011)을 포함하거나 이로 구성된다. 일부 구현예에서, IL-6 수용체 저해제는 펩티드 (예로, S7 (Su et al., Cancer Res. 65(11): 4827-4835, 2005)이다. 일부 구현예에서, IL-6 수용체 저해제는 삼테르페노이드 사포닌 (예로, 치쿠셋사포닌 IVa 부틸에스테르 (CS-Iva-Be) (Yang et al., Mol. Cancer. Ther. 15(6): 1190-200, 2016)이다.
소분자
일부 구현예에서, IL-6 수용체 저해제는 소분자이다 (예로, 미국 특허 9,409,990 참조). 일부 구현예에서, 소분자는 LMT-28 (Hong et al., J. Immunol. 195(1): 237-245, 2015); ERBA (Enomoto et al.,Biochem. Biophys. Res. Commun. 323: 1096-1102, 2004; Boos et al., J. Nat. Prod. 75(4): 661-668, 2012), ERBF (TB-2-081) (Hayashi et al., J. Pharmacol. Exp. Ther. 303: 104-109, 2002; Vardanyan et al., Pain 151(2): 257-265, 2010; Kino et al., J. Allergy Clin. Immunol. 120(2): 437-444, 2007) 또는 이의 변이체이다.
4. 인테그린 저해제
용어 "인테그린 저해제"는 백혈구의 채용, 혈관외 유출 및/또는 활성화에서 역할을 담당하는 하나 이상의 인테그린의 발현을 감소시키고/거나 하나 이상의 인테그린에 대한 인테그린 리간드의 결합을 감소시키는 제제를 말한다. 일부 구현예에서, 인테그린 저해제는 표적 인테그린 상에서 리간드 결합 부위의 적어도 일부에 특이적으로 결합한다. 일부 구현예에서, 인테그린 저해제는 내인성 리간드와 동일한 부위에서 표적 인테그린에 특이적으로 결합한다. 일부 구현예에서, 인테그린 저해제는 포유동물 세포에서 표적 인테그린의 발현 수준을 감소시킨다. 일부 구현예에서, 인테그린 저해제는 인테그린 리간드에 특이적으로 결합한다.
일부 구현예에서, 본원에 기술된 임의의 인테그린 저해제에 의해 표적화될 수 있는 인테그린의 비-제한적인 예는 α2β1 인테그린, α1β1 인테그린, α4β7 인테그린, 인테그린 α4β1 (VLA-4), E-셀렉신, ICAM-1, α5β1 인테그린, α4β1 인테그린, VLA-4, α2β1 인테그린, α5β3 인테그린, α5β5 인테그린, α2bβ3 인테그린 및 MAdCAM-1을 포함한다. α4β7 인테그린의 발현 및/또는 활성을 감소시킬 수 있는 인테그린 저해제의 비-제한적인 예는 FTY720이다. MAdCAM를 표적하는 인테그린 저해제의 비-제한적인 예는 PF-547659 (화이자)이다. α4β7 인테그린을 특이적으로 표적하는 인테그린 저해제의 비-제한적인 예는 AJM300 (Ajinomoto), 에트롤리주맙 (Genentech) 및 베돌리주맙 (Millenium/Takeda)이다.
일부 구현예에서, 인테그린 저해제는 α2bβ3 인테그린 저해제이다. 일부 구현예에서, α2bβ3 인테그린 저해제는 앱시지맙 (ReoPro®, c7E3; Kononczuk et al., Curr. Drug Targets 16(13): 1429-1437, 2015; Jiang et al., Appl. Microbiol. Biotechnol. 98(1): 105-114, 2014), 엡티피바티드 (Integrilin®; Scarborough et al., J. Biol. Chem. 268: 1066-1073, 1993; Tcheng et al., Circulation 91: 2151-2157, 1995) 또는 티로피반 (Aggrastat®; Hartman et al., J. Med. Chem. 35: 4640-4642, 1992; Pierro et al., Eur. J. Ophthalmol. 26(4): e74-76, 2016; Guan et al., Eur. J. Pharmacol 761:144-152, 2015)이다. 일부 구현예에서, 인테그린 저해제는 αL-선택적 인테그린 저해제이다. 일부 구현예에서, 인테그린 저해제는 β2 인테그린 저해제이다.
일부 구현예에서, 인테그린 저해제는 α4 인테그린 (예로, α4β1 인테그린 (예로, 매우 후기 항원-4 (VLA-4), CD49d 또는 CD29)) 저해제, α4β7 인테그린 저해제이다. 일부 구현예에서, 인테그린 저해제는 내피의 VCAM1, 피브로넥틴, 점막 어드레신 세포 접착 분자-1 (MAdCAM-1), 비트로넥틴, 테나신-C, 오스테오폰틴 (OPN), 네프로넥틴, 아지오스타틴, 조직-유형 트랜스글루타미나제, 인자 XIII, 폰 빌브란트 인자 (VWF), ADAM 단백질, ICAM 단백질, 콜라겐, e-카드헤린, 라미닌, 피불린-5 또는 TGFβ이다. 일부 구현예에서, α4 인테그린 저해제는 나탈리주맙이다 (Tysabri®; Targan et al., Gastroenterology 132(5): 1672-1683, 2007; Sandborn et al., N. Engl. J. Med. 353(18): 1912-1925, 2005; Nakamura et al., Intern. Med. 56(2): 211-214, 2017; 및 Singh et al., J. Pediatr. Gastroenterol. Nutr. 62(6): 863-866, 2016). 일부 구현예에서, 인테그린 저해제는 내인성 인테그린 저해제이다 (예로, SHARPIN (Rantala et al., Nat. Cell. Biol. 13(11):1315-1324, 2011).
일부 구현예에서, 인테그린 저해제는 α5 인테그린 (예로, α5β1 인테그린, α5β3 인테그린, α5β5 인테그린 저해제 및/또는 α5β6 인테그린) 저해제이다.
일부 구현예에서, 인테그린 저해제는 α5β1 인테그린 저해제이다.
일부 구현예에서, 인테그린 저해제는 억제성 핵산, 항체 또는 이의 항원-결합 단편, 융합 단백질, 인테그린 길항제, 고리상 펩티드, 디스인테그린, 펩티드모방체 또는 소분자이다. 일부 구현예에서, 억제성 핵산은 작은 헤어핀 RNA, 작은 간섭 RNA, 안티센스, 앱타머 또는 마이크로RNA이다.
억제성 핵산
일부 구현예에서, 억제성 핵산은 안티센스 핵산, 리보자임, 작은 간섭 RNA, 작은 헤어핀 RNA 또는 마이크로RNA일 수 있다. 포유동물 세포에서 표적 인테그린 mRNA 또는 표적 인테그린 리간드 mRNA (예로, 본원에 기술된 임의의 예시적인 인테그린 또는 본원에 기술된 임의의 예시적인 인테그린 리간드)의 발현을 감소시킬 수 있는 억제성 핵산은 안티센스 핵산 분자, 예로 뉴클레오티드 서열이 표적 인테그린 mRNA 또는 표적 인테그린 리간드 mRNA의 전부 또는 일부에 상보적인 핵산 분자를 포함한다. 안티센스 핵산은 표적 인테그린 또는 표적 인테그린 리간드 (예로, 본원에 기술된 임의의 예시적인 표적 인테그린 또는 본원에 기술된 임의의 예시적인 표적 인테그린 리간드)를 인코딩하는 뉴클레오티드 서열의 코딩 가닥의 비-코딩 영역의 전부 또는 일부에 상보적일 수 있다. 비-코딩 영역 (5' 및 3' 미해독 영역)은 유전자의 코딩 영역을 연접하는 5' 및 3' 서열이고, 아미노산으로 해독되지 않는다. 안티센스 핵산인 예시적인 인테그린 저해제는 KATL1102를 포함한다 (예로, Limmroth et al., Neurology 83(20): 1780-1788, 2014; Li et al., Dig. Liver Dis. 39(6): 557-565, 2007; Goto et al., Inflamm. Bowel Dis. 12(8): 758-765, 2006).
억제성 핵산의 또 다른 예는 표적 인테그린 (예로, 본원에 기술된 임의의 예시적인 표적 인테그린) 또는 인테그린 리간드 (예로, 본원에 기술된 임의의 예시적인 인테그린 리간드)를 인코딩하는 핵산에 대한 특이성을 갖는 리보자임이다.
억제성 핵산은 또한 삼중 나선 구조를 형성하는 핵산 분자일 수 있다. 예를 들면, 표적 인테그린 (예로, 본원에 기술된 임의의 예시적인 표적 인테그린) 또는 인테그린 리간드 (예로, 본원에 기술된 임의의 예시적인 인테그린 리간드)의 발현은 표적 인테그린 (예로, 본원에 기술된 임의의 예시적인 표적 인테그린) 또는 인테그린 리간드 (예로, 본원에 기술된 임의의 예시적인 인테그린 리간드)를 인코딩하는 유전자의 조절 부위 (예로, 프로모터 및/또는 인핸서, 예로 전사 개시 시작 상태의 적어도 1 kb, 2 kb, 3 kb, 4 kb, 또는 5 kb 상류 서열)에 상보적인 뉴클레오티드 서열을 표적하여 표적 세포에서 유전자의 전사를 막는 삼중 나선 구조를 형성함으로써 억제될 수 있다.
일부 구현예에서, 인테그린 저해제는 표적 인테그린 (예로, 본원에 기술된 임의의 예시적인 표적 인테그린) mRNA 또는 인테그린 리간드 (예로, 본원에 기술된 임의의 예시적인 인테그린 리간드) mRNA의 수준을 감소시키는 siRNA이다. 작은 간섭 RNAs (siRNA)인 인테그린 저해제의 비-제한적인 예는 Wang et al., Cancer Cell Int. 16:90, 2016에 기술된다. 일부 구현예에서, 인테그린 저해제는 작은 헤어핀 RNA (shRNA)이다.
마이크로RNA인 인테그린 저해제의 비-제한적인 예는 miR-124 (Cai et al., Sci. Rep. 7: 40733, 2017), miR-134 (Qin et al., Oncol. Rep. 37(2): 823-830, 2017), miR-92b (Ma et al., Oncotarget 8(4): 6681-6690, 2007), miR-17 (Gong et al., Oncol. Rep. 36(4), 2016), miR-338 (Chen et al., Oncol. Rep. 36(3): 1467-74, 2016) 및 miR-30a-5p (Li et al., Int. J. Oncol. 48(3): 1155-1164, 2016)를 포함한다.
항체
일부 구현예에서, 인테그린 저해제는 항체 또는 이의 항원-결합 단편 (예로, Fab 또는 scFv)이다. 일부 구현예에서, 항체는 인간화 항체, 키메라 항체, 다가의 항체 또는 이들의 단편일 수 있다.
일부 구현예에서, 항체는 범용-β1 항체이다 (예로, OS2966 (Carbonell et al., Cancer Res. 73(10): 3145-3154, 2013)이다. 일부 구현예에서, 인테그린 항체는 단일클론 항체이다 (예로, 17E6 (Castel et al., Eur. J. Cell. Biol. 79(7): 502-512, 2000); Mitjans et al., Int. J. Cancer 87(5): 716-723, 2000)). 일부 구현예에서, 단일클론 항체는 베돌리주맙 (예로, Entyvio®) 또는 이의 변이체이다 (Feagan et al., N. Engl. J. Med 369: 699-710, 2013; Sandborn et al., N. Engl. J. Med. 369: 711-721, 2013; Sands et al., Gastroenterology 147: 618-627, 2014; 및 Milch et al., Neuroimmunol. 264: 123-126, 2013; Wyant et al., J. Crohns colitis 10(12): 1437-1444, 2016; 및 Feagan et al., Gastroenterology 142(5):S160-S161, 2012).
일부 구현예에서, 항체는 단일클론 키메라 마우스-인간 항체의 Fac 단편 (예로, 입시지맙 (ReoPro, c7E3), Kononczuk et al., Curr. Drug Targets 16(13): 1429-1437, 2015; Jiang et al., Appl. Microbiol. Biotechnol. 98(1): 105-114, 2014) 또는 이의 변이체일 수 있다. 일부 구현예에서, 인테그린 항체는 인간화 단일클론 항체이다. 일부 구현예에서, 인간화 단일클론 항체는 나탈리주맙 (Tysabri®)이다 (Targan et al., Gastroenterology 132(5): 1672-1683, 2007; Sandborn et al., N. Engl. J. Med. 353(18): 1912-1925, 2005; Nakamura et al., Intern Med. 56(2): 211-214, 2017; Singh et al., J. Pediatr. Gastroenterol. Nutr. 62(6): 863-866, 2016). 일부 구현예에서, 인간화 단일클론 항체는 비타진 (MEDI-523) 또는 이의 변이체이다 (Huveneers et al., Int, J. Radiat. Biol. 81(11-12): 743-751, 2007; Coleman et al., Circ. Res. 84(11): 1268-1276, 1999). 일부 구현예에서, 인간화 단일클론 항체는 에타라시주맙 (아베그린®, MEDI-522, LM609) 또는 이의 변이체이다 (Hersey et al., Cancer 116(6): 1526-1534, 2010; Delbaldo et al., Invest New Drugs 26(1): 35-43, 2008). 일부 구현예에서, 인간화 단일클론 항체는 CNTO95 (Intetumumab®) 또는 이의 변이체이다 (Jia et al., Anticancer Drugs 24(3): 237-250, 2013; Heidenreich et al., Ann. Oncol. 24(2): 329-336, 2013; Wu et al., J. Neurooncol. 110(1): 27-36, 2012). 일부 구현예에서, 인간화 단일클론 항체는 에파리주맙 (랩티바®) 또는 이의 변이체이다 (Krueger et al., J. Invest. Dermatol. 128(11): 2615-2624, 2008; Li et al., PNAS 106(11): 4349-4354, 2009; Woolacott et al., Health Technol. Assess 10: 1-233, 2006). 일부 구현예에서, 인간화 단일클론 항체는 STX-100 (스트로메딕스®) 또는 이의 변이체이다 (van Aarsen et al., Cancer Res. 68: 561-570, 2008; Lo et al., Am. J. Transplant. 13(12): 3085-3093, 2013). 일부 구현예에서, 인간화 단일클론 항체는 264RAD 또는 이의 변이체이다 (Eberlein et al., Oncogene 32(37): 4406-4417, 2013).
일부 구현예에서, 인간화 단일클론 항체는 로벨리주맙 또는 이의 변이체이다 (Goodman et al., Trends Pharmacol. Sci 33: 405-412, 2012). 일부 구현예에서, 인간화 단일클론 항체는 사이톨린® 또는 이의 변이체이다 (Rychert et al., Virology J. 10: 120, 2013). 일부 구현예에서, 인간화 단일클론 항체는 에트로리주맙 또는 이의 변이체이다 (Vermeire et al., Lancet 384: 309-318, 2014; Rutgeerts et al., Gut 62: 1122-1130, 2013; Lin et al., Gastroenterology 146: 307-309, 2014; Ludviksson et al., J. Immunol. 162(8): 4975-4982, 1999; Stefanich et al., Br. J. Pharmacol. 162(8): 1855-1870, 2011). 일부 구현예에서, 인간화 단일클론 항체는 아브릴루맙 (AMG 181; MEDI-7183) 또는 이의 변이체이다 (Pan et al., Br. J. Pharmacol. 169(1): 51-68, 2013; Pan et al., Br. J. Clin. Pharmacol. 78(6): 1315-1333, 2014). 일부 구현예에서, 인간화 단일클론 항체는 PF-00547659 (SHP647) 또는 이의 변이체이다 (Vermeire et al., Gut 60(8): 1068-1075, 2011; Sandborn et al., Gastroenterology 1448(4): S-162, 2015). 일부 구현예에서, 인간화 단일클론 항체는 SAN-300 (hAQC2) 또는 이의 변이체이다 (Karpusas et al., J. Mol. Biol. 327: 1031-1041, 2003). 일부 구현예에서, 인간화 단일클론 항체는 DI176E6 (EMD 5257) 또는 이의 변이체이다 (Goodman et al., Trends Pharmacol. Sci 33: 405-412, 2012; 및 Sheridan et al., Nat. Biotech. 32: 205-207, 2014).
일부 구현예에서, 인테그린 항체는 키메라 단일클론 항체이다. 일부 구현예에서, 키메라 단일클론 항체는 볼로시지맙 또는 이의 변이체이다 (Kuwada et al., Curr. Opin. Mol. Ther. 9(1): 92-98, 2007; Ricart et al., Clin. Cancer Res. 14(23): 7924-7929, 2008; Ramakrishnan et al., J. Exp. Ther. Oncol. 5(4): 273-86, 2006; Bell-McGuinn et al., Gynecol. Oncol. 121: 273-279, 2011; Almokadem et al., Exp. Opin. Biol. Ther. 12: 251-7, 2012).
일부 구현예에서, 항체는 하나 이상 (예로, 1, 2, 3, 4, 또는 5개)의 인테그린에 특이적으로 결합한다. 일부 구현예에서, 항체는 인테그린 다이머 (예로, MLN-00002, MLN02 (Feagan et al., Clin. Gastroenterol. Hepatol. 6(12): 1370-1377, 2008; Feagan et al., N. Engl. J. Med. 352(24): 2499-2507, 2005))에 특이적으로 결합한다. 특정 구현예에서, 항체는 엡시지맙 (레오프로TM)의 항원-결합 단편을 포함하거나 이로 구성된다 (Straub et al., Eur. J. Cardiothorac Surg. 27(4): 617-621, 2005; Kim et al., Korean J. Intern. Med. 19(4): 220-229, 2004). 일부 구현예에서, 인테그린 저해제는 항체-약물 컨쥬게이트이다 (예로, IMGN388 (Bendell et al., EJC Suppl 8(7): 152, 2010)).
항체 및 이의 항원-결합 단편의 추가의 예는 각각이 이의 전문이 참고문헌으로 통합되는 미국 특허 5,919,792; 6,214,834; 7,074,408; 6,833,373; 7,655,624; 7,465,449; 9,558,899; 7,659,374; 8,562,986; 8,398,975; 및 8,853,149; 미국 특허 공개 US 2007/0117849; US 2009/0180951; US 2014/0349944; US 2004/0018192; 국제특허출원 WO 11/137418; 및 WO 01/068586에 기술되어 있다.
융합 단백질
일부 구현예에서, 인테그린 저해제는 융합 단백질 (예로, 인테그린 또는 인테그린 수용체의 세포외 도메인의 Fc 융합 단백질), 용해성 수용체 (예로, 인테그린 또는 인테그린 수용체의 세포외 도메인) 또는 재조합 인테그린 결합 단백질 (예로, 인테그린 리간드)이다. 예로, 본원에 참고문헌으로 통합되는 Lode et al., PNAS 96(4): 1591-1596, 1999; Stephens et al., Cell Adhesion Comm. 7: 377-390, 2000; 및 미국 특허 공개 US 2008/0739003 참조. 인테그린 저해제인 융합 단백질의 비-제한적인 예는 Ag25426 (Proteintech)를 포함한다.
소분자 길항제
일부 구현예에서, 인테그린 저해제는 소분자이다. 일부 구현예에서, 소분자는 비-펩티드 소분자이다. 일부 구현예에서, 비-펩티드 소분자는 RGD (ArgGlyAsp)-모사체 길항제이다 (예로, 티로피반 (아그라스타트®); Pierro et al., Eur. J. Ophthalmol. 26(4): e74-76, 2016; Guan et al., Eur. J. Pharmacol 761: 144-152, 2015). 일부 구현예에서, 소분자는 α4 길항제이다 (예로, 피라테그라스트 (Miller et al., Lancet Neurol. 11(2): 131-139, 2012), AJM300 (Yoshimura et al., Gastroenterology 149(7): 1775-1783, 2015; Takazoe et al., Gastroenterology 136(5): A-181, 2009; Sugiura et al., J. Crohns Coilitis 7(11): e533-542, 2013)). 일부 구현예에서, 소분자는 α4β1 길항제 (예로, IVL745 (Norris et al., J. Allergy Clin. Immunol. 116(4): 761-767, 2005; Cox et al., Nat. Rev. Drug Discov. 9(10): 804-820, 2010)), BIO-1211 (Abraham et al., Am. J. Respir. Crit. Care Med. 162: 603-611, 2000; Ramroodi et al., Immunol. Invest. 44(7): 694-712, 2015; Lin et al., J. Med. Chem. 42(5): 920-934, 1999), HMR 1031 (Diamant et al., Clin. Exp. Allergy 35(8): 1080-1087, 2005); 바라테그라스트 (R411) (Cox et al., Nat. Rev. Drug Discov. 9(10): 804-820, 2010), GW559090X (Ravensberg et al., Allergy 61(9): 1097-1103, 2006), TR14035 (Sircar et al., Bioorg. Med. Chem. 10(6): 2051-2066, 2002; Cortijo et al., Br. J. Pharmacol. 147(6): 661-670, 2006))이다. 일부 구현예에서, 소분자 는 α5β3 길항제이다 (예로, L0000845704, SB273005). 일부 구현예에서, 소분자는 α5β1 길항제이다 (예로, JSM6427). 일부 구현예에서, 소분자는 GLPG0974이다 (Vermeire et al., J. Crohns Colitis Suppl. 1: S39, 2015). 일부 구현예에서, 소분자는 MK-0429이다 (Pickarksi et al., Oncol. Rep. 33(6): 2737-45, 2015; Rosenthal et al., Asia Pac J. Clin. Oncol. 6: 42-8, 2010). 일부 구현예에서, 소분자는 JSM-6427 또는 이의 변이체이다 (Zahn et al., Arch. Ophthalmol.127(10): 1329-1335, 2009; Stragies et al., J. Med. Chem. 50: 3786-94, 2007).
일부 구현예에서, 소분자는 β2 인테그린을 표적한다. 일부 구현예에서, 소분자는 SAR-118 (SAR1118) 또는 이의 변이체이다 (Zhong et al., ACS Med. Chem. Lett. 3(3): 203-206, 2012; Suchard et al., J. Immunol. 184: 3917-3926, 2010; Yandrapu et al., J. Ocul. Pharmacol. Ther. 29(2): 236-248, 2013; Semba et al., Am. J. Ophthalmol. 153: 1050-60, 2012). 일부 구현예에서, 소분자는 BMS-587101 또는 이의 변이체이다 (Suchard et al., J. Immunol. 184(7): 3917-3926, 2010; Potin et al., J. Med. Chem. 49: 6946-6949, 2006). 예로, Shimaoka et al., Immunity 19(3): 391-402, 2003; 미국 특허 7,138,417; 7,928,113; 7,943,660; 및 9,216,174; 미국 특허 공개 US 2008/0242710; 및 US 2008/0300237 참조.
일부 구현예에서, 소분자 인테그린 저해제는 PTG-100일 수 있고, 이는 예로 Shames et al., "Pharmakokinetics and Pharmacodynamics of Novel Oral Peptide Therapeutic PTG-100 (α4β7 Intergrin Antagonist) in Normal Healthy Volunteers," 24th United European Gastroentrology Week, October 15-19, Vienna, Austria, 2016에 기술되어 있다.
고리상 펩티드
일부 구현예에서, 인테그린 저해제는 고리상 펩티드이다. 일부 구현예에서, 고리상 펩티드는 내인성 인테그린 리간드의 리간드 인식 서열의 아미노산 서열에 제시된 바와 같은 아미노산 서열을 포함하거나 이로 구성된다. 일부 구현예에서, 고리상 펩티드는 내인성 인테그린 리간드와 표적 인테그린 리간드 결합 부위를 경쟁한다. 일부 구현예에서, 고리상 펩티드는 하나 이상 (예로, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8개)의 D-아미노산을 포함한다. 일부 구현예에서, 고리상 펩티드는 합성 고리상 펩티드이다. 일부 구현예에서, 합성 고리상 펩티드는 헵타펩티드이다. 일부 구현예에서, 합성 고리상 펩티드는 엡티파비티드 (인테그릴린TM) 또는 variant thereof이의 변이체이다. 일부 구현예에서, 고리상 펩티드는 헤테로고리상 핵을 포함한다 (예로, 벤조디아제피논, 피페라진, 벤조아제피논, 니트로릴, 이소옥사졸린, 인다졸 또는 페놀; Spalluto et al., Curr. Med. Chem. 12: 51-70, 2005). 일부 구현예에서, 고리상 펩티드는 거대고리이다 (예로, Halland et al., ACS Med. Chem. Lett. 5(2): 193-198, 2014 참조). 일부 구현예에서, 펩티드는 ALG-1001 또는 이의 변이체이다 (Mathis et al., Retin. Phys. 9: 70, 2012). 일부 구현예에서, 고리상 펩티드는 이미다졸론-페닐알라닌 유도체, 헤테로아릴, 헤테로고리 및 아릴 유도체, 이중고리상-방향족 아미노산 유도체, 사이클로헥산-카복실산 유도체, 이아릴 치환된 우레아 유도체, 멀티머 L-알라닌 유도체, L-알라닌 유도체, 또는 피리미딜-설폰아미드 유도체이다 (예로, 미국 특허 6,630,492; 6,794,506; 7,049,306; 7,371,854; 7,759,387; 8,030,328; 8,129,366; 7,820,687; 8,350,010; 및 9,345,793 참조).
펩티드모방체
일부 구현예에서, 인테그린 저해제는 펩티드모방체이다. 일부 구현예에서, 펩티드모방체는 인테그린-리간드 인식 모티브를 갖는다 (예로, RGD, KTS, 또는 MLD). 예로, Carron et al., Cancer Research 58: 1930-1935, 1998; Fanelli et al., Vascular Cell 6: 11, 2014; 및 De Marco et al., Curr. Top. Med. Chem. 16(3): 343-359, 2016 참조.
일부 구현예에서, 펩티드모방체는 RGD(ArgGlyAsp)-기반의 펩티드이다 (본원에 이의 전문이 참고문헌으로 통합되는 미국 특허 8,809,338). 일부 구현예에서, RGD-기반의 펩티드는 실렌기티드 또는 이의 변이체 (EMD 12974) (Mas-Moruno et al., Anticancer Agents Med. Chem. 10: 753-768, 2010; Reardon et al., Future Oncol. 7(3): 339-354, 2011; Beekman et al., Clin. Genitourin Cancer 4(4): 299-302, 2006); SC56631 (예로, Engleman et al., Am Soc. Clin. Invest. 99(9): 2284-2292, 1997; Peng et al., Nature Chem Biol. 2: 381-389, 2006)일 수 있다다. 일부 구현예에서, 펩티드모방체는 Lys-Gly-Asp (KGD)-기반의 펩티드일 수 있다. 일부 구현예에서, 펩티드모방체는 비페기티드 또는 이의 변이체일 수 있다 (Momic et al., Drug Design Devel. Therapy 9: 291-304, 2015). 일부 구현예에서, 펩티드모방체는 항미생물 합성 펩티드와 컨쥬게이션된 펩티드일 수 있다 (예로, (KLAKLAK)2와 컨쥬게이션된 ACDCRGDCFC (Ellerby et al., Nat. Med. 5(9): 1032-1038, 1999). 예로, 미국 특허 8,636,977 참조.
디스인테그린
일부 구현예에서, 인테그린 저해제는 디스인테그린일 수 있다. 본원에 사용된 바, 용어 "디스인테그린"은 뱀독 (예로, 피트 살모사 독)으로부터 유래한 저분자량 펩티드 인테그린 저해제를 말한다. 일부 구현예에서, 디스인테그린은 RGD(ArgGlyAsp)-, KTS- 또는 MLD-기반의 디스인테그린이다.
디스인테그린의 비-제한적인 예는 아큐틴, 아큐라진-C, 알보라브린, 알터나진-c, 바부린, 바실리신, 비티스가보린-1, 비티스가보린-2, 비티스타틴, 세라스틴, 세레베린, 쿠마나스타틴 1, 콘토트로스타틴, 코티아린, 크로타트록신, 덴드로아스핀, 디스바-01, 두리신, 에치스타틴, EC3, 엘레간틴, 에리스티코핀, 에리스토스타틴, EMS11, EO4, EO5, 플라보리딘, 플라보스타틴, 인슈라린, 자라스타틴, 제르도닌, 제르도스타틴, 라체신, 레베인 (예로, 레베인-1, 레베인-2), 레베라긴-C, 레베스타틴, 루토신, 몰로신, 옵투스타틴, 오셀라투신, 로도세틴, R-모자스틴 1, 살모신, 사자틸린, 쉬스타틴, 타블리신-15, 터게미닌, 트리플라빈, 트리그라민, 트리메스타틴, VA6, 비크로스타틴, 비리딘, 비퍼스타틴, VB7, VLO4 및 VLO5, 또는 이들의 변이체를 포함한다. 예로, 본원에서 이들의 전문이 통합되는, Arruda Macedo et al., Curr. Protein Pept. Sci. 16(6): 532-548, 2015; Hsu et al., Sci. Rep. 6: 23387, 2016; Kele et al. Curr. Protein Pept. Sci. 6:532-548, 2015; Koh et al., Toxicon 59(4): 497-506, 2012; Scarborough et al., J. Biol. Chem. 268: 1058-1065, 1993; Kisiel et al., FEBS Lett. 577: 478-482, 2004; Souza et al., Arch. Biochem. Biophys. 384: 341-350, 2000; Eble et al., J. Biol. Chem. 278: 26488-26496, 2003; Marcinkiewicz et al., J. Biol. Chem. 274: 12468-12473, 1999; Calvete et al., J. Proteome Res. 6:326-336, 2007; Scibelli et al., FEMS Microbiol. Lett. 247: 51-57, 2005; Oliva et al., Toxicon 50: 1053-1063, 2007; Minea et al., Toxicon 59: 472-486, 2012; Smith et al., FEBS Lett. 512: 111-115, 2002; Tselepis et al., J. Biol. Chem. 272: 21341-21348, 1997; Da Silva et al., Tromb. Res. 123: 731-739, 2009; Thibault et al., Mol. Pharmacol. 58: 1137-1145, 2000; Lu et al., Biochem. J. 304: 818-825, 1994; Yeh et al., Biochim. Biophys. Acta. 1425: 493-504, 1998; Huang et al., Exp. Hematol. 36: 1704-1713, 2008; Shih et al., Matrix Biol. 32: 152-159, 2013; Wang et al., Br. J. Pharmacol. 160: 1338-1351, 2010; Della-Casa et al., Toxicon 57: 125-133, 2011; Sheu et al., Biochim. Biophys. Acta. 1336: 445-454, 1997; Fujii et al., J. Mol. Biol. 332: 115-122, 2003; Bilgrami et al., J. Mol. Biol. 341: 829-837, 2004; Zhou et al., Toxicon 43: 69-75, 2004; Scarborough et al., J. Biol. Chem. 268: 1066-1073, 1993; Shebuski et al., J. Biol. Chem. 264: 21550-21556, 1989; Lu et al., Biochem. J. 304: 929-936, 1994; McLane et al., Biochem. J. 301: 429-436, 1994; Juarez et al., Toxicon 56: 1052-1058, 2010; Olfa et al., Lab. Invest. 85:1507-1516, 2005; Elbe et al., Matrix Biol. 21: 547-558, 2002; Bazan-Socha et al., Biochemistry 43: 1639-1647, 2004; Danen et al., Exp. Cell. Res. 238: 188-196, 1998; Marcinkiewicz et al., Biochemistry 38(40): 13302-13309, 1999; Calvete et al., Biochem. J. 372: 725-734, 2003; Swenson et al., Pathophysiol. Haemost. Thromb. 34: 169-176, 2005; Kwon et al., PLoS One 8; e81165, 2013; Yang et al., Toxicon 45: 661-669, 2005; Limam et al., Matrix Biol. 29: 117-126, 2010; Gan et al., J. Biol. Chem. 263: 19827-19832, 1988; Ma et al., Thromb. Haemost. 105(6): 1032-1045, 2011; 및 미국 특허 7,074,408 참조.
5. TLR 작용제/길항제
용어 "TLR 작용제"는 포유동물 세포 (예로, 인간 세포)에서 발현된 톨-유사 수용체에 결합하고, 이를 활성화하는 제제이다. 일부 구현예에서, TLR 작용제는 TLR1에 결합하고, 이를 활성화한다. 일부 구현예에서, TLR 작용제는 TLR2에 결합하고, 이를 활성화한다. 일부 구현예에서, TLR 작용제는 TLR3에 결합하고, 이를 활성화한다. 일부 구현예에서, TLR 작용제는 TLR4에 결합하고, 이를 활성화한다. 일부 구현예에서, TLR 작용제는 TLR5에 결합하고, 이를 활성화한다. 일부 구현예에서, TLR 작용제는 TLR6에 결합하고, 이를 활성화한다. 일부 구현예에서, TLR 작용제는 TLR7에 결합하고, 이를 활성화한다. 일부 구현예에서, TLR 작용제는 TLR8에 결합하고, 이를 활성화한다. 일부 구현예에서, TLR 작용제는 TLR9에 결합하고, 이를 활성화한다. 일부 구현예에서, TLR 작용제는 TLR10에 결합하고, 이를 활성화한다. 일부 구현예에서, TLR 작용제는 TLR11에 결합하고, 이를 활성화한다. 일부 구현예에서, TLR 작용제는 TLR2에 결합하고, 이를 활성화한다.일부 구현예에서, TLR 작용제는 2개 이상 (예로, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 또는 11개)의 TLR (예로, TLR1, TLR2, TLR3, TLR4, TLR5, TLR6, TLR7, TLR8, TLR9, TLR10 및 TLR11 중 임의의 2개 이상 (임의의 조합))에 결합하고, 이를 활성화한다.
일부 구현예에서, TLR 작용제는 합성 TLR 작용제, TLR 모방체 또는 소분자이다. TLR 작용제의 비-제한적인 예는 각각이 본원에서 전문이 통합되는 Bhardwaj et al., Cancer J. 16(4): 382-391, 2010; Meyer et al., Exp. Opin. Investig. Drugs 17(7): 1051-1065, 2008; Adams, Immunotherapy 1(6): 949-964, 2009; Hennessy et al., Nat. Rev. Drug Discov. 9: 293-307, 2010; 및 미국 특허 7,498,409; 9,421,254; 8,409,813; 8,361,986; 8,795,678; 8,728,486; 8,636,979; 8,999,946; 9,359,360; 9,050,376; 및 9,556,167; 미국 특허 공개 US 2014/0322271; US 2016/0206690; US 2009/0253622; US 2011/0135669; US 2011/0250175; US 2014/0220074; 및 US 2012/0219615에 기술되어 있다. 일부 구현예에서, TLR 작용제는 펩티드 또는 융합 단백질이다 (Huleatt et al., Vaccine 25: 763-775, 2007).
일부 구현예에서, TLR 작용제는 단일한 TLR에 특이적으로 결합하고, 이를 활성화한다 (예로, TLR4, TLR7, TLR8 또는 TLR9; Zhu et al., J. Clin. Invest. 120: 607-616, 2010; Zhu et al., PNAS 105: 16260-16265, 2008; Wang et al., J. Virol. 79(22): 14355-14370, 2005). 일부 구현예에서, TLR 작용제는 하나 이상의 TLR에 결합하고, 이를 활성화한다 (예로, Calmette-Guerin의 바실러스, 마이코박테리움 보비스 (BCG); Morton et al., Ann. Surg. 180(4): 635-643, 1974; Mortoon et al., J. Clin. Oncol. ASCO Ann. Meeting Proceedings Part I 25(18 Suppl), 2007). 일부 구현예에서, TLR 작용제는 TLR2/TLR6 작용제이다 (예로, Pam2CSK4 또는 MALP-2 (Agnihotri et al., J. Med. Chem. 54: 8148-8160, 2011; Wu et al., J. Med. Chem. 53: 3198-3213, 2010)).
일부 구현예에서, TLR 작용제는 죽은 세포로부터 방출된 내인성 분자이다 (예로, 열충격 단백질 (HSP) 및 운동성 박스 1군 (HMGB1); Asea et al., J. Biol. Chem. 277: 15028-15034, 2002; Kepp et al., Cancer Metastasis 30: 61-69, 2011).
TLR3 작용제
일부 구현예에서, TLR 작용제는 TLR3 (예로, 합성 작용제)에 특이적으로 결합하고, 이를 활성화한다. TLR3에 결합하고 이를 활성화하는 TLR 작용제는 Nicodemus et al., Immunotherapy 2: 137-140, 2010에 기술되어 있다. 일부 구현예에서, TLR3 작용제는 합성 이중-가닥 RNA (dsRNA) 복합체이다 (예로, 폴리리보신산:폴리리보시티드산 (폴리 I:C); Sivori et al., PNAS 101: 10116-10121, 2004; Sloat et al., Pharmaceutical Res. 23: 1217-1226, 2006; Ichinohe et al., Microbes and infection/ Institut Pasteur 9: 1333-1340, 2007; Robinson et al., J. Natl. Cancer Inst. 57(3): 599-602, 1976). 일부 구현예에서, TLR3 작용제는 TLR3 모방체이다 (예로, 폴리아데노신-폴리우리딜산 (폴리 A:U) (Veyrat et al., Oncotarget 7(50): 82580-82593, 2016; Alizadeh et al., Iran J. Allergy Asthma Immunol. 12(2): 161-167, 2013); 린타토리모드 (폴리 I: 폴리 CU, 암플리겐®) (Steinman et al., Nature 449: 419-426, 2007; Jasani et al., Vaccine 27(25-26): 3401-3404, 2009; Strayer et al., PLoS One 7(3): e31334, 2012). 일부 구현예에서, TLR3 모방체는 폴리-L-라이신 및 카복시메틸셀룰로스로 안정화된 폴리이온신-폴리시티딜산이다 (폴리-ICLC, 힐토놀®; Hawkins et al., J. Biol. Resp. Mod. 4: 664-668, 1985; Butowski et al., J. Neurooncol. 91: 175-182, 2009; Jeong et al., J. Neurochem. doi.10.1111, 2015). 일부 구현예에서, TLR3 작용제 는 RGC100 (Naumann et al., Clin. Dev. Immunol. 283649, 2013), IPH-3102 (Basith et al., Exp. Opin. Ther. Pat. 21: 927-944, 2011) 또는 이의 변이체이다. 일부 구현예에서, TLR3 작용제는 CQ-07001 (Clinquest)이다. 일부 구현예에서, TLR3 작용제는 암플리겐 폴리(I):폴리(C12U) (Hemispherx Biopharma)이다. 일부 구현예에서, TLR3 작용제는 IPH-31XX (Innate Pharma)이다. 일부 구현예에서, TLR3 작용제는 MCT-465-dsRNA (Multicell Technologies)이다.
TLR4 작용제
일부 구현예에서, TLR 작용제는 TLR4에 특이적으로 결합하고, 이를 활성화한다 (Peri et al., J. Med. Chem. 57(9): 3612-3622, 2014). 일부 구현예에서, TLR4 작용제는 박테리아 지질다당류 (LPS) 또는이의 변이제이다. 일부 구현예에서, TLR4 작용제는 모노포스포릴 지질 (MPL, MPLA, GLA, GLA-SE)이다 (Ribi et al., J. Immunol. 6: 567-572, 1984; Okemoto et al., J. Immunol. 176: 1203-1208, 2006; Matzner et al., Int. J. Cancer 138: 1754-1764, 2016; Cauwelaert et al., PLoS One 11(1): e0146372, 2016). 일부 구현예에서, TLR 작용제는 AS15 또는 AS02b이다 (Brichard et al., Vaccine 25(Suppl. 2): B61-B71, 2007; Kruit et al., J. Clin. Oncol. 26(Suppl): Abstract 9065, 2008). 일부 구현예에서, TLR 작용제는 아미노알킬 글루코사미니드 4-포스페이트 (예로, RC-529, Ribi.529, E6020) 또는 이의 변이체이다 (Baldridge et al., J. Endotoxin Res. 8: 453-458, 2002; Morefield et al., Clin. Vaccine Immunol. 14: 1499-1504, 2007). 일부 구현예에서, TLR 작용제는 피시바닐 (OK-432)이다 (Hazim et al., Med. J. Malaysia 71(6): 328-330, 2016; Tian et al., Asian Pac J. Cancer Prev. 16(11): 4537-4542, 2015; Rebuffini et al., Dent Rese. J. 9(Suppl. 2): S192-S196, 2012). 일부 구현예에서, TLR4 작용제는 스피룰리나 복합체 다당류이다 (Kwanishi et al., Microbiol. Immunol. 57: 63-73, 2013). 일부 구현예에서, TLR4 작용제는 키토헥소스 또는 이의 변이체이다 (Panda et al., 8: e1002717, 2012; Barman et al., Cell Death Dis. 7: e2224, 2016). 일부 구현예에서, TLR4 작용제는 E5564 (에리토란) (Eisai)이다. 일부 구현예에서, TLR4 작용제는 CRX-675 또는 CRX-527 (GSK)이다.
TLR5 작용제
일부 구현예에서, TLR 작용제는 TLR5에 결합하고 이를 활성화한다. 일부 구현예에서, TLR5 작용제는 플라겔린 또는 이의 변이체이다 (예로, 엔톨리모드 (CBLB502)) (Yoon et al., Science 335: 859-864, 2012; Fukuzawa et al., J. Immunol. 187: 3831-3839, 2011; Brackett et al., PNAS 113(7): E874-E883, 2015; Leigh et al., PLoS One 9(1): e85587, 2014; Hossain et al., Blood 120: 255, 2012). 일부 구현예에서, TLR5 작용제는 플라겔린 HuHa (Vaxinate) 또는 플라겔린 HuM2e (Vaxinate)이다.
TLR7/8 작용제
일부 구현예에서, TLR 작용제는 TLR7/8 (예로, TLR7 작용제, TLR8 작용제, 또는 TLR7 및 TLR8 작용제)에 결합하고 이를 활성화한다. 일부 구현예에서, TLR7/8 작용제는 ANA975 (이소토라빈) (Anadys/Novartis), ANA773 (Anadys/Novartis)이다.
일부 구현예에서, TLR7/8 작용제는 이미다조퀴놀린 또는 이의 변이체이다 (예로, 이미퀴모드 (알다라TM; Kaspari et al., British J. Dermatology 147: 757-759, 2002; Smorlesi et al., Gene Therapy 12: 1324-133, 2005; Prins et al., J. Immunol. 176: 157-164, 2006; Shackleton et al., Cancer Immun. 4: 9, 2004; Green et al., Br. J. Dermatol. 156(2): 337-345, 2007; Geisse et al., Am. Acad. Dermatol. 50(5): 722-733, 2004; Wolf et al., Arch. Dermatol. 139(3): 273-276, 2003); 레시퀴모드 (R848; Hemmi et al., Nat. Immunol. 3: 196-200, 2002; Jurk et al., Nat. Immunol. 3: 49, 2002; Rook et al., Blood 126(12): 1452-1461, 2015; Dovedi et al., Blood 121: 251-259, 2013). 일부 구현예에서, TLR 작용제는 단일 가닥 RNA (ssRNA) (852A) 또는 이의 변이체를 모방하는 합성 이미아드조퀴놀린이다 (Dudek et al., Clin. Cancer Res. 13(23): 7119-7125, 2007; Dummer et al., Clin. Cancer Res. 14(3): 856-864, 2008; Weigel et al., Am. J. Hematol. 87(10): 953-956, 2012; Geller et al., Cancer Immunol. Immunother. 59(12): 1877-1884, 2010; Inglefield et al., J. Interferon Cytokine Res. 28(4): 253-263, 2008). 일부 구현예에서, TLR 작용제는 소분자이다. 일부 구현예에서, 소분자는 바이러스성 ssRNA (예로, 모토리모드 (VTX-2337)) 또는 이의 변이체를 모방한다 (Dietsch et al., Clin. Cancer Res. 21(24): 5445-5452, 2015; Northfelt et al., Clin. Cancer Res. 20(14): 3683-3691, 2014; Lu et al., Clin. Cancer Res. 18(2): 499-509, 2012). 일부 구현예에서, 소분자는 GS-9620 또는 이의 변이체이다 (Bam et al., Antimicrob Agents Chemother. 61(1): e01369, 2016; Rebbapragada et al., PLoS One 11(1): e0146835, 2016; Gane et al., J. Hepatol. 63(2): 320-328, 2015; Fosdick et al., J. Med. Chem. 56(18): 7324-7333, 2013). 일부 구현예에서, 소분자는 SC1이다 (Wiedemann et al., Oncoimmunology 5(7): e1189051, 2016; Hamm et al., J. Immunol. 6(4): 257-265, 2009). 일부 구현예에서, 소분자는 가르디퀴모드 (Ma et al., Cell. Mol. Immunol. 7: 381-388, 2010; Hjelm et al., Hum. Vaccin. Immunother. 10(2): 410-416, 2014; Buitendijk et al., AIDS Res. Hum. Retroviruses 29(6): 907-918, 2013), CL075 (Philbin et al., J. Allergy Clin. Immunol. 130: 195-204, 2012; Dowling et al., PLoS One 8(3): e58164, 2013), CL097 (Gorden et al., J. Immunol. 174: 1259-1268, 2005; Gorski et al., Int. Immunol.18: 1115, 2006; Levy et al., Blood 108: 1284-1289, 2006; Wille-Reece et al., J. Exp. Med. 203: 1249-1258, 2006), 로조리빈 (Pope et al., Cell Immunol. 162: 333, 1995; Heil et al., Eur. J. Immunol. 33: 2987-2997, 2003; Lee et al., PNAS 100: 6646-6651, 2003) 또는 VTX-294 (Dowling et al., PLoS One 8(3): e58164, 2013)이다. 일부 구현예에서, TLR7/8 작용제는 IMO-9200이다. 일부 구현예에서, TLR7 작용제는 IPH-32XX (Innate Pharma)이다
TLR9 작용제
일부 구현예에서, TLR 작용제는 TLR9에 결합하고, 이를 활성화한다. 일부 구현예에서, TLR9 작용제는 합성 올리고뉴클레오티드이다. 일부 구현예에서, 합성 올리고뉴클레오티드는 메틸화되지 않은 CpG 디뉴클레오티드 (CpG-ODN)를 포함한다 (Krieg, J. Clin. Invest. 117: 1184-1194, 2007; Carpentier et al., Neuro-oncol. 8(1):60-66, 2006; Link et al., J. Immunother. 29(5): 558-568, 2006; Pashenkov et al., J. Clin. Oncol. 24(36): 5716-5724, 2006; Meng et al., BMC Biotechnol. 11: 88, 2011). 일부 구현예에서, TLR9 작용제는 PF-3512676 또는 이의 변이체이다 (Hofmann et al., J. Immunother. 31(5): 520-527, 2008; Molenkamp et al., Clin. Caner. Res. 14(14): 4532-4542, 2008). 일부 구현예에서, TLR9 작용제는 IMO-2055 (EMD1201801) 또는 이의 변이체이다 (Machiels et al., Investig. New Drugs 31: 1207-1216, 2013). 일부 구현예에서, TLR9 작용제는 DIMS0150이다 (Atreya et al., J. Crohns Colitis 10(11): 1294-1302, 2016). 일부 구현예에서, TLR9 작용제는 CpG7909 (백스이뮨) (Coley, GSK, Novartis, DARPA)이다. 일부 구현예에서, TLR9 작용제는 IMO-9200이다. 일부 구현예에서, TLR9 작용제는 AVE0675 (Coley, Sanofi Aventis)이다. 일부 구현예에서, TLR9 작용제는 암플리백스 (Idera)이다.
TLR 작용제로서의 미생물 산물
일부 구현예에서, TLR 작용제는 박테리아 또는 바이러스 성분이다. 일부 구현예에서, TLR 작용제는 마이코박테리움 보비스 (BCG) 세포벽으로부터 유래한다. 일부 구현예에서, 마이코박테리움 보비스 세포벽 성분은 TLR2 및/또는 TLR4 작용제이다 (예로, SMP105 (Murata et al., Cancer Sci. 99: 1435-1440, 2008; Miyauchi et al., Drug Discov. Ther. 6: 218-225, 2013; Tsuji et al., Infect Immun. 68: 6883-6890, 2000; Smith et al., Cancer Immunol. Immunother. 63(8): 787-796, 2014)). TLR 작용제의 추가적인 예는 당해 기술분야에서 공지되어 있다.
TLR 길항제
용어 "TLR 길항제"는 포유동물 세포 (예로, 인간 세포)에서 발현된 TLR4 또는 TLR9에 대한 TLR의 결합을 감소시키는 제제를 의미한다. 예를 들면, TLR 길항제는 TLR4 길항제일 수 있다. 다른 예에서, TLR 길항제는 TLR9 길항제이다. TLR 길항제의 비-제한적인 예는 Fukata et al., Mucosal Immunity 6: 451-463, 2013에 기술되어 있다.
TLR4 길항제의 비-제한적인 예는 1A6 (Ungaro et al., Am. J. Physiol. Gastrointest. Liver Physiol. 296: G1167-G1179, 2009) 또는 CRX-526 (Fort et al., J. Immunol. 174: 6416-6423, 2005)이다. TLR4 길항제의 추가적인 예는 에리토란 테트라소듐 (E5564) (Sun et al., Investigative Ophthalmol. Visual Sci. 50(3): 1247-1254, 2009), 작은 열충격 단백질 B8 (HSP22) (Roelofs et al., J. Immunol. 176(11): 7021-7027, 2006), CRX-527 (Bazin et al., Bioorganic Med. Chem. Letters 18(2): 5350-5354, 2008), E5564 (Kitazawa et al., J. Gastroentrol. Hepatol. 25(5): 1009-1012, 2010), IAXO-102 (Huggins et al., Atherosclerosis 242(2): 563-570, 2015), AG-411 (Kondo et al., Trends Immunol. 33(9): 449-458, 2012), CRX-52624 (Alderson et al., J. Endotoxin Res. 12(5): 313-319, 2006), E5531 (Becker et al., Toxicol. Appl. Pharmacol. 207(2):269-275, 2005)를 포함한다.
TLR9 길항제의 비-제한적인 예는 아데노바이러스 올리고데옥시뉴클레오타이드 (AV-ODN)이다 (Obermeier et al., Gastroenterology 129: 913-927, 2005). TLR9 길항제의 추가적인 예는 ODN 2088, ODN 4084-F, ODN INH-1, ODN INH-18, ODN TTAGGG (A151) 및 G-ODN (각각은 InvivoGen사로부터 구입가능함)이다. 일부 구현예에서, TLR9 길항제는 CpG-ODN c41이다 (Li et al., Vaccine 29: 2193-2198, 2011). 일부 구현예에서, TLR9 길항제는 COV08-0064 (Shaker et al., Biochemical Pharmacol. 112: 90-101, 2016; Hoque et al., J. Immunol. 190(8): 4297-4304, 2013); ODN 1585, ODN 1826, ODN 2395 및 ODN 2088 (Boivin et al., Antiviral Res. 96(3): 414-421, 2012); IMO-8400 (Zhu et al., J. Immunol. 188(1): 119, 2012); IRS869 (Mandl et al., Nature Med. 14(10): 1077-1087, 2008); IMO-3100 (Hennessy et al., Nature Rev. Drug Discov. 9(4): 293-307, 2010); TTAGGG (Carvalho et al., PLoS One 6(11): e28256, 2011); 및 CpG ODN 2088 (David et al., J. Neurotrauma 31(21): 1800-1806, 2014)이다.
6. SMAD7 저해제
용어 "SMAD7 저해제"는 SMAD7 발현을 감소시키고/거나, Smad2/Smad4 복합체의 형성을 감소시키는 SMAD7의 능력을 감소시키고/거나, TGF-β I형 수용체에 결합하는 SMAD7의 능력을 감소시키는 제제를 말한다. 일부 구현예에서, SMAD7 저해제는 포유동물 세포에서 SMAD7 발현을 감소시킨다. 일부 구현예에서, SMAD7 저해제는 포유동물 세포에서 Smad2/Smad4 복합체의 형성을 감소시키는 SMAD7의 능력을 감소시킨다. 일부 구현예에서, SMAD7 저해제는 포유동물 세포에서 TGF-β I형 수용체에 결합하는 SMAD7의 능력을 감소시킨다. 일부 구현예에서, SMAD7 저해제는 포유동물 세포에서 SMAD7의 발현을 감소시킨다.
일부 구현예에서, SMAD7 저해제는 억제성 핵산이다. 일부 구현예에서, 억제성 핵산은 안티센스 핵산, 작은 간섭 RNA 또는 마이크로RNA이다. 이들 상이한 억제성 핵산의 관점의 예는 하기에 기술된다.
포유동물 세포에서 SMAD7 발현을 감소시킬 수 있는 억제성 핵산은 안티센스 핵산 분자, 예로 뉴클레오티드 서열이 SMAD7 mRNA의 전부 또는 일부에 상보적인 핵산 분자를 포함한다. 안티센스 핵산 분자는 SMAD7 단백질을 인코딩하는 뉴클레오티드 서열의 코딩 가닥의 비-코딩 영역의 전부 또는 일부에 상보적일 수 있다. 비-코딩 영역 (5' 및 3' 미해독 영역)은 유전자의 코딩 영역을 연접하는 5' 및 3' 서열이고, 아미노산으로 해독되지 않는다. 안티센스 핵산인 SMAD7 저해제의 비-제한적인 예는 몬게르센 (GED0301) (Monteleon et al., N. Engl. J. Med. 372: 1104-1113, 2015) 및 Smad7-as (Kleiter et al., J. Neuroimmunol. 187(1-2): 61-73, 2007; 및 Boirivant et al., Gastroenterology 131(6): 1786-1798, 2006)을 포함한다.
억제성 핵산의 또 다른 예는 SMAD7 단백질을 인코딩하는 핵산에 대한 특이성 (예로, SMAD7 mRNA에 대한 특이성)을 갖는 리보자임이다.
억제성 핵산은 또한 삼중 나선 구조를 형성하는 핵산 분자일 수 있다. 예를 들면, SMAD7 폴리펩티드의 발현은 SMAD7 폴리펩티드를 인코딩하는 유전자의 조절 부위 (예로, 프로모터 및/또는 인핸서, 예로 전사 개시 시작 상태의 적어도 1 kb, 2 kb, 3 kb, 4 kb, 또는 5 kb 상류 서열)에 상보적인 뉴클레오티드 서열을 표적하여 표적 세포에서 유전자의 전사를 막는 삼중 나선 구조를 형성함으로써 억제될 수 있다.
억제성 핵산은 SMAD7 mRNA의 수준을 감소시키는 siRNA일 수 있다. SMAD7를 인코딩하는 핵산을 표적하는 작은 간섭 RNA (siRNA)는 예로, Su et al., Mol. Vis. 18: 1881-1884, 2012에 기술되어 있다.
SMAD7를 표적하는 억제성 핵산는 마이크로RNAs (예로, miR-497 (Hu et al., Am. J. Transl. Res. 8(7): 3023-3031, 2016; Liu et al., DNA Cell Biol. 35(9): 521-529, 2016), miR-21 (Lin et al., Cell Physiol. Biochem. 38(6): 2152-2162, 2016; He et al., Heart Vessels 31(10): 1696-1708, 2016)도 역시 포함한다.
7. 야누스 키나제 (JAK) 활성 및/또는 발현의 저해제
용어 "JAK 저해제"는 야누스 키나제 1 (JAK1), JAK2, JAK3 또는 비-수용체 단백질 타이로신 키나제 2 (TYK-2)의 발현 및/또는 JAK1, JAK2, JAK3 및 TYK-2 중 적어도 하나의 키나제 활성을 감소시키는 제제를 말한다. 일부 구현예에서, JAK 저해제는 JAK1의 발현을 감소시킨다. 일부 구현예에서, JAK 저해제는 JAK2의 발현을 감소시킨다. 일부 구현예에서, JAK 저해제는 JAK3의 발현을 감소시킨다. 일부 구현예에서, JAK 저해제는 TYK-2의 발현을 감소시킨다.
일부 구현예에서, JAK 저해제는 JAK1의 키나제 활성을 감소시킨다. 일부 구현예에서, JAK 저해제는 JAK2의 키나제 활성을 감소시킨다. 일부 구현예에서, JAK 저해제는 JAK3의 키나제 활성을 감소시킨다. 일부 구현예에서, JAK 저해제는 TYK-2의 키나제 활성을 감소시킨다. 일부 구현예에서, JAK 저해제는 JAK1, JAK2, JAK3 및 TYK-2의 키나제 활성을 감소시킨다. 일부 구현예에서, JAK 저해제는 JAK1, JAK2, JAK3 및 TYK-2 중 2개 이상 (예로, 3 또는 4개)의 키나제 활성을 감소시킨다. 일부 구현예에서, JAK 저해제는 단일한 JAK 이소형 (예로, JAK1, JAK2, JAK3 또는 TYK-2)의 키나제 활성을 감소시킨다.
일부 구현예에서, JAK 저해제는 JAK1 및 JAK2의 키나제 활성을 감소시킨다. 일부 구현예에서, JAK 저해제는 JAK1 및 JAK3의 키나제 활성을 감소시킨다. 일부 구현예에서, JAK 저해제는 JAK2 및 JAK3의 키나제 활성을 감소시킨다. 일부 구현예에서, JAK 저해제는 JAK1, JAK2 및 JAK3의 키나제 활성을 감소시킨다.
일부 구현예에서, JAK 저해제는 억제성 핵산 또는 소분자이다. 일부 구현예에서, 억제성 핵산은 안티센스 핵산, 리보자임, 작은 간섭 RNA 또는 마이크로RNA이다. 이들 상이한 억제성 핵산의 관점의 예는 하기에 기술된다.
포유동물 세포에서 JAK1, JAK2, JAK3 또는 TYK-2 mRNA 발현을 감소시킬 수 있는 억제성 핵산은 안티센스 핵산 분자, 예로 뉴클레오티드 서열이 JAK1, JAK2, JAK3 또는 TYK-2 mRNA의 전부 또는 일부에 상보적인 핵산 분자를 포함한다.
억제성 핵산
안티센스 핵산 분자는 JAK1, JAK2, JAK3 또는 TYK-2 단백질을 인코딩하는 뉴클레오티드 서열의 코딩 가닥의 비-코딩 영역의 전부 또는 일부에 상보적일 수 있다. 비-코딩 영역 (5' 및 3' 미해독 영역)은 유전자의 코딩 영역을 연접하는 5' 및 3' 서열이고, 아미노산으로 해독되지 않는다.
억제성 핵산의 또 다른 예는 JAK1, JAK2, JAK3 또는 TYK-2 단백질을 인코딩하는 핵산에 대한 특이성 (예로, JAK1, JAK2, JAK3 또는 TYK-2 mRNA에 대한 특이성)을 갖는 리보자임이다.
억제성 핵산은 또한 삼중 나선 구조를 형성하는 핵산 분자일 수 있다. 예를 들면, JAK1, JAK2, JAK3 또는 TYK-2 폴리펩티드의 발현은 JAK1, JAK2, JAK3 또는 TYK-2 폴리펩티드를 인코딩하는 유전자의 조절 부위 (예로, 프로모터 및/또는 인핸서, 예로 전사 개시 시작 상태의 적어도 1 kb, 2 kb, 3 kb, 4 kb, 또는 5 kb 상류 서열)에 상보적인 뉴클레오티드 서열을 표적하여 표적 세포에서 유전자의 전사를 막는 삼중 나선 구조를 형성함으로써 억제될 수 있다.
억제성 핵산은 또한 JAK1, JAK2, JAK3, 또는 TYK2 mRNA의 수준을 감소시키는 siRNA일 수 있다. 작은 간섭 RNA (siRNA)인 JAK 저해제의 비-제한적인 예는 Cook et al., Blood 123: 2826-2837, 2014에 기술되어 있다. 작은 헤어핀 RNA (shRNA)인 JAK 저해제의 비-제한적인 예는 Koppikar et al., Nature 489(7414): 155-159, 2012에 기술되어 있다.
소분자
일부 구현예에서, JAK 저해제는 소분자이다. 일부 구현예에서, JAK 저해제는 범용-JAK 저해제 (예로, 3-O-메틸세스페시락탐 (Li et al., Biochem. Pharmacol. 86(10): 1411-8, 2013))이다.
일부 구현예에서, JAK 저해제는 JAK1 및 JAK2 저해제이다. 일부 구현예에서, JAK1 및 JAK2 저해제는 루조리티닙 (자카피®, 자카비®, INCB018424) (Harrison et al., N. Engl. J. Med. 366: 787-798, 2012; Pieri et al., Am. J. Hematol. 92(2): 187-195, 2017; Mackay-Wiggan et al., JCI Insight 1(15): e89790, 2016; Rudolph et al., Leukemia 30(10): 2119-2123, 2016; Furqan et al., Biomark Res. 1(1): 5, 2013), 바리시티닙 (INCB028050, LY3009104) (Gras, Drugs Today (Barc) 52(10): 543-550, 2016; Smolen et al., Ann. Rheum. Dis. 76(4): 694-700, 2016; Kubo et al., Expert. Rev. Clin. Immunol. 12(9): 911-919, 2016; Fridman et al., J. Immunol. 84(9): 5298-5307, 2010), AZD1480 (Guschin et al., EMBO J. 14: 1421-1429, 1995; Ioannidis et al., J. Med. Chem. 54: 262-276, 2011; Moisan et al., Nat. Cell Biol. 17(1): 57-67, 2015; Qin et al., J. Neurosci. 36(18): 5144059, 2016; Jiang et al., Biochem. Biophys. Res. Commun. 458(4): 908-912, 2015; Verstovsek et al., Leuk. Res. 39(2): 157-163, 2015; Plimack et al., Oncologist 18(7): 819-820, 2013; Yan et al., Oncotarget 4(3):433-445, 2013), 필고티닙 (GLPG0634, G146034) (Vermeire et al., Lancet 389(10066): 266-275, 2017; Menet et al., J. Med. Chem. 57(22): 9323-9342, 2014; Van Rompaey et al., J. Immunol. 191(7): 3568-3577, 2013; Namour et al., Clin. Pharmacokinet. 54(8): 859-874, 2015), 모멜로티닙 (GS-0387, CYT387) (Pardanani et al., Leukemia 23: 1441-1445, 2009; Gupta et al., Haematologica 102(1):94-102, 2017; Hu et al., Mol. Pharm. 13(2): 689-697, 2016; Abubaker et al., BMC Cancer 14: 317, 2014; Durmus et al., Pharmacol. Res. 76: 9-16, 2013; Pardanani et al., Leukemia 27(6): 1322-1327, 2013; Monaghan et al., Leukemia 25(12): 1891-1899, 2011; Tyner et al., Blood 115(25): 5232-5240, 2010)이다.
일부 구현예에서, JAK 저해제는 JAK1 저해제 (예로, GSK2586184 (Kahl et al., Lupus 25(13): 1420-1430, 2016; Ludbrook et al., Br. J. Dermatol. 174(5): 985-995, 2016; van Vollenhoven et al., Lupus 24(6): 648-649, 2015), 옥라시티닙 (PF03394197, 아포쿠엘®) (Gonzales et al., J. Vet. Pharmacol. Ther. 37(4): 317-324, 2014; Collard et al., J. Vet. Pharmacol. Ther. 37(3): 279-285, 2014; Cosgrove et al., Vet. Dermatol. 24(6): 587-597, 2013), 우파다시티닙 (ABT494) (Kremer et al., Arthritis Rheumatol. 68(12): 2867-2877, 2016; Mohamed et al., Clin. Pharmaco. 55(12): 1547-1558, 2016), GLG0778 (O'Shea et al., Ann. Rev. Med. 66(1): 311-28, 2015; Schwartz et al., Nat. Rev. Rheum. 12: 25-36, 2016), INCB039110 (Mascarenhas et al., Haematologica 102(2): 327-335, 2017; Bissonnette et al., J. Dermatolog. Treat. 27(4): 332-338, 2016; Rosenthal et al., Exp. Opin. Pharmacother. 15(9): 1265-1276, 2014), PF04965842 (Gadina et al., Curr. Opin. Rheumatol. 26(2): 237-243, 2014; Degryset et al., J. Hematol. Oncol. 8: 91, 2015); SAR-20347 (Works et al., J. Immunol. 193(7): 3278-3287, 2014))이다.
일부 구현예에서, JAK 저해제는 JAK2 저해제 (예로, CEP-33779 (Dugan et al., J. Med. Chem. 55(11): 5243-5254, 2012; Seavey et al., Mol. Cancer Ther. 11(4): 984-993, 2012; Stump et al., Arthritis Res. Ther. 13(2): R68, 2011), 페트라티닙 (TG101348, SAR302503) (Pardanani et al., J. Clin. Oncol. 29: 789-796, 2011; Jamieson et al., J. Transl. Med. 13: 294, 2015; Zhang et al., Oncotarget 6(16): 14329-14343, 2015; Wernig et al., Blood 105: 4508-4515, 2008); 레스타우르티닙 (CEP-701) (Hexnet et al., Blood 111: 5663-5671, 2008; Santos et al., Blood 115: 1131-1136, 2010; Smith et al., Blood 103: 3669-3676, 2004; Hexner et al., Leuk. Lymphoma. 56(9): 2543, 2015; Geyer et al., Hematology 17(Suppl1): S129-132, 2012; Diaz et al., PLoS One 6(4): e18856, 2011; Minturn et al., Cancer Chemother. Pharmacol. 68(4): 1057-1065, 2011), AC-430 (O'Shea et al., Immunity 36(4): 542-550, 2012; Patterson et al., Clin. Exp. Immunol. 176: 1-10, 2014), 파크리티닙 (SB1518) (Deeg et al., J. Clin. Oncol. 29: Abstract 6515, 2011; Verstovsek et al., J. Hematol. Oncol. 9(1): 137, 2016; Chow et al., Onco Targets. Ther. 9: 2655-2665, 2016; Komrokji et al., Blood 125(17): 2649-2655, 2015; Jayaraman et al., Drug Metab. Lett. 9(1): 28-47, 2015), BMS-911543 (Mace et al., Oncotarget 6(42): 44509-44522, 2015; Wan et al., ACS Med. Chem. Lett. 6(8): 850-855, 2015; Purandare et al., Leukemia 26(2): 280-288, 2012), XL019 (Verstovsek et al., Leuk. Res. 38(3): 316-322, 2014; Forsyth et al., Bioorg. Med. Chem. Lett. 22(24): 7653-7658, 2012), INCB039110 (Mascarenhas et al., Haematologica 102(2): 327-335, 2017; Bissonnette et al., J. Dermatol. Treat. 27(4): 332-338, 2016), 간도티닙® (LY-2784544) (Ma et al., Blood Cancer J. 3: e109, 2013; Verstovsek et al., Blood 122: 665, 2013; Mitchell et al., Org. Process Res. Dev. 16(1): 70-81. 2012); R723 (Shide et al., Blood 117(25): 6866-6875, 2011)); Z3 (Sayyah et al., Mol. Cancer. Ther. 7(8): 2308-2318, 2008)) 또는 이들의 변이체이다.
일부 구현예에서, JAK 저해제는 JAK3 저해제 (예로, 데세르노티닙 (VX-509) (Elwood et al., J. Pharmacol. Exp. Ther. 2017; Genovese et al., Ann Rheum Dis. 75(11): 1979-1983, 2016; Gadina et al., Arthritis Rheumatol. 68(1): 31-34, 2016; Farmer et al., J. Med. Chem. 58(18): 7195-7216, 2015; Fleischmann et al., Arthritis Rheumatol. 67(2): 334-343, 2015; Mahajan et al., J. Pharmacol. 353(2): 405-414, 2015), R348 또는 이들의 변이체이다 (Velotta et al., Transplantation 87(5): 653-659, 2009; Deuse et al., Transplantation 85(6): 885-892, 2008)). 일부 구현예에서, 소분자는 R256 또는 이의 변이체이다 (Ashino et al., J. Allergy Clin. Immunol. 133(4): 1162-1174, 2014). 일부 구현예에서, 소분자는 R333 또는 이의 변이체이다. 일부 구현예에서, 소분자는 INCB047986 또는 이의 변이체이다 (Norman, Exp. Opin. Investig. Drugs 23(8): 1067-1077, 2014). 일부 구현예에서, 소분자는 INCB16562 또는 이의 변이체이다 (Koppikar et al., Blood 115(4): 2919-2927, 2010; Li et al., Neoplasia 12(1): 28-38, 2010). 일부 구현예에서, 소분자는 NVP-BSK805 또는 이의 변이체이다 (Ringel et al., Acta Haematol. 132(1): 75-86, 2014; Baffert et al., Mol. Cancer. Ther. 9(7): 1945-1955, 2010). 일부 구현예에서, 소분자는 페피시티닙 (ASP015K, JNJ-54781532) 또는 이의 변이체이다 (Genovese et al., Arthritis Rheumatol., 2017; Ito et al., J. Pharmacol. Sci. 133(1): 25-33, 2017; Cao et al. (2016) Clin. Pharmacol. Drug Dev. 5(6): 435-449, 2016; Takeuchi et al., Ann. Rheum. Dis. 75(6): 1057-1064, 2016). 일부 구현예에서, 소분자는 토파시티닙 (젤잔즈®, 자크비누스®, CP-690, 500) 또는 이의 변이체이다 (Ghoreschi et al., J. Immunol. 186(7): 4234-4243, 2011; Yoshida et al., Biochem. Biophys. Res. Commun 418(2): 234-240, 2012; Calama et al., Pulm. Pharmacol. Ther. S1094-5539(16): 30060-30068, 2017; Cutolo et al., J. Inflamm. Res. 6: 129-137, 2013). 일부 구현예에서, 소분자는 쿠쿠르비타신 I (JSI-124) 또는 이의 변이체이다 (Oi et al., Int. J. Oncol. 49(6): 2275-2284, 2016; Qi et al., Am. J. Chin. Med. 43(2): 337-347, 2015; Seo et al., Food Chem. Toxicol. 64: 217-224, 2014). 일부 구현예에서, 소분자는 CHZ868 또는 이의 변이체이다 (Wu et al., Cancer Cell 28(1): 29-41, 2015; Meyer et al., Cancer Cell 28(1): 15-28, 2015).
일부 구현예에서, 소분자는 TYK2 저해제이다 (예로, Masse et al., J. Immunol. 194(1): 67, 2015; Menet, Pharm. Pat. Anal. 3(4): 449-466, 2014; Liang et al., Euro. J. Med. Chem. 67: 175-187, 2013; Jang et al., Bioorg. Med. Chem. Lett. 25(18): 3947-3952, 2015); 미국 특허 9,296,725 및 9,309,240; US 2013/0231340; 및 US 2016/0251376). 일부 구현예에서, TYK2 저해제는 Ndi-031301 (Akahane et al., Blood 128: 1596, 2016); BMS-986165 (Gillooly et al., 2016 ACR/ARHP Annual Meeting, Abstract 11L, 2016); SAR-20347 (Works et al., J. Immunol. 193(7): 3278-3287, 2014); 타이르포스틴 A1 (Ishizaki et al., Int. Immunol. 26(5): 257-267, 2014); 트리아졸로피리딘 (미국 특허출원 US 2013/0143915); 또는 또는 이들의 변이체이다.
소분자인 JAK 저해제의 추가적인 예는 예로, Furomoto et al., BioDrugs 27(5): 431-438, 2013; O' Shea et al., Ann. Rheum. Dis. 72(2): ii-111-ii-115, 2013; Sonbol et al., Ther. Adv. Hematol. 4(1): 15-35, 2013; 및 Tanaka et al. (2015) J. Biochem. 158(3): 173-179, 2015에 기술되어 있다.
일부 구현예에서, JAK 저해제는 범용-JAK 저해제이다. 본원에 사용된 바, 용어 "범용-JAK 저해제"는 IC50가 각각의 야생형 인간 JAK1, 야생형 인간 JAK2 및 야생형 인간 JAK3에 대해 유사한 검정 조건 (예로, 동일한 검정 조건)을 사용하여 결정될 때, 각각의 인간 JAK1, 인간 JAK2 및 인간 JAK3 이소형에 대해 약 500 nM 내지 4 μM (예로, 약 500 nM 내지 약 2 μM)의 IC50를 갖는 제제이다. 일부 구현예에서, 범용-JAK 저해제는 각각의 IC50 값이 유사한 검정 조건 하에서의 검정 (예로, 동일한 검정, 예로 Kim et al., J. Med. Chem. 58(18): 7596-5602, 2015에 기술된 야생형 인간 JAK1, 야생형 인간 JAK2 및 야생형 인간 JAK3 검정법)일 때, 야생형 인간 JAK1, 야생형 인간 JAK2 및 야생형 인간 JAK3의 경우 서로에 대해 ± 10% 이내인 IC50을 갖는 제제일 수 있다.
일부 구현예에서, 범용-JAK 저해제는 토파시티닙 (젤잔즈®, 자크비누스®, 타소시티닙, CP-690550; Yokoyama et al., J. Clin. Immunol. 33(3): 586-594, 2013; 및 Thoma et al., J. Med. Chem. 54(1): 284-288, 2011); 세르둘라티닙 (PRT2070; Coffey et al. (2014) J. Pharmacol. Exp. Ther. 351(3): 538-548, 2014; 및 Ma et al., Oncotarget 6(41): 43881-43896, 2015); 피리돈 6 (P6; Nakagawa et al., J. Immunol. 187(9): 4611-4620, 2011; 및 Pedranzini et al., Cancer Res. 66(19): 9714-9721, 2006); PF-06263276 (Jones et al. "Design and Synthesis of Pan-Janus Kinase Inhibitor Clinical Candidate (PF-06263276) Suitable for Inhaled and Topical Delivery for Treatment of Inflammatory Diseases of Lungs and Skin" J. Med. Chem., 2017, 60 (2), pp 767-786); JAK 저해제 1 (CAS 457081-03-07; JAKi; Wang et al., Antimicrob. Agents Chemother. 60(5): 2834-48, 2016; Bordonaro et al., PLoS One 9: e115068, 2014; 및 Osorio et al., PLoS Pathogens 10(6): e1004165, 2014); 또는 바리시티닙 (Olumiant; LY3009104; INCB-28050; 및 Hsu and Armstrong, J. Immunol. Res. Article ID 283617, 2014)이다.
일부 구현예에서, JAK 저해제는 선택적 JAK1/JAK3 저해제이다. 본원에 사용된 바, 용어 "선택적 JAK1/JAK3 저해제"은 IC50가 각각의 야생형 인간 JAK1, 야생형 인간 JAK2 및 야생형 인간 JAK3에 대해 유사한 검정 조건 (예로, 동일한 검정, 예로 Kim et al., J. Med. Chem. 58(18): 7596-5602, 2015에 기술된 야생형 인간 JAK1, 야생형 인간 JAK2 및 야생형 인간 JAK3 검정법)을 사용하여 결정될 때, 야생형 인간 JAK1 및 야생형 인간 JAK3에 대해 각각이 야생형 인간 JAK2의 IC50보다 적어도 5배 (예로, 적어도 10배 또는 적어도 20배) 낮은 IC50를 갖는 제제를 의미한다.
일부 구현예에서, JAK 저해제는 선택적 JAK1 저해제이다. 본원에 사용된 바 용어 "선택적 JAK1 저해제"는 유사한 검정 조건 (예로, 동일한 검정, 예로 Kim et al., J. Med. Chem. 58(18): 7596-5602, 2015에 기술된 야생형 인간 JAK1, 야생형 인간 JAK2 및 야생형 인간 JAK3 검정법)을 사용하여 측정될 때, 야생형 인간 JAK2의 IC50 및 야생형 인간 JAK3의 IC50보다 각각 적어도 10배 (예로, 적어도 20배) 낮은 야생형 인간 JAK1의 IC50을 갖는 제제를 의미한다. 일부 구현예에서, JAK1 저해제는 본원에 전문이 참고문헌으로 통합되는 국제특허출원 PCT/US2014/062145에 개시된 (3S,4R)-3-에틸-4-(3H-이미다조[l,2-a]피롤로[2,3-e]피리다진-8-일)-N-(2,2,2-트리플루오로에틸)피롤리돈-l-카복사마이드이다.
일부 구현예에서, JAK 저해제는 선택적 JAK3 저해제이다. 본원에 사용된 바, 용어 "선택적 JAK3 저해제"는 유사한 검정 조건 (예로, 동일한 검정, 예로 Kim et al., J. Med. Chem. 58(18): 7596-5602, 2015에 기술된 야생형 인간 JAK1, 야생형 인간 JAK2 및 야생형 인간 JAK3 검정법)을 사용하여 측정될 때, 야생형 인간 JAK2의 IC50 및 야생형 인간 JAK1의 IC50보다 각각 적어도 10배 (예로, 적어도 20배) 낮은 야생형 인간 JAK3의 IC50을 갖는 제제를 의미한다.
일부 구현예에서, JAK 저해제는 JAK1 및 JAK3 저해제 (예로, 선택적 JAK1/JAK3 저해제)이다. 일부 구현예에서, 선택적 JAK1/JAK3 저해제는 ZM 39923 (Brown et al., Bioorg. Med. Chem. Lett. 10(6): 575-579, 2000; 및 Lai et al., Chem. Biol. 15(9): 969-978, 2008); 또는 페피시티닙 (ASP015K; JNJ-54781532; Ito et al., J. Pharmacol. Sci. 133(1): 25-33, 2017; Cao et al., Clin. Pharmacol. Drug Dev. 5(6): 435-449, 2016; Takeuchi et al., Ann. Rheum. Dis. 75(6): 1057-1064, 2016); 및 Papp et al., Br. J. Dermatol. 173(3): 767-776, 2015)이다.
일부 구현예에서, 키나제 저해제는 TopiVert 제약사로부터의 TOP-1288이고, 이는 "The Pharmacological Profile of TOP1288, Narrow Spectrum Kinase inhibitor (NSKI) in Clinical Development as an Anti-Inflammatory Treatment for Ulcerative Colitis" Foster, Martyn et al. Gastroenterology, Volume 152, Issue 5, S766에 기술되어 있다.
8. 면역억제제
개시된 바 "면역억제제"는 < 1000 Da와 같은 < 1500 Da으로서 정의된 낮은 분자량을 갖는 저분자량 면역억제제이다. 용어 "면역억제제"는 피험자의 면역계 (예로, 선천성 및 적응성 면역계 중 하나 또는 둘 다)의 반응을 억압하거나, 제한하거나, 감소시킬 수 있는 코티코스테로이드, 직접적인 칼시뉴린 저해제, 세포증식억제제 또는 직접적인 mTOR 저해제를 말한다. 일부 예에서, 면역억제제 약물은 백혈구 (예로, T 림프구 또는 B 림프구, 대식구, 단핵구, 자연 킬러 세포, 호중구, 호산구 또는 호염구)의 활성화 수준 및/또는 이동을 감소시킬 수 있다.
일부 구현예에서, 면역억제제는 메토트렉세이트, 설파살라진, 미노사이클린 또는 레플루노미드이다 (Zink et al., Annals of Rheumatic Diseases 64: 1274-1279, 2005).
FDA-승인된 면역억제제 약물의 비-제한적인 예는 셀셉트®, 라파뮨®, 벨카드®, 프로토픽®, 아피니토르®, 아라바®, 제나팍스®, 산디뮨®, 아드바그라프®, 프로토픽®, 프로그라프®, 아스타그라프 XL®, 엘리델®, 마이포르틱®, 이뮤란® 및 아자산®을 포함한다.
면역억제제의 비-제한적인 예는 Bakr et al., Exp. Clin. Transplant 15(Suppl. 1): 16-23, 2017; Palmer et al., Am. J. Kidney Dis. S0272-6386(17): 30036-7, 2017; Moran et al., Semin Hematol 49(3): 270-276, 2012; Kamel et al., World J. Transplant 6(4): 697-702, 2016; Shrestha et al., Exp. Clin. Trasnplant. 15(1): 1-9, 2017; Liu et al., PLoS One 12(1): e0170246, 2017; Chon and Josephson, Expert Rev. Clin. Immunol. 7(3): 273-281, 2011; Sollinger et al., Transplantation 60: 225-232, 1995; Salvardori et al., Am. J. Transplant 4: 231-236, 2004; Webster et al., Cochrane Database Syst. Rev. 19(2): CD004290, 2006; Nashan et al., Transplantation 78: 1332-1340, 2004; 및 Hardinger et al., Am. J. Transplant 2: 867-871, 2002에 기술되어 있다.
예시적인 코티코스테로이드, 세포증식억제제, 칼시뉴린 저해제 및 mTOR 저해제는 하기에 기술된다.
코티코스테로이드
일부 구현예에서, 면역억제제 약물은 코티코스테로이드이다. 일부 구현예에서, 면역억제제 약물은 글루코코티코스테로이드 (Coutinho et al., Mol. Cell. Endocrinol. 335(1): 2-13, 2011; van Staa et al., QJM 93: 105-111, 2000; Wust et al., J. Immunol. 180: 8434-8443, 2008) 또는 글루코코티코이드이다. 코티코스테로이드의 비-제한적인 예는 11-데하이드로코티코스테론 (11-옥소코티코스테론 및 17-디옥시코티손로도 불림); 11-데옥시코티코스테론 (데옥시코르톤 및 21-하이드록시프로게스테론으로도 불림); 11-디옥시코티졸 (코르토독손 및 코르텍솔론으로도 불림); 11-케토프로게스테론 (11-옥소프로게스테론 및 케토게스틴으로도 불림); 11β-하이드록시프레그네놀론; 11β-하이드록시프로게스테론 (21-디옥시코티코스테론으로도 불림); 11β,17α,21-트리하이드록시프레그네놀론; 17α,21-디하이드록시프레그네놀론; 17α-하이드록시프레그네놀론; 17α-하이드록시프로게스테론; 18-하이드록시-11-디옥시코티코스테론; 18-하이드록시코티코스테론; 18-하이드록시프로게스테론; 21-디옥시코티졸; 21-독시코티손; 21-하이드록시프레그네놀론 (프레베디올론으로도 불림); 알도스테론; 코티코스테론 (17-디옥시코티졸으로도 불림); 코티졸 (하이드로코티손으로도 불림); 코티손; 프레그네놀론; 프로게스테론; 플루게스톤 (플루로게스톤으로도 불림); 플루오로메톨론; 메드리손 (하이드록시메틸프로게스테론으로도 불림); 프로베디올론 아세테이트 (21-아세톡시프레그네놀론으로도 불림); 클로르마디논 아세테이트; 사이프로테론 아세테이트; 메드로게스톤; 메드록시프로게스테론 아세테이트; 메가스트롤 아세테이트; 세게스테론 아세테이트; 클로로프레디손; 크로프레드놀; 디플루프레드네이트; 플루드로코티손; 플루오시놀론; 플루페로론; 플루프레드니솔론; 로테프레드놀; 메틸프레드니솔론; 프레드니카베이트; 프레드니솔론; 프레드니손; 틱소코티졸; 트리암시놀론; 메타손; 아크로메타손; 베크로메타손; 베타메타손; 크로베타솔; 크로베타손; 크로코르토론; 데스옥시메타손; 덱사메타손; 디플로라손; 디플루오코르토론; 플루크로로톤; 플루메타손; 프루오코르틴; 플루오로코르토론; 플루프레드니덴; 플루티카손; 플루티카손 퓨로에이트; 할로메타손; 메프레디손; 모메타손; 모메타손 퓨로에이트; 파라메타손; 프레드닐리덴; 리멕솔론; 우로베타솔 (할로베타솔으로도 불림); 암시노니드; 부데소니드; 시크레소니드; 데플라자코르트; 데소니드; 포르모코르탈 (플루오로포르밀론으로도 불림); 플루크로로론 아세토니드 (플루크로로니드로도 불림); 플루드록시코르티드 (플루란드레놀론 및 플루란드레놀리드로도 불림); 플루니솔리드; 플루오시놀론 아세토니드; 플루오시노니드; 할로시노니드; 트리암시놀론 아세토니드; 코티바졸; 및 RU-28362을 포함한다. 일부 구현예에서, 코티코스테로이드는 부데소니드 (예로, 엔토코르트®), 덱사메타손, 하이드로코티손 (예로, 코르테프®, 코르테네마® 및 프록토폼®), 메틸프레드니솔론, 프레드니솔론 (예로, 오라프레드®) 및 프레드니손일 수 있다. 코티코스테로이드의 추가적인 예는 당해 기술분야에 공지되어 있다.
세포증식억제제
일부 구현예에서, 면역억제제 약물은 세포증식억제제 (예로, 알킬화제 또는 항대사물)이다 (Mor et al., BioDrugs 8(6): 469-88, 1997). 일부 구현예에서, 세포증식억제제는 항대사물 약물 (예로, 엽산 유사체, (예로, 메토트렉세이트), 퓨린 유사체 (예로, 아자티오프린 또는 머캅토퓨린), 피리미딘 유사체 (예로, 플루오로우라실), 단백질 합성 저해제 및 세포독성 항생제 (예로, 닥티노마이신, 안트라사이클린, 미토마이신 C, 블레오마이신 및 미트라마이신)이다.
일부 구현예에서, 세포증식억제제는 신생 (de novo) 퓨린 합성의 저해제 (예로, 아자티오프린 (AZA, 이뮤란® 또는 아자산®), 마이코페놀레이트 모페틸 (MMF, 셀셉트®), 마이코페놀레이트산 (MPA, 마이포르틱®), 미조리빈 또는 메토트렉세이트)이다. 일부 구현예에서, 세포증식억제제는 신생 피리미딘 합성의 저해제 (예로, 레플루노미드, 브레퀴나르 또는 메토트렉세이트)이다.
일부 구현예에서, 세포증식억제제는 알킬화제이다. 일부 구현예에서, 알킬화제는 사이클로포스파미드이다 (Luznik et al., Blood 115(16): 3224-330, 2010). 일부 구현예에서, 세포증식억제제는 클로르암부실이다 (Chen et al., Clin. J. Am. Soc. Nephrol. 8(5):787-796, 2013). 일부 구현예에서, 세포증식억제제는 마이코페놀레이트 모페틸 (MMF, 셀셉트®)이다 (Mor et al., BioDrugs 8(6): 469-88, 1997). 일부 구현예에서, 세포증식억제제는 마이코페놀레이트 소듐이다 (Albano et al., Ann Transplant 21: 250-261, 2016). 일부 구현예에서, 세포증식억제제는 아자티오프린 (이뮤란®)이다 (Maley et al., J. Am. Acad Dermatol 73(3): 439-43, 2015). 일부 구현예에서, 면역억제제 약물은 6-머캅토퓨린 (예로, 퓨린톨®)이다 (Kombluth et al., Gastroenterologist 2(3): 239-46, 1994). 일부 구현예에서, 세포증식억제제는 이노시톨 모노포스페이트 탈수소화효소의 저해제 (예로, VX-148; Jain et al., J. Pharmacol Exper Ther 302(2): 1272-1277, 2002)이다.
일부 구현예에서, 세포증식억제제는 비타민 D 유사체 (예로, MC1288)이다. 예로, Binderup et al., Biochem. Pharmacol. 42: 1569-1575, 1991; 및 Johnsson et al., Transplant Int. 7: 392-397, 1994 참조.
일부 구현예에서, 세포증식억제제는 브레퀴나르이다 (Crramer et al., Transplantation 53: 303-308, 1992; Xu et al., J. Immunol. 160(2): 846-53, 1998). 일부 구현예에서, 세포증식억제제는 미조리빈 (브레디닌)이다 (Aikawa et al., Transplant. Proc. 37(7): 2947-50, 2005). 일부 구현예에서, 세포증식억제제는 구스페리무스이다 (Perenyei et al., Rheumatology (Oxford) 53(10): 1732-1741, 2014).
칼시뉴린 저해제
일부 구현예에서, 면역억제제는 칼시뉴린 저해제이다. 예로, Beland et al., Transpl. Int. doi: 10.1111/tri 12934, 2017 참조. 일부 구현예에서, 칼시뉴린 저해제는 보크로스포린 (루베니크®)이다 (Busque et al., Am. J. Transplant 11(12): 2675-2684, 2011). 보크로스포린은 한쪽 측쇄 상에 이중 결합을 갖는 추가적인 단일 탄소 연장을 갖는 사이클로스포린 A의 구조적 유사체이다. 사이클로필린에 대한 보크로스포린 및 사이클로스포린의 결합 친화성은 비슷하지만, 결합 시 보크로스포린의 에티닐 측쇄가 사이클로스포린 A와 비교하여 면역억압 활성의 증가를 가져올 수 있는 칼시뉴닌의 구조적 변화를 유도한다. 일부 구현예에서, 칼시뉴린 저해제는 사이클로스포린 (예로, 겐그라프, 뉴랄® 또는 산디뮨®) (Canafax and Ascher, Clin. Pharm. 2(6): 515-524, 1983; Goring et al., Curr. Med. Res. Opin. 30(8): 1473-87, 2014), 사이클로스포린 유사체 (예로, Wenger et al., Transplant Proc. 18: 213-218, 1986; Jeffery, Clin. Biochem. 24: 15-21, 1991; Wenger, Angewandte Chem. 24: 77-85, 1985; Lazarova et al., Expert Opin. Ther. Patents 13(9): 1327-1332, 2003; Thomson, Lancet 338:195, 1991; 미국 특허 4,885,276, 7,511,013, 8,367,053, 8,481,483, 9,175,042, 9,200,038 및 9,226,927; 미국 특허출원 US 2011/0092669, US 2006/0069016, US 2010/0708671, US 2012/0088734, 국제특허출원 WO 12/051193, WO 15/31381, WO 12/51194 및 WO 12/051193 참조) 또는 사이클로스포린 유사체 (예로, Rothbard et al., Nature 6(11): 1253-1257, 2000; Cho et al., Arch. Pharm. Res. 27: 662, 2004; 미국 특허출원 US 2012/0157385; 및 미국 특허 6,316,405)이다. 일부 구현예에서, 칼시뉴린 저해제는 FK-506 또는 후지마이신으로도 불리는 타크롤리무스 (예로, 헥코리아®, 프로그라프®, 아스타그라프 XL® 또는 프로토픽®)이다 (Helmschrott et al., Drug Des. Devel. Ther. 9: 1217-1224, 2015; Bloom et al., Clin. Transplant 27(6): E685-93, 2013; Riva et al., Fam. Hosp. 41(2): 150-168, 2017; McCormack, Drugs 74917, 2014); Cryan et al., Biochem. Biophys. Res. Commun. 180(2): 846-852, 1991; 및 Graf et al., J. Clin. Rheumatol. 9(5): 310-315, 2003). 일부 구현예에서, 칼시뉴린 저해제는 피메크롤리무스 (엘리델®)이다 (Malachowski et al., Pediatr. Dermatol. 33(6): e360-e361, 2016; Eichenfiled and Eichenfield, J. Pediatr. 167(5): 1171-1172, 2015). 일부 구현예에서, 칼시뉴린 저해제는 산그리페린 (SFA)이다 (예로, Hartel et al., Scand. J. Immunol. 63(1): 26-34, 2006; Zhang et al., J. Immunol. 166(9): 5611-5618, 2001; 및 Woltman et al., J. Immunol. 172(10): 6482-6489, 2004). 칼시뉴린 저해제의 추가적인 예는 미국 특허 7,041,283에 기술되어 있다.
mTOR 저해제
일부 구현예에서, mTOR 저해제는 라파마이신 (mTOR) 저해제 (예로, 시롤리무스 (라파뮨®), 에버롤리무스)이다 (Forster et al., Transplantation 100(11): 2461-2470, 2016; Opelz et al., Nephrol. Dial. Transplant. 31(8): 1360-1367, 2016; 및 Baroja-Mazo et al., World J. Transplant. 6(1): 183-92, 2016. mTOR 저해제의 또 다른 예는 에버롤리무스 (예로, 아피니터® 또는 조르트레스®)이다. mTOR 저해제의 또 다른 예는 닥토리십 (BEZ235 또는 NVP-BEZ235으로도 불림)이다. mTOR 저해제의 또 다른 예는 템시롤리무스 (CCI-779으로도 불림) (예로, 토리셀®)이다.
일부 구현예에서, 저분자량 면역억제제는 다음으로부터 선택된다 (분자량은 괄호 안에 나타냄):
a. 사이클로스포린 (1202 Da);
b. 타크롤리무스 (804 Da);
c. 메토트렉세이트 (454 Da);
d. 시롤리무스 (914 Da);
e. 에버롤리무스 (958 Da);
f. 코티코스테로이드 (360 내지 430 Da);
g. 보크로스포린 (1214 Da);
h. 아자티오프린 (277 Da); 및
i. 퓨린톨 또는 6-MP (6-머캅토퓨린) (152 Da).
9. 생 바이오치료제
일부 구현예에서, 생 바이오치료제 (생 세포용법이라고도 지칭될 수 있음)는 본원에서의 방법에 의해 검출되고 분석될 수 있다.
일부 구현예에서, 생 바이오치료제는 생 박테리아 및/또는 효모의 군집을, 선택적으로 소화가능하지 않은 탄수화물, 올리고당류 또는 짧은 다당류 (예로, 하나 이상의 이눌린, 올리고과당, 갈락토과당, 갈락토-올리고당류 또는 자일로-올리고당류)와 같은 프로바이오틱 및/또는 항생제 또는 항진균제 또는 항생제 및 항진균제 둘 다와 조합하여 포함한다. 생 박테리아 및/또는 효모의 군집은 위장관 내 유익한 종을 선택적으로 변경시키고/거나 피험자의 위장관 내의 유해한 종을 감소시키는데 사용될 수 있다. 예를 들면, 미국 특허 공개 20070258953; 미국 특허 공개 20080003207; 국제특허출원 WO2007076534; WO2007136719; 및 WO2010099824 참조.
일부 구현예에서, 생 바이오치료제는 IBD를 갖는 환자에서 거의 나타나지 않는 하나 이상의 박테리아 종 (예로, 2개 이상, 3개 이상, 4개 이상, 5개 이상, 6개 이상 또는 7개 이상의 종)을 포함한다. 크론병 (CD) 및 궤양성 장염 (UC) 환자의 미생물총은 비-염증성 장 질환의 미생물총과 통계학적으로 유의한 차이를 갖으며, 비-염증성 장 질환 환자와 비교하여 IBD 환자에서는 유익한 공생 박테리아 의 감소를 포함한다. 예를 들면, 퍼미큐트 (예로, Clostridium 클러스터 XIVa 및 IV), 박테로이테트 (예로, Bacteroides fragilis 또는 Bacteroides vulgatus) 및 액티노박테리아 (예로, Coriobacteriaceae spp. 또는 Bifidobacterium adolescentis) 문의 구성원은 CD 및 UC 환자에서 감소된다. 예로, Frank, et al., Proc Natl Acad Sci U S A, 2007, 104: 13780-13785; Forbes, et al., Front Microbiol., 2016; 7: 1081; 및 Nagao-Kitamoto and Kamada, Immune Netw. 2017 17(1): 1-12 참조. Clostridium 클러스터 XIVa은 예를 들면 Clostridium, Ruminococcus, Lachnospira, Roseburia, Eubacterium, Coprococcus, Dorea, 및 Butyrivibrio 속에 속하는 종을 포함한다. Clostridium 클러스터 IV는 예를 들면, Clostridium, Ruminococcus, Eubacterium 및 Anaerofilum 속에 속하는 종을 포함한다. 예를 들면, Faecalibacterium prausnitzii (Bacteroides praussnitzii라고도 지칭됨), Roseburia hominis, Eubacterium rectale, Dialister invisus, Ruminococcus albus, Ruminococcus callidus 및 Ruminococcus bromii는 CD 또는 UC 환자에서 더 적다. 예로, Nagao-Kitamoto and Kamada, 2017, 상동 참조.
일부 구현예에서, 생 바이오치료제는 숙주 세포에서 짧은 지방산 (SCFA) (예로, 부티레이트, 아세테이트 또는 프로피오네이트)과 같은 원하는 산물을 생산하거나, 인터루킨-10과 같은 항-염증제의 생산을 유도하는 (예로, Clostridium butyricum 또는 F. prausnitzii) 하나 이상의 박테리아 종 (예로, 2개 이상, 3개 이상, 4개 이상, 5개 이상, 6개 이상 또는 7개 이상의 종)을 포함한다. 예로, Hayashi, et al., Cell Host Microbe (2013) 13: 711-722 참조.
일부 구현예에서, 생 바이오치료제는 IBD를 갖는 환자에서는 거의 나타나지 않는 하나 이상의 박테리아 종 (예로, 2개 이상, 3개 이상, 4개 이상, 5개 이상, 6개 이상 또는 7개 이상의 종) 및 하나 이상의 프로바이오틱 (예로, 2개 이상, 3개 이상, 4개 이상, 5개 이상, 6개 이상, 7개 이상 또는 7개 이상의 프로바이오틱)을 포함한다.
일부 구현예에서, 생 바이오치료제는 IBD 환자 중에서 양성 결과와 연관된 배양된 미생물 균주의 칵테일인 FIN-524 (Finch Therapeutics, Somerville, MA)이다.
일부 구현예에서, 생 바이오치료제는 건강한 공여자 (예로 분변 시료로부터 수집됨)로부터의 하나 이상의 박테리아 종을 포함한다. 예로, Vermeire, J Crohns Colitis, 2016, 10(4): 387-394 참조. 예를 들면, 생 바이오치료제는 Clostridium difficile 치료를 위한 후보인 FIN-403 (Finch Therapeutics, Somerville, MA)일 수 있다.
일부 구현예에서, 생 바이오치료제는 곰팡이 (예로, Candida 종과 같은 효모)의 성장을 억제하는 하나 이상의 제제를 포함한다. 크론병을 갖는 일부 피험자에서, 대장균 및 Serratia marcescens의 박테리아 종 및 Candida tropicalis의 효모 종은 건강한 비교군 대비 더 높은 농도로 발견되고, 박테리아 및 곰팡이가 장에서 상호작용할 수 있는 점을 가리킨다. 일부 구현예에서, 곰팡이의 성장을 억제하는 제제 (예로, 항진균제)는 암포테리신 B, 카스포펀진, 미카펀진 또는 아니둘라펀진과 같은 에키노칸딘, 확장된 스펙트럼의 트리아졸이다. 일부 구현예에서, 치료제는 약 2.5 mg/L의 암포테리신 B를 포함한다.
일부 구현예에서, 생 바이오치료제는 박테리오파지 또는 프로파지 (예로, 박테리아 게놈 내로 혼입되거나 박테리아의 염색체외 플라스미드로서 존재하고, 특이적으로 활성화되면 파지를 생산할 수 있는 유전 물질)이다. 박테리오파지는 용균성 또는 용원성일 수 있다. 일부 구현예에서, 박테리오파지는 위장관에서 공통적으로 발견되는 박테리아를 감염시킬 수 있다. 예를 들면, 박테리오파지는 위장관 내에서 1개 이상, 2개 이상, 3개 이상, 4개 이상, 5개 이상, 6개 이상, 7개 이상, 8개 이상, 9개 이상 또는 10개 이상의 박테리아 종을 감염시킬 수 있다. 예를 들면, Wang, et al., Inflamm Bowel Dis., 2015; 21(6): 1419-1427 참조. 일부 구현예에서, 박테리오파지는 용균성 박테리오파지이고, 위장관에서 하나 이상의 유해한 박테리아 종을 감염시켜서 위장관에서의 유해한 종을 감소시킬 수 있다. 예를 들면, 박테리오파지는 2개 이상, 3개 이상, 4개 이상, 5개 이상, 6개 이상 또는 7개 이상의 유해한 박테리아 종을 감염시킬 수 있다. 일부 구현예에서, 박테리오파지는 시포비리대, 마이로비리대, 포도비리대 또는 마이크로비리대와 같은 카우도비랄레스 목으로부터의 과 구성원일 수 있다. 예로, Babickova and Gardlik, World J. Gastroentrol. 2015; 21(40): 11321-11330 참조. 일부 구현예에서, 박테리오파지는 박테리오파지 K (예로, ATCC 균주 19685-B1), 박테리오파지 17 (예로, ATCC 균주 23361-B1) 및 Stab8 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 예로, 국제특허출원 WO2016172380A1 참조. 일부 구현예에서, 생 바이오치료제는 하나 이상의 박테리오파지 및 하나 이상의 프로바이이오틱 또는 프레바이오틱을 선택적으로 항생제와 조합하여 포함한다.
일부 구현예에서, 생 바이오치료제는 항-염증성이고/거나 장내 장벽 기능을 증진할 수 있는 하나 이상의 산물을 생산하도록 유전적으로 변형된 박테리오파지 또는 프로파지를 포함할 수 있다.
일부 구현예에서, 생 바이오치료제는 조절 T 세포 (Treg 세포)를 포함한다. 자가유래 Treg 세포는 피험자의 혈액으로부터 말초 혈액 단핵 세포 (PBMC)를 단리한 다음 특이 자극성 분자로 형질감염된 Drosophila 유래한 인공 항원 제시하는 세포를 사용하여 오브알부민의 존재 시 PBMC를 배양함으로써 ova-특이적 T 세포를 증식시켜서 제조될 수 있다. 예로, Brun, et al., Int Immunopharmacol., 2009, 9(5): 609-13 참조. T 세포는 클론될 수 있고, Ova-Treg 클론은 오브알부민-특이적 IL-10 생산에 기초하여 선별될 수 있다. 20명의 환자에서 1/2a상 연구는 항원-특이적 (오브알부민) Treg 세포의 단일 주사가 CD에서 안전한 점을 보여주었고, 약 40%의 환자가 치료 이후에 임상적 반응을 나타낸다. 예로, Neurath, 2014, 상동; 및 Desreumaux, et al., Gastroenterology, 2012, 143: 1207-1217 참조.
일부 구현예에서, 생 바이오치료제는 박테리오파지 또는 표적화된 항미생물 제제를 인코딩하는 플라스미드를 보유하는 박테리아일 수 있다. 표적화된 항미생물 제제는 표적 박테리아 내의 특이적 DNA 서열을 표적하는 RNA-가이드 핵산 분해효소 (RGN)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 표적화된 항미생물 제제는 파지 벡터를 CRISPR (글러스터화된 규칙적으로 간격된 짧은 팰린드롬 반복서열)/Cas 시스템 (예로, Eligo Bioscience (Eligobiotics)로부터의 생물학적 나노봇)과 커플링할 수 있다. 생물학적 나노봇은 표적화된 박테리아를 감염시키는 박테리오파지 바이러스 (증식을 방지하도록 변형됨)로부터의 캡시드로 구성되고, CRISPR/Cas9 시스템을 표적화된 박테리아 내로 전달할 수 있어, 표적화된 박테리아가 미리 결정된 병원성 서열 내에서 Cas9 효소에 의한 박테리아 게놈의 절단에 의해 살상되도록 유도한다. 예를 들면, 국제특허출원 WO2017/009399A1 및 Citorik, et al., Nat Biotechnol., 2014, 32(11): 1141-1145 참조.
일부 구현예에서, 생 바이오치료제는 줄기 세포를 포함할 수 있다. 본원에서 용어 "줄기 세포"는 두 개 이상의 상이한 세포 유형으로 분화할 수 있는 세포를 말하는데 사용된다. 본원에 사용된 바, 용어 "하나의 줄기 세포"는 하나 이상의 줄기 세포를 말할 수 있다.
일부 구현예에서, 줄기 세포는 혈액 세포의 골수 및 림프 계열을 포함한 상이한 유형의 혈액 세포로 분화할 수 있는 조혈 줄기 세포 (HSC)일 수 있다. HSC는 골수, 제대혈 또는 말초 혈액으로부터 획득될 수 있고, 면역계를 재시작하도록 화학요법과 조합한 골수 수혈에 공통적으로 사용된다. HSC는 CD34+ 세포이다. 세포-표면 마커는, 예를 들면 세포-표면 마커에 대한 단일클론 항체를 사용한 양성 선별을 포함하여 임의의 적합한 통상적인 기법에 의해 확인될 수 있다.
일부 구현예에서, 줄기 세포는 혈액 세포가 아닌 두 개 이상의 상이한 세포 유형으로 분화할 수 있다. 일부 구현예에서, 줄기 세포는 세 가지 배아 생식층 (예로, 내배엽, 외배엽 및 중배엽) 각각의 세포로 분화할 수 있다. 본원에 사용된 바, "분화할 수 있는"은 주어진 세포 또는 이의 잔손이 적절한 배양 조건 하에서 분화된 표현형으로 진행할 수 있는 점을 의미한다. 적어도 두 개의 세포 유형으로 분화하는 세포의 능력은 당해 기술분야에 숙지된 방법에 의해 검정될 수 있다.
줄기 세포의 비-제한적인 예는 배아 줄기 세포 또는 중간엽 줄기 세포 (MSC) (중간엽 기질 세포라고도 지칭될 수 있음) 또는 다른 다능성 줄기 세포와 같은 어른 줄기 세포; 내피 전구 세포; 장내 줄기 세포, 지방 줄기 세포 또는 정소 줄기 세포와 같은 특정한 조직 또는 기관으로부터의 줄기 세포; 또는 유도된 다능성 줄기 세포 (iPSC)를 포함한다. 일부 구현예에서, 특정한 조직으로부터의 줄기 세포는 MSC로서 역시 분류될 수 있다.
일부 구현예에서, 줄기 세포는 뼈, 근육, 인대 또는 지방 유형의 세포로 분화할 수 있는 MHC이다. MSC는 염증을 하향-조절하고, 강한 면역조절 잠재력을 가질 수 있다. MSC는 예를 들면 골수, 태반, 양막 유체, 와튼 젤리, 양막, 융모, 제대, 제대혈, 지방 조직, 치아 속질, 윤활막 또는 말초 혈액을 포함한 다양한 조조직으로부터 획득될 수 있다. MSC의 공급원 및 줄기성 (예로, 다능성)에 의존하여, MSC는 예를 들면 CD105, CD73, CD90, CD13, CD29, CD44, CD10, Stro-1, CD271, SSEA-4, CD146, CD49f, CD349, GD2, 3G5, SSEA-3, SISD2, Stro-4, MSCA-1, CD56, CD200, PODXl, Sox11 또는 TM4SF1 중 하나 이상 (예로, 2개 이상, 3개 이상, 4개 이상, 5개 이상, 6개 이상, 7개 이상, 8개 이상, 9개 이상 또는 10개 이상의 이러한 마커)를 포함한, 다양한 상이한 마커를 발현하고, CD45, CD34, CD14, CD19 및 HLA-DR 중 하나 이상의 발현을 결여 (예로, 2개 이상, 3개 이상, 4개 이상 또는 5개 이상의 이러한 마커의 발현 결여)할 수 있다. 일부 구현예에서, MSC는 CD105, CD73 및 CD90을 발현할 수 있다. 일부 구현예에서, MSC는 CD105, CD73, CD90, CD13, CD29, CD44 및 CD10을 발현할 수 있다. 일부 구현예에서, MSC는 CD105, CD73 및 CD90 그리고 Stro-1, CD271, SSEA-4, CD146, CD49f, CD349, GD2, 3G5, SSEA-3. SISD2, Stro-4, MSCA-1, CD56, CD200, PODXl, Sox11 또는 TM4SF1와 같은 하나 이상의 줄기성 마커를 발현할 수 있다. 일부 구현예에서, MSC는 CD105, CD73, CD90, CD13, CD29, CD44 및 CD10 그리고 Stro-1, CD271, SSEA-4, CD146, CD49f, CD349, GD2, 3G5, SSEA-3. SISD2, Stro-4, MSCA-1, CD56, CD200, PODXl, Sox11 또는 TM4SF1와 같은 하나 이상의 줄기성 마커를 발현할 수 있다. 예로, Lv, et al., Stem Cells, 2014, 32: 1408-1419 참조.
장내 줄기 세포 (ISC)는 마사쉬-1 (Msi-1), Ascl2, Bmi-1, 이중코르틴 및 Ca2+/칼모둘린-의존성 키나제-유사 1 (DCAMKL1) 및 류신-농축 반복서열-포함 G-단백질-결합 수용체 5 (Lgr5)과 같은 하나 이상의 바이오마커에 대해 양성일 수 있다. 예로, Mohamed, et al., Cytotechnology, 2015, 67(2): 177-189 참조.
일부 구현예에서, MSC는 구입가능하다. 예로, 오시리스 제약사로부터의 프로카이말® 참조.
일부 구현예에서, 줄기 세포는 어른 골수 또는 다른 비-배아 조직 공급원로부터 획득된 인간 줄기 세포인 PF-05285401 세포 (멀티스템® 세포)일 수 있다. 멀티스템® 세포는 Athersys Inc로부터 구입가능하다.
일부 구현예에서, 줄기 세포는 Cx401 세포와 같은 자가 지방 유래의 줄기 세포일 수 있다.
일부 구현예에서, 줄기 세포는 어른 체세포 (예로, 섬유모세포, 각질형성세포, 치아 속질 세포, 제대혈 또는 말초 혈액 단핵 세포)로부터 생성될 수 있는 인간 iPSC 또는 MSC일 수 있다. iPSC는 레트로바이러스 또는 비-레트로바이러스 방법을 사용하여 생성될 수 있다. 예를 들면, Loh, et al., Blood 2009, 113: 5476-5479, Okita, et al., Nat Methods. 2011, 8(5): 409-12; 또는 Okita, et al., Stem Cells, 2013, 31(3): 458-466 참조. 일부 구현예에서, p53 억압 및 미형질전환 L-Myc은 OCT3/4, SOX2, KLF4 및 LIN28을 인코딩하는 에피좀 플라스미드 벡터와 함께 인간 유도된 다능성 줄기 세포 (iPSC)를 생성하는데 사용될 수 있다. 일부 구현예에서, 어른 체세포는 네 개의 다능성 인자 (SOX2, KLF4, c-MYC 및 OCT4)를 인코딩하는 레트로바이러스로 형질전환될 수 있다. 완전히 재프로그램된 iPSC는 배아 줄기 세포 (ESC)와 유사한 성질을 갖는다. 환자의 세포는 iPSC를 유도하는데 사용될 수 있고, 다음으로 이는 환자와 동일한 유전 정보를 모두 갖는 다양한 유형의 체새포로의 분화를 겪도록 유도될 수 있다. Azizeh-Mitra, et al., Stem Cells Int. 2016; 6180487 참조. 다른 구현예에서, 동종유래 세포가 iPSC를 유도하는데 사용된다.
일부 구현예에서, 줄기 세포는 장내 줄기 세포 (ISC)이고, 이는 술잔 세포, 파네스 세포 및 장세포와 같은 장내 세포 아형으로 분화할 수 있다. ISC는 창자 내의 선와 기저에 위치하고, 무사쉬-1 (Msi-1), Ascl2, Bmi-1, 이중코르틴 및 Ca2+/칼모둘린-의존성 키나제-유사 1 (DCAMKL1) 및 류신-농축 반복서열-포함 G-단백질-결합 수용체 5 (Lgr5)과 같은 하나 이상의 마커에 대해 양성일 수 있다. 예로, Mohamed, et al., Cytotechnology, 2015 67(2): 177-189 참조. 또한, ISC 또는 선와는 생체분해가능한 스캐폴드 (예로, 폴리-글리콜산), 표피 성장인자 (EGF)와 같은 성장인자, R-스폰딘, 잭-1 펩티드 또는 녹인 및 세포외 기질을 사용하여 장내 기관 모양을 생성하는데 사용될 수 있다. 일부 구현예에서, 중간엽 세포가 성장을 지지하도록 배양물에 포함된다. 장내 기관 모양은 섬모-유사 상피에 의해 라이닝된 중앙 강을 포함할 수 있다. 예로, 미국 특허 공개 US20160287670A1 및 국제특허출원 WO2015183920A2 참조. 전임상 연구는 모든 GI 세포 계열로 분화하고 창자의 일부, 포함된 근육층을 재성장시키는데 장내 기관 모양의 효능을 밝혀주었다. Agopian, et al., J Gastrointest Surg., 2009, 13(5): 971-82; Kuratnik and Giardina, Biochem Pharmacol., 2013, 85: 1721-1726; 및 Belchior et al., Semin Pediatr Surg., 2014, 23:141-149 참조.
일부 구현예에서, 줄기 세포는 ALLO-ASC 세포 또는 증식된 ASC (eASC) (예로, Cx601 세포)와 같은 자가 지방-유래 줄기 세포 (ASC)일 수 있다. 예를 들면, Panes et al., Lancet; 2016, 388: 1281-90; 및 미국 특허 공개 20120020930 참조. Cx601 세포는 TiGenix로부터 구입가능하다. Cx601 세포는 크론병 환자에서 복합 항문주위 누공을 치료하는데 사용되어 왔다. ALLO-ASC 세포는 안테로겐사로부터 구입가능하고, 크론병을 치료하는데 사용되어 왔다.
일부 구현예에서, 줄기 세포는 셀젠사로부터의 PDA-001 세포와 같은 인간 태반 유래 줄기 세포일 수 있다. PDA-001 세포는 배양-증식되고, 플라스틱 접착성이며, 시험관내 미분화된, 명목상 표현형 CD34-, CD10+, CD105+ 및 CD200+를 발현하는 세포 군집이다. PDA-001 세포는 중간 수준의 HLA 클래스 I 및 검출가능하지 않은 수준의 HLA 클래스 II를 구성적으로 발현하고, 이들은 공동-자극성 분자 CD80 및 CD86을 발현하지 않는다. PDA-001는 정상적인 이배엽 염색체 계수, 정상 핵형을 나타내어 유전적으로 안정하고, 시험관내 배양 이후에 정상적인 노화를 나타낸다. 예로, 미국 특허 8,916,146 참조.
10. 탄수화물 설포전이효소 15 (CHST15) 저해제
용어 "CHST15 저해제"는 CHST15 활성 및/또는 발현을 감소시키는 제제를 말한다. CHST15 활성의 비-제한적인 예는 3'-포스포아데노신 5'-포스포설페이트 (PAPS)로부터 콘드로이친 설페이트 A의 GalNAc 4-설페이트 잔기의 C-6 하이드록실기로 설페이트의 전달이다.
일부 구현예에서, CHST15 저해제는 억제성 핵산이다. 일부 구현예에서, 억제성 핵산은 안티센스 핵산, 리보자임 및 작은 간섭 RNA (siRNA)일 수 있다. 이들 상이한 올리고뉴클레오티드의 관점의 예는 하기에 기술된다. 포유동물 세포에서 CHST15 mRNA의 발현을 감소시킬 수 있는 억제성 핵산의 임의의 예는 시험관내에서 합성될 수 있다.
포유동물 세포에서 CHST15 mRNA의 발현을 감소시킬 수 있는 억제성 핵산은 안티센스 핵산 분자, 예로 뉴클레오티드 서열이 CHST15 mRNA의 전부 또는 일부에 상보적인 핵산을 포함한다.
안티센스 핵산 분자는 CHST15 단백질을 인코딩하는 뉴클레오티드 서열의 코딩 가닥의 비-코딩 영역의 전부 또는 일부에 상보적일 수 있다. 비-코딩 영역 (5' 및 3' 미해독 영역)은 유전자의 코딩 영역을 연접하는 5' 및 3' 서열이고, 아미노산으로 해독되지 않는다.
억제성 핵산의 또 다른 예는 CHST15 단백질을 인코딩하는 핵산에 대한 특이성 (예로, CHST15 mRNA에 대한 특이성)을 갖는 리보자임이다.
억제성 핵산은 또한 삼중 나선 구조를 형성하는 핵산 분자일 수 있다. 예를 들면, CHST15 폴리펩티드의 발현은 CHST15 폴리펩티드를 인코딩하는 유전자의 조절 부위 (예로, 프로모터 및/또는 인핸서, 예로 전사 개시 시작 상태의 적어도 1 kb, 2 kb, 3 kb, 4 kb, 또는 5 kb 상류 서열)에 상보적인 뉴클레오티드 서열을 표적하여 표적 세포에서 유전자의 전사를 막는 삼중 나선 구조를 형성함으로써 억제될 수 있다.
억제성 핵산은 CHST15 mRNA의 수준을 감소시키는 siRNA 분자이다. CHST15를 표적하는 siRNA의 비-제한적인 예는 Takakura et al., PLosOne 10(12): e0142981, 2015; Watanabe et al., Cell Signal. 27(7): 1517-1524, 2015; Suzuki et al., PLos One 11(7): e0158967, 2016; Kai et al., Mol. Ther. Nucl. Acids 6: 163-172, 2017)에 기술되어 있다. 일부 구현예에서, CHST15를 표적하는 siRNA는 STNM01 또는 이의 변이체이다 (Suzuki et al., J. Crohns Colitis 11(2): 221-228, 2017; Atreya et al., Eur. Crohn's Colitis Organisation, Congress Abstract DOP073, 2017; 미국 특허출원 US 2016/0355818; US 2017/0067058; US 2016/0348118).
CHST15 억제성 핵산은 본원에 이의 전문이 참고문헌으로 통합되는 미국 특허출원 US 2015/0337313 및 US 2016/0348118에 기술되어 있다.
11. IL-1 저해제
용어 "IL-1 저해제"는 IL-1 사이토카인 또는 IL-1 수용체의 발현을 감소시키고/거나 IL-1 수용체에 특이적으로 결합하는 IL-1 사이토카인의 능력을 감소시키는 제제이다. IL-1 사이토카인의 비-제한적인 예는 IL-1α, IL-1β, IL-18, IL-36α, IL-36β, IL-36γ, IL-38 및 IL-33을 포함한다. 일부 예에서, IL-1 사이토카인은 IL-1α이다. 일부 예에서, IL-1 사이토카인은 IL-1β이다.
당해 기술분야에서 숙지된 바와 같이, IL-1α 및 IL-1β 각각은 IL-1R1 및 IL1RAP 단백질의 복합체에 결합하고; IL-18는 IL-18Rα에 결합하고; IL-36α, IL-36β 및 IL-36γ 각각은 IL-1RL2 및 IL-1RAP 단백질의 복합체에 결합하고; IL-33은 IL1RL1 및 IL1RAP 단백질의 복합체에 결합한다. IL-1Rα는 이들의 수용체 (예로, IL-1R1 및 IL1RAP 단백질의 복합체)에 결합하는 IL-1α 및 IL-1β의 능력을 감소시키는 내인성 용해성 단백질이다. IL-36Ra은 이들의 수용체 (예로, IL-1R1 및 IL1RAP 단백질의 복합체)에 결합하는 IL-36α, IL-36β 및 IL-36γ의 능력을 감소시키는 내인성 용해성 단백질이다.
일부 구현예에서, IL-1 저해제는 미가공 인간 인터루킨 1 수용체 길항제 (IL1-Ra)를 모방한다.
일부 구현예에서, IL-1 저해제는 IL-1α를 표적한다. 일부 구현예에서, IL-1 저해제는 IL-1β를 표적한다. 일부 구현예에서, IL-1 저해제는 IL-1R1 및 IL1RAP 중 하나 또는 둘 다를 표적한다. 예를 들면, IL-1 저해제는 IL-1α의 발현을 감소시키고/거나, 이의 수용체 (예로, IL-1R1 및 IL1RAP 단백질의 복합체)에 결합하는 IL-1α의 능력을 감소시킬 수 있다. 또 다른 예에서, IL-1 저해제는 IL-1β의 발현을 감소시키고/거나, 이의 수용체 (예로, IL-1R1 및 IL1RAP 단백질의 복합체)에 결합하는 IL-1β의 능력을 감소시킬 수 있다. 일부 구현예에서, IL-1 저해제는 IL-1R1 및 IL1RAP 중 하나 또는 둘 다의 발현을 감소시킬 수 있다.
일부 구현예에서, IL-1 저해제는 IL-18을 표적한다. 일부 구현예에서, IL-1 저해제는 IL-18Rα를 표적한다. 일부 구현예에서, IL-1 저해제는 이의 수용체 (예로, IL-18Rα)에 결합하는 IL-18의 능력을 감소시킨다. 일부 구현예에서, IL-1 저해제는 IL-18의 발현을 감소시킨다. 일부 구현예에서, IL-1 저해제는 IL-18α의 발현을 감소시킨다.
일부 구현예에서, IL-1 저해제는 IL-36α, IL-36β 및 IL-36γ 중 하나 이상 (예로, 2개 또는 3개)를 표적한다. 일부 구현예에서, IL-1 저해제는 IL-1RL2 및 IL-1RAP 중 하나 또는 둘 다를 표적한다. 일부 구현예에서, IL-1 저해제는 IL-36α, IL-36β 및 IL-36γ 중 하나 이상 (예로, 2개 또는 3개)의 발현을 감소시킨다. 일부 구현예에서, IL-1 저해제는 IL-1RL2 및 IL-1RAP 단백질 중 하나 또는 둘 다의 발현을 감소시킨다. 일부 구현예에서, IL-1 저해제는 이의 수용체 (예로, IL-1RL2 및 IL1RAP 단백질의 복합체)에 결합하는 IL-36α의 능력을 감소시킨다. 일부 예에서, IL-1 저해제는 이의 수용체 (예로, IL-1RL2 및 IL1RAP 단백질의 복합체)에 결합하는 IL-36β의 능력을 감소시킨다. 일부 예에서, IL-1 저해제는 이의 수용체 (예로, IL-1RL2 및 IL1RAP 단백질의 복합체)에 결합하는 IL-36γ의 능력을 감소시킨다.
일부 구현예에서, IL-1 저해제는 IL-33를 표적한다. 일부 구현예에서, IL-1 저해제는 IL1RL1 및 IL1RAP 중 하나 또는 둘 다를 표적한다. 일부 구현예에서, IL-1 저해제는 IL-33의 발현을 감소시킨다. 일부 구현예에서, IL-1 저해제는 IL1RL1 및 IL1RAP 중 하나 또는 둘 다의 발현을 감소시킨다. 일부 구현예에서, IL-1 저해제는 이의 수용체 (예로, IL1RL1 및 IL1RAP 단백질의 복합체)에 결합하는 IL-33의 능력을 감소시킨다.
일부 구현예에서, IL-1 저해제는 억제성 핵산, 항체 또는 이의 단편 또는 융합 단백질이다. 일부 구현예에서, 억제성 핵산은 안티센스 핵산, 리보자임 또는 작은 간섭 RNA이다.
억제성 핵산
포유동물 세포에서 IL-1α, IL-1β, IL-18, IL-36α, IL-36β, IL-36γ, IL-38, IL-33, IL-1R1, IL1RAP, IL-18Rα, IL-1RL2 또는 IL1RL1 mRNA의 발현을 감소시킬 수 있는 억제성 핵산은 안티센스 핵산 분자, 예로 뉴클레오티드 서열이 IL-1α, IL-1β, IL-18, IL-36α, IL-36β, IL-36γ, IL-38, IL-33, IL-1R1, IL1RAP, IL-18Rα, IL-1RL2 또는 IL1RL1 mRNA의 전부 또는 일부에 상보적인 핵산을 포함한다.
안티센스 핵산 분자는 IL-1α, IL-1β, IL-18, IL-36α, IL-36β, IL-36γ, IL-38, IL-33, IL-1R1, IL1RAP, IL-18Rα, IL-1RL2 또는 IL1RL1 단백질을 인코딩하는 뉴클레오티드 서열의 코딩 가닥의 비-코딩 영역의 전부 또는 일부에 상보적일 수 있다. 비-코딩 영역 (5' 및 3' 미해독 영역)은 유전자의 코딩 영역을 연접하는 5' 및 3' 서열이고, 아미노산으로 해독되지 않는다.
억제성 핵산의 또 다른 예는 IL-1α, IL-1β, IL-18, IL-36α, IL-36β, IL-36γ, IL-38, IL-33, IL-1R1, IL1RAP, IL-18Rα, IL-1RL2 또는 IL1RL1 단백질을 인코딩하는 핵산에 대한 특이성 (예로, IL-1α, IL-1β, IL-18, IL-36α, IL-36β, IL-36γ, IL-38, IL-33, IL-1R1, IL1RAP, IL-18Rα, IL-1RL2 또는 IL1RL1 mRNA에 대한 특이성)을 갖는 리보자임이다.
억제성 핵산은 또한 삼중 나선 구조를 형성하는 핵산 분자일 수 있다. 예를 들면, IL-1α, IL-1β, IL-18, IL-36α, IL-36β, IL-36γ, IL-38, IL-33, IL-1R1, IL1RAP, IL-18Rα, IL-1RL2 또는 IL1RL1 폴리펩티드의 발현은 IL-1α, IL-1β, IL-18, IL-36α, IL-36β, IL-36γ, IL-38, IL-33, IL-1R1, IL1RAP, IL-18Rα, IL-1RL2 또는 IL1RL1 폴리펩티드를 인코딩하는 유전자의 조절 부위 (예로, 프로모터 및/또는 인핸서, 예로 전사 개시 시작 상태의 적어도 1 kb, 2 kb, 3 kb, 4 kb, 또는 5 kb 상류 서열)에 상보적인 뉴클레오티드 서열을 표적하여 표적 세포에서 유전자의 전사를 막는 삼중 나선 구조를 형성함으로써 억제될 수 있다.
억제성 핵산은 IL-1α, IL-1β, IL-18, IL-36α, IL-36β, IL-36γ, IL-38, IL-33, IL-1R1, IL1RAP, IL-18Rα, IL-1RL2 또는 IL1RL1 mRNA의 발현을 감소시키는 siRNA일 수 있다.
본원에 기술된 바와 같이, 억제성 핵산은 IL-1α, IL-1β, IL-18, IL-36α, IL-36β, IL-36γ, IL-38, IL-33, IL-1R1, IL1RAP, IL-18Rα, IL-1RL2 또는 IL1RL1 단백질을 인코딩하는 핵산에 선호적으로 결합하여 (예로, 혼성화함) 알레르기 질환 (예로, 천식 (Corren et al., N. Engl. J. Med. 365: 1088-1098, 2011)), 방사선 폐 손상 (Chung et al., Sci. Rep. 6: 39714, 2016), 궤양성 장염 (Hua et al., Br. J. Clin. Pharmacol. 80: 101-109, 2015), 피부염 (Guttman-Yassky et al., Exp. Opin. Biol. Ther. 13(4): 1517, 2013) 및 만성 폐쇄성 폐 질환 (COPD) (Walsh et al. (2010) Curr. Opin. Investig Drugs 11(11): 1305-1312, 2010)을 치료한다.
안티센스 핵산인 예시적인 IL-1 저해제는 Yilmaz-Elis et al., Mol. Ther. Nucleic Acids 2(1): e66, 2013; Lu et al., J. Immunol. 190(12): 6570-6578, 2013에 기술되고, 작은 간섭 RNA (siRNA) (예로, Ma et al., Ann. Hepatol. 15(2): 260-270, 2016) 또는 이들의 조합.
항체
일부 구현예에서, IL-1 저해제는 항체 또는 이의 항원-결합 단편 (예로, Fab 또는 scFv)이다. 일부 구현예에서, 본원에 기술된 항체 또는 항원-결합 단편은 IL-1α, IL-1β, IL-18, IL-36α, IL-36β, IL-36γ, IL-38 및 IL-33 중 어느 하나에 특이적으로 결합한다. 일부 구현예에서, 본원에 기술된 항체 또는 항원-결합 단편은 IL-1R1 및 IL1RAP 중 하나 또는 둘 다에 특이적으로 결합할 수 있다. 일부 구현예에서, 본원에 기술된 항체 또는 항원-결합 단편은 IL-18Rα에 특이적으로 결합할 수 있다. 일부 구현예에서, 본원에 기술된 항체 또는 항원-결합 단편은 IL-1RL1 및 IL-1RAP 중 하나 또는 둘 다에 특이적으로 결합할 수 있다. 일부 구현예에서, 본원에 기술된 항체 또는 항원-결합 단편은 IL-1RL2 및 IL-1RAP 중 하나 또는 둘 다에 특이적으로 결합할 수 있다.
일부 구현예에서, IL-1 저해제는 카나키누맙 (ACZ885, 일라리스® (Dhimolea, MAbs 2(1): 3-13, 2010; Yokota et al., Clin. Exp. Rheumatol. 2016; Torene et al., Ann. Rheum. Dis. 76(1): 303-309, 2017; Gram, Curr. Opin. Chem. Biol. 32: 1-9, 2016; Kontzias et al., Semin. Arthritis Rheum 42(2): 201-205, 2012)이다. 일부 구현예에서, IL-1 저해제는 아나킨라 (키네레트®; Beynon et al., J. Clin. Rheumatol. 23(3): 181-183, 2017; Stanam et al., Oncotarget 7(46): 76087-76100, 2016; Nayki et al., J. Obstet Gynaecol. Res. 42(11): 1525-1533, 2016; Greenhalgh et al., Dis. Model Mech. 5(6): 823-833, 2012) 또는 이의 변이체이다. 일부 구현예에서, IL-1 저해제는 게보키주맙 (XOMA 052; Knicklebein et al., Am. J. Ophthalmol. 172: 104-110, 2016; Roubille et al., Atherosclerosis 236(2): 277-285, 2014; Issafras et al., J. Pharmacol. Exp. Ther. 348(1): 202-215, 2014; Handa et al., Obesity 21(2): 306-309, 2013; Geiler et al., Curr. Opin. Mol. Ther. 12(6): 755-769, 2010); LY2189102 (Bihorel et al., AAPS J. 16(5): 1009-1117, 2014; Sloan-Lancaster et al., Diabetes Care 36(8): 2239-2246, 2013); MABp1 (Hickish et al., Lancey Oncol. 18(2): 192-201, 2017; Timper et al., J. Diabetes Complications 29(7): 955-960, 2015); CDP-484 (Braddock et al., Drug Discov. 3: 330-339, 2004) 또는 이들의 변이체이다 (Dinarello et al., Nat. Rev. Drug Discov. 11(8): 633-652, 2012).
항체 또는 이의 항원-결합 단편인 Il-1 저해제의 추가의 안내는 각각이 전문이 참고문헌으로 통합되는 미국 특허 5,075,222; 7,446,175; 7,531,166; 7,744,865; 7,829,093; 및 8,273,350; 미국 특허출원 US 2016/0326243; US 2016/0194392; 및 US 2009/0191187에 기술되어 있다.
융합 단백질 또는 용해성 수용체
일부 구현예에서, IL-1 저해제는 융합 단백질 또는 용해성 수용체이다. 예를 들면, 융합은 파트너 아미노산 서열 (예로, 안정화 도메인, 예로 IgG Fc 영역, 예로 인간 IgG Fc 영역)에 융합된 IL-1R1, IL1RAP, IL-18Rα, IL-1RL2 및 IL1RL1 중 어느 하나의 세포외 도메인을 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, IL-1 저해제 는 IL-1RL1 및 IL1RAP 중 하나 또는 둘 다의 용해성 버전이다. 일부 구현예에서, IL-1 저해제는 IL-18Rα의 용해성 버전이다. 일부 구현예에서, IL-1 저해제는 IL-1RL2 및 IL1RAP 중 하나 또는 둘 다의 용해성 버전이다.
일부 구현예에서, IL-1 저해제는 리로나셉트 (IL-1 Trap, 아르칼리스®)를 포함하거나 이로 구성된 융합 단백질이다 (예로, Kapur & Bonk, P.T. 34(3): 138-141, 2009; Church et al., Biologics 2(4): 733-742, 2008; McDermott, Drugs Today (Barc) 45(6): 423-430, 2009 참조). 일부 구현예에서, IL-1 저해제는 키메라 (예로, EBI-005 (이수나킨라®)인 융합 단백질이다 (Furfine et al., Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 53(14): 2340-2340, 2012; Goldstein et al., Eye Contact Lens 41(3): 145-155, 2015; Goldstein et al., Eye Contact Lens, 2016)).
일부 구현예에서, IL-1 저해제는 IL-1RI 및/또는 sIL-1RII를 포함하거나 이로 구성된 용해성 수용체이다 (Svenson et al., Eur. J. Immunol. 25(10): 2842-2850, 1995).
내인성 IL-I 저해제 펩티드
일부 구현예에서, IL-1 저해제는 내인성 리간드 또는 이의 활성 단편, 예로 IL-1Ra 또는 IL-36Ra일 수 있다. IL-1Ra는 이들의 수용체 (예로, IL-1R1 및 IL1RAP 단백질의 복합체)에 결합하는 IL-1α 및 IL-1β의 능력을 감소시키는 내인성 용해성 단백질이다. IL-36Ra는 이들의 수용체 (예로, IL-1RL2 및 IL-1RAP 단백질의 복합체)에 결합하는 IL-36α, IL-36β 및 IL-36γ의 능력을 감소시키는 내인성 용해성 단백질이다.
12. IL-13 저해제
용어 "IL-13 저해제"는 IL-13 발현을 감소시키고/거나, IL-13 수용체에 대한 IL-13의 결합을 감소시킨다. 일부 구현예에서, IL-13 저해제는 IL-13 수용체 (예로, IL-4Rα 및 IL-13Rα1을 포함한 복합체 또는 IL-13Rα1 및 IL-13Rα2를 포함한 복합체)에 결합하는 IL-13의 능력을 감소시킨다.
일부 구현예에서, IL-13 저해제는 IL-4Rα 소단위체를 표적한다. 일부 구현예에서, IL-13 저해제는 IL-13Rα1를 표적한다. 일부 구현예에서, IL-13 저해제는 IL-13Rα2를 표적한다. 일부 구현예에서, IL-13 저해제는 IL-4Rα 및 IL-13Rα1를 포함한 IL-13 수용체를 표적한다. 일부 구현예에서, IL-13 저해제는 IL-13Rα1 및 IL-13Rα2를 포함한 IL-13 수용체를 표적한다. 일부 구현예에서, IL-13 저해제는 IL-13를 표적한다.
일부 구현예에서, IL-13 저해제는 억제성 핵산, 항체 또는 이의 단편 또는 융합 단백질이다. 일부 구현예에서, 억제성 핵산은 안티센스 핵산, 리보자임 또는 작은 간섭 RNA이다. 이들 상이한 억제성 핵산의 관점의 예는 하기에 기술된다.
포유동물 세포에서 IL-13, IL-13Rα1, IL-13Rα2 또는 IL-4Rα mRNA의 발현을 감소시킬 수 있는 억제성 핵산은 안티센스 핵산 분자, 예로 뉴클레오티드 서열이 IL-13, IL-13Rα1, IL-13Rα2 또는 IL-4Rα mRNA의 전부 또는 일부에 상보적인 핵산을 포함한다.
안티센스 핵산 분자는 IL-13, IL-13Rα1, IL-13Rα2 또는 IL-4Rα 단백질을 인코딩하는 뉴클레오티드 서열의 코딩 가닥의 비-코딩 영역의 전부 또는 일부에 상보적일 수 있다. 비-코딩 영역 (5' 및 3' 미해독 영역)은 유전자의 코딩 영역을 연접하는 5' 및 3' 서열이고, 아미노산으로 해독되지 않는다. 안티센스 핵산인 저해제의 비-제한적인 예는 Kim et al., J. Gene Med. 11(1): 26-37, 2009; 및 Mousavi et al., Iran J. Allergy Asthma Immunol. 2(3): 131-137, 2003에 기술된다.
억제성 핵산의 또 다른 예는 IL-13, IL-13Rα1, IL-13Rα2 또는 IL-4Rα를 인코딩하는 핵산에 대한 특이성 (예로, IL-13, IL-13Rα1, IL-13Rα2 또는 IL-4Rα mRNA에 대한 특이성)을 갖는 리보자임이다.
억제성 핵산은 또한 삼중 나선 구조를 형성하는 핵산 분자일 수 있다. 예를 들면, IL-13, IL-13Rα1, IL-13Rα2 또는 IL-4Rα 폴리펩티드의 발현은 IL-13, IL-13Rα1, IL-13Rα2 또는 IL-4Rα 폴리펩티드를 인코딩하는 유전자의 조절 부위 (예로, 프로모터 및/또는 인핸서, 예로 전사 개시 시작 상태의 적어도 1 kb, 2 kb, 3 kb, 4 kb, 또는 5 kb 상류 서열)에 상보적인 뉴클레오티드 서열을 표적하여 표적 세포에서 유전자의 전사를 막는 삼중 나선 구조를 형성함으로써 억제될 수 있다.
본원에 기술된 바와 같이, 억제성 핵산은 IL-13, IL-13Rα1, IL-13Rα2 또는 IL-4Rα 단백질을 인코딩하는 핵산에 선호적으로 결합하여 (예로, 혼성화함) 알레르기 질환 (예로, 천식 (Corren et al., N. Engl. J. Med. 365: 1088-1098, 2011)), 방사선 폐 손상 (Chung et al., Sci. Rep. 6: 39714, 2016), 궤양성 장염 (Hua et al., Br. J. Clin. Pharmacol. 80: 101-109, 2015), 피부염 (Guttman-Yassky et al., Exp. Opin. Biol. Ther. 13(4): 1517, 2013) 및 만성 폐쇄성 폐 질환 (COPD) (Walsh et al. (2010) Curr. Opin. Investig Drugs 11(11): 1305-1312, 2010)을 치료한다.
억제성 핵산은 IL-13, IL-13Rα1, IL-13Rα2 또는 IL-4Rα mRNA의 수준을 감소시키는 siRNA 분자일 수 있다. IL-13 저해제인 siRNA의 비-제한적인 예는 Lively et al., J. Allergy Clin. Immunol. 121(1): 88-94, 2008에 기술되어 있다. IL-13 저해제인 작은 헤어핀 RNA (shRHA)의 비-제한적인 예는 Lee et al., Hum. Gene Ther. 22(5): 577-586, 2011; 및 Shilovskiy et al., Eur. Resp. J. 42: P523, 2013에 기술되어 있다.
일부 구현예에서, 억제성 핵산은 마이크로RNA일 수 있다. IL-13 저해제인 아미크로RNA의 비-제한적인 예는 let-7이다 (Kumar et al., J. Allergy Clin. Immunol. 128(5): 1077-1085, 2011).
항체
일부 구현예에서, IL-13 저해제는 항체 또는 이의 항원-결합 단편 (예로, Fab 또는 scFv)이다. 일부 구현예에서, 본원에 기술된 항체 또는 항원-결합 단편은 IL-13, IL-13Rα1, IL-13Rα2 또는 IL-4Rα 또는 이들의 조합 중 어느 하나에 특이적으로 결합한다. 일부 구현예에서, 본원에 기술된 항체 또는 항원-결합 단편은 IL-13에 특이적으로 결합할 수 있다. 일부 구현예에서, 본원에 기술된 항체 또는 항원-결합 단편은 IL-13 수용체 (예로, IL-4Rα 및 IL-13Rα1을 포함한 복합체 또는 IL-13Rα1 및 IL-13Rα2를 포함한 복합체)에 특이적으로 결합할 수 있다.
일부 구현예에서, IL-13 저해제는 단일클론 항체이다 (Bagnasco et al., Int. Arch. Allergy Immunol. 170: 122-131, 2016). 일부 구현예에서, IL-13 저해제는 QAX576 (Novartis) 또는 이의 항원-결합 단편이다 (예로, Kariyawasam et al., B92 New Treatment Approaches for Asthma and Allergery San Diego, 2009; Rothenberg et al., J. Allergy Clin. Immunol. 135: 500-507, 2015 참조). 일부 구현예에서, IL-13 저해제는 ABT-308 (Abbott) 또는 이의 항원-결합 단편이다 (예로, Ying et al., American Thoracic Society 2010 International Conference, May 14-19, 2010, New Orleans; Abstract A6644 참조). 일부 구현예에서, IL-13 저해제는CNTO-5825 (Centrocore) 또는 이의 항원-결합 단편이다 (예로, van Hartingsveldt et al., British J. Clin. Pharmacol. 75: 1289-1298, 2013 참조). 일부 구현예에서, IL-13 저해제는 두필루맙 (REGN668/SAR231893) 또는 이의 항원-결합 단편이다 (예로, Simpson et al., N. Eng. J. Med. 375: 2335-2348, 2016; Thaci et al., Lancet 387: 40-52, 2016 참조). 일부 구현예에서, IL-13 저해제는 AMG317 (Amgen) 또는 이의 항원-결합 단편이다 (Polosa et al., Drug Discovery Today 17: 591-599, 2012; Holgate, British J. Clinical Pharmacol. 76: 277-291, 2013). 일부 구현예에서, IL-13 저해제는 IL-13Rα1에 특이적으로 결합하는 항체이다 (예로, 미국 특허 7,807,158; 국제특허출원 WO 96/29417; WO 97/15663; 및 WO 03/080675 참조).
일부 구현예에서, IL-13 저해제는 인간화 단일클론 항체 (예로, 레브리키주맙 (TNX-650)이다 (Thomson et al., Biologics 6: 329-335, 2012; 및 Hanania et al., Thorax 70(8): 748-756, 2015). 일부 구현예에서, IL-13 저해제는 항-IL-13 항체, 예로, GSK679586 또는 이의 변이체이다 (Hodsman et al., Br. J. Clin. Pharmacol. 75(1): 118-128, 2013; 및 De Boever et al., J. Allergy Clin. Immunol. 133(4): 989-996, 2014). 일부 구현예에서, IL-13 저해제는 트라로키누맙 (CAT-354) 또는 이의 변이체이다 (Brightling et al., Lancet 3(9): 692-701, 2015; Walsh et al. (2010) Curr. Opin. Investig. Drugs 11(11): 1305-1312, 2010; Piper et al., Euro. Resp. J. 41: 330-338, 2013; May et al., Br. J. Pharmacol. 166(1): 177-193, 2012; Singh et al., BMC Pulm Med. 10: 3, 2010; Blanchard et al., Clin. Exp. Allergy 35(8): 1096-1103, 2005). 일부 구현예에서, IL-13 저해제는 안루킨주맙 (IMA-638)이다 (Hua et al., Br. J. Clin. Pharmacol. 80: 101-109, 2015; Reinisch et al., Gut 64(6): 894-900, 2015; Gauvreau et al., Am. J. Respir. Crit. Care Med. 183(8): 1007-1014, 2011; Bree et al., J. Allergy Clin. Immunol. 119(5): 1251-1257, 2007). 항체 또는 이의 항원-결합 단편인 IL-13 저해제의 추가의 안내는 각각 이의 전문이 참고문헌으로 통합되는 미국 특허 8,067,199; 7,910,708; 8,221,752; 8,388,965; 8,399,630; 및 8,734,801; 미국 특허출원 US 2014/0341913; US 2015/0259411; US 2016/0075777; US 2016/0130339, US 2011/0243928; 및 US 2014/0105897에 기술되어 있다.
융합 단백질
일부 구현예에서, IL-13 저해제는 융합 단백질 또는 용해성 길항제이다. 일부 구현예에서, 융합 단백질은 IL-13의 수용체의 용해성 단편을 포함한다 (예로, IL-13Rα1 및 IL-4Rα를 포함한 복합체의 용해성 단편, IL-13Rα1 및 IL-13Rα2를 포함한 복합체의 용해성 단편, IL-13Rα1의 용해성 단편, IL-13Rα2의 용해성 단편 및 IL-4Rα의 용해성 단편). 일부 구현예에서, 융합 단백질은 IL-13의 수용체의 세포외 도메인을 포함한다 (예로, IL-13Rα1 및 IL-4Rα 둘 다의 세포외 도메인을 포함한 융합 단백질, L-13Rα1 및 IL-13Rα2 둘 다의 세포외 도메인을 포함한 융합 단백질, IL-13Rα1의 세포외 도메인을 포함한 융합 단백질, IL-13Rα2의 세포외 도메인을 포함한 융합 단백질 및 IL-4Rα의 세포외 도메인을 포함한 융합 단백질.
일부 구현예에서, 융합 단백질은 sIL-13Rα2-Fc를 포함하거나 이로 구성된다 (예로, 본원에 참고문헌으로 통합되는 Chiaramonte et al., J. Clin. Invest. 104(6): 777-785, 1999; Kasaian et al., Am. J.Respir. Cell. Mol. Biol. 36(3): 368-376, 2007; Miyahara et al., J. Allergy Clin. Immunol. 118(5): 1110-1116, 2006; Rahaman et al., Cancer Res. 62(4): 1103-1109, 2002). 일부 구현예에서, 융합 단백질은 IL-13 융합 세포독소 (예로, IL-13/디프테리아 독소 융합 단백질 (Li et al., Protein Eng. 15(5): 419-427, 2002), IL-13-PE38QQR (IL-13-PE) (Blease et al. (2001) J. Immunol. 167(11): 6583-6592, 2001; 및 Husain et al., J. Neuro-Oncol. 65(1): 37-48, 2003))를 포함하거나 이로 구성된다.
13. IL-10 및 IL-10 수용체 작용제
용어 "IL-10 수용체 작용제"는 포유동물 세포 상에서 발현된 IL-10의 수용체에 결합하고 이를 활성화하는 임의의 분자 또는 임의의 이러한 분자를 인코딩하는 핵산이다. IL-10의 수용체는 예로 두 개의 IL-10 수용체-1 (IL-10R1) 단백질 및 두 개의 IL-10 수용체 2 (IL-10R2) 단백질의 복합체를 포함할 수 있다. 일부 예에서, IL-10 수용체 작용제는 IL-10의 수용체 (예로, IL-10의 인간 수용체)에 특이적으로 결합하고 이를 활성화하는 항체 또는 이의 항원-결합 항체 단편이다. 일부 예에서, IL-10 수용체 작용제는 재조합 IL-10 (예로, 인간 재조합 IL-10)이다. 일부 예에서, IL-10 수용체 작용제는 PEG화된 재조합 IL-10 (예로, PEG화된 재조합 인간 IL-10). 일부 예에서, IL-10 수용체 작용제는 융합 단백질이다. 일부 예에서, IL-10 수용체 작용제는 IL-10 펩티드 모방체이다.
항체 또는 이의 항원-결합 단편인 IL-1 저해제의 추가의 안내는 각각이 이의 전문이 참고문헌으로 통합되는 미국 특허 5,075,222; 7,446,175; 7,531,166; 7,744,865; 7,829,093; 및 8,273,350; 미국 특허출원 US 2016/0326243; US 2016/0194392; 및 US 2009/0191187에 기술되어 있다.
재조합 IL-10
일부 예에서, IL-10 수용체 작용제는 재조합 IL-10 단백질이다. 일부 예에서, 재조합 IL-10 단백질은 인간 IL-10 단백질과 동일한 아미노산 서열을 갖는다. 재조합 인간 IL-10 단백질의 비-제한적인 구입원은 펩트로테크 (Rocky Hill, NJ), 노보스 바이오로지칼 (Littleton, CO), 스템셀TM 테크놀로지 (Cambridge, MA), 밀리포아 시그마 (Billerica, MA) 및 R&D 시스템 (Minneapolis, MN)으로부터 입수가능하다. 일부 예에서, 재조합 인간 IL-10 단백질은 테노빌TM (Schering Corporation)일 수 있다.
일부 예에서, 재조합 IL-10 단백질는 인간 IL-10 단백질의 기능적 단편이다. 일부 예에서, 인간 IL-10의 기능적 단편은 IL-10의 인간 수용체에 특이적으로 결합하고 이를 활성화할 수 있는 인간 IL-10 단백질의 단편이다. 인간 IL-10 단백질의 기능적 단편은 야생형 성숙한 인간 IL-10 단백질의 N- 및/또는 C-말단으로부터 제거된 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19 또는 20개의 아미노산을 갖을 수 있다. 일부 구현예에서, 재조합 인간 IL-10은 야생형 성숙한 인간 IL-10의 서열과 적어도 80% 동일한 (예로, 적어도 82% 동일, 적어도 84% 동일, 적어도 86% 동일, 적어도 88% 동일, 적어도 90% 동일, 적어도 92% 동일, 적어도 94% 동일, 적어도 96% 동일, 적어도 98% 동일 또는 적어도 99% 동일) 서열을 포함할 수 있고, IL-10의 인간 수용체에 특이적으로 결합하고 이를 활성화할 수 있다. 상이한 포유동물 종 간에 보존되지 않은 아미노산의 돌연변이는 재조합 IL-10 단백질의 활성에 미치는 부정적인 효과가 적을 수 있다.
일부 구현예에서, IL-10 수용체 작용제는 rhuIL-10 (Tenovil) 또는 이의 변이체이다. 예로, McHutchison et al., J. Interferon Cytokine Res. 1: 1265-1270, 1999; Rosenblum et al., Regul. Toxicol. Pharmacol. 35: 56-71, 2002; Schreiber et al., Gastroenterology 119(6): 1461-1472, 2000; Maini et al., Arthritis Rheum. 40(Suppl): 224, 1997 참조.
예시적인 재조합 인간 IL-10의 제조 방법은 Pajkrt et al., J. Immunol. 158: 3971-3977, 1997에 기술되어 있다. 추가적인 예시적인 재조합 인간 IL-10의 제조 방법은 본원에 기술되고, 당해 기술분야에 공지되어 있다.
일부 구현예에서, 재조합 IL-10은 PEG화된 재조합 IL-10 (예로, PEG화된 재조합 인간 IL-10) (예로, IL-10의 5kDa N-말단 PEG화된 형태; AM0010)이다 (Infante et al., ASCO Meeting Abstracts 33(15_suppl): 3017, 2015; Chan et al., PLoS One 11(6): e0156229, 2016; Mumm et al., Cancer Cell 20(6): 781-796, 2011; Teng et al., Cancer Cell 20(6): 691-693, 2011; 미국 특허 8,691,205; 8,865,652; 9,259,478; 및 9,364,517; 및 미국 특허 공개 2008/0081031; 2009/0214471; 2011/0250163; 2011/0091419; 2014/0227223; 2015/0079031; 2015/0086505; 2016/0193352; 2016/0367689; 2016/0375101; 및 2016/0166647).
일부 구현예에서, 재조합 IL-10은 재조합 IL-10의 안정화된 이소형이다. 일부 구현예에서, 재조합 IL-10의 안정화된 이소형은 바이러스성 IL-10 단백질 (예로, 인간 사이토메갈로바이러스 IL-10 (예로, cmv-IL10, LA-cmv-IL-10) (예로, Lin et al., Virus Res. 131(2): 213-223, 2008; Jenkins et al., J. Virol. 78(3): 1440-1447, 2004; Kotenko et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 97(4): 1695-1700, 2000; Jones et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 99(14): 9404-9409, 2002) 또는 용원성-관련 바이러성 IL-10 단백질 (예로, Poole et al., J. Virol. 88(24): 13947-13955, 2014))이다.
일부 구현예에서, 재조합 IL-10은 포유동물 IL-10 유사체이다 (예로, 국제특허출원 WO 00/073457 참조). 일부 구현예에서, 포유동물 IL-10 유사체는 바이러스성 IL-10으로도 알려진 인간 IL-10의 EBV 유사체인 BCRF1 또는 이의 변이체이다 (Liu et al., J. Immunol. 158(2): 604-613, 1997).
융합 단백질
일부 구현예에서, IL-10 수용체 작용제는 융합 단백질이다. 일부 구현예에서, 융합 단백질은 IL-10 단백질 (또는 이의 기능적 단편) 및 융합 파트너 (예로, Fc 영역 (예로, 인간 IgG Fc) 또는 인간 혈청 알부민)의 아미노산 서열을 포함한다. 일부 구현예에서 융합 파트너는 염증 조직에 대한 IL-10 수용체 작용제를 표적하는 항체 또는 이의 항원-결합 단편 (예로, scFv)일 수 있다. 일부 구현예에서, 융합 파트너인 항체 또는 항원-결합 단편은 예로 CD69 근처의 염증이 생긴 위장관 세포에 특이적으로 또는 선호적으로 결합할 수 있다. 일부 구현예에서, 융합 단백질인 IL-10 수용체 작용제은 예로 데카빌 (Philogen)과 같은 F8-IL-10일 수 있다.
일부 구현예에서, 융합 단백질은 L19-IL-10 융합 단백질, HyHEL10-IL-10 융합 단백질 또는 이들의 변이체이다. 예로, Trachsel et al., Arthritis Res. Ther. 9(1): R9, 2007, and Walmsley et al., Arthritis Rheum. 39: 495-503, 1996 참조.
IL-10 펩티드 모방체
일부 구현예에서, IL-10 수용체 작용제는 IL-10 펩티드 모방체이다. IL-10 펩티드 모방체의 비-제한적인 예는 IT 9302 또는 이의 변이체이다 (Osman et al., Surgery 124(3): 584-92, 1998; Lopez et al., Immunobiology 216(10): 1117-1126, 2011). IL-10 펩티드 모방체의 추가적인 예는 DeWitt, Nature Biotech. 17: 214, 1999; 및 Reineke et al., Nature Biotech. 17: 271-275, 1999.에 기술되어 있다.
항체
일부 구현예에서, IL-10 수용체 작용제는 IL-10 수용체 (예로, 인간 IL-10 수용체)에 결합하고 이를 활성화하는 항체 또는 이의 항원-결합 항체 단편이다. 일부 구현예에서, 항체 또는 항원-결합 항체 단편은 IL-10R-1 단백질 (예로, 인간 IL-10R-1 단백질) 상의 에피토프에 특이적으로 결합한다. 일부 구현예에서, 항체 또는 항원-결합 항체 단편은 IL-10R-2 단백질 (예로, 인간 IL-10R-2 단백질) 상의 에피토프에 특이적으로 결합한다. 일부 구현예에서, 항체 또는 항원-결합 항체 단편은 IL-10R-1 및 IL-10R-2 단백질 (예로, 인간 IL-10R-1 및 인간 IL-10R-2 단백질) 상의 에피토프에 특이적으로 결합한다.
일부 구현예에서, IL-10 수용체 작용제는 항체 (예로, F8-IL10 (DEKAVIL으로도 알려짐) 또는 이의 변이체이다 (예로, Schwager et al., Arthritis Res. Ther. 11(5): R142, 2009; Franz et al., Int. J. Cardiol. 195:311-322, 2015; Galeazzi et al., Isr. Med. Assoc. J. 16(10): 666, 2014).
재조합 IL-10을 생산하는 세포
일부 구현예에서, 재조합 세포 (예로, 재조합 포유동물 세포)는 재조합 IL-10 (예로, 본원에 기술된 임의의 재조합 IL-10 단백질)을 분비한다. 일부 구현예에서, 세포 (예로, 포유동물 세포)는 IL-10 (예로, 인간 IL-10)을 분비한다. 일부 구현예에서, 포유동물 세포는 재조합 IL-10 (예로, 본원에 기술된 임의의 재조합 IL-10 단백질)을 인코딩하는 핵산을 피험자로부터 획득된 세포 내로 도입한 이후에 피험자로부터 획득된 포유동물 세포일 수 있다.
일부 예에서, 재조합 포유동물 세포는 중국 햄스터 난소 (CHO) 세포, B 세포, CD8+ T 세포, 가지 세포, 각질형성세포 또는 상피 세포이다. 예로, Mosser et al., Immunol. Rev. 226: 205-218, 2009; Fillatreau et al., Nat. Rev. Immunol. 8: 391-397, 2008; Ryan et al., Crit. Rev. Immunol. 27: 15-32, 2007; Moore et al., Annu. Rev. Immunol. 19: 683-765, 2001 참조. 일부 구현예에서, 재조합 포유동물 세포는 중간엽 줄기 세포이다 (예로, Gupte et al., Biomed. J. 40(1): 49-54, 2017).
IL-10 수용체 작용제를 인코딩하는 핵산 및 벡터
일부 예에서, IL-10 수용체 작용제는 IL-10 수용체 작용제 (예로, 본원에 기술된 임의의 IL-10 단백질)를 인코딩하는 서열을 포함하는 핵산 (예로, 벡터)일 수 있다. 일부 구현예에서, 핵산은 IL-10 (예로, 인간 IL-10)을 인코딩하는 서열을 포함한다. 일부 구현예에서, 핵산은 재조합 IL-10 (예로, 재조합 인간 IL-10)을 인코딩하는 서열을 포함한다.
핵산은 예로, 벡터일 수 있다. 일부 구현예에서, 벡터는 바이러스성 벡터 (예로, 아데노바이러스 벡터, 헤르페스바이러스 벡터, 배큘로바이러스 벡터 또는 레트로바이러스 벅터)일 수 있다. 벡터는 또한 예로 플라스미드 또는 코스미드일 수 있다. 벡터의 추가적인 예는 당해 기술분야에 공지되어 있다. 벡터는 IL-10 수용체 작용제 (예로, 본원에 기술된 임의의 재조합 IL-10 단백질)를 인코딩하는 서열에 작동적으로 연결된 프로모터를 포함할 수 있다.
IL-10 수용체 작용제를 인코딩하는 핵산을 포함하는 조성물의 비-제한적인 예는 XT-150 (Xalud Therapeutics)이다.
IL-10 수용체 작용제의 추가적인 예
일부 구현예에서, 재조합 세포는 재조합 그램-양성 박테리아 세포 (예로, 유전적으로 변형된 Lactococcus lactis (LL-Thy12)이다 (예로, Steidler et al., Science 289: 1352-1355, 2000; Braat et al., Clin. Gastroenterol. Heptal. 4: 754-759, 2006 참조). 일부 구현예에서, 재조합 세포는 IL-10 수용체 작용제 (예로, 재조합 IL-10 단백질)를 분비하는 재조합 그램-음성 박테리아 세포 (예로, Shigella flexneri 세포)이다 (Chamekh et al., J. Immunol. 180(6): 4292-4298, 2008).
일부 구현예에서, IL-10 수용체 작용제는 상이한 세포 (예로, 대식구)에 의해 IL-10 생산 및 분비를 유도하는 세포 (예로, Clostridium butyricum 세포)이다 (예로, Hayashi et al., 세포 Host Microbe 13: 711-722, 2013). 일부 구현예에서, IL-10 수용체 작용제는 리포테이코산이 결핍되고 상이한 세포 (예로, 가지 세포)에 의해 IL-10 생산 및 분비를 유도하는 재조합 박테리아 세포 (예로, Lactobacillus acidophilus 세포)이다 (예로, Mohamadzadeh et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 108(Suppl. 1): 4623-4630, 2011; Konstantinov et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 105(49): 19474-9, 2008). 일부 구현예에서, IL-10 수용체 작용제는 상이한 세포 (예로 면역 세포)에서 IL-10 분비를 유도하는 상청액에서 유지되는 박테리아 세포 또는 박테리아 세포의 단편 (예로, Faecalibacterium prausnitzii 세포 또는 Faecalibacterium prausnitzii 상청액)이다 (예로, Sokol et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 105(43): 16731-16736, 2008) 참조.
다른 IL-10 수용체 작용제의 추가적인 예는 예로, 본원에 이들의 전문이 통합되는 미국 특허 6,936,586; 국제특허출원 WO 96/01318; WO 91/00349; WO 13/130913에 기술된다.
14. 글래티라머 아세테이트
이전에 공중합체-1으로 알려진 글래티라머 아세테이트는 자연 발생하는 아미노산: L-글루탐산, L-알라닌, L-타이로신 및 L-라이신을 평균 몰 분율 0.141, 0.427, 0.095 및 0.338로 각각 포함하는 합성 폴리펩티드의 아세테이트 염으로 구성된다. 글래티라머 아세테이트의 평균 분자량은 4,700 내지 11,000 달톤이다.
화학적으로, 글래티라머 아세테이트는 L-알라닌, L-라이신, L-타이로신을 갖는 L-글루탐산 중합체 아세테이트 (염)이라고 지정된다. 글래티라머 아세테이트의 CAS 번호는 CAS-147245-92-9이다. 글래티라머 아세테이트의 IUPAC 명칭은 아세트산; (2S)-2-아미노-3-(4-하이드록시페닐)프로판산; (2S)-2-아미노펜탄이산; (2S)-2-아미노프로판산; (2S)-2,6-디아미노헥산산이다.
글래티라머 아세테이트는 이스라엘 테나 제약사에 의해 코파존®의 활성 성분으로서 시판된다. 코파존®은 맑은 무색 내지 약간의 노란색, 무균의 비병원성 용액이다. 각각의 1 mL 코파존® 용액은 20 mg 또는 40 mg의 글래티라머 아세테이트 및 40 mg의 만니톨을 포함한다. 코파존® 용액의 pH는 대략 5.5 내지 7.0이다. 코파존® 20 mg/mL은 FDA-승인된 산물이다. 미리 충전된 주사기에서의 코파존® 40 mg/mL은 활성 성분 글래티라머 아세테이트의 더 새로운 제형물로서 개발되었다.
글래티라머 아세테이트는 다발성 경화증을 치료하는 용도에 추가하여 염증 및 자가면역 질환의 치료에 유용한 것으로서 알려져 있다. 예로, 본원에 이들의 전문이 참고문헌으로 통합되는 미국 특허 7,033,582, 7,053,043, 7,074,580, 7,279,172 및 7,425,332 참조. 글래티라머 아세테이트는 다수의 마우스 모델에서 염증을 치료적으로 감소시키고 염증성 장 질환 (IBD)의 병리학적 소견을 개선하는 것으로 확인되어 왔다 (예로, 본원에 각각 이의 전문이 참고문헌으로 통합되는 Aharoni et al., J. of Pharmacology and Experimental Therapeutics 318: 68-78, 2006; Yao et al., Eur. J. Immunol. 43: 125-136, 2013; 및 Yablecovitch et al., J. of Pharmacology and Experimental Therapeutics 337: 391-399, 2011 참조).
다양힌 글래티라머 아세테이트 제형물 및 글래티라머 아세테이트 및 글래티라머 아세테이트 제형물의 제조 방법은 예를 들면, 본원에 이들의 전문이 참고문헌으로 통합되는 미국 특허 8,399,413, 8,859,489, 8,920,373, 8,921,116, 8,969,302, 8,993,722, 9,018,170, 9,029,507, 9,155,775 및 9,402,874에 기술되어 있다.
15. CD40/CD40L 저해제
용어 "CD40/CD40L 저해제"는 CD40 또는 CD40L (CD154) 발현 및/또는 CD40L (CD154)에 결합하는 CD40의 능력을 감소시키는 제제를 말한다. CD40은 이의 리간드 CD40L (CD154)에 결합하는 공동자극 수용체이다.
일부 구현예에서, CD40/CD40L 저해제는 CD40L과 상호작용하는 CD40의 능력을 차단함으로써 CD40 및 CD40L 사이의 결합을 감소시킬 수 있다. 일부 구현예에서, CD40/CD40L 저해제는 CD40과 상호작용하는 CD40L의 능력을 차단함으로써 CD40 및 CD40L 사이의 결합을 감소시킬 수 있다. 일부 구현예에서, CD40/CD40L 저해제는 CD40 또는 CD40L의 발현을 감소시킨다. 일부 구현예에서, CD40/CD40L 저해제는 CD40의 발현을 감소시킨다. 일부 구현예에서, CD40/CD40L 저해제는 CD40L의 발현을 감소시킨다.
일부 구현예에서, CD40/CD40L 저해제는 억제성 핵산, 항체 또는 이의 항원-결합 단편, 융합 단백질 또는 소분자이다. 일부 구현예에서, 억제성 핵산은 작은 간섭 RNA, 안티센스 핵산, 앱타머 또는 마이크로RNA이다. 예시적인 CD40/CD40L 저해제는 본원에 기술되어 있다. CD40/CD40L 저해제의 추가적인 예는 당해 기술분야에 공지되어 있다.
상이한 억제성 핵산의 예시적인 관점은 하기에 기술된다. 포유동물 세포에서 CD40 또는 CD40L mRNA의 발현을 감소시킬 수 있는 억제성 핵산의 임의의 예는 시험관내에서 합성될 수 있다. 포유동물 세포에서 CD40 또는 CD40L mRNA의 발현을 감소시킬 수 있는 억제성 핵산은 안티센스 핵산 분자, 예로 뉴클레오티드 서열이 CD40 또는 CD40L mRNA의 전부 또는 일부에 상보적인 핵산 분자를 포함한다.
억제성 핵산
안티센스 핵산 분자는 CD40 또는 CD40L 단백질을 인코딩하는 뉴클레오티드 서열의 코딩 가닥의 비-코딩 영역의 전부 또는 일부에 상보적일 수 있다. 비-코딩 영역 (5' 및 3' 미해독 영역)은 유전자의 코딩 영역을 연접하는 5' 및 3' 서열이고, 아미노산으로 해독되지 않는다. CD40 또는 CD40L 저해제인 일부 예시적인 안티센스 핵산은 미국 특허 6,197,584 및 7,745,609; Gao et al., Gut 54(1): 70-77, 2005; Arranz et al., J. Control Release 165(3): 163-172, 2012; Donner et al., Mol. Ther. Nucleic acids 4: e265, 2015에 기술되어 있다.
억제성 핵산의 또 다른 예는 CD40 또는 CD40L 단백질을 인코딩하는 핵산에 대한 특이성 (예로, CD40 또는 CD40L mRNA에 대한 특이성)을 갖는 리보자임이다.
억제성 핵산은 또한 삼중 나선 구조를 형성하는 핵산 분자일 수 있다. 예를 들면, CD40 또는 CD40L 폴리펩티드의 발현은 CD40 또는 CD40L 폴리펩티드를 인코딩하는 유전자의 조절 부위 (예로, 프로모터 및/또는 인핸서, 예로 전사 개시 시작 상태의 적어도 1 kb, 2 kb, 3 kb, 4 kb, 또는 5 kb 상류 서열)에 상보적인 뉴클레오티드 서열을 표적하여 표적 세포에서 유전자의 전사를 막는 삼중 나선 구조를 형성함으로써 억제될 수 있다.
억제성 핵산은 CD40 또는 CD40L mRNA의 수준을 감소시키는 siRNA 분자일 수 있다. CD40/CD40L 저해제인 작은 간섭 RNA (siRNA)의 비-제한적인 예는, 예로 Pluvinet et al., Blood 104: 3642-3646, 2004; Karimi et al., Cell Immunol. 259(1): 74-81, 2009; 및 Zheng et al., Arthritis Res. Ther. 12(1): R13, 2010에 기술되어 있다. CD40/CD40L를 표적하는 작은 헤어핀 RNA (shRNA)의 비-제한적인 예는 Zhang et al., Gene Therapy 21: 709-714, 2014에 기술되어 있다. CD40/CD40L 저해제를 표적하는 마이크로RNA의 비-제한적인 예는 예를 들면, miR146a (Chen et al., FEBS Letters 585(3): 567-573, 2011), miR-424 및 miR-503 (Lee et al., Sci. Rep. 7:2528, 2017)을 포함한다.
CD40/CD40L 저해제인 앱타머의 비-제한적인 예는 Soldevilla et al., Biomaterials 67: 274-285, 2015에 기술되어 있다.
항체
일부 구현예에서, CD40/CD40L 저해제는 항체 또는 이의 항원-결합 단편 (예로, Fab 또는 scFv)이다. 일부 구현예에서, 본원에 기술된 항체 또는 항원-결합 단편은 CD40 또는 CD40L, 또는 CD40 및 CD40L 둘 다에 특이적으로 결합한다.
특정 구현예에서, 항체는 PG102 (Pangenetics)(Bankert et al., J. Immunol. 194(9): 4319-4327, 2015); 2C10 (Lowe et al., Am. J. Transplant 12(8): 2079-2087, 2012); ASKP1240 (Bleselumab) (Watanabe et al., Am. J. Transplant 13(8): 1976-1988, 2013); 4D11 (Imai et al., Transplantation 84(8): 1020-1028, 2007); BI 655064 (Boehringer Ingelheim) (Visvanathan et al., 2016 American College of Rheumatology Annual Meeting, Abstract 1588, September 28, 2016); 5D12 (Kasran et al., Aliment. Pharmacol. Ther., 22(2): 111-122, 2005; Boon et al., Toxicology 174(1): 53-65, 2002); 루플리주맙 (hu5c8) (Kirk et al., Nat. Med. 5(6): 686-693, 1999); CHIR12.12 (HCD122) (Weng et al., Blood 104(11): 3279, 2004; Tai et al., Cancer Res. 65(13): 5898-5906, 2005); CDP7657 (Shock et al., Arthritis Res. Ther. 17(1): 234, 2015); BMS-986004 도메인 항체 (dAb) (Kim et al., Am. J. Transplant. 17(5): 1182-1192, 2017); 5c8 (Xie et al., J. Immunol. 192(9): 4083-4092, 2014); 다세투주맙 (SGN-40) (Lewis et al., Leukemia 25(6): 1007-1016, 2011; 및 Khubchandani et al., Curr. Opin. Investig. Drugs 10(6): 579-587, 2009); 루카투무맙 (HCD122) (Bensinger et al., Br. J. Haematol. 159: 58-66, 2012; 및 Byrd et al., Leuk. Lymphoma 53(11): 10.3109/10428194.2012.681655, 2012); PG102 (FFP104) (Bankert et al., J. Immunol. 194(9): 4319-4327, 2015); Chi Lob 7/4 (Johnson et al., J. Clin. Oncol. 28: 2507, 2019); 및 ASKP1240 (Okimura et al., Am. J. Transplant. 14(6): 1290-1299, 2014; 및 Ma et al., Transplantation 97(4): 397-404, 2014)의 ㅎd원-결합 단편 또는 부분을 포함하거나 이로 구성된다.
CD40/CD40L 항체 및 이의 항원-결합 단편의 추가의 안내는, 예를 들면 각각 이의 전문이 참고문헌으로 통합되는 미국 특허 5,874,082; 7,169,389; 7,271,152; 7,288,252; 7,445,780; 7,537,763, 8,277,810; 8,293,237, 8,551,485; 8,591,900; 8,647,625; 8,784,823; 8,852,597; 8,961,976; 9,023,360, 9,028,826; 9,090,696; 9,221,913; 미국 특허출원 2014/0093497; 및 US2015/0017155에 기술되어 있다.
융합 및 절단된 단백질 및 펩티드
일부 구현예에서, CD40/CD40L 저해제는 융합 단백질, 절단된 단백질 (예로, 용해성 수용체) 또는 펩티드이다. 일부 구현예에서, CD40/CD40L 저해제는 예를 들면 국제특허출원 WO 01/096397에 개시된 바와 같은 절단된 단백질이다. 일부 구현예에서, CD40/CD40L 저해제는 고리상 펩티드와 같은 펩티드이다 (예로, 미국 특허 8,802,634; Bianco et al., Org. Biomol. Chem. 4: 1461-1463, 2006; Deambrosis et al., J. Mol. Med. 87(2): 181-197, 2009; Vaitaitis et al., Diabetologia 57(11): 2366-2373, 2014 참조). 일부 구현예에서, CD40/CD40L 저해제는 CD40 리간드 결합제, 예를 들면 종양 괴사인자 수용체-연관된 인자 (TRAF): TRAF2, TRAF3, TRAF6, TRAF5 및 TTRAP 또는 E3 유비퀴틴-단백질 라이게이즈 RNF128이다.
소분자
일부 구현예에서, CD40/CD40L 저해제는 소분자이다 (예로, 미국 특허 7,173,046; 미국 특허출원 2011/0065675 참조). 일부 구현예에서, 소분자는 바이오8988 (Silvian et al., ACS Chem. Biol. 6(6): 636-647, 2011); 수라민 (Margolles-Clark et al., Biochem. Pharmacol. 77(7): 1236-1245, 2009); 작은-분자 유기 염료 (Margolles-Clark et al., J. Mol. Med. 87(11): 1133-1143, 2009; Buchwald et al., J. Mol. Recognit. 23(1): 65-73, 2010); 나프탈렌설폰산 유도체 (Margolles-Clark et al., Chem. Biol. Drug Des. 76(4):305-313, 2010) 또는 이들의 변이체이다.
16. CD3 저해제
용어 "CD3 저해제"는 TCR-α, TCR-β, TCR-δ 및 TCR-γ 중 하나 이상과 결합하는 CD3γ, CD3δ, CD3ε 및 CD3ζ 중 하나 이상의 능력을 감소시키는 제제를 말한다. 일부 구현예에서, CD3 저해제는 TCR-α, TCR-β, TCR-δ 및 TCR-γ 중 하나 이상과 상호작용하는 CD3γ, CD3δ, CD3ε 및 CD3ζ 중 하나 이상의 능력을 차단함으로써 CD3γ, CD3δ, CD3ε 및 CD3ζ 중 하나 이상 및 TCR-α, TCR-β, TCR-δ 및 TCR-γ 중 하나 이상 사이의 상호작용을 감소시킬 수 있다.
일부 구현예에서, CD3 저해제는 항체 또는 이의 항원-결합 단편, 융합 단백질 또는 소분자이다. 예시적인 CD3 저해제는 본원에 기술되어 있다. CD3 저해제의 추가적인 예는 당해 기술분야에 공지되어 있다.
항체
일부 구현예에서, CD3 저해제는 항체 또는 이의 항원-결합 단편 (예로, Fab 또는 scFv)이다. 일부 구현예에서, CD3 저해제는 CD3γ에 특이적으로 결합하는 항체 또는 항원-결합 단편이다. 일부 구현예에서, CD3 저해제는 CD3δ에 특이적으로 결합하는 항체 또는 항원-결합 단편이다. 일부 구현예에서, CD3 저해제는 CD3ε에 특이적으로 결합하는 항체 또는 항원-결합 단편이다. 일부 구현예에서, CD3 저해제는 CD3ζ에 특이적으로 결합하는 항체 또는 항원-결합 단편이다. 일부 구현예에서, CD3 저해제는 CD3γ, CD3δ, CD3ε 및 CD3ζ 중 2개 이상에 특이적으로 결합하는 항체 또는 항원-결합 단편이다.
특정 구현예에서, 항체는 비지루주맙 (Nuvion; HuM-291; M291; SMART 항-CD3 항체) (Carpenter et al., Biol. Blood Marrow Transplant 11(6): 465-471, 2005; Trajkovic Curr. Opin. Investig. Drugs 3(3): 411-414, 2002; Malviya et al., J. Nucl. Med. 50(10): 1683-1691, 2009); 무로모납-CD3 (오르토클론 OKT3) (Hori et al., Surg. Today 41(4): 585-590, 2011; Norman Ther. Drug Monit. 17(6): 615-620, 1995; 및 Gramatzki et al., Leukemia 9(3): 382-390, 19); 오텔리지주맙 (TRX4) (Vossenkamper et al., Gastroenterology 147(1): 172-183, 2014; 및 Wiczling et al., J. Clin. Pharmacol. 50(5): 494-506, 2010); 포라루맙 (NI-0401) (Ogura et al., Clin. Immunol. 183: 240-246; 및 van der Woude et al., Inflamm. Bowel Dis. 16: 1708-1716, 2010); ChAgly CD3; 테플리주맙 (MGA031) (Waldron-Lynch et al., Sci. Transl. Med. 4(118): 118ra12, 2012; 및 Skelley et al., Ann. Pharmacother. 46(10): 1405-1412, 2012); 또는 카투마조맙 (레모밥®) (Linke et al., Mabs 2(2): 129-136, 2010; 및 Bokemeyer et al., Gastric Cancer 18(4): 833-842, 2015)의 항원-결합 단편 또는 부분을 포함하거나 이로 구성된다.
항체 또는 항체 단편인 CD3 저해제의 추가적인 예는, 예로 본원에 각각 이들의 전문이 참고문헌으로 통합되는 미국 특허출원 공개 2017/0204194, 2017/0137519, 2016/0368988, 2016/0333095, 2016/0194399, 2016/0168247, 2015/0166661, 2015/0118252, 2014/0193399, 2014/0099318, 2014/0088295, 2014/0080147, 2013/0115213, 2013/0078238, 2012/0269826, 2011/0217790, 2010/0209437, 2010/0183554, 2008/0025975, 2007/0190045, 2007/0190052, 2007/0154477, 2007/0134241, 2007/0065437, 2006/0275292, 2006/0269547, 2006/0233787, 2006/0177896, 2006/0165693, 2006/0088526, 2004/0253237, 2004/0202657, 2004/0052783, 2003/0216551, 및 2002/0142000에 기술되어 있다. 항체 또는 항원-결합 항체 단편인 추가적인 CD3 저해제는, 예로 Smith et al., J. Exp. Med. 185(8): 1413-1422, 1997; Chatenaud et al., Nature 7: 622-632, 2007에 기술되어 있다.
일부 구현예에서, CD3 저해제는 이중특이적 항체 (예로, JNJ-63709178) (Gaudet et al., Blood 128(22): 2824, 2016); JNJ-64007957 (Girgis et al., Blood 128: 5668, 2016); MGD009 (Tolcher et al., J. Clin. Oncol. 34: 15, 2016); ERY974 (Ishiguro et al., Sci. Transl. Med. 9(410): pii.eaal4291, 2017); AMV564 (Hoseini and Cheung Blood Cancer J. 7: e522, 2017); AFM11 (Reusch et al.,MAbs 7(3): 584-604, 2015); 두보르투지주맙 (JNJ 64052781); RO6958688; 블리나투모맙 (블린사이토®; AMG103) (Ribera Expert Rev. Hematol. 1: 1-11, 2017; 및 Mori et al., N Engl. J. Med. 376(23): e49, 2017); XmAb13676; 또는 REGN1979 (Bannerji et al., Blood 128: 621, 2016; 및 Smith et al., Sci. Rep. 5: 17943, 2015))를 포함하거나 이들로 구성된다.
일부 구현예에서, CD3 저해제는 삼중특이적 항체 (예로, 에르투마조맙 (Kiewe and Thiel, Expert Opin. Investig. Drugs 17(10): 1553-1558, 2008; 및 Haense et al., BMC Cancer 16: 420, 2016); 또는 FBTA05 (Bi20; Lymphomun) (Buhmann et al., J. Transl. Med. 11: 160, 2013; 및 Schuster et al., Br. J. Haematol. 169(1): 90-102, 2015))를 포함하거나 이들로 구성된다.
융합 및 절단된 단백질 및 펩티드
일부 구현예에서, CD3 저해제는 융합 단백질, 절단된 단백질 (예로, 용해성 수용체) 또는 펩티드이다. 일부 구현예에서, CD3 저해제는 융합 단백일 수 있다 (예로, Lee et al., Oncol. Rep. 15(5): 1211-1216, 2006 참조).
소분자
일부 구현예에서, CD3 저해제는 이중특이적 소분자-항체 컨쥬게이트를 포함하거나 이로 구성된다 (예로, Kim et al., PNAS 110(44): 17796-17801, 2013; Viola et al., Eur. J. Immunol. 27(11): 3080-3083, 1997 참조).
17. CD14 저해제
용어 "CD14 저해제"는 지질다당류 (LPS)에 결합하는 CD14의 능력을 감소시키는 제제를 말한다. CD14는 지질다당류-결합 단백질 (LBP)의 존재 시 LPS에 결합하는 톨-유사 수용체 4 (TLR4)와 함께 공동-수용체로서 작용한다.
일부 구현예에서, CD14 저해제는 LPS와 상호작용하는 CD14의 능력을 차단함으로써 CD14 및 LPS 사이의 결합을 감소시킬 수 있다.
일부 구현예에서, CD14 저해제는 항체 또는 이의 항원-결합 단편이다. 일부 구현예에서, CD14 저해제는 소분자이다. 예시적인 CD14 저해제는 본원에 기술되어 있다. CD14 저해제의 추가적인 예는 당해 기술분야에 공지되어 있다.
항체
일부 구현예에서, CD14 저해제는 항체 또는 이의 항원-결합 단편 (예로, Fab 또는 scFv)이다. 일부 구현예에서, CD14 저해제는 CD14에 특이적으로 결합하는 항체 또는 항원-결합 단편이다.
특정 구현예에서, 항체는 IC14의 항원-결합 단편 또는 부분을 포함하거나 이로 구성된다 (Axtelle and Pribble, J. Endotoxin Res. 7(4): 310-314, 2001; Reinhart et al., Crit. Care Med. 32(5): 1100-1108, 2004; Spek et al., J. Clin. Immunol. 23(2): 132-140, 2003). 항-CD14 항체 및 CD14 저해제의 추가적인 예는, 예로 본원에 이의 전문이 통합되는국제특허출원 WO 2015/140591 및 WO 2014/122660에 기술되어 있다.
항체 또는 항체 단편인 CD14 저해제의 추가적인 예는, 예로 본원에 각각이 참고문헌으로 통합되는 미국 특허출원 일련번호 2017/0107294, 2014/0050727, 2012/0227412, 2009/0203052, 2009/0029396, 2008/0286290, 2007/0106067, 2006/0257411, 2006/0073145, 2006/0068445, 2004/0092712, 2004/0091478, 및 2002/0150882 (예로, CD14 저해제를 설명하는 섹션)에 기술되어 있다.
소분자
일부 구현예에서, CD14 저해제는 소분자이다. 소분자인 CD14 저해제의 비-제한적인 예는 기술되어 있고, 예로 메틸 6-디옥시-6-N-디메틸-N-고리펜틸암모늄-2, 3-디-O-테트라데실-α-D-글루코피라노시드 요오드화물 (IAXO-101); 메틸 6-디옥시-6-아미노-2,3-디-O-테트라데실-α-D-글루코피라노시드 (IAXO-102); N-(3,4-비스-테트라데실옥시-벤질)-N-고리펜틸-N,N-디메틸암모늄 요오드화물 (IAXO-103); 및 IMO-9200이다.
소분자인 CD14 저해제의 추가적인 예는 당해 기술분야에 공지되어 있다.
18. CD20 저해제
용어 "CD20 저해제"는 포유동물 세포의 표면 상에 발현된 CD20에 특이적으로 결합하는 제제를 말한다.
일부 구현예에서, CD20 저해제는 항체 또는 이의 항원-결합 단편 또는 융합 단백질 또는 펩티드이다. 예시적인 CD20 저해제는 본원에 기술되어 있다.
CD20 저해제의 추가적인 예는 당해 기술분야에 공지되어 있다.
항체
일부 구현예에서, CD20 저해제는 항체 또는 이의 항원-결합 단편 (예로, Fab 또는 scFv)이다.
특정 구현예에서, 항체는 리투지맙 (리투잔®, 맙테라®, MK-8808) (Ji et al., Indian J. Hematol. Blood Transfus. 33(4): 525-533, 2017; 및 Calderon-Gomez and Panes Gastroenterology 142(1): 1741-76, 2012); -PF-05280586; 오크레리주맙 (오크레부스TM) (Sharp N. Engl. J. Med. 376(17): 1692, 2017); 오파투무맙 (아르제라®; HuMax-CD20) (AlDallal Ther. Clin. Risk Manag. 13: 905-907, 2017; 및 Furman et al., Lancet Haematol. 4(1): e24-e34, 2017); PF-05280586 (Williams et al., Br. J. Clin. Pharmacol. 82(6): 1568-1579, 2016; 및 Cohen et al., Br. J. Clin. Pharmacol. 82(1): 129-138, 2016); 오비누투주맙 (가자이바®) (Reddy et al., Rheumatology 56(7): 1227-1237, 2017; 및 Marcus et al., N. Engl. J. Med. 377(14): 1331-1344, 2017); 오카라투주맙 (AME-133v; LY2469298) (Cheney et al., Mabs 6(3): 749-755, 2014; 및 Tobinai et al., Cancer Sci. 102(2): 432-8, 2011); GP2013 (Jurczak et al., Lancet Haenatol. 4(8): e350-e361, 2017); IBI301; HLX01; 벨투주맙 (hA20) (Kalaycio et al., Leuk. Lymphoma 57(4): 803-811, 2016; 및 Ellebrecht et al., JAMA Dermatol. 150(12): 1331-1335, 2014); SCT400 (Gui et al., Chin. J. Cancer Res. 28(2): 197-208); 이브리투모맙 티우제탄 (제발린®) (Philippe et al., Bone Marrow Transplant 51(8): 1140-1142, 2016; 및 Lossos et al., Leuk. Lymphoma 56(6): 1750-1755, 2015); 우블리투지맙 (TG1101) (Sharman et al., Blood 124: 4679, 2014; 및 Sawas et al., Br. J. Haematol. 177(2): 243-253, 2017); LFB-R603 (Esteves et al., Blood 118: 1660, 2011; and Baritaki et al., Int. J. Oncol. 38(6): 1683-1694, 2011); 또는 tositumomab (Bexxar) (Buchegger et al., J. Nucl. Med. 52(6): 896-900, 2011; 및 William and Bierman Expert Opin. Biol. Ther. 10(8): 1271-1278, 2010)의 항원-결합 단편 또는 부분을 포함하거나 이로 구성된다. CD20 항체의 추가적인 예는 당해 기술분야에 공지되어 있다 (예로, 국제특허출원 WO 2008/156713 참조).
특정 구현예에서, 항체는 이중특이적 항체 (예로, XmAb13676; REGN1979 (Bannerji et al., Blood 128: 621, 2016; 및 Smith et al., Sci. Rep. 5: 17943, 2015); PRO131921 (Casulo et al., Clin. Immnol. 154(1): 37-46, 2014; 및 Robak and Robak BioDrugs 25(1): 13-25, 2011); 또는 아셀비아)의 항원-결합 단편 또는 부분을 포함하거나 이로 구성된다.
일부 구현예에서, CD20 저해제는 삼중특이적 항체 (예로, FBTA05 (Bi20; 림포뮨) (Buhmann et al., J. Transl. Med. 11: 160, 2013; 및 Schuster et al., Br. J. Haematol. 169(1): 90-102, 2015))를 포함하거나 이로 구성된다.
항체 또는 항원-결합 단편인 CD20의 추가적인 예는, 예로 본원에 각각이 이들의 전문이 참고문헌으로 통합되는 미국 특허출원 공개 2017/0304441, 2017/0128587, 2017/0088625, 2017/0037139, 2017/0002084, 2016/0362472, 2016/0347852, 2016/0333106, 2016/0271249, 2016/0243226, 2016/0115238, 2016/0108126, 2016/0017050, 2016/0017047, 2016/0000912, 2016/0000911, 2015/0344585, 2015/0290317, 2015/0274834, 2015/0265703, 2015/0259428, 2015/0218280, 2015/0125446, 2015/0093376, 2015/0079073, 2015/0071911, 2015/0056186, 2015/0010540, 2014/0363424, 2014/0356352, 2014/0328843, 2014/0322200, 2014/0294807, 2014/0248262, 2014/0234298, 2014/0093454, 2014/0065134, 2014/0044705, 2014/0004104, 2014/0004037, 2013/0280243, 2013/0273041, 2013/0251706, 2013/0195846, 2013/0183290, 2013/0089540, 2013/0004480, 2012/0315268, 2012/0301459, 2012/0276085, 2012/0263713, 2012/0258102, 2012/0258101, 2012/0251534, 2012/0219549, 2012/0183545, 2012/0100133, 2012/0034185, 2011/0287006, 2011/0263825, 2011/0243931, 2011/0217298, 2011/0200598, 2011/0195022, 2011/0195021, 2011/0177067, 2011/0165159, 2011/0165152, 2011/0165151, 2011/0129412, 2011/0086025, 2011/0081681, 2011/0020322, 2010/0330089, 2010/0310581, 2010/0303808, 2010/0183601, 2010/0080769, 2009/0285795, 2009/0203886, 2009/0197330, 2009/0196879, 2009/0191195, 2009/0175854, 2009/0155253, 2009/0136516, 2009/0130089, 2009/0110688, 2009/0098118, 2009/0074760, 2009/0060913, 2009/0035322, 2008/0260641, 2008/0213273, 2008/0089885, 2008/0044421, 2008/0038261, 2007/0280882, 2007/0231324, 2007/0224189, 2007/0059306, 2007/0020259, 2007/0014785, 2007/0014720, 2006/0121032, 2005/0180972, 2005/0112060, 2005/0069545, 2005/0025764, 2004/0213784, 2004/0167319, 2004/0093621, 2003/0219433, 2003/0206903, 2003/0180292, 2003/0026804, 2002/0039557, 2002/0012665 및 2001/0018041 (예로, CD20 저해제를 설명하는 섹션)에 기술되어 있다.
펩티드 및 융합 단백질
일부 구현예에서, CD20 저해제는 면역독소 (예로, MT-3724 (Hamlin Blood 128: 4200, 2016))이다.
일부 구현예에서, CD20 저해제는 융합 단백질 (예로, TRU-015 (Rubbert-Roth Curr. Opin. Mol. Ther. 12(1): 115-123, 2010))이다. 융합 단백질인 CD20 저해제의 추가적인 예는, 예로 본원에 이들의 전문이 참고문헌으로 통합되는 미국 특허출원 공개 2012/0195895, 2012/0034185, 2009/0155253, 2007/0020259 및 2003/0219433 (예로, CD20 저해제를 설명하는 섹션)에 기술되어 있다.
19. CD25 저해제
용어 "CD25 저해제"는 CD25 (예로, 인터루킨-2 수용체 알파 사슬으로도 불림)의 인터루킨-2에 결합하는 능력을 감소시키는 제제를 말한다. CD25는 인터루킨-2 수용체 베타 사슬 및 인터루킨-2 공통 감마 사슬과의 복합체를 형성한다.
일부 구현예에서, CD25 저해제는 항체 또는 이의 항원-결합 단편 또는 융합 단백질이다. 예시적인 CD25 저해제는 본원에 기술되어 있다. CD25 저해제의 추가적인 예는 당해 기술분야에 공지되어 있다.
항체
일부 구현예에서, CD25 저해제는 항체 또는 이의 항원-결합 단편 (예로, Fab 또는 scFv)이다. 일부 구현예에서, CD25 저해제는 CD25에 특이적으로 결합하는 항체 또는 이의 항원-결합 단편이다. 일부 구현예에서, CD25 저해제는 IL-2에 특이적으로 결합하는 항체이다.
특정 구현예에서, 항체는 바실리지맙 (시물렉트TM) (Wang et al., Clin. Exp. Immunol. 155(3): 496-503, 2009; 및 Kircher et al., Clin. Exp. Immunol. 134(3): 426-430, 2003); 다크리주맙 (제나팍스; 진브리타®) (Berkowitz et al., Clin. Immunol. 155(2): 176-187, 2014; 및 Bielekova et al., Arch Neurol. 66(4): 483-489, 2009); 또는 IMTOX-25의 항원-결합 단편 또는 부분을 포함하거나 이로 구성된다.
일부 구현예에서, CD25 저해제는 항체-약물-컨쥬게이트 (예로, ADCT-301 (Flynn et al., Blood 124: 4491, 2014))이다.
항체인 CD25 저해제의 추가적인 예는 당해 기술분야에 공지되어 있다 (예로, 국제특허출원 WO 2004/045512 참조). 항체 또는 항원-결합 단편인 CD25 저해제의 추가적인 예는, 예로 본원에 각각이 참고문헌으로 통합되는 미국 특허출원 공개 2017/0240640, 2017/0233481, 2015/0259424, 2015/0010539, 2015/0010538, 2012/0244069, 2009/0081219, 2009/0041775, 2008/0286281, 2008/0171017, 2004/0170626, 2001/0041179 및 2010/0055098 (예로, CD25 저해제를 설명한 섹션).
융합 단백질
일부 구현예에서, CD25 저해제는 융합 단백질이다. 예로, Zhang et al., PNAS 100(4): 1891-1895, 2003 참조.
19. CD28 저해제
용어 "CD28 저해제"는 CD80 및 CD86 중 하나 또는 둘 다에 결합하는 CD28의 능력을 감소시키는 제제를 말한다. CD28은 이의 리간드 CD80 (B7.1으로도 불림) 및 CD86 (B7.2으로도 불림)에 결합하는 수용체이다.
일부 구현예에서, CD28 저해제는 CD80과 결합하는 CD28의 능력을 차단함으로써 CD28 및 CD80 사이의 결합을 감소시킬 수 있다. 일부 구현예에서, CD28 저해제는 CD86과 결합하는 CD28의 능력을 차단함으로써 CD28 및 CD86 사이의 결합을 감소시킬 수 있다. 일부 구현예에서, CD28 저해제는 CD80 및 CD86 각각에 대한 CD28의 결합을 감소시킬 수 있다.
일부 구현예에서, CD28 저해제는 항체 또는 이의 항원-결합 단편, 융합 단백질 또는 펩티드이다. 예시적인 CD28 저해제는 본원에 기술되어 있다. CD28 저해제의 추가적인 예는 당해 기술분야에 공지되어 있다.
항체
일부 구현예에서, CD28 저해제는 항체 또는 이의 항원-결합 단편 (예로, Fab 또는 scFv)이다.
일부 구현예에서, CD28 저해제는 단가의 Fab' 항체 (예로, CFR104)이다 (Poirier et al., Am. J. Transplant 15(1): 88-100, 2015).
항체 또는 항원-결합 단편인 CD28 저해제의 추가적인 예는, 예로 본원에 각각 이들의 전문이 참고문헌으로 통합되는 미국 특허출원 공개 2017/0240636, 2017/0114136, 2016/0017039, 2015/0376278, 2015/0299321, 2015/0232558, 2015/0150968, 2015/0071916, 2013/0266577, 2013/0230540, 2013/0109846, 2013/0078257, 2013/0078236, 2013/0058933, 2012/0201814, 2011/0097339, 2011/0059071, 2011/0009602, 2010/0266605, 2010/0028354, 2009/0246204, 2009/0117135, 2009/0117108, 2008/0095774, 2008/0038273, 2007/0154468, 2007/0134240, 2007/0122410, 2006/0188493, 2006/0165690, 2006/0039909, 2006/0009382, 2006/0008457, 2004/0116675, 2004/0092718, 2003/0170232, 2003/0086932, 2002/0006403, 2013/0197202, 2007/0065436, 2003/0180290, 2017/0015747, 2012/0100139 및 2007/0148162 (예로, CD28 저해제를 설명한 섹션)에 기술되어 있다.
융합 단백질 및 펩티드
일부 구현예에서, CD28 저해제는 융합 단백질이다 (예로, 미국 특허 US 5,521,288; 및 US 2002/0018783 참조). 일부 구현예에서, CD28 저해제는 아바타셉트 (오렌시아®)이다 (Herrero-Beaumont et al., Rheumatol. Clin. 8: 78-83, 2012; 및 Korhonen and Moilanen Basic Clin. Pharmacol. Toxicol. 104(4): 276-284, 2009).
일부 구현예에서, CD28 저해제는 펩티드 모방체 (예로, AB103)(예로, Bulger et al., JAMA Surg. 149(6): 528-536, 2014) 또는 합성 펩토이드 (예로, Li et al., Cell Mol. Immunol. 7(2): 133-142, 2010 참조)이다.
21. CD49 저해제
용어 "CD49 저해제"는 이의 리간드 (예로, MMP1) 중 하나에 결합하는 CD49의 능력을 감소시키는 제제를 말한다. 일부 구현예에서, CD49 저해제는 항체 또는 이의 항원-결합 단편이다. 예시적인 CD49 저해제는 본원에 기술되어 있다. CD49 저해제의 추가적인 예는 당해 기술분야에 공지되어 있다.
항체
일부 구현예에서, CD49 저해제는 항체 또는 이의 항원-결합 단편 (예로, Fab 또는 scFv)이다.
특정 구현예에서, 항체는 나탈리주맙 (타이사브리®; 안테그렌®) (예로, Pagnini et al., Expert Opin. Biol. Ther. 17(11): 1433-1438, 2017; 및 Chataway and Miller Neurotherapeutics 10(1): 19-28, 2013); 또는 바텔리주맙 (ELND-004))의 항원-결합 단편 또는 부분을 포함하거나 이로 구성된다.
22. CD89 저해제
용어 "CD89 저해제"는 IgA에 결합하는 CD89의 능력을 감소시키는 제제를 말한다. CD89는 IgA의 중쇄 불변 영역에 결합하는 막통과 당단백질이다. 일부 구현예에서, CD89 저해제는 IgA와 상호작용하는 CD89의 능력을 차단함으로써 CD89 및 IgA 사이의 결합을 감소시킬 수 있다. 일부 구현예에서, CD89 저해제는 항체 또는 이의 항원-결합 단편이다. 예시적인 CD89 저해제는 본원에 기술되어 있다. CD89 저해제의 추가적인 예는 당해 기술분야에 공지되어 있다.
항체
일부 구현예에서, CD89 저해제는 항체 또는 이의 항원-결합 단편 (예로, Fab 또는 scFv)이다.
특정 구현예에서, 항체는 HF-1020의 항원-결합 단편 또는 부분을 포함하거나 이로 구성된다. CD89 항체의 추가적인 예는 당해 기술분야에 공지되어 있다 (예로, 국제특허출원 WO 2002/064634 참조).
23. 케모카인/케모카인 수용체 저해제
용어 "케모카인/케모카인 수용체 저해제"는 이의 수용체에 결하는 케모카인의 능력을 감소시키는 제제를 말하고, 여기서 케모카인은 CXCL10 (IL-10), CCL11, 또는 ELR 케모카인 중 하나이고, 케모카인 수용체는 CCR2 또는 CCR9이다.
CXCL10 (IP-10) 저해제
본원에 사용된 바 "CXCL10", "인터페론 감마-유도성 단백질 10" 및 "IP-10"은 상호교환적으로 사용될 수 있다. CXCL10은 CXCR3 수용체 (예로, CXCR3-A 또는 CXCR3-B)에 결합한다.
용어 "CXCL10 저해제"는 CXCR3 수용체 (예로, CXCR3-A 및/또는 CXCR3-B)에 결합하는 CXCL10의 능력을 감소시키는 제제를 말한다.
일부 구현예에서, CXCL10 저해제는 CXCR3-A와 상호작용하는 CXCL10의 능력을 차단함으로써 CXCL10 및 CXCR3-A 사이의 결합을 감소시킬 수 있다. 일부 구현예에서, CXCL10 저해제는 CXCR3-B와 상호작용하는 CXCL10의 능력을 차단함으로써 CXCL10 및 CXCR3-B 사이의 결합을 감소시킬 수 있다.
일부 예에서, CXCL10 및 CXCR3 (예로, CXCR3-A 및/또는 CXCR3-B) 사이의 결합을 감소시키는 CXCL10 저해제는 소분자이다. 일부 예에서, CXCL10 및 CXCR3 (예로, CXCR3-A 및/또는 CXCR3-B) 사이의 결합을 감소시키는 CXCL10 저해제는 항체 또는 이의 항원-결합 단편이다. 일부 예에서, CXCL10 및 CXCR3 (예로, CXCR3-A 및/또는 CXCR3-B) 사이의 결합을 감소시키는 CXCL10 저해제는 펩티드 (예로, CXCR3 수용체, 예로, CXCR-A 및/또는 CXCR-B 중 하나 또는 둘 다의 펩티드 길항제)이다.
CXCL10 저해제 - 항체
일부 구현예에서, CXCL10 저해제는 항체 또는 이의 항원-결합 단편 (예로, Fab 또는 scFv)이다. 일부 구현예에서, 본원에 기술된 항체 또는 항원-결합 단편은 CXCL10 또는 CXCR3 수용체 (예로, CXCR3-A 및/또는 CXCR3-B) 또는 CXCL10 및 CXCR3 수용체 (예로, CXCR3-A 및/또는 CXCR3-B) 둘 다에 특이적으로 결합한다. 일부 구현예에서, CXCL10 저해제는 CXCR3-A 및 CXCR3-B 둘 다에 결합할 수 있다.
일부 예에서, CXCL10 저해제는 단일클론 항체 (mAb)이다 (예로, 국제특허출원 WO 05/58815). 예를 들면, CXCL10 저해제는 엘데루맙® (MDX-1100 또는 BMS-936557), BMS-986184 (Bristol-Meyers Squibb) 또는 NI-0801 (NovImmune)이다. 예로, Kuhne et al., J. Immunol. 178(1): S241, 2007; Sandborn et al., J. Crohns Colitis 11(7): 811-819, 2017; 및 Danese et al., Gastroenterology 147(5): 981-989, 2014 참조. 항체인 CXCL10 저해제의 추가적인 예는 본원에 각각이 이의 전문이 참고문헌으로 통합되는 미국 특허출원 공개 2017/0158757, 2017/0081413, 2016/0009808, 2015/0266951, 2015/0104866, 2014/0127229, 2014/0065164, 2013/0216549, 2010/0330094, 2010/0322941, 2010/0077497, 2010/0021463, 2009/0285835, 2009/0169561, 2008/0063646, 2005/0191293, 2005/0112119, 2003/0158392, 2003/0031645 및 2002/0018776; 및 국제특허출원 WO 98/11218 (예로, CXCL10 저해제의 설명)에 기술되어 있다.
CCL11 저해제
용어 "CCL11 저해제"는 CCR2, CCR3 및 CCR5 중 하나 이상에 결합하는 CCl11의 능력을 감소시키는 제제를 말한다..
일부 구현예에서, CCL11 저해제는 CCR2와 상호작용하는 CCL11의 능력을 차단함으로써 CCL11 및 CCR2 사이의 결합을 감소시킬 수 있다. 일부 구현예에서, CCL11 저해제는 CCR3과 상호작용하는 CCL11의 능력을 차단함으로써 CCL11 및 CCR3 사이의 결합을 감소시킬 수 있다. 일부 구현예에서, CCL11 저해제는 CCR5와 상호작용하는 CCL11의 능력을 차단함으로써 CCL11 및 CCR5 사이의 결합을 감소시킬 수 있다.
일부 구현예에서, CCL11 저해제는 항체 또는 이의 항원-결합 단편이다.
CCL11 저해제 - 항체
일부 구현예에서, CCL11 저해제는 항체 또는 이의 항원-결합 단편 (예로, Fab 또는 scFv)이다. 일부 구현예에서, 본원에 기술된 항체 또는 항원-결합 단편은 CCL11, CCR2, CCR3 또는 CCR5에 특이적으로 결합할 수 있거나, CCL11, CCR2, CCR3 및 CCR5 중 2개 이상에 특이적으로 결합할 수 있다. 일부 구현예에서, CCL11 저해제는 CCR2, CCR3 및 CCR5 중 2개 이상에 특이적으로 결합할 수 있다.
일부 예에서 케모카인/케모카인 수용체 저해제는 버틸리무맙 (Immune Pharmaceuticals), CCL11을 표적하는 항-에오탁신-1 단일클론 항체이고, 현재 궤양성 장염의 임상 연구 Ⅱ상이 진행 중이다. CCL11 저해제의 추가적인 예는 본원에 각각이 이의 전문이 참고문헌으로 통하되는 미국 특허출원 공개 2016/0289329, 2015/0086546, 2014/0342450, 2014/0178367, 2013/0344070, 2013/0071381, 2011/0274696, 2011/0038871, 2010/0074886, 2009/0297502, 2009/0191192, 2009/0169541, 2009/0142339, 2008/0268536, 2008/0241923, 2008/0241136, 2005/0260139, 2005/0048052, 2004/0265303, 2004/0132980, 2004/0126851, 2003/0165494, 2002/0150576, 2002/0150570, 2002/0051782, 2002/0051781, 2002/0037285, 2002/0028436, 2002/0015700, 2002/0012664, 2017/0131282, 2016/0368979, 2016/0208011, 2011/0268723, 2009/0123375, 2007/0190055, 2017/0049884, 2011/0165182, 2009/0226434, 2009/0110686, 2009/0047735, 2009/0028881, 2008/0107647, 2008/0107595, 2008/0015348, 2007/0274986, 2007/0231327, 2007/0036796, 2007/0031408, 2006/0229336, 2003/0228306, 2003/0166870, 2003/0003440, 2002/0019345 및 2001/0000241 (예로, CCL11 저해제의 설명)에 기술되어 있다..
CXCL10 저해제 - 소분자 및 펩티드
일부 예에서, CXCL10 저해제는 소분자이다. 예를 들면, CXCL10 저해제는 가노더마이신일 수 있다 (예로, Jung et al., J. Antiobiotics 64: 683-686, 2011 참조). 추가적인 예시적 소분자 CXCL10 저해제는 미국 특허출원 공개 2005/0075333; 2004/0242498; 2003/0069234; 2003/0055054; 2002/0169159; WO 97/24325; 국제특허출원 WO 98/38167; WO 97/44329; WO 98/04554; WO 98/27815; WO 98/25604; WO 98/25605; WO 98/25617; WO 98/31364; Hesselgesser et al., J. Biol. Chem. 273(25): 15687-15692 (1998); 및 Howard et al., J. Med. Chem. 41(13): 2184-2193 (1998)에 기술되어 있다.
일부 예에서, CXCL10 저해제는 CXCR3 수용체의 펩티드 길항제 (예로, 미국 특허출원 공개 2007/0116669, 2006/0204498, 및 국제특허출원 WO 98/09642에 기술된 바)이다. 일부 예에서, CXCL10 저해제는 케모카인 돌연변이체 또는 유사체, 예로, 미국 특허 5,739,103, 국제특허출원 WO 96/38559 및 WO 98/06751에 기술된 것이다. 소분자 또는 펩티드인 CXCL10 저해제의 추가적인 예는 당해 기술분야에 공지되어 있다.
CCR2 저해제
본원에 사용된 바 "CCR2," "CC 케모카인 수용체 2," 또는 "MCP-1"는 상호교환적으로 사용될 수 있다. CCL2, CCL8 및 CCL16은 각각 개별적으로 CCR2에 결합한다.
용어 "CCR2 저해제"는 CCL2, CCL8 및 CCL16 중 하나 이상 (예로 2개 또는 3개)에 결합하는 CCR2의 능력을 감소시키는 제제를 말한다.
일부 구현예에서, CCR2 저해제는 CCR2와 상호작용하는 CCL2의 능력을 차단함으로써 CCL2 및 CCR2 사이의 결합을 감소시킬 수 있다. 일부 구현예에서, CCR2 저해제는 CCR2와 상호작용하는 CCL8의 능력을 차단함으로써 CCL8 및 CCR2 사이의 결합을 감소시킬 수 있다. 일부 구현예에서, CCR2 저해제는 CCR2와 상호작용하는 CCL16의 능력을 차단함으로써 CCL16 및 CCR2 사이의 결합을 감소시킬 수 있다.
일부 구현예에서, CCR2 저해제는 CCL2 및 CCL8 각각에 결합하는 CCR2의 능력을 감소시킨다. 일부 구현예에서, CCR2 저해제는 CCL2 및 CCL16 각각에 결합하는 CCR2의 능력을 감소시킨다. 일부 구현예에서, CCR2 저해제는 CCL8 및 CCL16 각각에 결합하는 CCR2의 능력을 감소시킨다. 일부 구현예에서, CCR2 저해제는 CCL2, CCL8 및 CCL16 각각에 결합하는 CCR2의 능력을 감소시킨다.
일부 예에서, CCR2 저해제는 소분자이다. 일부 예에서, CCR2 저해제는 항체 또는 항원-결합 항체 단편이다. 일부 예에서, CCR2 저해제는 펩티드이다.
CCR2 저해제 - 항체
일부 구현예에서, CCR2 저해제는 항체 또는 이의 항원-결합 단편 (예로, Fab 또는 scFv)이다. 일부 구현예에서, 본원에 기술된 항체 또는 항원-결합 단편은 CCR2에 특이적으로 결합한다. 일부 구현예에서, 본원에 기술된 항체 또는 항원-결합 단편은 CCL2에 특이적으로 결합한다. 일부 구현예에서, 본원에 기술된 항체 또는 항원-결합 단편은 CCL8에 특이적으로 결합한다. 일부 구현예에서, 본원에 기술된 항체 또는 항원-결합 단편은 CCL16에 특이적으로 결합한다. 일부 구현예에서, 본원에 기술된 항체 또는 항원-결합 단편은 CCR2 및 CCL2, CCL8 및 CCL16 중 하나 이상 (예로, 2개, 3개 또는 3개)에 특이적으로 결합한다.
일부 구현예에서, CCR2 저해제는 단일클론 항체이다. 예를 들면, CCR2 저해제는 MLN1202 (Millennium Pharmaceuticals), C775, STI-B0201, STI-B0211, STI-B0221, STI-B0232, 카를루맙 (CNTO 888; Centocor, Inc.) 또는 STI-B0234 또는 이들의 항원-결합 단편일 수 있다. 예로, Vergunst et al., Arthritis Rheum. 58(7): 1931-1939, 2008 역시 참조. 항체 또는 항원-결합 항체 단편인 CCR2 저해제의 추가적인 예는, 예로 본원에 각각이 참고문헌으로 통합되는 미국 특허출원 공개 2015/0086546, 2016/0272702, 2016/0289329, 2016/0083482, 2015/0361167; 2014/0342450, 2014/0178367, 2013/0344070, 2013/0071381, 2011/0274696, 2011/0059107, 2011/0038871, 2009/0068109, 2009/0297502, 2009/0142339, 2008/0268536, 2008/0241923, 2008/0241136, 2007/0128112, 2007/0116708, 2007/0111259, 2006/0246069, 2006/0039913, 2005/0232923, 2005/0260139, 2005/0058639, 2004/0265303, 2004/0132980, 2004/0126851, 2004/0219644, 2004/0047860, 2003/0165494, 2003/0211105, 2002/0150576, 2002/0051782, 2002/0042370 및 2002/0015700; 및 미국 특허 6,312,689, 6,084,075, 6,406,694, 6,406,865, 6,696,550, 6,727,349, 7,442,775, 7,858,318, 5,859,205, 5,693,762, 및 6,075,181 (예로, CCR2 저해제의 설명)에 기술되어 있다. CCR2 저해제의 추가적인 예는, 예로 국제특허출원 WO 00/05265에 기술되어 있다. 항체 또는 항원-결합 항체 단편인 CCR2 저해제의 추가적인 예는, 예로 Loberg et al., Cancer Res. 67(19): 9417, 2007에 기술된다.
CCR2 저해제 - 소분자 및 펩티드
일부 예에서, CCR2 저해제는 소분자이다. 예를 들면, CCR2 저해제는 엘루브리진, PF-04634817, BMS-741672 또는 CCX872일 수 있다. 예로, 미국 특허 9,434,766; 미국 특허출원 공개 20070021466; Deerberg et al., Org. Process Rev. Dev. 20(11): 1949-1966, 2016; 및 Morganti et al., J. Neurosci. 35(2): 748-760, 2015 참조.
소분자인 CCR2 저해제의 추가적인 비-제한적 예는, 예로 미국 특허출원 공개 2009/0112004에 기술된 페닐아미노 치환된 사차염 화합물; 미국 특허출원 공개 2009/0048238에 기술된 이아릴 유도체; 미국 특허출원 공개 2009/0029963에 기술된 피라졸 유도체; 미국 특허출원 공개 2009/0023713에 기술된 헤테로고리 화합물; 미국 특허출원 공개 2009/0012063에 기술된 이미다졸 유도체; 미국 특허출원 공개 2008/0176883에 기술된 아미노피롤리돈; 미국 특허출원 공개 2008/0081803에 기술된 헤테로고리상 고리펜틸 테트라하이드로이소퀴놀론 및 테트라하이드로피리도피리미딘; 미국 특허출원 공개 2010/0056509에 기술된 헤테로아릴 설폰아미드; 미국 특허출원 공개 2010/0152186에 기술된 트리아졸일 피리딜 벤젠설폰아미드; 미국 특허출원 공개 2006/0074121에 기술된 이중고리상 및 브리지화된 질소 헤테로고리; 국제특허출원 WO 09/009740에 기술된 융합된 헤에로아릴 피리딜 및 페닐 벤젠설폰아미드; 및 WO 04/050024에 기술된 3-아미노피롤리덴 유도체를 포함한다.
CCR2 저해제의 추가적인 비-제한적 예는 N-((1R,3S)-3-이소프로필-3-{[3-(트리플루오로메틸)-7,8-디하이드로-1,6-나프티리딘-6(5H)-일]카보닐}고리펜틸)-N-[(3S,4S)-3-메톡시테트라하이드로-2H-피란-4-일]아민; 3[(3S,4R)-1-((1R,3S)-3-이소프로필-2-옥소-3-{[6-(트리플루오로메틸)-2H-1,3-벤즈옥사진-3(4H)-일]메틸}고리펜틸)-3-메틸피페리딘-4-일]벤조산; (3S,48)-N-((1R,3S)-3-이소프로필-3-{[7-(트리플루오로메틸)-3,4-디하이드로이소퀴놀린-2(1B)-일]카보닐}고리펜틸)-3-메틸테트라하이드로-2H-피란-4-아미늄; 3-[(3S,4R 또는 3R,4S)-1-((1R,3S)-3-이소프로필-3-{[6-(트리플루오로메틸)-2H-1,3-벤즈옥사진-3-(4H)-일]카보닐}고리펜틸)-3-메틸피페리딘-4-일]벤조산; INCB3284; 에오탁신-3; PF-04178903 (Pfizer) 및 이들의 약제학적으로 허용가능한 염을 포함한다.
CCR2 저해제의 추가적인 비-제한적 예는 빈다리트 (2-((1-벤질-1H-인다졸-3-일)메톡시)-2-메틸프로피온산); AZD2423 (AstraZeneca); 미국 특허 7,297,696, 6,962,926, 6,737,435 및 6,569,888에 기술된 인돌; 미국 특허 6,441,004 및 6,479,527에 기술된 이중고리상 피롤 유도체; 미국 특허출원 공개 2005/0054668, 2005/0026975, 2004/0198719 및 2004/0047860 및 Howard et al., Expert Opin. Ther. Patents 11(7): 1147-1151 (2001)에 기술된 CCR2 저해제를 포함한다.
소분자인 CCR2 저해제의 추가적인 비-제한적 예는, 예로 국제특허출원 WO 97/24325; WO 98/38167; WO 97/44329; WO 98/04554; WO 98/27815; WO 98/25604; WO 98/25605; WO 98/25617; WO 98/31364; Hesselgesser et al., J. Biol. Chem. 273(25): 15687-15692, 1998; 및 Howard et al., J. Med. Chem. 41(13): 2184-2193, 1998에 기술되어 있다.
일부 구현예에서, CCR2 저해제는 작은 핵산, 예로, NOX-E36 (40-kDa PEG에 연결된 40개-뉴클레오티드 L-RNA 올리고뉴클레오티드; NOXXON Pharma AG)이다.
일부 구현예에서, CCR2 저해제는 펩티드, 예로 우세적 음성 펩티드, 예로 Kiyota et al., Mol. Ther. 17(5): 803-809, 2009 및 미국 특허출원 공개 20070004906에 기술된 우세적 음성 펩티드 또는 길항적 펩티드, 예로 국제특허출원 WO 05/037305 및 Jiang-Hong Gong, et al., J. Exp. Med. 186: 131, 1997에 기술된 길항적 펩티드를 포함한다. 펩티드인 CCR2 저해제의 추가적인 예는, 예로 미국 특허 5,739,103; 국제특허출원 WO 96/38559; WO 98/06751; 및 WO 98/09642에 기술되어 있다. 일부 구현예에서, CCR2 저해제는 CCR2 뮤테인이다 (예로, 미국 특허출원 공개 2004/0185450).
소분자인 CCR2 저해제의 추가적인 예는 당해 기술분야에 공지되어 있다.
CCR9 저해제
본원에 사용된 바, "CCR9" 또는 "CC 케모카인 수용체 9"은 상호교환적으로 사용된다. CCR9는 CCL25에 특이적으로 결합한다.
용어 "CCR9 저해제"는 CCL25에 결합하는 CCR9의 능력을 감소시키는 제제를 말한다.
일부 구현예에서, CCR9 저해제는 CCR9와 상호작용하는 CCL25의 능력을 차단함으로써 CCL25 및 CCR9 사이의 결합을 감소시킬 수 있다. 일부 예에서, CCR9 저해제는 소분자이다. 일부 예에서, CCR9 저해제는 항체 또는 항원-결합 항체 단편이다.
CCR9 저해제 - 항체
일부 구현예에서, CCR9 저해제는 항체 또는 이의 항원-결합 단편 (예로, Fab 또는 scFv)이다. 일부 구현예에서, 본원에 기술된 항체 또는 항원-결합 단편은 CCR9에 특이적으로 결합한다. 일부 구현예에서, 본원에 기술된 항체 또는 항원-결합 단편은 CCL25에 특이적으로 결합한다. 일부 구현예에서, 본원에 기술된 항체 또는 항원-결합 단편은 CCR9 및 CCl25 둘 다에 특이적으로 결합한다.
다른 예에서, CCR9 저해제는 단일클론 항체이다. 예를 들면, CCR9 항체는 91R일 수 있다. 예로, Chamorro et al., MAbs 6(4): 1000-1012, 2014 참조. CCR9 저해제의 추가적인 비-제한적 예는, 예로 미국 특허출원 공개 2012/0100554, 2012/0100154, 2011/0123603, 2009/0028866 및 2005/0181501에 기술되어 있다.
CCR9 저해제 - 소분자
일부 예에서, CCR9 저해제는 소분자이다. 예를 들면, CCR9 저해제는 트라피세트-EN® (버시르논, CCX282 및 GSK1605786으로도 불림) 또는 Tu1652 CCX507일 수 있다. 예로, Eksteen et al., IDrugs 13(7): 472-481, 2010; 및 Walters et al., Gastroenterology 144(5): S-815, 2013 참조.
소분자인 CCR9 저해제의 추가적인 예는 당해 기술분야에 공지되어 있다.
ELR 케모카인 저해제
ELR 케모카인은 글루탐산-류신-아르기닌 (ELF) 모티브를 갖는 CXC 케모카인이다. 예로, Strieter et al., J. Biol. Chem. 270: 27348-27357, 1995 참조.
용어 "ELR 케모카인 저해제"는 CXCL1, CXCL2, CXCL3, CXCL4, CXCL5, CXCL6, CXCL7 및 CXCL8 중 하나 이상 (예로, 2, 3, 4, 5, 6, 7 또는 8개)에 결합하는 CXCR1 및/또는 CXCR2의 능력을 감소시키는 제제를 말한다.
일부 구현예에서, ELR 케모카인 저해제는 CXCL8과 상호작용하는 CXCR1의 능력을 차단함으로써 CXCR1 및 CXCL8 사이의 결합을 감소시킬 수 있다. 일부 구현예에서, ELR 케모카인 저해제는 CXCL6과 상호작용하는 CXCR1의 능력을 차단함으로써 CXCR1 및 CXCL6 사이의 결합을 감소시킬 수 있다. 일부 구현예에서, ELR 케모카인 저해제는 CXCR1 및 각각의 CXCL8 및 CXCL6 사이의 결합을 감소시킬 수 있다.
일부 구현예에서, ELR 케모카인 저해제는 CXCL1과 상호작용하는 CXCR2의 능력을 차단함으로써 CXCR2 및 CXCL1 사이의 결합을 감소시킬 수 있다. 일부 구현예에서, ELR 케모카인 저해제는 CXCL2과 상호작용하는 CXCR2의 능력을 차단함으로써 CXCR2 및 CXCL2 사이의 결합을 감소시킬 수 있다. 일부 구현예에서, ELR 케모카인 저해제는 CXCL3과 상호작용하는 CXCR2의 능력을 차단함으로써 CXCR2 및 CXCL3 사이의 결합을 감소시킬 수 있다. 일부 구현예에서, ELR 케모카인 저해제는 CXCL4와 상호작용하는 CXCR2의 능력을 차단함으로써 CXCR2 및 CXCL4 사이의 결합을 감소시킬 수 있다. 일부 구현예에서, ELR 케모카인 저해제는 CXCL5와 상호작용하는 CXCR2의 능력을 차단함으로써 CXCR2 및 CXCL5 사이의 결합을 감소시킬 수 있다. 일부 구현예에서, ELR 케모카인 저해제는 CXCL6과 상호작용하는 CXCR2의 능력을 차단함으로써 CXCR2 및 CXCL6 사이의 결합을 감소시킬 수 있다. 일부 구현예에서, ELR 케모카인 저해제는 CXCL7과 상호작용하는 CXCR2의 능력을 차단함으로써 CXCR2 및 CXCL7 사이의 결합을 감소시킬 수 있다. 일부 구현예에서, ELR 케모카인 저해제는 CXCR2 및 CXCL1, CXCL2, CXCL3, CXCL4, CXCL5, CXCL6, CXCL7 및 CXCL8 중 하나 이상 (예로, 2, 3, 4, 5, 6 또는 7개) 사이의 결합을감소시킬 수 있다.
일부 구현예에서, ELR 케모카인 저해제는 CXCL6 및 CXCL8 중 하나 또는 둘 다에 대한 CXCR1의 결합을 감소시킬 수 있고, CXCR2 및 CXCL1, CXCL2, CXCL3, CXCL4, CXCL5, CXCL6, CXCL7 및 CXCL8 중 하나 이상 (예로, 2, 3, 4, 5, 6 또는 7개)에 대한 CXCR2의 결합을 감소시킬 수 있다.
일부 예에서, ELR 케모카인 저해제는 소분자이다. 일부 예에서, ELR 케모카인 저해제는 항체 또는 항원-결합 항체 단편이다.
ELR 케모카인 저해제 - 항체
일부 구현예에서, ELR 케모카인 저해제는 항체 또는 이의 항원-결합 단편 (예로, Fab 또는 scFv)이다. 일부 구현예에서, 본원에 기술된 항체 또는 항원-결합 단편은 CXCR1 및/또는 CXCR2에 특이적으로 결합한다. 일부 구현예에서, 본원에 기술된 항체 또는 항원-결합 단편은 CXCL1, CXCL2, CXCL3, CXCL4, CXCL5, CXCL6, CXCL7 및 CXCL8 (IL-8) 중 하나 이상 (예로, 2, 3, 4, 5, 6, 7 또는 8개)에 특이적으로 결합한다.
ELR 케모카인 저해제는 예로 단일클론 항체일 수 있다. ELR 저해제의 비-제한적인 예는 TAB-099MZ이다. 항체 또는 항원-결합 항체 단편인 ELK 저해제의 추가적인 예는 예로 본원에 각각이 참고문헌으로 통합되는 미국 특허 9,290,570; 및 미국 특허출원 공개 2004/0170628, 2010/0136031, 2015/0160227, 2015/0224190, 2016/0060347, 2016/0152699, 2016/0108117, 2017/0131282, 2016/0060347, 2014/0271647, 2014/0170156, 2012/0164143, 2010/0254941, 2009/0130110, 2008/0118517, 2004/0208873, 2003/0021790, 2002/0082396 및 2001/0006637 (예로, ELR 케모카인 저해제를 설명한 부분)에 기술되어 있다.
ELR 케모카인 저해제 - 소분자
일부 예에서, ELR 케모카인 저해제는 예로 소분자이다. 예를 들면, ELR 케모카인 저해제는, 예로 LY-3041658 또는 레퍼탁신 (레파리신; DF 1681Y)일 수 있다. 소분자인 ELR 케모카인 저해제의 추가적인 예는, 예로 본원에 각각이 참고문헌으로 통합되는 미국 특허출원 공개 2007/0248594, 2006/0014794, 2004/0063709, 2004/0034229, 2003/0204085, 2003/0097004, 2004/0186142, 2004/0235908, 2006/0025453, 2017/0224679, 2017/0190681, 2017/0144996 및 2017/0128474 (예로, ELR 케모카인 저해제를 설명한 부분)에 기술되어 있다.
일부 구현예에서, ELR 케모카인 저해제는 펩티드, 예로 각각이 본원에 참고문헌으로 통합되는 미국 특허출원 공개 2009/0270318, 2009/0118469 및 2007/0160574, 2007/0021593, 2003/0077705 및 2007/0181987 (예로, ELR 케모카인 저해제를 설명한 부분)에 기술되어 있다.
조합 검출
분석물, 예로 본원에 개시된 박테리아, 바이오마커 및/또는 약물의 조합은 본원에 기술된 임의 방법을 사용하여 검출될 수 있다. 예를 들면, 본원에 개시된 방법 및 디바이스는 GI 장애를 나타내는 바이오마커 및 GI 장애를 치료하는데 사용된 약물을 과 같은 분석물의 조합을 검출하는데 사용될 수 있다. 방법 및 디바이스는 상기에 개시된 약물 및 또 다른 약물, 예로 제 1 약물과 조합하여 사용되는 또 다른 약물을 검출하는데 사용될 수 있다. 이러한 약물의 예는 2-아미노-6-아릴-5-치환된 피리미딘 (미국 특허 4,665,077 참조); 비-스테로이드성 항-염증 약물 (NSAID); 갱시클로비르; 타크롤리무스; 코티졸 또는 알도스테론과 같은 루코코티코이드; 사이클로옥시게나제 저해제와 같은 항염증제; 5 -리포옥시게나제 저해제; 류코트리엔 수용체 길항제; 아자티오프린 또는 마이코페놀레이트 모페틸 (MMF) 같은 퓨린 길항제; 사이클로포스파미드와 같은 알킬화제; 브로모크립틴; 다나졸; 다프손; 글루타르알데히드 (미국 특허 4,120,649에 기술된 바와 같이 MHC 항원을 차단함); MHC 항원 및 MHC 단편에 대한 항-개별특이적 항체; 사이클로스포린; 6-머캅토퓨린; 코티코스테로이드 또는 글루코코티코스테로이드 또는 글루코코르티코이드 유사체, 예로 프레드니손, SOLU-MEDROL®를 포함한 메틸프레드니솔론, 메틸프레드니솔론 소듐 숙시네이트 및 덱사메타손와 같은 스테로이드; 메토트렉세이트와 같은 디하이드로폴레이트 환원효소 저해제 (경구 또는 피하); 클로로퀸 및 하이드록시클로로퀸과 같은 항-말라리아 제제; 설파살라진; 레플루노마이드; 항-인터페론-알파, -베타 또는 -감마 항체, 항-종양 괴사인자 (TNF)-알파 항체 (인플릭시맙 (레미카드®) 또는 아달리무맙), 항-TNF-알파 면역어드헤신 (에타너셉트), 항-TNF-베타 항체, 항-인터루킨-2 (IL-2) 항체 및 항-IL-2 수용체 항체 및 항-인터루킨-6 (IL-6) 수용체 항체 및 길항체를 포함한 사이토카인 또는 사이토카인 수용체 항체 또는 길항제; 항-CD1 la 및 항-CD18 항체를 포함한 항-LFA-1 항체; 항-L3T4 항체; 이종유래 항-림프구 글로불린; 범용-T 항체, 항-CD3 또는 항-CD4/CD4a 항체; LFA-3 결합 도메인을 포함하는 용해성 펩티드 (1990년 7월 26에 공개된 국제특허출원 WO 90/01887); 스트렙토키나제; 형질전환 성장인자-베타 (TGF-베타); 스트렙토도마제; 숙주로부터의 RNA 또는 DNA; FK506; RS-61443; 클로르암부실; 데옥시스퍼구아린; 라파마이신; T-세포 수용체 (Cohen et al, 미국 특허 5,114,721); T-세포 수용체 단편 (Offner et al. Science, 251: 430-432 (1991); 국제특허출원 WO 90/11294; Janeway, Nature, 341: 482 (1989); 및 WO 91/01133); BAFF 또는 BR3 항체 또는 면역어드헤신과 같은 BAFF 길항제 및 zTNF4 길항제 (리뷰를 위해, Mackay and Mackay, Trends Immunol, 23: 113-5 (2002) 참조 및 하기의 정의 역시 참조); CD40-CD40 리간드 (예로, Durie et al, Science, 261: 1328-30 (1993); Mohan et al, J. Immunol, 154: 1470-80 (1995)) 및 CTLA4-Ig (Finck et al, Science, 265: 1225-7 (1994))에 대한 차단 항체를 포함하여 항-CD40 수용체 또는 항-CD40 리간드 (CD 154)와 같은 T 세포 헬퍼 신호로 간섭하는 생물학적 제제; 및 T10B9와 같은 T-세포 수용체 항체 (유럽 특허 EP340,109)를 포함한다. 본원에 개시된 임의의 방법을 사용하여 검출될 수 있는 약물의 비-제한적인 예는 또한 부데노시드; 표피 성장인자; 아미노살리실레이트; 메트로니다졸; 메살아민; 올살라진; 발살라진; 항산화제; 트롬복산 저해제; IL-1 수용체 길항제; 항-IL-1 단일클론 항체; 성장인자; 엘라스타제 저해제; 피리디닐이미다졸 화합물; TNF 길항제; IL-4, IL-10, IL-13 및/또는 TGFβ 사이토카인 또는 이의 작용제 (예로, 작용제 항체); IL-11; 프레드니솔론, 덱사메타손 또는 부데소니드의 글루쿠로니드- 또는 덱스트란-컨쥬게이션된 전구약물; ICAM-I 안티센스 포스포로티오에이트 올리고데옥시뉴클레오티드 (ISIS 2302; Isis Pharmaceuticals, Inc.); 용해성 보체 수용체 1 (TPlO; T Cell Sciences, Inc.); 서방성 메살라진; 혈소판 활성화 인자 (PAF)의 길항제; 시프로프록사신; 및 리노케인을 포함한다. 현재까지 청구된 방법을 사용하여 검출될 수 있는 약물의 예는 설파살라진, 관련된 실리실레이트-포함 약물 및 코티코스테로이드를 포함한다. 일부 구현예에서, 본원에 기술된 방법은 철, 항설사제, 아지티오프린, 6-머캅토퓨린 및/또는 메토트렉세이트를 검출하는데 사용될 수 있다.
다른 구현예에서, 본원에 기술된 방법은 본원에 기술된 바와 같은 TNF 저해제 및 CHST15 저해제, IL-6 수용체 저해제, IL-12/IL-23 저해제, 인테그린 저해제, JAK 저해제, SMAD7 저해제, IL-13 저해제, IL-1 수용체 저해제, TLR 작용제, 면역억제제, 생 바이오치료제 (예로, Roseburia hominis, Eubacterium rectale, Dialister invisus, Ruminococcus albus, Ruminococcus callidus 및 Ruminococcus bromii 종의 박테리아) 또는 줄기 세포 중 하나 이상의 검출을 제공할 수 있다.
분석물 결합제
하기에 기술된 특정 검출 방법은 시료에서 분석물을 검출하기 위하여 적어도 하나의 분석물 결합제를 사용할 수 있다. "분석물 결합제"는 특이적 분석물에 결합하는 분자이다. 일부 분석물 결합제는 또 다른 분자에 결합하는 분석물의 능력에 따라 분석물 (상기에 기술된 분석물)을 포함하여 하기에 기술된 방법을 사용하여 검출될 수 있다. 예를 들면, 일부 구현예에서, 분석물 결합제는 항체가 특이적으로 결합하는 항원을 검출하고/거나 정량하는 시약으로서 사용될 때 항체를 포함한다. 그러나, 일부 구현예에서, 항체는 분석물 (예로, TNFα 항체와 같은 약물인 항체)이고, 분석물 결합제는 항체가 특이적으로 결합하는 항원을 포함하고, 이로써 항체를 검출하고/거나 정량하도록 시약으로서 용도를 허용한다. 일부 구현예에서, 분석물 결합제는 특정한 미생물 (예로, 병원성 박테리아)의 속, 종 또는 균주에 특이적인 분석물에 결합한다. 일부 구현예에서, 분석물 결합제는 특이적으로 결합하는 표면 상에 또는 강 내에 구역을 갖고, 이로써 분석물의 특정한 공간적 및 극성 조직화와 상보적인 것으로서 정의된다. 일부 구현예에서, 분석물 결합제 및 상응하는 분석물은 이에 제한되는 것은 아니지만, 면역학적 쌍 (예로, 항원-항체), 바이오틴-아비딘 쌍, 호르몬-호르몬 수용체 쌍, 핵산 이중복합체, IgG-단백질 A 쌍, DNA-DNA, DNA-RNA 등와 같은 폴리뉴클레오티드 쌍과 같은 결합 쌍을 형성한다. 일부 구현예에서, 분석물 결합제는 항체 (예로, 단일클론 항체), 애피머, 앱타머, 항원, 수용체, 소분자 및 핵산 (예로, DNA 분자 또는 RNA 분자)를 포함한다. 일부 구현예에서, 결합 쌍의 둘 중 하나의 구성원 (예로, 분석물 결합제 및/또는 분석물)은 본원에 기술된 바와 같이 검출가능하게 표지된다.
일부 구현예에서, 분석물 결합제는 표적 분석물의 아미노산 서열에 상보적인 핵산의 부분을 포함한다. 본원에 사용된 바, "상보적"은 두 개의 핵산 서열 사이의 수소 결합을 통한 쌍 형성의 성능을 말한다. 예를 들면, 표적 분석물의 하나의 위치에서 핵산 염기가 분석물 결합제의 상응하는 위치에서 핵산 염기와 수소 결합을 할 수 있으면, 다음으로 염기는 해당 위치에서 서로 상보적인 것으로 고려된다. 일부 구현예에서, 100% 상보성이 요구되지는 않는다. 일부 구현예에서, 100% 상보성이 요구된다. 일상적인 방법이 표적 분석물의 핵산 서열에 결합하는 분석물 결합제를 설계하는데 사용될 수 있다. 일부 구현예에서, 분석물 결합제는 표적 분석물 (예로, DNA 분자 또는 RNA 분자)의 핵산 서열에 존재하는 적어도 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 45, 50, 55, 60 또는 65개 이상의 인접한 뉴클레오티드 또는 뉴클레오시드에 상보적인 핵산 서열을 포함한다. 일반적으로, 본원에 기술된 디바이스 및 방법에 유용한 분석물 결합제는 표적 분석물의 핵산 서열과 적어도 80% 서열 상보성, 예로 표적 분석물의 핵산 서열과 적어도 85%, 적어도 90%, 적어도 92%, 적어도 94%, 적어도 95%, 적어도 96%, 적어도 97%, 적어도 98%, 적어도 99%을 갖거나, 표적 분석물의 핵산 서열과 100% 상보성이다.
일부 구현예에서, 분석물 결합제는 본원에 기술된 감광제, 형광 화합물 및/또는 화학발광 화합물과 같은 검출가능한 모이어티를 포함한다. 일부 구현예에서, 분석물 결합제는 본원에 기술된 디바이스의 검출 시스템, 예로 광학 검출 시스템에 의해 검출될 수 있다.
섭취가능한 디바이스
섭취가능한 디바이스 및 이들의 용도가 예를 들면, 본원에 각각이 참고문헌으로 통합되는 다음의 미국 특허출원에 기술되어 있다: 2014년 8월 15일자로 출원된 "섭취가능한 의료용 디바이스"라는 발명의 명칭으로 된 USSN 14/460,893; 2017년 3월 24일자로 제출된 "국소화 성능을 갖는 전기기계식 환약 디바이스"라는 발명의 명칭으로 된 USSN 15/514,413; 2017년 8월 18일자로 출원된 "섭취가능한 디바이스를 사용하여 시료를 획득하기 위한 시스템 및 방법"이라는 발명의 명칭으로 된 USSN 15/680,400; 2017년 8월 18일자로 출원된 "시료 수집 시스템 및 관련된 재료 및 방법"이라는 발명의 명칭으로 된 USSN 15/680,430; 2017년 9월 8일자로 출원된 "분배가능한 물질의 전기기계식 섭취가능한 전달"이라는 발명의 명칭으로 된 USSN 15/699,848; 2017년 3월 31일자로 출원된 "광학 전기기계식 환약 디바이스 위한 국소화 시스템 및 방법"이라는 발명의 명칭으로 된 USSN 62/480,187; 및 2017년 8월 3일자로 출원된 "섭취가능한 디바이스를 위한 국소화 시스템 및 방법"이라는 발명의 명칭으로 된 USSN 62/540,873.
일반적으로, 섭취가능한 디바이스는 위장관을 진입하고 (예로, 입을 통해), 위장관의 하나 이상의 영역을 통과하면서 하나 이상의 시료를 수집할 수 있도록 구성된다. 선택적으로, 피험자의 위장관에 있는 동안 시료를 분석하는 능력 (생체내), 피험자의 위장관에 있는 동안 물질 (예로, 치료제)을 전달하는 능력 (생체내) 및/또는 피험자의 위장관의 외부에 디바이스를 위치시키는 능력 (생체외)을 포함하는, 하나 이상의 추가적인 기능성을 포함할 수 있다.
본원에 기술된 섭취가능한 디바이스는 일반적으로 통상적인 환과 같이 캡슐의 모양일 수 있다. 일부 구현예에서, 디바이스는 섭취가능한 디바이스이다. 일부 구현예에서, 디바이스는 생식관으로부터 삽입 및 제거를 위한 것이다. 따라서, 디바이스의 모양은 더 쉬운 섭취 또는 삽입 및 제거를 제공하고, 또한 의료진 및 환자에게 친숙하다.
통상적인 알약과는 달리, 디바이스는 위장관 또는 생식관의 화학적 및 기계적 환경 (예로, 근육의 수축력 및 위의 농축된 염산의 효과)을 견디도록 설계된다. 그러나 환자의 신체 내에 머물도록 의도된 다른 디바이스 (예로, 의학적 이식물)와 달리, 일부 구현예에서, 디바이스는 단지 일시적으로 신체 내에서 이동하거나, 여성 생식관의 경우에 선택적으로 삽입되어 신체로부터 제거되도록 (일반적으로) 설계된다. 따라서, 섭취가능한 디바이스의 재료 및 제조를 관리하는 규제는 신체 내에 머물도록 의도된 디바이스보다 덜 엄격할 수 있다. 그럼에도 불구하고, 섭취가능한 디바이스가 여전히 신체에 진입하기 때문에, 섭취가능한 디바이스를 제조하는데 사용된 재료(들)은 일반적으로 생체적합성 (예로, ISO 10993)의 표준을 적어도 따르도록 선택된다. 또한, 섭취가능한 디바이스 내의 부품은 위험한 물질의 규제 (RoHS)으로도 알려져 있는 디렉티브 2002/95/EC을 준수하여 임의의 규제된 및/또는 독성 금속이 없고, 납도 없다.
섭취가능한 디바이스를 제조하는데 사용될 수 있는 광범위한 물질이 존재한다. 상이한 재료가 섭취가능한 디바이스의 상이한 부품 각각에 사용될 수 있다. 이들 재료의 예는 이에 제한되는 것은 아니지만, 생체적합성을 위한 ISO 10993 및 USP 클래스 VI 명세서를 준수하여 써모플라스틱, 불소중합체, 엘라스토머, 스테인레스 스틸 및 유리를 포함한다. 특정 구현예에서, 이들 재료는 듀로미터 (예로, NuSilTM에 의해 제조된 MED-4942TM)를 사용하여 결정된 바와 같이 경도 수준이 10 내지 90을 갖는 액상 실리콘 고무 재료, 이에 제한되지 않지만 폴리염화비닐 (PVC), 폴리에테르술폰 (PES), 폴리에틸렌 (PE), 폴리우레탄 (PU) 또는 폴리테트라플루오르에틸렌 (PTFE)과 같은 연질 생체적합한 폴리머 재료 및 연질이거나 유연한 생체적합한 재료로 코팅된 경질 폴리머 재료 (예로, 실리콘 폴리머로 코팅된 폴리(메틸 메타크릴레이트)(PMMA) 재료)를 추가로 포함할 수 있다. 상이한 부품에 상이한 재료의 사용은 단백질, 항체 및 다른 바이오마커와의 상호작용을 위한 특정 표면의 기능화를 가능하게 할 수 있다. 예를 들면, 테프론®은 이들 부품 사이의 마찰을 감소시키기 위하여 임의의 이동가능한 부품을 위한 섭취가능한 디바이스의 재료로서 사용될 수 있다. 다른 예시적인 재료는 폴리디메틸실록산(PDMS), 보로실리케이트 유리 및/또는 실리콘과 같은 마이크로-제조에 공통적으로 사용되는 다른 재료를 포함할 수 있다.
일반적으로, 섭취가능한 디바이스의 구획는 감광성 아크릴 중합체 재료와 같은 플라스틱의 유형으로부터 제조될 수 있다. 구획는 두 개의 구획 말단을 함께 결합함으로써 형성될 수 있다. 구획는 효과적으로 섭취가능한 디바이스를 이의 외부 환경으로부터 보호하고, 또한 디바이스 내부의 부품으로부터 외부 환경 (예로, 위장관 또는 생식관)을 보호한다.
또한, 디바이스는 하나 이상의 추가적인 보호층을 포함할 수 있다. 추가적인 보호는 앤클로저와 연관된 임의의 구조적 문제 (예로, 분리된 두 개의 구획 말단 또는 구획에 발생한 파손)로부터 발생하는 임의의 부작용에 대항하여 환자를 보호할 수 있다. 예를 들면, 디바이스 내부의 전원 장치는 불활성 및 유연한 재료 (예로 실리콘 중합체의 박막)로 코팅될 수 있다. 이러한 전원 장치에 대한 추가적인 보호는 환자의 신체 내로 디바이스 내의 화합물이 스며들지 않도록 막을 수 있다.
또한, 디바이스의 표면 및 디바이스에서 상이한 부품의 표면은 이들의 의도된 용도에 따라 변화하는 상이한 처리를 받을 수 있다. 예를 들면, 디바이스의 표면은 소수성 행동을 증가시키기 위해 플라즈마 활성화를 받을 수 있다. 디바이스의 정상 작동 동안 생물학적 유체 또는 희석 유체와 같은 유체와 접촉하도록 의도된 희석 체임버, 저장 부품, 포트, 밸브, 펌프 및/또는 도관은 또한 특정 다른 부품이 소수성 처리를 받을 수 있는 반면 친수성 처리를 받을 수 있다.
도 1은 하우징에서 다수의 개구부를 갖는 예시적인 섭취가능한 디바이스 100을 도시한다. 섭취가능한 디바이스 100은 제 1 단부 102A, 제 2 단부 102B 및 제 1 단부 102A부터 제 2 단부 102B까지 세로로 연장된 벽 104과 함께 외부 하우징을 갖는다. 섭취가능한 디바이스 100은 하우징에서 제 1 개구부 106을 갖고, 이는 하우징에서 제 2 개구부 108로 연결된다. 섭취가능한 디바이스 100의 제 1 개구부 106은 제 2 개구부 108에 실질적으로 수직으로 배향되고, 제 1 개구부 106 및 제 2 개구부 108 사이의 연결은 섭취가능한 디바이스 100 내에서 곡선 체임버 110을 형성한다.
섭취가능한 디바이스 100 또는 본 발명에서 논의된 임의의 다른 섭취가능한 디바이스의 전반적인 형태는 확장된 알약 또는 캡슐과 유사할 수 있다. 이것은 섭취가능한 디바이스 100을 사용하기 쉽게 하고, 이것이 위장관을 쉽게 이동하도록 허용한다. 위와 같은 위장관의 특정 부분에서, 섭취가능한 디바이스 100은 임의의 방향으로 자유롭게 이동하고 회전할 수 있다. 위장관의 다른 부분에서, 섭취가능한 디바이스 100의 이동은 제한될 수 있다. 예를 들면, 소장의 상대적으로 협소한 경계면에서, 소장의 벽은 섭취가능한 디바이스 상에서 비틀 수 있어, 섭취가능한 디바이스 100이 소장의 길이를 따라 스스로 세로로 배향되게 만든다. 이 경우에, 소장의 벽은 섭취가능한 디바이스 100의 세포로 세로로 연장된 벽 104 주변을 둘러싸고, 섭취가능한 디바이스 100은 하나의 단부 102A 또는 102B로 소장을 통해 앞으로 이동한다.
예시적인 목적으로, 도 1의 섭취가능한 디바이스 100은 벽 104의 부분에 위치하고 방사상으로 배향된 제 1 개구부 106 및 제 1 단부 102A 근처에 위치하고 세포로 배향된 제 2 개구부 108을 도시한다. 그러나, 일부 구현예에서, 제 1 개구부 106 및 제 2 개구부 108의 정확한 위치는 도 1에 도시된 것과 상이할 수 있다. 위장관을 통과하는 동안, 소장 내의 자연스러운 수축은 섭취가능한 디바이스 100의 벽 104의 상이한 부분에 방사상으로 압력을 가할 수 있고, 이는 제 1 개구부 106 내로 고체 또는 유체를 주입할 수 있다. 새로운 물질 (예로, 소장 또는 위장관의 다른 부분으로부터 유체 및 고체 미립자)이 제 1 개구부 106를 통하여 곡선 체임버 110을 진입하면서, 곡선 체임버 110에 미리 위치하던 오래된 물질은 제 2 개구부 108을 통하여 곡선 체임버 110 외부로 자연스럽게 탈락될 수 있다.
일부 구현예에서, 곡선 체임버 110의 부분은 시료화 체임버로서 사용될 수 있고, 이는 위장관으로부터 획득된 시료를 보유할 수 있다. 일부 구현예에서 곡선 체임버 110은 서브-체임버로 다시 나뉘고, 각각은 일련의 하나 이상의 밸브 또는 인터록으로 분리될 수 있다. 예를 들면, 서브-체임버는 곡선 체임버 110의 상이한 부분 내에 다수의 시료를 유지하는데 사용될 수 있다. 일부 구현예에서, 곡선 체임버 110은 섭취가능한 디바이스 100 내의 다른 체임버 또는 섭취가능한 디바이스 100의 하우징 상에 위치한 다른 개구부에 연결된다. 이것은 관심 있는 오래된 시료가 섭취가능한 디바이스 100 내에 여전히 저장되면서, 새로운 시료가 곡선 체임버 110에서 획득되도록 허용할 수 있다. 일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스 100은 시료화 체임버에 포함된 시료의 성질 또는 시료에 적용된 검정 기법의 결과를 검출하도록 센서가 장착된다. 일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스 100은 시료화 체임버 내에 시료를 획득하고 유지하도록 구성되고, 이는 이후에 복구될 수 있다.
일부 구현예에서, 제 1 개구부 106, 제 2 개구부 108 또는 곡선 체임버 110은 하나 이상의 친수성 또는 소수성 재료, 스폰지, 밸브 또는 공기 투과막을 포함한다. 예를 들면, 일방 밸브는 물질이 제 2 개구부 108를 통하여 곡선 체임버 110에 진입하는 것을 막을 수 있다. 대안의 예로, 공기 투과막을 곡선 체임버 110 내에 제 2 개구부 108 근처에 두는 것은 원치않는 가스 및 공기 방울이 공기 투과막을 통과하여 곡선 체임버 110를 나가도록 허용하면서, 고체 또는 액체 시료가 공기 투과막을 통과하는 것을 막을 수 있고, 곡선 체임버 110 내에 유지된다. 공기 투과막은 또한 고체 또는 액체 시료를 제 2 개구부 108를 통하여 곡선 체임버 110에 진입하는 것을 막을 수 있다.
친수성 재료 또는 스폰지의 사용은 시료가 곡선 체임버 110 내에 유지되도록 허용할 수 있고, 유체가 제 1 개구부 106를 통하여 진입하고 곡선 체임버 110에서 공기 또는 가스를 배출하는데 필요한 압력의 양을 감소시킬 수 있다. 섭취가능한 디바이스 100 내로 도입될 수 있는 친수성 재료의 예는 폴리비닐 알코올, 폴리비닐 피롤리딘 등과 같은 친수성 중합체를 포함한다. 유사하게, 혈장 처리와 같은 다양한 유형의 처리를 거쳤던 재료는 적합한 친수성 성질을 갖을 수 있고, 섭취가능한 디바이스 100 내로 도입될 수 있다. 스폰지는 면 섬유, 레이온, 유리, 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리우레탄 등과 같은 임의의 적합한 재료 또는 재료의 조합으로 제조될 수 있다. 스폰지는 일반적으로 포렉스®에 의해 생산된 것과 같은 시판되는 재료로부터 제조될 수 있다.
일부 구현예에서, 스폰지는 이들의 흡수성을 변화시키거나 시료를 보존하도록 돕기 위해 처리될 수 있다. 스폰지를 처리는데 사용될 수 있는 재료의 예는 단독으로 또는 조합하여, 소르브산, 프로필 파라벤, 시트르산, 트윈® (폴리소르베이트)와 같은 표면활성제, DNA 저해제 및 안정화제, RNA 저해제 및 안정화제, 단백질 저해제 및 안정화제 등을 포함한다. 일부 구현예에서, 스폰지는 이들의 흡수성 또는 기타 물리적 성질을 변화시키도록 절단되거나 마모될 수 있다.
제 2 개구부 108 근처에 위치한 소수성 재료는 액체를 내보낼 수 있어, 액체 시료가 제 2 개구부 108를 통하여 곡선 체임버 110에 진입하고 진출하는 것을 막는다. 이것은 공기 투과막과 유사한 기능을 부여할 수 있다. 섭취가능한 디바이스 100 내로 도입될 수 있는 소수성 재료의 예는 폴리카보네이트, 아크릴, 불화탄소, 스티렌, 특정 형태의 비닐 등을 포함한다.
상기에 나열된 다양한 재료는 예로서 제공되고, 이에 제한되지 않는다. 실제로, 섭취가능한 디바이스 100에는 임의의 유형의 적합한 친수성, 소수성 또는 시료 보존화 재료가 사용될 수 있고, 섭취가능한 디바이스 100과 관련하여 논의된 안내가 본 발명에 기술된 임의의 다른 섭취가능한 디바이스 내로 도입될 수 있다. 시료를 수집하거나, 시료의 이동을 제어하거나, 원치않는 가스를 제거하는 다양한 방법이 도 2 내지 도 9와 관련하여 자세하게 논의되고, 도 2 내지 도 9와 관련하여 기술된 임의의 다양한 구조 또는 기법이 섭취가능한 디바이스 100 내로 도입될 수 있다.
도 2는 하우징에서 다수의 개구부를 갖는 예시적인 섭취가능한 디바이스 200을 도시하고, 다양한 변형이 섭취가능한 디바이스 100 (도 1)에 이루어질 수 있다. 섭취가능한 디바이스 100과 유사하게, 섭취가능한 디바이스 200은 제 1 단부 202A, 제 2 단부 202B 및 제 1 단부 202A부터 제 2 단부 202B까지 세로로 연장된 벽 204과 함께 외부 하우징을 갖는다. 또한 섭취가능한 디바이스 100과 유사하게, 섭취가능한 디바이스 200은 하우징에서 제 1 개구부 206을 갖고, 이는 하우징에서 제 2 개구부 208로 연결된다. 제 1 개구부 206 및 제 2 개구부 208 사이의 연결은 섭취가능한 디바이스 200 내에서 곡선 체임버 210을 형성한다.
섭취가능한 디바이스 200에서, 곡선 체임저 210의 부분은 시료화 체임버 212를 형성한다. 일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스 200은 시료화 체임버 내에 또는 이에 근접한 센서 (미도시)를 포함할 수 있다. 이러한 센서는 시료의 성질을 검출하는데 사용될 수 있다. 일부 구현예에서, 검정 기법은 시료화 체임버 내의 시료에 적용되고, 센서는 검정 기법의 결과를 검출하는데 사용될 수 있다. 제 1 밸브 214는 제 1 개구부 206 및 시료화 체임버 212 사이에 위치한다. 유사하게, 제 2 밸브 216는 제 2 개구부 208 및 시료화 체임버 212 사이에 위치한다. 일부 구현예에서, 밸브 214 및 216는 유체가 시료화 체임버 212에 진입하거나 진출하는 것을 막고, 시료화 체임버 212 내의 시료를 격리하는데 사용될 수 있다.
섭취가능한 디바이스 200은 밸브 214 및 216와 결합된 기계식 작동기 218를 포함한다. 일부 구현예에서, 기계식 작동기 218는 개방 및 폐쇄 위치 사이에 밸브 214 및 216 중 하나 또는 둘 다를 움직이는데 사용된다. 일부 구현예에서, 기계식 작동기 218는 섭취가능한 디바이스 200 내부의 마이크로컨트롤러, 마이크로프로세서 또는 기타 회로에 의해 제어된다. 개방 위치에서, 제 1 밸브 214는 시료가 제 1 개구부 206에 연결된 곡선 체임버 210의 부분을 통하여 시료화 체임버 212를 내외로 통과하도록 허용할 수 있다. 유사하게, 개방 위치에서, 제 2 밸브 216은 시료가 제 2 개구부 208에 연결된 곡선 체임버 210의 부분을 통하여 시료화 체임버 212를 내외로 통과하도록 허용할 수 있다. 밸브 214 및 216가 폐쇄 위치일 때, 이들은 시료가 시료화 체임버 212를 내외로 통과하도록 허용할 수 없다.
일부 구현예에서, 밸브 214 및 216는 회전식 밸브, 핀 밸브, 플랩 밸브, 나비식 밸브, 볼 밸브, 플러그 밸브 또는 임의의 다른 적합한 유형의 일반 또는 쌍방 밸브이고, 동일한 또는 상이한 유형의 밸브일 수 있다. 일부 구현예에서, 밸브 214 및 216 중 하나 또는 둘 다는 도 3과 관련하여 논의된 삼투 밸브 메커니즘과 유사하게, 시료가 회득되고 난 이후에 이들을 재밀봉시키는 자동 밸브이다. 일부 구현예에서, 밸브 214 및 216 중 하나 또는 둘 다는 도 9와 관련하여 논의된 펌핑 메커니즘과 같은 펌핑 메커니즘을 포함한다. 예시적인 목적으로, 섭취가능한 디바이스 200은 기계식 작동기 218와 결합된 이동가능한 쌍방 밸브로서 밸브 214 및 216 중 하나 또는 둘 다와 함께 도시된다. 그러나, 일부 구현예에서, 기계식 작동기 218는 하나의 밸브와만 결합되고, 다른 밸브는 수동 일방 밸브로 교체될 수 있다. 예를 들면, 기계식 작동기 218는 제 1 밸브 214와만 결합될 수 있고, 제 2 밸브 216는 가스, 유체 또는 고체가 제 2 개구부 208에 연결된 곡선 체임버 210의 부분을 통하여 시료화 체임버 212를 나오도록 허용하는 수동 일방 밸브로 교체될 수 있다. 이것은 유체가 제 2 개구부 208로부터 시료화 체임버 212에 진입하는 것을 제한하지만, 시료가 획득된 시료화 체임버 212로부터 원치않는 물질이 제거되도록 허용할 수 있다.
일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스 200은 위장관 내의 섭취가능한 디바이스 200의 대략적인 위치를 검출가능하게 할 수 있다. 예를 들면, 이것은 섭취가능한 디바이스 200를 따라 위치한 다양한 조합의 광 방출 다이오드 및 센서를 디바이스가 위, 소장 또는 대장에 있는지 여부를 결정하는데 사용가능하게 할 수 있다. 위장 내의 섭취가능한 디바이스의 위치를 결정하는 방법은 본원의 다른 곳에서 더 자세하게 기술된다. 이들 구현예에서, 섭취가능한 디바이스 200은 위장관 내의 미리 결정된 위치에 섭취가능한 디바이스 200가 도달하였던 것을 결정하는데 반응하여 밸브 214 및 216를 개방 위치로 이동시키는데 기계식 작동기 218을 사용하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 마이크로컨트롤러가 장작된 섭취가능한 디바이스 200은 소장 내에 섭취가능한 디바이스 200가 있을 때만 밸브 214 및 밸브 216을 개방하도록 구성되고, 이로써 소장 내로부터 시료를 획득할 수 있다.
예시적인 목적으로, 섭취가능한 디바이스 200은 실질적으로 직선으로 배향된 기계식 작동기 218, 제 1 밸브 214 및 제 2 밸브 216와 함께 도시되고, 단일 샤프트 220은 기계식 작동기 218를 밸브 214 및 216과 결합시키는 데 사용된다. 그러나, 일부 구현예에서, 기계식 작동기 218의 위치와 관련하여 밸브 214 및 216의 배향 및/또는 위치는 도시된 것과 상이할 수 있고, 밸브 214 및 216에 기계식 작동기 218의 결합도 역시 상이할 수 있다. 일부 구현예에서, 기계식 작동기 218은 밸브 214 및 216를 동시에 움직인다. 예를 들면, 일부 구현예에서 밸브 214 및 216은 회전식 밸브이고, 이들은 섭취가능한 디바이스 200의 길이를 따라 기계식 작동기 218로부터 확장되는 샤프트 220를 회전시킴으로써 동시에 개방되고 폐쇄될 수 있다. 대안의 예로, 밸브 214 및 216은 핀 밸브일 수 있고, 핀은 섭취가능한 디바이스 200의 길이를 따라 기계식 작동기 218로부터 확장되는 샤프트 220에 부착될 수 있다. 이러한 예에서, 기계식 작동기 218는 사프트 220을 선형으로 움직여서 밸브를 개방하고 폐쇄할 수 있다. 이것은 기계식 작동기 218를 솔레노이드와 같은 선형의 작동기가 되도록 구성함으로써 달성될 수 있다. 대안적으로, 기계식 작동기 218는 회전식 작동기일 수 있고, 회전은 선형의 동작으로 변환될 수 있다. 당업자라면 이것이 임의의 다수 방식, 예를 들면 기계식 작동기 218를 볼 스크류 메커니즘, 실형 리드 너트 및 리드 스크류 메커니즘, 랙 및 피니온 메커니즘 등과 결합시킴으로써 시행될 수 있다.
일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스 200은 제 2 밸브 216를 전혀 포함하지 않는다. 이러한 예에서, 시료화 체임버 212 내에 포함된 유체 및 고체는 제 2 개구부 208를 통하여 자유롭게 나올 수 있다. 대안적으로, 제 2 개구부 208 근처의 제 2 밸브 216은 공기 투과막으로 교체될 수 있고, 이는 가스 및 원치않는 공기 방울이 제 2 개구부 208를 통하여 시료화 체임버 212를 나오도록 허용하면서 시료화 체임버 212 내의 유체 및/또는 고체를 여전히 유지할 수 있다. 대안적으로, 제 2 개구부 208 근처의 제 2 밸브 216은 소수성 재료로 교체될 수 있다. 공기 투과막과 유사하게, 적절하게 위치한 소수성 재료는 제 2 개구부 208에 근접한 곡선 체임버 210의 벽을 라이닝하는데 사용될 수 있고, 이는 가스 및 원치않는 공기 방울이 제 2 개구부 208를 통하여 시료화 체임버 212를 나가면서, 일부 유체가 제 2 개구부 208를 통하여 시료화 체임버 212에 진입하거나 진출하는 것을 제한할 수 있다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 상기 기술된 메커니즘은 동일한 섭취가능한 디바이스에서 조합될 수 있다. 예를 들면, 섭취가능한 디바이스 200은 일반 밸브로서 제 2 밸브 216를 실행할 수 있고, 또한 소수성 재료 및 제 2 개구부 208 근처에 위치한 공기 투과막을 갖을 수 있다.
일부 구현예에서, 곡선 체임버 210은 하나 이상의 서브-체임버에 연결된다 (미도시). 이들 각각의 서브-체임버는 하나 이상의 시료를 보유하고, 시료화 체임버 212 및 다른 서브-체임버 둘 다와 시료를 격리하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 각각의 서브-체임버는 일방 밸브를 통하여 곡선 체임버 210에 연결되어, 시료가 곡선 체임버 210로부터 서브-체임버에 진입하도록 허용하지만 획득된 시료가 서브-체임버를 나가고, 곡선 체임버 210 또는 시료화 체임버 212 둘 장 하나에 재진입하는 것을 막을 수 있다. 일반적으로, 임의의 유형의 밸브 또는 다른 적합한 메커니즘이 서브-체임버 내에 포함된 시료를 격리하는데 사용될 수 있다. 일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스 200은 상이한 시간대에 또는 위장관의 상이한 위치로부터 상이한 시료를 상이한 서브-체임버 내로 배분한다. 예를 들면, 섭취가능한 디바이스 200은 십이지장으로부터 시료를 획득하고, 제 1 서브-체임버 내로 이를 배분할 수 있고, 섭취가능한 디바이스 200은 나중에 회장으로부터 시료를 획득하고, 제 2 서브-체임버 내로 이를 배분할 수 있다. 일부 구현예에서, 상이한 유형의 임의의 기법 또는 진단학이 상이한 서브-체임버 내에 포함된 일부 시료에 적용될 수 있다.
도 3은 삼투 밸브 메커니즘 300의 예를 도시하고, 이는 시료를 획득하기 위하여 섭취가능한 디바이스 내로 도입될 수 있다. 삼투 밸브 메커니즘 300은 섭취가능한 디바이스 100 (도 1) 및 200 (도 2)의 형태와 유사하게 제 1 단부, 제 2 단부 및 제 1 단부와 제 2 단부 사이에 세로로 연장된 벽을 특징으로 하는 섭취가능한 디바이스에 사용될 수 있다.
삼투 밸브 메커니즘 300은 유입 포트 302를 포함하고, 이는 시료화 체임버 304에 연결된다. 일부 구현예에서, 유입 포트 302는 시료화 체임버 304를 섭취가능한 디바이스의 하우징에서의 개구부에 직접적으로 또는 간접적으로 연결한다.
삼투 밸브 메커니즘 300의 초기 상태는 도면 부호 300A에 도시된다. 도면 부호 300A에 도시된 바와 같이, 삼투 밸브 메커니즘 300의 유입 포트 302는 유입 포트 302 내에 위치한 일회용 밀봉 디바이스 306를 사용하여 밀봉된다. 일회용 밀봉 디바이스 306는 가열 요소 308에 인접하여 위치한다. 삼투 밸브 메커니즘 300이 개방되는 시간일 때 (섭취가능한 디바이스가 위장관의 바람직한 부분에 위치하는 것을 결정하는 국소화 메커니즘에 의해 결정될 수 있음), 가열 요소 308은 밀봉 디바이스 306에 열을 가하여, 밀봉 디바이스 306가 변형되어 유입 포트 302를 개봉하도록 유도한다.
일부 구현예에서, 밀봉 디바이스 306는 왁스와 같은 가열 요소 308의 사용을 통하여 용융가능하고/거나, 변형가능하고/거나, 파손가능한 재료로 제조된 플러그일 수 있다. 예를 들면, 일부 구현예에서, 가열 요소 308는 전류가 통과하면서 저항 가열을 거치는 저항성 히터일 수 있고, 밀봉 디바이스 306는 왁스 플러그이다. 일부 구현예에서, 왁스 플러그를 형성하는데 사용한 왁스의 유형은 섭씨 38도 및 80도 사이의 용융점을 갖으며, 이는 상온을 초과하지만 가열 요소 308를 사용하여 쉽게 달성할 수 있다. 삼투 밸브 메커니즘 300의 일부 구현예는 상기 기술된 범위 외부의 온도에서 용융되거나 변형되는 밀봉 디바이스 306를 사용할 수 있지만, 삼투 밸브 메커니즘 300가 위장관에 원치않는 손상 또는 화상을 유발하지 않는 것을 보장하도록 실제적인 고려가 이루질 수 있다. 일부 구현예에서, 마이크로프로세서는 가열 요소 308를 제어하도록 구성되고, 이것이 열을 발생하도록 유도한다. 예를 들면, 마이크로프로세서는 일단 섭취가능한 디바이스가 위장관 내의 특정한 위치에 도달하면 가열 요소 308을 활성화하도록 구성될 수 있다. 유입 포트 302를 개봉하는 예시적인 메커니즘은 도 4 및 도 5와 관련하여 더 자세하게 기술된다. 도 3, 도 4 및 도 5가 플러그 유형의 밀봉 디바이스 306를 도시하지만, 임의의 유형의 적합한 밀봉 디바이스가 사용될 수 있다. 예를 들면, 일부 구현예에서, 밀봉 디바이스는 파손가능한 막을 포함하고, 이는 열이 막에 가해질 때 파손될 수 있다. 일부 구현예에서, 삼투 밸브 메커니즘 300은 가열 요소 308을 포함하지 않고, 밀봉 디바이스 306는 기계식 작동기에 의해 또는 전자기장을 통해 용융되거나, 변형되거나, 파손되거나, 유입 포트 302로부터 탈락된다. 예를 들면, 밀봉 디바이스 306는 충분히 큰 전류 또는 자기장이 막에 가해질 때 파열될 막일 수 있다.
삼투 밸브 메커니즘 300의 시료화 체임버 304 내부는 흡수성 재료 310를 포함하는 구성원으로 제조되고, 흡수성 재료 310의 적어도 일부는 유입 포트 302 근처에 위치한다. 흡수성 재료 310은 도 1과 관련하여 기술된 임의의 재료와 같은 임의의 적합한 스폰지 재료 또는 친수성 재료를 포함할 수 있다. 유입 포트 302 근처에 위치한 흡수성 재료 310의 부분은 유체와 접촉할 때 팽창하는 경향성을 갖을 수 있다. 삼투 밸브 메커니즘 300은 시료화 체임버 304 내부에 장벽 312를 갖고, 이는 3개 부분으로 나누어진다. 장벽 312의 제 1 부분은 가요성 막 314 이고, 가요성 막 312에 인접한 장벽 312의 제 2 부분은 경질 부분 316이고, 경질 부분 316에 인접한 장벽 312의 제 3 부분은 반투막 318이다.
시료화 체임버 304 내의 장벽 312는 유입 포트 302 및 흡수성 재료 310 사이에 위치하고, 흡수성 재료 310의 표면을 커버한다. 유입 포트 302가 개봉될 때, 시료 (예로, 위장관으로부터 수집한 고체 미립자를 포함한 유체 시료)는 유입 포트 302를 통하여 시료화 체임버 304에 진입하고, 시료화 체임버 304를 충전하기 시작한다. 흡수성 재료 310은 유체 시료와 접촉할 때 팽창하는 자연적 경향성을 갖을 수 있다. 그러나, 흡수성 재료 310의 표면을 커버함으로써, 장벽 312는 흡수성 재료 310의 특정 부분만 팽창하도록 허용할 수 있다. 장벽 312는 시료화 체임버 304에 진입하면서 유체 시료의 유동을 또한 유도할 수 있고, 유체 시료가 흡수성 재료 310의 특정 부분과만 접촉하도록 허용한다.
도면 부호 300B는 유입 포트 302가 개봉된 직후에 삼투 밸브 메커니즘 300을 도시한다. 일단 유입 포트 302가 개봉되면, 시료화 체임버 304는 개방될 수 있고, 시료가 유입 포트 302를 통하여 시료화 체임버 304에 진입할 수 있다. 일부 구현예에서, 시료는 가요성 막 314과 통과할 수 없고, 흡수성 재료 310와 접촉한다. 결과적으로, 가요성 막 314은 시료화 체임버 304에 진입하면서 시료를 가이드하는데 사용될 수 있다. 유사하게, 일부 구현예에서 시료는 장벽 312의 경질 부분을 통과할 수 없고, 경질 부분 316은 시료화 체임버 304에 진입하면서 시료를 가이드하는데 사용될 수 있다. 반투막 318은 시료의 적어도 일부가 반투막을 통과하여 흡수성 재료 310와 접촉하도록 허용한다. 이것은 시료가 시료화 체임버 304의 최상부 부분을 채운 이후에 시료가 흡수성 재료 310에 의해 흡수되도록 허용할 수 있고, 이는 다음으로 흡수성 재료 310가 팽창하기 시작하도록 유도할 수 있다.
도면 부호 300C는 흡수성 재료 310이 시료의 부분에 흡수되고 난 이후 삼투 밸브 메커니즘 300의 상태를 도시한다. 가요성 막 314 하에서 흡수성 재료 310의 부분은 흡수성 재료 310가 시료를 흡수할 때 팽창한다. 흡수성 재료 310가 팽창하면서, 가요성 막 314는 유입 포트 302에 대향하여 압박을 받고, 밀봉 유입 포트 302를 시료화 체임버 304로부터 효과적으로 밀봉한다. 일부 구현예에서, 경질 부분 316은 경질 부분 316 하의 흡수성 재료 310가 팽창하는 것을 막는다. 일부 구현예에서, 반투막 318은 경질일 수 있고, 반투막 318에 인접한 흡수성 재료 310의 부분이 팽창하는 것을 막는다.
흡수성 재료 310가 팽창하여 유입 포트 302가 재밀봉되도록 유도한 이후에, 시료의 부분은 시료화 체임버 304 내에 한정될 수 있다. 일단 시료가 적절하게 한정되고 나면, 시료에 광범위한 검정 기법 또는 진단학을 적용하는 것이 가능할 수 있다. 일부 구현예에서, 경질 부분 316 및 시료화 체임버의 벽 사이의 시료화 체임버 304 부분은 테스트 구역을 형성한다. 예를 들면, 센서는 경질 부분 316 위에 위치한 테스트 구역 내에 포함된 시료의 부분을 연구하기 위하여 시료화 체임버 304 내에 또는 이에 근접하여 배치될 수 있다. 이러한 센서는 시료의 성질을 연구하는데 사용될 수 있거나, 시료에 적용된 검정 기법의 결과를 검출하는데 사용될 수 있다.
도면 부호 300C는 예시적인 목적으로만 도시되고, 이에 제한되지 않는다. 일부 구현예에서, 삼투 밸브 메커니즘 300은 장벽 312를 포함하지 않거나, 장벽 312의 하나 이상의 부분이 배제되거나 시료화 체임버 304 내에서 재배열된다. 예를 들면, 경질 부분 316 및 반투막 318의 위치는 역전될 수 있거나, 경질 부분 316은 제거되고 반투막은 확장되어 가요성 막 314와 직접적으로 연결될 수 있다. 삼투 밸브 메커니즘 300이 장벽 312를 포함하지 않거나, 가요성 막 314를 포함하지 않을 때, 유입 포트 302 근처의 흡수성 재료 310의 부분은 확장되고 유입 포트 302를 막히게 하여 효율적으로 유입 포트 302를 밀봉시킨다.
일부 구현예에서, 흡수성 재료 310를 형성하는데 사용된 재료는 제어된 속도로 팽창하고, 이는 시료가 시료화 체임버 304에 진입하고 시료화 체임버 304는 유입 포트 302가 재밀봉되기 이전에 충전되도록 충분한 시간이 걸리는 것을 보장할 수 있다. 이것은 삼투 밸브 메커니즘 300이 가요성 막 314 및/또는 반투막 318을 포함하지 않는 구현예에 특히 유용할 것이다. 일부 구현예에서, 흡수성 재료 310의 부분은 용해가능한 필름 또는 막에 의해 커버되고, 이는 필름이 용해되는 충분한 양의 시간이 경과할 때까지 흡수성 재료 310가 팽창하는 것을 막을 수 있다.
일부 구현예에서, 시료화 체임버 304는 하나 이상의 서브-체임버에 연결된다 (미도시). 이들 각각의 서브-체임버는 시료를 보유하고, 시료화 체임버 304 및 다른 서브-체임버 둘 다로부터 시료를 격리하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 각각의 서브-체임버는 일방 밸브를 통하여 시료화 체임버 304에 연결되어, 시료가 시료화 체임버 304로부터 서브-체임버에 진입하도록 허용하지만 획득된 시료가 서브-체임버를 나가는 것을 막을 수 있다. 대안의 예로, 각각의 서브-체임버는 삼투 밸브 메커니즘 300과 유사하게 배열된 밀봉 디바이스, 가열 요소 및 흡수성 재료로 제조된 구성원을 채용할 수 있다. 이들 구현예에서, 각각의 서브-체임버는 이들의 개별적 가열 요소를 활성화함으로써 개방될 수 있고, 충분한 양의 시료가 획득된 난 이후에 시료화 체임버 304로부터 자동적으로 밀봉될 수 있다. 일반적으로, 임의의 유형의 밸브 또는 다른 적합한 메커니즘이 서브-체임버 내에 포함된 시료를 격리하는데 사용될 수 있다. 일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스 200과 유사하게, 삼투 밸브 메커니즘 300과 조합하여 다수의 서브-체임버를 채용하는 섭취가능한 디바이스는 상이한 시간대에 또는 위장관의 상이한 위치로부터 상이한 시료를 상이한 서브-체임버 내로 배분한다.
당업자라면 삼투 밸브 메커니즘 300의 변형이 본 발명에 기술된 임의의 다른 섭취가능한 디바이스와 조합될 수 있는 것이라고 이해할 것이다. 예를 들면, 도 2와 관련하여 도시되고 기술된 섭취가능한 디바이스 200의 일부 구현예에서, 밸브 214 및 216 중 하나 또는 둘 다는 삼투 밸브 메커니즘 300의 특정 구현예로 대체될 수 있다. 밸브 214 및 216 중 하나 또는 둘 다는 파손되거나 변형될 수 있는 (예로,기계식 작동기 218에 의해 또는 가열 요소를 통하여) 밀봉 디바이스를 포함할 수 있고, 밸브 214 및 216 중 하나 또는 둘 다는 시료화 체임버 212 내에 위치한 흡수성 재료의 팽창에 의해 자동적으로 재밀봉될 수 있다.
도 4 및 도 5는 삼투 밸브 메커니즘 300 (도 3)의 일부 구현예가 시료를 획득하기 위하여 작동될 수 있는 방식을 자세하게 도시한다.
도 4는 유입 포트 400의 상세도를 도시하고, 이는 개봉되기 전에 삼투 밸브 메커니즘 300 내로 도입될 수 있다. 유입 포트 400은 외부 부분 402을 특징으로 하고, 이는 중간 부분 4004에 의해 내부 부분 406으로부터 분리된다. 유입 포트 400의 중간 부분 404는 밀봉 디바이스 408을 포함하고, 이는 도 3과 관련하여 도시되고 기술된 밀봉 디바이스 306와 동일할 수 있다. 가열 요소 410은 중간 부분 404 근처 및 밀봉 디바이스 408에 인접하여 위치한다. 유입 포트 412A 및 412B의 측면은 유입 포트 400의 형태를 형성하고, 절연 세라믹과 같은 절연 물질 또는 폴리아미드-이미드, 폴리페닐렌 설파이드, 폴리페닐렌 옥사이드 등과 같은 중합체로 구성될 수 있다. 예시적인 목적으로, 유입 포트 400의 외부 부분 402는 시료 414로 충전된 것으로 도시되고, 이는 위장관으로부터 획득된 유체 시료일 수 있다. 그러나, 일부 구현예에서, 유입 포트 400은 시료 414가 외부 부분 402에 실제로 포함되는지 여부와 상관없이 작동될 수 있다. 외부 부분 402 및 내부 부분 406은 중간 부분 404보다 더 넓다. 경사벽 416은 외부 부분 402의 너비를 점차로 감소시키고, 외부 부분 402의 더 넓은 너비부터 중간 부분의 더 좁은 너비까지 변위된다. 이러한 구성은 밀봉 디바이스 408의 전반적인 부피를 (더 넓은 중간 부분 404를 갖는 구성과 비교하여) 감소시키고, 시료 414에 노출된 밀봉 디바이스 408의 표면 구역을 감소시킬 수 있고, 이는 밀봉 디바이스 408부터 시료 414까지 소실되는 열의 양을 감소시킨다. 다음으로, 이것은 가열 요소 410을 사용하여 밀봉 디바이스 408의 온도를 상승시키는 것을 더 쉽게 할 수 있다. 일부 구현예에서, 유입 포트 400의 기하학은 공기 포켓 (미도시)이 외부 부분 402에서 형성되도록 허용하고, 밀봉 디바이스 408를 위장관에 포함된 유체로부터 분리할 수 있다. 이것은 밀봉 디바이스 408 주변에서 절연 장벽으로서 작용하고, 또한 가열 요소 410을 사용하여 밀봉 디바이스 408의 온도 상승을 쉽게 일으킬 수 있다. 게다가, 중간 부분 404과 관련하여 외부 부분 406의 더 큰 너비는 잔류물 포집 구역 418을 형성하고, 이는 유입 포트 400가 개봉된 이후 밀봉 디바이스 408의 잔류물을 보유할 수 있다.
일부 구현예에서, 유입 포트 400의 외부 부분 402는 섭취가능한 디바이스의 하우징에서 개구부에 직접적으로 또는 간접적으로 연결될 수 있다. 일부 구현예에서, 시료가 개구부에 진입하는 것을 막는 것은 존재하지 않고, 주어진 시간대에 유입 포트 400의 외부 부분 402는 섭취가능한 디바이스가 위치하는 내부 위장관의 모든 부분로부터 모아지는 유체 시료 414로 충전될 수 있다.
밀봉 디바이스 408는 유입 포트 400의 외부 부분 402 내에 포함된 유체 시료 414가 유입 포트 400의 내부 부분 402에 진입하는 것을 막는다. 단순하게, 도 4 및 도 5는 플러그로서 밀봉 디바이스 408를 도시한다. 그러나, 일부 구현예에서 밀봉 디바이스 408는 유입 포트 400의 외부 부분 402 및 유입 포트 400의 내부 부분 406을 분리하도록 중간 부분 404 내에 사용된 임의의 다른 유형의 파손가능한 밀봉 또는 밸브이다.
일부 구현예에서, 가열 요소 410은 마이크로컨트롤러에 의해 작동될 수 있다. 예를 들면, 마이크로컨트롤러는 섭취가능한 디바이스가 위장관의 특정 부분에 있을 때 가열 요소 410를 작동하고 유입 포트 400를 개봉하도록 구성될 수 있다. 유입 포트 412A 및 412B의 측면은 절연 재료로 형성될 수 있고, 이는 섭취가능한 디바이스 및 유체 시료 414를 가열 요소 410에 의해 발생한 열로부터 보호할 것이다. 이것은 또한 가열 요소 410에 의해 생성된 열을 밀봉 디바이스 408의 방향으로 집중하도록 도울 수 있고, 가열 요소 410가 밀봉 디바이스 408를 용융하거나, 변형하거나, 파열하도록 구동하는 임의 총량을 감소시킬 수 있다.
일부 구현예에서, 유입 포트 400의 차원은 유체 시료 414가 자연스럽게 외부 부분 402내로, 긍극적으로 중간 부분 404을 통하여 내부 부분 406 내로 모세관 작용을 통하여 가져오도록 선택된다. 전형적으로, 외부 부분 402, 중간 부분 404 및 내부 부분 406의 단면은 정사각형, 원형 또는 사각형이지만, 임의의 유형의 단편이 사용될 수 있다. 유입 포트 400의 외부 부분 402, 중간 부분 404 및 외부 부분 406의 전반적인 단면 구역은 전형적으로 섭취가능한 디바이스의 크기 제한이 주어겨 50 제곱 밀리미터 이하이고, 0.2 내지 2 제곱 밀리미터가 공통적이다. 그러나, 상기에 나열된 단면 구역은 단지 예이고, 임의의 단면 구역이 위장관의 상이한 부분으로부터 시료를 더 잘 가져오기 위하여 선택될 수 있다. 당업자라면 정확한 형태 및 차원이 획득될 시료의 물리적 성질에 의존할 할 것으로이라고 이해할 것이고, 일부 구현예는 상기 언급된 것이 아닌 단면을 사용할 수 있다.
도 5는 유입 포트 500의 상세도를 도시하고, 이는 개봉되고 난 이후에 삼투 밸브 메커니즘 300 내로 도입될 수 있다.
가열 요소 510사 밀봉 디바이스 508를 충분히 가열하고 난 이후에, 밀봉 디바이스 508는 변형되거나, 용융되거나, 달리 파손되어, 유입 포트 500를 효과적으로 개봉할 수 있다. 일단 유입 포트 500가 개봉되면, 유체 시료 514는 유입 포트의 외부 부분 502부터 유입 포트 500의 내부 부분 506까지 중간 부분 504를 통하여 자연스럽게 유동할 수 있다. 도 4와 관련하여 기술된 구현예와 유사하게, 유입 포트의 측면 512A 및 512B는 적절한 절연 재료로 제조되고, 유입 포트 500, 경사벽 516을 갖는 외부 부분 502, 중간 부분 504 및 잔류물 포집 구역 518과 함께 내부 부분 506의 형태를 형성할 수 있다. 유체 시료 514가 유입 포트 500의 내부 부분 506에 진입하면서, 유체 시료 514의 자연스러운 유동은 밀봉 디바이스 508의 임의의 전유물을 내부 부분 506 내에 위치한 잔류물 포집 구역 518 내로 운반할 수 있다. 일부 구현예에서, 일단 밀봉 디바이스 508의 용융되거나 변형된 잔류물은 가열 요소 510와 접촉되는 것을 중지하고 대신에 잔류물 포집 구역 518의 벽을 만드는 절연 재료와 접촉하면, 밀봉 디바이스 508의 잔류물은 잔류물 포집 구역 518의 벽을 따라 재-고체되거나 재-형성된다. 결과적으로, 잔류물 포집 구역 518는 밀봉 디바이스 508의 재-고체화된 잔류물이 저장될 위치를 제공할 수 있고, 밀봉 디바이스 508의 잔류물이 시료 514의 유동을 방해하는 것을 막을 수 있다.
일부 구현예에서, 전자기적 힘은 밀봉 디바이스 508의 잔류물을 잔류물 포집 구역 518으로 가져오는데 사용될 수 있다. 예를 들면, 밀봉 디바이스 (예로, 밀봉 디바이스 408)는 자성 재료로 제조될 수 있고, 유도 또는 영구 자기장이 밀봉 디바이스 508의 잔류물을 잔류물 포집 구역 518으로 가져오는데 사용될 수 있다. 이러한 자기장은 가열 요소 510가 활성화된 이후에 및 밀봉 디바이스 508의 잔류물이 잔류물 포집 구역 518 내에서 재-고체화되거나 재-형성될 때까지 적용될 수 있다.
도 3, 도 4 및 도 5에 의해 기술된 구현예는 단지 설명하는 것이라고 이해될 것이고, 이들은 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않고도 유체 시료를 가져오거나 펑핑하는 다른 기법으로 변형되거나 이와 조합될 수 있다. 예를 들면, 시료를 시료화 체임버 304 내로 가져오도록 유도하기 위하여, 시료화 체임버 304는 저-압력 진공을 포함할 수 있고, 시료는 유입 포트 302가 개방될 때 시료화 체임버 304 내로 강압적으로 유입될 수 있다. 또한 유사한 효과가 시료화 체임버 304를 저-압력 진공을 포함한 서브-체임버로 연결함으로써 또는 유체 시료를 펌핑하거나 시료화 체임버 304의 부피를 증가시키는데 기계식 작동기를 사용함으로써 생성될 수 있다. 일부 구현예에서, 외부 부분 402 및 502, 중간 부분 404 및 504 그리고 내부 부분 406 및 506의 기하학 및 상대 크기가 도 4 및 도 5에 도시된 것과 상이할 수 있다. 예를 들면, 상이한 부분 402, 404, 406, 502, 504 및 506은 일정한 너비를 갖을 수 있고, 경사벽 416 및 516 및/또는 잔류물 포집 구역 418 및 518은 포함되지 않는다. 또 다른 예로서, 경사벽이 잔류물 포집 구역 418 및 518을 형성하는데 사용될 수 있다.
도 6은 유출 포트를 포함한 시료화 체임버를 갖는 섭취가능한 디바이스 600의 또 다른 예를 도시한다. 섭취가능한 디바이스 100 및 200와 유사하게, 섭취가능한 디바이스 600은 제 1 단부 602A, 제 2 단부 602B 및 제 1 단부 602A부터 제 2 단부 602B까지 세로로 연장된 벽 604과 함께 외부 하우징을 갖도록 설계된다. 섭취가능한 디바이스 600은 하우징에서 개구부 606를 갖고, 이는 시료가 주변 환경으로부터 섭취가능한 디바이스 600에 진입하는 것을 허용한다. 섭취가능한 디바이스 600은 개구부 606에 연결된 유입 부위 608을 갖는다. 유입 부위 608은 시료화 체임버 612의 진입 포트 610에 연결된다. 유입 부위 608는 세 개의 부분으로 나뉜다. 유입 부위 608의 제 1 부분 608A은 개구부 606에 연결되고, 제 2 부분 608B 및 제 3 부분 608C은 시료화 체임버 612의 진입 포트 610에 연결된다. 제 2 부분 608B는 제 1 부분 608A을 제 3 부분 608C에 연결하고, 시료가 유입 부위 608를 통하여 유동하는 것을 막고, 유입 부위 608의 제 1 부분 608A를 유입 부위 608의 제 3 부분 608C과 격리하는데 사용되는 이동가능한 밸브 614를 포함할 수 있다.
섭취가능한 디바이스 600은 이동가능한 밸브 614와 결합된 기계식 작동기 624를 갖는다. 일부 구현예에서, 마이클로프로세서 또는 마이크로컨트롤러는 기계식 작동기 624를 제어하고 이동가능한 밸브 614를 개방 및 폐쇄 위치 사이에 이동시키도록 구성된다. 예를 들면, 마이크로컨트롤러는 섭취가능한 디바이스가 위장관 내의 특정한 위치에 도달한 이후에 이동가능한 밸브 614를 개방 위치로 이동시키도록 구성될 수 있다. 일부 구현예에서, 기계식 작동기는 섭취가능한 디바이스 600 내에 위치한 배터리 또는 다른 전력원의 세트에 의해 구동될 수 있다. 이동가능한 밸브 614가 개방 위치로 이동될 때, 시료는 유입 부위 608를 통하여 유동하고 진입 포트 610을 통하여 시료화 체임버 612에 진입하도록 허용될 수 있다. 이동가능한 밸브 614가 폐쇄 위치일 때, 시료는 유입 부위 608를 통하여 유동하고 개구부 606으로부터 시료화 체임버 612에 도달하는 것이 막히게 된다.
예시적인 목적으로, 도 6은 가로막으로서 이동가능한 밸브 614를 도시하고, 이는 유입 부위 608의 제 2 부분 608B에서 구멍을 밀봉하거나 개봉하기 위하여 기계식 작동기 624를 가요성 가로막을 이동시키는데 사용한다. 그러나, 일부 구현예에서, 이동가능한 밸브 614는 상이한 유형의 밸브일 수 있는 것으로 이해될 것이다. 예를 들면, 일부 구현예에서 이동가능한 밸브 614는 도 9와 관련하여 기술된 펌핑 메커니즘과 같은 펌핑 메커니즘으로 대체될 수 있다. 또 다른 예로서, 일부 구현예에서 이동가능한 밸브 614는 도 3, 도 4 및 도 5와 관련하여 기술된 구현예와 유사하게 삼투 밸브로 대체될 수 있다. 다른 상이한 밸브의 여러 예가 도 7과 관련하여 기술된다.
섭취가능한 디바이스 600의 시료화 체임버 612는 시료화 체임버 612의 진입 포트 610로부터 대향하는 단부 상에 위치한 유출 포트 616을 갖는다. 일반적으로, 유출 포트 616는 시료화 체임버 612 내의 어디라도 위치할 수 있다. 유출 포트 616은 섭취가능한 디바이스 600에 의해 획득된 시료의 적어도 부분이 시료화 체임버 612를 나가는 것은 막으면서, 공기 또는 가스 618이 시료화 체임버 612를 나가는 것을 허용하도록 구성된다. 예를 들면, 유출 포트 616은 가스-투과막을 포함할 수 있고, 이는 가스 618이 시료화 체임버 612를 나가도록 허용하지만, 액체 또는 고체 시료가 유출 포트 616을 통하여 시료화 체임버 612를 나가는 것은 막을 것이다. 가스 618가 시료화 체임버 612를 나가도록 허용하는 것은 시료가 진입 포트 610을 통하여 진입하면서 시료화 체임버 612 내에 압력이 발생하는 것을 막을수 있다. 이것은 시료가 시료화 체임버 612내로 더 쉽게 진입하도록 유도하고, 섭취가능한 디바이스 600에 의해 수집될 수 있는 시료의 전반적인 부피의 증가 및 시료가 시료화 체임버 612 내로 유입될 가능성의 증가를 유도될 수 있다.
섭취가능한 디바이스 600은 유출 포트 616의 일부로서 일방 밸브 620을 포함한다. 이러한 밸브는 가스 618이 시료화 체임버 612에 재-진입하는 것을 막을 수 있다. 그러나, 일부 구현예에서 일방 밸브 620은 섭취가능한 디바이스 600로부터 배제될 수 있다. 일부 구현예에서, 유출 포트 616는 가스 투과막을 포함한다. 이러한 가스 투과막은 시료와 접촉하여 배치될 때 이의 투과성을 소실할 수 있다. 예를 들면, 가스 투과막은 가스 618가 유출 포트 616를 시료화 체임버 612를 나가도록 허용하는 스폰지성 재료를 포함할 수 있다. 일단 스폰지성 재료가 시료와 접촉을 통하여 수분화되면, 이것은 더 이상 기체 투과가능하지 않을 수 있거나, 투과성이 크게 감소되고, 이로써 가스 618가 시료화 체임버 612에 재-진입하는 것을 막을 수 있다. 일부 구현예에서, 가스 투과막은 팽창된 폴리테트라플루오로에틸렌 또는 폴리프로필렌 등을 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 가스 투과막을 제조하는데 사용된 재료는 스폰지-유사 재료와는 상반되는 바, 필터-유사 재료일 수 있다. 일반적으로, 가스 투과막는 가스가 투과하도록 허용하지만, 충분한 내성 또는 표면 장력 효과로 인해 액체가 막을 유동하는 것을 막는 임의의 재료로 제조될 수 있다.
섭취가능한 디바이스 600에서, 유출 포트 616는 시료화 체임버 외부의 섭취가능한 디바이스 600의 하우징 내의 용적에 연결된다. 섭취가능한 디바이스 600를 생산하는데 사용된 제조 공정에 의존하여, 섭취가능한 디바이스 600의 하우징 내의 용적은 공기 또는 일부 다른 유형의 가스를 포함할 수 있다.
섭취가능한 디바이스 600은 유출 포트 622를 포함하고, 이는 섭취가능한 디바이스 600의 하우징 내의 용적에 연결된다. 유출 포트 622는 가스 618가 섭취가능한 디바이스 600를 나가서, 섭취가능한 디바이스 600 주변의 환경 내로 방출될 수 있는 경로를 제공할 수 있다. 이것은 가스 618의 용적이 비교적 클 때 이것이 섭취가능한 디바이스 600의 하우징 내에 압력이 발생하는 것을 막을 수 있기 때문에 유리할 수 있다. 일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스 600은 유출 포트 622를 포함하지 않고, 가스 618가 섭취가능한 디바이스 600의 용적 내에 머문다. 일부 구현예에서, 유출 포트 622는 예를 들면 튜브 또는 통로에 의해 직접적으로 또는 간접적으로 유출 포트 616에 연결된다. 일부 구현예에서, 유출 포트 616은 섭취가능한 디바이스 600에서 시료화 체임버 612부터 개구부까지 직접적으로 유도하고, 유출 포트 616가 유출 포트 622를 효과적으로 대체할 수 있다. 일부 구현예에서, 유출 포트 622는 원치않는 재료 (예로, 위장관 내로부터의 유체 및 고체 미립자)가 유출 포트 622를 통하여 섭취가능한 디바이스 600에 진입하는 것을 피하도록 가스 투과막, 일방 밸브, 소수성 통로 또는 일부 다른 메커니즘을 포함할 수 있다.
일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스 600은 시료화 체임버 612 내에 또는 이에 근접하여 센서를 포함할 수 있다. 예를 들면, 이러한 센서는 시료화 체임버 612 내에 포함된 시료의 다양한 성질을 검출하는데 사용될 수 있거나, 이러한 센서는 시료화 체임버 612 내에 포함된 시료에 적용된 검정 기법의 결과를 검출하는데 사용될 수 있다.
일부 구현예에서, 친수성 스폰지는 시료화 체임버 612 내에 위치하고, 친수성 스폰지는 시료가 시료화 체임버 612에 진입하면서 시료를 흡수하도록 구성될 수 있다. 일부 구현예에서, 친수성 스폰지는 시료화 체임버 612의 실질적인 부분을 충전시키고, 연장된 기간 동안 시료를 보유한다. 이것은 섭취가능한 디바이스 600가 신체를 나온 이후에 섭취가능한 디바이스 600로부터 시료를 수집하는 경우라면 특히 유리할 수 있다. 일부 구현예에서, 친수성 스폰지는 특정 표면 상에만 배치되거나, 시료화 체임버 612의 특정 부분만을 충전시킨다. 예를 들면, 시료화 체임버 612의 특정 벽 (또는 모든 벽)을, 커버되지 않은 시료화 체임버 612의 벽 일부 를 남기면서 (또는 남기지 않고) 시료의 유입을 돕도록 라이닝하는 것이 가능할 수 있다. 커버되지 않은 벽을 남기는 것은 비교적 명확한 광학 경로를 수반하는 진단학 또는 검정 기법의 사용을 허용할 수 있다. 이러한 구현예의 예는 도 8과 관련하여 기술된다. 일부 구현예에서, 스폰지 재료는 시료화 체임버 612의 모든 벽에 배치될 수 있다. 이것은 원치않은 대기 광도가 시료화 체임버 612에 진입하는 것을 막을 수 있고, 이는 특정 유형의 저광도 검출 검정법에 유용할 수 있다. 일부 구현예에서, 불투명한 재료가 시료화 체임버 612의 측면 일부 또는 전부를 커버하는데 사용된다. 이것도 역시 원치않은 대기 광도가 시료화 체임버 612에 진입하는 것을 막을 수 있다.
일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스 600은 유출 포트 616에 연결된 또는 시료화 체임버 612에 직접적으로 또는 간접적으로 연결된 밀봉된 진공 체임버를 포함할 수 있다. 밀봉된 진공 체임버는 시료화 체임버 612 및/또는 유입 부위 608의 대기 압력보다 실질적으로 낮은 내부 압력을 갖을 수 있다. 이들 구현예에서, 섭취가능한 디바이스 600은 시료화 체임버 내의 압력을 감소시키 위하여 진공 체임버를 개봉한다. 이러한 압력의 변화는 시료가 시료화 체임버 내로 흡인되도록 강요하거나, 시료가 시료화 체임버 내로 신속하게 유입되도록 허용할 수 있다.
단순하게, 도 6은 단일한 시료화 체임버 612만을 도시하지만, 유입 부위 608가 디바이스 전체를 통하여 배열된 다수의 시료화 체임버에 연결될 수 있고, 이들 각각은 하나 이상의 밸브를 사용하여 독립적으로 제어될 수 있는 것으로 이해될 것이다. 예를 들면, 일부 구현예에서 유입 부위 608에 연결된 하나 이상의 서브-체임버가 존재한다. 각각의 서브-체임버는 위장관 내에서 수집된 시료를 유지하고, 이들 시료가 격리되도록 구성될 수 있다. 일반적으로, 도 1 내지 도 5와 관련하여 기술된 임의의 밸브 또는 메커니즘을 포함하여 임의의 유형의 밸브 또는 다른 적합한 메커니즘이 서브-체임버 내에 포함된 시료를 격리하는데 사용될 수 있다. 일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스 600은 상이한 시간대에 또는 위장관의 상이한 위치로부터 상이한 시료를 각각의 상이한 서브-체임버 내로 배분한다. 예를 들면, 섭취가능한 디바이스 600은 이것을, 유입 부위 608을 개방하여 하우징의 개구부 606으로부터 시료를 유입하기 이전에 밸브를 개방하여 유입 부위 608의 내부를 적절한 서브-체임버로 연결함으로써 달성할 수 있다.
도 7은 섭취가능한 디바이스 100, 200 또는 600와 같은 섭취가능한 디바이스 내로 도입될 수 있는 상이한 유형의 이동가능한 밸브를 도시한다. 섭취가능한 디바이스 702는 핀 밸브가 이동가능한 밸브 (예로, 섭취가능한 디바이스 600의 이동가능한 밸브 614 (도 6))로서 사용될 수 있는 방식을 설명하고, 도면 부호 702A는 폐쇄 위치에서 핀 밸브를 도시하고, 도면 부호 702B는 개방 위치에서 핀 밸브를 도시한다. 섭취가능한 디바이스 702에서, 기계식 작동기는 개방 위치 및 폐쇄 위치 사이에서 스위칭하기 위하여 핀 밸브를 선형으로 이동하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 도면 부호 702A에서 섭취가능한 디바이스 702는 유입 포트 내에 삽입되어, 이로써 시료가 섭취가능한 디바이스 702의 개구부로부터 시료화 체임버 내로 유입되는 것을 막는 핀을 갖는다. 도면 부호 702B에서는, 섭취가능한 디바이스 702는 유입 포트로부터 제거되어, 시료가 섭취가능한 디바이스 702의 개구부로부터 시료화 체임버 내로 자유롭게 유동하도록 허용하는 핀을 갖는다. 선형의 동작을 발생시키기 위하여, 기계식 작동기는 솔레노이드와 같은 선형의 작동기일 수 있다. 대안적으로, 기계식 작동기는 회전식 작동기일 수 있고, 회전은 선형의 동작으로 변환될 수 있다. 당업자라면 이것이 임의의 다수 방식, 예를 들면 기계식 작동기를 볼 스크류 메커니즘, 실형 리드 너트 및 리드 스크류 메커니즘, 랙 및 피니온 메커니즘 등과 결합함으로써 시행될 수 있다.
섭취가능한 디바이스 704는 회전식 밸브가 이동가능한 밸브 (예로, 섭취가능한 디바이스 600의 이동가능한 밸브 614 (도 6))로서 사용될 수 있는 방식을 설명하고, 도면 부호 704A는 폐쇄 위치에서 회전식 밸브를 도시하고, 도면 부호 704B는 개방 위치에서 회전식 밸브를 도시한다. 도면 부호 704A에서, 섭취가능한 디바이스 704는 시료가 섭취가능한 디바이스 704의 개구부로부터 시료화 체임버에 진입하는 것을 방지하도록 배향된 회전식 핀을 갖는다. 도면 부호 704에서는, 섭취가능한 디바이스 704는 시료가 섭취가능한 디바이스 704의 개구부로부터 시료화 체임버 내로 유동하는 것이 자유로운 배향으로 회전하는 회전식 핀을 갖는다. 회전식 밸브를 작동하기 위하여, 섭취가능한 디바이스 704에서 기계식 작동기는 회전식 작동기일 수 있고, 이는 개방 위치 및 폐쇄 위치 사이에서 스위칭하도록 회전식 핀을 회전시킬 수 있다.
섭취가능한 디바이스 706은 가요성 가로막 또는 가로막 밸브가 이동가능한 밸브 (예로, 섭취가능한 디바이스 600의 이동가능한 밸브 614 (도 6))로서 사용될 수 있는 방식을 설명하고, 도면 부호 706A는 폐쇄 위치에서 가로막 밸브를 도시하고, 도면 부호 706B는 개방 위치에서 가로막 밸브를 도시한다. 도면 부호 706A에서, 섭취가능한 디바이스 706은 폐쇄 위치에서 가로막 밸브를 갖는데, 가요성 가로막은 가요성 가로막에 대향하여 기계식 작동기에 의해 발생한 압력으로 인해 유입 부위에서 구멍에 대향하여 압박된다. 이것은 유입 부위를 통하여 유동하는 시료를 효과적으로 차단하고, 이로써 시료가 섭취가능한 디바이스 706의 개구부로부터 시료화 체임버에 진입하는 것을 막을 수 있다. 도면 부호 706B에서, 섭취가능한 디바이스 706는 개방 위치에서 가로막 밸브를 갖는데, 압력이 가요성 가로막으로부터 제거된다. 가로막은 유입 부위의 구멍으로부터 위치가 회복되고, 시료가 섭취가능한 디바이스 706의 개구부로부터 시료화 체임버로 자유롭게 유동하도록 허용한다.
일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스 706는 가로막 근처에 또는 가로막과 직접적으로 접촉하여 스프링 메커니즘을 갖는다. 스프링 메커니즘은 기계식 작동기에 의해 가해진 압력과 상반되도록 가로막에 압력을 가할 수 있고, 이는 기계식 작동기가 가요성 막으로 압력을 가하지 않을 때 가요성 막이 개방 위치로 이동하도록 유도할 수 있다. 추가적으로, 이것은 가로막 밸브가 기계식 작동기가 가요성 막을 교차하여 압력을 가하지 않을 때 열리는 것을 보장할 수 있다.
일부 구현예에서, 기계식 작동기를 폐쇄 위치부터 개방 위치까지 이동하는 것은 섭취가능한 디바이스 내의 유입 부위의 용적이 증가하도록 유도한다. 이것은 유입 부위 내의 압력이 감소하도록 하여, 유입 부위 내로 시료를 유입하는 흡인을 발생시킬 수 있다. 유사하게, 기계식 작동기를 개방 위치부터 폐쇄 위치까지 이동하는 것은 유입 부위의 용적이 감소하도록 유도한다. 이것은 유입 부위 내의 압력이 감소하도록 하여, 유입 부위 외로 시료를 밀어낼 수 있다. 유입 부위, 기계식 작동기 및 이동가능한 밸브의 설계에 의존하여, 이것은 시료를 섭취가능한 디바이스의 개구부를 통하여 다시 밀어내기 보다는 시료화 체임버 내로 밀어낼 수 있다. 이러한 설계의 예는 도 9와 관련하여 더 자세하게 기술된다.
도 8은 섭취가능한 디바이스 100, 200, 600 및 702 내지 706와 같은 섭취가능한 디바이스 내에 도입될 수 있는 시료화 메커니즘의 예를 도시한다. 시료화 메커니즘 800은 부분적으로 친수성 스폰지 802A 및 802B로 라이닝된다. 친수성 스폰지 802A 및 802B 사이에, 시료화 메커니즘 800 내의 테스트 부위 804가 있다. 친수성 스폰지 802A 및 802B는 액체 또는 유체 시료 806를 유도하고, 시료 806을 시료화 메커니즘 800 내로 유입할 수 있다. 친수성 스폰지 802A 및 802B가 시료 806으로 포화되면서, 반원판 808이 친수성 스폰지 802A 및 802B 사이에서 시료 806의 단부에 형성된다. 이러한 시스템은 특히 점액성 시료를 획득하는데 유용할 수 있고, 이는 시료화 메커니즘 800 내로 자연스럽게 유동하는데 어려움이 있을 수 있다.
시료화 메커니즘 800은 통로 812에 연결된 유출 포트 810를 포함한다. 시료 806이 시료화 메커니즘 800 내로 유입되면서, 시료화 메커니즘 800에 포함된 공기 또는 가스는 시료화 메커니즘 800 외부로 유출 포트 810을 통하여 및 통로 812 내로 밀려날 수 있다. 이것은 시료화 메커니즘 800 내에 포집된 가스를 피할 수 있고, 다음으로 이는 시료화 메커니즘 800 내부의 압력 발생 및 시료 806이 테스트 부위 804 내로 유입되는 것의 방해를 피할 수 있다.
일부 구현예에서, 시료화 메커니즘 800은 유출 포트 810 또는 통로 812를 포함하지 않을 수 있고, 시료화 메커니즘 800에서 임의의 공기 또는 가스가 시료화 메커니즘 800 내에 남도록 허용되지 않을 수 있다. 일부 구현예에서, 시료화 메커니즘 800은 저압력 진공으로 충전되거나, 진공을 만드는 펌프 또는 다른 메커니즘에 부착되거나, 개봉될 수 있는 저압력 진공을 포함하는 밀봉된 체임버에 부착될 수 있다. 진공의 사용은 시료화 메커니즘 800이 시료를 강제적으로 유입하도록 허용할 수 있다.
일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스는 시료화 메커니즘 800 내에 포함된 시료 806을 연구하도록 센서 또는 진단학을 포함할 수 있다. 테스트 부위 804의 전방 및 후방 벽 상에 스폰지 재료가 존재하지 않기 때문에, 테스트 부위 804 내에 포함된 시료 806에 대한 정보는 센서 및/또는 분명한 광학 경로를 수반하는 검정 기법을 사용하여 수집될 수 있고, 이는 달리 스폰지에 의해서는 불분명해질 것이다 (예로, 친수성 스폰지 802A 및 802B). 예를 들면, 광원 및/또는 광학 센서는 시료의 광학 성질을 테스트하거나 특정 검정 기법의 결과를 검출하기 위하여 전방 및/또는 후방 벽 근처에 배치될 수 있다. 당업자라면 도 8에 도시된 시료화 메커니즘 800이 단지 설명적이고, 도 8과 관련하여 기술된 일반 기법이 광범위한 상이한 체임버, 통로 및 유체 경로에 적용되고, 광범위한 상이한 섭취가능한 디바이스 내로 도입될 수 있는 것이라고 이해할 것이다. 또한, 일부 구현예에서, 도 8의 전반적인 기하학 및 스폰지 및 테스트 구역의 위치 설정은 변경될 수 있다. 이 경우에, 튜브의 한쪽 단부부터 나머지 단부까지 분명한 광학 경로가 존재할 것이다.
도 9는 섭취가능한 디바이스 100, 200, 600, 및 702 내지 706의 특정 구현예를 포함하여, 섭취가능한 디바이스 내로 도입될 수 있는 펌핑 메커니즘 900을 도시한다. 예시적인 목적으로, 펌핑 메커니즘 900은 섭취가능한 디바이스 600 (도 6)와 유사한 섭취가능한 디바이스의 맥락에서 기술될 수 있다. 이것이 섭취가능한 디바이스 600과 유사한 섭취가능한 디바이스 내로 도입될 때, 펌핑 메커니즘 900은 이동가능한 밸브 (예로, 섭취가능한 디바이스 600의 이동가능한 밸브 614)로서 기능하고, 하우징의 개구부 606 및 시료화 체임버 612의 진입 포트 610 사이에서 유동하는 시료의 능력을 제어할 수 있다. 추가적으로, 펌핑 메커니즘 900의 펌핑 체임버 904는 유입 부위 608의 제 2 부분 608B의 일부를 형성할 수 있다. 그러나, 펌핑 메커니즘 900의 일반 구조 및 원리는 본 발명에 기술된 섭취가능한 디바이스에 제한되지 않고, 이들은 광범위한 섭취가능한 디바이스에 적용될 수 있다.
펌핑 메커니즘 900은 제 1 개구부 902를 통하여 펌핑 체임버 904 내로 시료를 당기고, 제 2 개구부 906를 통하여 펌핑 체임버 904 외로 시료의 일부를 밀어내도록 설계된다. 일부 구현예에서, 제 1 개구부 902는 섭취가능한 디바이스의 하우징에서 개구부에 직접적으로 또는 간접적으로 연결될 수 있다. 예를 들면, 유입 부위 (예로, 섭취가능한 디바이스 600의 유입 부위 608의 제 1 부분 608A (도 6))는 섭취가능한 디바이스의 하우징에서 개구부 (예로, 섭취가능한 디바이 600의 하우징에서 개구부 606 (도 6))을 제 1 개구부 902에 연결할 수 있다. 일부 구현예에서, 제 2 개구부 906는 섭취가능한 디바이스의 시료화 체임버에 직접적으로 또는 간접적으로 연결된다. 예를 들면, 제 2 개구부 906은 시료화 체임버의 진입포트에 연결될 수 있다 (예로, 유입 부위 608의 제 3 부분 608C를 통하여 섭취가능한 디바이스 600의 시료화 체임버 612의 진입 포트 610에 연결됨 (도 6)).
펌핑 메커니즘 900은 펌핑 체임버 904 내에 포함된 이동가능한 펌프 헤드 908를 특징으로 한다. 이동가능한 펌프 헤드 908의 돌출부 908A는 제 1 개구부 902 내에 맞추도록 형성되거나, 달리 제 1 개구부 902를 차단한다. 이동가능한 펌프 헤드 908의 베이스 908B는 제 2 개구부 906를 커버할 수 있거나, 달리 제 2 개구부 906를 차단한다. 게다가, 이동가능한 펌프 헤드 908의 돌출부 908A 및 베이스 908B는 돌출부 908A가 제 1 개구부 902를 차단할 때 베이스 908B는 동시에 제 2 개구부 906를 차단하거나 제 2 개구부 906를 미차단으로 남기는 방식으로 서로 크기를 맞추고 배향된다. 또한, 베이스 908B가 제 2 개구부 906를 차단할 때, 돌출부 908A는 항상 제 1 개구부 902도 역시 차단하도록 구성될 수 있다.
이동가능한 펌프 헤드 908는 상하로 이동한다. 개구부 902 및 906는 밀봉되거나 개봉되고, 펌핑 메커니즘 900을 개방 위치, 부분적 폐쇄 위치 및 폐쇄 위치를 교차하여 스위칭할 수 있다. 개방 위치에서 (도면 부호 912에 도시된 바), 제 1 개구부 902 및 제 2 개구부 906 둘 다는 개봉되거나 개방된다. 부분적 폐쇄 위치에서 (도면 부호 914에 도시된 바), 이동가능한 펌프 헤드 908은 제 1 개구부 902만을 밀봉하도록 위치하고, 제 2 개구부 906를 개방으로 남긴다. 마지막으로, 폐쇄 위치에서 (도면 부호 910 및 918에 도시된 바), 제 1 개구부 902 및 제 2 개구부 906 둘 다는 밀봉된다.
일부 구현예에서, 이동가능한 펌프 헤드 908는 기계식 작동기 (예로, 섭취가능한 디바이스 600의 기계식 작동기 624 (도 6))에 연결될 수 있고, 이는 이동가능한 펌프 헤드 908를 선형으로 상하 이동하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 이동가능한 펌프 헤드 908는 기계식 작동기에 부착된 샤프트의 단부 상에 위치할 수 있다. 일부 구현예에서, 기계식 작동기 및 이동가능한 펌프 헤드 908의 위치 설정은 섭취가능한 디바이스 내에 위치한 마이크로컨트롤러 또는 마이크로프로세서에 의해 제어될 수 있다. 예를 들면, 마이크로컨트롤러는 섭취가능한 디바이스가 위장관 내의 특정한 위치에 도달하고 난 이후에 펌프 헤드 908를 이동시키고 펌핑 체임버 904를 통하여 시료를 펑핑하기 시작하도록 구성될 수 있다.
도면 부호 910은 완전한 폐쇄 위치에서 펌핑 메커니즘 900을 도시한다. 펌핑 메커니즘 900이 완전한 폐쇄 위치에 있을 때, 이동가능한 펌프 헤드 908의 돌출부 908A는 제 1 개구부 902 내에 위치할 수 있고, 이동가능한 펌프 헤드 908의 베이스 908B는 제 2 개구부 906에 인접하여 위치할 수 있다. 완전한 폐쇄 위치에서. 이동가능한 펌프 헤드 908의 위치 설정은 시료가 개구부 902 또는 906로부터 펌핑 체임버 904에 진입하거나 진출하는 것을 효과적으로 막을 수 있다.
도면 부호 912는 개방 위치에서 펌핑 메커니즘 900을 도시한다. 펌핑 메커니즘 900이 개방 위치에 있을 때, 이동가능한 펌프 헤드 908는 제 1 개구부 902로부터 멀리 이동하고, 이동가능한 펌프 헤드 908의 돌출부 908A는 제 1 개구부 902 외로 이동하고, 이동가능한 펌프 헤드 908의 베이스 908B는 제 2 개구부 906로부터 멀리 이동한다. 이러한 위치에서. 이동가능한 펌프 헤드 908는 하나 이상의 시료가 제 1 개구부 902를 통하여 펌핑 체임버 904에 진입하고 제 2 개구부 904를 통하여 펌핑 체임버를 나가도록 허용할 수 있다. 펌핑 체임버 904의 용적이 이동가능한 펌프 헤드 908가 제 1 개구부 902로부터 멀리 이동할 때 증가하기 때문에, 펌핑 메커니즘 900은 도면 부호 910에 도시된 폐쇄 위치부터 도면 부호 912에 도시된 개방 위치까지 변환할 때, 시료를 제 1 개구부 902를 통하여 시료화 체임버 내로 유입할 수 있다. 이것은 펌핑 체임버 904에 진입하는 시료만이 제 1 개구부 902를 통하여 유입되는 것을 보장할 수 있다.
도면 부호 914는 부분적 폐쇄 위치에서 펌핑 메커니즘 900를 도시한다. 펌핑 메커니즘 900이 부분적 폐쇄 위치에 있을 때, 이동가능한 펌프 헤드 908의 돌출부 908a는 제 1 개구부 902에 인접하여 또는 바로 제 1 개구부 902 내에 위치한다. 이러한 위치, 이동가능한 펌프 헤드 908의 돌출부 908a는 제 1 개구부 902를 효과적으로 밀봉하고, 펌핑 체임버 904에 남은 임의의 시료가 제 1 개구부 902를 통하여 펌핑 체임버 904를 나가는 것을 막는다. 이러한 위치에서, 이동가능한 펌프 헤드 908의 베이스 908b는 제 2 개구부 906로부터 멀리 위치한다. 이것은 펌핑 체임버 904에 남은 임의의 시료가 제 2 개구부 906을 통하여 펌핑 체임버 904를 나가도록 허용할 수 있다. 예를 들면, 제 2 개구부 906가 시료화 체임버의 진입 포트에 연결될 때 (예로, 유입 부위 608의 제 3 부분 608C를 통하여 섭취가능한 디바이스 600의 시료화 체임버 612의 진입 포트에 연결됨 (도 6)), 이것은 진입 포트를 통해 시료화 체임버 내로 시료가 펌핑 메커니즘 900으로부터 자유롭게 유동하도록 허용할 수 있다.
도면 부호 916은 부분적 폐쇄 위치 내지 완전한 폐쇄 위치 사이에서 변환되는 펌핑 메커니즘 900를 도시한다. 펌핑 메커니즘 900이 완전한 폐쇄 위치로 이동하면서, 이동가능한 펌프 헤드 908는 펌핑 체임버 904에 포함된 임의의 남은 시료가 제 2 개구부 906를 통해 펌핑 체임버 904를 나가도록 한다. 이것이 일어나면서, 이동가능한 펌프 헤드 908의 돌출부 908A는 제 1 개구부 902에 남고, 이를 차단하여 시료가 제 1 개구부 902를 통하여 펌핑 체임버 904를 나가는 것을 막는다. 비교하여, 이동가능한 펌프 헤드 908의 베이스 908B는 제 2 개구부 906를 완전히 커버하지 않고, 시료는 제 2 개구부 906를 통하여 펌핑 체임버 904를 나가는 것이 자유롭다. 조합하여, 이것은 펌핑 메커니즘 900이 도면 부호 914에 도시된 부분적 폐쇄 위치부터 도면 부호 918에 도시된 완전한 폐쇄 위치까지 이동하면서, 시료화 체임버에 남은 대부분의 시료가 제 2 개구부 906을 통하여 유출되도록 유도할 수 있다.
도면 부호 918은 도면 부호 910과 유사하게, 완전한 폐쇄 위치에서 펌핑 메커니즘 900을 도시한다. 이전에 언급된 바와 같이, 완전한 폐쇄 위치에서 이동가능한 펌프 헤드 908는 개구부 902 및 906를 밀봉하도록 위치하고, 이는 시료가 개구부 902 또는 904로부터 펌핑 체임버 904를 진입하거나 진출하는 것을 막을 수 있다. 일반적으로, 펌핑 메커니즘 900은 추가적인 시료를 제 1 개구부 902를 통하여 펌핑 체임버 904 내로 유입하고 시료를 제 2 개구부 906을 통하여 펌핑 체임버 904 외로 유출하기 위하여 도면 부호 910 및 918에 도시된 폐쇄 위치 및 도면 부호 912에 도시된 개방 위치 사이를 임의의 횟수로 순환할 수 있다.
도 9가 이동가능한 펌프 헤드 908의 중앙에 위치한 이동가능한 펌프 헤드 908의 돌출부 908A를 도시하지만, 돌출부 908A의 위치는 이동가능한 펌프 헤드 908 상의 임의의 위치일 수 있다. 예를 들면, 이동가능한 펌프 헤드 908의 돌출부 908A 및 제 1 개구부 902는 펌핑 체임버 904의 측면에 위치할 수 있다. 일부 구현예에서, 이동가능한 펌프 헤드 908는 두 개의 단편으로 분할되고, 이는 하나 이상의 작동기에 의해 제어될 수 있다. 예를 들면, 돌출부 908A 및 베이스 908B는 두 개의 분리된 단편일 수 있고, 각각은 상이한 작동기를 사용하여 동작한다. 이것은 제 1 개구부 902가 증가되거나 감소되는 펌핑 메커니즘 900의 용적과 독립적으로 밀봉되거나 개봉되도록 허용할 수 있다.
예시적인 목적으로, 도면 부호 910 내지 918은 제 2 개구부 906을 커버하거나 달리 차단하는데 사용되는 이동가능한 펌프 헤드 908의 베이스 908B를 도시한다. 그러나, 일부 구현예에서, 이동가능한 펌프 헤드 908는 제 2 개구부 906을 커버하거나 내부에 맞추거나, 달리 차단하지 않을 수 있고, 당업자라면 제 2 개구부 906가 시료를 제 2 개구부 906를 통하여 밀어내기 위하여 부분적으로 또는 전적으로 차단될 필요가 없는 것으로 이해할 것이다. 예를 들면, 이동가능한 펌프 헤드 908는 베이스 908B를 전혀 포함하지 않을 수 있다. 대신에, 이동가능한 펌프 헤드 908는 펌핑 체임버 904의 하부면 내에 밀봉을 형성하는 가요성 재료로 제조될 수 있다. 이러한 경우에, 이동가능한 펌프 헤드 908는 펌핑 체임버 904의 효과적인 용적을 변화하기 위하여 플런저와 유사한 방식으로 상하로 이동할 수 있다. 용적이 감소할 때, 시료는 펌핑 체임버 904 외로 제 2 개구부 906를 통하여 적어도 부분적으로 유출된다.
일반적으로, 펌핑 메커니즘 900을 섭취가능한 디바이스 내로 도입하는 것은 개구부, 포트, 밸브, 막, 시료화 체임버 또는 섭취가능한 디바이스의 다른 구조의 기능을 손상시키지 않을 수 있고, 섭취가능한 디바이스 100, 200, 600 또는 702 내지 706과 연결하여 기술된 임의의 안내 또는 구현예는 펌핑 메커니즘 900을 함께 갖는 섭취가능한 디바이스의 상이한 구현예에서 조합될 수 있다. 예를 들면, 펌핑 메커니즘 900은 섭취가능한 디바이스 200에서 제 1 밸브를 대체할 수 있고 (도 2), 시료를 시료화 체임버 212 내로 유입하는데 사용될 수 있다. 대안의 예로, 펌핑 메커니즘 900은 삼투 밸브 메커니즘 300의 시료화 체임버 304 내로 시료를 유입하는데 사용될 수 있다 (도 3). 또 다른 예로서, 펌핑 메커니즘 900은 유출 포트 616이 포함되지 않은 섭취가능한 디바이스 600의 구현예 내로 도입될 수 있고 (도 6), 펌핑 메커니즘 900은 시료화 체임버 612 내에 포집된 공기 또는 가스 618로부터 유도될 수 있는 압력에도 불구하고, 시료를 시료화 체임버 612 내로 유입하는데 사용될 수 있다.
예시적인 목적으로, 본 발명에 의해 제공된 예는 섭취가능한 디바이스 100, 200, 600 및 702 내지 706와 같은 섭취가능한 디바이스의 다수의 상이한 예시적인 구현예에 주로 중점을 둔다. 그러나, 도 1 내지 9와 관련하여 기술된 섭취가능한 디바이스의 하나 이상의 구현예의 일반 형태 및 설계에서의 다양성이 디바이스의 기능 및 작동을 유의하게 변화시키지 않고도 만들어질 수 있다. 또한, 임의의 일 구현예에서 기술된 특징 및 제한은 본원에서의 임의의 다른 구현예에 적용될 수 있고, 일 구현예와 관련한 상세한 설명 및 실시예는 적합한 방식으로 임의의 다른 구현예와 조합될 수 있는 것으로 언급되어야 한다. 예를 들면, 도 7과 관련하여 기술된 임의의 밸브는 도 2와 관련하여 기술된 밸브 214 및 216로서 사용될 수 있다. 대안의 예로, 도 3과 관련하여 기술된 흡수성 재료 310 및 가용성 막 314은 시료화 체임버를 자동적으로 밀봉하기 위하여 섭취가능한 디바이스 100, 200, 600 및 702 내지 706의 다양한 구현예에서 기술된 임의의 다양한 시료화 체임버 내로 도입될 수 있다. 게다가, 본 발명에서 제공된 도면 및 구현예는 단지 예시적인 것으로 의도되고, 제한하지는 않는다. 단지 다음의 청구항은 본 발명이 포함하는 것에 한정하도록 의미한다. 상기에 기술된 시스템 및/또는 방법은 섭취가능한 디바이스에 직접적으로 관련될 수 있거나 관련되지 않을 수 있는 시스템 및/또는 방법을 포함하여, 다른 시스템 및/또는 방법에 적용되거나 이를 따라 사용될 수 있다.
도 10은 제 1 단부 1012 및 제 1 단부 1012에 대향하는 제 2 단부 1014를 포함하는 하우징 1010을 갖는 섭취가능한 디바이스 1000을 매우 모식적 방식으로 도시한다. 하우징 1010은 또한 제 1 단부 1012 및 제 2 단부 1014를 연결하는 벽 1016을 포함한다. 벽 1016은 섭취가능한 디바이스 1000의 외부부터 (예로, 위장관부터) 섭취가능한 디바이스 1000의 내부로 유체를 허용하는 개구부 1018을 갖는다.
도 11은 섭취가능한 디바이스 1000의 내부 부분의 단면도를 도시한다. 도 11에 도시된 바와 같이, 섭취가능한 디바이스 1000의 내부는 밸브 시스템 1100 및 시료화 시스템 1200을 포함한다. 밸브 시스템 1100은 개구부 1018로 플러시되어 밸브 시스템 1100이 섭취가능한 디바이스 1000 외부의 유체가 시료화 시스템 1200에 진입하는 것을 막는 부분을 갖는 것으로서 도시된다. 그러나,도 12 내지 도 16과 관련하여 하기에 더 자세하게 기술된 바와 같이, 밸브 시스템 1100은 위치를 변화하여 밸브 시스템 1100이 섭취가능한 디바이스 1000 외부의 유체가 시료화 시스템 1200에 진입하는 것을 허용할 수 있다.
도 12 및 16은 밸브 시스템 1100을 더 자세하게 도시한다. 도 12에 도시된 바와 같이, 밸브 시스템 1100은 작동 메커니즘 1110, 트리거 1120 및 게이트 1130를 포함한다. 도 12 및 16에서, 게이트 1130의 레그 1132는 하우징 벽 1016과 대향하여 플러시이거나 이와 평행하여, 게이트 레그 1132가 섭취가능한 디바이스 1000 외부의 유체 (예로, 위장관 내의 유체)가 섭취가능한 디바이스 1000의 내부에 진입하는 것을 방지하도록 개구부 1018을 커버한다. 게이트 1130의 돌출부 1134는 트리거 1120의 립 1122와 결합한다. 트리거의 1120의 페그 1124는 작동 메커니즘 1110의 왁스 포트 1112와 결합한다. 도 16을 참조하여, 바이어스 메커니즘 1140은 게이트 1130 상에 상방의 힘을 가하는 압박 스프링 1142을 포함한다. 바이어스 메커니즘 1140은 또한 트리거 1120 상에 반-시계 방향으로 힘을 가하는 회선 스프링 1144을 포함한다. 도 12 및 16에서, 회선 스프링 1144에 의해 가해진 힘은 포트 1122의 고체 왁스에 의해 반대 작용하고, 압박 스프링 1142에 의해 가해진 힘은 립 1122에 의해 반대 작용한다.
도 13a 및 13b는 작동 메커니즘 1110이 트리거 1120의 이동을 작동시키는 방식의 구현예를 도시한다. 도 12 및 16과 유사하게, 도 13a는 페그 1124가 회선 스프링 114로 인해 고체 왁스 포트 1112에 대향한 힘을 가하고, 왁스 포트 1112의 고체 특성은 페그 1124에 의해 가해진 힘을 견디는 구성을 도시한다. 제어 유닛 1150은 밸브 시스템 1100과 신호를 소통한다. 섭취가능한 디바이스 1000의 사용 동안, 제어 유닛 1150은 신호를 수니하고, 밸브 시스템 1100의 위치가 예로 섭취가능한 디바이스 1000가 위장관에서 유체 시료를 수집할 수 있도록 변화해야 하는 거을 나타낸다. 제어 유닛 1150은 작동 시스템 1100의 가열 시스템 1114이 포트 1112에서 왁스를 가열하여 왁스가 용융하도록 유도하는 신호를 송신한다. 도 13b에 도시된 바와 같이, 용융된 왁스는 페그 1124에 의해 가해진 힘을 견딜 수 없어, 회선 스프링 1144의 힘 하에서 트리거 1120은 반-시계 방향 방식으로 이동한다.
도 14a 및 14b는 작동 전후에 트리거 1120 및 게이트 1130의 상호작용을 도시한다. 도 14a에 도시된 바와 같이, 왁스 포트 1112가 고체 (도 13a에 도시된 구성에 상응함)일 때, 돌출부 1134는 립 1122와 결합하고, 이는 압박 스프링 1142의 힘이 게이트 1130을 상방으로 이동시키는 것을 막는다. 도 14b에 도시된 바와 같이, 포트 1112의 왁스가 녹을 때 (도 13b), 트리거 1120은 반-시계 방향으로 이동하고, 립 1122는 동출부 1134와 해리된다. 이것은 압박 스프링 1142의 힘이 게이트 1130을 상방으로 이동시키도록 허용한다. 도 14a를 도 14b와 비교하여 본 바, 게이트 1130의 상방 이동은 게이트 레그 1132에서 개구부 1136의 상방 운동을 유도한다.
도 15a 및 15b는 개구부 1136의 상방 이동의 섭취가능한 디바이스 1000가 시료를 획득하는 능력에 미치는 영향을 도시한다. 도 15a에 도시된 바와 같이, 포트 1112의 왁스가 고체일 때 (도 13a 및 도 14a), 개구부 1136는 섭취가능한 디바이스 1000의 벽 1016에서 개구부 1018과 정렬하지 않는다. 대신에, 게이트 레그 1132는 개구부 1018를 커버하고, 유체가 섭취가능한 디바이스 1000 내부에 진입하는 것을 차단한다. 도 15b에 도시된 바와 같이, 포트 1112의 왁스가 녹고, 트리거 1120 및게이트 1130이 이동하였을 때 (도 13b 및 도 14b), 게이트 1130의 개구부 1136는 벽 1016에서 개구부 1018과 정렬한다. 이러한 구성에서, 섭취가능한 디바이스 1000 외부에 있는 (예로, 위장관) 유체는 개구부 1018 및 1036을 통해 섭취가능한 디바이스 1000의 내부로 진입할 수 있다.
전술한 설명이 하나의 개방 위치 및 하나의 폐쇄 위치를 갖는 밸브 시스템 (예로, 이단계 밸브 시스템)에 관한 것인 한편, 본 발명은 이러한 의미에 제한되지 않는다. 오히려, 이단계 밸브 시스템에 관하여 상기 기술된 개념은 두 개 이상의 단계 (예로, 삼단계, 사단계, 오단계 등)를 갖는 밸브로 구현될 수 있다. 예를 들면, 도 17a 내지 17c는 삼단계 밸브 시스템 1700의 단면도를 도시한다. 도 17a, 도 18a 및 도 19a는 동일한 위치에서 밸브 시스템 1700의 부품의 비교도를 도시한다. 도 17b, 도 18b 및 도 19b는 동일한 위치에서 밸브 시스템 1700의 부품의 비교도를 도시한다. 도 17c, 도 18c 및 도 19c는 동일한 위치에서 밸브 시스템 1700의 부품의 비교도를 도시한다.
도 17a 내지 19c에 도시된 바와 같이, 밸브 시스템 1700은 작동 시스템 1710, 트리거 1720, 게이트 1730 및 바이어스 시스템 1740을 포함한다. 작동 시스템 1710은 제 1 왁스 포트 1712, 제 2 왁스 포트 1714, 제 1 가열 시스템 1716 및 제 2 가열 시스템 1718을 포함한다. 트리거 1720은 제 1 립 1722, 제 2 립 1724, 제 1 페그 1726 및 제 2 페그 1728를 포함한다. 게이트 1730은 게이트 레그 1732 및 돌출부 1734를 포함한다. 게이트 레그 1732는 개구부 1736를 갖는다. 바이어스 시스템 1740은 압박 스프링 1742 및 회선 스프링 1744를 포함한다. 또한, 섭취가능한 디바이스는 제어 유닛 1750을 포함한다.
도 17a, 18a 및 19a에 도시된 바와 같이, 제 1 단계에서, 돌출부 1734는 제 1 립 1722과 결합하고, 제 1 페그 1726는 제 1 왁스 포트 1712와 결합한다. 압박 스프링 1742는 게이트 1730 상에 상방 힘을 가하고, 회선 스프링 1744은 트리거 1720 상에 반-시계 방향으로 힘을 가한다. 회선 스프링 1744에 의해 가해진 힘은 제 1 포트 1712에서 고체 왁스에 의해 반대 작용하고, 압박 스프링 1742에 의해 가해진 힘은 제 1 립 1722에 의해 반대 작용한다. 개구부 1736는 개구부 1018과 정렬하지 않는다.
도 17b, 도 18b 및 도 19b는 제어 유닛 1750이 제 1 포트 1712의 왁스를 녹이도록 제 1 가열 시스템 1716에 신호를 송신한 이후에 제 2 단계에서의 구성을 도시한다. 제 2 단계에서, 트리거 1720은 제 1 단계에서의 이의 위치와 관련하여 반-시계 방향으로 이동하였다. 제 1 페그 1726는 용융된 왁스가 이러한 운동을 막을 수 없기 때문에 제 1 포트 1712에 위치한다. 트리거 1720의 추가의 반-시계 방향 운동은 제 2 포트 1714에서 고체 왁스와 제 2 페그 1728의 결합에 의해 방해된다. 트리거 1720의 반-시계 방향 이동으로, 제 1 립 1722은 돌출부 1734와 해리되고, 게이트 1730은 상방으로 이동하여 레그 1732의 개구부 1736가 개구부 1018와 정렬한다. 게이트 1730의 추가의 상방 운동은 제 2 립 1724와 돌출부 1734의 결합에 의해 방해된다.
도 17c, 18c 및 19c는 제어 유닛 1750이 제 2 포트 1714의 왁스를 녹이도록 제 2 가열 시스템 1718에 신호를 송신한 이후에 제 2 단계에서의 구성을 도시한다. 제 3 단계에서, 트리거 1720은 제 2 단계에서의 이의 위치와 관련하여 반-시계 방향으로 이동하였다. 제 2 페그 1728은 용융된 왁스가 이러한 운동을 막을 수 없기 때문에 제 2 포트 1714에 위치한다. 추가의 반-시계 방향 회전은 제 1 및 제 2 포트 1712 및 1714 각각으로 제 및 제 2 페그 1726 및 1728 각각의 결합에 의해 방해된다. 돌출부 1734는 제 2 립 1724와 해리되고, 압박 스프링 1742의 힘이 게이트 1730를 상방으로 이동하도록 허용하여 개구부 1736가 더 이상 개구부 1018과 정렬하지 않는다.
도 20은 섭취가능한 디바이스에 사용될 수 있는 삼단계 밸브 시스템 2000의 또 다른 구현예를 도시한다. 밸브 시스템 2000은 작동 시스템 2010이 삼각형을 정의하는 왁스 포트 2012, 2014 및 2016를 각각 포함하는 세 개를 포함하고, 트리거 2020이 상응하는 삼각형을 정의하는 세 개의 페그 2022, 2024 및 2026을 각각 포함하는 점을 제외하고 밸브 시스템 1700과 유사하다. 작동 시스템 2010은 제어 유닛 2050을 사용하여 제어된다. 작동 시스템 2010은 포트 2012 및 2014에서 왁스를 가열하여 페그 2022 및 2024가 이들의 상응하는 포트에 진입하고, 밸브 시스템 2000이 제 1 단계부터 이의 제 2 단계로 이동하도록 유도하는 제 1 가열 시스템 2018도 역시 포함한다. 작동 시스템 2010은 포트 2016에서 왁스를 가열하여 페그 2026이 포트 2016에 진입하고, 밸브 시스템 2000이 제 2 단계부터 이의 제 3 단계로 이동하도록 유도하는, 제 2 가열 시스템 2018도 역시 포함한다.
전술한 논의에서, 하나 이상의 왁스 포트 및 상응하는 가열 시스템을 포함하는 시스템을 작동하는 구현예가 기술된다. 그러나 본 발명은 이러한 작동 시스템에 제한되지는 않는다. 일반적으로, 원할 때 트리거의 반-시계 방향 운동을 견디고, 원할 때 해당 힘을 제거하도록 적절한 임을 제공할 임의의 작동 시스템이 사용될 수 있다. 이러한 작동 시스템의 예는 실리콘 또는 왁스 밀봉을 갖는 포트를 포함한다. 제어 유닛은 밀봉을 파열하고 트리거의 시계 방향 운동을 허용하는데 사용될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 작동 메커니즘은 시간 경과 시 또는 물질의 존재 시 용해되는 용해가능한 코팅을 사용할 수 있다. 코팅이 용해되면서, 트리거는 바-시계 방향으로 추가로 이동할 수 있다. 다른 작동 메커니즘도 역시 저항력을 제거하지 않고 오히려 견인력을 가할 수 있다. 예를 들면, 작동 메커니즘은 자성 페그 및 슬라이드가능한 자석을 포함할 수 있다. 자석은 포트의 뒤에 위치할 수 있거나, 밸브 시스템이 단계를 변화해야 할 때 포트 뒤의 위치로 미끄러질 수 있다. 포트 뒤의 자석이 자성 트리거 페그의 범위 내로 미끄러지면서, 트리거는 자성 페그 및 자석 사이의 견인력으로 인해 반-시계 방향으로 이동한다. 슬라이딩성 자석이 이동하는 슬라이딩 메커니즘은 삼투 펌프, 압력화된 체임버 또는 다른 구현예에서 이전에 기술된 임의의 다른 적용가능한 이동 방법에 의해 힘을 받을 수 있다.
상기 논의에서, 하나 이상의 립 및 하나 이상의 페그를 포함하는 트리거의 구현예가 개시된다. 그러나, 본 발명은 이러한 트리거에 제한되지 않는다. 일반적으로, 예를 들면, 트리거의 단계별 이동을 제공할 수 있는 임의의 트리거 설계가 사용될 수 있다. 이러한 트리거 설계는 예를 들면 재밀봉가능한 래치 커플링 또는 톱니형 결합 벽을 포함한다. 상이한 구현예는 트리거 및 게이트를 결합하도록 소켓 결합부에서 볼을 사용할 수 있고, 여기서 "소켓"은 트리거 상에 위치한다. 이러한 설계는 반-시계 방향 운동에 기초할 필요가 없고, 예를 들면 다양한 정도의 자유 중 하나 이상으로 트리거의 제어된 이동을 위해 설계될 수 있는 것으로 언급되어야 한다. 예를 들면, 회전하지 않고, 트리거는 측면으로 미끄러져서 트리거의 페그를 용융된 왁스 포트 내로 밀도록 구성될 수 있다.
상기 논의는 개구부를 갖는 돌출부 및 레그를 포함하는 게이트의 구현예를 설명한다. 본 발명은 이러한 설계에 제한되지 않는다. 일반적으로, 임의의 적절한 배열이 섭취가능한 디바이스의 내부로 개구부의 원하는 단계별 제어된 이동을 제공하는 한 사용될 수 있다. 예시적인 설계는 트리거 상에서 자기력에 반응하거나 이를 가할 수 있는 게이트를 포함한다. 톱니형 패턴은 단계별 게이트 이동을 또한 제공할 수 있다. 추가적으로, 구현예는 게이트를 트리거에 분리가능하게 결합하도록 설계된 래치를 포함한다. 상이한 구현예는 "볼"이 게이트 상에 위치한 소켓 결합부에서 볼을 사용할 수 있다. 선택적으로, 게이트가 섭취가능한 디바이스 외부의 유체를 섭취가능한 디바이스의 하우징에서 개구부를 통해 디바이스 내부에 진입하는 것을 방지하도록 위치할 때, 게이트는 섭취가능한 디바이스의 하우징에서 개구부를 커버하도록 위치하는 하나 이상의 적절한 밀봉 재료를 포함하는 하나 이상의 부위를 포함할 수 있다.
전술한 논의에서, 압박 스프링 및 바이어스 스프링을 포함하는 바이어스 시스템이 기술된다. 그러나, 본 발명은 이러한 의미에 제한되지 않는다. 일반적으로, 임의의 바이어스 요소는 트리거에 반-시계 방향의 힘을 제공하고/거나 게이트에 상방 힘을 제공하는데 사용될 수 있다. 예시적인 바이어스 요소는 탄성 밴드이고, 여기서 신장된 탄성 밴드는 기술된 바와 같이 신장된 압박 스프링과 유사하게 작용한다. 추가적인 바이어스 메커니즘은 트리거 또는 게이트 이동을 유도하도록 자석 및/또는 자기력을 포함할 수 있다. 예를 들면, 자석은 게이트 위에 위치할 수 있고, 여기서 신장된 압박 스프링의 일정한 힘과 같이 자석은 게이트 상에 일정한 견인력을 역시 가할 수 있다.
밸브 시스템에 추가하여 상기에 언급된 바와 같이, 섭취가능한 디바이스는 시료화 시스템을 포함한다. 도 21a 및 21b는 시료화 시스템 1200 및 밸브 시스템 1100의 특정 부품을 갖는 섭취가능한 디바이스 1000의 부분 단면도를 도시한다. 시료화 시스템 1200은 개구부로부터 유체를 흡수하고, 유체를 하우징 내의 위치로 이동시키고, 테스트할 유체를 준비하도록 구성된 일련의 스폰지를 포함한다. 테스트를 위한 준비는 화학적 검정법으로 유체를 여과하고 유체를 조합하는 것을 포함한다. 검정법은 여과된 시료에서의 세포를 염색하도록 구성될 수 있다. 일련의 스폰지는 위킹 스폰지 1210, 트랜스퍼 스폰지 1220, 용적 스폰지 1230 및 검정 스폰지 1240를 포함한다.
위킹 스폰지 1210은 밸브가 개방일 때, 예로 유입구 및 하우징이 정렬할 때 하우징의 개구부로부터 유체를 흡수하는 흡수성 재료로 제조된다. 위킹 스폰지는 유체를 개구부부터 필터까지 전달한다. 위킹 스폰지 1210은 하우징 1016으로 연장된 위킹 통그 1212를 포함한다. 도 21a에 도시된 바와 같이, 작동 시스템의 작동 이전에 (도 13a, 도 14a 및 도 15a), 위킹 통그 1212는 섭취가능한 디바이스 1000의 벽 1016에서 인접한 개구부 1018가 아니어서, 위킹 통그 1212가 섭취가능한 디바이스 1000 외부의 유체를 흡수하지 않는다. 그러나, 도 21b에 도시된 바와 같이, 작동 시스템의 작동 이후에 (도 13b, 도 14b 및 도 15b), 위킹 통그 1212는 섭취가능한 디바이스 1000의 벽 1016에서 인접한 개구부 1018이어서, 위킹 스폰지 1212가 개구부 1018를 통과하는 유체, 예로 위장관으로부터의 유체를 흡수하는 흡수성 재료로 제조된다. 위킹 통그 1212에 의해 흡수된 유체는 위킹 스폰지 1210를 통하여 위킹 스폰지 1210의 말단 단부 1214로 이동할 수 있다. 위킹 스폰지 1210 및 위킹 통그 1212는 VF2 스폰지, 알스트롬 M13 스폰지, MF/F 재료, 카윌드 이바론 폴리비닐 알코올 재료 또는 또 다른 적합한 흡수성 재료로 제조될 수 있다. 선택적으로, 스폰지 재료의 차원은 캡슐 내에 정확하게 포장을 유지하면서 이의 원하는 기능 모두를 가능하게 하도록 선택될 수 있다. 일부 구현예에서, 카윌드 이바론 폴리비닐 알코올 재료는 1.4 밀리미터 (높이) × 6 밀리미터 (너비) × 8.5 밀리미터 (길이)의 차원으로 절단된다. 특정 구현예에서, 다음의 매개변수 중 하나 이상이 적절한 재료 및/또는 이의 차원을 선택할 때 고려될 수 있다: 하나 이상의 보존제 재료를 로딩하는 능력; 로딩될 원하는 보존제 재료(들); 하나 이상의 건조된 보존제를 보유하는 성능; 하나 이상의 GI 유체와 접촉하면 하나 이상의 건조된 보존제 재료의 수화를 용이하게 하는 능력; 유체 (예로, GI 유체)를 포획하는 성능; 및 유체 흡수 시 팽창 성질 (일반적으로, 유체 흡수 시 거의 팽창하지 않거나 전혀 팽창하지 않는 것이 바람직함). 전형적으로, 보존제(들)은 관심있는 분석물을 기초로 하여 선택된다.
핵산 보존제는 핵산 분해 또는 변성의 속도를 막거나 감소시키고/거나 핵산의 안정성을 증가시키는데, 예로 핵산 구조를 유지하는데 사용될 수 있다. 일부 구현예에서, 핵산 보존제는 핵산 분해효소 저해제 (데옥시리보핵산 분해효소 저해제)이다. 일부 구현예에서, 핵산 보존제는 리보핵산 분해효소 저해제이다. 핵산 분해효소 저해제 및 리보핵산 분해효소 저해제는 당해 기술분야에 숙지되어 있고, 예로, 본원에 이의 전문이 참고문헌으로 통합되는 미국 특허 6,224,379에 기술되어 있다. 일부 구현예에서, 핵산 보존제 혼합물은 EDTA, 소듐 시트레이트, 암모늄 설페이트를 포함한다. 일부 구현예에서, RNA 보존제 혼합물은 2 mL의 0.5M EDTA, 1.25 mL의 1 M 소듐 시트레이트, 35 g의 암모늄 설페이트 및 46.8 mL의 dH20를 포함한다. 일부 구현예에서, RNA 보존제는 본원에 이의 전문이 참고문헌으로 통합되는 미국 특허 7,056,673에 기술된 바와 같은 RNAlaterTM 안정화 용액 (ThermoFisher Scientific)이다. 일부 구현예에서, RNA 보존제는 트리페닐메탄 염료 (예로, 메틸 그린, 크리스탈 바이올렛, 파라로사닐린 또는 트리스-(4-아미노페닐)메탄), 크레실 바이오렉, 폴리아민 및 코발트 이온을 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, RNA 보존제는 스퍼민, 스퍼미딘, 1,10-디아미노-4,7-디아자데칸, 1,11-디아미노-4,8-디아자운데칸, 1,13-디아미노-4,10-디아자트리데칸, 1,14-디아미노-4,11-디아자테트라데칸, 1,15-디아미노-4,12-디아자펜타데칸, 1,16-디아미노-4,13-디아자헥사데칸, 1,17-디아미노-4,14-디아자헵타데칸, 1,18-디아미노-4,15-디아자노나데칸, 1,19-디아미노-4,16-디아자에이코산 및 1,20-디아미노-4,17-디아자헤네이코산 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
단백질 보존제는 단백질의 분해 또는 변성을 막거나 이의 속도를 감소시키고/거나 단백질의 안정성을 증가시키는데, 예로 단백질 구조를 유지하는데 사용될 수 있다. 보존제는 예로, 프로테아제 저해제, 표면활성제 (예로, 비이온성 표면활성제), 에멀전화제, 산, 파라벤, 에스테르 및 단백질 안정화제를 포함할 수 있다.
일부 구현예에서, 보존제는 하나 이상의 프로테아제에 의한 단백질의 소화 또는 분해를 막거나 감소시킬 수 있다. 일부 구현예에서, 보존제는 프로테아제 저해제일 수 있다. 일부 구현예에서, 프로테아제 저해제는 세린 프로테아제 저해제, 금속프로테아제 저해제, 아미노펩티다제 저해제, 시스테인 펩티다제 저해제 또는 아스파틸 프로테아제 저해제이다. 일부 구현예에서, 프로테아제 저해제는 이에 제한되는 것은 아니지만, 트립신, 키모트립신, 플라스민 칼리크레인, 트롬빈, 파파인, 카텝신 B, 카텝신 L, 칼페인 및 스타포페인, 엔도프로테아제 Lys-C, 칼리크레인 및 트롬빈과 같은 프로테아제에 의한 소화를 막거나 감소시킬 수 있다. 일부 구현예에서, 프로테아제 저해제는 4-(2-아미노에틸)벤젠설포닐 불화물 염산 (AEBSF, CAS 30827-99-7), 아프로티닌 (CAS 9087-70-1), 베스타틴 (CAS 58970-76-6), E-64 (CAS 66701-25-5), 류펩틴 (CAS 103476-89-7), 펩스타틴 (CAS 26305-03-3) 또는 N-p-토실-L-페닐알라닌 클로로메틸 케톤 (TPCK)일 수 있다. 일부 구현예에서, 단백질 바이오마커 보존제는 4-(2-아미노에틸)벤젠설포닐 불화물 염산 (AEBSF, CAS 30827-99-7), 아프로티닌 (CAS 9087-70-1), 베스타틴 (CAS 58970-76-6), E-64 (CAS 66701-25-5), 류펩틴 (CAS 103476-89-7), 펩스타틴 (CAS 26305-03-3), DMSA 및 소혈청 알부민 그리고 선택적으로, N-p-토실-L-페닐알라닌 클로로메틸 케톤 (TPCK)을 포함한다.
일부 구현예에서, 보존제는 예를 들면, 트레할로스 또는 덱스트란와 같은 단백질 안정화제일 수 있다.
본원에 개시된 보존제는 산일 수 있다. 일부 구현예에서, 보존제는 pKa 3 및 7 사이 범위를 갖는 산일 수 있다. 일부 구현예에서, 보존제는 시트르산 또는 소르브산일 수 있다
일부 구현예에서, 보존제는 폴리소르베이트와 같은 표면활성제일 수 있다. 예시적인 폴리소르베이트는 예를 들면, 폴리소르베이트 20 (폴리옥시에틸렌 (20) 소르비탄 모노로레이트), 폴리소르베이트 40 (폴리옥시에틸렌 (20) 소르비탄 모노팔미테이트), 폴리소르베이트 60 (폴리옥시에틸렌 (20) 소르비탄 모노스테아레이트), 폴리소르베이트 80 (폴리옥시에틸렌 (20) 소르비탄 모노올레이트), 소르비탄 모노로레이트, 소르비탄 모노팔미테이트, 소르비탄 모노스테아레이트, 소르비탄 ㅌ트리스테아레이트 및 소르비탄 모노올레이트를 포함한다.
일부 구현예에서, 보존제는 파라벤, 파라하이드록시벤조에이트 또는 파라하이드록시벤조산의 에스테르 (4-하이드록시벤조산)이다. 일부 구현예에서, 보존제는 프로필 파라벤일 수 있다.
일부 구현예에서, 보존제는 디메틸 설폭사이드 (DMSA)를 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 보존제는 소 혈청 알부민을 포함할 수 있다.
보존제는 프로테아제 저해제, 표면활성제, 에멀전화제, 산, 파라벤 및 에스테르 중 두 개 이상의 혼합물일 수 있다. 예를 들면, 본원에 기술된 보존제는 두 개 이상의 프로테아제 저해제의 혼합물을 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 본원에 기술된 보존제는 하나 이상의 프로테아제 저해제 및 하나 이상의 산의 혼합물을 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 본원에 기술된 보존제는 하나 이상의 프로테아제 저해제, 하나 이상의 산 및 에스테르 예로 파라벤의 혼합물을 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 본원에 기술된 보존제는 하나 이상의 프로테아제 저해제, 하나 이상의 산, 하나 이상의 에스테르 및 하나 이상의 표면활성제의 혼합물을 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 보존제는 HALTTM 프로테아제 저해제 칵테일 (Thermo Fisher)을 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 보존제는 HALTTM 프로테아제 저해제 칵테일 (Thermo Fisher) 및 TPCK를 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 보존제는 단백질, 예로 단백질 바이오마커를 보존하도록 박테리아 살상할 수 있다. 일부 구현예에서, 박테리아 살상하는 보존제 혼합물은 시트르산 (CAS 77-92-9), 소르브산 (CAS 110-44-1), 프로필파라벤 (CAS 94-13-3), 트윈 80 (CAS 9005-65-6), 에탄올, 소혈청 알부민 및 TPCK (CAS 402-71-1)를 포함한다.
일부 구현예에서, 하나 이상의 프로테아제 저해제를 포함하는 보존제 혼합물은 단백질을 안정화하도록 위장관에서 단백질과 접촉할 수 있다. 일부 구현예에서, 단백질은 면역글로불린이다. 일부 구현예에서, 단백은 IgA 또는 IgM이다. 일부 구현예에서, 단백질은 분비성 IgA이다. 예시적인 구현예에서, AEBSF, 아프로티닌, 베스타틴, E-64, 류펩틴 및 펩스타틴 프로테아제 저해제 (HALTTM, Thermo Fisher) 및 N-p-토실-L-페닐알라닌 클로로메틸 케톤 (TPCK, Sigma Aldrich)을 포함하는 보존제 혼합물은 위장관에서 하나 이상의 면역글로불린 단백질, 예로 분비성 IgA를 안정화하는데 사용될 수 있다.
일부 구현예에서, 하나 이상의 프로테아제 저해제, 산, 파라벤 및 표면활성제를 포함하는 보존제 혼합물은 단백질을 안정화하도록 위장관에서 단백질과 접촉할 수 있다. 일부 구현예에서, 단백질은 면역글로불린이 아니다. 예시적인 구현예에서, AEBSF, 아프로티닌, 베스타틴, E-64, 류펩틴 및 펩스타틴 프로테아제 저해제s (HALTTM, Thermo Fisher), N-p-토실-L-페닐알라닌 클로로메틸 케톤 (TPCK, Sigma Aldrich), 시트르산, 소르브산, 프로필 파라벤, 폴리소르베이트 80 (트윈 80), BSA를 포함하는 보존제 혼합물은 위장관에서 하나 이상의 비-면역글로불린 단백질, 예로 사이토카인, 칼프로텍틴,, S100A12, 락토페린, M2-피루베이트 키나제, 네오프테린, 금속프로테아제, 미엘로퍼옥시다제, 다형성핵 엘라스타제 및/또는 알파 I 안티트립신 호산구 단백질 X를 안정화하는데 사용될 수 있다.
일부 구현예에서, 하나 이상의 내부 대조군이 본원에 기술된 바와 같,이 하나 이상의 분석물을 수집하는데 사용되는 섭취가능한 디바이스에 포함된다. 내부 대조군은 시간 경과 시 디바이스에서 소분자, 핵산 및/또는 단백질의 안정성 및 분해를 모니터링하는데 사용될 수 있다. 일부 구현예에서, 내부 대조군은 소분자, 핵산 및/또는 단백질일 수 있다. 일부 구현예에서, 소분자 내부 대조군은 2,4 디니트로페닐 (2,4, DNP), 페모센 및/또는 중수소-표지된 콜레스테롤일 수 있다. 일부 구현예에서, 핵산 내부 대조군은 DNA 내부 대조군일 수 있다. 일부 구현예에서, 핵산 내부 대조군은 RNA 내부 대조군일 수 있다. 일부 구현예에서, RNA 내부 대조군은 본원에 이의 전문이 참고문헌으로 통합되는 Dingle et al., J. Clin. Microbiol. 42(3): 1003-1011, 2004에 기술된 바 같이, 변형된 델타 바이러스 게놈을 가반으로 한 확장된 이차 구조를 갖는 G+C-농축 (60%) RNA 분자일 수 있다. 일부 구현예에서, 단백질 내부 대조군은 인간 혈청 알부민 (HSA), 플루오레신 이소티오시아네이트 및/또는 바이오틴일 수 있다.
일부 구현예에서, 보존제는 미생물 보존제이다. 예시적인 구현예에서, 보존제는 미생물의 성장 및/또는 증식을 예방하거나, 억제하거나, 감소시킨다. 일부 구현예에서, 보존제는 영구적으로 미생물의 성장 및/또는 증식을 예방하거나, 억제하거나, 감소시킨다. 예시적인 구현예에서, 보존제는 박테리아의 성장 및/또는 증식을 예방하거나, 억제하거나, 감소시킨다. 일부 구현예에서, 보존제는 영구적으로 박테리아의 성장 및/또는 증식을 예방하거나, 억제하거나, 감소시킨다. 일부 구현예에서, 보존제는 박테리아 증식억제, 박테리아 살상 및/또는 고정제 화합물 중 하나 이상이다.
박테리아 증식억제 보존제는 박테리아의 성장 또는 증식을 정지시킨다. 일부 구현예에서, 보존제는 박테리아를 살상하고, 이로써 성장 및 증식을 예방한다. 박테리아 살상 보존제는 박테리아를 살상한다. 박테리아는 피험자의 위장관에서 본원에 기술된 디바이스에 진입하고, 박테리아 성장 및 증식을 정지시키는 박테리아 증식억제 보존제 또는 박테리아를 살상하는 박테리아 살상 보존제와 접촉한다. 결과적으로, 디바이스에서 박테리아의 수는 박테리아가 처음 디바이스에 진입하는 시점에 위장관에 존재하는 박테리아 미생물총을 나타낸다.
일부 구현예에서, 보존제는 이에 제한되는 것은 아니지만, 소르브산, 시트르산, 프로필 파라벤, 니신, 디메틸 디카보네이트 및 에틸렌디아민테트라아세트산 (EDTA)과 같은 박테리아 증식억제 식품 보존제일 수 있다. 일부 구현예에서, 보존제는 소듐 아자이드, 하이드록시우레아, 퓨시드산, 디아조리디닐 우레아, 이미다조리디닐 우레아, 살리실산, 바륨 및 니켈 염화물, 금속성 구리, 티머로살, 2-펜옥시에탄올 또는 ProClinTM일 수 있다. 일부 구현예에서, 보존제는 소르브산, 시트르산, 프로필 파라벤, 니신, 디메틸 디카보네이트 및 에틸렌디아민테트라아세트산 (EDTA), 소듐 아자이드, 하이드록시우레아, 퓨시드산, 디아조리디닐 우레아, 이미다조리디닐 우레아, 살리실산, 바륨 및 니켈 염화물, 금속성 구리, 티머로살, 2-펜옥시에탄올 또는 ProClinTM 중 하나 이상일 수 있다.
일부 구현예에서, 보존제는 박테리아의 성장 및/또는 증식을 예방하거나, 억제하는 것에 추가하여, 핵산 분해를 예방하거나, 감소시킨다. 핵산 특성의 보존은 PCR-기반의 DNA 또는 RNA 분석 방법, 예로 16S 리보좀 RNA PCR 및 시퀸싱을 사용한 박테리아의 정량을 허용한다. 일부 구현예에서, 보존제는 EDTA를 포함한다.
일부 구현예에서, 박테리아 살상 보존제는 시트르산 (CAS 77-92-9), 소르브산 (CAS 110-44-1), 프로필파라벤 (CAS 94-13-3), 트윈 80 (CAS 9005-65-6), 에탄올, 소혈청 알부민 및 TPCK (CAS 402-71-1) 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 박테리아 살상 보존제는 시트르산, 소르브산, 프로필-파라벤 및 트윈 80의 혼합물이고, 예로 박테리아 살상 보존제는 2.5% (m/v) 시트르산, 2.5% (m/v) 소르브산, 2.5% (m/v) 프로필-파라벤 및 3.13% (m/v) 트윈 80을 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 박테리아 살상 보존제는 소르브산, 트리스 EDTA, 트윈 80 및 NaCl의 혼합물이고, 예로 박테리아 살상 보존제는 2.0% (m/v) 소르브산, 트리스, EDTA, 1.0% (m/v) 트윈 80 및 1.0% (m/v) NaCl를 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 박테리아 살상 보존제는 중금속 박테리아 살상 혼합물이다. 일부 구현예에서, 박테리아 살상 보존제는 바륨 염화물 및 니켈 염화물을 포함하는 혼합물이다. 일부 구현예에서, 박테리아 살상 보존제는 티머로살, 예로 0.1% 티머로살을 포함한 안정화제이다.
세포 필터 1250은 위킹 스폰지 1210의 말단 단부 1214 및 트랜스퍼 스폰지 1220의 제 1 말단 1222 사이에 위치한다. 세포 필터 1250은 Hela 세포와 같은 원치않는 세포가 시료화 시스템 1200의 하나 이상의 하류 스폰지, 특히 테스트에 사용되는 스폰지에 진입하는 것을 방지하도록 구성된다. 일부 구현예에서, 필터는 진핵세포를 여과하고/거나 선택적으로 살상하는데 사용될 수 있다. 이러한 원치않는 세포를 배제하는 것은 다양한 분석적 결과의 정확성을 증진시킨다.
위킹 스폰지 1210부터 세포 필터 1250를 통과한 유체는 이의 제 1 단부 1222를 통해 트랜스퍼 스폰지 1220에 진입할 수 있다. 트랜스퍼 스폰지 1220은 세포 필터 1250부터 용적 스폰지 1230 및/또는 검정 스폰지 1240까지 여과된 유체를 이동하도록 구성된다.
트랜스퍼 스폰지 1220 (흡수성 재료로 제조됨)가 비교적 큰 용적의 유체를 흡수하도록 허용하기 위하여, 트랜스퍼 스폰지 1220은 트랜스퍼 스폰지 1220의 제 1 단부 1222 및 스폰지 1220의 제 2 단부 1224 사이에 비교적 긴 거리를 제공하도록 형성된다 (예로, 활-형태). 제 2 단부 1224는 용적 스폰지 1230 및 검정 스폰지 1240 둘 다와 접촉하면서, 용적 스폰지 1230 및 검정 스폰지 1240가 서로 직접적으로 서로 접촉하는 것을 막는다. 장벽 1260이 제 1 단부 1222 및 용적 스폰지 1230 사이에 위치하여 제 1 단부 1222에서 트랜스퍼 스폰지 1220에 흡수된 유체가 용적 스폰지 1230에 의해 흡수되기 이전에 제 2 단부 1224로 이동하는 것을 보장한다. 활-형태인 것으로서 도시되지만, 예를 들면 시료의 원하는 부피 및/또는 원하는 트랜스퍼 속도에 의존하여, 트랜스퍼 스폰지 1220은 예를 들면 연장된 직선 또는 다수의 곡선과 같은 하나 이상의 상이한 구성을 갖을 수 있다. 일반적으로, 트랜스퍼 스폰지 1220의 경로가 더 짧고/거나 더 가늘게 되면, 제 1 단부 1222부터 제 2 단부 1224까지의 트랜스퍼 속도가 더 빨라진다. 트랜스퍼 스폰지 1220은 VF2 스폰지, 알스트롬 M13 스폰지, MF/F 재료 또는 또 다른 적합한 흡수성 재료로 제조될 수 있다.
용적 스폰지 1230은 테스트를 위한 추가적인 유체를 흡수하는 흡수성 재료로 제조되고, 트랜스퍼 스폰지 1230의 제 2 단부 1224를 통해 검정 스폰지 1240와 유체 소통을 한다. 용적 스폰지 1230은 특히 형광 또는 광학 테스트가 사용될 때 유용할 수 있다. 일부 구현예에서, 검정 스폰지 1240 및 트랜스퍼 스폰지 1224는 확신있는 테스트 결과를 얻기에 충분한 부피의 시료를 개별적으로 포함할 수 없다. 용적 스폰지 1230, 검정 스폰지 1240 및 트랜스퍼 스폰지 1220의 제 2 단부 1224의 용적을 합하여 광학 및 기타 테스트를 위한 충분한 테스트 부피가 된다. 검정 스폰지 1240은 시료를 테스트하거나 테스트용 시료를 준비하는데 사용되는 화학적 검정법을 포함한다. 일단 검정 스폰지 1240가 포화된면, 검정 화합물은 검정 스폰지 1240로부터 자유롭게 유동하고, 트랜스퍼 스폰지 1220 및 용적 스폰지 1230에 의해 ㅎt수된 시료와 상호작용한다. 용적 스폰지 1230 및 검정 스폰지 1240은 VF2 스폰지, 알스트롬 M13 스폰지, MF/F 재료 또는 또 다른 적합한 흡수성 재료로 제조될 수 있다. 바람직하게, 위킹 스폰지, 위킹 통그, 트랜스퍼 스폰지 및 검정 스폰지는 알스트롬 M13 스폰지이고, 용적 스폰지는 VF2 스폰지이다.
세포 필터 1250은 임의의 적절한 재료로 제조되고, 임의의 적절한 차원을 갖을 수 있다. 예시적인 재료는 폴리카보네이트 (PCTE), 폴리에테르설폰 (PES), 폴리에스테르 (PETE) 및 폴리테트라플루오로에틸렌 (PTFE)을 포함한다. 일부 구현예에서, 세포 필터 1250의 차원은 약 9.5 밀리미터, 약 6.5 밀리미터, 약 0.05 밀리미터일 수 있다.
시료화 시스템 1200은 또한 가스가 시료화 시스템 1200을 나갈 수 있도록 검정 스폰지 1240 및 통풍구 1280 사이에 막 1270을 포함한다. 막 1270은 시료화 시스템 1200에서 액체를 보유하면서, 하나 이상의 가스가 개구부 1280을 통해 시료화 시스템 1200을 나가는 것을 허용하도록 형성된다.
도 22는 밸브 시스템 1100 및 시료화 시스템 1200 둘 다의 상대적 상세도와 함께 섭취가능한 디바이스 1000의 구현예를 도시한다. 도 22는 작동 시스템 1110의 작동 이전에 (예로, 도 13a, 도 14a, 도 15a 및 도 20a에 도시된 바와 같이 형성될 때) 위치한 밸브 시스템 1100을 도시한다.
도 23은 시료화 시스템 1200 및 이의 제 3 단계에서 위치한 삼단계 밸브 시스템 1700을 포함하는 섭취가능한 디바이스 1000의 구현예를 도시한다.
도 24는 시료화 시스템 1200 및 이의 제 3 단계에서 위치한 밸브 시스템 2000을 포함하는 섭취가능한 디바이스 1000의 구현예를 도시한다.
도 25는 시료를 예로 피험자의 위장관 내에서 획득하고 분석하기 위해 협력하는 다수의 상이한 시스템을 포함하는 섭취가능한 디바이스 3000를 매우 모식적으로 도시한다. 섭취가능한 디바이스 3000은 전자공학 시스템 3200 (예로, 선택적으로 외부 베이스 스테이션과 신호 소통을 하는 제어 시스템을 포함함) 및 분석 시스템 3500에 전원을 공급하도록 구성된 전원 시스템 3100 (예로, 하나 이상의 배터리)을 포함한다.
예시적인 분석 시스템은 예를 들면, 하나 이상의 광조사원 및/또는 하나 이상의 검출기를 포함하는 광학 시스템과 같은 검정 시스템을 포함한다. 이러한 시스템은 예를 들면, 조명을 주는 광원, 시료 및 시료에 의해 방출되는 광 (예로, 형광 분광분석법), 광학 밀도 (예로, 시료를 통과하는 광의 부분) 및/또는 시료에 의해 회절된 광 (예로, 회절 광학)을 검출하도록 구성된 검출기를 사용할 수 있다. 분석 시스템은 예를 들면, ELISA (효소-결합 면역흡착 검정법)을 사용할 수 있다. 분석 시스템은 예를 들면, LOCI (발광 산소 통로) 또는 FOCI (형광 산소 통로)를 사용할 수 있다. 분석 기법은 시료의 분석/검정 이전 또는 과정 동안 시료를 배양하고/거나 희석하는 것을 수반할 수 있다. 분석 기법은 생존가능한 세포의 염색/염료화의 사용을 수반할 수 있다.
섭취가능한 디바이스 3000은 섭취가능한 디바이스 3000의 외부 환경으로부터 시료를 수집하는 시료화 시스템 3400 및 유체가 시료화 시스템 3400에 접근하는 능력을 조절하는 밸브 시스템 3300을 또한 포함한다.
도 26은 섭취가능한 디바이스 3000의 분해도를 제공한다. 도 26은 도 25에서 시스템의 일반 구성을 보여주는 섭취가능한 디바이스 3000의 분해도를 포함한다. 도 26은 전원 시스템 3100 (예로, 배터리의 적층), 전자공학 시스템 3200 (예로, PCB 및 관련 와이어링), 밸브 시스템 3300, 시료화 시스템 3400 및 분석 시스템 3500을 포함한다.
도 27은 섭취가능한 디바이스 4000의 외부에 개방 위치의 포트 4154b를 갖는 섭취가능한 디바이스 4000의 부분을 도시한다. 섭취가능한 디바이스 4000은 회전가능한 요소 4150의 벽 상에 시료화 포트를 포함하는 실린더형의 회전가능한 요소 4150를 포함할 수 있다. 시료화 체임버 4150은 외층 요소 4140 및 회전가능한 요소 4150 사이에 일련의 희석 체임버 4151a 내지 n를 형성하도록 디바이더를 갖는 외층 요소 4140에 의해 감싸인다. 작동 시, 섭취가능한 디바이스 4000가 디바이스 자체가 위장관 내의 목표 위치에 도달한 것을 결정할 때, 회전가능한 요소 4150은 개방 위치 내로 회전될 수 있어, 외층 요소 4140의 구멍은 회전가능한 요소 4150의 벽 상에 포트 4154b와 정렬하고, 포트 4154b는 구멍을 통하여 섭취가능한 디바이스 4000의 외부에 노출될 수 있다. 이러한 방식에서, 위장관으로부터의 유체는 포트 4154b에 진입하고, 포트 154b에 의해 정의된 용적을 점유한다. 도 24에 도시된 구현예에서, 포트 4154b는 회전가능한 요소 4150의 표면 상에 오목부일 수 있고, 다수의 희석 체임버 4151a 내지 n은 회전가능한 요소 4150의 회전축 주변에 원주상으로 위치한다. 이전에 논의된 바와 같이, 희석 체임버 4151a 내지 n 각각은 희석 유체를 저장할 수 있다. 일부 구현예에서, 오목부는 실린더형 오목부이다. 선택적으로, 오목부는 사각형 오목부 또는 임의의 규칙적 또는 불규칙적 형태를 형성하는 임의의 요면 오목부일 수 있다. 또 다른 구현예에서, 포트 4154b는 회전가능한 요소 4150 내의 체임버 (미도시)에 연결되어, 섭취가능한 디바이스의 외부 환경으로부터 GI 유체 시료를 저장하도록 확장된 공간을 만들 수 있다.
일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스 4000은 컨트롤러 및 작동기를 추가로 포함할 수 있다. 컨트롤러는 섭취가능한 디바이스 4000가 위장관의 목표 위치에 위치하는 것을 결정할 수 있고, 다음으로 작동기는 회전가능한 요소 4150의 회전을 유발하여 시료화를 개시하도록 포트 4154b를 개방 위치에 정렬할 수 있다. 예를 들면, 섭취가능한 디바이스 4000의 하우징은 섭취가능한 디바이스가 목표 위치에 도달하였는지 여부를 결정할 컨트롤러 방식에 기초하여, 검출될 pH-민감성 장내 코팅을 갖거나, 달리 섭취가능한 디바이스 4000 외부의 환경의 pH 수준에 민감할 수 있다. 또 다른 예를 들면, 섭취가능한 디바이스 4000은 환경으로 조명을 투사하고 섭취가능한 디바이스 4000의 부위-특이적 위치가 반사율의 광학 특징을 기초로 하여 확인될 수 있는 점에 기초하여 반사율을 수집하는 광학 감지 유닛을 포함할 수 있다.
도 28은 제 1 희석 체임버 4151a와 정렬된 제 1 위치에서 포트 4154b를 갖는 섭취가능한 디바이스 부분의 일 구현예를 도시한다. 작동 시, 회전가능한 요소 4150은 시료화 포트 4154b 및 제 1 희석 체임버 4151a를 정렬하도록 회전할 수 있어, 시료화 포트 4154b의 용적 내에 저장된 위장관으로부터의 유체 시료가 제 1 희석 체임버에서 희석 유체와 조합되어 제 1 희석을 형성할 수 있다. 제 1 희석은 다음으로 포트 4154b 및 제 1 희석 체임버 4151a의 조합된 용적을 점유할 수 있다. 선택적으로, 회전가능한 요소 4150은 후속으로 제 2 위치로 회전할 수 있어, 제 1 희석의 부분을 포함한 포트 4154b는 다음으로 또 다른 희석 체임버, 예로 회전 방향을 따라 제 1 희석 체임버 옆의 제 2 희석 체임버와 정렬하여 유통을 하도록 이동한다. 이러한 방식으로, 포트 4154b 내에 저장된 제 1 희석은 다음으로 제 2 희석 체임버 내에 저장된 희석 유체로 다시 희석될 수 있다. 유사하게, 회전가능한 요소 4150이 회전을 유지하고, 포트 4154b가 일련으로 각각의 희석 체임버와 정렬하도록 허용하면, 다음의 고유의 GI 유체 시료는 일련으로 희석될 수 있고, 각각의 희석 체임버 4151a 내지 n은 상이한 희석 비율로 희석된 GI 유체 시료와 함께 남겨질 수 있다.
도 29는 본원에 기술된 섭취가능한 디바이스에서 회전가능한 요소 (예로, 도 21 및 도 22에서 4150)를 둘러싸는 5개 희석 체임버 (예로, 4151a 및 b 포함)의 일부 또는 세트를 형성하는 요소 4140의 구현예를 도시한다. 일부 구현예에서, 디바이스는 단일한 희석 체임버를 포함할 수 있다. 대안적으로, 디바이스는 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8개 또는 8개 초과의 희석 체임버를 포함할 수 있다.
일부 구현예에서, 각각의 희석 체임버 4151a 내지 n은 섭취가능한 디바이스 4000이 투여되기 전에 희석 유체로 충전될 수 있다. 다른 구현예에서, 희석 유체는 섭취가능한 디바이스 4000 내의 분리된 저장조 (미도시)에서 저장될 수 있다. 섭취가능한 디바이스 4000가 위장관 내의 목표 위치에 있는 것으로 결정된 시점에, 펌핑 메커니즘은 희석 유체를 하나 이상의 희석 체임버 4151a 및 b 내로 저장조의 하나 이상의 유출부 (미도시)를 통해 펌핑할 수 있다.
일부 구현예에서, 외층 요소 4140은 희석 체임버 4151a 내지 n 사이에 밸브 또는 펌프 (미도시)를 갖을 수 있다. 예를 들면, 제 1 희석 체임버로부터 희석된 유체는 두 개 체임버 사이의 밸브를 통해 제 2 희석 체임버 내로 펌핑될 수 있다.
도 27 내지 29에 도시된 유형의 디바이스는 선택적으로 본원에 개시된 시료화 시스템을 포함할 수 있다.
특정 구현예에서, 섭취가능한 디바이스는 현미경 측정 시스템을 포함한다. 일부 구현예에서, 시료에서 박테리아 세포는 형광성 염료 (예로, 본원에 기술된 염료)로 먼저 표지될 수 있고, 형광-표지된 세포는 본원에 기술된 섭취가능한 디바이스를 사용하여 영상화되고, 현미경적 측정에 의해 계수될 수 있다. 예를 들면, 일부 구현예에서, 시료에서 박테리아 세포는 다수의 분석물-결합 시약 (예로, 각각 상이한 유형의 분석물 (예로, 상이한 속, 종 및/또는 균주의 박테리아)에 특이한 다수의 항체)으로 표지될 수 있고, 각각은 상이한 염료에 컨쥬게이션되고, 이로써 시료에 존재하는 상이한 유형의 분석물 (예로, 박테리아)의 영상화, 검출 및 계수를 허용한다. 다른 구현예에서, 형광-표지된 세포는 온보드 유동 시스템 (예로, 미세유체성 단일 세포 통로)을 통과하면서 계수된다. 유세포 계측법의 예는 유체역학적 포커싱, 작은 직경 모세관 유동 및 사각형 모세관 유동을 포함한다. 본원에 기술된 바와 같이, 살아있는 박테리아 세포는 표지되고, 유세포 계측법의 원리가 표지된 세포를 정량하는데 사용된다. 일반적으로 말하면, 입사 레이저 빔으로부터의 광자는 형광단에 의해 흡수되고, 더 높고 불안정한 에너지 수준으로 올라간다. 나노초 미만 이내에서, 형광단은 일련의 이색성 필터를 통과하는 더 긴 예시적인 파장에서 광을 재방출한다. 이러한 재방출된 광은 수집되어 표지된 박테리아 세포의 수에 비례적인 것으로서 해석될 수 있다. 일부 구현예에서, 피복 유체는 유동 시스템의 일부로서 디바이스의 용적 제한을 수용하도록 돕는데 사용되지 않는다. 일부 구현예에서, 사각형 모세관은 충분히 큰 단면 구역 및 비교적 얇은 검사 구역을 달성하는데 사용된다. 유세포 계측법 광학 시스템은 유체학 시스템과 병행하여 작동하고, 세포를 통과하는 광의 방향 변경을 관찰하고, 박테리아 세포에 대한 정보를 전달하도록 작용한다. 일부 구현예에서, 광을 점에 집중하는데 통상적인 레이저 및 구형 렌즈를 사용하지 않고, LED 및 실린더형 렌즈가 사각형 모세관을 교차한 선에 광을 집중하는데 사용된다. 다른 구현예에서, 조준 렌즈는 광원을 평행으로 만드는데 사용되는 반면, 실린더형 렌즈는 검사 구역을 조사하는데 사용된다. 이러한 배열을 위한 예시적인 광학 구성은 도 30에서 관찰될 수 있다. 일부 구현예에서, 광학 필터가 형광단의 사용을 허용하도록 추가될 수 있다. 형광단으로부터 재방출된 광의 특징적인 파장은 이색성, 밴드통과 및 장파 또는 단파 통과 필터의 사용으로 분리되고, 검출될 수 있다. 일반적으로, 다수의 이색성 렌즈 및 광 증폭기가 사용되지만, 공간 상의 제한으로 인해 특정 구현예에서 단일 측방 산란 검출기 및 전방 산란 검출기만이 사용될 수 있다.
유세포 계측법을 디바이스 내로 도입하는 하나의 설계 시도는 펌핑 메커니즘을 제공하는 것이다. 유체를 이동시키지 않고는, 개별 박테리아 세포가 고정된 부피의 유체 내에서 유세포 계측법에 의해 식별되고 측정될 수 없다. 일부 구현예에서, 기어 모터가 디바이스를 통하여 유체를 이동시킨다. 예를 들면, 부정적 (plantary) 기어헤드 (예로, 25:1 감소)를 포함한 마이크로모터가 유체 유동을 만들도록 원하는 양의 회전력을 제공할 수 있다. 또 다른 구현예에서, 미세제작된 플레이트에 내장된 일련의 압전 저항기가 유동을 만드는데 사용된다. 또한 또 다른 구현예에서, 한 쌍의 일방 밸브를 포함하고, 외부 자기장에 의해 작동된 자성 펌프 막을 사용하는 마이크로펌프가 유동을 만드는데 사용된다.
일부 구현예에서, 시스템 구조는 기어 모터를 통해 압력 구동 유동을 만드는 회전 와이퍼와 조합된 개구부 및 밀봉 메커니즘을 포함한다. 기어 모터는 디바이스에서 다른 기능에 사용될 수 있다. 도 31에 도시된 바와 같이, 광학 및 유동 체임버 시스템의 부품은 디바이스 내에 맞추어진다. 일부 구현예에서, 시료 유체는 캡슐의 최상부에서 가용성 막을 통해 흡수된다. 일부 구현예에서, 기어 모터는 유체 체임버를 개방하고 충전하도록 작용하는 270°의 허용가능한 이동을 갖는다. 폐쇄 과정 동안, 모터는 광학 시스템이 위치한 사각형 모세관을 통하여 유체를 동시에 밀어내면서 진입 포트를 폐쇄한다. 실형 부품은 와이퍼 높이를 변경하지 않고도 가용성 막이 진입 통로를 폐쇄하고 밀봉하도록 허용한다. 일부 구현예에서, 시료 체임버의 용적은 25μL, 50μL 또는 75μL 이상이다. 일부 구현예에서, 두 개 이상의 시료가 충분한 시료 크기를 얻도록 위장관으로부터 수집된다. 도 31을 참조하여, 정면 및 측면 산란을 포획하기 위해 모세관의 좌측 상의 LED 및 우측 상의 저-광도 검출기가 도시된다. 일단 유체가 모세관을 통과하면, 이것은 일방 밸브를 통해 캡슐을 나간다. 특정 구현예에서, 유동 시스템은 세포 정량화에 추가하여 세포 크기 및 내부 세포 복잡미묘함의 검출을 허용한다.
전술한 논의는 다양한 섭취가능한 디바이스 설계의 관점으로, 시료화 부품류 또는 흡수 (스폰지) 설계의 관점으로 완벽하지 않다.
예로서, 섭취가능한 디바이스 내로 도입된 하나 이상의 광학 시스템이 기술되었던 한편, 일부 구현예에서 섭취가능한 디바이스는 광학 시스템을 포함하지 않는다. 선택적으로, 이러한 섭취가능한 디바이스는 또한 임의의 다른 분석 부품류를 포함하지 않을 수 있다. 광학 시스템 및/또는 분석 부품류를 포함하지 않는 섭취가능한 디바이스의 구현예에서, 섭취가능한 디바이스는 하나 이상의 시료를 저장할 내부 공간이 더 존재할 수 있다.
도 32는 섭취가능한 디바이스 5010의 구획 부분이 제거되었던 섭취가능한 디바이스 5010의 예시적인 구현예의 부분도를 도시한다. 섭취가능한 디바이스 5010은 물질을 수집하는데 사용될 수 있다. 섭취가능한 디바이스 5010은 일반적으로 통상적인 알약과 같은 캡슐의 형태일 수 있다. 따라서, 섭취가능한 디바이스 5010의 형태는 섭취의 용이성을 제공하고, 의료진 및 환자에게 또한 친숙하다.
섭취가능한 디바이스 5010의 구조는 제 1 부분 5012 및 제 2 부분 5014를 포함한다. 제 1 부분 5012은 제어 전자공학, 전원 장치 및 통신 시스템을 포함한다. 제 2 부분 5014은 일반적으로 예를 들면 이에 제한되는 것은 아니지만, 시료 수집, 물질 전달 및 환경 모니터링과 같이 위장관과 상호작용하도록 구성된다. 제 2 부분 5014은 하나 이상의 체임버 5018을 갖는 저장 서브-유닛 5016 및 저장 서브-유닛 5016을 구획하거나 중첩하는 체임버 구획 5020을 포함한다. 각각의 체임버 5018은 상응하는 체임버 개구부 5022를 갖는다. 체임버 구획 5020은 접근 포트 5024를 갖는다. 이러한 예시적인 구현예에서, 섭취가능한 디바이스 5010은 세 개의 체임버 5018를 포함하지만, 1개, 2개 또는 3개 이상의 체임버를 갖는 다른 구현예가 존재할 수 있다.
도 33a 내지 33c는 섭취가능한 디바이스 5010의 작동을 도시한다. 일반적으로, 체임버 구획 5020은 "폐쇄-루프" 회전교환기 메커니즘으로서 작동한다. 체임버 구획 5020은 제어된 방식으로 회전하여, 목표 위치에서 GI의 내용물의 시료를 상응하는 체임버 5018 (도 32에 도시됨) 내에 수집하기 위해 및/또는 체임버 5018 (도 32에 도시됨)에 저장된 물질을 신체 내의 목표 위치로 전달하지 위해, 접근 포트 5024를 각각의 체임버 개구부 5022와 정렬한다.
일반적으로, 시료의 수집 동안, 체임버 구획 5020의 회전은 각각의 체임버 개구부 5022가 수집된 시료의 교차-오염을 피하기 위하여 신체 내의 섭취가능한 디바이스 5010의 통과 동안에 단 한 번 노출되기 때문에 "폐쇄-루프" 회전교환기 메커니즘으로서 기술될 수 있다. 다른 말로 하면, 일부 구현예에서, 체임버 구획 5020은 섭취가능한 디바이스 5010의 각각의 용법 동안 시료를 수질할 때 단 한 번회전하여, 접근 포트 5024는 각각의 체임버 개구부 5022와 일련으로 단 한 번 정렬한다. 즉, 수료의 수집 동안, 접근 포트 2224는 임의의 체임버 개구부 5022를 지나치지 않고 또한 이의 회전 동안 이전의 체임버 개구부 5022로 돌아가지 않는다.
일부 구현예에서, 체임버 구획 5020은 한 번의 회전 교환을 완성하기 이전에 이중방향성 동작으로 회전하고/거나 섭취가능한 디바이스 5010의 한 번의 용법 동안 다수의 회전 교환을 수행할 수 있어, 적어도 하나의 체임버 개구부 5022가 여러 번 노출된다. 체임버 개구부 5022는 이의 상응하는 체임버가 고체 또는 반-고체 시약, 센서 또는 위장관 세척용 세척제를 저장하면 여러번 노출되는 것이 필요할 수 있다.
도 33a에 도시된 바와 같이, 본원에서는 일반적으로 체임버 구획 5020 상의 접근 포트 5024가 체임버 개구부 5022와 정렬하는 개방 위치 5010a에서의 섭취가능한 디바이스 5010을 도시한다. 이러한 구성에서, 섭취가능한 디바이스 5010은 체임버 개구부 5022를 통하여 물질을 수집할 수 있다. 다른 말로 하면, 위장관의 내용물이 근육 수축 (예로, 연동 운동)을 통하여 노출된 체임버 5018 내로 유입될 수 있다 (도 32에 도시됨).
다음으로, 체임버 구획 5020은 회전하여 체임버 개구부 5022를 밀봉할 수 있다. 도 33b는 부분적 개방/ 부분적 폐쇄 위치 51010b를 갖는 섭취가능한 디바이스 5010를 도시하고, 여기서 접근 포트 5024는 체임버 구획 5020이 체임버 개구부 5022를 부분적으로 밀봉하도록 회전하였다.
도 33c는 폐쇄 위치 5110c에서 섭취가능한 디바이스 5010를 도시하고, 여기서 체임버 구획 5020은 접근 포트 5024가 체임버 개구부 5022를 완벽하게 밀봉하도록 떨어져서 회전하였다. 체임버 구획 5020이 한 번 회전교환으로 회전하지 않았으면, 체임버 구획 5020은 섭취가능한 디바이스 5010가 또 다른 작동 (예로, 시료화 또는 분배)를 수행하도록 구성되었으면 이에 의존하여 접근 포트 5024를 또 다른 체임버 개구부 5022와 정렬하기 위하여 동일한 방향으로 계속하여 회전할 수 있다.
또 다른 예시적인 구현예에서, 체임버 구획 5020은 정지상일 수 있고, 저장 서브-유닛 5016 (도 32에 도시됨)은 대신에 회전하여 이의 하나 이상의 체임버 개구부 5022를 접근 포트 5024와 정렬할 수 있다. 저장 서브-유닛 5016을 체임버 구획 5020 대신에 회전하는 것은 저장 서브-유닛 5016이 위장관의 내용물로부터 발생하는 다양한 점도에 노출되지 않기 때문에 회전 동작 및 더 일정한 동작 대비 더 큰 제어를 제공할 수 있다. 그러나, 이러한 배열은 적어도 하나의 체임버 5018의 용적을 제한할 수 있다.
일부 구현예에서, 체임버 구획 5020 또는 저장 서브-유닛 5016은 이중방향성 회전 동작의 사전 결정된 순서로 회전할 수 있다. 상기에 기술된 바와 같이, 저장 서브-유닛 5016은 체임버 구획 5020 대신에 회전하도록 구성되고, 적어도 하나의 체임버 5018의 용적은 제한될 수 있다. 체임버 5018의 용적을 제한해야 하는 것을 피하기 위하여, 저장 서브-유닛 5016에서 상이한 체임버 5018을 분리하는데 사용될 수 있는 비-접근 구역은 용적이 최소화되거나 제거될 수 있다. 섭취가능한 디바이스 5010은 접근 포트 5024를 둘 중 하나의 인접한 체임버와 정렬하기 위해 제 1 방향으로 회전할 수 있다. 섭취가능한 디바이스 5010은 이들 두 개의 인접한 체임버 내에 수집된 시료 또는 이로부터 방출된 물질 사이의 교차 오염을 피하기 위하여 제 1 방향과 대향한 제 2 방향으로 회전하도록 구성될 수 있다.
섭취가능한 디바이스 5010은 위장관의 내용물로부터 사용가능한 시료 (예로, 100 μL 부피의 시료)를 수집하고, 각각의 시료를 또 다른 시료와 분리하여 시료가 추출될 때까지 유지하는데 사용될 수 있다.
일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스 5010은 또한 생체내 측정을 시행하도록 구성될 수 있다. 섭취가능한 디바이스 5010은 비워진 일부 체임버 5018 및 적어도 하나의 시약을 보유한 일부 체임버 5018를 갖고 신체 내로 도입된다. 신체 내의 사전 정의된 위치에서, 섭취가능한 디바이스 5010은 위장관으로부터 시료를 수집하고, 적어도 하나의 시약을 보유한 체임버 내에 시약을 저장하도록 구성된다. 수집 이후에, 생체내 분석은 수집된 시료가 체임버 5018 내의 시약과 상호작용하는 방식을 기초로 하여 시행될 수 있다. 예를 들면, 섭취가능한 디바이스 5010은 수집된 시료 상의 제자리 실험을 수행하기 위해, 효소-결합 면역흡착 검정법 (ELISA)과 같은 생화학 검정법을 사용할 수 있다. 대안적으로, 여러 생체내 분석 및 측정의 동력학을 변화시키는 주변부가 체임버 5018 내에 포함될 수 있다. 주변부는 광원, 수신기, 변환기, 히터 등을 포함할 수 있다. 일반적으로, 생체내 실험은 찾는 정보의 유형에 따라 달라진다.
도 34는 일 예시적인 구현예에서 섭취가능한 디바이스 5010의 부품의 분해도를 도시한다. 섭취가능한 디바이스 5010의 제 1 부분 5012은 단부 구획 5030을 포함하고, 메인 인쇄 회로 보드 (PCB) 5032 상에 내장된 전자공학 부품은 하기에 추가로 자세하게 기술된, 통신 주변부 5034 및 전환기 5036을 갖는 통신 서브시스템, 메인 마이크로컨트롤러 (예로, 프로세서) 5038, 전원 장치 5040 및 자성 스위치를 포함한 기타 주변 부품을 포함한다. 섭취가능한 디바이스 5010의 제 2 부분 5014은 일반적으로 모터 5042로부터 돌출한 샤프트 5042s, 저장 서브-유닛 5016, 이차 PCB 5044, 인코딩 자석 배열 5046m 및 체임버 구획 5020과 함께 모터 5042를 포함한다. 일반적으로, 메인 PCB 5032 및 이차 PCB 5044를 섭취가능한 디바이스 5010 내의 구별된 부위에 배치함으로써, 이들은 동일한 전기적 또는 물리적 위험을 겪는 것을 예방할 수 있다. 모터 5042는 저장 서브-유닛 5016의 중앙에 위치하는 모터 구획 5054 내에 삽입된다. PCB 5044는 원주상이고, 하나 이상의 주변부 전자공학 부품 (예로, 축전기 및 저항기, 이는 풀-업 저항기로서 사용될 수 있음) 및 센서 5064를 포함한다. 저장 서브-유닛 5016은 하나 이상의 수집된 시료를 저장하기 위해 및/또는 하나 이상의 분배가능한 물질을 저장하기 위해, 체임버 개구부 5022를 갖는 체임버 체임버 5018을 추가로 포함한다. 접근 구멍 5056도 역시 제 1 부분 5030으로 배향된 저장 서브-유닛 5016 상에 위치한다.
단부 구획 5030은 돔형 단부 부분과 함께 실린더형인 내층 벽에 의해 정의된 오목한 공간을 제공한다. 단부 구획 5030은 저장 서브-유닛 5016과 정렬하고 분리가능하게 결합하는 결합 구성원도 역시 포함하여, 작동 동안 단부 구획 5030을 제 위치에 분리가능하게 잠근다. 상세하게는, 결합 구성원은 저장 서브-유닛 5016에서 상보적인 구조 5016에 분리가능하게 결합한다. 단부 구획 5030이 저장 서브-유닛 5016와 잠길 때, 단부 구획 5030은 저장 서브-유닛 5016의 후방과 중첩하고, 밀봉을 형성한다. 일부 구현예에서, 단부 구획 5030 및 저장 서브-유닛 5016 사이의 중첩은 3 밀리미터의 너비가 될 수 있다.
상기 기술된 시료화 시스템의 스폰지 일부 또는 전부는 하나 이상의 보존제를 포함할 수 있다 (상기 논의 참조). 전형적으로, 검정 스폰지 및/또는 용적 스폰지 및/또는 트랜스퍼 스폰지는 하나 이상의 보존제를 포함한다. 전형적으로, 보존제(들)은 관심있는 분석물, 예 GI 장애용 분석물 (핵산 또는 단백질 바이오마커)에 기초하여 선택된다.
일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스는 하나 이상의 물질 (예로, 하나 이상의 치료 물질)을 전달하도록 구성된다. 도 35 내지 55는 이러한 섭취가능한 디바이스의 도시적인 비-제한적 예를 제공한다. 이러한 섭취가능한 디바이스로부터의 하나 이상의 특징은 예를 들면, 도 1 내지 34와 관련하여 상기 기술된 바와 같은 하나 이상의 시료를 수집하도록 구성된 섭취가능한 디바이스의 하나 이상의 특징과 조합될 수 있다.
도 35는 본원에 기술된 일부 구현예에 따라, 분배가능한 물질을 전달하기 위한 섭취가능한 디바이스　1600의 구조의 관점을 도시하는 예시적인 모의 도면을 제공한다. 일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스 1600은 일반적으로 캡슐, 알약의 형태 또는 개인이 경구로 소비할 수 있는 임의의 삼킬 수 있는 형태일 수 있다. 이러한 방식으로, 섭취가능한 디바이스 1600은 환자에 의해 섭취가능할 수 있고, 의료진 및 환자에 의해 처방될 수 있다.
섭취가능한 디바이스 1600은 캡슐 및/또는 알약 등과 유사한 형태를 가질 수 있는 하우징 1601을 포함하고, 이는 두 개의 단부 1602a 및 b를 포함할 수 있다. 하우징 1601은 위장관의 화학적 및 기계식 환경 (예로, 근육 수축력 및 위의 농축된 염산의 효과)을 견디도록 설계될 수 있다. 광범위한 재료가 하우징 1601에 사용될 수 있다. 이들 재료의 예는 이에 제한되는 것은 아니지만, 생체적합성을 위한 ISO 10993 및 USP 클래스 VI 명세서를 준수하여 써모플라스틱, 불소중합체, 엘라스토머, 스테인레스 스틸 및 유리 그리고 임의의 다른 적합한 물질 및 이들의 조합을 포함한다.
일부 구현예에서, 하우징 1601의 벽은 0.5 mm 내지 1 mm의 두께를 갖을 수 있고, 이는 내부 폭발 (수소 점화 또는 하우징 내부의 과다 압력에 의해 유발됨)을지속하기에 충분하다.
하우징 1601은 섭취가능한 검출될 pH-민감성 장내 코팅을 갖거나, 달리 섭취가능한 디바이스의 외부 환경의 pH 수준에 민감할 수 있거나 아닐 수 있다. 본 출원의 다른 곳에서 더 자세하게 논의된 바와 같이, 섭취가능한 디바이스 1600은 추가적으로 또는 대안적으로 하나 이상의 센서, 예로 온도 센서, pH 센서, 임피던스 센서, 광학 센서를 포함할 수 있다.
하우징 1601은 두 개의 구획 부분을 함께 결합하여 형성될 수 있다. 섭취가능한 디바이스 1600은 하우징 1600 내에 전자 부품을 포함할 수 있다. 전자 부품은 하우징의 단부 1602b에 근접하여 배치될 수 있으며, 인쇄 회로 기판 (PCB), 배터리 및/또는 광 감지 유닛 등을 포함한다.
섭취가능한 디바이스 1600은 가스를 발생시키고 따라서 하우징 1601 내에 내부 압력을 유발하도록 구성되는 가스 발생 셀 1603을 추가로 포함한다. 일부 구현예에서, 가스 발생 셀은 섭취가능한 디바이스의 채널 또는 밸브를 포함하거나, 별개의 채널 또는 밸브에 연결될 수 있어, 위장관 내에서 섭취가능한 디바이스의 위치를 변경시키는 동작을 생성하도록 가스가 채널 또는 밸브를 통해 방출될 수 있다. 이러한 가스 방출은 또한 장의 내벽과 대비하여 섭취가능한 디바이스를 배치하는데 사용될 수 있다. 또 다른 구현예에서, 가스는 분배가능한 물질의 전달 이전에 장 조직의 표면 배향을 변경하도록 별개의 채널 또는 밸브를 통해 방출될 수 있다.
이동 플런저 1604는 하우징 1601 내의 가스 발생 셀 1603의 최상부에 배치될 수 있다. 이동 플런저 1604는 가스 발생 셀 1603 및 분배가능한 물질 1605를 저장하는 저장조를 분리하는 막이다. 일부 구현예에서, 이동 플런저 1604는 이동가능한 피스톤일 수 있다. 일부 구현예에서, 이동 플런저 1604는 대신에 에에 제한되지는 않지만 가로막과 같은 가요성 막일 수 있다. 일부 구현예에서, 가요성 가로막의 형태를 가질 수 있는 이동 플런저 1604는 가스 발생 셀 1603의 최상부에 배치되는 대신에 하우징 1601의 축 방향을 따라 배치될 수 있다. 이동 플런저 또는 막 1604는 가스 발생 셀 1603이 막 1604를 밀어내는 내부 압력을 생성하도록 가스를 발생시킬 때, 이동하거나 (막 1604가 피스톤일 때) 하우징의 단부 1602a의 방향으로 변형될 수 있다 (막 1604가 가로막일 때). 이러한 방식으로, 막 또는 이동 플런저 1604는 분배 유출구 1607을 통해 하우징 외부로 분배가능한 물질 1605를 밀어낼 수 있다.
하우징 1601은 이동 플런저 1604에 인접한 하나 이상의 분배가능한 물질 1605을 저장하는 저장조를 포함할 수 있다. 분배가능한 물질 1605는 분말, 압축된 분말, 유체, 반-액체 겔의 형태 또는 임의의 다른 분배가능하거나 전달가능한 형태를 취할 수 있다. 분배가능한 물질 1605의 전달은 이에 제한되지 않지만 볼러스, 반-볼러스, 연속적, 전신적 및/또는 파열 전달과 같은 형태를 취할 수 있다.
일부 구현예에서, 저장조는 다수의 체임버를 포함할 수 있고, 각각의 체임버는 상이한 분배가능한 물질을 저장한다. 예를 들면, 상이한 분배가능한 물질은 분배 유출구 1607을 통해 동시에 방출될 수 있다. 대안적으로, 다수의 체임버는 각각의 체임버로부터의 상이한 분배가능한 물질이 순서대로 순차적으로 전달되도록 저장조 내에 서로 다른 층의 형태를 취할 수 있다. 일 예에서, 다수의 체임버 각각은 가스 발생에 의해 구동될 수 있는 별개의 이동 플런저에 의해 제어된다. 전자 부품은 각각의 물질을 전달하기 위해 예로 별개의 가스 발생 체임버 등을 통해 특정한 이동 플런저를 구동하는 가스를 발생시키도록 가스 발생 셀 1603을 제어할 수 있다. 일부 구현예에서, 다수의 체임버의 내용물은 방출 이전에 혼합되거나 조합될 수 있다.
섭취가능한 디바이스 1600은 분배가능한 물질 1605를 하우징 외부로 유도하기 위해 하우징 1601의 하나의 단부 1602a에 분배 유출구 1607를 포함할 수 있다. 분배 유출구 1607는 출구 밸브, 슬릿 또는 구멍 및/또는 주사기를 갖는 분출 주입 노즐 등을 포함할 수 있다. 이동 플런저 1604가 하우징 1601의 단부 1602a로 이동할 때, 저장조 내의 내부 압력이 증가하여 분배가능한 물질 1605이 하우징 1601 외부로 방출되게 하는 개방되는 분배 유출구를 밀어낼 수 있다.
일 구현예에서, 압력 완화 디바이스 1601가 하우징 1601 내에, 예로 하우징 1601의 단부 1602a에 배치될 수 있다.
일부 구현예에서, 하우징 1601은 예로 하우징 1601의 측면 상에 또는 저장조 내로 분배가능한 물질을 로딩하는 것을 용이하도록 단부 1602a에 작은 구멍 (예로, 2 mm 이하의 작은 직경을 가짐)을 포함할 수 있다.
일부 구현예에서, 피드백 제어 회로 (예로, 피드백 저항기 등)는 내부 압력이 임계 수준에 도달할 때, 전자 부품이 가스 발생을 끄기 위해 가스 발생 셀 1603을 제어할 수 있도록 가스 발생 셀 1603으로부터 전자 부품으로 피드백을 전송하거나, 다른 안전 메커니즘 (예로, 피드백-제어된 방출 밸브 등)을 작동시키기 위해 추가될 수 있다. 예를 들면, 내부 압력 센서는 섭취가능한 디바이스 내의 내부 압력을 측정하고 피드백 제어 회로에 피드백을 생성하기 위해 사용될 수 있다.
도 36은 본원에 기술된 일부 구현예에 따른, 물질을 분배하기 위해 가스를 발생시키도록 구성된 가스 발생 셀 1603의 메커니즘의 관점을 도시하는 일 예시적인 도면을 제공한다. 도 36에 도시된 바와 같이, 가스 발생 셀 1603은 가스 1611을 발생시키고, 이는 분배 유출구 1607 외부로 분배가능한 물질 1605를 구동할 수 있다. 가변 저항기 1608은 가스 발생 셀 1603과 함께 회로에 연결될 수 있어, 가변 저항기 1608이 셀 1603에 의해 발생된 가스 1611 (예로, 수소)의 세기 및/또는 양을 제어하는데 사용될 수 있다. 구체적으로, 가스 발생 셀 1603은 저항기가 적용될 때 수소를 발생시킬 수 있는 배터리 형태 인자 셀일 수 있다. 이러한 방식으로, 가스 발생 셀 1603은 임의의 능동적인 전력의 요구 없이도 저항기의 사용만을 필요로 하기 때문에, 가스 발생 셀 1603은 사용가능한 제한된 에너지/전력을 갖는 캡슐과 같은 섭취가능한 디바이스 내에 통합될 수 있다. 예를 들면, 가스 발생 셀 1603은 26 mm × 13 mm 이하 크기의 캡슐로 적합할 수 있다.
일부 구현예에서, 셀로부터의 가스의 용출 속도 및 섭취가능한 디바이스의 내부 용량에 기초하여, 물질 1605을 전달하기에 충분한 가스 1611를 생성하는데 시간이 걸릴 수 있고, 시간은 30초 이상일 수 있다. 예를 들면, 500μL 유체와 동등한 수소 용량을 생성하는 시간은 대략 5분일 것이다. 마찰 등과 같은 섭취가능한 디바이스 내의 비-이상적인 조건에 기초하여 더 긴 시간 기간이 필요할 수 있다. 따라서, 가스 (예로, 수소)의 생산에 시간이 걸릴 수 있는 경우라면, 가스 발생은 디바이스 내에서 압력을 높이기 위해 섭취가능한 디바이스가 전달 부위에 도달하기 이전에 시작할 필요가 있을 수 있다. 다음으로 섭취가능한 디바이스는 이것이 전달 부위에 접근하는 시점을 알 필요가 있을 수 있다. 예를 들면, 디바이스는 온도에 의해 결정되는 "진입 변위 (entry transition)"에서 가스를 생성하기 시작하여, 분배가능한 물질을 전달하기에 충분히 높은 압력에 근접하는 충분한 가스를 생성할 수 있다. 다음으로 섭취가능한 디바이스는 단지 이것이 전달 부위에 도달할 때 가스를 다시 생성하기 시작할 수 있으며, 이는 분배가능한 물질을 방출하기 위해 섭취가능한 디바이스 내의 내부 압력이 분배 유출구에 의해 요구된 수준에 도달하도록 유도할 것이다. 또한, 부위-특이적 전달의 경우 섭취가능한 디바이스가 가스 발생을 활성화하기 위해 특이적 위치에 도달하기 전에 섭취가능한 디바이스는 분배가능한 물질을 전달하기에 충분한 압력을 구축하는데 걸리는 시간을 추정할 수 있다.
도 37 내지 도 39는 분배가능한 물질의 국소화된 전달을 위한 섭취가능한 디바이스의 예를 도시한다. 섭취가능한 디바이스 1600은 본원에 기술된 상세한 구현예에 따르면, 물질 전달을 위해 밀어내는 피스톤 또는 구동기 요소 1634를 포함한다. 섭취가능한 디바이스 1600은 섭취가능한 디바이스 1600의 전력을 제공하도록 하우징 1601의 하나의 단부 1602a에 배치된 하나 이상의 배터리 1639를 가질 수 있다. 인쇄 회로 기판 (PCB) 1632는 배터리 또는 다른 전력원 1639에 인접하게 배치될 수 있거나, 가스 발생 셀 1603이 PCB 1632에 또는 위에 장착될 수 있다. 가스 발생 셀 1603은 섭취가능한 디바이스 1600의 바닥 체임버 (예로, 1639 및 1632를 포함하는 공간)로부터 밀봉될 수 있다. 이동가능한 피스톤 1634은 가스 발생 셀 1603에 인접하게 배치될 수 있다. 이러한 방식으로, 가스 발생 셀 160으로부터 가스 발생은 피스톤 1634를 하우징 1601의 또 다른 단부 1602b로 이동하도록 추진하여, 저장조 구획 1635에서 분배가능한 물질을 분배 유출구 1607를 통해 하우징 외부로 밀어낼 수 있고, 예로 이동이 물질을 분배한 이후의 위치에서 피스톤 1634와 함께 1636에서 관찰된다. 분배 유출구 1607은 플러그를 포함할 수 있다. 저장조 구획 1635는 분배가능한 물질을 저장할 수 있거나, 대안적으로 저장조 구획은 분배가능한 물질을 포함하는 저장조 1661을 수용할 수 있다. 저장조 구획 1635 또는 저장조 1661은 대략 600 μL 또는 훨씬 더 많은 용량의 분배가능한 물질을 가질 수 있고, 이는 단일 볼러스로 또는 일정 기간 동안 점차적으로 분배될 수 있다.
도 40 내지 도 42는 분배가능한 물질 전달을 위해 섭취가능한 디바이스를 장에 고정하는 섭취가능한 디바이스의 고정 메커니즘의 관점을 도시하는 예시적인 구조 도면을 제공한다. 도 40에 도시된 바와 같이, 섭취가능한 디바이스 101100은 이것이 관심있는 영역에 진입한 이후 섭취가능한 디바이스 101100으로부터 후크 101203a 내지 d를 연장시킴으로써 장 내에 고정될 수 있다. 101201에서, 섭취가능한 디바이스 101100이 위장관을 따라 이동하면서, 후크 101203a 내지 d는 섭취가능한 디바이스 내에 포함된다. 101202에서, 섭취가능한 디바이스 101100이 이것이 위장관 내의 위치에 도달한 점을 결정할 때, 후크 10203a 내지 d는 섭취가능한 디바이스 101100를 장벽에서 포획하고 각각의 위치에 유지하기 위하여 섭취가능한 디바이스 101100의 외부를 연장하도록 작동될 수 있다. 후크 101203a 내지 d는 섭취가능한 디바이스 101100의 일시적인 방향과 상관없이 장벽을 포획하도록 배향될 수 있다. 후크 101203a 내지 d는 또한 분배가능한 물질이 고정된 위치에 전달된 후 장벽으로부터 수축, 용해 또는 분리될 수 있다.
도 41에 도시된 바와 같이, 후크 101203a 내지 d는 또한 섭취가능한 디바이스로부터 방사상으로 연장하고, 섭취가능한 디바이스 101100를 제 위치에 유지하기 위하여 장벽을 관통할 수 있다. 도 42에 도시된 바와 같이, 연장 후크 (예로, 101203a 내지 b)가 비어 있으면, 후크는 섭취가능한 디바이스를 고정하고 분배가능한 물질을 장벽으로 주입하는데 둘 다 사용될 수 있다.
도 43은 본원에서 기술된 일부 구현예에 따른, 사전-가압된 작동기 체임버 4503 및 슬라이딩 피스톤 4504을 포함하는 섭취가능한 디바이스 4500를 도시한다.
섭취가능한 디바이스 4500은 디바이스 하우징 4501을 포함한다. 디바이스 하우징 4501은 도시된 구현예에서 캡 부분 4502a 및 기본 부분 4502b로 구성된다. 섭취가능한 디바이스 4500은 또한 예를 들면, 제조 동안 또는 섭취 이전에 공기 충전 포트 4506을 통해 목표 압력으로 가압되는 사전-가압된 작동기 체임버 4503를 포함한다. 캡슐은 캡슐이 목표 위치에 도달하면서 활성화하는 능동 방출 메커니즘을 통합한다. 방출 메커니즘이 활성화하면서, 슬라이딩 피스톤 4504는 신속하게 좌측으로 이동하여, 노즐을 통해 분배가능한 물질의 고압 분출을 밀어낼 것이다.
디바이스 하우징 4501의 벽을 형성하는데 사용된 재료에 의존하여, 재료는 시간에 걸쳐 사전-가압된 작동기 체임버 4503에서 압축된 가스를 확산시키고, 내부 압력을 감소시킬 수 있다. 압력이 제조 및 환자 사용 사이의 기간에 걸쳐 섭취가능한 디바이스 4500에서 유지됨을 보장하기 위하여, 특정 구현예에서 포장은 알약의 내부 압력과 동일하게 가압될 수 있고; 따라서, 섭취가능한 디바이스 4500로부터 압축된 가스의 투과를 방지한다. 캡슐 내의 가스 팽창이 매우 신속하게 일어나고 단열 폴리트로픽 공정이 발생하는 것을 가정하여, 가스 법칙이 가스의 초기 압력 및 최종 압력을 이의 용량 변화 비율과 상관시키는 데 사용된다.
도 44a는 라인 노즐 4509을 갖는 파열 디스크 4608를 도시한다. 도 44b는 본원에 기술된 일부 구현예에 따른, 파열 디스크 홀더 4610의 부분 단면도를 도시한다. 파열 디스크 4608는 분배가능한 물질이 노즐 4509로부터 위장관 내의 목표 위치로 나오도록 허용하는 목표 압력에서 의도적으로 파열시킴으로써 분배가능한 물질의 방출을 (예를 들면, 저장조 4505로부터) 가능하게 할 수 있다. 파열 디스크 4608는 특정 구현예에서 유일한 폐색 부품으로서 사용될 수 있고 또 다른 폐색 부품을 포함하는 구현예에서 상부의 오염과 분배가능한 물질 페이로드 간의 격리를 제공하는데 사용될 수 있다. 파열 디스크 4608는 도 44b에서 입증된 바와 같이 디스크 홀더 4610의 클램프 외부 링 4611을 통해 제 위치에 유지될 수 있다.
도 45는 본원에 기술된 일부 구현예에 따른, 자성 폐색 부품 4908b, 파열 디스크 4608 및 사전-가압된 작동기 체임버 4903을 포함하는 섭취가능한 디바이스 4900을 도시한다. 도 46은 본원에 기술된 일부 구현예에 따른, 자성 폐색 부품, 사전-가압된 작동기 체임버 4903 및 생체흡수가능한 플러 5008을 포함하는 섭취가능한 디바이스 5000을 도시한다. 연동 또는 삼투 압력을 가하면 공기압을 방출하는 자성 스택은 도관 4509를 통한 분배가능한 물질의 분출의 전달을 허용한다. 삼투압은 자석 4908a 및 4908b을 포함하는 폐색 부품을 재구성하는데 사용될 수 있다. 장용성코팅 4908c는 루미날 유체에 노출될 때 용해되어, 막 4908d 및 오스모겐 4908e를 노출시킨다. 막 4908d 및 오스모겐 4908e은 액체의 이동을 용이하게 하여 자석 4908a 상에 삼투압을 생성한다. 삼투압이 생성되면서, 자석 4908a는 자석 4908b에 근접하여 위로 밀려날 것이다. 자석 4908b는 가압된 체임버 4905로부터의 가스가 연결 도관 4911을 통해 저장조 4905와 상호작용하도록 경로를 통한 유동을 제공하면서 아래로 밀려날 것이다. 이러한 시스템의 장점은 메커니즘이 캡슐의 외부로부터 완전히 밀봉될 수 있어, 압력이 체임버 4905로만 투사되도록 허용하는 것이다. 장용성 코팅/막 스택 4908c, 4908d가 자석 4908a를 밀어내는 연동 운동을 사용하는 방법으로 대체될 수 있음에 유의한다. 도 45는 일단 체임버 4905가 가압된 체임버 4903에 노출되면 밀봉/방출 메커니즘으로서 파열 디스크 4608로 구현된다. 도 46은 일단 저장조 4905가 가압된 작동기 체임버 4903에 노출되면, 용해되고 배출되는 생체흡수가능한 플러그 5008 (예로, 장용성 코팅)로 구현된다.
도 47은 본원에 기술된 일부 구현예에 따른, 장 슬라이딩 폐색 부품 5102, 사전-가압된 작동기 체임버 4903 및 슬라이딩 부품 5108을 포함하는 섭취가능한 디바이스 5100을 도시한다. 장용성코팅 5102 및 반투막 5104를 포함하는 삼투 구동기 4908은 슬라이딩 부품 5108을 이동시키도록 구성된다. 일단 삼투 구동기 4908에 의해 밀리면, 슬라이딩 부품 5108은 유동-관통 포트 4911가 가압된 작동기 체임버 4903을 저장조 4905에 연결하도록 허용하여, 노즐 5108을 통해 분배가능한 물질 전달을 제공할 것이다.
도 48은 본원에 기술된 일부 구현예에 따른, 용해가능한 핀 폐색 부품 5200, 체임버 5202, 사전-가압된 체임버 5204 및 슬라이딩 피스톤 5206을 포함하는 섭취가능한 디바이스 5200을 도시한다. 또 다른 구현예에서, 장용성 코팅 5208b는 용해되어, 장내 루미날 유체의 존재 시 용해되는 구조적 핀 5208a (포도당 스파이크 또는 하이드로겔과 같음)을 노출시킨다. 이러한 설계로는, 핀 5208a이 제 위치에 있는 한, 피스톤 5206 및 체임버 5202에 가해진 힘은 파열 디스크 4608를 파열시키시에 충분히 크기 않다. 장용성 코팅 5208b 및 핀 5108a는 캡슐 5200이 섭취되면서 용해될 것이고, 결과적으로 피스톤 5206에 미치는 압력이 증가할 것이다. 피스톤 5206을 통해 약물 체임버 5102 상에 변환된 사전-가압된 체임버 5104의 전체 힘은 파열 디스크 4608을 파열시키기에 충분히 크다. 파열 디스크 4608의 파열은 노즐 4509을 통해 약물 체임버 5102로부터 전달되는 액체의 가압된 분출을 유도한다.
도 49는 본원에 기술된 일부 구현예에 따른, 와이어 리드 활성화제 5308b를 갖는 왁스 플러그 5308a를 포함하는 섭취가능한 디바이스 5300를 도시한다. 이러한 방법에서, 분배 부위는 수집된 반사광에 기초하여 식별된다. 녹색 및 적색 스펙트럼의 광 반사율이 (활발하게 추구되는 이러한 방법론 및 알고리즘을 반복하여) 측정되고, 알고리즘은 측정된 반사율을 위장 (GI)관에서의 위치와 연관시키는 데 사용된다. 이러한 방법은 단식 이동 (fasted transit) 동안 캡슐의 해부학적 위치를 결정하도록 비-pH 기반의 시스템을 제공한다. 캡슐 5300이 목표 위치에 도달할 때, 대안의 방출 메커니즘을 활성화하는데 사용될 신호가 발생된다.
도 50은 본원에 기술된 일부 구현예에 따른, 스프링 작동기 5503 및 슬라이딩 피스톤 5504을 포함하는 섭취가능한 5500 디바이스를 도시한다. 섭취가능한 디바이스 5500은 분배가능한 물질의 분출 전달을 위한 구동 또는 작동 메커니즘으로서 압축될 때 스프링 5503에 저장된 포텐셜 에너지를 사용한다. 폐색 부품 또는 방출 메커니즘은 보호제 층 5508b에 의해 저장조 5505로부터 분리된 생체흡수가능한 플러그 5508a로 구성된다. 이러한 구현예에서, 캡슐 5500의 내부 용량은 슬라이딩 피스톤 5504에 의해 분리된 두 개 섹션으로 분할된다. 좌측 섹션 (예로, 저장조 5505)은 분배가능한 물질로 충전되고, 스프링 5503은 우측 섹션에 장착된다. 피스톤 5504은 피스톤 5504 상에 가해진 순 힘에 의존하여 좌우로 자유롭게 이동할 수 있다. O형-링 5511은 두 개 섹션 사이에 요구된 밀봉을 제공하는데 사용되고, 대안의 밀봉 수단이 가능하다. 압축된 스프링 5503은 피스톤 5504에 힘을 가하고, 피스톤 5504은 이 힘을 압력의 형태로 액상 분배가능한 물질로 전달한다. 동일한 압력이 노즐 5512를 밀봉하는 플러그 5508a로 전달될 것이다. 그러나, 이 압력은 작은 영역 (플러그 5508a의 영역)에 작용한다. 따라서, 스프링 5503에 의해 가해진 큰 힘은 밀봉 플러그 5508a에 미치는 작은 힘으로 변환된다. 캡슐 5500이 소화되면서, 이는 위장관을 통해 이동하고, 생체흡수가능한 밀봉 플러그 5508a는 용해되기 시작할 것이다. 특정 시간 후에, 플러그가 위장관에서 약화되거나 완전하게 용해될 것이다. 플러그 5508a가 설계 임계치까지 약화되자마자, 저장조 5503 내부의 압력이 강하하고, 스프링 5503은 개구부를 통해 (예로, 유체의 고압 분출의 형태로) 분배가능한 물질을 전달하는 것을 확대할 것이다.
도 51은 본원에서 설명된 일부 구현예에 따른, 스프링 작동형 슬라이딩가능한 하우징 부분 5602b를 포함하는 섭취가능한 디바이스 5600을 도시한다. 섭취가능한 디바이스 5600은 가압된 작동기 5603 체임버, 벨로우와 같은 변형가능한 바디 5604에 의해 압력 작동기 체임버 5603으로부터 분리된 저장조 5605 및 스프링/장용성 코팅 방출 메커니즘으로 구성된다. 스프링 5608a는 하나의 단부로부터 및 다른 단부 상의 슬라이딩 캡 5602b까지의 폴리카보나이트 캡 5602a 상에 장착된다. 스테인리스 스틸 최상부 슬라이더 5602b는 노즐 5611을 개폐하는 좌우로 미끄러질 수 있다. 장용성 링 5608b는 최상부 슬라이더를 폐쇄 상태로 유지하는데 사용된다. O형-링 및 생체흡수가능한 플러그 5609는 필요한 밀봉부를 제공하는데 사용된다. 접착 밀봉부 5612는 스프링 5608a로부터의 캡슐 5600의 대향 단부 상의 하우징 상에 위치된다. 압축된 가스는 벨로즈 5604에 힘을 가하고, 벨로즈 5604는 이 힘을 압력의 형태로 액상 분배가능한 물질에 전달한다. 동일한 압력이 방사상 힘의 형태로 슬라이더 5602b에 전달될 것이다. 그러나, 이러한 압력은 작은 영역 (출구 오리피스 5607의 영역)에 작용한다. 따라서, 슬라이더 5602b의 가로 하중은 상대적으로 작다. 캡슐 5600이 조립될 때, 스프링 5608a는 압축되고 (폐쇄 모드의 슬라이더 5602b), 장용성 코팅 5608b는 슬라이더 5602b를 제 위치에 유지한다. 캡슐 5600이 소화되면서, 이는 GI을 통하여 이동한다. 장용성 코팅 5608b는 캡슐 5600이 장내 유체를 통과할 때 용해될 것이다. 장용성 코팅 5608b의 용해와 함께, 스프링 5608a는 슬라이더 5602b를 캡슐 5600로부터 멀리 뒤로 밀어낼 것이다 (개방 모드). 결과적으로, 출구 오리피스 5607은 노즐 5611과 동심상이 되고 유체의 분출은 방출될 것이다.
도 52는 본원에 기술된 일부 구현예에 따른, 또 다른 스프링 작동형 슬라이딩가능한 하우징 부분 5712를 갖는 섭취가능한 디바이스 5700를 도시한다. 섭취가능한 디바이스 5700은 구동 메커니즘으로서 압축된 스프링 (스프링 5703)) 및 압축된 스프링 5708a (방출 메커니즘로서 슬라이딩 최상부 캡 5712를 갖는 스프링)을 사용한다. 피스톤 5704는 저장조 5705를 스프링 체임버로부터 분리시키고, 장용성 코팅 5708b는 해제 메커니즘을 개시하는데 사용된다. O형-링 5710은 피스톤 5704과 실린더 사이에 밀봉을 제공하는데 사용된다. 압축된 스프링 5703은 피스톤 5704에 힘을 가하고 피스톤 5704은 이 힘을 압력의 형태로 액상 분배가능한 물질에 전달한다. 방사상 힘의 형태로 상부 캡 슬라이더 5712에 동일한 압력이 전달될 것이다. 그러나, 이러한 압력은 작은 영역 (출구 오리피스 5714의 영역)에 작용하여 최상부 슬라이더 5712에 작은 가로 힘을 유도한다. 캡슐 5700이 조립될 때, 스프링 5703은 압축된 모드 (폐쇄 위치의 슬라이더 5712)로 유지된다. 캡슐 5700이 소화되면서, 이는 위장관을 통해 이동한다. 장용성 코팅 5608b은 캡슐 5700이 장내 유체를 통과할 때 용해될 것이다. 장용성 코팅 5708b의 용해와 함께, 스프링 5608a는 슬라이더 5712를 캡슐 5700로부터 멀리 뒤로 밀어낼 것이다 (개방 모드). 결과적으로, 출구 오리피스 5714는 노즐 5716과 동심상이 되고 유체의 분출이 방출될 것이다.
도 53은 본원에 기술된 일부 구현예에 따른, 융해 폐색 부품 5808a 및 가압 체임버 5803을 포함하는 섭취가능한 디바이스 5800을 도시한다. 섭취가능한 디바이스 5800은 두 개 체임버로 구성되며, 하나의 체임버는 분배가능한 물질로 충전되고 다른 체임버는 가압된 가스로 충전된다. 국소화 보드 5822에 의해 작동된 왁스 밸브 5808a가 폐색 부품로서 사용된다. 압력 체임버 5803의 큰 섹션은 방출 메커니즘 및 배터리 5821에 의해 점유된다. 왁스 밸브 와이어 5808b는 왁스 밸브 5808a에 연결되고 전류를 사용하여 왁스를 융해할 것이다. 이러한 작동의 타이밍은 국소화 보드 5822에 의해 제어된다. 이 구현예에서, 완전히 제어된 방출 메커니즘이 사용된다. 캡슐 5800이 목표 영역에 도달하면서, 국소화 키트가 활성화되고 사전 결정된 전류를 왁스 밸브 5808a로 유도될 것이다. 가열 요소는 이러한 전류를 수용할 것이고 왁스 밸브 5808a를 융해하거나 약화시킬 것이다. 노즐 5810으로부터의 왁스의 약화 또는 제거와 함께, 가압된 체임버 5803으로부터의 가스 압력은 벨로우 5804를 밀어내어 노즐 5810을 나오는 액상 분배가능한 물질의 가압된 분출을 유도할 것이고, 따라서 분배가능한 물질을 전달한다.
도 54는 본원에 기술된 일부 구현예에 따른, 용해가능한 핀 폐색 부품 5908 및 스프링 작동형 슬라이딩 피스톤 5914를 포함하는 섭취가능한 디바이스 5900을 도시한다. 효과적인 캡슐을 설계하는 주요 도전 중 하나는 두 개 체임버 사이에 상당한 압력 차이가 존재하기 때문에 캡슐 내부의 두 개 체임버 사이의 밀봉이고, 분배가능한 물질은 분배가능한 물질 체임버로부터 압력 또는 스프링 체임버로 이동하려는 경향이 있다. 특정 구현예는 보관 기간 동안 및 분출 전달 이전에 두 개 체임버 사이의 압력 차이를 감소시킴으로써 이것을 해결한다. 예를 들면, 섭취가능한 디바이스 5900은 용해가능한 핀 5908을 사용하여 유지되는 압축된 스프링 5903을 포함한다. 추가적으로, O형 링 5912이 피스톤 5914와 하우징 사이의 밀봉을 제공하는데 사용된다. 이러한 설계로, 핀 5908이 제 위치에 있는 한, 피스톤 5904 및 체임버 5906의 액체에 가해진 힘은 존재하지 않는다. 스프링 5903에 의해 가해진 힘은 핀 5908에 전단 스트레스를 유도할 것이다. 핀 5908은 캡슐 5900이 섭취되면서 용해될 것이고, 결과적으로 스프링 힘은 액체의 가압된 분출로 변환할 것이다. 핀 5908의 단부 상의 장용성 코팅은 트리거링 위치의 특이성을 추가로 증진할 수 있다. 보관 기간 동안 및 캡슐 5900의 섭취 이전에, 분배가능한 물질에 작용하는 상당한 양의 압력은 존재하지 않고, 결과적으로 밀봉 시도는 해결하기가 더 용이하다. 200 psi의 설계 압력으로, 핀은 대략 20 lbf를 유지할 것으로 예상되고, 용해가능한 핀의 전단 강도에 대한 설계 고려를 수반할 것이다. 캡슐 5900이 위장관을 통과하면서, 핀 5908은 용해되기 시작할 것이다. 핀 5908이 용해되면서, 피스톤 5904는 제 위치에 유지하도록 피스톤 5904의 지지체가 존재하지 않는다. 스프링 5903의 힘은 유체에서 상당한 압력을 유도할 것이다. 특정 지점에서 핀 5908은 고장날 것이고 피스톤 5904는 노즐 5910을 통해 유체의 고압 분출을 방출하는 좌측으로 이동할 것이다.
도 55는 본원에 기술된 일부 구현예에 따른, 셔틀 슬라이더 폐색 부품 6012 및 가압 체임버 6010를 포함하는 섭취가능한 디바이스 6000을 도시한다. 섭취가능한 디바이스 6000은 폴리카보네이트로 만들어진 벽 6002에 의해 분리된 두 개 체임버를 포함한다. 우측 체임버는 가스로 가압된 가압된 체임버 6010 및 접착 밀봉부 6028이고, 좌측 체임버에는 벨로우 6006이 설치된다. 두 개 체임버 6006, 6010을 연결하는 개구부는 존재하지 않는다. 삼투 방출 메커니즘이 슬라이딩 밸브 6012를 통해 두 개 체임버 6006, 6010을 연결하는데 사용된다. 오스모겐 6014는 슬라이딩 밸브 6012 아래의 작은 용기 내에 포함된다. 오스모겐 6014는 장용성 코팅 6018로 커버된 물 투과성 막 6016에 의해 GI 유체로부터 분리된다. 오스모겐 6014의 최상부에는, 셔틀 슬라이더 6012가 장착된다. 슬라이더 6012는 중간에 개구부 6020를 갖는다. 슬라이더 셔틀 6012는 포트 6022를 통한 압력으로 폴리카보네이트의 두 개 슬래브 사이에 샌드위치된다. 슬라이더 셔틀 6012가 폐쇄된 형태일 때, 폴리카보네이트 슬래브 상의 구멍은 슬라이더 셔틀 6012 상의 구멍과 동심상이 아니다. 슬라이더 셔틀 6012가 개방 모드일 때, 슬라이더 및 주변의 폴리카보네이트 슬래브의 구멍 모두는 동심상이 되고, 두 개 체임버 6006, 6010 사이의 가스 및 압력 교환을 허용한다.
특정 구현예에서, 섭취가능한 디바이스는 이의 위치를 (예로, 피험자의 위장관 내에) 결정하도록 구성된다. 도 56 내지 도 70은 이러한 섭취가능한 디바이스 및 관련된 방법의 예시적이고 비-제한적인 예를 제공한다. 이러한 구현예로부터의 하나 이상의 특징은 예를 들면 도 1 내지 도 34와 관련하여 상기에 기술된 것과 같은 하나 이상의 시료를 취하도록 구성된 섭취가능한 디바이스의 하나 이상의 특징 및/또는 예를 들면 도 35 내지 도 55와 관련하여 상기에 기술된 것과 같은 하나 이상의 물질 (예로, 하나 이상의 치료용 물질)을 전달하도록 구성된 섭취가능한 디바이스와 조합될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
일부 구현예에서, 피험자의 위장관 내의 섭취가능한 디바이스의 위치는 적어도 85%, 예로 적어도 90%, 적어도 95%, 적어도 97%, 적어도 98%, 적어도 99%, 100%의 정확도로 결정될 수 있다. 이러한 구현예에서, 피험자의 위장관의 부분은 예를 들면, 식도, 위, 십이지장, 공장 및/또는 말단 회장, 맹장 및 결장을 포함할 수 있다.
특정 구현예에서, 피험자의 식도 내의 섭취가능한 디바이스의 위치는 적어도 85%, 예로 적어도 90%, 적어도 95%, 적어도 97%, 적어도 98%, 적어도 99%, 100%의 정확도로 결정될 수 있다.
특정 구현예에서, 피험자의 위 내의 섭취가능한 디바이스의 위치는 적어도 85%, 예로 적어도 90%, 적어도 95%, 적어도 97%, 적어도 98%, 적어도 99%, 100%의 정확도로 결정될 수 있다.
특정 구현예에서, 피험자의 십이지장 내의 섭취가능한 디바이스의 위치는 적어도 85%, 예로 적어도 90%, 적어도 95%, 적어도 97%, 적어도 98%, 적어도 99%, 100%의 정확도로 결정될 수 있다.
특정 구현예에서, 피험자의 공장 내의 섭취가능한 디바이스의 위치는 적어도 85%, 예로 적어도 90%, 적어도 95%, 적어도 97%, 적어도 98%, 적어도 99%, 100%의 정확도로 결정될 수 있다.
특정 구현예에서, 피험자의 말단 회장, 맹장 및 결장 내의 섭취가능한 디바이스의 위치는 적어도 85%, 예로 적어도 90%, 적어도 95%, 적어도 97%, 적어도 98%, 적어도 99%, 100%의 정확도로 결정될 수 있다.
특정 구현예에서, 피험자의 맹장 내의 섭취가능한 디바이스의 위치는 적어도 85%, 예로 적어도 90%, 적어도 95%, 적어도 97%, 적어도 98%, 적어도 99%, 100%의 정확도로 결정될 수 있다.
본원에 사용된 바, 용어 "반사율"은 디바이스에 의해 방출되고, 디바이스로 다시 반사되며, 디바이스의 또는 디바이스 상의 검출기에 의해 수신되는 광으로부터 유래된 값을 말한다. 예를 들면, 일부 구현예에서, 이것은 디바이스에 의해 방출된 광을 말하고, 광의 일부는 디바이스 외부의 표면에 의해 반사되며, 광은 디바이스에 또는 디바이스 상에 위치된 검출기에 의해 수신된다.
본원에서 사용되는 바, 용어 "조명"은 임의의 전자기 방출을 말한다. 일부 구현예에서, 조명은 적외선 (IR), 가시 스펙트럼 및 자외선 (UV)의 범위 내에 있을 수 있고, 조명은 100 nm 내지 1000 nm의 범위의 특정한 파장에 중심을 둔 이것의 전력의 대부분을 가질 수 있다. 일부 구현예에서, 적외선 (750nm 내지 1000nm), 적색 (600nm 내지 750nm), 녹색 (495nm 내지 600nm), 청색 (400nm 내지 495nm), 또는 자외선 (100nm 내지 400nm) 스펙트럼 중 하나로 제한된 이것의 출력의 대부분을 갖는 조명을 이용하는 것이 유리할 수 있다. 일부 구현예에서, 상이한 파장을 갖는 복수의 조명이 이용될 수 있다. 예시적 목적으로, 본 명세서에서 설명된 실시예는 광의 녹색 또는 청색 스펙트럼의 이용을 언급할 수 있다. 그러나, 이들 실시예가 상기 정의된 녹색 또는 청색 스펙트럼 내에 실질적으로 또는 대략적으로 존재하는 파장을 갖는 임의의 적합한 광을 이용할 수 있으며, 본 명세서에서 설명된 국소화 시스템 및 방법이 광의 임의의 적합한 스펙트럼을 이용할 수 있음이 이해된다.
이제 도 56를 참조하면, 위장관 내의 위치를 식별하기 위해 이용될 수 있는 섭취가능한 디바이스 65100의 일 예시적인 구현예의 도면이 도시되어 있다. 섭취가능한 디바이스 65100의 설계에 관한 특정 세부사항이 도 65 및 다음의 도면에 도시되지 않고, 일반적으로 본 명세서의 어딘가에서 설명된 섭취가능한 디바이스의 다양한 관점이 섭취가능한 디바이스 65100 및 다음 도면에 도시된 섭취가능한 디바이스에서 구현될 수 있음이 이해될 것이다.
일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스 65100는 이것이 광의 상이한 파장으로 동작하는 센서를 활용함으로써 이것이 위장, 십이지장, 공장, 또는 회장과 같은 소장의 특정한 부분 또는 대장에 위치하는지 여부를 자율적으로 결정하도록 구성될 수 있다. 추가적으로, 섭취가능한 디바이스 65100는 이것이 십이지장, 공장, 맹장, 또는 결장과 같은 소장 또는 대장의 특정 부분 내에 위치하는지 여부를 자율적으로 결정하도록 구성될 수 있다.
섭취가능한 디바이스 65100는 알약 또는 캡슐과 유사한 형태의 하우징 65102을 가질 수 있다. 섭취가능한 디바이스 65100의 하우징 65102은 제 1 단부 부분 65104 및 제 2 단부 부분 65106을 가질 수 있다. 제 1 단부 부분 65104은 제 1 벽 부분 65108을 포함할 수 있고, 제 2 단부 부분 65106은 제 2 벽 부분 65110을 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스 65100의 제 1 단부 부분 65104 및 제 2 단부 부분 65106)은 별도로 제조될 수 있고, 연결 부분 65112에 의해 함께 부착될 수 있다.
일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스 65100은 광학적으로 투명한 윈도우 65114를 포함할 수 있다. 광학적으로 투명한 윈도우 65114는 가시 스펙트럼, 적외선 스펙트럼, 또는 자외선 광 스펙트럼에서 다양한 유형의 조명에 투명할 수 있으며, 섭취가능한 디바이스 65100은 하우징 65102 내에, 그리고 투명한 윈도우 65114) 뒤에 위치된 조명기 및 다양한 센서를 가질 수 있다. 이것은 섭취가능한 디바이스 65100가 섭취가능한 디바이스 65100의 하우징 65102 외부의 환경으로 투명한 윈도우 65114를 통해 상이한 파장의 조명을 송신하고, 하우징 65102 외부의 환경으로부터 투명한 윈도우 65114를 통해 다시 반사되는 조명의 일부로부터 반사율을 검출하도록 구성되는 것을 허용할 수 있다. 섭취가능한 디바이스 65100은 다음으로, 위장관 내의 섭취가능한 디바이스 65100의 위치를 결정하기 위해 반사율의 검출된 수준을 이용할 수 있다. 일부 구현예에서, 광학적으로 투명한 윈도우 65114는 임의의 형태 및 크기를 가질 수 있고, 섭취가능한 디바이스 65100의 원주 둘레를 감쌀 수 있다. 이 경우에, 섭취가능한 디바이스 65100은 윈도우 65114) 뒤의 방위각을 따라 상이한 위치에 배치된 센서 및 조명기의 다수의 세트를 가질 수 있다.
일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스 65100은 선택적으로, 제 2 벽 부분 65110에서의 개구부 65116을 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 제 2 벽 부분 65110은 (예로, 섭취가능한 디바이스 65100 내에 수용된 적합한 모터 또는 다른 작동기를 통해) 섭취가능한 디바이스 65100의 종축 주위로 회전하도록 구성될 수 있다. 이것은 섭취가능한 디바이스 65100가 개구부 65116을 통해 위장관으로부터 유체 샘플을 얻거나, 위장관으로 물질을 방출하는 것을 허용할 수 있다.
도 57은 섭취가능한 디바이스 65100의 분해도를 도시한다. 일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스 65100은 선택적으로 회전 어셈블리 65118을 포함할 수 있다. 선택적 회전 어셈블리 65118은 마이크로콘트롤러 (예로, 인쇄 회로 기판 65120에 결합된 마이크로콘트롤러)에 의해 구동된 모터 65118-1, 회전 위치 감지 링 65118-2 및 제 2 단부 부분 65104 내에 딱 맞게 맞춰지도록 구성된 저장 서브 유닛 65118-3을 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 회전 어셈블리 65118은 제 2 단부 부분 65104 및 개구부 65116이 저장 서브 유닛 65118-3에 대해 회전하게 할 수 있다. 일부 구현예에서, 저장 체임버로서 기능하는 저장 서브 유닛 65118-3의 측 상에 공동이 존재할 수 있다. 개구부 65116이 저장 서브 유닛 65118-3의 측 상의 공동과 정렬될 때, 저장 서브 유닛 65118-3의 측 상의 공동은 섭취가능한 디바이스 65100의 하우징 65102 외부의 환경에 노출될 수 있다. 일부 구현예에서, 저장 서브 유닛 65118-3은 섭취가능한 디바이스 65100이 피험자에게 투여되기 이전에 약물 또는 다른 물질로 로딩될 수 있다. 이 경우에, 약물 또는 다른 물질은 개구부 65116을 저장 서브 유닛 65118-3 내의 공동과 정렬시킴으로써 섭취가능한 디바이스 65100로부터 방출될 수 있다. 일부 구현예에서, 저장 서브 유닛 65118-3은 위장관으로부터 얻어진 유체 샘플을 보유하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 섭취가능한 디바이스 65100은 개구부 65116을 저장 서브 유닛 65118-3 내의 공동과 정렬시키도록 구성될 수 있으며, 따라서 위장관으로부터의 유체 샘플이 저장 서브 유닛 65118-3 내의 공동에 진입하는 것을 허용한다. 다음으로, 섭취가능한 디바이스 65100은 저장 서브 유닛 65118-3에 대해 제 2 단부 부분 65106을 더 회전시킴으로써 저장 서브 유닛 65118-3 내의 유체 샘플을 밀봉하도록 구성될 수 있다. 일부 구현예에서, 저장 서브 유닛 118-3은 또한, 섭취가능한 디바이스 65100이 특정 유형의 유체 샘플을 섭취가능한 디바이스 65100으로 더 양호하게 끌어들이는 것을 가능하게 할 수 있는 친수성 스폰지를 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스 65100은 섭취가능한 디바이스 65100이 위장관 내의 사전 결정된 위치에 도달하였다고 결정하는 것에 응답하여, 위장관 내로부터 샘플을 얻거나, 위장관으로 물질을 방출하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 섭취가능한 디바이스 65100은 섭취가능한 디바이스가 소장의 공장 부분에 진입하였다고 결정하는 것에 응답하여 (예로, 본원의 다른 곳에서 논의된 공정 65900에 의해 결정된 바와 같이) 위장관으로부터 유체 샘플을 얻도록 구성될 수 있다. 샘플을 얻거나 물질을 방출하는 임의의 적합한 방법이 본 명세서에서 개시된 섭취가능한 디바이스의 구현예 중 일부에 통합될 수 있으며, 섭취가능한 디바이스의 위치를 결정하기 위한 시스템 및 방법이 임의의 적합한 유형의 섭취가능한 디바이스에 통합될 수 있음이 이해된다.
섭취가능한 디바이스 65100은 인쇄 회로 기판 (PCB) 65120 및 PCB 65120에 전력을 공급하도록 구성된 배터리 65128을 포함할 수 있다. PCB 65120은 프로그래밍가능한 마이크로콘트롤러 및 섭취가능한 디바이스 65100 및 섭취가능한 디바이스 65100의 다양한 부품의 동작을 조정하기 위해 펌웨어 또는 소프트웨어를 보유하고 실행하기 위한 제어 및 메모리 회로를 포함할 수 있다. 예를 들면, PCB 65120은 감지 서브 유닛 65126에 의해 수집된 측정치의 데이터 세트와 같은 데이터 또는 예를 들면, 연관된 흐름도 중 하나 이상과 관련하여 하기에 논의된 것을 포함하는, 본 명세서에서 논의된 공정 중 하나 이상과 같은 국소화 공정을 구현하기 위해 제어 회로에 의해 실행될 명령어를 저장하기 위한 메모리 회로를 포함할 수 있다. PCB 65120은 감지 서브 유닛 65126을 함께 형성하는 검출기 65122 및 조명기 65124를 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, PCB 65120 내의 제어 회로는 프로세싱 유닛, 통신 회로, 또는 섭취가능한 디바이스 65100을 동작시키기 위한 임의의 다른 적합한 유형의 회로를 포함할 수 있다. 예시적인 목적으로, 단일 감지 서브 유닛 65126을 형성하는 단일 검출기 65122 및 단일 조명기 65124만이 도시된다. 그러나, 일부 구현예에서, 각각이 섭취가능한 디바이스 65100 내에서 별개의 조명기 및 검출기를 갖는 다수의 감지 서브 유닛이 존재할 수 있음이 이해된다. 예를 들면, PCB 65120의 원주 둘레에 방위각으로 이격된 몇몇 감지 서브 유닛이 존재할 수 있고, 상기 몇몇 감지 서브 유닛은 섭취가능한 디바이스 65100이 조명을 송신하고 디바이스의 원주 둘레의 모든 방향에서의 반사 또는 주위 광을 검출하는 것을 가능하게 할 수 있다. 일부 구현예에서, 감지 서브 유닛 65126은 섭취가능한 디바이스 65100으로부터 방사 방향으로 멀리 윈도우 65114를 통해 지향되는 조명기 65124를 이용하여 조명을 발생시키도록 구성될 수 있다. 이 조명은 섭취가능한 디바이스 65100 외부의 환경으로부터 반사될 수 있고, 윈도우 65114를 통해 섭취가능한 디바이스 65100로 되돌아오는 반사된 광은 검출기 65122에 의한 반사율로서 검출될 수 있다.
일부 구현예에서, 윈도우 65114는 임의의 적합한 형태 및 크기를 가질 수 있다. 예를 들면, 윈도우 65114는 섭취가능한 디바이스 65100의 전체 원주 주위로 연장될 수 있다. 일부 구현예에서, 윈도우 뒤의 상이한 위치에 위치된 복수의 감지 서브 유닛 (예로, 감지 서브 유닛 65126과 유사함)이 존재할 수 있다. 예를 들면, 3개의 감지 서브 유닛은 동일한 종방향 위치에서 윈도우의 뒤에 배치될 수 있지만, 방위각으로 120도 이격된다. 이것은 섭취가능한 디바이스 65100이 섭취가능한 디바이스 65100 주위의 방사상의 모든 방향으로 조명을 송신하고, 대응하는 반사율의 각각을 측정하는 것을 가능하게 할 수 있다.
일부 구현예에서, 조명기 65124는 자외선, 적외선, 또는 가시 스펙트럼의 다양한 상이한 파장의 조명을 생성할 수 있다. 예를 들면, 조명기 65124는 적색 녹색 청색 발광 다이오드 패키지(RGB-LED)를 이용함으로써 구현될 수 있다. 이러한 유형의 RGB-LED 패키지는 적색, 청색, 또는 녹색 조명, 또는 적색, 청색, 또는 녹색 조명의 조합을 송신할 수 있다. 유사하게, 검출기 65122)는 조명기 65124)에 의해 생성된 조명과 동일한 파장의 반사된 광을 감지하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 조명기 65124)가 적색, 청색, 또는 녹색 조명을 생성하도록 구성되면, 검출기 65122는 적색, 청색, 또는 녹색 조 명(예로, 적절하게 구성된 포토다이오드의 이용을 통해)에 의해 생성된 상이한 반사율을 검출하도록 구성될 수 있다. 이들 검출된 반사율은 (예로, PCB 65120의 메모리 회로 내 (도 57)) 섭취가능한 디바이스 65100에 의해 저장될 수 있고, 다음으로 위장관 내의 섭취가능한 디바이스 65100의 위치를 결정할 때 (예로, 본원에 기술된 한 이상의 공정의 사용을 통해) 섭취가능한 디바이스 65100에 의해 이용될 수 있다.
섭취가능한 디바이스 65100이 예시적이고, 제한하지 않도록 의도됨이 이해된다. 도 56 및 도 57과 관련하여 설명된 다양한 디바이스 및 메커니즘의 일반적인 형태 및 구조에 대한 수정이 디바이스 및 메커니즘의 기능 및 동작을 크게 변경하지 않고 행해질 수 있음이 이해될 것이다. 예를 들면, 섭취가능한 디바이스 65100은 제 1 단부 부분 65104 및 제 2 단부 부분 65106으로 나뉘지 않고, 몰딩된 플라스틱의 단일한 단편으로부터 형성된 하우징을 갖을 수 있다. 대안의 예로서, 섭취가능한 디바이스 65100 내의 윈도우 65114의 위치는 섭취가능한 디바이스 65100의 중심부와 같은 일부 다른 위치로, 또는 섭취가능한 디바이스 65100의 단부 중 하나로 이동될 수 있다. 게다가, 도 56 내지 도 70과 관련하여 논의된 시스템 및 방법은 섭취가능한 디바이스가 일부 용량에서 반사율 또는 조명의 수준을 검출할 수 있다면 임의의 적합한 유형의 섭취가능한 디바이스 상에 구현될 수 있다. 예를 들면, 일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스 65100는 검출기 65122를 이미지 센서로 대체하도록 수정될 수 있고, 섭취가능한 디바이스는 기록된 이미지를 이의 개별 스펙트럼 성분으로 분해함으로써 적색, 청색, 또는 녹색 광의 상대적 수준을 측정하도록 구성될 수 있다. 임의의 일 구현예에서 설명된 특징 및 제한이 본 명세서에서의 임의의 다른 구현예에 적용될 수 있고, 일 구현예와 관련된 설명 및 예가 임의의 다른 구현예와 적합한 방식으로 조합될 수 있음에 유의해야 한다.
도 58은 본 발명의 일부 구현예에 따른, 위장 (GI)관을 통한 일 예시적인 이동 동안의 섭취가능한 디바이스의 도면이다. 섭취가능한 디바이스 65300은 본 발명에서 논의된 임의의 다른 섭취가능한 디바이스의 임의의 부분을 포함할 수 있고, 국소화 능력을 갖는 임의의 적합한 유형의 섭취가능한 디바이스일 수 있다. 예를 들면, 섭취가능한 디바이스는 시료화를 위한 선택적 개구부 또는 시료화를 위한 선택적 회전 어셈블리가 없이 섭취가능한 디바이스의 일 구현예일 수 있다. 일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스는 피험자에 의해 섭취될 수 있고, 섭취가능한 디바이스가 위장관을 가로지르기 때문에, 섭취가능한 디바이스는 위장관 내의 이의 위치를 결정한다. 예를 들면, (예로, 본원의 다른 곳에서 기술된 검출기를 통해) 섭취가능한 디바이스에 의해 검출된 광의 양 및 섭취가능한 디바이스의 이동은 위장관 내의 섭취가능한 디바이스의 위치에 의존하여 실질적으로 달라질 수 있고, 섭취가능한 디바이스는 위장관 내의 섭취가능한 디바이스의 위치를 결정하기 위해 이 정보를 이용하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 섭취가능한 디바이스는 주변 환경으로부터의 주변 광, 또는 (예로, 본원의 다른 곳에서 기술된 조명기에 의해 발생됨) 섭취가능한 디바이스에 의해 발생된 조명에 기초하여 반사율을 검출하고, 본 명세서에서 설명된 바와 같은 공정을 통해 섭취가능한 디바이스의 위치를 결정하기 위해 이 정보를 이용할 수 있다. 섭취가능한 디바이스의 현재 위치 및 섭취가능한 디바이스가 위장관의 다양한 부분들 사이에서 각각의 이동을 검출한 시간은 다음으로, (예로, 본원의 다른 곳에서 기술된 PCB의 메모리 회로에) 섭취가능한 디바이스에 의해 저장될 수 있고, 임의의 적합한 목적에 사용될 수 있다.
섭취가능한 디바이스가 섭취된 직후에, 섭취가능한 디바이스는 피험자의 입을 위장 65363에 연결할 수 있는 식도 65302를 가로지를 것이다. 일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스는 이것이 섭취가능한 디바이스를 둘러싸는 환경에서 광의 양 및 유형을 측정함으로써(예로, 본원의 다른 곳에서 기술된 검출를 통해) 위장관의 식도 부분에 진입하였다고 결정하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 섭취가능한 디바이스는 위장관 내에 있는 동안 검출된 광의 수준과 비교하여, 피험자의 신체의 외부에 있는 동안 (예로, 본원의 다른 곳에서 기술된 검출기를 통해) 가시 스펙트럼에서 더 높은 수준의 광을 검출할 수 있다. 일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스는 신체 외부에 있을 때 검출된 전형적인 광의 수준을 나타내는 (예로, 본원의 다른 곳에서 기술된 PCB의 메모리 회로 상에) 미리 저장된 데이터를 가질 수 있고, 섭취가능한 디바이스는 (예로, 본원의 다른 곳에서 기술된 검출기를 통해 검출됨) 검출된 광의 수준이 충분한 시간 기간 동안 (예로, 5초) 임계 수준 (예로, 적어도 20 내지 30% 감소)을 넘어서 감소되었을 때, 신체로의 진입이 발생하였다고 결정하도록 구성될 수 있다.
일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스는 괄약근 65304을 통과함으로써 식도 65302로부터 위장 65306으로의 이동을 검출하도록 구성될 수 있다. 일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스 65300은 이것이, (예로, 본원의 다른 곳에서 기술된 검출기를 통한 또는 섭취가능한 디바이스 내의 온도계를 통한) 광 또는 온도 측정치의 이용, (예로, 섭취가능한 디바이스 내의 pH 미터를 통한) pH 측정치, (예로, 본원의 다른 곳에서 기술된 PCB 내에 포함된 시계 회로의 이용을 통해 검출되는 바와 같은) 시간 측정치 또는 임의의 다른 적합한 정보를 포함하지만, 그들로 제한되지 않는 복수의 매개변수에 적어도 부분적으로 기초하여 위장 65306에 진입했는지의 여부를 결정하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 섭취가능한 디바이스는 섭취가능한 디바이스의 측정된 온도가 섭씨 31도를 초과하는 것을 검출한 후에 섭취가능한 디바이스가 위장 65306에 진입하였다고 결정하도록 구성될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 섭취가능한 디바이스는 섭취가능한 디바이스가 1분 (또는 또 다른 미리 설정된 지속기간 매개변수, 80초, 90초, 등)이 섭취가능한 디바이스가 섭취된 시간으로부터 경과한 이후에, 또는 1분 (또는 또 다른 미리 설정된 지속기간 매개변수, 80초, 90초, 등)이 섭취가능한 디바이스 65300이 이것이 위장관에 진입했음을 검출한 시간으로부터 경과한 이후에, 이것이 위장 65306에 진입하였다고 자동으로 결정하도록 구성될 수 있다.
위장 65306은 상대적으로 크고 개방되고, 동굴 같은 기관이며, 따라서 섭취가능한 디바이스는 상대적으로 큰 운동의 범위를 가질 수 있다. 비교하여, 섭취가능한 디바이스의 운동은, 이들 모두가 소장을 종합적으로 형성하는 십이지장 65310, 공장 65314, 및 회장 (미도시)의 관형 구조 내에서 상대적으로 제한된다. 추가적으로, 위장 65306의 내부는 섭취가능한 디바이스가 공정 65600과 결부하여 이용된 바와 같이, 측정된 반사율의 적절한 이용을 통해 (예로, 본원의 다른 곳에서 기술된 검출기에 의해 측정된 반사율의 이용을 통해) 위장 65306으로부터 십이지장 65310으로의 이동을 검출하는 것을 가능하게 할 수 있는, 십이지장 65310 및 공장 65314으로부터의 별개의 광 속성을 갖는다.
일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스는 유문 65308을 통해 위장 65306으로부터 십이지장 65310으로의 유문 이동을 검출하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스는 녹색 및 청색 파장 (예로, 본원의 다른 곳에서 기술된 조명기를 통해)에서 조명을 주기적으로 발생시키고, (예로, 본원의 다른 곳에서 기술된 검출기를 통해) 결과적인 반사율을 측정하도록 구성될 수 있다. 섭취가능한 디바이스는 다음으로 섭취가능한 디바이스가 위장 65306 또는 십이지장 65310 내에 위치하는지의 여부를 결정하기 위해 (예로, 공정 65600을 통해) 검출된 청색 반사율에 대한 검출된 녹색 반사율의 비를 이용하도록 구성될 수 있다. 결과적으로, 이것은 섭취가능한 디바이스가 위장 65306으로부터 십이지장 65310으로의 유문 이동을 검출하는 것을 가능하게 할 수 있고, 이의 예는 도 61과 관련하여 논의된다.
유사하게, 일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스는 십이지장 65310으로부터 위장 65306로의 역 유문 이동을 검출하도록 구성될 수 있다. 섭취가능한 디바이스 65300는 전형적으로, 위장 65306으로부터 십이지장 65310으로, 그리고 이후에 공장 65314 및 위장관의 나머지로 자연스럽게 이동할 것이다. 그러나, 다른 섭취된 물질과 유사하게, 섭취가능한 디바이스는 종종, 피험자의 움직임의 결과로서 또는 위장관을 갖는 장기의 자연적 거동 (behavior)으로 인해 십이지장 65310으로부터 다시 위장 65306으로 이동할 수 있다. 이러한 가능성을 수용하기 위해, 섭취가능한 디바이스는 (예로, 본원의 다른 곳에서 기술된 조명기를 통해) 녹색 및 청색 파장에서 조명을 주기적으로 계속하여 발생시키고, 섭취가능한 디바이스가 위장 65306으로 되돌아갔는지의 여부를 검출하기 위해 (예로, 본원의 다른 곳에서 기술된 검출기를 통해) 결과적인 반사율을 측정하도록 구성될 수 있다. 일 예시적인 검출 공정은 도 61과 관련하여 추가적으로 상세히 설명된다.
십이지장 65310에 진입한 이후에, 섭취가능한 디바이스는 십이지장공장 굴곡 (duodenojejunal flexure) 65312를 통해 공장 65314으로의 이동을 검출하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 섭취가능한 디바이스는 공장 65314의 벽을 라이닝하는 부드러운 근육 조직의 수축에 의해 야기된, 공장 65314 내의 연동파를 검출하기 위해 반사율을 이용하도록 구성될 수 있다. 특히, 섭취가능한 디바이스는 공장 65314 내의 근육 수축을 검출하기 위해 충분히 높은 주파수의 조명을 주기적으로 송신하고 결과적인 반사율을 측정 (예로, 본원의 다른 곳에서 기술된 감지 서브 유닛의 조명기 및 검출기를 통해)하기 시작하도록 구성될 수 있다. 섭취가능한 디바이스는 다음으로 제 1 근육 수축, 또는 사전 결정된 수의 근육 수축 (예로, 차례로 3개의 근육 수축을 검출한 후의)을 검출하는 것에 응답하여 이것이 공장 65314에 진입하였다고 결정할 수 있다. 공장 65314의 벽과의 섭취가능한 디바이스의 상호작용은 또한, 도 59와 관련하여 논의되고, 이 검출 공정의 예는 도 64와 관련하여 추가적으로 상세하게 설명된다.
도 59는 본 발명의 일부 구현예에 따른, 공장을 통한 일 예시적인 이동 동안의 섭취가능한 디바이스의 도면이다. 도면 부호 65410, 65420, 65430, 및 65440은 섭취가능한 디바이스 65400이 공장 (예로, 공장 65314)을 통해 가로지름에 따른 상기 섭취가능한 디바이스, 및 섭취가능한 디바이스 65400이 공장의 벽 65406A 및 65406B (종합적으로, 벽 65406)에 의해 형성된 연동파와 어떻게 상호작용하는지를 도시한다. 일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스 65400은 본 발명에서 논의된 임의의 다른 섭취가능한 디바이스의 임의의 부분을 포함할 수 있으며, 국소화 능력을 갖는 임의의 적합한 유형의 섭취가능한 디바이스일 수 있다.
도면 부호 65410는 공장의 벽 65406이 이완될 때, 공장 내의 섭취가능한 디바이스 65400를 도시한다. 일부 구현예에서, 공장의 한정된 튜브형 구조는 윈도우 65404가 벽 65406을 향한 채, 자연스럽게 섭취가능한 디바이스 65400가 공장의 길이를 따라 종방향으로 지향하게 한다. 이러한 방향에서, 섭취가능한 디바이스 65400는 벽 65406을 향해 지향된 조명을 발생시키고 (예로, 본원의 다른 곳에서 기술된 조명기를 통해), 벽 65406으로 그리고 다시 윈도우 65404를 통해 반사된 조명의 부분으로부터 결과적인 반사율을 검출하기 위해 (예로, 본원의 다른 곳에서 기술된 검출기를 통해) 감지 서브 유닛 65402를 이용할 수 있다. 일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스 65400은 조명을 발생시키기 위해 감지 서브 유닛 65402을 이용하고 공장 내의 연동파를 검출하기에 충분한 주파수로 결과적인 반사율을 측정하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 건강한 인간 피험자에서, 연동파는 약 0.05Hz 내지 0.33Hz의 속도로 발생할 수 있다. 따라서, 섭취가능한 디바이스 65400은 조명을 발생시키고 결과적인 반사율을 적어도 2.5초마다 (즉, 0.2Hz 신호를 검출하기 위한 잠재적인 최소 속도), 바람직하게 0.5초마다 1회와 같은 더 높은 속도로 측정하도록 구성될 수 있고, 이는 더 많은 데이터 포인트가 이용가능하기 때문에 검출 공정의 전반적인 신뢰성을 개선시킬 수 있다. 섭취가능한 디바이스 65400은 정확한 간격으로 측정치를 수집할 필요가 없고, 일부 구현예에서, 0.05Hz 내지 0.33Hz 신호를 검출하기 위해 여전히 더 충분한 수의 적절하게 이격된 데이터 포인트가 존재한다면, 섭취가능한 디바이스 65400가 더 많은 불규칙한 간격으로 수집된 데이터를 분석하도록 적응될 수 있음이 이해된다.
도면 부호 65420은 공장의 벽 65406이 수축하여 연동파를 형성하기 시작할 때 공장 내의 섭취가능한 디바이스 65400을 도시한다. 도면 부호 65420은 공장 내에 연동파를 형성하는 벽 65406A의 수축 부분 65408A 및 벽 65406B의 수축 부분 65408B)(종합적으로, 벽 65406의 수축 부분 65408)을 도시한다. 연동파는 벽 65406의 상이한 부분이 수축 및 이완함에 따라 공장의 길이를 따라 진행하여, 이것이 벽 65406의 수축 부분 65408이 공장의 길이를 따라 진행하는 것처럼 나타나게 한다(즉, 도면 부호 65410 내지 65430에서 좌측으로부터 우측으로 진행하는 수축 부분 65408에 의해 도시된 바와 같이). 위치에 있는 동안, 섭취가능한 디바이스 65400은 발생하는 어떠한 연동파도 존재하지 않을 때 검출된 바와 같이, 예로 섭취가능한 디바이스 65400이 도면 부호 65410에 표시된 부분에 있을 때 검출된 바와 같이) 반사율의 유사한 수준을 검출할 수 있다 (예로, 본원의 다른 곳에서 기술된 감지 서브 유닛의 검출기 및 조명기의 이용을 통해).
도면 부호 65430은 공장의 벽 65406이 섭취가능한 디바이스 65400의 주위로 계속해서 수축하고, 꽉 조일 (squeezing)할 때 공장 내의 섭취가능한 디바이스 65400를 도시한다. 연동파가 공장의 길이를 따라 진행함에 따라, 벽 65406의 수축 부분 65408은 섭취가능한 디바이스 65400의 주위로 팽팽하게 꽉 조일 수 있어서, 벽 65406의 내부 표면을 윈도우 65404와 접촉하게 한다. 이 위치에 있는 동안, 섭취가능한 디바이스 65400은 감지 서브 유닛 65402에 의해 생성된 조명의 결과로서 검출된 반사율의 변화를 검출할 수 있다. 검출된 반사율의 변화의 절대값은 윈도우 65404의 광 속성, 조명의 스펙트럼 성분, 및 벽 65406의 광 속성과 같은 몇몇 인자에 의존할 수 있다. 그러나, 섭취가능한 디바이스 65400은 시간에 걸친 반사율 값을 갖는 데이터 세트를 저장하고, 연동파의 주파수와 일치하는 데이터 세트의 주기적 변화를 탐색한다 (예로, 주파수 도메인에서 데이터 세트를 분석하고, 0.05Hz 내지 0.33Hz 사이의 피크를 검색함으로써). 이것은 섭취가능한 디바이스 65400이 연동파의 근육 수축을 검출하는 결과로서 발생할 수 있는 반사 신호 진폭의 정확한 변화에 대한 예지 없이 연동파로 인한 근육 수축을 검출하는 것을 가능하게 할 수 있다. 근육 수축을 검출하기 위한 일 예시적인 절차는 도 64와 관련하여 더 논의되고, 섭취가능한 디바이스 65400가 공장 내에 위치하는 동안 수집된 반사율 데이터 세트의 일례가 도 65와 관련하여 논의된다.
도면 부호 65440은 연동파가 섭취가능한 디바이스 65400를 지나 이동했을 때, 공장 내의 섭취가능한 디바이스 65400를 도시한다. 도면 부호 65440은 섭취가능한 디바이스 65400의 단부를 지나 이동한 공장 내의 연동파를 형성하는 수축 부분 65408을 도시한다. 연동파는 벽 65406의 상이한 부분이 수축하고 이완함에 따라 공장의 길이를 따라 진행하여, 이것이 벽 65406의 수축 부분 65408이 공장의 길이를 따라 진행하는 것처럼 나타나게 한다 (즉, 도면 부호 65410 내지 65430에서 좌측으로부터 우측으로 진행하는 수축 부분 65408)에 의해 도시된 바와 같이). 이 위치에 있는 동안, 섭취가능한 디바이스 65400은 발생하는 어떠한 연동파도 존재하지 않을 때 검출된 바와 같이 (예로, 섭취가능한 디바이스 65400가 도면 부호 65410 또는 도면 부호 65420에 표시된 위치에 있을 때 검출된 바와 같이) 반사율의 유사한 수준을 검출할 수 있다 (예로, 본원의 다른 곳에서 기술된 감지 서브 유닛의 검출기 및 조명기의 이용을 통해).
피험자의 종에 의존하여, 연동파는 상대적으로 예측가능한 규칙성으로 발생할 수 있다. 연동파가 (예로, 도면 부호 65440에 도시된 바와 같이) 섭취가능한 디바이스 65400을 통과한 후에, 다음 연동파가 형성되기 시작할 때까지 공장의 벽 65406은 다시 이완될 수 있다 (예로, 도면 부호 65410에 도시된 바와 같이). 일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스 65400는 이것이 위장관 내에 있는 동안 반사값 데이터를 계속 수집하도록 구성될 수 있고, 시간에 걸쳐 반사값을 갖는 데이터 세트를 저장할 수 있다. 이것은 연동파가 섭취가능한 디바이스 65400 위를 통과함에 따라 (예로, 도면 부호 65430에 도시된 바와 같이) 섭취가능한 디바이스 65400이 각각의 근육 수축을 검출하도록 허용할 수 있고, 섭취가능한 디바이스 65400가 발생하는 근육 수축의 수를 계수하고, 섭취가능한 디바이스 5400의 현재 위치가 공장 내에 있다고 결정하는 것을 가능하게 할 수 있다. 예를 들면, 섭취가능한 디바이스 65400은 위장 또는 십이지장의 내부에 있는 동안 가능한 근육 수축에 대해 모니터링하도록 구성될 수 있고, 연동파와 일치하는 근육 수축을 검출하는 것에 응답하여 섭취가능한 디바이스 65400이 공장으로 이동하였다고 결정할 수 있다.
도 60은 섭취가능한 디바이스에 의해 이용된 국소화 공정의 일부 관점을 도시하는 흐름도이다. 일반적으로, 도 60에 기술된 공정은 본원에 개시된 임의의 섭취가능한 디바이스와 함께 사용될 수 있다. 또한, 도 60의 특징은 본 명세서 설명된 임의의 다른 시스템, 방법 또는 공정과 조합될 수 있다. 예를 들면, 도 60에서의 공정의 부분은 도 61에 의해 설명된 유문 이동 검출 절차 또는 도 64에 의해 설명된 공장 검출 공정에 통합되거나 이와 조합될 수 있다.
65502에서, 섭취가능한 디바이스는 (예로, 본원의 다른 곳에서 기술된 검출기를 통해) 주변 광의 측정치를 수집한다. 예를 들면, 섭취가능한 디바이스는 섭취가능한 디바이스를 둘러싸는 환경에서 주변 광의 수준을 주기적으로 측정하도록 (예로, 본원의 다른 곳에서 기술된 검출기를 통해) 구성될 수 있다. 일부 구현예에서, 측정되는 주변 광의 유형은 섭취가능한 디바이스 내의 검출기의 구성에 의존할 수 있다. 예를 들면, 검출기가 적색, 녹색, 및 청색 파장의 광을 측정하도록 구성되면, 섭취가능한 디바이스는 주위 환경으로부터 적색, 녹색, 및 청색 광의 주변 양을 측정하도록 구성될 수 있다. 일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스에 의해 측정된 주변 광의 양은 식도, 위장 또는 위장관의 다른 부분 (예로, 식도, 위, 십이지장 또는 공장) 내에서 섭취가능한 디바이스에 의해 측정된 주변 광의 수준과 비교하여 신체 외부의 구역에서 (예로, 섭취가능한 디바이스사 피험자에게 투여되는 밝은 방) 및 피험자의 구강에서 더 많을 것이다.
65504에서, 섭취가능한 디바이스는 섭취가능한 디바이스가 위장관 내의 진입을 검출하였던 여부를 (예로, 본원의 다른 곳에서 기술된 PCB 내의 제어 회로를 통해) 결정한다. 예를 들면, 섭취가능한 디바이스는 대기 광의 가장 최근의 측정치 (예로, 65502에서 수집한 측정치)가 섭취가능한 디바이스가 위장관을 진입하였던 것을 나타낼 때를 결정하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 섭취가능한 디바이스가 65502에서 주변 광의 측정치를 수집하는 최초에, 섭취가능한 디바이스는 측정치를 신체 외부의 주변 광의 전형적인 수준로서 저장할 수 있다 (예로, PCB 내의 저장 회로를 통해). 섭취가능한 디바이스는 다음으로, 주변 광의 가장 최근의 측정치를 신체 외부의 주변 광의 전형적인 수준과 비교하고 (예로, 본원의 다른 곳에서 기술된 PCB 내의 제어 회로를 통해), 주변 광의 가장 최근의 측정치가 신체 외부의 주변 광의 전형적인 수준보다 실질적으로 작을 때 섭취가능한 디바이스가 위장관에 진입하였다고 결정하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 섭취가능한 디바이스는 주변 광의 가장 최근의 측정치가 신체 외부의 주변 광의 전형적인 수준의 20% 이하라고 결정하는 것에 응답하여 상기 섭취가능한 디바이스가 위장관에 진입했음을 검출하도록 구성될 수 있다. 섭취가능한 디바이스가 이것이 위장관으로의 진입을 검출하였다고 (예로, 섭취가능한 디바이스가 적어도 식도에 진입하였다고) 결정하면, 공정 65500은 65506으로 진행한다. 대안적으로, 섭취가능한 디바이스가 이것이 위장관으로의 진입을 검출하지 않았다고 결정하면 (예로, 신체 외부의 주변 광의 전형적인 수준과 유사한 가장 최근의 측정치의 결과로서), 공정 65500은 섭취가능한 디바이스가 또 다른 측정치를 수집하는 65502로 다시 진행한다. 예를 들면, 섭취가능한 디바이스는 사전 결정된 시간 (예로, 5초, 10초, 등)을 기다리고, 다음으로 섭취가능한 디바이스를 둘러싸는 환경으로부터 주변 광의 수준의 또 다른 측정치를 수집하도록 구성될 수 있다.
65506에서, 섭취가능한 디바이스는 식도로부터 위 (예로, 식도부터 위까지)으로의 이동을 기다린다. 예를 들면, 섭취가능한 디바이스는 위장관에 진입한 후에 사전 결정된 시간 기간을 기다린 후에 이것이 위 (예로, 위)에 진입하였다고 결정하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 인간 환자의 전형적인 식도 이동 시간은 15 내지 30초 정도일 수 있다. 이 경우에, 섭취가능한 디바이스가 65504에서 위장관에 진입했음을 검출한 후에 (즉, 섭취가능한 디바이스가 적어도 식도에 도달했음을 검출한 후에), 섭취가능한 디바이스는 섭취가능한 디바이스가 적어도 위 (예로, 위)에 진입하였다고 자동으로 결정하기 전에 1분 또는 전형적인 식도 이동 시간 (예로, 90초)보다 긴 유사한 시간을 대기하도록 구성될 수 있다.
일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스는 또한, pH 또는 온도의 측정치에 기초하여 이것이 위장에 진입하였던 여부를 결정할 수 있다. 예를 들면, 섭취가능한 디바이스의 온도가 적어도 섭씨 31도까지 증가하거나 (즉, 위장 내부의 온도와 일치함), 섭취가능한 디바이스를 둘러싸는 환경의 측정된 pH가 충분히 산성이면 (즉, 위장의 내부에서 발견될 수 있는 위액의 산 성질과 일치함) 이것이 위장에 진입하였다고 결정하도록 구성될 수 있다.
65508에서, 섭취가능한 디바이스는 섭취가능한 디바이스가 위 (예로, 위)에 진입했음을 나타내는 데이터를 저장한다. 예를 들면, 65506에서 충분한 시간을 대기한 후에, 섭취가능한 디바이스는 적어도 위에 진입한 섭취가능한 디바이스를 나타내는 데이터를 (예로, 본원의 다른 곳에서 기술된 PCB의 저장 회로 내에) 저장할 수 있다. 일단 섭취가능한 디바이스가 적어도 위장에 도달하면, 공정 65500은 섭취가능한 디바이스가 십이지장 (예로, 십이지장)으로의 진입을 검출하기 위해 데이터를 수집하도록 구성될 수 있는 65510으로 진행한다.
일부 구현예에서, 공정 65500은 또한, 65508부터 65520까지 동시에 진행될 수 있는데, 여기서 섭취가능한 디바이스는 근육 수축을 검출하고 공장 (예로, 공장)으로의 진입을 검출하기 위해 데이터를 수집하도록 구성될 수 있다. 일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스는 65516 내지 65518에서 십이지장으로의 진입을 동시에 모니터링할 뿐만 아니라, 65520 내지 65524에서 공장으로의 진입을 검출하도록 구성될 수 있다. 이것은 섭취가능한 디바이스가, (예로, 십이지장을 통한 섭취가능한 디바이스의 매우 신속한 이동 시간의 결과로서) 이것이 십이지장으로의 진입을 처음으로 검출하는데 실패할 때라도 이것이 (예로, 근육 수축을 검출하는 결과로서) 공장에 언제 진입했는지를 결정하는 것을 허용할 수 있다.
65510에서, 섭취가능한 디바이스는 위에 있는 동안, 녹색 및 청색 반사율 수준의 측정치를 수집한다 (예로, 본원의 다른 곳에서 기술된 감지 서브 유닛의 검출기 및 조명기의 이용을 통해). 예를 들면, 섭취가능한 디바이스는 위에 있는 동안 녹색 및 청색 반사율 수준의 측정치를 주기적으로 수집하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 섭취가능한 디바이는 매 5초 내지 15초마다 녹색 조명 및 청색 조명을 송신하고 (예로, 본원의 다른 곳에서 기술된 조명기를 통해), 결과적인 반사율을 측정하도록 (예로, 본원의 다른 곳에서 기술된 검출기를 통해) 구성될 수 있다. 섭취가능한 디바이스가 측정치의 세로운 세트를 수집할 때마다, 측정치는 저장된 데이터 세트에 추가될 수 있다 (예로, 본원의 다른 곳에서 기술된 PCB의 메모리 회로 내에 저장됨). 섭취가능한 디바이스는 다음으로, 섭취가능한 디바이스가 여전히 위 또는 십이지장 내에 있는지의 여부를 결정하기 위해 이러한 데이터 세트를 이용할 수 있다.
일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스는 대략 광의 녹색 스펙트럼 (495 내지 600 nm 사이)의 제 1 파장의 조명을 발생시키는 것에 기초하여 제 1 반사율을 검출하고, 대략 광의 청색 스펙트럼 (400 내지 495 nm 사이)의 제 2 파장의 조명을 발생시키는 것에 기초하여 제 2 반사율을 검출하도록 구성될 수 있다. 일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스는 녹색 스펙트럼의 조명 및 청색 스펙트럼의 조명이 적어도 50 nm만큼 떨어진 파장을 갖는 것을 보장할 수 있다. 이것은 반사율을 검출할 때 (예로, 본원의 다른 곳에서 기술된 검출기를 통해) 섭취가능한 디바이스가 2개의 파장 사이를 충분히 구별하는 것을 가능하게 할 수 있다. 50 nm의 분리는 제한적이지 않고 예시적인 것으로 의도되며, 섭취가능한 디바이스 내의 검출기의 정확도에 의존하여, 더 작은 분리가 이용되는 것이 가능할 수 있음이 이해된다.
65512에서, 섭취가능한 디바이스는, 섭취가능한 디바이스가 녹색 및 청색 (G/B) 반사율 수준의 비에 기초하여 위장으로부터 십이지장으로의 이동을 검출했는지의 여부를 결정한다 (예로, 본원의 다른 곳에서 기술된 PCB 내의 제어 회로를 이용하여). 예를 들면, 섭취가능한 디바이스는 각각의 시간에서 측정된 바와 같은 청색 반사율에 대한 녹색 반사율의 각각의 비에 대한 이력 데이터를 포함하는 데이터 세트를 (예로, 본원의 다른 곳에서 기술된 PCB의 메모리 회로로부터) 얻을 수 있다. 일반적으로 말하면, 인간 피험자의 십이지장은 위에 의해 반사되는 청색 광에 대한 녹색 광의 비와 비교하여 청색 광에 대한 녹색 광의 더 높은 비를 반영한다. 이것에 기초하여, 섭취가능한 디바이스는 최근의 측정치의 결과를 표현하는 데이터 세트로부터의 비의 제 1 세트를 취하고, 과거의 측정치의 결과를 표현하는 데이터 세트로부터의 비의 제 2 세트와 그들을 비교하도록 구성될 수 있다. 섭취가능한 디바이스가 비의 제 1 세트의 평균값이 비의 제 2 세트의 평균값보다 실질적으로 크다고 (즉, 반사된 청색 광에 대한 반사된 녹색 광의 비가 증가하였다고) 결정할 때, 섭취가능한 디바이스는 이것이 위로부터 십이지장에 진입하였다고 결정할 수 있다. 섭취가능한 디바이스가 위로부터 십이지장으로의 이동을 검출하면, 공정 65500은 65514로 진행하고, 여기서 섭취가능한 디바이스는 섭취가능한 디바이스가 십이지장에 진입했음을 나타내는 데이터를 저장한다. 대안적으로, 섭취가능한 디바이스가, 섭취가능한 디바이스가 위로부터 십이지장으로 이동되지 않았다고 결정하면, 공정 65500은 여전히 위에 있는 동안 녹색 및 청색 반사율 수준의 더 많은 측정치를 수집하기 위해 65510으로 다시 진행한다. 위와 십이지장 사이의 이동을 모니터링하기 위해 녹색 및 청색 반사율의 측정치를 이용하기 위한 일 예시적인 절차는 도 61과 관련하여 더 상세하게 논의된다.
일부 구현예에서, 처음으로 섭취가능한 디바이스가 위로부터 십이지장으로의 이동을 검출하면, 섭취가능한 디바이스는 데이터의 제 2 세트 (예로, 위에 있는 동안 이전에 기록된 데이터의 세트)의 평균을 취하고 이것을 위 (예로, 위) 내에서 검출된 청색 광에 대한 녹색 광의 전형적인 비로서 저장하도록 구성될 수 있다 (예로, 본원의 다른 곳에서 기술된 PCB 65120 (도 57)의 메모리 회로 내에). 이 저장된 정보는 나중에 섭취가능한 디바이스가 역 유문 이동의 결과로서, 십이지장으로부터 위장(예로, 위에 재진입할 때를 결정하는데 섭취가능한 디바이스에 의해 이용될 수 있다.
65514에서, 섭취가능한 디바이스는 섭취가능한 디바이스가 십이지장에 진입했음을 나타내는 데이터를 저장한다. 예를 들면, 섭취가능한 디바이스는 섭취가능한 디바이스가 현재 십이지장에 있다는 것을 나타내는 플래그를 로컬 메모리 (예로, 본원의 다른 곳에서 기술된 PCB의 메모리 회로) 내에 저장할 수 있다. 일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스는 또한, 섭취가능한 디바이스가 십이지장에 진입한 시간을 나타내는 타임스탬프를 저장할 수 있다. 일단 섭취가능한 디바이스가 십이지장에 도달하면, 공정 65500은 섭취가능한 디바이스가 근육 수축을 검출하고 공장으로의 진입을 검출하기 위해 데이터를 수집하도록 구성될 수 있는 65520으로 진행한다. 공정 65500은 또한, 65514로부터 65516으로 진행하며, 여기서 섭취가능한 디바이스는 십이지장으로부터 위로의 재진입을 검출하기 위해 추가적인 데이터를 수집하도록 구성될 수 있다.
65516에서, 섭취가능한 디바이스는 십이지장에 있는 동안 녹색 및 청색 반사율 수준의 측정치를 수집한다 (예로, 본원의 다른 곳에서 기술된 감지 서브 유닛을 통해). 예를 들면, 섭취가능한 디바이스는 위장에 있는 동안 65510에서 시행된 측정치와 유사하게, 십이지장에 있는 동안 녹색 및 청색 반사율 수준의 측정치를 주기적으로 수집하도록 (예로, 본원의 다른 곳에서 기술된 감지 서브 유닛을 통해) 구성될 수 있다. 예를 들면, 섭취가능한 디바이스는 매 5초 내지 15초마다 녹색 조명 및 청색 조명을 송신하고 (예로, 본원의 다른 곳에서 기술된 조명기를 통해), 결과적인 반사율을 측정하도록 (예로, 본원의 다른 곳에서 기술된 검출기를 통해) 구성될 수 있다. 섭취가능한 디바이스가 측정치의 새로운 세트를 수집할 때마다, 측정치는 저장된 데이터 세트에 추가될 수 있다 (예로, 본원의 다른 곳에서 기술된PCB의 메모리 회로 내에 저장됨). 섭취가능한 디바이스는 다음으로, 섭취가능한 디바이스가 여전히 십이지장 내에 있는지의 여부, 또는 섭취가능한 디바이스가 위로 다시 이동했는지를 결정하기 위해 이 데이터 세트를 이용할 수 있다.
65518에서, 섭취가능한 디바이스는 측정된 청색 반사율 수준에 대한 측정된 녹색 반사율 수준의 비에 기초하여 십이지장으로부터 위로의 이동을 결정한다. 일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스는 섭취가능한 디바이스에 의해 최근에 수집된 측정된 청색 반사율 수준에 대한 측정된 녹색 반사율 수준의 비를 비교하고 (예로, 65516에서 수집된 측정치), 측정된 청색 반사율 수준에 대한 측정된 녹색 반사율 수준의 비가 위에서 보이는 측정된 청색 반사율 수준에 대한 측정된 녹색 반사율 수준의 평균 비와 유사한지의 여부를 결정할 수 있다. 예를 들면, 섭취가능한 디바이스는 위장에서 보이는 측정된 청색 반사율 수준에 대한 측정된 녹색 반사율 수준의 평균 비를 나타내는 데이터를 (예로, PCB (도 57)의 메모리 회로로부터) 검색하고, 측정된 청색 반사율 수준에 대한 측정된 녹색 반사율 수준의 최근에 측정된 비가 위장에서의 평균 수준과 충분히 유사하면 (예로, 위장에서 보이는 측정된 청색 반사율 수준에 대한 측정된 녹색 반사율 수준의 평균 비의 20% 내에서, 또는 임의의 다른 적합한 임계 수준 내에서), 섭취량 디바이스가 위장으로 다시 이동되었다고 결정할 수 있다. 섭취가능한 디바이스가 십이지장으로부터 위로의 이동을 검출하면, 공정 65500은 섭취가능한 디바이스가 위에 진입했음을 나타내는 데이터를 저장하기 위해 65508로 진행하고, 또 다른 이동을 계속 모니터링한다. 대안적으로, 섭취가능한 디바이스가 십이지장부터 위로의 이동을 검출하지 않으면, 공정 65500은 다시 위장으로의 가능한 이동을 지속적으로 모니터링하기 위해 이용될 수 있는, 십이지장에 있는 동안의 녹색 및 청색 반사율 수준의 추가적인 측정치를 수집하기 위해 65516으로 진행한다. 위장과 십이지장 사이의 이동을 모니터링하기 위해 녹색 및 청색 반사율의 측정치를 이용하기 위한 일 예시적인 절차는 도 61과 관련하여 더 상세하게 논의된다.
65520에서, 섭취가능한 디바이스는 십이지장에 있는 동안 반사율 수준의 주기적 측정치를 수집한다 (예로, 감지 서브 유닛을 통해). 일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스는 또한 위장에 있는 동안 유사한 주기적 측정치를 수집할 수 있다. 일부 구현예에서, 이들 주기적 측정치는 섭취가능한 디바이스가 공장으로의 진입을 나타낼 수 있는 근육 수축 (예로, 도 59와 관련하여 논의된 바와 같은 연동파로 인한 근육 수축)을 검출하는 것을 가능하게 할 수 있다. 섭취가능한 디바이스는 (예로, 조명기를 이용하여 조명을 발생시키고, 검출기를 이용하여 결과적인 반사율을 검출함으로써) 조명의 임의의 적합한 파장, 또는 조명의 파장의 조합을 이용하여 주기적 측정치를 수집하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스는 적색, 녹색, 및 청색 조명을 발생시키고, 적색, 녹색, 및 청색 조명을 나타내는 별개의 데이터 세트를 저장하며, 검출된 근육 수축을 나타내는 기록된 데이터에서 주파수 성분을 검색하기 위해 데이터 세트의 각각을 별개로 분석하도록 구성될 수 있다. 일부 구현예에서, 65520에서 섭취가능한 디바이스에 의해 수집된 측정치는 피험자의 연동파를 검출하기에 충분히 빠를 수 있다. 예를 들면, 건강한 인간 피험자에서, 연동파는 약 0.05Hz 내지 0.33Hz의 속도로 발생할 수 있다. 따라서, 섭취가능한 디바이스는 조명을 발생시키고 결과적인 반사율을 적어도 2.5초마다 한 번 (즉, 0.2Hz 신호를 검출하기 위한 잠재적인 최소 속도), 바람직하게 0.5초마다 한 번 또는 더 신속과 같은 더 높은 속도로 측정하며, 결과적인 반사율을 나타내는 값을 데이터 세트에 저장하도록 (예로, PCB의 메모리 회로 내에) 구성될 수 있다. 추가적인 데이터를 수집한 후에 (예로, 하나의 새로운 데이터 포인트, 또는 사전 결정된 수의 새로운 데이터 포인트를 수집한 후에), 공정 65500은 65522로 진행하고, 여기서 섭취가능한 디바이스는 근육 수축이 검출되었는지의 여부를 결정한다.
65522에서, 섭취가능한 디바이스는 섭취가능한 디바이스가 (예로, 감지 서브 유닛에 의해 수집된 바와 같은) 반사율 수준의 측정치에 기초하여 근육 수축을 검출하는지의 여부를 결정한다 (예로, PCB 내의 제어 회로를 통해). 예를 들면, 섭취가능한 디바이스는 65520에서 시행된 측정치의 결과로서 저장된 고정된 양의 데이터를 얻을 수 있다 (예로, PCB 내의 메모리 회로로부터 이전 분의 데이터를 검색함). 섭취가능한 디바이스는 다음으로, 얻어진 데이터를 주파수 도메인으로 변환하고, 연동파와 일치할 주파수 범위에서의 피크를 검색할 수 있다. 예를 들면, 건강한 인간 피험자에서, 연동파는 약 0.05Hz 내지 0.33Hz의 속도로 발생할 수 있고, 섭취가능한 디바이스는 임계값 위의 0.05Hz 내지 0.33Hz 사이의 데이터의 주파수 도메인 표현에서의 피크를 검색하도록 구성될 수 있다. 섭취가능한 디바이스가 반사율 수준에 기초하여 (예로, 0.05Hz 내지 0.33Hz 사이의 데이터의 주파수 도메인 표현에서의 피크를 검출하는 것에 기초하여) 수축을 검출하면, 공정 65500은 디바이스가 공장에 진입했음을 나타내는 데이터를 저장하기 위해 65524로 진행한다. 대안적으로, 섭취가능한 디바이스가 근육 수축을 검출하지 않으면, 공정 65500은 십이지장에 있는 동안 반사율 수준의 주기적 측정치를 수집하기 위해 65520으로 진행한다. 일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스는 근육 수축이 검출되었음을 나타내는 데이터를 (예로, PCB의 메모리 회로 내에) 저장할 수 있고, 공정 65500은 충분한 수의 근육 수축이 검출될 때까지 65522로부터 65524로 진행하지 않을 것이다.
65524에서, 섭취가능한 디바이스는 디바이스가 공장에 진입했음을 나타내는 데이터를 저장한다 (예로, PCB의 메모리 회로 내에). 예를 들면, 근육 수축이 65522에서 발생했음을 검출하는 것에 응답하여, 섭취가능한 디바이스는 이것이 공장 65314에 진입했고, 더 이상 십이지장 또는 위의 내부에 존재하지 않는다고 결정할 수 있다. 일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스는 공장에 있는 동안 근육 수축을 계속 측정할 수 있고, 시간에 걸친 근육 수축의 빈도, 수, 또는 세기를 나타내는 데이터를 저장할 수 있다 (예로, PCB의 메모리 회로 내에). 일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스는 또한, 하나 이상의 이동을 모니터링하도록 구성될 수 있다. 이러한 이동은 공장으로부터 회장으로의 이동, 회장으로부터 맹장으로의 회맹 이동, 맹장으로부터 결장으로의 이동을 포함하거나, 신체로부터 출구를 검출할 수 있다 (예로, 반사율, 온도, 또는 주변 광의 수준을 측정함으로써).
일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스는 또한, 십이지장으로의 진입을 검출한 후에 사전 결정된 시간이 경과한 이후 이것이 공장에 진입하였다고 결정할 수 있다. 예를 들면, 십이지장으로부터 다시 위로의 역 유문 이동을 제외하고, 섭취가능한 디바이스가 건강한 인간 피험자에서 십이지장으로부터 공장에 도달하는 전형적인 이동 시간은 3분 미만이다. 일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스는 따라서, 이것이 십이지장 내에서 적어도 3분을 소비한 후 공장에 진입하였다고 자동적으로 결정하도록 구성될 수 있다. 이 결정은 측정된 근육 수축 (예로, 65522에서 시행된 결정)에 기초하여 시행된 결정과는 별개로 이루어질 수 있고, 일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스는 근육 수축을 검출하거나, 십이지장에 진입한지 3분이 경과한 이후에 응답하여 이것이 공장에 진입하였다고 결정할 수 있다 (예로, 섭취가능한 디바이스가 십이지장에 진입한 시간을 나타내는 65514에서 데이터를 저장함으로써 결정된 바와 같음).
예시적인 목적으로, 공정 65500의 65512 내지 65518은 녹색 반사율 및 청색 반사율을 측정하고, 2개의 반사율의 비를 산출하며, 섭취가능한 디바이스가 십이지장과 위장 사이에서 이동한 때를 결정하기 위해 이 정보를 이용하는 섭취가능한 디바이스를 설명한다. 그러나, 일부 구현예에서, 선택된 광의 파장이 위장 및 십이지장 내에서 상이한 반사 속성을 갖는다면(예로, 위장 조직 및 십이지장의 조직의 상이한 반사 계수의 결과로서), 녹색 및 청색 이외의 다른 파장의 광이 이용될 수 있다.
도 60을 포함하는 본 발명의 흐름도의 단계 및 설명이 단지 예시적임이 이해될 것이다. 도 60을 포함하는 흐름도의 단계 중 임의의 단계 및 설명은 수정되고, 생략되고, 재배열되며, 대안적인 순서로 또는 동시에 수행될 수 있으며, 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 2개 이상의 단계가 조합될 수 있거나, 임의의 추가적인 단계가 추가될 수 있다. 예를 들면, 섭취가능한 디바이스는 전체 계산 시간을 가속시키기 위해 다수의 데이터 세트의 평균 및 표준 편차를 동시에 산출할 수 있다. 또 다른 예로서, 섭취가능한 디바이스는 위장 및 십이지장으로의 그리고 그로부터의 이동을 결정하기 위해 녹색 및 청색 반사율 수준을 동시에 수집하면서 (예로, 65510 내지 65518) 데이터 주기적 측정치를 수집하고 가능한 근육 수축을 검출할 수 있다(예로, 65520 내지 65522에서). 또한, 도 60의 단계 및 설명이 공정 65600 및 공정 65900을 포함하는 본 명세서에서 설명된 임의의 다른 시스템, 디바이스, 또는 방법과 조합될 수 있고, 본 명세서에서 논의된 섭취가능한 디바이스 또는 시스템 중 임의의 것이 도 60에서의 단계 중 하나 이상을 수행하기 위해 이용될 수 있음에 유의해야 한다.
도 61은 본 발명의 일부 구현예에 따른, 섭취가능한 디바이스가 위장관을 통해 이동함에 따른 이것의 위치를 결정할 때 이용될 수 있는, 위장으로부터 십이지장으로 그리고 다시 십이지장으로부터 위장으로의 이동을 검출하기 위한 공정의 일부 관점를 도시하는 흐름도이다. 일부 구현예에서, 공정 65600은 섭취가능한 디바이스가 먼저 이것이 위장에 진입하였다는 것을 검출할 때 시작될 수 있고, 섭취가능한 디바이스가 이것이 위장 또는 십이지장 내에 있다고 결정하는 한 지속될 것이다. 일부 구현예에서, 공정 65600은 섭취가능한 디바이스가 이것이 공장에 진입하였다고, 또는 달리 십이지장 및 위장을 지나 진행하였다고 결정할 때 단지 종료될 수 있다. 도 61에 설명된 십이지장 검출 공정 65600은 본원에서 논의된 임의의 디바이스에 적용될 수 있으며, 섭취가능한 디바이스 중 임의의 디바이스는 도 61에 설명된 공정의 하나 이상의 부분을 수행하기 위해 이용될 수 있다. 또한, 도 61의 특징은 본 명세서에서 설명된 임의의 다른 시스템, 방법 또는 공정과 조합될 수 있다. 예를 들면, 도 61의 공정에 의해 설명된 공정의 일부는 도 60과 관련하여 논의된 공정 65500에 통합될 수 있다.
65602에서, 섭취가능한 디바이스는 시간에 걸쳐 측정된 청색 반사율 수준 대 측정된 녹색 반사율 수준의 비로 데이터 세트를 검색한다 (예로, PCB 내의 메모리 회로로부터). 예를 들면, 섭취가능한 디바이스는 (예로, 공정 65500의 65510 또는 65516에서 기록된 바와 같은) 측정된 청색 반사율 수준에 대한 측정된 녹색 반사율 수준의 최근에 기록된 비를 포함하는 데이터 세트를 PCB로부터 검색한다. 일부 구현예에서, 검색된 데이터 세트는 시간에 걸쳐 측정된 청색 반사율 수준에 대한 측정된 녹색 반사율 수준의 비를 포함할 수 있다. 측정된 청색 반사율 수준에 대한 측정된 녹색 반사율 수준의 비의 데이터 세트의 예시적인 플롯은 도 62 및 도 63과 관련하여 더 논의된다.
65604에서, 섭취가능한 디바이스는 데이터 세트에 측정된 청색 반사율 수준에 대한 측정된 녹색 반사율 수준의 비의 새로운 측정치 (예로, 감지 서브 유닛으로 시행된 바와 같은)를 포함한다. 예를 들면, 섭취가능한 디바이스는 녹색 및 청색 조명을 송신하고 (예로, 조명기를 통해), 녹색 및 청색 조명으로 인해 수신된 반사율의 양을 검출하며 (예로, 검출기를 통해), 및 수신된 반사율의 양을 나타내는 데이터를 저장함으로써 (예로, PCB의 메모리 회로에) 때로 새로운 데이터를 기록하도록 구성될 수 있다. 섭취가능한 디바이스는 5초 내지 15초마다, 또는 임의의 다른 편리한 시간 간격으로 새로운 데이터를 기록하도록 구성될 수 있다. 예시적인 목적으로, 섭취가능한 디바이스는 측정된 청색 반사율 수준에 대한 측정된 녹색 반사율 수준의 비를 저장 및 검색하는 것으로서 설명된다 (예로, 검출된 녹색 반사율의 양이 주어진 시간에서의 검출된 청색 반사율의 양과 동일하면, 그 주어진 시간에서 녹색 및 청색 반사율의 비는 "1.0"이 될 것이다). 그러나, 녹색 반사율 데이터 및 청색 반사율 데이터가 섭취가능한 디바이스의 메모리 내에 별도로 저장(예로, PCB의 메모리 회로 내에 2개의 별개의 데이터 세트로서 저장)될 수 있음이 이해된다.
65606에서, 섭취가능한 디바이는 제 1 슬라이딩 윈도우 필터를 데이터 세트에 적용함으로써 최근의 데이터의 제 1 서브세트를 검색한다. 예를 들면, 섭취가능한 디바이스는 데이터 세트 내의 사전 결정된 양의 가장 최근의 데이터를 얻기 위해 슬라이딩 윈도우 필터를 이용할 수 있고, 상기 데이터 세트는 65604에서 얻어진 측정된 청색 반사율 수준에 대한 측정된 녹색 반사율 수준의 비의 임의의 새로운 값을 포함할 수 있다. 예를 들면, 섭취가능한 디바이스는 데이터 세트로부터 10개 내지 40개의 데이터 포인트 사이에서 선택하도록 구성될 수 있거나, 섭취가능한 디바이스는 15초 데이터와 5분 데이터 사이의 사전 결정된 범위의 데이터 값을 선택하도록 구성될 수 있다. 일부 구현예에서, 측정치가 얼마나 자주 기록되는지, 그리고 가까이에 있는 특정한 애플리케이션에 의존하여, 다른 범위의 데이터가 선택될 수 있다. 예를 들면, 제 2 슬라이딩 윈도우에서 선택된 데이터 (예로, 65614에서 선택된 데이터의 제 2 서브세트) 사이의 통계적으로 중요한 차를 검출하기에 충분하다면, 임의의 적합한 양의 데이터가 슬라이딩 윈도우에서 선택될 수 있다.
일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스는 또한, 데이터 세트로부터 이상점(outliers)을 제거하거나, 데이터 세트에서 원하지 않는 노이즈를 제거하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 섭취가능한 디바이스는 먼저 윈도우 필터를 데이터 세트에 적용함으로써 값의 가공되지 않은 세트를 얻음으로써(예로, 포함될 데이터의 특정 범위를 선택함으로써) 데이터의 제 1 서브세트 또는 데이터의 임의의 다른 서브세트를 선택할 수 있다. 섭취가능한 디바이스는 다음으로; 예를 들면, 가공되지 않은 세트의 값의 평균값, 또는 임의의 다른 적합한 임계치로부터의 3개의 표준 편차를 초과하는 데이터 포인트를 식별함으로써 가공되지 않은 세트의 값에서 이상점을 식별하도록 구성될 수 있다. 섭취가능한 디바이스는 다음으로, 가공되지 않은 세트의 값로부터 이상점을 제거함으로써 데이터의 서브세트를 결정할 수 있다. 이것은 섭취가능한 디바이스가 이것이 위장 또는 십이지장 내에 위치하는지의 여부를 결정할 때 거짓 정보를 회피하는 것을 가능하게 할 수 있다.
65608에서, 섭취가능한 디바이스는 가장 최근에 검출된 위치가 십이지장인지의 여부를 결정한다. 일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스는, 섭취가능한 디바이스가 자신이 그 내부에 존재하는 것으로 검출된 위장관의 가장 최근의 부분을 나타내는 데이터 플래그를 저장할 수 있다 (예로, PCB (도 57)의 메모리 회로 내에). 예를 들면, 섭취가능한 디바이스가 위장으로의 진입을 검출할 때마다(예로, 65610에서 시행된 결정의 결과로서 위로의 진입을 검출할 때마다), 섭취가능한 디바이스가 위에 존재함을 나타내는 플래그가 메모리에 저장된다 (예로, 65612에서 데이터를 저장하는 일부로서). 섭취가능한 디바이스가 후속적으로, 십이지장으로의 진입을 검출하면 (예로, 65624에서 시행된 결정의 결과로서 십이지장으로의 진입을 검출하면), 섭취가능한 디바이스가 십이지장에 있음을 나타내는 또 다른 상이한 플래그가 메모리에 저장된다 (예로, 65624에서 데이터를 저장하는 일부로서). 이 경우에, 섭취가능한 디바이스는 65608에서 가장 최근에 저장된 플래그를 검색하고, 플래그가 섭취가능한 디바이스가 가장 최근에 십이지장 내에 있었음을 나타내는지의 여부를 결정할 수 있다. 섭취가능한 디바이스가 이것이 가장 최근에 십이지장에 있었음을 검출하면, 공정 65600은 섭취가능한 디바이스가 측정된 청색 반사율 수준에 대한 측정된 녹색 반사율 수준의 비의 최근의 측정치 (예로, 65606에서 시행된 최근의 측정치를 포함하는 측정치)를 위장 내에서 측정된 전형적인 비와 비교하고, 십이지장으로부터 다시 위장으로의 역 유문 이동이 발생했는지의 여부를 결정하기 위해 이 정보를 이용하는 65610으로 진행한다. 대안적으로, 섭취가능한 디바이스가 이것이 최근에 십이지장에 있지 않았다고 검출하면 (예로, 이것이 대신에 위장에 있기 때문에), 공정 65600은 섭취가능한 디바이스가 측정된 청색 반사율 수준에 대한 측정된 녹색 반사율 수준의 비의 최근의 측정치를 과거의 측정치와 비교하고(예로, 65606에서 시행된 최근의 측정치를 포함하는 측정치), 위장으로부터 십이지장으로의 유문 이동이 발생했는지의 여부를 결정하기 위해 이 정보를 이용하는 65614로 진행한다.
공정 65600은 섭취가능한 디바이스가 이것이 가장 최근에 십이지장에 있었다고 결정했을 때 65608로부터 65610으로 진행된다. 65610에서, 섭취가능한 디바이스는 현재 G/B 신호가 위장에서 기록된 평균 G/B 신호와 유사한지의 여부를 결정한다 (예로, PCB 내의 제어 회로를 통해). 예를 들면, 섭취가능한 디바이스는 위장에서 측정된 청색 반사율 수준에 대한 측정된 녹색 반사율 수준의 평균 비를 나타내는 이전에 저장된 데이터 (예로, PCB (도 57)의 메모리 회로 내에)를 갖도록 구성될 수 있다. 섭취가능한 디바이스는 다음으로, 위장에서 측정된 청색 반사율 수준에 대한 측정된 녹색 반사율 수준의 평균 비를 나타내는 이 저장된 데이터를 검색하고, 섭취가능한 디바이스가 십이지장으로부터 위장으로 다시 되돌아왔는지의 여부를 결정하기 위해 이것을 최근의 측정치에 대해 비교할 수 있다. 예를 들면, 섭취가능한 디바이스는 최근의 데이터의 제 1 서브세트의 평균값 (즉, 측정된 청색 반사율 수준에 대한 측정된 녹색 반사율 수준의 최근 측정된 비의 평균값)이 위장 내에서 측정된 청색 반사율 수준에 대한 측정된 녹색 반사율 수준의 평균 비 미만이거나, 위장 내에서 측정된 평균 비 플러스 위장 내에서 측정된 비의 표준 편차를 사전 결정된 수로 곱한 값 미만인지를 결정할 수 있다. 예를 들면, 위장에서 측정된 청색 반사율 수준에 대한 측정된 녹색 반사율 수준의 평균 비가 "1"이었고, 표준 편차가 "0.2"이면, 섭취가능한 디바이스는 데이터의 제 1 서브세트의 평균값이 "1.0+k*0.2" 미만인지의 여부를 결정할 수 있고, 여기서 "k"는 0과 5 사이의 수이다. 일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스가 최근의 데이터의 제 1 서브세트의 평균값이 위장 내에서 측정된 청색 반사율 수준에 대한 측정된 녹색 반사율 수준의 평균 비와 충분히 유사한지의 여부를 결정하기 위해 상이한 임계 수준을 이용하도록 구성될 수 있음이 이해된다. 측정된 청색 반사율 수준에 대한 측정된 녹색 반사율 수준의 최근의 비가 위장에서 보여진 측정된 녹색 및 청색 반사율 수준의 평균 비와 유사하다고 결정하는 것에 응답하여, 공정 65600은 섭취가능한 디바이스가 이것이 십이지장으로부터 위장으로 재진입하였다는 것을 나타내는 데이터를 저장하는 65612로 진행한다. 대안적으로, 측정된 녹색 및 청색 반사율 수준의 최근의 비가 위장에서 보여진 측정된 녹색 및 청색 반사율 수준의 평균 비와 충분히 상이하다고 결정하는 것에 응답하여, 섭취가능한 디바이스는 65604로 직접 진행하고, 지속적으로 새로운 데이터를 계속하여 얻는다.
65612에서, 섭취가능한 디바이스는 십이지장으로부터 위장으로의 역 유문 이동이 검출되었음을 나타내는 데이터를 저장한다. 예를 들면, 섭취가능한 디바이스는, 섭취가능한 디바이스가 그 자신이 위장관의 위장 부분 내에 있는 것으로 가장 최근에 검출한 것을 나타내는 데이터 플래그를 저장할 수 있다 (예로, PCB의 메모리 회로 내에). 일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스는 또한, 섭취가능한 디바이스가 십이지장으로부터 위로의 역 유문 이동을 검출한 시간을 나타내는 데이터를 저장할 수 있다 (예로, PCB의 메모리 회로 내에). 이 정보는 65608에서 섭취가능한 디바이스에 의해 이용될 수 있고, 결과적으로 공정 65600은 65618로부터 65610으로 진행하기보다는, 65608로부터 65614로 진행할 수 있다. 섭취가능한 디바이스가 십이지장으로부터 위로의 역 유문 이동이 검출되었음을 나타내는 데이터를 저장한 후에, 공정 65600은 섭취가능한 디바이스가 추가적인 측정치를 계속 수집하는 65604로 진행하고, 위와 십이지장 사이의 또 다른 이동을 계속 모니터링한다.
공정 65600은 섭취가능한 디바이스가 이것이 가장 최근에 십이지장에 있지 않았다고 결정했을 때 (예로, 대신에 가장 최근에 위장에 있었던 결과로서) 65608로부터 65614로 진행한다. 65614에서, 섭취가능한 디바이스는 제 2 슬라이딩 윈도우 필터를 데이터 세트에 적용함으로써 이전 데이터의 제 2 서브세트를 검색한다. 예를 들면, 섭취가능한 디바이스는 과거 시간 범위로부터 사전 결정된 양의 더 오래된 데이터를 얻기 위해 슬라이딩 윈도우 필터를 이용할 수 있고, 상기 과거 시간 범위는 65606에서 수집된 데이터의 제 1 서브세트를 선택하기 위해 이용된 최근의 시간 범위로부터 사전 결정된 시간 기간만큼 분리될 수 있다. 일부 구현예에서, 임의의 적합한 양의 데이터는 제 1 및 제 2 윈도우 필터에 의해 선택될 수 있고, 제 1 및 제 2 윈도우 필터는 임의의 적절한 사전 결정된 시간만큼 분리될 수 있다. 예를 들면, 일부 구현예에서, 제 1 윈도우 필터 및 제 2 윈도우 필터는 각각 데이터 세트로부터 사전 결정된 범위의 데이터 값을 선택하도록 구성될 수 있으며, 사전 결정된 범위는 15초의 데이터와 5분의 데이터 사이이다. 일부 구현예에서, 최근의 측정치 및 과거의 측정치는 다음으로, 사전 결정된 범위의 데이터 값의 1 내지 5배 사이에 있는 사전 결정된 시간 기간만큼 분리될 수 있다. 예를 들면, 섭취가능한 디바이스는 각각이 데이터세트로부터 선택된 (즉, 1분의 사전 결정된 범위를 갖도록 선택됨) 1분의 데이터인 것이 되도록 데이터의 제 1 서브세트 및 데이터의 제 2 서브세트를 선택할 수 있고, 데이터의 제 1 서브세트 및 데이터의 제 2 서브세트는 적어도 2분 떨어져 있는 (즉, 사전 결정된 시간 기간은 2분이고, 이는 윈도우 필터를 이용하여 데이터의 서브세트를 선택하기 위해 이용된 범위의 2배임) 기록된 측정치로부터 선택된다. 또 다른 예로서, 섭취가능한 디바이스는 각각이 데이터세트로부터 선택된 (즉, 5분의 사전 결정된 범위를 갖도록 선택된) 5분의 데이터인 것이 되도록 데이터의 제 1 서브세트 및 데이터의 제 2 서브세트를 선택할 수 있고, 데이터의 제 1 서브세트 및 데이터의 제 2 서브세트는 적어도 10분 떨어져 있는(즉, 사전 결정된 시간 기간은 2분이고, 이는 윈도우 필터를 이용하여 데이터의 서브세트를 선택하기 위해 이용된 범위의 2배임) 기록된 측정치로부터 선택된다.
일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스가 최근에 십이지장으로부터 위장으로 이동되면 (예로, 65612에서 섭취가능한 디바이스 내에 저장된 최근의 데이터를 검사함으로써 결정된 바와 같이), 섭취가능한 디바이스는 섭취가능한 디바이스가 위장 내에 있는 것으로 알려질 때의 시간 프레임으로부터 65614에서 데이터의 제 2 서브세트를 선택할 수 있다. 일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스는 데이터의 제 2 서브세트 대신에 위장 내의 녹색 반사율 및 청색 반사율의 비에 대해 이전에 기록된 평균 및 표준 편차를 교대로 선택할 수 있다 (예로, 65620에서 PCB의 메모리 회로 내에 이전에 기록된 바와 같은, 위장 내에 기록된 데이터를 대표하는 평균 및 표준 편차). 이 경우에, 섭취가능한 디바이스는 제 2 서브세트의 평균 및 표준 편차를 산출하기 위해 리소스를 소비하기보다는, 65616에서 결정할 때 이전에 기록된 평균 및 이전에 기록된 표준 편차를 단순하게 이용할 수 있다.
65616에서, 섭취가능한 디바이스는 제 2 서브세트의 평균과 제 1 서브세트의 평균 사이의 차가 제 1 서브세트의 표준 편차의 사전 결정된 배수보다 큰지의 여부를 결정한다. 예를 들면, 섭취가능한 디바이스는 최근의 데이터의 제 1 서브세트의 평균과 과거의 데이터의 제 2 서브세트의 평균 사이의 차를 계산하고, 이 차가 과거의 데이터의 제 2 서브세트의 표준 편차의 3배보다 큰지의 여부를 결정할 수 있다. 일부 구현예에서, 표준 편차의 1배 내지 5배 사이의 임의의 값과 같은, 표준 편차의 3배가 아닌 임의의 편리한 임계 수준이 이용될 수 있다는 것이 이해된다. 또한, 일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스는 대신에, 제 1 서브세트 대신에 제 2 서브세트의 표준 편차에 기초하여 임계 수준을 설정할 수 있다. 제 1 서브세트의 평균과 제 2 서브세트의 평균 사이의 차가 제 2 서브세트의 표준 편차의 사전 결정된 배수보다 크다고 결정하는 것에 응답하여, 공정 65600은 65618로 진행한다. 달리 공정 65600은 다시 65604로 진행하고, 여기서 섭취가능한 디바이스 65604는 위와 십이지장 사이의 이동을 모니터링할 때 이용될 새로운 데이터를 계속 수집한다.
65618에서, 65616에서 시행된 결정이 최근의 데이터의 제 1 서브세트의 평균과 과거의 데이터의 제 2 서브세트의 평균 사이의 차가 제 2 서브세트의 표준 편차보다 큰 것으로 산출되는 것이 처음인지의 여부를 결정한다 (예로, PCB 내의 제어 회로를 통해). 섭취가능한 디바이스가 이것이 제 1 서브세트의 평균과 제 2 서브세트의 평균 사이의 차가 제 2 서브세트의 표준 편차보다 큰 것으로 산출되는 것이 처음이라고 결정하면, 위에서 과거의 데이터의 제 2 서브세트의 평균을 평균 G/B 신호로서 저장하기 위해 공정 65600은 65620으로 진행한다. 대안적으로, 섭취가능한 디바이스가, 65616에서 시행된 직전의 결정이 최근의 데이터의 제 1 서브세트의 평균과 과거의 데이터의 제 2 서브세트의 평균 사이의 차가 제 2 서브세트의 표준 편차보다 큰 것으로 산출되는 것이 처음이 아니라고 결정하면, 공정 65600은 65622로 직접 진행한다.
65620에서, 섭취가능한 디바이스는 제 2 서브세트의 평균을 위장에서의 평균 G/B 신호로서 저장한다. 예를 들면, 섭취가능한 디바이스는 위장에서 측정된, 측정된 청색 반사율 수준에 대한 측정된 녹색 반사율 수준의 평균 비로서 과거의 데이터의 제 2 서브세트의 평균을 저장 (예로, PCB의 메모리 회로 내에 저장)하도록 구성될 수 있다. 일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스는 또한, 위장 내에서 검출된 측정된 청색 반사율 수준에 대한 측정된 녹색 반사율 수준의 비의 전형적인 표준 편차로서 과거의 데이터의 제 2 서브세트의 표준 편차를 저장할 수 있다. 이러한 저장된 정보는 장래의 데이터에 대해 비교하기 위해 (예로, 65610에서) 나중에 섭취가능한 디바이스에 의해 이용될 수 있고, 이는 섭취가능한 디바이스가 십이지장으로부터의 다시 위로의 역 유문 이동을 검출하는 것을 가능하게 할 수 있고, 일반적으로 위장으로부터 수집된 다른 실험적 데이터 대신에 이용될 수 있다 (예로, 65616에서 데이터의 제 2 서브세트 대신에). 위장에서의 평균 G/B 신호로서 제 2 서브세트의 평균을 저장한 후에, 공정 65600은 65622로 진행한다.
65622에서, 섭취가능한 디바이스는 과거의 데이터의 제 2 서브세트의 평균에 대한 최근의 데이터의 제 1 서브세트의 평균의 차가 사전 결정된 임계치("M")보다 큰지의 여부를 결정한다. 일부 구현예에서, 사전 결정된 임계치("M")는 제 1 서브세트의 평균이 제 2 서브세트의 평균보다 실질적으로 큰 것을 보장하기에 충분히 클 것이고, 섭취가능한 디바이스가 이것이 십이지장으로의 실제 이동을 검출했음을 보장하는 것을 가능하게 할 수 있다. 이것은 특히, 65616에서 시행된 결정이 비정상적으로 작은 과거의 데이터의 제 2 서브세트의 표준 편차로 인해 잠재적으로 신뢰가능하지 않을 때 유리할 수 있다. 예를 들면, 사전 결정된 임계치("M")의 전형적인 값은 0.1 내지 0.5 정도일 수 있다. 섭취가능한 디바이스가 과거의 데이터의 제 2 서브세트에 대한 최근의 데이터의 제 1 서브세트의 평균의 차가 사전 결정된 임계치보다 크다고 결정하면, 공정 65600은 위장으로부터 위로부터 십이지장으로의 유문 이동이 검출되었음을 나타내는 데이터를 저장하기 위해 65624로 진행한다. 대안적으로, 섭취가능한 디바이스가 제 2 서브세트에 대한 제 1 서브세트의 평균의 비가 사전 결정된 임계치 ("M") 이하라고 결정하면 (즉, 십이지장으로의 이동이 발생하지 않았다고 결정하면), 공정 65600은 섭취가능한 디바이스가 계속해서 새로운 측정을 시행하고 위와 십이지장 사이의 가능한 이동을 모니터링하는 65604로 직접 진행한다.
일부 구현예에서, 과거의 데이터의 제 2 서브세트의 평균에 대한 최근의 데이터의 제 1 서브세트의 평균의 차를 이용하는 대신에, 섭취가능한 디바이스는 과거의 데이터의 제 2 서브세트의 평균에 대한 최근의 데이터의 제 1 서브세트의 평균의 비가 사전 결정된 임계치("M")보다 큰지의 여부를 결정한다. 일부 구현예에서, 사전 결정된 임계치("M")는 제 1 서브세트의 평균이 제 2 서브세트의 평균보다 실질적으로 큰 것을 보장하기에 충분히 클 것이고, 섭취가능한 디바이스가 이것이 십이지장으로의 실제 이동을 검출했음을 보장하는 것을 가능하게 할 수 있다. 이것은 65616에서 시행된 결정이 비정상적으로 작은 과거의 데이터의 제 2 서브세트의 표준 편차로 인해 잠재적으로 신뢰가능하지 않을 때 특히 유리할 수 있다. 예를 들면, 사전 결정된 임계치("M")의 전형적인 값은 대략 1.2 내지 2.0일 수 있다. 임의의 편리한 유형의 임계치 또는 산출이 데이터의 제 1 서브세트 및 데이터의 제 2 서브세트가 둘 모두 통계적으로 서로 다르고, 또한 전체 평균값의 관점에서 서로 실질적으로 상이한지의 여부를 결정하기 위해 이용될 수 있음이 이해된다.
65624에서, 섭취가능한 디바이스는 위장으로부터 십이지장으로의 유문 이동이 검출되었음을 나타내는 데이터를 저장한다. 예를 들면, 섭취가능한 디바이스는 섭취가능한 디바이스가 자신이 위장관의 십이지장 부분 내에 있는 것으로 가장 최근에 검출됨을 나타내는 데이터 플래그를 저장할 수 있다 (예로, PCB의 메모리 회로 내에). 일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스는 또한, 섭취가능한 디바이스가 위장으로부터 십이지장으로의 유문 이동을 검출한 시간을 나타내는 데이터를 저장할 수 있다 (예로, PCB의 메모리 회로 내에). 이 정보는 65608에서 섭취가능한 디바이스에 의해 이용될 수 있고, 결과적으로 공정 65600은 65618로부터 65614로 진행하기보다는 65608로부터 65610으로 진행할 수 있다. 섭취가능한 디바이스가 위로부터 십이지장으로의 유문 이동이 검출되었음을 나타내는 데이터를 저장한 후에, 공정 65600은 섭취가능한 디바이스가 추가적인 측정치를 계속해서 수집하고, 위와 십이지장 사이의 또 다른 이동을 계속 모니터링하는 65604로 진행한다.
도 61을 포함하는 본 발명의 흐름도의 단계 및 설명이 단지 예시적임이 이해될 것이다. 도 61을 포함하는 흐름도의 단계 중 임의의 단계 및 설명은 수정되고, 생략되고, 재배열되며, 대안적인 순서로 또는 동시에 수행될 수 있으며, 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 2개 이상의 단계가 조합될 수 있거나, 임의의 추가적인 단계가 추가될 수 있다. 예를 들면, 섭취가능한 디바이스는 전체 계산 시간을 가속시키기 위해 다수의 데이터 세트의 평균 및 표준 편차를 동시에 산출할 수 있다. 또한, 도 61의 단계 및 설명이 본 명세서에서 설명된 임의의 다른 시스템, 디바이스, 또는 방법과 조합될 수 있고, 본 명세서에서 논의된 섭취가능한 디바이스 또는 시스템 중 임의의 것이 도 61에서의 단계 중 하나 이상을 수행하기 위해 이용될 수 있음에 유의해야 한다. 예를 들면, 공정 65600의 일부는 공정 65500의 65508 내지 65516에 통합될 수 있고, 섭취가능한 디바이스의 위치를 결정하기 위한 더 일반적인 공정의 일부일 수 있다. 또 다른 예로서, 검출된 청색 및 녹색 광의 비 (예로, 65604에서 측정되고 데이터에 추가된 바와 같은)는 심지어 위장 또는 십이지장의 외부에서도 계속될 수 있으며, 유사한 정보는 위장관에서 이것의 이동 내내 섭취가능한 디바이스에 의해 기록될 수 있다. 위장관 전체에 걸쳐 수집될 수 있는 측정된 녹색 및 청색 반사율 수준의 비의 데이터 세트의 예시적인 플롯은 도 62 및 도 62와 관련하여 하기에 더 논의된다.
도 62는 본 발명의 일부 구현예에 따른, 섭취가능한 디바이스가 위장관을 통해 이동함에 따른 이것의 위치를 결정할 때 이용될 수 있는, 섭취가능한 디바이스의 일 예시적인 동작 동안 수집된 데이터를 도시하는 플롯이다.
도 62가 예시적인 목적으로 섭취가능한 디바이스와 관련하여 설명될 수 있을지라도, 이것은 제한하는 것이 되도록 의도되지 않고, 플롯 65700 및 데이터 세트 65702는 본 명세서에서 논의된 임의의 디바이스에 의해 수집된 데이터의 전형일 수 있다. 플롯 65700은 시간에 걸쳐 측정된 청색 반사율 수준에 대한 측정된 녹색 반사율 수준의 비를 도시한다. 예를 들면, 섭취가능한 디바이스는 주어진 시간에서 녹색 및 청색 조명을 송신하고 (예로, 조명기를 통해), 결과적인 녹색 및 청색 반사율을 측정하고 (예로, 검출기를 통해), 결과적인 반사율의 비를 산출하며, 반사율이 수집된 시간을 나타내는 타임스탬프와 함께 데이터 세트에 비를 저장함으로써 데이터 세트 65702에서 각각의 포인트에 대한 값을 계산할 수 있다.
65704에서, 섭취가능한 디바이스가 동작을 시작한 직후에, 섭취가능한 디바이스는 이것이 적어도 위장에 도달하였다고 결정한다 (예로, 공정 65500에서의 65506과 관련하여 논의된 결정과 유사한 결정을 행하는 결과로서). 섭취가능한 디바이스는 녹색 및 청색 반사율 수준의 추가적인 측정치를 계속 수집하고, 65706에서 섭취가능한 디바이스는 위장으로부터 십이지장으로 유문 이동이 발생하였다고 결정한다 (공정 65600의 65616 내지 65624와 관련하여 논의된 결정과 유사한 결정을 행하는 결과로서). 특히, 65706 주위의 데이터 세트 65702의 값은 급격히 증가하고, 이는 십이지장을 대표하는 측정된 청색 반사율 수준에 대한 측정된 녹색 반사율 수준의 더 높은 비를 나타낸다.
데이터 세트 65702의 나머지는 위장관의 나머지 전체에 걸친 측정된 청색 반사율 수준에 대한 측정된 녹색 반사율 수준의 비를 도시한다. 65708에서, 섭취가능한 디바이스는 공장에 도달했고 (예로, 도 64와 관련하여 논의된 바와 같이 근육 수축의 측정치를 통해 결정된 바와 같이), 65710에 의해 섭취가능한 디바이스는 맹장에 도달하였다. 일부 구현예에서, 데이터 세트 65702)의 전체 특성 및 외관이 소장(즉, 십이지장, 공장, 및 회장) 대 맹장 내에서 변화함이 이해된다. 공장 및 회장 내에서, 측정된 청색 반사율 수준에 대한 측정된 녹색 반사율 수준의 비에는 전형적으로 광범위한 변동이 존재할 수 있어서, 높은 표준 편차를 갖는 상대적으로 왜곡된 데이터 (noisy data)를 야기한다. 비교하여, 맹장 내에서 섭취가능한 디바이스는 측정된 청색 반사율 수준에 대한 측정된 녹색 반사율 수준의 상대적으로 안정적인 비를 측정할 수 있다. 일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스는 이들 차에 기초하여 소장으로부터 맹장으로의 이동을 결정하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 섭취가능한 디바이스는 데이터의 최근의 윈도우를 데이터의 과거의 데이터 윈도우와 비교하고, 데이터의 최근의 윈도우에서의 비의 표준 편차가 실질적으로, 데이터의 과거의 윈도우에서의 비의 표준 편차 미만이라고 결정하는 것에 응답하여 맹장으로의 이동을 검출할 수 있다.
도 63은 본 발명의 일부 구현예에 따른, 섭취가능한 디바이스가 위장관을 통해 이동함에 따른 이것의 위치를 결정할 때 이용될 수 있는, 섭취가능한 디바이스의 일 예시적인 동작 동안 수집된 데이터를 도시하는 또 다른 플롯이다. 도 62와 유사하게, 도 63은 예시적인 목적으로 섭취가능한 디바이스와 관련하여 설명될 수 있다. 그러나 이것은 제한하는 것으로 의도되지 않고, 플롯 65800 및 데이터 세트 65802는 본 명세서에서 논의된 임의의 디바이스에 의해 수집된 데이터를 대표할 수 있다.
65804에서, 섭취가능한 디바이스가 동작을 시작한 직후에, 섭취가능한 디바이스는 이것이 적어도 위장에 도달하였다고 결정한다 (예로, 공정 65500에서 65506과 관련하여 논의된 결정과 유사한 결정을 행하는 결과로서). 섭취가능한 디바이스는 녹색 및 청색 반사율 수준의 추가적인 측정치를 계속 수집하고(예로, 감지 서브 유닛을 통해), 65806에서 섭취가능한 디바이스는 위장으로부터 십이지장으로의 유문 이동이 발생하였다고 결정한다 (예로, 공정 65600의 65616 내지 65624와 관련하여 논의된 결정과 유사한 결정을 행하는 결과로서). 특히, 65806 주변의 데이터 세트 65802의 값은 급격히 증가하고, 이는 이하에서 곧 떨어지기 전에 십이지장을 대표하는 측정된 청색 반사율 수준에 대한 측정된 녹색 반사율 수준의 더 높은 비를 나타낸다. 데이터 세트 65802의 감소된 값의 결과로서, 섭취가능한 디바이스는 65808에서 십이지장으로부터 다시 위장으로의 역 유문 이동이 발생하였다고 결정한다(예로, 공정 65600의 65610 내지 65612와 관련하여 논의된 결정과 유사한 결정을 행하는 결과로서). 65810에서, 데이터 세트 65802의 값이 다시 증가하는 결과로서, 섭취가능한 디바이스는 또 다른 유문 이동이 위장으로부터 십이지장으로 발생하였다고 결정하고 곧 이후에 섭취가능한 디바이스는 공장, 회장 및 맹장을 향해 진행한다.
데이터 세트 65802의 나머지는 위장관의 나머지 전체를 통해 측정된 청색 반사율 수준에 대한 측정된 녹색 반사율 수준의 비를 도시한다. 특히, 65812에서, 섭취가능한 디바이스는 회장과 맹장 사이의 이동점에 도달한다. 도 62와 관련하여 상기 논의된 바와 같이, 맹장으로의 이동은 시간에 걸친 측정된 녹색 반사율 및 측정된 청색 반사율의 비의 감소된 표준 편차에 의해 표시되며, 섭취가능한 디바이스는 측정치의 최근 세트의 표준 편차가 실질적으로, 공장 또는 회장으로부터 취해진 과거 측정치의 표준 편차보다 실질적으로 작다고 결정하는 것에 기초하여 맹장에 대한 이동을 검출하도록 구성될 수 있다.
도 64는 본 발명의 일부 구현예에 따른, 섭취가능한 디바이스가 위장관을 통해 이동함에 따른 이것의 위치를 결정할 때 이용될 수 있는, 십이지장으로부터 공장으로의 이동을 검출하기 위한 예시적인 단계의 흐름도이다. 도 64가 예시적인 목적으로 섭취가능한 디바이스와 관련하여 설명될 수 있을지라도, 이것은 제한하려는 것으로 의도되지 않고, 도 64에서 설명된 공정 65900의 일부 또는 전체는 본 명세서에서 논의된 임의의 디바이스에 적용될 수 있으며, 이들 섭취가능한 디바이스 중 임의의 디바이스가 도 64에서 설명된 공정의 하나 이상의 부분을 수행하기 위해 이용될 수 있다. 또한, 도 64의 특징는 본 명세서에서 설명된 임의의 다른 시스템, 방법 또는 공정과 조합될 수 있다. 예를 들면, 도 64에서의 공정에 의해 설명된 공정의 일부는 국소화 공정 65500에 (예로, 65520 내지 65524의 일부로서) 통합될 수 있다. 일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스는 십이지장에 있는 동안, 또는 십이지장으로의 진입을 검출하는 것에 응답하여 공정 65900을 수행할 수 있다. 다른 구현예에서, 섭취가능한 디바이스는 위장에 있는 동안, 또는 위장관으로의 진입을 검출하는 것에 응답하여 공정 65900을 수행할 수 있다. 또한, 공정 65900가 본 발명에서 설명된 임의의 다른 공정 (예로, 공정 65600)와 병행하여 수행될 수 있으며, 이는 섭취가능한 디바이스가 위장관의 이전 부분으로의 진입을 필수적으로 검출하지 않고 위장관의 다른 부분으로의 진입을 검출하는 것을 가능하게 할 수 있다.
예시적인 목적으로, 도 64는 단일 감지 서브 유닛 (예로, 감지 서브 유닛 65126)에 의해 단일 파장에서 발생된 단일 세트의 반사율 수준에 기초하여 발생하고 결정을 행하는 섭취가능한 디바이스의 관점에서 논의될 수 있다. 그러나, 섭취가능한 디바이스가 섭취가능한 디바이스의 원주의 주위에 배치된 다수의 상이한 감지 서브 유닛 (예로, 섭취가능한 디바이스의 윈도우 65114 뒤의 상이한 위치에 배치된 다수의 감지 서브 유닛)으로부터 다수의 파장의 조명을 발생시킬 수 있고, 결과적인 반사율의 각각이 별개의 데이터 세트로서 저장될 수 있음이 이해된다. 게다가, 반사율 수준의 이들 세트의 각각은 공정 65900의 다수의 버전을 구동함으로써 근육 수축을 검출하기 위해 이용될 수 있으며, 이들 중 각각은 상이한 센싱 서브 유닛에 의해 시행된 상이한 파장 또는 측정의 측정치로부터 얻어진 데이터 세트에 대응하는 상이한 세트의 반사율에 대한 데이터를 프로세싱한다.
65902에서, 섭취가능한 디바이스는 한 세트의 반사율 수준을 검색한다. 예를 들면, 섭취가능한 디바이스는 메모리로부터 (예로, PCB의 메모리 회로로부터) 이전에 기록된 반사율 수준의 데이터 세트를 검색할 수 있다. 반사율 수준의 각각은 (예로, 조명기를 통해) 섭취가능한 디바이스에 의해 발생된 조명으로부터 (예로, 검출기를 통해) 섭취가능한 디바이스에 의해 이전에 검출된 반사율에 대응할 수 있고, 주어진 반사율에서 검출된 광의 양을 나타내는 값을 표현할 수 있다. 그러나, 적외선, 가시광선, 또는 자외선 스펙트럼의 광과 같은 임의의 적절한 주파수의 광이 이용될 수 있음이 이해된다. 일부 구현예에서, 반사율 수준은 주기적 간격으로 섭취가능한 디바이스에 의해 이전에 검출된 반사율에 대응할 수 있다.
65904에서, 섭취가능한 디바이스는 데이터 세트의 반사율 수준의 새로운 측정치를 포함한다. 예를 들면, 섭취가능한 디바이스는 정기적인 간격으로, 또는 연동파를 검출하기에 충분한 속도로 새로운 반사율을 검출하도록 구성될 수 있다 (예로, 조명을 송신하고 감지 서브 유닛을 이용하여 결과적인 반사율을 검출함). 예를 들면, 섭취가능한 디바이스는 조명을 발생시키고 3초마다 한 번 (즉, 0.17Hz 신호를 검출하기 위한 잠재적인 최소 속도), 그리고 바람직하게, 0.1초와 같이 빠르거나 심지어 더 빠른, 더 높은 속도로 결과적인 반사율을 측정하도록 구성될 수 있다. 측정치 사이의 주기적 간격이 피험자의 종, 및 측정될 연동파의 예상된 주파수에 기초하여 필요에 따라 적응될 수 있음이 이해된다. 섭취가능한 디바이스가 65904에서 새로운 반사율 수준 측정을 행할 때마다, 새로운 데이터가 데이터 세트(예로, PCB의 메모리 회로 내에 저장된 데이터 세트)에 포함된다.
65906에서, 섭취가능한 디바이스는 슬라이딩 윈도우 필터를 데이터 세트에 적용함으로써 최근의 데이터의 제 1 서브세트를 얻는다. 예를 들면, 섭취가능한 디바이스는 데이터 세트로부터 1분 상당의 데이터를 검색할 수 있다. 데이터 세트가 1초마다 측정된 반사율에 대한 값을 포함하면, 이것은 약 60개의 데이터 포인트 상당의 데이터가 될 것이다. 윈도우의 크기가 연동파 (예로, 건강한 인간 피험자에 대해 약 0.05Hz 내지 0.33Hz 정도의 변동)를 검출하기에 충분히 큰 경우, 임의의 적합한 유형의 윈도우 크기가 이용될 수 있다. 일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스는 또한 예를 들면, 슬라이딩 윈도우 필터의 이용을 통해 얻어진 데이터의 제 1 서브세트로부터 이상점을 제거함으로써 데이터를 청소할 수 있다.
65908에서, 섭취가능한 디바이스는 최근의 데이터의 제 1 서브세트를 보간함으로써 최근의 데이터의 제 2 서브세트를 얻는다. 예를 들면, 섭취가능한 디바이스는 충분한 수의 데이터 포인트 (예로, 매 0.5초 또는 그 이상 이격된 데이터 포인트)를 갖는 데이터의 제 2 서브세트를 발생시키기 위해 데이터의 제 1 서브세트를 보간할 수 있다. 일부 구현예에서, 이것은 섭취가능한 디바이스가 65906에서 윈도우 필터를 적용하는 일부로서 제거될 수 있는 임의의 이상점 데이터 포인트를 또한 대체하는 것을 가능하게 할 수 있다.
65910에서, 섭취가능한 디바이스는 데이터의 제 2 서브세트로부터 정규화된 주파수 스펙트럼을 산출한다. 예를 들면, 섭취가능한 디바이스는 데이터의 제 2 서브세트를 시간 도메인 표현으로부터 주파수 도메인 표현으로 변환하기 위해 고속 푸리에 변환을 수행하도록 구성될 수 있다. 이용되는 애플리케이션, 및 데이터의 서브세트의 속성에 의존하여, 임의의 수의 적절한 절차(예로, 푸리에 변환 절차)가 데이터의 제 2 서브세트에 대한 주파수 스펙트럼을 결정하기 위해 이용될 수 있음이 이해된다. 예를 들면, 데이터의 제 2 서브세트의 샘플링 주파수 및 크기가 미리 알려질 수 있고, 섭취가능한 디바이스는 정규화된 이산 푸리에 변환(DFT) 매트릭스의 사전 저장된 값, 또는 메모리 (예로, PCB의 메모리 회로) 내에서, 관심있는 0.05Hz 내지 0.33Hz 주파수 성분에 대응하는 DFT 매트릭스의 행을 갖도록 구성될 수 있다. 이 경우에, 섭취가능한 디바이스는 적절한 주파수 스펙트럼을 발생시키기 위해 DFT 매트릭스와 데이터 세트 사이의 매트릭스 곱을 이용할 수 있다. 섭취가능한 디바이스에 의해 얻어질 수 있는 일 예시적인 데이터 세트 및 대응하는 주파수 스펙트럼은 도 65와 관련하여 더 상세하게 논의된다.
65912에서, 섭취가능한 디바이스는 정규화된 주파수 스펙트럼의 적어도 일부가 0.5Hz의 임계값보다 높은 00.05Hz 내지 0.33Hz 사이에 있는지의 여부를 결정한다. 건강한 인간 피험자의 연동파는 0.05Hz 내지 0.33Hz 사이의 속도로 발생하고, 연동파를 경험하는 섭취가능한 디바이스 (예로, 공장의 벽에서의 수축을 검출하는 섭취가능한 디바이스)는 유사한 0.05Hz 내지 0.33Hz 주파수를 따르는 검출된 반사율 수준의 진폭의 사인곡선 변동을 검출할 수 있다. 섭취가능한 디바이스가 0.05Hz 내지 0.33Hz 사이의 정규화된 주파수 스펙트럼의 일부가 0.5Hz의 임계값보다 크다고 결정하면, 이 측정치는 건강한 인간 피험자의 연동파와 일치할 수 있으며, 공정 65900은 섭취가능한 디바이스가 근육 수축이 검출되었음을 나타내는 데이터를 저장하는 65914로 진행한다. 대안적으로, 섭취가능한 디바이스가 0.05 Hz 내지 0.33 Hz 사이의 정규화된 주파수 스펙트럼의 어떠한 부분도 0.5의 임계값보다 크지 않다고 결정하면, 공정 65900은 새로운 측정을 행하고 새로운 근육 수축을 계속 모니터링하기 위해 65904로 직접 진행한다. 0.5 이외의 임계값이 이용될 수 있고, 정확한 임계치가 섭취가능한 디바이스에 의해 이용된 주파수 스펙트럼의 유형 및 샘플링 주파수에 의존할 수 있음이 이해된다.
65914에서, 섭취가능한 디바이스는 근육 수축이 검출되었음을 나타내는 데이터를 저장한다. 예를 들면, 섭취가능한 디바이스는 근육 수축이 검출되었음을 나타내고, 근육 수축이 검출된 시간을 나타내는 데이터를 메모리 (예로, PCB의 메모리 회로)에 저장할 수 있다. 일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스는 또한, 검출된 근육 수축의 총 수, 또는 주어진 시간 프레임에서 검출된 근육 수축의 수를 모니터링할 수 있다. 일부 구현예에서, 특정한 다수의 근육 수축을 검출하는 것은 섭취가능한 디바이스가 건강한 인간 피험자의 공장 내에 있는 것과 부합할 수 있다. 근육 수축을 검출한 후에, 공정 65900은 65916으로 진행한다.
65916에서, 섭취가능한 디바이스는 근육 수축의 총 수가 사전 결정된 임계 수를 초과하는지의 여부를 결정한다. 예를 들면, 섭취가능한 디바이스는 메모리로부터 (예로, PCB의 메모리 회로로부터) 검출된 근육 수축의 총 수를 검색하고, 총 수를 임계값과 비교할 수 있다. 일부 구현예에서, 임계값은 1, 또는 1보다 큰 임의의 수일 수 있다. 임계치가 클수록, 섭취가능한 디바이스가 이것이 공장에 진입했음을 나타내는 데이터를 저장하기 전에 더 많은 근육 수축이 검출될 필요가 있다. 실제로, 임계값을 3 또는 그보다 높게 설정하는 것은 섭취가능한 디바이스가 위양성 (false positives)을 검출하는 것을 방지할 수 있다 (예로, 위장관 기관의 자연적 이동으로 인해, 또는 피험자의 이동으로 인해). 수축의 총 수가 사전 결정된 임계 수를 초과하면, 공정 65900은 십이지장으로부터 공장으로의 이동의 검출을 나타내는 데이터를 저장하기 위해 65918로 진행한다. 대안적으로, 수축의 총 수가 사전 결정된 임계 수를 초과하지 않으면, 공정 65900은 데이터 세트에 반사율 수준의 새로운 측정치를 포함시키기 위해 65904로 진행한다. 시간에 걸쳐 검출된 근육 수축의 일 예시적인 플롯은 도 66과 관련하여 더 상세하게 논의된다.
65918에서, 섭취가능한 디바이스는 십이지장으로부터 공장으로의 이동의 검출을 나타내는 데이터를 저장한다. 예를 들면, 섭취가능한 디바이스는 공장에 도달되었음을 나타내는 데이터를 메모리 (예로, PCB의 메모리 회로로부터)에 저장할 수 있다. 일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스가 위장에 있는 동안 공정 65900의 전부 또는 일부를 수행하도록 구성되면, 섭취가능한 디바이스는 65918에서 위장으로부터 직접적으로 공장으로의 이동의 검출을 나타내는 데이터를 저장할 수 있다 (예로, 공정 65600을 이용하여 유문 이동이 검출되도록 십이지장을 통해 너무 빨리 이동하는 결과로서).
일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스는 섭취가능한 디바이스의 위치의 변화를 식별하는 것에 응답하여 섭취가능한 디바이스의 하우징 외부의 환경으로부터 유체 샘플을 얻도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 섭취가능한 디바이스는 섭취가능한 디바이스가 공장 내에 위치된다고 결정하는 것에 응답하여 (예로, 선택적 개구부 65116 및 선택적 회전 어셈블리 65118의 이용을 통해) 섭취가능한 디바이스의 하우징 외부의 환경으로부터 유체 샘플을 얻도록 구성될 수 있다. 일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스는 또한, 소장 세균 과다성장 (SIBO)과 같은 회수된 유체 샘플에 기초하여 특정 의학적 상태를 검출하기 위한 적절한 진단법을 구비할 수 있다.
일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스는 섭취가능한 디바이스의 위치의 변화를 식별하는 것에 응답하여 섭취가능한 디바이스로부터 위장관으로 섭취가능한 디바이스 내에 미리 저장되는 분배가능한 물질을 전달하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 섭취가능한 디바이스는 섭취가능한 디바이스 내에 (예로, 선택적 저장 서브 유닛 상의 저장 체임버 또는 공동 내에) 미리 저장된 분배가능한 물질을 가질 수 있고, 섭취가능한 디바이스는, 섭취가능한 디바이스가 공장 내에 위치된다고 섭취가능한 디바이스가 검출할 때 (예로, 선택적 개구부 및 선택적 회전 어셈블리의 이용을 통해) 위장관 내로 물질을 분배하도록 구성될 수 있다. 일부 구현예에서, 이것은 섭취가능한 디바이스가 위장관 내의 타겟된 위치에서 물질 (예로, 치료제 및 약제)을 전달하는 것을 가능하게 할 수 있다.
일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스는 검출된 근육 수축의 총 수에 기초하여 동작을 수행하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 섭취가능한 디바이스는 근육 수축의 총 수를 나타내는 데이터를 검색하고 (예로, PCB의 메모리 회로로부터), 이것을 건강한 개인의 근육 수축의 예상된 수와 비교하도록 구성될 수 있다. 반응하여, 섭취가능한 디바이스는 위장관 내로 물질을 분배할 수 있거나 (예로, 선택적 개구부 및 선택적 회전 어셈블리의 이용을 통해), 섭취가능한 디바이스의 하우징 외부의 환경으로부터 유체 샘플을 얻을 수 있다 (예로, 선택적 개구부 및 선택적 회전 어셈블리의 이용을 통해). 예를 들면, 섭취가능한 디바이스는 다수의 검출된 근육 수축이 비정상적이고, 예상된 수와 크게 다르다고 결정하는 것에 응답하여 샘플을 얻도록 구성될 수 있다. 또 다른 예로서, 섭취가능한 디바이스는 검출된 근육 수축이 건강한 개인에서 기능하는 위장관과 부합한다고 결정하는 것에 응답하여, 위장관으로 (예로, 약제와 같은) 물질을 전달하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 흐름도의 단계 및 설명이 단지 예시적임이 이해될 것이다. 흐름도의 단계 중 임의의 단계 및 설명은 수정되고/거나, 생략되고/거나, 재배열되고/거나, 대안의 순서로 또는 동시에 수행될 수 있으며, 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 2개 이상의 단계가 조합될 수 있거나, 임의의 추가적인 단계가 추가될 수 있다. 예를 들면, 섭취가능한 디바이스는 전체 계산 시간을 가속시키기 위해 다수의 데이터 세트의 평균 및 표준 편차를 동시에 산출할 수 있다 (예로, 각각의 하나의 데이터 세트가 반사율을 검출하기 위해 이용된 상이한 감지 서브 유닛 또는 상이한 파장의 반사율에 대응하는 다수의 데이터 세트). 또한, 도 64의 단계 및 설명이 본 명세서에서 설명된 임의의 다른 시스템, 디바이스, 또는 방법과 조합될 수 있고, 본 명세서에서 논의된 섭취가능한 디바이스 또는 시스템 중 임의의 것이 도 64에서의 단계 중 하나 이상을 수행하기 위해 이용될 수 있음에 유의해야 한다.
도 65는 본 발명의 일부 구현예에 따른, 십이지장으로부터 공장으로의 이동을 검출할 때 이용될 수 있는, 섭취가능한 디바이스의 일 예시적인 동작 동안 수집된 데이터를 도시하는 플롯이다. 도면 부호 651000은 섭취가능한 디바이스 (예로, 65908와 관련하여 논의된 데이터의 제 2 서브세트)에 의해 측정된 반사율 수준의 데이터 세트의 시간 도메인 플롯 651002을 도시한다. 일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스는 약 0.5초 떨어진 반 규칙적인 간격으로 데이터 포인트를 수집하도록 구성될 수 있다. 비교하여, 도면 부호 651050은 섭취가능한 디바이스에 의해 측정된 반사율 수준의 동일한 데이터 세트의 주파수 도메인 플롯 651004)을 도시한다 (예로, 섭취가능한 디바이스가 65910에서 주파수 스펙트럼을 산출하는 결과로서). 일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스는 임의의 편리한 수단을 통해 주파수 스펙트럼을 산출하도록 구성될 수 있다.
도면 부호 651050에서, 0.05 Hz 내지 0.33 Hz 사이의 주파수 651006의 범위는 근육 수축을 검출하기 위해 섭취가능한 디바이스가 검색하는 주파수의 범위일 수 있다. 도면 부호 651050에 도시된 바와 같이, 건강한 인간 개인의 연동 운동의 빈도와 일치하는 0.14Hz 부근의 주파수 도메인 플롯 651004에 강한 피크가 존재한다. 이 경우에, 주파수 도메인 플롯 651004을 분석하는 섭취가능한 디바이스는 데이터가 검출된 근육 수축과 일치한다고 결정하도록 구성될 수 있고 (예로, 공정 65900의 65912와 유사한 공정을 이용하여), 근육 수축이 검출되었음을 나타내는 데이터를 저장할 수 있다 (예로, PCB의 메모리 회로에). 근육 수축이 118분으로 끝나는 1분의 데이터 윈도우로부터 검출되었기 때문에, 섭취가능한 디바이스는 또한, 118분 표시 (즉, 섭취가능한 디바이스가 켜지고 118분 전에 피험자에 의해 섭취되었음을 나타낼 수 있음)에서 근육 수축이 검출되었음을 나타내는 데이터를 저장할 수 있다.
도 66은 본 발명의 일부 구현예에 따른, 섭취가능한 디바이스가 위장관을 통해 이동함에 따른 이것의 위치를 결정할 때 이용될 수 있는, 시간에 걸쳐 섭취가능한 디바이스에 의해 검출된 근육 수축을 나타내는 플롯이다. 일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스는 근육 수축을 검출하고, (예로, 공정 65900의 65914의 일부로서) 각각의 근육 수축이 검출된 때를 나타내는 데이터를 저장하도록 구성될 수 있다. 플롯 651100은 시간에 걸쳐 검출된 근육 수축 651106을 도시하고, 각각의 근육 수축은 y축 상의 "0"으로부터 "1"까지 도달하는 수직선으로 표현된다.
651102에서, 10분 표시 주위에서, 섭취가능한 디바이스는 먼저 십이지장에 진입한다(예로, 섭취가능한 디바이스가 공정 65600을 수행함으로써 결정된 바와 같이). 이 직후에, 651108에서, 섭취가능한 디바이스는 공장에서 형성되는 강한 연동파를 나타낼 수 있는 몇몇 근육 수축을 빠르게 연속적으로 검출하기 시작한다. 나중에 651110 주위에서, 섭취가능한 디바이스는 간헐적인 근육 수축을 계속해서 검출하고, 이는 회장 내의 섭취가능한 디바이스와 일치할 수 있다. 마지막으로, 651104에서 섭취가능한 디바이스는 소장 밖에서 맹장으로 이동한다. 특히, 섭취가능한 디바이스는 소장의 회장 부분과 비교하여 소장의 공장 부분에서보다 빈번한 근육 수축을 검출하고, 섭취가능한 디바이스는 소장을 빠져나온 후에 임의의 근육 수축을 측정하지 않는다. 일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스는 이 정보를 국소화 공정에 통합할 수 있다. 예를 들면, 섭취가능한 디바이스는 검출된 근육 수축의 빈도 (예로, 주어진 10분 윈도우에서 측정된 근육 수축의 수)가 임계 수 미만으로 떨어졌다고 결정하는 것에 응답하여 공장으로부터 회장으로의 이동을 검출하도록 구성될 수 있다. 또 다른 예로서, 섭취가능한 디바이스는 임계 시간 기간 동안 어떠한 근육 수축도 검출되지 않았다고 결정하는 것에 응답하여 회장으로부터 맹장으로의 이동을 검출하도록 구성될 수 있다. 이들 예가 예시적인 것이고, 제한하지 않도록 의도되고, 근육 수축의 측정이 명세서에서 논의된 다른 공정, 시스템, 또는 방법 중 임의의 것과 조합될 수 있음이 이해된다.
도 66은 공장으로부터 회장으로의 디바이스의 이동을 결정하기 위한 특정 구현예에 대한 흐름도 651200이다. 일반적으로, 공장이 회장보다 더 빨갛고 혈관이 많음에 유의해야 할 것이다. 게다가, 일반적으로 회장과 비교하여, 공장은 더 많은 장간막 지방을 갖는 더 두꺼운 장벽을 갖는다. 공장과 회장 사이의 이 차는 회장에 대한 공장의 광 반응의 차를 야기할 것으로 예상된다. 선택적으로, 하나 이상의 광 신호는 광 응답의 차를 조사하기 위해 이용될 수 있다. 예를 들면, 공정은 반사된 적색광, 청색광, 녹색광, 녹색광에 대한 적색광의 비, 청색광에 대한 적색광의 비, 및/또는 청색광에 대한 녹색광의 비에서의 광 응답의 변화를 모니터링하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 반사된 적색광이 공정에서 검출된다.
흐름도 651200는 단일 슬라이딩 윈도우 공정을 표현한다. 단계 651210에서, 공장 기준 신호는 광 반사에 기초하여 결정된다. 전형적으로, 이 신호는 디바이스가 공장에 진입하는 것으로 결정된 이후의 일정 기간에 걸친 평균 신호 (예로, 반사된 적색광)와 같다. 일정 기간은 예를 들면, 5분 내지 40분 (예로, 10분 내지 30분, 15분 내지 25분)일 수 있다. 단계 651220에서, 단계 651210에서 이용된 일정 기간 직후에 검출된 신호 (예로, 반사된 적색광)는 단계 651210에서 결정된 기준 신호로 정규화된다. 단계 651230에서, 신호 (예로, 반사된 적색광)가 검출된다. 단계 651240에서, 단일 슬라이딩 윈도우에 기초하여 검출된 평균 신호가 신호 임계치와 비교된다. 단계 651240에서 신호 임계치는 일반적으로, 단계 651210에서 결정된 공장 기준 신호의 기준 신호의 일부이다. 예를 들면, 신호 임계치는 공장 기준 신호의 60% 내지 90% (예로, 70% 내지 80%)일 수 있다. 평균 신호가 신호 임계치를 초과하면, 공정은 단계 651250에서 디바이스가 회장에 진입하였다고 결정한다. 평균 신호가 신호 임계치를 초과하지 않으면, 공정은 단계 651230으로 되돌아간다.
도 68은 2개의 슬라이딩 윈도우 공정을 이용하여 공장으로부터 회장으로의 디바이스의 이동을 결정하기 위한 특정 구현예에 대한 흐름도 651200이다. 단계 651310에서, 공장 기준 신호는 광 반사에 기초하여 결정된다. 전형적으로, 이 신호는 디바이스가 공장에 진입하기로 결정된 이후의 일정 기간에 걸친 평균 신호 (예로, 반사된 적색광)와 같다. 일정 기간은 예를 들면, 5분 내지 40분 (예로, 10분 내지 30분, 15분 내지 25분)일 수 있다. 단계 651320에서, 단계 651310에서 이용된 일정 기간 직후에 검출된 신호 (예로, 반사된 적색광)는 단계 651310에서 결정된 기준 신호로 정규화된다. 단계 651330에서, 신 호(예로, 반사된 적색광)가 검출된다. 단계 651340에서, 2개의 슬라이딩 윈도우에 기초하여 검출된 신호의 평균 차가 신호 임계치와 비교된다. 단계 651340에서의 신호 임계치는 검출된 신호의 평균 차가 제 1 윈도우의 검출된 신호의 배수 (예로, 1.5배 내지 5배, 2배 내지 4배)를 초과하는지의 여부에 기초한다. 신호 임계치가 초과되면, 공정은 단계 651350에서 디바이스가 회장에 진입한 것으로 결정한다. 신호 임계치가 초과되지 않으면, 공정은 단계 651330으로 되돌아간다.
도 68은 회장으로부터 맹장으로의 디바이스의 이동을 결정하기 위한 특정 구현예를 위한 공정에 대한 흐름도 651400이다. 일반적으로, 공정은 반사된 광 신호 (예로, 적색광, 청색광, 녹색광, 녹색광에 대한 적색광의 비, 청색광에 대한 적색광의 비, 및/또는 청색광에 대한 녹색광의 비)의 변화를 검출하는 단계를 수반한다. 일부 구현예에서, 공정은 반사된 녹색광에 대한 반사된 적색광의 비의 변화를 검출하는 단계, 및 또한 반사된 청색광에 대한 반사된 녹색광의 비의 변화를 검출하는 단계를 포함한다. 일반적으로, 공정 651400에서, 공정 65600과 관련하여 논의된 슬라이딩 윈도우 분석 (제 1 및 제 2 윈도우)이 계속된다.
단계 651410은 검출된 신호에 제 1 임계치 예로, 검출된 녹색광에 대한 검출된 적색광의 비를 설정하는 단계, 및 검출된 신호에 대한 변동 계수 예로, 검출된 청색광에 대한 검출된 녹색광의 비에 대한 변동 계수에 대한 제 2 임계치를 설정하는 단계를 포함한다. 제 1 임계치는 제 1 윈도우에서 평균 신호(예로, 검출된 녹색광에 대한 검출된 적색광의 비)의 일부(예로, 0.5 내지 0.9, 0.6 내지 0.8), 또는 2개의 윈도우에서의 검출된 신호 (예로, 검출된 녹색광에 대한 검출된 적색광의 비) 사이의 평균 차의 일부 (예로, 0.4 내지 0.8, 0.5 내지 0.7)로 설정될 수 있다. 제 2 임계치는 0.1 (예로, 0.05, 0.02)로 설정될 수 있다.
단계 651420은 제 1 및 제 2 임계치와 비교하기 위해 이용될 제 1 및 제 2 윈도우에서 신호를 검출하는 단계를 포함한다.
단계 651430은 검출된 신호를 제 1 및 제 2 임계치와 비교하는 단계를 포함한다. 대응하는 값이 제 1 임계치 미만이 아니거나 대응하는 값이 제 2 임계치 미만이 아니면, 디바이스가 회장을 떠나지 않았고 맹장에 진입하였다고 결정되며, 공정은 단계 651420으로 되돌아간다. 대응하는 값이 제 1 임계치 미만이고 대응하는 값이 제 2 임계치 미만이면, 디바이스가 회장을 떠났고 맹장에 진입하였다고 결정되며, 단계 651440으로 진행한다.
단계 651450은 디바이스가 회장을 떠나고 맹장에 진입하는 것으로 결정되었다는 것이 처음인지의 여부를 결정하는 단계를 포함한다. 디바이스가 회장을 떠나고 맹장에 진입하는 것으로 결정되었다는 것이 처음이면, 공정은 단계 651460으로 진행한다. 디바이스가 회장을 떠났고 맹장에 진입하였다는 것이 처음이 아니면, 공정은 단계 651470으로 진행한다.
단계 651460은 기준 신호를 설정하는 단계를 포함한다. 이 단계에서, 광 신호(예로, 검출된 녹색광에 대한 검출된 적색광의 비)는 기준 신호와 같다.
단계 651470은 디바이스가 맹장을 떠나 회장으로 되돌아갔는지의 여부를 결정하는 단계를 포함한다. 대응하는 검출된 신호 (예로, 검출된 녹색광에 대한 검출된 적색광의 비)가 통계적으로, 기준 신호 (단계 651460에서 결정됨)와 비교가능하고 대응하는 검출된 신호에 대한 변동 계수 (예로, 검출된 청색광에 대한 검출된 녹색광의 비)가 제 2 임계치를 초과하면, 디바이스는 맹장을 떠나 회장으로 되돌아간 것으로 결정된다. 디바이스가 맹장을 떠나 회장으로 되돌아갔다고 결정되면, 공정은 단계 651480으로 진행한다.
단계 651480은 일정 기간 (예로, 적어도 1분, 5분 내지 15분) 동안 관련 광 신호를 계속해서 검출하는 단계를 포함한다.
단계 651490은 단계 651480에서 결정된 신호가 디바이스가 회장에 재진입했음을 나타내는지 (단계 651470에서 논의된 방법론을 이용하여)의 여부를 결정하는 단계를 포함한다. 신호가 디바이스가 회장에 다시 진입했음을 나타내면, 공정은 단계 651420으로 진행한다. 신호가 디바이스가 맹장에 있음을 나타내면, 공정은 단계 651492으로 진행한다.
단계 651492는 일정 기간 (예로, 적어도 30분, 적어도 1시간, 적어도 2시간) 동안 관련 광 신호를 계속 모니터링하는 단계를 포함한다.
단계 651494는 단계 651492)에서 결정된 신호가 디바이스가 회장에 재진입했음을 나타내는지 (단계 651470에서 논의된 방법론을 이용하여)의 여부를 결정하는 단계를 포함한다. 신호가 디바이스가 회장에 재진입했음을 나타내면, 공정은 단계 651420으로 진행한다. 신호가 디바이스가 맹장에 있음을 나타내면, 공정은 단계 651496로 진행한다.
단계 651496에서, 공정은 디바이스가 맹장에 있다고 결정한다.
도 70은 맹장으로부터 결장으로의 디바이스의 이동을 결정하기 위한 특정 구현예에 대한 공정에 대한 흐름도 651500이다. 일반적으로, 공정은 반사된 광 신호 (적색광, 청색광, 녹색광, 녹색광에 대한 적색광의 비, 청색광에 대한 적색광의 비, 및/또는 청색광에 대한 녹색광의 비)의 변화를 검출하는 단계를 수반한다. 일부 구현예에서, 공정은 반사된 녹색광에 대한 반사된 적색광의 비의 변화를 검출하는 단계, 및 또한 반사된 청색광의 비의 변화를 검출하는 단계를 포함한다. 일반적으로, 공정 651500에서, 공정 651400와 관련하여 논의된 슬라이딩 윈도우 분석 (제 1 및 제 2 윈도우)이 계속된다.
단계 651510에서, 광 신호 (예로, 반사된 녹색 신호에 대한 반사된 적색 신호의 비, 및 반사된 청색 신호)는 디바이스가 맹장에 있는 동안에 (예로, 단계 651480 동안에) 일정 기간 (예로, 적어도 1분, 적어도 5분, 적어도 10분) 동안 수집된다. 기록된 광 신호에 대한 평균값(예로, 반사된 녹색 신호에 대한 반사된 적색 신호의 비, 및 반사된 청색 신호)은 맹장 기준 신호를 확립한다.
단계 651520에서, 광 신호는 디바이스가 맹장에 진입하였다고 결정된 후에 검출된다 (예로, 단계 651440). 광 신호는 맹장 기준 신호로 정규화된다.
단계 651530은 디바이스가 결장에 진입했는지의 여부를 결정하는 단계를 수반한다. 이것은 3개의 상이한 기준 중 하나가 충족되는지의 여부를 결정하는 단계를 포함한다. 제 1 기준은 검출된 광 신호의 비 (예로, 검출된 녹색에 대한 검출된 적색 신호의 비)의 평균 차가 제 2 윈도우에서 대응하는 신호 (예로, 감지된 녹색에 대한 감지된 적색 신호의 비)의 표준 편차의 1보다 큰 배수 (예로, 2×, 3×, 4×)이면 충족된다. 제 2 기준은 검출된 광 신호의 평균 (예로, 검출된 녹색광에 대한 검출된 적색광의 비)이 주어진 값을 초과하면 (예로, 1을 초과하면) 충족된다. 제 3 기준은 제 1 윈도우에서의 광 신호 (예로, 검출된 청색광)의 변동 계수가 주어진 값을 초과하면 (예로, 0.2를 초과하면) 충족된다. 3개의 기준 중 임의의 것이 충족되면, 공정은 단계 651540으로 진행한다. 달리, 3개의 기준 중 어느 것도 충족되지 않고, 공정은 단계 651520으로 되돌아간다.
예시적인 목적으로, 본 발명은 주로 섭취가능한 디바이스의 다수의 상이한 예시적인 구현예, 및 위장관 내의 섭취가능한 디바이스의 위치를 결정하기 위한 방법의 예시적인 구현예에 초점을 맞춘다. 그러나, 구성될 수 있는 가능한 섭취가능한 디바이스는 이들 구현예로 제한되지 않고, 형태 및 설계의 변형은 디바이스의 기능 및 동작을 크게 변경시키지 않고 이루어질 수 있다. 유사하게, 위장관 내의 섭취가능한 디바이스의 위치를 결정하기 위한 가능한 절차는 논의된 특정 절차 및 구현예 (예로, 공정 65500, 공정 65600, 공정 65900, 공정 651200, 공정 651300, 공정 651400 및 공정 651500)로 제한되지 않는다. 또한, 본 명세서에서 설명된 섭취가능한 디바이스의 적용은 단지 데이터를 수집하고, 위장관의 일부를 샘플링하고 검사하거나, 약제를 전달하는 것으로 제한되지 않는다. 예를 들면, 일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스는 다수의 질병을 진단하기 위한 다수의 화학적, 전기적, 또는 광학적 진단을 포함하도록 적응될 수 있다. 유사하게, 신체 현상 또는 다른 생리학적 품질을 측정하기 위한 다수의 상이한 센서가 섭취가능한 디바이스 상에 포함될 수 있다. 예를 들면, 섭취가능한 디바이스는 위장관에서 특정 화학적 화합물 또는 불순물의 높은 수준을 측정하도록 적응될 수 있거나, 샘플링 체임버에 통합된 국소화, 샘플링, 및 적절한 진단의 조합 및 분석법 기술은 특히, 소장 박테리아 과다성장 (SIBO)의 존재를 결정하기 위해 잘 적합할 수 있다.
소프트웨어 (예로, PCB 65120 내의 제어 회로에 의해 실행된 소프트웨어)를 통해 구현되는 본 명세서에서 설명된 섭취가능한 디바이스의 다양한 구현예의 요소의 적어도 일부는 객체 지향 프로그래밍, 스크립팅 언어 또는 둘 모두와 같은 고 수준의 절차 언어로 작성될 수 있다. 이에 따라, 프로그램 코드는 C, C++ 또는 임의의 다른 적절한 프로그래밍 언어로 기록될 수 있으며, 객체 지향 프로그래밍 분야의 당업자에게 알려진 바와 같이 모듈 또는 클래스를 포함할 수 있다. 선택적으로, 또는 이에 추가하여 소프트웨어를 통해 구현되는 본 명세서에서 설명된 섭취가능한 디바이스의 구현예의 요소 중 적어도 일부는 필요에 따라 어셈블리 언어, 기계 언어 또는 펌웨어로 기록될 수 있다. 어느 하나의 경우에, 언어는 컴파일링되거나 해석된 언어일 수 있다.
섭취가능한 디바이스를 구현하기 위해 이용된 프로그램 코드의 적어도 일부는 본 명세서에서 설명된 구현예 중 적어도 하나의 기능을 구현하기 위해 프로세서, 운영 체제 및 연관 하드웨어 그리고 소프트웨어를 갖는 범용 또는 특수 목적의 프로그래밍가능한 컴퓨팅 디바이스에 의해 판독가능한 컴퓨터 판독가능한 매체 상에 또는 저장 매체 상에 저장될 수 있다. 프로그램 코드는 컴퓨팅 디바이스에 의해 판독될 때, 본 명세서에서 설명된 방법 중 적어도 하나를 수행하기 위해 새로운, 특정의 그리고 사전 정의된 방식으로 동작하도록 컴퓨팅 디바이스를 구성한다.
또한, 본 명세서에서 설명된 예시적인 구현예의 시스템, 디바이스, 및 방법과 연관된 프로그램 중 적어도 일부는 하나 이상의 프로세서에 대한 컴퓨터 이용가능한 명령어를 지닌 컴퓨터 판독가능한 매체를 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품에서 분산될 수 있다. 매체는 하나 이상의 디스켓, 콤팩트 디스크, 테이프, 칩, 및 자성 및 전자 저장장치와 같지만, 그들로 제한되지 않는 비 일시적 형태를 포함하는 다양한 형태로 제공될 수 있다. 일부 구현예에서, 매체는 유선 송신, 위성 송신, 인터넷 송신(예로, 다운로드), 매체, 디지털 및 아날로그 신호, 등과 같지만, 그들로 제한되지는 않는 본질적으로 일시적인 것일 수 있다. 컴퓨터 이용가능한 명령어는 또한, 컴파일링되고 컴파일링되지 않은 코드를 포함하는 다양한 형식일 수 있다.
상기 설명된 기술은 컴퓨터 상에서 실행하기 위해 소프트웨어를 이용하여 구현될 수 있다. 예를 들면, 소프트웨어는, 각각이 적어도 하나의 프로세서, 적어도 하나의 데이터 저장 시스템 (휘발성 및 비 휘발성 메모리 및/또는 저장 요소를 포함하는), 적어도 하나의 입력 디바이스 또는 포트, 및 적어도 하나의 출력 디바이스 또는 포트를 포함하는 하나 이상의 프로그래밍되거나 프로그래밍가능한 컴퓨터 시스템 (분산형, 클라이언트/서버, 또는 그리드와 같은 다양한 아키텍처일 수 있음) 상에서 실행하는 하나 이상의 컴퓨터 프로그램에서 절차를 형성한다.
소프트웨어는 범용 또는 특수 목적의 프로그래밍가능한 컴퓨터에 의해 판독가능한, CD-ROM과 같은 저장 매체 상에 제공되거나 네트워크의 통신 매체를 통해 이것이 실행되는 컴퓨터에 전달될 수 있다(전파된 신호로 인코딩됨). 모든 기능은 특수 목적의 컴퓨터 상에서, 또는 보조프로세서(coprocessors)와 같은, 특수 목적의 하드웨어를 이용하여 수행될 수 있다. 소프트웨어는 소프트웨어에 의해 명시된 계산의 상이한 부분이 상이한 컴퓨터에 의해 수행되는 분산형 방식으로 구현될 수 있다. 각각의 이러한 컴퓨터 프로그램은 바람직하게, 저장 매체 또는 디바이스가 본 명세서에서 설명된 절차를 수행하기 위해 컴퓨터 시스템에 의해 판독될 때 컴퓨터를 구성하고 동작시키기 위해, 범용 또는 특수 목적의 프로그래밍가능한 컴퓨터에 의해 판독가능한 저장 매체 또는 디바이스(예로, 고체 상태 메모리 또는 매체, 또는 자성 또는 광학 매체) 상에 저장되거나 이것으로 다운로드된다. 본 발명의 시스템은 또한, 컴퓨터 프로그램으로 구성된 컴퓨터 판독가능한 저장 매체로서 구현되도록 고려될 수 있고, 여기서 그렇게 구성된 저장 매체는 컴퓨터 시스템이 본 명세서에서 설명된 기능을 수행하기 위해 특정의 그리고 사전 정의된 방식으로 동작하게 한다.
예시적인 목적으로, 본 명세서에서 주어진 예는 주로 섭취가능한 디바이스의 다수의 상이한 예시적인 구현예에 초점을 맞춘다. 그러나, 구성될 수 있는 가능한 섭취가능한 디바이스는 이들 구현예로 제한되지 않고, 일반적인 형태 및 설계의 변형은 디바이스의 기능 및 동작을 크게 변경하지 않고 이루어질 수 있다. 예를 들면, 섭취가능한 디바이스의 일부 구현예는, 각각이 실질적으로 디바이스의 대향 단부 상에 위치된 2개의 세트의 축 감지 서브 유닛과 함께, 실질적으로 디바이스의 중간을 향한 샘플링 체임버를 특징으로 할 수 있다. 게다가, 섭취가능한 디바이스의 적용은 단지 데이터를 수집하고, 위장관의 일부를 샘플링하고 검사하거나, 약제를 전달하는 것으로 제한되지 않는다. 예를 들면, 일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스는 다수의 질병을 진단하기 위한 다수의 화학적, 전기적, 또는 광학적 진단을 포함하도록 적응될 수 있다. 유사하게, 신체 현상 또는 다른 생리학적 품질을 측정하기 위한 다수의 상이한 센서가 섭취가능한 디바이스 상에 포함될 수 있다. 예를 들면, 섭취가능한 디바이스는 위장관에서 특정 피분석물, 화학적 화합물 또는 불순물의 높은 수준을 측정하도록 적응될 수 있거나, 샘플링 체임버에 통합된 국소화, 샘플링, 및 적절한 진단의 조합 및 분석법 기술은 특히, 소장 박테리아 과다성장 (SIBO)의 존재를 결정하기 위해 잘 적합할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 설명된 구현예가 위장관에서의 섭취가능한 디바이스에 초점을 맞추었을지라도, 도 1 내지 도 64에서 설명된 이러한 섭취가능한 디바이스가 여성 생식기관 (female reproductive tract), 등과 같지만 그들로 제한되지 않는, 신체의 다른 부분에서의 약제 및 치료제를 포함하는 재료를 전달하기 위해 이용될 수 있음에 유의한다.
시스템, 공정 및 장치의 다양한 구현예는 본 명세서에서 단지 예로서 설명되었다. 임의의 하나의 구현예에서 설명된 특징 및 제한이 본 명세서의 임의의 다른 구현예에 적용될 수 있으며, 하나의 구현예와 관련된 흐름도 또는 예가 임의의 다른 구현예와 적합한 방식으로 결합되거나, 상이한 순서로 행해지거나, 동시에 행해질 수 있음이 고려된다. 상기 설명된 시스템 및/또는 방법이 다른 시스템 및/또는 방법에 적용될 수 있거나, 그에 따라 이용될 수 있음에 유의해야 한다. 이들 예시적인 구현예에 대한 다양한 수정 및 변형은 실시예의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 이루어질 수 있고, 이는 첨부된 실시예에 의해서만 제한된다. 첨부된 실시예에는 전체적으로 설명과 일치하는 가장 넓은 해석이 주어져야 한다.
본 명세서에서 설명된 주제 및 동작의 구현은 디지털 전자 회로에 의해, 또는 본 명세서 및 그 구조적 등가물에 개시된 구조를 포함하는 컴퓨터 소프트웨어, 펌웨어, 또는 하드웨어를 통해, 또는 그들 중 하나 이상의 조합으로 구현될 수 있다. 본 명세서에서 설명된 주제의 구현은 하나 이상의 컴퓨터 프로그램, 즉 데이터 프로세싱 장치에 의한 실행을 위해, 또는 상기 데이터 프로세싱 장치의 동작을 제어하기 위해 컴퓨터 저장 매체 상에 인코딩된 컴퓨터 프로그램 명령어의 하나 이상의 모듈로서 구현될 수 있다.
컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독가능한 저장 디바이스, 컴퓨터 판독가능한 저장 기판, 랜덤 또는 직렬 액세스 메모리 어레이 또는 디바이스, 또는 그들 중 하나 이상의 조합일 수 있거나, 그들에 포함될 수 있다. 게다가, 컴퓨터 저장 매체가 전파된 신호가 아닐지라도, 컴퓨터 저장 매체는 인위적으로 발생된 전파된 신호로 인코딩된 컴퓨터 프로그램 명령어의 소스 또는 목적지일 수 있다. 컴퓨터 저장 매체는 또한, 하나 이상의 별개의 물리적 부품 또는 매체(예로, 다수의 CD, 디스크, 또는 다른 저장 디바이스)일 수 있거나, 그들에 포함될 수 있다.
본 명세서에서 설명된 동작은 하나 이상의 컴퓨터 판독가능한 저장 디바이스 상에 저장되거나 다른 소스로부터 수신된 데이터에 대해 데이터 프로세싱 장치에 의해 수행된 동작으로서 구현될 수 있다.
용어 "데이터 프로세싱 장치"는 예로, 프로그래밍가능한 프로세서, 컴퓨터, 칩 상의 시스템, 또는 상기 언급한 것 중 복수의 것, 또는 상기 언급한 것의 조합을 포함하는, 데이터를 프로세싱하기 위한 모든 종류의 장치, 디바이스, 및 기계를 포함한다. 장치는 특수 목적의 논리 회로, 예로서 필드 프로그래밍가능한 게이트 어레이(FPGA) 또는 주문형 반도체(ASIC)을 포함할 수 있다. 장치는 또한, 하드웨어 이외에, 문제의 컴퓨터 프로그램을 위한 실행 환경을 생성하는 코드, 예로서 프로세서 펌웨어, 프로토콜 스택, 데이터베이스 관리 시스템, 운영 체제, 크로스 플랫폼 런타임 환경, 가상 기계, 또는 그들 중 하나 이상의 조합을 구성하는 코드를 포함할 수 있다. 디바이스 및 실행 환경은 웹 서비스, 분산형 컴퓨팅 및 그리드 컴퓨팅 인프라스트럭처와 같은, 다양한 상이한 컴퓨팅 모델 인프라스트럭처를 실현할 수 있다.
컴퓨터 프로그램(프로그램, 소프트웨어, 소프트웨어 애플리케이션, 스크립트, 또는 코드로서 또한 알려짐)은 컴파일링되거나 해석된 언어, 선언적 또는 절차 언어를 포함하는, 임의의 형태의 프로그래밍 언어로 기록될 수 있으며, 이것은 독립형 프로그램으로서 또는 컴퓨팅 환경에서 이용하기 위해 적합한 모듈, 부품, 서브루틴, 객체, 또는 다른 유닛으로서 포함하는 임의의 형태로 배치될 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 파일 시스템의 파일에 대응할 수 있지만, 그렇게 할 필요가 없다. 프로그램은 다른 프로그램이나 데이터(예로, 마크업 언어 문서에 저장된 하나 이상의 스크립트)를 보유하는 파일의 일부에, 문제의 프로그램에 전용된 단일 파일에, 또는 다수의 조정된 파일(예로, 하나 이상의 모듈, 서브 프로그램, 또는 코드의 일부를 저장하는 파일)에 저장될 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 하나의 컴퓨터 또는 하나의 사이트 상에 위치되거나 다수의 사이트에 걸쳐 분산되고 통신 네트워크에 의해 상호연결되는 다수의 컴퓨터 상에서 실행되도록 배치될 수 있다.
본 명세서에서 설명된 공정 및 논리 흐름은 입력 데이터를 동작시키고 출력을 발생시킴으로써 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 컴퓨터 프로그램을 실행하는 하나 이상의 프로그래밍가능한 프로세서에 의해 수행될 수 있다. 공정 및 논리 흐름은 또한, 예로서 필드 프로그래밍가능한 게이트 어레이(FPGA) 또는 주문형 반도체(ASIC)와 같은 특수 목적의 논리 회로에 의해 수행될 수 있고, 장치는 또한, 상기 특수 목적의 논리 회로로서 구현될 수 있다.
컴퓨터 프로그램의 실행을 위해 적합한 프로세서는 예로, 범용 및 특수 목적 둘 모두의 마이크로프로세서, 그리고 임의의 종류의 디지털 컴퓨터의 임의의 하나 이상의 프로세서를 포함한다. 일반적으로, 프로세서는 판독 전용 메모리 또는 랜덤 액세스 메모리 또는 둘 모두로부터 명령어 및 데이터를 수신할 것이다. 컴퓨터의 필수 요소는 명령어 및 명령어 그리고 데이터를 저장하기 위한 하나 이상의 메모리 디바이스에 따라 동작을 수행하기 위한 프로세서이다. 일반적으로, 컴퓨터는 또한, 데이터를 저장하기 위한 하나 이상의 대용량 저장 디바이스 (예로, 자성, 광 자성 디스크, 또는 광 디스크)를 포함하거나, 상기 하나 이상의 대용량 저장 디바이스로부터 데이터를 수신하거나 그들로 데이터를 전달하거나, 둘 모두를 위해 동작가능하게 결합될 것이다. 그러나, 컴퓨터는 이러한 디바이스를 가질 필요가 없다. 게다가, 컴퓨터는 또 다른 디바이스 예로, 몇 가지 언급하자면 모바일 전화, 개인 휴대용 정보 단말기(PDA), 모바일 오디오 또는 비디오 플레이어, 게임 콘솔, 위성 위치 확인 시스템(GPS) 수신기, 또는 휴대용 저장 디바이스(예로, 범용 직렬 버스(USB) 플래시 드라이브)에 내장될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 명령어 및 데이터를 저장하기 위해 적합한 디바이스는 예로, 반도체 메모리 디바이스 예로, EPROM, EEPROM, 및 플래시 메모리 디바이스; 자성 디스크, 예로서 내부 하드 디스크 또는 착탈가능한 디스크; 광 자성 디스크; 및 CD ROM 및 DVD-ROM 디스크를 포함하는 모든 형태의 비 휘발성 메모리, 매체 및 메모리 디바이스를 포함한다. 프로세서 및 메모리는 특수 목적의 논리 회로에 의해 보충되거나, 그 안에 통합될 수 있다.
이용자와의 상호작용을 제공하기 위해, 본 명세서에서 설명된 주제의 구현은, 이용자가 입력을 컴퓨터에 제공할 수 있는 이용자 및 키보드와 포인팅 디바이스 예로, 마우스 또는 트랙볼에 정보를 디스플레이하기 위한, 디스플레이 디바이스 예로, 음극선관(CRT) 또는 액정 디스플레이(LCD) 모니터를 갖는 컴퓨터 상에서 구현될 수 있다. 다른 종류의 디바이스는 또한, 이용자와의 상호작용을 제공하기 위해 이용될 수 있다: 예를 들면, 이용자에게 제공된 피드백은 임의의 형태의 감지 피드백 예로, 시각 피드백, 청각 피드백, 또는 촉각 피드백일 수 있고; 이용자로부터의 입력은 음향, 음성, 또는 촉각 입력을 포함하는 임의의 형태로 수신될 수 있다. 게다가, 컴퓨터는 이용자에 의해 이용되는 디바이스로부터 문서를 주고 받음으로써; 예를 들면, 웹 브라우저로부터 수신된 요청에 응답하여 이용자의 이용자 디바이스 상의 웹 브라우저에 웹 페이지를 전송함으로써 이용자와 상호작용할 수 있다.
본 명세서에서 설명된 주제의 구현은 예로, 데이터 서버와 같은 백 엔드 부품을 포함하거나, 예로서 애플리케이션 서버와 같은 미들웨어 부품을 포함하거나, 프론트 엔드 부품 예로, 이용자가 본 명세서에서 설명된 주제의 구현과 상호작용할 수 있는 그래픽 디스플레이 또는 웹 브라우저를 갖는 이용자 컴퓨터, 또는 하나 이상의 이러한 백 엔드, 미들웨어, 또는 프론트 엔드 부품의 임의의 조합을 포함하는 컴퓨팅 시스템에서 구현될 수 있다. 시스템의 부품은 디지털 데이터 통신의 임의의 형태 또는 매체 예로, 통신 네트워크에 의해 상호연결될 수 있다. 통신 네트워크의 예는 로컬 영역 네트워크("LAN") 및 광역 네트워크("WAN"), 네트워크 간(예로, 인터넷), 및 피어 투 피어 네트워크(예로, 애드 혹 피어 투 피어 네트워크)를 포함한다.
컴퓨팅 시스템은 이용자 및 서버를 포함할 수 있다. 이용자 및 서버는 일반적으로 서로 멀리 떨어져 있으며 전형적으로 통신 네트워크를 통해 상호작용한다. 이용자 및 서버의 관계는 각각의 컴퓨터 상에서 구동되고 서로 이용자 서버 관계를 갖는 컴퓨터 프로그램의 덕택으로 발생한다. 일부 구현예에서, 서버는 (예로, 이용자 디바이스와 상호작용하는 이용자에게 데이터를 디스플레이하고 이용자 디바이스와 상호작용하는 이용자로부터 이용자 입력을 수신하기 위해) 이용자 디바이스에 데이터(예로, HTML 페이지)를 송신한다. 이용자 디바이스에서 발생된 데이터(예로, 이용자 상호작용의 결과)는 서버에서 이용자 디바이스로부터 수신될 수 있다.
본 명세서가 많은 특정 구현 상세를 포함할지라도, 이들은 임의의 발명의 범위 또는 청구될 수 있는 것에 대한 제한으로 해석되어서는 안되며, 오히려 특정 발명의 특정한 구현예에 대한 특정 특징의 설명으로 해석되어야 한다. 별개의 구현의 문맥에서 이 명세서에 설명된 특정 특징는 또한, 단일 구현의 조합으로 구현될 수 있다. 반대로, 단일 구현의 문맥에서 설명되는 다양한 특징는 또한, 별개로 다수의 구현예에서 또는 임의의 적합한 서브 조합으로 구현될 수 있다. 게다가, 특징가 특정 조합으로 작용하는 바와 같이 상기 설명되고 심지어 이와 같이 최초로 주장될 수 있을지라도, 몇몇 경우에서 청구된 조합으로부터의 하나 이상의 특징는 조합으로부터 제거될 수 있고, 청구된 조합은 서브 조합 또는 서브 조합의 변형에 관한 것일 수 있다.
본 발명의 목적을 위해, 용어 "결합된"은 2개의 부재의 서로 직접 또는 간접적인 연결을 의미한다. 이러한 연결은 사실상 고정되거나 이동가능할 수 있다. 이러한 연결은 서로 단일의 본체로서 일체로 형성되는 2개의 부재 또는 2개의 부재 및 임의의 추가적인 중간 부재로 또는 서로 부착되는 2개의 부재 또는 2개의 부재 및 임의의 추가적인 중간 부재로 달성될 수 있다. 이러한 연결은 사실상 영구적일 수 있거나 사실상 착탈가능하거나 해제가능할 수 있다.
다양한 요소의 방향이 다른 예시적인 구현예에 따라 다를 수 있고, 그러한 변형이 본 발명에 의해 포함되도록 의도됨에 유의해야 한다. 개시된 구현의 특징가 다른 개시된 구현에 통합될 수 있음이 인식된다.
도 71은 본원에 개시된 섭취가능한 디바이스를 사용하여 피험자의 데이타를 수집하고/거나, 소통하고/거나, 분석하는 시스템의 비-제한적인 예를 도시한다. 예를 들면, 섭취가능한 디바이스는 외부 베이스 스테이션과 소통하도록 구성될 수 있다. 예로서, 섭취가능한 디바이스는 자체적으로 통신 유닛을 갖는 외부 베이스 스테이션과 소통하는 통신 유닛을 갖을 수 있다. 도 71은 이러한 섭취가능한 디바이스의 예시적인 구현을 도시한다. 도 71에 도시된 바와 같이, 피험자는 본원에 개시된 섭취가능한 디바이스를 섭취한다. 피험자에 대한 특정 데이타 (예로, 수집된 시료에 기초함) 및/또는 피험자의 위장관에서 섭취가능한 디바이스의 위치가 수집되거나, 달리 입수가능하고, 모바일 디바이스로 제공되며, 이는 다음으로 인터넷 및 서버/데이타 저장소를 통해 의사의 병원 컴퓨터로 보낸다. 섭취가능한 디바이스에 의해 수집된 정보는 예를 들면 피험자가 착용하는 시계 또는 기타 물품과 같은 수신기와 소통을 한다. 정보는 다음으로 수신기로부터 인터넷 및 서버/데이타 저장소를 통해 의사의 병원 컴퓨터로 보내는 모바일 디바이스과 통신한다. 의사는 다음으로 피험자의 데이타 일부 또는 전부를 분석하여, 예를 들면 일반 건강 조언, 식사 건강 조언 및/또는 생활 조언과 같은 조언을 제공할 수 있다. 도 71이 피험자에 대한 데이타를 수집하고 전달하는 특정한 접근법을 보여주는 반면, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 예로서, 수신기, 모바일 디바이스, 인터넷 및/또는 서버/데이타 저장소 중 하나 이상은 데이타 소통 통로로부터 배제될 수 있다. 예를 들면, 모바일 디바이스는 디바이스 데이타의 수신기로서, 예로 동글 (dongle)을 사용함으로써 사용될 수 있다. 이러한 구현예에서, 피험자가 착용한 아이템은 통신 과정의 일부일 필요는 없다. 또 다른 예로서, 데이타 소통 통로에서 하나 이상의 아이템은 대안의 아이템으로 교체될 수 있다. 예를 들면, 의사의 병원 컴퓨터에 제공되지 않고, 데이타는 병원 연결망, HMO 연결망과 같은 서비스 제공자 연결망에 제공될 수 있다. 일부 구현예에서, 피험자 데이타는 하나의 위치 (예로, 서버/데이타 저장소)에 수집되고/거나 저장될 수 있는 반면, 디바이스 데이타는 상이한 위치 (예로, 상이한 서버/데이타 저장소)에 수집되고/거나 저장될 수 있다.
섭취가능한 디바이스는 하나 이상의 환경적 센서를 포함할 수 있다. 환경적 센서는 피험자의 위장관에서 디바이스 외부의 환경에 대한 환경적 데이타를 생성하는데 사용될 수 있다. 환경적 데이타는 단독으로 또는 스펙트럼 데이타와 조합하여 피험자의 위장관을 추가로 특성화하는데 사용될 수 있다. 일부 구현예에서, 환경적 데이타는 시료를 얻는 피험자의 위장관 내의 동일한 위치에서 생성된다. 환경적 센서의 예는 이에 제한되는 것은 아니지만, 캐퍼시턴스 센서, 온도 센서, 임피던스 센서, pH 수준 센서, 심장 속도 센서, 음향 센서, 영상 센서 및 동작 센서를 포함한다. 일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스는 상이한 종류의 환경적 데이타를 생성하는 다수의 상이한 환경적 센서를 포함한다. 일부 구현예에서, 영상 센서는 피험자의 위장관을 형성하는 조직의 생체내 영상을 획득하는데 적합한 비데오 카메라이다. 일부 구현예에서, 환경적 데이타는 의학적 병태의 진단용과 같은 피험자의 위장관의 하나 이상의 특징을 결정하도록 돕는데 사용된다. 일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스는 무엇보다도 디바이스의 위치를 결정하는데 사용될 수 있는 위장관의 비데오 영상 데이타를 생성하기 위한 카메라를 포함할 수 있다. 비데오 영상화 캡슐의 예는 메드트로닉스의 필캠TM, 올림푸스의 엔도캡슐® 및 인트로메딕스의 마이크로캠TM을 포함한다 (Basar et al. "Ingestible Wireless Capsule Technology: Review of Development and Future Indication" International Journal of Antennas and Propagation (2012); 1-14 참조). 다른 영상화 기법은 열 영상화 카메라 및 상이한 영상을 생성하도록 초음파 또는 도플러 원리를 채용하는 카메라를 포함한다 (중국 특허 발명 CN104473611: "Capsule endooscope system having ultrasonic positioning function" 참조). 또 다른 구현예에서, 본원에 기술된 섭취가능한 디바이스는 파에톤 리서치의 엔테리온TM 캡슐에 의해 채용된 바와 같은 감마 섬광분석법 또는 다른 방사선 추적 기술학을 사용하여 (Teng, Renli and Juan Maya. "Absolute bioavailability and regional absorption of ticagrelor in healthy volunteers." Journal of Drug Assessment 3.1 (2014): 43-50 참조), 또는 섭취가능한 디바이스에서 영구 자석의 자기장 세기를 모니터링하여 (T. D. Than, et al., "A review of localization system for robotic endoscopic capsules," IEEE Trans. Biomed. Eng., vol. 59, no. 9, pp. 2387-2399, Sep. 2012 참조) 국소화될 수 있다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 환경적 센서가 pH, 온도, 이동 시간 또는 이들의 조합을 측정한다. pH 변화를 검출하는데 유용한 디바이스의 예는 메디메트릭스의 인텔리캡® 기술학 (Becker, Dieter, et al. "Novel orally swallowable IntelliCap® device to quantify regional drug absorption in human GI tract using diltiazem as model drug." AAPS PharmSciTech 15.6 (2014): 1490-1497 참조) 및 라니 제약사의 오토-필TM 기술 (미국 특허 9,149,617)를 포함하고, 본원에 이의 전문이 참고문헌으로 통합된다.
검출 방법 및 시스템
생존가능한 세포 염색
본원에 기술된 특정 시스템은 자율적인 섭취가능한 디바이스 또는 다른 유사한-크기의 디바이스에서 형광을 총 박테리아 계수 (TBC)와 정확하게 및 신뢰할만하게 상관시키는 것으로 확인된 방법, 조성물 및 검출 시스템을 채용한다. 일부 구현예에서, 본원에 기술된 방법 및 디바이스는 GI 장애 (예로, SIBO)를 갖거나 이를 발생시킬 위험성이 있는지 여부를 결정하도록 피험자의 위장관으로부터의 시료에서 TBC의 검출에 사용될 수 있다. 조성물은 비-박테리아 세포를 포함하는 시료에서 생존가능한 박테리아 세포의 선별적인 염색을 허용하는 염료, 완충액 및 계면활성제 그리고 달리 생존가능한 박테리아 세포 접종을 검출하거나 정량하도록 하는 다른 성분의 새로운 조합을 포함한다. 일부 구현예에서, 시스템은 박테리아가 거의 실시간으로 정량되고, 결과가 디바이스 외부에 원거리측정으로 공유되도록 허용한다. 상기에, 본 섹션에 기술된 방법을 사용하여 검출될 수 있는 다양한 유형의 세포 (예로, 박테리아 세포)가 개시되어 있다.
일부 구현예에서, 본 발명은 염료, 선택적으로 진핵세포의 선별적 용균을 위한 시약을 포함하는 조성물을 제공한다. 일부 구현예에서, 조성물은 진핵세포의 선별적 용균을 위한 염료 및 시약 둘 다를 포함한다. 일부 구현예에서, 조성물은 진핵세포의 선별적 용균용 제 2 시약, 전해질 (예로, MgCl2), 항-곰팡이 시약 (예로, 암포테리신-B) 및 항생제로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택된 하나 이상의 시약을 추가로 포함한다. 일부 구현예에서, 조성물은 물을 포함하고, 수용성 용액의 형태이다. 일부 구현예에서, 조성물은 고체 또는 반-고체이다. 일부 구현예에서, 본원에 기술된 조성물은 시료에서 생존가능한 박테리아 세포를 검출하거나 정량하기 위한 키트 또는 디바이스에서의 사용에 적합하다. 일부 구현예에서, 이러한 디바이스는 생존가능한 박테리아 세포를 생체내 (예로, 위장관)에서 검출하거나 정량하기 위한 섭취가능한 디바이스이다. 일부 구현예에서, 시료에서 생존가능한 박테리아 세포는 시료에서의 박테리아의 항생제 내성을 결정하도록 하나 이상의 항생제의 존재 시 검출되거나 정량된다. 일정 구현예에서, 시료에서 무정형의 박테리아 군집은 예를 들면 본원에 기술된 바와 같은 염료를 포함한 조성물의 사용을 통하여, 진단적 또는 기타 목적으로 피험자가 소장 박테리아 과다성장 (SIBO)과 같은 감염을 갖는지 여부를 결정하거나, 위장관 내의 박테리아 군집을 특성화하도록 검출되거나 정량될 수 있다.
일부 구현예에서, 본 발명의 조성물에서 사용에 적합한 염료는 생존가능한 세포에 의해 내재화되고, 생존가능한 세포의 표적 성분에 결합하거나 이와 반응하고, 염료가 생존가능한 세포의 표적 성분에 결합하거나 이와 반응할 때 측정가능하게 변경되는 형광 성질을 갖을 수 있는 염료이다. 일부 구현예에서, 본 발명의 염료는 세포막을 교차한 수동적 확산이 아닌 공정을 통하여 생존가능한 세포를 침투하여 능동적으로 내재화된다. 이러한 내재화는 이에 제한되는 것은 아니지만 세포 표면 상의 세포 수용체를 통한 또는 세포막의 통로를 통한 내재화를 포함한다. 일부 구현예에서, 염료가 결합하거나 이와 반응하는 생존가능한 세포의 표적 성분은 핵산, 액틴, 튜불린, 효소, 뉴클레오티드-결합 단백질, 이온-수송 단백질, 미토콘드리아, 세포질 성분 및 막 성분으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 일부 구현예에서, 본원에서의 용도에 적합한 염료는 생존가능한 세포에 의해 내재화되어 대사될 수 있는 형광생성 염료이고, 여기서 염료는 생존가능한 세포에 의해 대사될 때 형광을 나타낸다. 일부 구현예에서, 염료는 생존가능한 세포에 의해 내재화되어 대사될 수 있는 화학발광성 염료이고, 여기서 염료는 생존가능한 세포에 의해 대사될 때 화학발광을 나타낸다.
일부 구현예에서, 조성물은 핵산에 결합될 때 형광을 나타내는 염료를 포함한다. 이러한 염료의 예는 이에 제한되는 것은 아니지만, 아크리딘 오렌지 (미국 특허 4,190,328); 칼세인-AM (미국 특허 5,314,805); DAPI; 획스트 33342; 획스트 33258; 피코그린TM;　SYTO® 16; SYBR® 그린 I; 텍사스 레드®; 레드몬드 레드TM; Bodipy® 염료; 오레곤 그린TM; 에티듐 브로마이드; 및 프로피듐 브로마이드를 포함한다.
일부 구현예에서, 조성물은 세포에 의해 대사될 때 형광을 나타내는 친지질성 염료를 포함한다. 일부 구현예에서, 염료는 세포 또는 세포 성분에 의해 환원될 때 형광을 나타낸다. 환원될 때 형광을 나타내는 염료의 예는 이에 제한되는 것은 아니지만, 레사주린, C12-레사주린, 7-하이드록시-9H-(1,3 디클로로-9,9-디메틸아크리딘-2-올) N-옥사이드, 6-클로로-9-니트로-5-옥소-5H-벤조[a]펜옥사진 및 테트라졸륨 염을 포함한다. 일부 구현예에서, 염료는 세포 또는 세포 성분에 의해 산화될 때 형광을 나타낸다. 이러한 염료의 예는 이에 제한되는 것은 아니지만, 디하이드로칼세인 AM, 디하이드로로다민 123, 디하이드로에티듐, 2,3,4,5,6-펜타플루오로테트라메틸디하이드로스아민 및 3'-(p-아미노페닐)플루오레신을 포함한다.
일부 구현예에서, 조성물은 세포 또는 세포 성분에 의해 산화될 때 화학발광성이 되는, 루미놀과 같은 염료를 포함한다.
일부 구현예에서, 조성물은 세포 또는 세포 성분에 의해 탈아세틸화 및/또는 산화될 때 형광을 나타내는 염료를 포함한다. 이러한 염료의 예는 이에 제한되는 것은 아니지만, 디하이드로로다민; 디하이드로플루오레신; 2',7'-디클로로디하이드로플루오레신 디아세테이트; 5-(및 6-)카르복시-2',7'-디클로로디하이드로플루오레신 디아세테이트; 및 클로로메틸-2',7'-디클로로디하이드로플루오레신 디아세테이트 아세틸 에스테르를 포함한다.
일부 구현예에서, 조성물은 펩티다제와 반응될 때 형광을 나타내는 염료를 포함한다. 이러한 염료의 예는 이에 제한되는 것은 아니지만, (CBZ-Ala-Ala-Ala-Ala)2-R110 엘라스타제 2; (CBZ-Ala-Ala-Asp)2-R110 그랜자임 B; 및 7-아미노-4-메틸쿠마린; 및 N-CBZ-L-아스파틸-L-글루타밀-L-바릴-L-아스파트산 아미드를 포함한다.
일부 구현예에서, 본 발명의 조성물은 레사주린, 플루오레신 디아세테이트 플루오레신 디아세테이트 (FDA), 칼세인 AM 및 SYTO® 9로 이루어진 군으로부터 선택된 염료를 포함한다. 일부 구현예에서, 염료는 FDA 또는 SYTO® 9이다. 일부 구현예에서, 본원에 기술된 방법은 하나 이상의 염료 (예로, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 또는 10개 이상의 염료)를 사용할 수 있다. 다수의 염료의 사용은 예를 들면, 각각의 염료가 상이한 파장에서 검출가능할 때 다수의 분석물 (예로, 복합화)의 검출을 허용한다. 보다 일반적으로, 상이한 형광 파장으로 작동하는 다수의 염료가 적절한 경우 사용될 수 있다.
SYTO® 9는 단독으로 사용될 때 박테리아 세포의 핵산을 표지한다. SYTO® 9를 위한 여기/방출 파장은 배경이 비-형광성으로 남는 480/500 nm이다. 예로, J. Appl. Bacteriol. 72, 410 (1992); Lett. Appl. Microbiol. 13, 58 (1991); Curr. Microbiol. 4, 321 (1980); J. Microbiol. Methods 13, 87 (1991); 및 Microbiol. Rev. 51, 365 (1987); 및 J. Med. Microbiol. 39, 147 (1993) 참조.
FDA는 포유동물 및 박테리아 세포의 막을 교차할 수 있는 비-극성, 비-형광성 화합물이다. 아세틸 에스테라제 (생존가능한 세포 내에만 존재함)는 형광성 화합물 플루오레신 내에서 FDA를 가수분해한다. 플루오레신은 이들 세포 내에서 유지되는 형광성 극성 화합물이다. 살아있는 세포는 494 nm의 여기 파장 및 518 nm의 방출 파장으로 검정될 때 분광광도계로 촬영될 수 있다. 예로, Brunius, G. (1980). Technical aspects of the use of 3', 6' - Diacetyl fluorescein for vital fluorescent staining of bacteria. Current Microbiol. 4: 321-323; Jones, K. H. and Senft, J. A. (1985). An improved method to determine cellviability by simultaneous staining with fluorescein diacetate - propidium iodide. J. Histochem. Cytochem. 33: 77-79; Ross, R. D., Joneckis, C. C., Ordonez, J. V., Sisk, A. M., Wu, R. K., Hamburger, A. W., and Nora, R. E. (1989). Estimation of cell survival by flow cytometric quantification of fluorescein diacetate/propidium iodide viable cell number. Cancer Research. 49: 3776 - 3782 참조.
칼세인-AM은 칼세인의 아세톡시메틸 에스테르이고, 높게 친지질성이며, 세포 투과가능하다. 칼세인-AM는 자체적으로는 형광성이 없지만, 생존가능한 세포에서 에스테라제에 의해 생성된 칼세인은 490 nm의 여기 파장 및 515 nm의 방출 파장을 갖는 녹색 형광을 방출한다. 따라서, 칼세인-AM은 생존가능한 세포만을 염색할 수 있다. 예로, Kimura, K., et al., Neurosci. Lett., 208, 53 (1998); Shimokawa, I., et al., J. Geronto., 51a, b49 (1998); Yoshida, S., et al., Clin. Nephrol., 49, 273 (1998); 및 Tominaga, H., et al., Anal. Commun., 36, 47 (1999) 참조.
레사주린 (알라마 블루로도 알려짐)은 형광성인 핑크 레소루핀으로 환원될 수 있는 청색 화합물이다. 이러한 염료는 포유동물 세포에 대한 생존도 검정법에 주로 사용된다. C12-레사주린은 레사주린보다 더 나은 세포 투과성을 갖는다. 친지질성 C12-레사주린이 세포막을 통과할 때, 이것은 살아있는 세포에 의해 후속적으로 환원되어 적색 형광 레소루핀을 만든다. C12-레소주린의 흡수/방출은 563/587 nm이다. 예로, Appl Environ Microbiol 56, 3785 (1990); J Dairy Res 57, 239 (1990); J Neurosci Methods 70, 195 (1996); J Immunol Methods 210, 25 (1997); J Immunol Methods 213, 157 (1998); Antimicrob Agents Chemother 41, 1004 (1997) 참조.
일부 구현예에서, 본 발명의 조성물은 선택적으로 진핵 세포의 선택적 용해를 위한 시약을 추가로 포함한다. 일부 구현예에서, 조성물은 본원에 기술된 바와 같은 염료 및 진핵 세포의 선택적 용해를 위한 시약을 포함한다. 일부 구현예에서, 진핵 세포의 선택적 용해를 위한 시약은 비-이온성 또는 이온성 계면활성제와 같은 계면활성제이다. 진핵 세포의 선택적 용해를 위한 시약의 예는 이에 제한되는 것은 아니지만, 알킬글리코시드, Brij 35 (C12E23 폴리옥시에틸렌글리콜 도데실 에테르), Brij 58 (C16E20 폴리옥시에틸렌글리콜 도데실 에테르), 제나폴, MEGA-8, -9, -10, 옥틸글루코시드, 플루로닉 F127, 트리톤 X-100TM (C14H22O(C2H4O)n), 트리톤 X-114 (C24H42O6), 트윈 20 (폴리소르베이트 20) 및 트윈 80 (폴리소르베이트 80), 노니뎃 P40, 데옥시콜레이트, 환원된 트리톤 X-100TM 및/또는 이게팔 CA 630를 포함한다. 일부 구현예에서, 본 발명의 조성물은 본원에 기술된 바와 같은 염료 및 진핵 세포의 선택적 용해를 위한 시약으로서 데옥시콜레이트 (예료, 소듐 데옥시콜레이트)를 포함한다. 일부 구현예에서, 본 발명의 조성물은 0.0001 내지 1 wt% 범위로부터 선택된 농도에서의 데옥시콜레이트를 포함한다. 일부 구현예에서, 본 발명의 조성물은 0.005 wt% 농도에서의 데옥시콜레이트를 포함한다. 일부 구현예에서, 본 발명의 조성물은 진핵 세포의 선택적 용해를 위한 하나 이상의 시약을 포함할 수 있다.
일부 구현예에서, 조성물은 진핵 세포의 선택적 용해를 위한 두 개의 상이한 시약을 포함할 수 있다. 일부 예에서, 하나 이상의 선택적 용출 시약이 사용될 때, 시료에서 진핵 세포의 더욱 효과적 및/또는 완벽한 선택적 용해가 달성될 수 있다. 예를 들면, 조성물은 진핵 세포의 선택적 용해를 위한 두 개의 상이한 시약으로서 데옥시콜레이트 (예로, 소듐 데옥시콜레이트) 및 트리톤 X-100TM을 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 조성물은 0.0001 내지 1 wt% 범위 (예로, 0.005 wt%)로부터 선택된 농도의 데옥시콜레이트 (예로, 소듐 데옥시콜레이트) 및 0.1 내지 0.05 wt% 범위 농도의 트리톤 X-100TM을 포함한다.
일부 구현예에서, 시료 (예로, 생물학적 시료)가 본원에 기술된 바와 같은 염료 및 진핵 세포의 선택적 용해를 위한 하나 이상의 시약을 포함한 조성물로 처리되거나 접촉될 때, 시료에서의 진핵 세포 (예로, 동물 세포)는 선택적으로 용해되어, 이로써 동일한 시료에서 박테리아 세포의 실질적인 백분율 (예로, 20%, 40%, 60%, 80%, 90% 초과 또는 95% 훨씬 더 초과)은 그대로 또는 살아서 유지된다.
일부 구현예에서, 본 발명의 조성물은 이가의 전해질 (예로, MgCl2)과 같은 ㅈg해질을 추가로 포함한다. 일부 구현예에서, 조성물은 0.1 mM 내지 100 mM 범위로부터 선택된 농도 (예로, 0.5 mM 내지 50 mM 범위로부터 선택된 농도)의 MgCl2를 포함한다.
일부 구현예에서, 본 발명의 조성물은 물을 추가로 포함하고, 수용성 용액의 형태이다. 일부 구현예에서, 조성물은 pH 5 내지 8로부터 선택된 pH (예로, pH 6.0과 같은 pH 6 내지 7.8로부터 선택된 pH)를 갖는다. 일부 구현예에서, 조성물은 고체 또는 반-고체이다.
일부 구현예에서, 조성물은 항진균제를 추가로 포함한다. 본원의 용도에 적합한 항진균제는 이에 제한되는 것은 아니지만, 터비나핀, 이트라코나졸, ㅁ마망마이크로나졸 니트레이트, 티아펜타졸, 톨나프테이트, 클로트리마졸 및 글리세오풀빈을 포함한 곰팡이 살상제 및 곰팡이증식 억제제를 포함한다. 일부 구현예에서, 항진균제는 암포테리신-B, 나이스타틴 및 피마리신과 같은 폴리엔 항진균제이다.
일부 구현예에서, 조성물은 임의의 항진균제를 포함하지 않는다. 일부 구현예에서, 조성물은 임의의 항진균제가 아닌 광범위한 스펙트럼의 항생제를 포함한다. 항진균제를 포함하지 않지만 광범위한 스펙트럼의 항생제를 포함하는 이러한 조성물은 시료에서 곰팡이 (예로, 효모)을 검출하거나 정량하는데 유용할 수 있다.
일부 구현예에서, 조성물은 임의의 항진균제 또는 임의의 항생제를 포함하지 않는다. 포유동물 세포를 선택적으로 용해하지 않는 이러한 조성물은 박테리아 또는 곰팡이 세포와 비교한 바 포유동물 세포에 대한 더 높은 친화성을 갖기 때문에 시료에서 포유동물 세포 (예로, 위장관으로부터의 세포)를 검출하거나 정량하는데 유용할 수 있다. 항진균제 및 광범위한 스펙트럼의 항생제를 포함하는 이러한 조성물은 시료에서 포유동물 세포 (예로, 위장관으로부터의 세포)를 검출하거나 정량하는데 유용할 수 있다. 포유동물 세포의 검출 또는 정량화는 피험자에서 세포 교체를 결정하는데 유용할 수 있다. 높은 세포 교체는 때로 GI 손상 (예로, 병변), 종양(들)의 존재 또는 반사선-유도성 장염 또는 방사선 조사 장병증과 연관된다.
일부 구현예에서, 조성물은 본원에 기술된 바와 같은 항생제를 추가로 포함한다. 이러한 조성물은 시료에서 박테리아의 항생제-내성 균주를 검출하거나 정량하는데 유용할 수 있다.
일부 구현예에서, 본 발명의 조성물은 트리톤 X-100, 데옥시콜레이트, 레사주린 및 MgCl2을 포함한다. 일부 구현예에서, 조성물은 트리톤 X-100TM, 데옥시콜레이트, 레사주린, 암포테리신-B 및 MgCl2을 포함한다. 일부 구현예에서, 조성물은 0.1 wt% 또는 0.05 wt% 트리톤 X-100TM,; 0.005 wt% 데옥시콜레이트; 10 mM ㄹ레렛레사주린; 2.5 mg/L 암포테리신-B 및 50 mM MgCl2을 포함한다. 일부 구현예에서, 조성물은 pH 6.0을 갖는다.
일부 구현예에서, 본 발명의 조성물은 예로 시료에서 생존가능한 박테리아 세포를 검출하거나 정량하기 위한 키트 또는 디바이스에서의 사용에 적합하다. 일부 구현예에서, 이러한 디바이스는 생존가능한 박테리아 세포를 생체내 (예로, 위장관)에서 검출하거나 정량하기 위한 섭취가능한 디바이스이다.
일 관점에서, 본 발명은 시료에서 생존가능한 박테리아 세포의 존재를 검출하는 방법으로서, (a) 본원에 기술된 바와 같은 조성물과 시료를 접촉시키는 단계; 및 (b) 시료의 총 형광 또는 시간의 함수로서 형광 변화의 속도를 측정하고, 이로써 시료에서 생존가능한 박테리아 세포를 검출하는 단계:를 포함하는 방법을 제공한다.
일부 구현예에서, 시료의 총 형광 또는 시간의 함수로서 형광 변화의 속도가 단계 (b)에서 연장된 기간 동안 다수의 시간대에 걸쳐 측정되고, 이로써 시료에서 생존가능한 박테리아 세포를 검출한다. 예를 들면, 일부 구현예에서, 시료의 총 형광 또는 시간의 함수로서 형광 변화의 속도는 연속적으로 0 내지 1800분, 0 내지 1600분, 0 내지 1500분, 0 내지 1440분, 0 내지 1320분, 0 내지 1000분, 0 내지 900분, 0 내지 800분, 0 내지 700분, 0 내지 600분, 0 내지 500분, 0 내지 400분, 0 내지 350분, 0 내지 330분, 0 내지 300분, 0 내지 270분 또는 0 내지 220분의 기간 동안 측정된다. 일부 구현예에서, 시료의 총 형광 또는 시간의 함수로서 형광 변화의 속도는 연속적으로 0 내지 330분의 기간 동안 측정된다. 일부 구현예에서, 방법은 단계 (b)에서 시료의 총 형광 또는 시간의 함수로서 형광 변화의 속도를 시료에서 생존가능한 박테리아 세포의 수와 상관시키는 단계를 추가로 포함한다. 일부 구현예에서, 방법은 생체외에서 도말하거나 배양하는 것을 요구하지 않는다. 일부 구현예에서, 방법은 흡인을 요구하지 않는다. 일부 구현예에서, 방법은 생체내 (예로, 생체내 섭취가능한 디바이스)에서 수행된다. 일부 구현예에서, 방법은 온보드 검정법(들)의 결과를 생체외 수신기로 통신하는 단계를 포함한다.
일부 구현예에서, 대조군은 본원에 기술된 바와 같은 방법에서 채용될 수 있다. 이러한 대조군은 양성 대조군, 예로 기지의 수의 생존가능한 박테리아 세포를 추가로 포함하는 본원에 기술된 바와 같은 조성물일 수 있다. 일부 구현예에서, 대조군은 음성 대조군, 예로 임의의 생존가능한 박테리아 세포와 접촉한 적이 없는 본원에 기술된 바와 같은 조성물일 수 있다. 일부 구현예에서, 본 발명은 시료에서 생존가능한 박테리아 세포의 존재를 검출하는 방법으로서, (a) 본원에 기술된 바와 같은 조성물과 시료를 접촉시키는 단계; 및 (b) 시료의 총 형광 또는 시간의 함수로서 형광 변화의 속도를 측정하는 단계; 및 (c) 단계 (b)에서 측정된 총 형광을 본원에 기술된 바와 같은 대조군에 의해 생성된 총 형광과 비교하거나, 단계 (b)에서 측정된 시간의 함수로서 형광 변화의 속도를 본원에 기술된 바와 같은 대조군에 의해 생성된 시간의 함수로서 형광 변화의 속도와 비교하고, 이로써 생존가능한 박테리아 세포를 검출하는 단계:를 포함하는 방법을 제공한다.
본 방법의 일부 구현예에서, 대조군은 (1) 단계 (a)에 사용된 조성물과 동일하지만 임의의 생존가능한 박테리아 세포와 접촉한 적이 없는 조성물; 또는 (2) 기지의 수의 생존가능한 박테리아 세포를 추가로 포함하는 단계 (a)에 사용된 조성물과 동일한 조성물 (예로, 102, 103, 104, 105, 106 또는 107개 CFU/mL의 박테리아 세포를 추가로 포함하는 단계 (a)에 사용된 조성물과 동일한 조성물)일 수 있다. 일부 구현예에서, 시료의 총 형광 또는 시간의 함수로서 형광 변화의 속도가 단계 (b)에서 연장된 기간 동안 다수의 시간대에 걸쳐 측정되고, 이로써 시료에서 생존가능한 박테리아 세포를 검출한다. 예를 들면, 일부 구현예에서, 시료의 총 형광 또는 시간의 함수로서 형광 변화의 속도는 연속적으로 0 내지 1800분, 0 내지 1600분, 0 내지 1500분, 0 내지 1440분, 0 내지 1320분, 0 내지 1000분, 0 내지 900분, 0 내지 800분, 0 내지 700분, 0 내지 600분, 0 내지 500분, 0 내지 400분, 0 내지 350분, 0 내지 330분, 0 내지 300분, 0 내지 270분 또는 0 내지 220분의 기간 동안 측정된다. 일부 구현예에서, 시료의 총 형광 또는 시간의 함수로서 형광 변화의 속도는 연속적으로 0 내지 330분의 기간 동안 측정된다. 일부 구현예에서, 방법은 단계 (b)에서 시료의 총 형광 또는 시간의 함수로서 형광 변화의 속도를 시료에서 생존가능한 박테리아 세포의 수와 상관시키는 단계를 추가로 포함한다. 일부 구현예에서, 다수의 시간대에서 측정된 시료의 시간의 함수로서 형광 변화의 속도가 결정되고, 동일한 시간대에서 측정된 대조군의 시간의 함수로서 형광 변화의 속도와 비교하여, 시료에서 생존가능한 박테리아 세포의 수를 결정한다. 일부 구현예에서, 방법은 생체외에서 도말하거나 배양하는 것을 요구하지 않는다. 일부 구현예에서, 방법은 흡인을 요구하지 않는다. 일부 구현예에서, 방법은 생체내 (예로, 생체내 섭취가능한 디바이스)에서 수행된다. 일부 구현예에서, 방법은 온보드 검정법(들)의 결과를 생체외 수신기로 통신하는 단계를 포함한다.
일부 구현예에서, 본원에 기술된 방법은 다양한 시료에서 생존가능한 박테리아 세포를 검출하거나 정량하는데 매우 민감하다. 일부 구현예에서, 본 발명의 방법의 가장 낮은 검출 또는 정량 한계는 102개 CFU/mL이다. 일부 구현예에서, 본 발명의 방법의 가장 높은 검출 또는 정량 한계는 107 CFU/mL, 108 CFU/mL, 109 CFU/mL, 1010개 CFU/mL 이상이다. 일부 구현예에서, 방법은 다양한 시료에서 102 내지 107개 CFU/mL 박테리아 세포의 검출 또는 정량을 허용한다. 일부 구현예에서, 본 ㅂ바발발명의 방법은 시료에 포함된 생존가능한 박테리아 세포의 정량을 기초로 하여 시료를 구별하는데 사용될 수 있다. 예를 들면, 방법은 102, 103, 104, 105, 106 또는 107개 CFU/mL의 박테리아 세포를 포함한 시료 중에서 구별하는데 사용될 수 있다.
일 관점에서, 본 발명은 본원에 기술된 바와 같은 조성물 및 용법 지침을 포함하는, 예로 시료에서 생존가능한 박테리아 세포를 검출하거나 정량하기 위한 키트를 제공한다. 또 다른 관점에서, 본 발명은 본원에 기술된 바와 같은 조성물을 포함하는, 예로 시료에서 생존가능한 박테리아 세포를 검출하거나 정량하기 위한 디바이스를 제공한다. 살아있는 세포의 검출은 생존가능한 플레이트 계수의 중요한 표준이 되고, 본원에 기술된 예시적인 조성물 및 방법의 하나의 장점을 나타낸다.
일 관점에서, 본 발명은 위장관에서 박테리아 세포의 과다성장으로 고생하거나 이의 위험성이 있는 피험자를 치료할 필요성을 평가하거나 모니터링하는 방법으로서, (a) 피험자의 위장관으로부터의 시료를 획득하는 단계; (b) 본원에 기술된 q바와 같은 조성물과 시료를 접촉시키는 단계; (c) 시료의 총 형광 및 시간의 함수로서 형광 변화의 속도를 측정하는 단계; (d) 단계 (c)에서 측정된 시료의 총 형광 및 시간의 함수로서 형광 변화의 속도를 시료에서 생존가능한 박테리아 세포의 수와 상관시키는 단계:를 포함하고, 단계 (d)에서 결정된 생존가능한 박테리아 세포의 수가 약 105개 CFU/mL 이상이면, 치료 예로 본원에 기술된 바와 같은 항생제로의 치가 필요한 것을 나타내는, 방법을 제공한다.
일부 구현예에서, 시료의 총 형광 또는 시간의 함수로서 형광 변화의 속도가 단계 (b)에서 연장된 기간 동안 다수의 시간대에 걸쳐 측정된다. 예를 들면, 일부 구현예에서, 시료의 총 형광 또는 시간의 함수로서 형광 변화의 속도는 연속적으로 0 내지 1800분, 0 내지 1600분, 0 내지 1500분, 0 내지 1440분, 0 내지 1320분, 0 내지 1000분, 0 내지 900분, 0 내지 800분, 0 내지 700분, 0 내지 600분, 0 내지 500분, 0 내지 400분, 0 내지 350분, 0 내지 330분, 0 내지 300분, 0 내지 270분 또는 0 내지 220분의 기간 동안 측정된다. 일부 구현예에서, 시료의 총 형광 또는 시간의 함수로서 형광 변화의 속도는 연속적으로 0 내지 330분의 기간 동안 측정된다. 일부 구현예에서, 방법은 생체외에서 도말하거나 배양하는 것을 요구하지 않는다. 일부 구현예에서, 방법은 생체내 (예로, 생체내 섭취가능한 디바이스)에서 수행된다. 일부 구현예에서, 방법은 온보드 검정법(들)의 결과를 생체외 수신기로 통신하는 단계를 포함한다.
일부 구현예에서, 대조군은 위장관에서 박테리아 세포의 과다성장으로 고생하거나 이의 위험성이 있는 피험자를 치료할 필요성을 평가하는 방법에 사용될 수 있다. 이러한 대조군은 양성 대조군, 예로 기지의 수의 생존가능한 박테리아 세포를 추가로 포함하는 본원에 기술된 바와 같은 조성물일 수 있다. 일부 구현예에서, 대조군은 음성 대조군, 예로 임의의 생존가능한 박테리아 세포와 접촉한 적이 없는 본원에 기술된 바와 같은 조성물일 수 있다. 일부 구현예에서, 본 발명은 위장관에서 박테리아 세포의 과다성장으로 고생하거나 이의 위험성이 있는 피험자를 치료할 필요성을 평가하거나 모니터링하는 방법으로서, (a) 피험자의 위장관으로부터의 시료를 획득하는 단계; (b) 본원에 기술된 바와 같은 조성물과 시료를 접촉시키는 단계; (c) 시료의 총 형광을 측정하는 단계; (d) 단계 (c)에서 측정된 총 형광을 본원에 기술된 바와 같은 대조군에 의해 생성된 총 형광과 비교하는 단계; 및 (e) 단계 (d)에서 결정된 비교 형광을 시료에서 생존가능한 박테리아 세포의 수와 상관시키는 단계:를 포함하고, 단계 (e)에서 결정된 생존가능한 박테리아 세포의 수가 약 105개 CFU/mL 이상이면, 치료 예로 본원에 기술된 바와 같은 항생제로의 치료가 필요한 것을 나타내는, 방법을 제공한다.
일부 구현예에서, 본 발명은 위장관에서 박테리아 세포의 과다성장으로 고생하거나 이의 위험성이 있는 피험자를 치료할 필요성을 평가하거나 모니터링하는 방법으로서, (a) 피험자의 위장관으로부터의 시료를 획득하는 단계; (b) 본원에 기술된 바와 같은 조성물과 시료를 접촉시키는 단계; (c) 시료의 시간의 함수로서 형광 변화의 속도를 측정하는 단계; (d) 단계 (c)에서 측정된 시간의 함수로서 형광 변화의 속도를 본원에 기술된 바와 같은 대조군에 의해 생성된 시간의 함수로서 형광 변화의 속도와 비교하는 단계; 및 (e) 단계 (d)에서 결정된 시간의 함수로서 형광 변화의 비교 속도를 시료에서 생존가능한 박테리아 세포의 수와 상관시키는 단계:를 포함하는, 방법을 제공한다. 단계 (e)에서 결정된 생존가능한 박테리아 세포의 수가 약 105개 CFU/mL 이상이면, 치료 예로 본원에 기술된 바와 같은 항생제로의 치료가 필요한 것을 나타낸다.
본 방법의 일부 구현예에서, 대조군은 (1) 단계 (a)에 사용된 조성물과 동일하지만 (b) 임의의 생존가능한 박테리아 세포와 접촉한 적이 없는 조성물; 또는 (2) 기지의 수의 생존가능한 박테리아 세포를 추가로 포함하는 단계 (b)에 사용된 조성물과 동일한 조성물 (예로, 102, 103, 104, 105, 106 또는 107개 CFU/mL의 박테리아 세포를 추가로 포함하는 단계 (b)에 사용된 조성물과 동일한 조성물)일 수 있다. 일부 구현예에서, 시료의 총 형광 또는 시간의 함수로서 형광 변화의 속도가 단계 (c)에서 연장된 기간 동안 다수의 시간대에 걸쳐 측정되고, 이로써 시료에서 생존가능한 박테리아 세포를 검출한다. 예를 들면, 일부 구현예에서, 시료의 총 형광 또는 시간의 함수로서 형광 변화의 속도는 연속적으로 0 내지 1800분, 0 내지 1600분, 0 내지 1500분, 0 내지 1440분, 0 내지 1320분, 0 내지 1000분, 0 내지 900분, 0 내지 800분, 0 내지 700분, 0 내지 600분, 0 내지 500분, 0 내지 400분, 0 내지 350분, 0 내지 330분, 0 내지 300분, 0 내지 270분 또는 0 내지 220분의 기간 동안 측정된다. 일부 구현예에서, 시료의 총 형광 또는 시간의 함수로서 형광 변화의 속도는 연속적으로 0 내지 330분의 기간 동안 측정된다. 일부 구현예에서, 다수의 시간대에서 측정된 시료의 시간의 함수로서 형광 변화의 속도가 결정되고, 동일한 시간대에서 측정된 대조군의 시간의 함수로서 형광 변화의 속도와 비교하여, 시료에서 생존가능한 박테리아 세포의 수를 결정한다. 일부 구현예에서, 방법은 생체외에서 도말하거나 배양하는 것을 요구하지 않는다. 일부 구현예에서, 방법은 생체내 (예로, 생체내 섭취가능한 디바이스)에서 수행된다. 일부 구현예에서, 방법은 온보드 검정법(들)의 결과를 생체외 수신기로 통신하는 단계를 포함한다. 일부 구현예에서, 방법은 (예로, 항생제로의) 치료 이후에 피험자를 모니터링하는데 추가로 사용될 수 있다. 일부 구현예에서, 방법은 치료의 효능을 평가하는데 사용될 수 있다. 예를 들면, 유효한 치료는 치료 이후에 피험자의 위장관으로부터의 시료에서 생존가능한 박테리아 세포의 수의 감소에 의해 나타낼 수 있다. 치료의 효능은 치료 이후에 피험자의 위장관으로부터의 시료에서 생존가능한 박테리아 세포의 수의 감소 속도에 의해 평가될 수 있다. 일부 구현예에서, 방법은 피험자에서 박테리아의 항생제 내성 균주로의 감염을 검출하는데 사용될 수 있다. 예를 들면, 이러한 감염은 피험자의 위장관으로부터의 시료에서 생존가능한 박테리아 세포의 수가 항생제 치료 이후에 실질적으로 감소하지 않는 곳에서 나타날 수 있다.
일 관점에서, 본 발명은 염료 및 진핵 세포의 선택적 용해를 위한 시약을 포함하는 조성물 (예로, 본원에 기술된 바와 같은 조성물)을 흡수하였던 흡수성 재료 (예로, 흡수성 스폰지)로 제조된 구성원을 제공한다. 일부 구현예에서, 흡수성 스폰지는 친수성 스폰지이다. 일부 구현예에서, 흡수성 스폰지는 면 섬유, 레이온, 유리, 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리우레탄, 니트로셀룰로스 등으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 일부 구현예에서, 흡수성 스폰지는 폴리에스테르 또는 폴리에틸렌이다. 일부 구현예에서, 흡수성 스폰지는 알스트롬 등급 6613H, 포렉스 1/16" 파인 시트 4897, 포렉스 1/8" 파인 시트 4898, 포렉스 4588 0.024" 컨쥬게이트 릴리즈 패드, 포렉스 PSU-567 및 여과지로 이루어진 군으로부터 선택된다. 일부 구현예에서, 흡수성 스폰지는 알스트롬 등급 6613H (로트 150191) 또는 포렉스 PSU-567이다.
본 발명은 본원에 기술된 바와 같은 흡수성 스폰지를 제조하는 방법으로서, 본 발명의 조성물을 포함하는 수용성 용액을 흡수성 스폰지 내에 주입하는 단계를 포함하는, 방법을 추가로 제공한다. 일부 구현예에서, 방법은 수용성 용액을 이에 흡수하였던 흡수성 스폰지를 0 내지 100℃, 0 내지 50℃, 0 내지 40℃, 0 내지 30℃, 0 내지 20℃, 0 내지 10℃ 또는 0 내지 4℃ 범위의 온도에서, 총 물 함량을 무게로 50%, 40%, 30%, 20%, 15%, 10%, 7%, 5%, 3%, 1%, 0.7%, 0.5%, 0.3% 또는 0.1% 미만으로 감소시키기에 충분한 시간 동안 건조시키는 단계를 포함한다.
일부 구현예에서, 본 발명의 흡수성 스폰지는, 예로 시료에서 생존가능한 박테리아 세포를 검출하거나 정량하기 위한 키트 또는 디바이스에서의 사용에 적합하다. 일부 구현예에서, 이러한 디바이스는 생존가능한 박테리아 세포를 생체내 (예로, 위장관)에서 검출하거나 정량하기 위한 섭취가능한 디바이스이다.
일 관점에서, 본 발명은 시료에서 생존가능한 박테리아 세포의 존재를 검출하는 방법으로서, (a) 본원에 기술된 바와 같은 흡수성 스폰지 또는 본원에 기술된 바와 같은 방법에 따라 제조된 흡수성 스폰지를 전부 또는 일부 포화 (예로, 50% 또는 절반 포화)시키는 단계; 및 (b) 단계 (a)에서 제조된 전부 또는 일부 포화된 스폰지 (예로, 50% 또는 절반 포화됨)의 총 형광 또는 시간의 함수로서 형광 변화의 속도를 측정하고, 이로써 시료에서 생존가능한 박테리아 세포를 검출하는 단계:를 포함하는, 방법을 제공한다.
일부 구현예에서, 스폰지의 총 형광 또는 시간의 함수로서 형광 변화의 속도가 단계 (b)에서 연장된 기간 동안 다수의 시간대에서 측정되고, 이로써 시료에서 생존가능한 박테리아 세포를 검출한다. 예를 들면, 일부 구현예에서, 시료의 총 형광 또는 시간의 함수로서 형광 변화의 속도는 연속적으로 0 내지 1000분, 0 내지 900분, 0 내지 800분, 0 내지 700분, 0 내지 600분, 0 내지 500분, 0 내지 400분, 0 내지 350분 또는 0 내지 330분의 기간 동안 측정된다. 일부 구현예에서, 시료의 총 형광 또는 시간의 함수로서 형광 변화의 속도는 연속적으로 0 내지 330분의 기간 동안 측정된다. 일부 구현예에서, 방법은 단계 (b)에서 결정된 총 형광 또는 시간의 함수로서 형광 변화의 속도를 시료에서 생존가능한 박테리아 세포의 수와 상관시키는 단계를 추가로 포함한다. 일부 구현예에서, 방법은 생체외에서 도말하거나 배양하는 것을 요구하지 않는다. 일부 구현예에서, 방법은 흡인을 요구하지 않는다. 일부 구현예에서, 방법은 생체내 (예로, 생체내 섭취가능한 디바이스)에서 수행된다. 일부 구현예에서, 방법은 온보드 검정법(들)의 결과를 생체외 수신기로 통신하는 단계를 포함한다.
일부 구현예에서, 대조군은 본원에 기술된 바와 같은 방법에서 채용될 수 있다. 이러한 대조군은 양성 대조군, 예로 기지의 수의 생존가능한 박테리아 세포를 추가로 포함하는 본원에 기술된 바와 같은 흡수성 스폰지일 수 있다. 일부 구현예에서, 대조군은 음성 대조군, 예로 임의의 생존가능한 박테리아 세포와 접촉한 적이 없는 본원에 기술된 바와 같은 흡수성 스폰지일 수 있다.
일부 구현예에서, 본 발명은 시료에서 생존가능한 박테리아 세포의 존재를 검출하는 방법으로서, (a) 본원에 기술된 바와 같은 흡수성 스폰지 또는 본원에 기술된 바와 같은 방법에 따라 제조된 흡수성 스폰지를 전부 또는 일부 포화 (예로, 50% 또는 절반 포화)시키는 단계; 및 (b) 단계 (a)에서 제조된 전부 또는 일부 포화된 스폰지 (예로, 50% 또는 절반 포화)의 총 형광 또는 시간의 함수로서 형광 변화의 속도를 측정하는 단계; 및 (c) 단계 (b)에서 측정된 총 형광을 본원에 기술된 바와 같은 대조군에 의해 생성된 총 형광과 비교하거나, 단계 (b)에서 측정된 시간의 함수로서 형광 변화의 속도를 본원에 기술된 바와 같은 대조군에 의해 생성된 시간의 함수로서 형광 변화의 속도와 비교하고, 이로써 생존가능한 박테리아 세포를 검출하는 단계:를 포함하는, 방법을 제공한다.
본 방법의 일부 구현예에서, 대조군은 (1) 단계 (a)에 사용된 흡수성 스폰지과 동일하지만 임의의 생존가능한 박테리아 세포와 접촉한 적이 없는 흡수성 스폰지; 또는 (2) 기지의 수의 생존가능한 박테리아 세포를 포함하는 용액으로 전부 또는 일부 포화된 단계 (a)에 사용된 흡수성 스폰지과 동일한 흡수성 스폰지 (예로, 102, 103, 104, 105, 106 또는 107개 CFU/mL의 박테리아 세포를 추가로 포함하는 단계 (a)에 사용된 흡수성 스폰지과 동일한 흡수성 스폰지)일 수 있다. 일부 구현예에서, 스폰지의 총 형광 또는 시간의 함수로서 형광 변화의 속도가 단계 (b)에서 연장된 기간 동안 다수의 시간대에 걸쳐 측정되고, 이로써 시료에서 생존가능한 박테리아 세포를 검출한다. 예를 들면, 일부 구현예에서, 시료의 총 형광 또는 시간의 함수로서 형광 변화의 속도는 연속적으로 0 내지 1800분, 0 내지 1600분, 0 내지 1500분, 0 내지 1440분, 0 내지 1320분, 0 내지 1000분, 0 내지 900분, 0 내지 800분, 0 내지 700분, 0 내지 600분, 0 내지 500분, 0 내지 400분, 0 내지 350분, 0 내지 330분, 0 내지 300분, 0 내지 270분 또는 0 내지 220분의 기간 동안 측정된다. 일부 구현예에서, 시료의 총 형광 또는 시간의 함수로서 형광 변화의 속도는 연속적으로 0 내지 330분의 기간 동안 측정된다. 일부 구현예에서, 방법은 단계 (c)에서 결정된 비교 총 형광을 시료에서 생존가능한 박테리아 세포의 수와 상관시키는 단계를 추가로 포함한다. 일부 구현예에서, 다수의 시간대에서 측정된 전부 또는 일부 포화된 스폰지의 시간의 함수로서 형광 변화의 속도가 결정되고, 동일한 시간대에서 측정된 대조군의 시간의 함수로서 형광 변화의 속도와 비교하여, 시료에서 생존가능한 박테리아 세포의 수를 결정한다. 일부 구현예에서, 방법은 생체외에서 도말하거나 배양하는 것을 요구하지 않는다. 일부 구현예에서, 방법은 흡인을 요구하지 않는다. 일부 구현예에서, 방법은 생체내 (예로, 생체내 섭취가능한 디바이스)에서 수행된다. 일부 구현예에서, 방법은 온보드 검정법(들)의 결과를 생체외 수신기로 통신하는 단계를 포함한다.
일부 구현예에서, 본원에 기술된 방법은 다양한 시료에서 생존가능한 박테리아 세포를 검출하거나 정량하는데 매우 민감하다. 일부 구현예에서, 본 발명의 방법의 가장 낮은 검출 또는 정량 한계는 102개 CFU/mL이다. 일부 구현예에서, 본 발명의 방법의 가장 높은 검출 또는 정량 한계는 107 CFU/mL, 108 CFU/mL, 109 CFU/mL 또는 1010개 CFU/mL 이상이다. 일부 구현예에서, 방법은 다양한 시료에서 102 내지 107개 CFU/mL 박테리아 세포의 검출 또는 정량을 허용한다. 일부 구현예에서, 본 발명의 방법은 이에 포함된 생존가능한 박테리아 세포의 정량에 기초하여 시료를 구별하는데 사용될 수 있다. 예를 들면, 방법은 102, 103, 104, 105, 106 또는 107개 CFU/mL의 박테리아 세포를 포함한 시료 중에서 구별하는데 사용될 수 있다.
일 관점에서, 본 발명은 본원에 기술된 바와 같은 흡수성 스폰지 및 용법 지침을 포함하는, 예로 흡수성 스폰지를 사용하여 생존가능한 세포를 검출하거나 정량하기 위한 키트를 제공한다. 또 다른 관점에서, 본 발명은 본원에 기술된 바와 같은 흡수성 스폰지를 포함하는, 예로 시료에서 생존가능한 박테리아 세포를 검출하거나 정량하기 위한 디바이스를 제공한다.
일 관점에서, 본 발명은 위장관에서 박테리아 세포의 과다성장으로 고생하거나 이의 위험성이 있는 피험자를 치료할 필요성을 평가하거나 모니터링하는 방법으로서, (a) 피험자의 위장관으로부터의 시료를 획득하는 단계; (b) 본원에 기술된 바와 같은 흡수성 스폰지 또는 본 발명에 기술된 바와 같은 방법에 따라 제조된 흡수성 스폰지를 전부 또는 일부 포화 (예로 50% 또는 절반 포화)시키는 단계; (c) 단계 (b)에서 제조된 전부 또는 일부 포화된 스폰지 (예로, 50% 또는 절반 포화)의 시간의 함수로서 형광 변화의 속도를 측정하는 단계; (d) 단계 (c)에서 측정된 총 형광 또는 시간의 함수로서 형광 변화의 속도를 시료에서 생존가능한 박테리아 세포의 수와 상관시키는 단계:를 포함하고, 단계 (d)에서 결정된 생존가능한 박테리아 세포의 수가 약 105개 CFU/mL 이상이면, 치료 예로 본원에 기술된 바와 같은 항생제로의 치료가 필요한 것을 나타내는, 방법을 제공한다.
일부 구현예에서, 전부 또는 일부 포화된 스폰지의 총 형광 또는 시간의 함수로서 형광 변화의 속도가 단계 (c)에서 연장된 기간 동안 다수의 시간대에 걸쳐 측정된다. 예를 들면, 일부 구현예에서, 전부 또는 일부 포화된 스폰지의 총 형광 또는 시간의 함수로서 형광 변화의 속도는 연속적으로 0 내지 1800분, 0 내지 1600분, 0 내지 1500분, 0 내지 1440분, 0 내지 1320분, 0 내지 1000분, 0 내지 900분, 0 내지 800분, 0 내지 700분, 0 내지 600분, 0 내지 500분, 0 내지 400분, 0 내지 350분, 0 내지 330분, 0 내지 300분, 0 내지 270분 또는 0 내지 220분의 기간 동안 측정된다. 일부 구현예에서, 전부 또는 일부 포화된 스폰지의 총 형광 또는 시간의 함수로서 형광 변화의 속도는 연속적으로 0 내지 330분의 기간 동안 측정된다. 일부 구현예에서, 방법은 생체외에서 도말하거나 배양하는 것을 요구하지 않는다. 일부 구현예에서, 방법은 흡인을 요구하지 않는다. 일부 구현예에서, 방법은 생체내 (예로, 생체내 섭취가능한 디바이스)에서 수행된다.
일부 구현예에서, 대조군이 위장관에서 박테리아 세포의 과다성장으로 고생하거나 이의 위험성이 있는 피험자를 치료할 필요성을 평가하는 방법에 사용될 수 있다. 이러한 대조군은 양성 대조군, 예로 기지의 수의 생존가능한 박테리아 세포를 추가로 포함하는 본원에 기술된 바와 같은 흡수성 스폰지일 수 있다. 일부 구현예에서, 대조군은 음성 대조군, 예로 임의의 생존가능한 박테리아 세포와 접촉한 적이 없는 본원에 기술된 바와 같은 흡수성 스폰지일 수 있다.
일부 구현예에서, 본 발명은 위장관에서 박테리아 세포의 과다성장으로 고생하거나 이의 위험성이 있는 피험자를 치료할 필요성을 평가하거나 모니터링하는 방법으로서, (a) 피험자의 위장관으로부터의 시료를 획득하는 단계; (b) 본원에 기술된 바와 같은 흡수성 스폰지 또는 본 발명에 기술된 바와 같은 방법에 따라 제조된 흡수성 스폰지를 전부 또는 일부 포화 (예로 50% 또는 절반 포화)시키는 단계; (c) 단계 (b)에서 제조된 전부 또는 일부 포화된 스폰지 (예로, 50% 또는 절반 포화)의 총 형광을 측정하는 단계; (d) 단계 (c)에서 측정된 총 형광을 본원에 기술된 바와 같은 대조군에 의해 생성된 총 형광과 비교하는 단계; 및 (e) 단계 (d)에서 결정된 비교 형광을 시료에서 생존가능한 박테리아 수와 상관시키는 단계:를 포함하고, 단계 (e)에서 결정된 생존가능한 박테리아 세포의 수가 약 105개 CFU/mL 이상이면, 치료 예로 본원에 기술된 바와 같은 항생제로의 치료가 필요한 것을 나타내는, 방법을 제공한다.
일부 구현예에서, 본 발명은 위장관에서 박테리아 세포의 과다성장으로 고생하거나 이의 위험성이 있는 피험자를 치료할 필요성을 평가하거나 모니터링하는 방법으로서, (a) 피험자의 위장관으로부터의 시료를 획득하는 단계; (b) 본원에 기술된 바와 같은 흡수성 스폰지 또는 본 발명에 기술된 바와 같은 방법에 따라 제조된 흡수성 스폰지를 전부 또는 일부 포화 (예로 50% 또는 절반 포화)시키는 단계; (c) 단계 (b)에서 제조된 전부 또는 일부 포화된 스폰지 (예로, 50% 또는 절반 포화)의 시간의 함수로서 형광 변화의 속도를 측정하는 단계; (d) 단계 (c)에서 측정된 시간의 함수로서 형광 변화의 속도를 본원에 기술된 바와 같은 대조군에 의해 생성된 시간의 함수로서 형광 변화의 속도와 비교하는 단계; 및 (e) 단계 (d)에서 결정된 시간의 함수로서 형광 변화의 비교 속도를 시료에서 생존가능한 박테리아 수와 상관시키는 단계:를 포함하고, 단계 (e)에서 결정된 생존가능한 박테리아 세포의 수가 약 105개 CFU/mL 이상이면, 치료 예로 본원에 기술된 바와 같은 항생제로의 치료가 필요한 것을 나타내는, 방법을 제공한다.
본 방법의 일부 구현예에서, 대조군은 (1) 단계 (a)에 사용된 흡수성 스폰지과 동일하지만 임의의 생존가능한 박테리아 세포와 접촉한 적이 없는 흡수성 스폰지; 또는 (2) 기지의 수의 생존가능한 박테리아 세포를 포함하는 용액으로 전부 또는 일부 포화된 단계 (a)에 사용된 흡수성 스폰지과 동일한 흡수성 스폰지 (예로, 102, 103, 104, 105, 106 또는 107개 CFU/mL의 박테리아 세포를 추가로 포함하는 단계 (a)에 사용된 흡수성 스폰지과 동일한 흡수성 스폰지)일 수 있다. 일부 구현예에서, 스폰지의 총 형광 또는 시간의 함수로서 형광 변화의 속도가 단계 (c)에서 연장된 기간 동안 다수의 시간대에 걸쳐 측정되고, 이로써 시료에서 생존가능한 박테리아 세포를 검출한다. 예를 들면, 일부 구현예에서, 시료의 총 형광 또는 시간의 함수로서 형광 변화의 속도는 연속적으로 0 내지 1800분, 0 내지 1600분, 0 내지 1500분, 0 내지 1440분, 0 내지 1320분, 0 내지 1000분, 0 내지 900분, 0 내지 800분, 0 내지 700분, 0 내지 600분, 0 내지 500분, 0 내지 400분, 0 내지 350분, 0 내지 330분, 0 내지 300분, 0 내지 270분 또는 0 내지 220분의 기간 동안 측정된다. 일부 구현예에서, 시료의 총 형광 또는 시간의 함수로서 형광 변화의 속도는 연속적으로 0 내지 330분의 기간 동안 측정된다. 일부 구현예에서, 다수의 시간대에서 측정된 전부 또는 일부 포화된 스폰지의 시간의 함수로서 형광 변화의 속도가 결정되고, 동일한 시간대에서 측정된 대조군의 시간의 함수로서 형광 변화의 속도와 비교하여, 시료에서 생존가능한 박테리아 세포의 수를 결정한다. 일부 구현예에서, 방법은 생체외에서 도말하거나 배양하는 것을 요구하지 않는다. 일부 구현예에서, 방법은 흡인을 요구하지 않는다. 일부 구현예에서, 방법은 생체내 (예로, 생체내 섭취가능한 디바이스)에서 수행된다. 일부 구현예에서, 방법은 온보드 검정법(들)의 결과를 생체외 수신기로 통신하는 단계를 포함한다. 일부 구현예에서, 방법은 (예로, 항생제로의) 치료 이후에 피험자를 모니터링하는데 추가로 사용될 수 있다. 일부 구현예에서, 방법은 치료의 효능을 평가하는데 사용될 수 있다. 예를 들면, 유효한 치료는 치료 이후에 피험자의 위장관으로부터의 시료에서 생존가능한 박테리아 세포의 수의 감소에 의해 나타낼 수 있다. 치료의 효능은 치료 이후에 피험자의 위장관으로부터의 시료에서 생존가능한 박테리아 세포의 수의 감소 속도에 의해 평가될 수 있다. 일부 구현예에서, 방법은 피험자에서 박테리아의 항생제 내성 균주로의 감염을 검출하는데 사용될 수 있다. 예를 들면, 이러한 감염은 피험자의 위장관으로부터의 시료에서 생존가능한 박테리아 세포의 수가 항생제 치료 이후에 실질적으로 감소하지 않는 곳에서 나타날 수 있다.
일부 구현예에서, 형광 세기는 광학 판독기로 측정된다. 광학 판독기의 실제 구성 및 구조는 일반적으로 당업자라면 바로 이해할 바와 같이 다양할 수 있다. 전형적으로, 광학 판독기는 정의된 파장에서 광을 방출할 수 있는 조명 광원 및 신호 (예로, 투과된, 반사된 또는 형광성 광)를 기록할 수 있는 검출기를 포함한다. 광학 판독기는 일반적으로, 예를 들면 발광 (예로, 형광, 인광 등), 흡광도 (예로, 형광성 또는 비-형광성), 회절 등을 포함하는, 임의의 공지된 검출 기법을 채용할 수 있다. 예시적인 광학 판독기, 조명 광원 및 검출기는 본원에 이의 전문이 참고문헌으로 통합되는 미국 특허 7,399,608에 개시되어 있다.
일부 구현예에서, 조명 광원은 가시광선 또는 근-가시광선 (예로, 적외선 또는 자외선)과 같은 전자기적 방사선을 제공할 수 있는 당해 기술분야에 숙지된 임의의 디바이스일 수 있다. 예를 들면, 본 발명에 사용될 수 있는 적합한 조명 광원은 이에 제한되는 것은 아니지만, 광 방출 다이오드 (LED), 플래시램프, 콜드-음극 형광램프 및 전자발광 램프 등을 포함한다. 일부 구현예에서, 조명은 임의의 배경 간섭을 감소시키도록 펄스 처리될 수 있다. 일부 구현예에서, 필터가 광학을 개선하는데 사용될 수 있다. 예로, Reichman, Jay, Handbook of optical filters for fluorescence microscopy, Chroma Technology Corporation (2000) 참조. 일부 구현예에서, 여기 광원은 밴드-패스 필터, 예로 시료를 500 nm 광으로 선택적으로 여기하도록 500 nm +/-10 nm 파장을 위한 필터를 갖는 LED일 수 있다. 일부 구현예에서, 녹색 LED로부터의 임의의 더 긴 표류 파장을 삭제하기 위하여, 토르랩 FESH0550 숏패스 필터가 여기에 사용될 수 있다 (도 72a). 일부 구현예에서, 시료로부터의 방출은 밴드패스 필터, 예로 590 nm에서 방출된 광을 선택적으로 포획하도록 검출기의 전방에 배치된 590 nm +/- 20 nm 파장을 위한 필터를 갖는 아발란쉬 포토다이오드 검출기로 90도 각에서 포획된다. 일부 구현예에서, 토르랩 FB580-10 밴드패스 필터가 방출 필터로서 사용될 수 있다 (도 72b). 조준, 포커싱 및 필터링 렌즈를 보여주는 예시적인 형광 검정 테스트 비품의 횡단면도는 도 72c에 도시된다. 일부 구현예에서, 5 내지 50 나노초의 지연이 방출이 측정되기 전에 사용될 수 있다. 시간 지연된 형광에 사용된 전형적인 형광단은 란탄족 금속 킬레이트 (유로퓸, 사마륨, 터븀 등), 루테늄 복합체 및 당해 기술분야에 숙지된 것이다. 일부 구현예에서, 조명은 연속적인 파 (CW) 및 다수의 조명 빔이 복합된 펄스 처리된 조명일 수 있거나, 이들을 조합할 수 있으며 (예로, 펄스 처리된 빔이 CW 빔과 복합됨), CW 광원에 의해 유도된 신호 및 펄스 처리된 광원에 의해 유도된 신호 사이에는 신호 구별이 허용된다. 예를 들면, 일부 구현예에서, LED (예로, 알루미늄 갈륨 비소화물 적색 다이오드, 갈륨 포스파이드 녹색 다이오드, 갈륨 비소화물 포스파이드 녹색 다이오드 또는 인듐 갈륨 질화물 보라색/청색/적외색 (UV) 다이오드)가 펄스-처리된 조명 광원으로서 사용된다. 일부 구현예에서, 조명 광원은 분산된 조명을 염료에 제공할 수 있다. 예를 들면, 다수의 점 광원 (예로, LED)의 어레이가 단순히 비교적 분산된 조명을 제공하도록 채용될 수 있다. 일부 구현예에서, 조명 광원은 비교적 저렴한 방식으로 분산된 조명을 제공할 수 있는 조명 광원은 전자발광 (EL) 디바이스이다. EL 디바이스는 일반적으로 전극 사이에 샌드위칭된 발광 물질 (예로, 인광단 입자)를 사용하는 캐퍼시터 구조이고, 적어도 하나는 투명하여 광이 탈출하도록 허용한다. 전극을 교차하는 전압의 적용은 이것이 광을 방출하도록 유도하는 발광 물질 내의 전기장의 변화를 발생시킨다.
일부 구현예에서, 검출기는 당해 기술분야에 숙지된 신호를 감지할 수 있는 임의의 디바이스일 수 있다. 일부 구현예에서, 검출기는 공간 분간을 위해 구성된 전자 영상 검출기일 수 있다. 이러한 전자 영상 센서의 일부 예는 고속, 선형의 전하-결합 디바이스 (CCD), 전하-주입 (CID) 및 상보적-금속-옥사이드 반도체 (CMOS) 디바이스 등을 포함한다. 이러한 영상 검출기는 예를 들면, 검출기 픽셀의 단일선을 포함하는 선형의 영상화 검출기 (예로, CCD 검출기) 또는 예를 들면 영상 스캐닝에 사용된 것과 같은 광 센서도 역시 사용될 수 있지만, 일반적으로 전자적 광 센서의 이차원 어레이이다. 각각의 어레이는 "어드레스"라고도 지칭될 수 있는 기지의 독특한 위치의 세트를 포함한다. 영상 검출기에서 각각의 어드레스는 구역 (예로, 전형적으로 박스 또는 사각형으로서 형성된 구역)을 커버히는 센서에 의해 점유된다. 이러한 구역은 일반적으로 "픽셀" 또는 픽셀 구역이라고 지칭된다. 예를 들면, 검출기 픽셀은 CCD, CID 또는 CMOS 센서 또는 광을 검출하거나 측정하는 임의의 다른 디바이스 또는 센서일 수 있다. 검출기 펙셀의 크기는 광범위하게 달라질 수 있고, 일부 예에서, 약 0.2 마이크로미터 정도의 직경 또는 길이를 갖을 수 있다.
다른 구현예에서, 검출기는 공간 분간 성능이 부족한 광 센서일 수 있다. 예를 들면, 이러한 광 센서의 예는 광 증폭기 디바이스, 아발란치 포토다이오드 또는 실리콘 포토다이오드와 같은 포토다이오드 등을 포함할 수 있다. 실리콘 포토다이오드는 때로 이들이 저렴하고, 민감하고, 고속 작동이 가능하고, 대부분의 다른 반도체 기술학 및 단사 회로 내에 쉽게 통합되어 유리하다. 또한, 실리콘 포토다이오드는 물리적으로 작고, 이는 이들이 다양한 유형의 검출 시스템 내에 바로 도입되도록 한다. 실리콘 포토다이오드가 사용되면, 다음으로 방출된 신호의 파장 범위는 이들의 민감도 범위 이내일 수 있고, 이는 400 내지 1100 나노미터이다. 일부 구현예에서, 광 증폭기는 신호의 세기를 증가시키는데 사용될 수 있다.
또 다른 관점에서, 본 발명은 현미경적 평가 시스템을 포함하는 섭취가능한 디바이스를 제공한다. 일부 구현예에서, 시료의 박테리아 세포는 형광 염료 (본원에 기술된 염료와 같음)로 먼저 표지될 수 있고, 형광-표지된 세포는 본원에 기술된 바와 같은 섭취가능한 디바이스를 사용하여 영상화되고, 현미경적 측정에 의해계수된다. 다른 구현예에서, 형광-표지된 세포는 온보드 유동 시스템 (예로, 미세유체성 단일 세포 통로)을 통과하면서 계수된다. 유세포 계측법의 예는 유체역학적 포커싱, 작은 직경 모세관 유동 및 사각형 모세관 유동을 포함한다. 본원에 기술된 바와 같이, 살아있는 박테리아 세포는 표지되고, 유세포 계측법의 원리가 표지된 세포를 정량하는데 사용된다. 일반적으로 말하면, 입사 레이저 빔으로부터의 광자는 형광단에 의해 흡수되고, 더 높고 불안정한 에너지 수준으로 올라간다. 나노초 미만 이내에서, 형광단은 일련의 이색성 필터를 통과하는 더 긴 예시적인 파장에서 광을 재방출한다. 이러한 재방출된 광은 수집되어 표지된 박테리아 세포의 수에 비례적인 것으로서 해석될 수 있다. 일부 구현예에서, 피복 유체는 유동 시스템의 일부로서 디바이스의 용적 제한을 수용하도록 돕는데 사용되지 않는다. 일부 구현예에서, 사각형 모세관은 충분히 큰 단면 구역 및 비교적 얇은 검사 구역을 달성하는데 사용된다. 유세포 계측법 광학 시스템은 유체학 시스템과 병행하여 작동하고, 세포를 통과하는 광의 방향 변경을 관찰하고, 박테리아 세포에 대한 정보를 전달하도록 작용한다. 일부 구현예에서, 광을 점에 집중하는데 통상적인 레이저 및 구형 렌즈를 사용하지 않고, LED 및 실린더형 렌즈가 사각형 모세관 튜브를 교차한 선에 광을 집중하는데 사용된다. 다른 구현예에서, 조준 렌즈는 광원을 평행으로 만드는데 사용되는 반면, 실린더형 렌즈는 검사 구역을 조사하는데 사용된다. 이러한 배열을 위한 예시적인 광학 구성은 도 30에서 관찰될 수 있다. 일부 구현예에서, 광학 필터가 형광단의 사용을 허용하도록 추가될 수 있다. 형광단으로부터 재방출된 광의 특징적인 파장은 이색성, 밴드통과 및 장파 또는 단파 통과 필터의 사용으로 분리되고, 검출될 수 있다. 일반적으로, 다수의 이색성 렌즈 및 광 증폭기가 사용되지만, 공간 상의 제한으로 인해 특정 구현예에서 단일 측방 산란 검출기 및 전방 산란 검출기만이 사용될 수 있다.
유세포 계측법을 디바이스 내로 도입하는 하나의 설계 시도는 펌핑 메커니즘을 제공하는 것이다. 유체를 이동시키지 않고는, 개별 박테리아 세포가 고정된 부피의 유체 내에서 유세포 계측법에 의해 식별되고 측정될 수 없다. 일부 구현예에서, 기어 모터가 디바이스를 통하여 유체를 이동시킨다. 예를 들면, 부정적 (plantary) 기어헤드 (예로, 25:1 감소)를 포함한 마이크로모터가 유체 유동을 만들도록 원하는 양의 회전력을 제공할 수 있다. 또한 또 다른 구현예에서, 미세제작된 플레이트에 내장된 일련의 압전 저항기가 유동을 만드는데 사용된다. 또한 또 다른 구현예에서, 한 쌍의 일방 밸브를 포함하고, 외부 자기장에 의해 작동된 자성 펌프 막을 사용하는 마이크로펌프가 유동을 만드는데 사용된다.
일부 구현예에서, 시스템 구조는 기어 모터를 통해 압력 구동 유동을 만드는 회전 와이퍼와 조합된 개구부 및 밀봉 메커니즘을 포함한다. 기어 모터는 디바이스에서 다른 기능에 사용될 수 있다. 도 31에 도시된 바와 같이, 광학 및 유동 체임버 시스템의 부품은 디바이스 내에 맞추어진다. 일부 구현예에서, 시료 유체는 캡슐의 최상부에서 가용성 막을 통해 흡수된다. 일부 구현예에서, 기어 모터는 유체 체임버를 개방하고 충전하도록 작용하는 270°의 허용가능한 동작을 갖는다. 폐쇄 과정 동안, 모터는 광학 시스템이 위치한 사각형 모세관을 통하여 유체를 동시에 밀어내면서 진입 포트를 폐쇄한다. 실형 부품은 와이퍼 높이를 변경하지 않고도 가용성 막이 진입 통로를 폐쇄하고 밀봉하도록 허용한다. 일부 구현예에서, 시료 체임버의 용적은 25μL, 50μL 또는 75μL 이상이다. 일부 구현예에서, 두 개 이상의 시료가 충분한 시료 크기를 얻도록 위장관으로부터 수집된다. 도 31을 참조하여, 정면 및 측면 산란을 포획하기 위해 모세관의 좌측 상의 LED 및 우측 상의 저-광도 검출기가 도시된다. 일단 유체가 모세관을 통과하면, 이것은 일방 밸브를 통해 캡슐을 나간다. 특정 구현예에서, 유동 시스템은 세포 정량화에 추가하여 세포 크기 및 내부 세포 복잡미묘함의 검출을 허용한다.
일부 구현예에서, 본원에 기술된 바와 같은 섭취가능한 디바이스는 시료에서 생존가능한 박테리아 세포를 검출하거나 정량하도록 세표 (예로, 위장관의 시료)를 분석하는데 사용될 수 있다. 일부 구현예에서, 본 발명의 디바이스는 위장관의 특이적 부위에서 생존가능한 박테리아의 농도를 측정하는데 사용될 수 있다. 이러한 데이타는 피험자가 감염, 소장 박테리아 과다성장 (SIBO) 또는 SIBO-관련된 병태와 같은 치료를 필요로 하는 병태를 갖는지 여부를 결정하는데, 또는 다른 진단적 목적을 위해 위장관 내 (또는 위장관의 특이적 부위 내)에 박테리아 군집을 정량하는데 사용될 수 있다.
살아있는 세포 염색 방법에 사용된 섭취가능한 디바이스는 하나 또는 하나 이상의 시료가 분석될 수 있도록 구성될 수 있다.
예로서, 일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스는 단 하나의 시료 체임버를 갖는다. 이러한 구현예에서, 체임버는 하나의 시료를 분석하는데 사용될 수 있다. 특정 구현예에서, 단일한 시료 체임버를 갖는 섭취가능한 디바이스는 다수의 상이한 구현예를 분석하는데 사용될 수 있다. 시료 체임버는 상이한 시료가, 예를 들면 디바이스가 위장관을 통과하면서 위장관 내의 상이한 위치 (예로, 십이지장, 공장, 회장)에서 수집된 것과 같은 시간 상 상이한 지점에 분석되도록 사용되는 스폰지를 포함할 수 있다. 예를 들면, 주어진 스폰지는 다수의 시간대에 접촉되고 분석물 검출에 사용될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 시료 체임버는 상이한 파장에서 검출가능한 다수의 염료와 함께 (예로, 단일한 반응에 사용됨) 사용될 수 있다. 다수의 분석물은 예를 들면, 상이한 항체를 사용하여 (예로, 상이한 파장에서 형광을 검출하여) 검출될 수 있다.
또 다른 예로서, 특정 구현예에서, 섭취가능한 디바이스는 시료를 분석하는 다수의 체임버를 갖는다. 이러한 구현예에서, 각각의 체임버는 상이한 시료를 분석하는데 사용될 수 있다. 선행 단락에서 언급된 특징이 다수의 시료 체임버를 갖는 섭취가능한 디바이스로 구현될 수 있다.
일부 구현예에서, 데이타는 섭취가능한 디바이스가 피험자로부터 나온 이후에 생성될 수 있거나, 데이타는 생체내에서 생성되고, 디바이스 상에 저장되며, 생체외에서 회수될 수 있다.
일 관점에서, 본 발명은 시료에서 생존가능한 박테리아 세포의 존재를 검출하는 방법으로서, (a) 본원에 기술된 바와 같은 섭취가능한 디바이스를 제공하는 단계; (b) 피험자의 위장관으로부터의 유체 시료를 섭취가능한 디바이스의 시료화 체임버 내로 생체내에서 전달하는 단계; 및 (c) 유체 시료에서 생존가능한 박테리아 세포의 존재를 (예로, 생체내) 검출하는 단계:를 포함하는, 방법을 제공한다.
일부 구현예에서, 시료에서 생존가능한 박테리아 세포의 존재를 검출하는 방법은 (a) 본원에 기술된 바와 같은 섭취가능한 디바이스를 제공하는 단계; (b) 피험자의 위장관으로부터의 유체 시료를 섭취가능한 디바이스의 시료화 체임버 내로 생체내에서 전달하고, 디바이스의 시료화 체임버가 본원에 기술된 바와 같은 흡수성 스폰지 또는 본 발명에 기술된 바와 같은 흡수성 스폰지의 제조 방법에 따라 제조된 흡수성 스폰지를 보유하도록 구성되는, 단계; (c) 흡수성 스폰지를 유체 시료로 전부 또는 일부 포화시키는 (예로, 50% 또는 절반 포화) 단계; 및 (d) 단계 (c)에서 제조된 전부 또는 일부 포화된 흡수성 스폰지 (예로, 50% 또는 절반 포화)의 총 형광 또는 시간의 함수로서 형광 변화의 속도를 측정하고, 이로써 시료에서 생존가능한 박테리아 세포를 (예로, 생체내) 검출하는 단계:를 포함한다.
일부 구현예에서, 본원에 기술된 방법은 섭취가능한 디바이스를 조사하는 단계를 추가로 포함하고, 여기서 디바이스의 시료화 체임버에 포함된 흡수성 스폰지의 형광 성질은 시료의 도입 이전에 결정된다. 일부 구현예에서, 각각의 섭취가능한 디바이스는 디바이스의 시료화 체임버에 보유된 흡수성 스폰지의 형광을 측정하고, 측정된 형광을 본원에 기술된 바와 같은 양성 또는 음성 대조군과 비교함으로써 조사된다. 일부 구현예에서, 각각의 섭취가능한 디바이스는 디바이스의 시료화 체임버에 보유된 흡수성 스폰지의 형광을 측정하여 기저 형광을 제공함으로써 조사된다. 일부 구현예에서, 기저 형광은 설정 수 (900 +/- 450 FU) 이내이어야 한다. 일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스의 서브세트는 산출 곡선을 생성하도록 십이지장 또는 공장 흡인물에서 0, 104, 105, 106 및 107개 CFU 박테리아로 처리될 수 있다. 산출 곡선은 저장되고, 모든 디바이스에서 배치별로 박테리아를 정량하는데 사용될 수 있다. 예로, David Wild, Standardization and Calibration, Immunoassay Handbook, Gulf Professional Publishing, 2005 참조. 일부 구현예에서, 스폰지의 총 형광 또는 시간의 함수로서 형광 변화의 속도가 단계 (d)에서 연장된 기간 동안 다수의 시간대에 걸쳐 측정되고, 이로써 시료에서 생존가능한 박테리아 세포를 검출한다. 예를 들면, 일부 구현예에서, 시료의 총 형광 또는 시간의 함수로서 형광 변화의 속도는 연속적으로 0 내지 1800분, 0 내지 1600분, 0 내지 1500분, 0 내지 1440분, 0 내지 1320분, 0 내지 1000분, 0 내지 900분, 0 내지 800분, 0 내지 700분, 0 내지 600분, 0 내지 500분, 0 내지 400분, 0 내지 350분, 0 내지 330분, 0 내지 300분, 0 내지 270분 또는 0 내지 220분의 기간 동안 측정된다. 일부 구현예에서, 시료의 총 형광 또는 시간의 함수로서 형광 변화의 속도는 연속적으로 0 내지 330분의 기간 동안 측정된다. 일부 구현예에서, 본 발명은 단계 (d)에서 결정된 총 형광 또는 시간의 함수로서 형광 변화의 속도를 시료에서 생존가능한 박테리아 세포의 수와 상관시키는 단계를 추가로 포함한다. 일부 구현예에서, 방법은 생체외에서 도말하거나 배양하는 것을 요구하지 않는다. 일부 구현예에서, 방법은 흡인을 요구하지 않는다. 일부 구현예에서, 방법은 생체내 섭취가능한 디바이스에서 수행된다.
일부 구현예에서, 대조군이 본원에 기술된 바와 같은 방법에 채용될 수 있다. 이러한 대조군은 내부 대조군일 수 있다 (예로, 스폰지에서 레사주린의 레소루핀 불순물로부터 나온 형광 (900 +/- 450 FU)은 스폰지에서의 염료 광학 및 양을 위한 내부 대조군으로서 사용됨). 일부 구현예에서, 본원에 기술된 바와 같은 섭취가능한 디바이스는 개별적으로 조사되고, 디바이스의 시료화 체임버에 포함된 흡수성 스폰지의 형광 성질은 시료의 도입 이전에 결정된다.
일부 구현예에서, 본원에 기술된 바와 같은 방법은 다양한 시료에서 생존가능한 박테리아 세포를 검출하거나 정량하는데 매우 민감하다. 일부 구현예에서, 본 발명의 방법의 가장 낮은 검출 또는 정량 한계는 102개 CFU/mL이다. 일부 구현예에서, 본 발명의 방법의 가장 높은 검출 또는 정량 한계는 107 CFU/mL, 108 CFU/mL, 109 CFU/mL 또는 1010개 CFU/mL 이상이다. 일부 구현예에서, 방법은 다양한 시료에서 102 내지 107개 CFU/mL 박테리아 세포의 검출 또는 정량을 허용한다. 일부 구현예에서, 본 발명의 방법은 이에 포함된 생존가능한 박테리아 세포의 정량에 기초하여 시료를 구별하는데 사용될 수 있다. 예를 들면, 방법은 102, 103, 104, 105, 106 또는 107개 CFU/mL의 박테리아 세포를 포함한 시료 중에서 구별하는데 사용될 수 있다.
일 관점에서, 본 발명은 위장관에서 박테리아 세포의 과다성장으로 고생하거나 이의 위험성이 있는 피험자를 치료할 필요성을 평가하거나 모니터링하는 방법으로서, (a) 본원에 기술된 바와 같은 섭취가능한 디바이스를 제공하는 단계; (b) 피험자의 위장관으로부터의 유체 시료를 섭취가능한 디바이스의 시료화 체임버 내로 생체내에서 전달하는 단계; 및 (c) 유체 시료에서 생존가능한 박테리아 세포의 존재를 (예로, 생체내) 정량하는 단계:를 포함하고, 단계 (c)에서 결정된 생존가능한 박테리아 세포의 수가 약 105개 CFU/mL 이상이면, 치료 예로 본원에 기술된 바와 같은 항생제로의 치료가 필요한 것을 나타내는, 방법을 제공한다.
일부 구현예에서, 위장관에서 박테리아 세포의 과다성장으로 고생하거나 이의 위험성이 있는 피험자를 치료할 필요성을 평가하거나 모니터링하는 방법은 (a) 본원에 기술된 바와 같은 섭취가능한 디바이스를 제공하는 단계; (b) 피험자의 위장관으로부터의 유체 시료를 섭취가능한 디바이스의 시료화 체임버 내로 생체내에서 전달하고, 본원에 기술된 바와 같은 디바이스의 시료화 체임버가 본원에 기술된 바와 같은 흡수성 스폰지 또는 본 발명에 기술된 바와 같은 흡수성 스폰지의 제조 방법에 따라 제조된 흡수성 스폰지를 보유하도록 구성되는, 단계; (c) 흡수성 스폰지를 유체 시료로 전부 또는 일부 포화시키는 (예로, 50% 또는 절반 포화) 단계; (d) 단계 (c)에서 제조된 전부 또는 일부 포화된 스폰지 (예로, 50% 또는 절반 포화)의 총 형광을 측정하는 단계; 및 (e) 단계 (d)에서 측정된 총 형광을 시료에서 생존가능한 박테리아 세포의 수와 상관시키고, 단계 (e)에서 결정된 생존가능한 박테리아 세포의 수가 약 105개 CFU/mL 이상이면, 치료 예로 본원에 기술된 바와 같은 항생제로의 치료가 필요한 것을 나타내는, 단계를 포함한다.
일부 구현예에서, 위장관에서 박테리아 세포의 과다성장으로 고생하거나 이의 위험성이 있는 피험자를 치료할 필요성을 평가하거나 모니터링하는 방법은 (a) 본원에 기술된 바와 같은 섭취가능한 디바이스를 제공하는 단계; (b) 피험자의 위장관으로부터의 유체 시료를 섭취가능한 디바이스의 시료화 체임버 내로 생체내에서 전달하고, 본원에 기술된 바와 같은 디바이스의 시료화 체임버가 본원에 기술된 바와 같은 흡수성 스폰지 또는 본 발명에 기술된 바와 같은 흡수성 스폰지의 제조 방법에 따라 제조된 흡수성 스폰지를 보유하도록 구성되는, 단계; (c) 흡수성 스폰지를 유체 시료로 전부 또는 일부 포화시키는 (예로, 50% 또는 절반 포화) 단계; (d) 단계 (c)에서 제조된 전부 또는 일부 포화된 스폰지 (예로, 50% 또는 절반 포화)의 시간의 함수로서 형광 변화의 속도를 측정하는 단계; 및 (e) 단계 (d)에서 측정된 시간의 함수로서 형광 변화의 속도를 시료에서 생존가능한 박테리아 세포의 수와 상관시키고, 단계 (e)에서 결정된 생존가능한 박테리아 세포의 수가 약 105개 CFU/mL 이상이면, 치료 예로 본원에 기술된 바와 같은 항생제로의 치료가 필요한 것을 나타내는, 단계를 포함한다.
일부 구현예에서, 스폰지의 총 형광 또는 시간의 함수로서 형광 변화의 속도가 단계 (d)에서 연장된 기간 동안 다수의 시간대에 걸쳐 측정된다. 예를 들면, 일부 구현예에서, 시료의 총 형광 또는 시간의 함수로서 형광 변화의 속도는 연속적으로 0 내지 1800분, 0 내지 1600분, 0 내지 1500분, 0 내지 1440분, 0 내지 1320분, 0 내지 1000분, 0 내지 900분, 0 내지 800분, 0 내지 700분, 0 내지 600분, 0 내지 500분, 0 내지 400분, 0 내지 350분, 0 내지 330분, 0 내지 300분, 0 내지 270분 또는 0 내지 220분의 기간 동안 측정된다. 일부 구현예에서, 시료의 총 형광 또는 시간의 함수로서 형광 변화의 속도는 연속적으로 0 내지 330분의 기간 동안 측정된다. 일부 구현예에서, 방법은 생체외에서 도말하거나 배양하는 것을 요구하지 않는다. 일부 구현예에서, 방법은 흡인을 요구하지 않는다. 일부 구현예에서, 방법은 생체내 섭취가능한 디바이스에서 수행된다. 일부 구현예에서, 방법은 온보드 검정법(들)의 결과를 생체외 수신기로 통신하는 단계를 포함한다. 일부 구현예에서, 방법은 (예로, 항생제로의) 치료 이후에 피험자를 모니터링하는데 추가로 사용될 수 있다. 일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스 및 방법은 치료의 효능을 평가하는데 사용될 수 있다. 예를 들면, 유효한 치료는 치료 이후에 피험자의 위장관으로부터의 시료에서 생존가능한 박테리아 세포의 수의 감소에 의해 나타낼 수 있다. 치료의 효능은 치료 이후에 피험자의 위장관으로부터의 시료에서 생존가능한 박테리아 세포의 수의 감소 속도에 의해 평가될 수 있다. 일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스 및 방법은 피험자에서 박테리아의 항생제 내성 균주로의 감염을 검출하는데 사용될 수 있다. 예를 들면, 이러한 감염은 피험자의 위장관으로부터의 시료에서 생존가능한 박테리아 세포의 수가 항생제 치료 이후에 실질적으로 감소하지 않는 곳에서 나타날 수 있다.
일부 구현예에서, 본원에 기술된 조성물, 방법 및 디바이스는 시료에 존재하는 분석물의 유형 (예로, 미생물 및 단백질, 대사물)을 검출하고/거나, 특성화하고/거나 정량하도록 (예로, 두 개 이상의) 분석물 결합제의 조합을 사용할 수 있다. 예를 들면, 일부 구현예에서, 본원에 기술된 조성물, 방법 및 디바이스는 시료에 존재하는 미생물의 유형 (예로, 박테리아, 원충 또는 바이러스)을 결정하는데 사용될 수 있다.
일부 구현예에서, 분석물에 결합하고 제 1 형광성 염료를 포함하는 제 1 분석물 결합제는 제 2 분석물 결합제와 조합하여 사용될 수 있고, 여기서 제 2 분석물 결합제는 제 1 형광성 염료와 공간적으로 근접할 때 형광 증가를 나타내는 제 2 형광성 염료를 포함한다. 일부 구현예에서, 제 1 형광성 염료 및 제 2 형광성 염료 사이의 공간적 근접성은 제 1 형광성 염료부터 제 2 형광성 염료까지 에너지 전달을 유도한다. 제 1 형광성 염료에 의해 방출된 형광의 검출은 분석물 결합제 둘 다가 시료에서 서로 밀접한 근접성으로 위치하는지 여부를 결정하는데 사용될 수 있다. 대안적으로, 분석물에 결합하고 제 1 형광생성 염료를 포함하는 제 1 분석물 결합제는 제 2 분석물 결합제와 조합하여 사용될 수 있고, 여기서 제 2 분석물 결합제는 제 1 형광생성 염료와 공간적으로 근접할 때 형광 증가를 나타내는 제 2 형광성 염료를 포함한다. 일부 구현예에서, 제 1 형광생성 염료는 제 1 분석물 결합제가 분석물에 결합되지 않은 때, 형광을 나타내지 않거나 형광을 검소시킨다. 일부 구현예에서, 제 1 형광생성 염료는 분석물에 제 1 분석물 결합제의 결합 시 형광 증가를 나타낸다. 일부 구현예에서, 제 1 형광생성 염료 및 제 2 형광성 염료 사이의 공간적 근접성은 1 형광생성 염료부터 제 2 형광성 염료까지 에너지 전달을 유도한다. 제 2 형광성 염료에 의해 방출된 형광의 검출은 예를 들면 분석물 결합제 둘 다가 시료에서 서로 밀접한 근접성으로 위치하는지 여부를 결정하는데 사용될 수 있다. 일부 구현예에서, 제 1 및 제 2 분석물 결합제는 분석물 (예로, 단백질)의 동일한 부위 (예로, 에피토프)에 결합한다. 예를 들면, 일부 구현예에서, 제 1 및 제 2 분석물 결합제는 동일한 유형의 분석물 결합 모이어티 또는 시약 (예로, 동일한 항체)을 포함한다. 일부 구현예에서, 제 1 및 제 2 분석물 결합제는 분석물 (예로, 단백질)의 분리된 부위 (예로, 에피토프)에 결합한다. 일부 구현예에서, 제 1 및 제 2 분석물 결합제는 공간적으로 중첩하지 않는 분석물 (예로, 단백질)의 분리된 부위에 결합한다. 일부 구현예에서, 제 1 분석물 결합제 및 제 2 분석물 결합제는 분석물 결합제 둘 다가 결합할 때 이들 각각의 염료가 밀접한 근접성에 있도록 (예로, 에너지 전달이 발생하도록 허용함) 구성된다. 일부 구현예에서, 제 1 및/또는 제 2 분석물 결합제(들)은 항원 결합제 (예로, 항체)이다. 일부 구현예에서, 제 1 및/또는 제 2 분석물 결합제(들)은 애피머이다. 일부 구현예에서, 제 1 및/또는 제 2 분석물 결합제(들)은 항원 결합제, 앱타머이다.
일부 구현예에서, 본원에 기술된 조성물, 방법 및 디바이스는 형광 산소 통로 면역검정법 (FOCI) 조성물 및 방법을 사용한다. FOCI는 일반적으로 본원에 이의 전문이 참고문헌으로 통합되는 미국 특허 5,807,675; 5,616,719; 및 7,635,571에 기술되어 있다. 일부 구현예에서, 분석물에 결합할 수 있고 감광제를 포함하는 제 1 분석물 결합제는 형광생성 염료를 포함한 제 2 분석물 결합제와 조합하여 사용될 수 있다. 일부 구현예에서, 제 1 분석물 결합제의 감광제는 여기 상태에서 단일자 산소를 발생시키고, 이로써 제 2 분석물 결합제의 형광생성 염료가 단일자 산소와 반응 시 형광을 방출하도록 유도한다. 일부 구현예에서, 방출된 형광은 예로 분석물의 존재 및/또는 부재를 결정하도록 및/또는 시료에서 분석물을 정량하고/거나 분석하도록 검출될 수 있다. 일부 구현예에서, 제 1 및 제 2 분석물 결합제는 분석물 (예로, 단백질)의 동일한 부위 (예로, 에피토프)에 결합한다. 예를 들면, 일부 구현예에서, 제 1 및 제 2 분석물 결합제는 동일한 유형의 분석물 결합 모이어티 또는 시약 (예로, 동일한 항체)을 포함한다. 일부 구현예에서, 제 1 및 제 2 분석물 결합제는 분석물 (예로, 단백질)의 분리된 부위 (예로, 에피토프)에 결합한다. 일부 구현예에서, 제 1 및 제 2 분석물 결합제는 공간적으로 중첩하지 않는 분석물 (예로, 단백질)의 분리된 부위에 결합한다. 일부 구현예에서, 제 1 분석물 결합제 및 제 2 분석물 결합제는 분석물 결합제 둘 다가 결합할 때 제 1 분석물 결합제의 감광제에 의해 발생한 단일자 산소가 제 2 분석물 결합제의 형광생성 염료에 밀접한 근접성에 있도록 구성된다. 일부 구현예에서, 제 1 및/또는 제 2 분석물 결합제(들)은 항원 결합제 (예로, 항체)이다. 일부 구현예에서, 제 1 및/또는 제 2 분석물 결합제(들)은 애피머이다. 일부 구현예에서, 제 1 및/또는 제 2 분석물 결합제(들)은 항원 결합제, 앱타머이다.
일부 구현예에서, 분석물 결합제의 조합의 사용은 다수의 분석물의 검출, 분석 및/또는 정량화를 허용한다. 분석물 결합제의 다수의 조합은 분석물의 복합 혼합물의 검출, 분석 및/또는 정량화에 사용될 수 있다. 예를 들면, 상이한 염료 및/또는 분석물 특이성을 갖는 다수의 분석물 결합제눈 시료를 분석하는데 사용될 수 다. 예를 들면, 시료에 존재하는 상이한 종의 박테리아 (예로, LTA 대 LPS)를 검출하기 위하여, 본원에 기술된 바와 같은 살아있는 세포 염료 (F1)를 항체 또는 미생물 특이적 (예로, 박테리아 특이적 또는 박테리아 종 특이적)인 항생제에 결합할 수 있다. 관심있는 속, 종 또는 균주의 미생물 (예로, 박테리아)에 특이적으로 결합하고, 다른 미생물 바이오분자 및/또는 진핵세포 바이오분자와 교차-결합하지 않는 항체가 본원에 기술된 예시적인 항체를 포함하여 역시 사용될 수 있다. 동일한 미생물에 결합하고 F1에 매우 근접할 때 여기되는 (F1부터 F2 까지 에너지 전달을 통해) 형광성 염료 (F2)를 갖는 제 2 항체 또는 항생제가 항체 및/또는 항생제가 결합되는 미생물을 검출하고/거나, 분석하고/거나, 정량하는데 채용될 수 있다. 두 개의 예시적인 근접성 검정법은 도 73a 및 73b에 도시된다.
분석물 희석 및 배양
일부 구현예에서, 본 발명은 피험자의 위장 (GI)관 또는 생식관 내의 세포 및/또는 분석물을 시험관내에서 획득하고/거나, 배양하고/거나, 검출하는 방법을 제공한다. 관련된 디바이스도 역시 개시된다. 기술된 방법 및 디바이스는 피험자로부터 유체 시료를 획득하고/거나 분석하기 위한 많은 장점을 제공한다. 일부 구현예에서, 유체 시료를 희석하는 것은 분석물 검출의 동적 범위를 증가시키고/거나 시료 내의 배경 신호 또는 간섭을 감소시킨다. 예를 들면, 간섭은 시료 내에서 표적하지 않은 분석물의 존재 또는 염료 또는 표지의 비-특이적 결합에 의해 유발될 수 있다. 일부 구현예에서, 시료를 배양하는 것은 세포 (예로, 특이적 유형의 세포) 및/또는 세포에 의해 생산된 분석물 (예로, 관심있는 특이적 분석물)을 증가시키고, 이로써 이들의 검출 및/또는 특성화를 용이하게 한다. 상기에, 본원에 기술된 바와 같이 검출되고/거나 특성화될 수 있는 다양한 유형의 분석물이 개시되어 있다.
특정 구현예에서, 본원에 기술된 방법 및 디바이스는 피험자의 위장관에서 박테리아 군집에 관한 정보를 획득하는데 사용될 수 있다. 이것은 많은 장점을 갖고, 위장관으로부터 유체 시료를 획득하도록 기도 삽관 또는 내시경과 같은 수술적 절차보다 덜 칩습적이다. 본원에 기술된 바와 같은 섭취가능한 디바이스의 사용은 또한 유체 시료가 획득되고, 위장관의 특이적 부위로부터 박테리아 군집에 관한 데이타가 생성되도록 허용한다.
일부 구현예에서, 본원에 기술된 방법 및 디바이스는 유체 시료, 이의 희석물 또는 하나 이상의 세포 및/또는 분석물에 대한 배양된 시료를 분석하는 것과 같은 데이타를 생성하는데 사용될 수 있다. 데이타는 이에 제한되는 것은 아니지만, 유체 시료에 존재하는 박테리아 유형 또는 위장관의 특이적 부위에서의 박테리아 농도를 포함할 수 있다. 이러한 데이타는 피험자가 진단적 또는 기타 목적으로 피험자가 소장 박테리아 과다성장 (SIBO)과 같은 감염을 갖는지 여부를 결정하거나, 위장관 내의 박테리아 군집을 특성화하는데 사용될 수 있다.
예를 들면, 일 관점에서, 데이타는 십이지장, 공장, 회장, 상행 결장, 횡단 결장 및 하행 결장 중 하나 이상인 위장관의 특이적 부위에서 박테리아 농도를 포함할 수 있다. 일 관점에서, 위장관의 특이적 부위는 십이지장이다. 일 관점에서, 위장관의 특이적 부위는 공장이다. 일 관점에서, 위장관의 특이적 부위는 회장이다. 일 관점에서, 위장관의 특이적 부위는 상행 결장이다. 일 관점에서, 위장관의 특이적 부위는 횡단 결장이다. 일 관점에서, 위장관의 특이적 부위는 하행 결장이다. 관련 구현예에서, 데이타는 질환 발적 증가 또는 본원에 개시된 치료제에 대한 반응을 모니터링하도록 하루 이상의 시간마다 생성될 수 있다.
데이타는 디바이스가 피험자로부터 나오고 난 이후에 생성될 수 있거나, 데이타는 시험관내에서 생성되어 디바이스 상에 저장되며, 생체외에서 회수될 수 있다. 대안적으로, 데이타는 디바이스는 피험자의 위장관을 통과하거나 피험자의 생식관 내에 배치된 동안 디바이스로부터 무선으로 전송될 수 있다.
일부 구현예에서, 방법은 하나 이상의 희석 체임버 및 희석 유체를 포함하는 디바이스를 제공하는 단계; 피험자의 위장관 또는 생식관으로부터 획득된 유체 시료의 전부 또는 일부를 하나 이상의 희석 체임버 내로 시험관내에서 전달하는 단계; 및 유체 시료 및 희석 유체를 조합하여 하나 이상의 희석 체임버에서 하나 이상의 희석된 유체를 생산하는 단계:를 포함한다.
특정 구현예에서, 방법은 하나 이상의 희석 체임버를 포함하는 섭취가능한 디바이스를 제공하는 단계; 위장관으로부터 획득된 유체 시료의 전부 또는 일부를 무균 배지를 포함한 하나 이상의 희석 체임버 내로 전달하는 단계; 시료를 하나 이상의 희석 체임버에서 생체내 배양하여 하나 이상의 배양된 시료를 생산하는 단계; 및 하나 이상의 배양된 시료에서 박테리아를 검출하는 단계:를 포함한다.
일부 구현예에서, 방법은 하나 이상의 희석 체임버를 포함하는 디바이스를 제공하는 단계; 위장관 또는 생식관으로부터 획득된 유체 시료의 전부 또는 일부를 하나 이상의 희석 체임버 내로 전달하는 단계; 하나 이상의 희석 체임버에서 유체 시료의 전부 또는 일부를 의석 유체와 조합하는 단계; 및 하나 이상의 희석된 시료에서 분석물을 검출하는 단계:를 포함한다.
특정 구현예에서, 디바이스는 위장관 또는 생식관으로부터 획득된 유체 시료를 희석하기 위한 하나 이상의 희석 체임버; 및 하나 이상의 희석 체임버 내에서 시료를 희석하기 위한 희석 유체:를 포함한다.
일부 구현예에서, 디바이스는 위장관으로부터 획득된 유체 시료를 배양하기 위한 하나 이상의 희석 체임버; 하나 이상의 희석 체임버 내에서 시료를 배양하기 위한 무균 배지; 및 박테리아를 검출하기 위한 검출 시스템:을 포함한다.
특정 구현예에서, 디바이스는 위장관으로부터 획득된 유체 시료를 배양하기 위한 하나 이상의 희석 체임버; 하나 이상의 희석 체임버 내에서 시료를 배양하기 위한 무균 배지; 및 박테리아를 검출하기 위한 검출 시스템:을 포함한다.
또한, 본원에 기술된 바와 같이 피험자의 위장관 또는 생식관으로부터 획득된 하나 이상의 시료를 희석하기 위한 디바이스의 용도가 제공된다. 일 구현예에서, 본원에 기술된 바와 같이 피험자의 위장 (GI)관 내의 세포 및/또는 분석물을 생체내에서 검출하기 위한 섭취가능한 디바이스의 용도가 존재한다.
또한 본원에 기술된 바와 같은 디바이스 및 베이스 스테이션을 포함하는 시스템이 제공된다. 일 구현예에서, 디바이스는 피험자의 위장관의 박테리아의 농도 및 유형을 나타내는 데이타와 같은 데이타를 베이스 스테이션으로 전송한다. 일 구현예에서, 디바이스는 베이스 스테이션으로부터 작동 매개변수를 수신한다. 본원에 기술된 일부 구현예는 피험자의 위장관 또는 생식관으로부터 하나 이상을 시료를 획득하고/거나 하나 이상의 시료의 전부 또는 일부를 배양하기 위한 섭취가능한 디바이스를 제공한다. 섭취가능한 디바이스는 실린더형 회전가능한 요소의 벽 상에 포트를 갖는 실린더형 회전가능한 요소를 포함한다. 섭취가능한 디바이스는 실린더형 회전가능한 요소 및 외층 요소 사이에 제 1 희석 체임버를 형성하도록 실린더형 회전가능한 요소 주변을 감싸는 외층 요소를 추가로 포함한다. 외층 요소는 실린더형 회전가능한 요소의 벽 일부를 섭취가능한 디바이스의 외부에 노출하는 구멍을 갖는다.
일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스는 피험자의 위장관 또는 생식관으로부터 유체 시료 또는 이의 희석물을 받기 위한 하나 이상의 희석 체임버를 포함한다. 일부 구현예에서, 유체 시료의 하나 이상의 희석물은 하나 이상의 희석 체임버에서 배양된다. 일부 구현예에서, 희석 체임버 각각은 기지의 용적, 선택적으로 동일한 용적 또는 상이한 용적을 정의한다. 일부 구현예에서, 희석 체임버는 10 μL 내지 약 1 mL 범위의 유체 부피를 정의한다. 희석 체임버는 약 500 μL 이하, 약 250 μL 이하, 약 100 μL 이하 또는 약 50 μL 이하의 유체 부피를 정의할 수 있다. 일부 구현예에서, 희석 체임버는 약 10 μL 이상, 약 20 μL 이상, 약 30 μL 이상 또는 약 50 μL 이상의 유체 부피를 정의할 수 있다. 일부 구현예에서, 희석 체임버는 약 10 μL 내지 500 μL, 약 20 μL 내지 250 μL, 약 30 μL 내지 100 μL 또는 약 50 μL의 유치 부피를 정의한다.
일부 구현예에서, 디바이스의 희석 유체는 하나 이상의 희석물을 생성하도록 유체 시료의 전부 또는 일부 또는 이의 희석물과 조합된다. 일부 구현예에서, 희석 유체는 희석 체임버 내에서 하나 이상의 세포를 배양하는데 적합한 무균 배지이다.
일부 구현예에서, 하나 이상의 희석 체임버는 환자가 섭취가능한 디바이스를 섭취하기 전에 희석 유체로 충전될 수 있다. 대안적으로, 또 다른 구현예에서, 희석 유체는 섭취가능한 디바이스의 저장조로부터 하나 이상의 희석 체임버 내로 생체내에서 첨가될 수 있다. GI 유체 시료의 시료화 및 희석은 생체내에서 일어난다. 예를 들면, 섭취가능한 디바이스의 작동기는 섭취가능한 디바이스가 위장관의 사전 결정된 위치에 위치하는 것으로 결정될 때, 희석 유체를 저장조로부터 희석 체임버 내로 펌핑할 수 있다. 일부 구현예에서, 희석 체임버 각각은 위장관 또는 생식관으로부터의 유체 시료를 배양하는데 적합한 부피의 무균 배지를 포함한다. 일부 구현예에서, 희석 체임버는 무균 배지로 적어도 95%, 적어도 97%, 적어도 98% 또는 적어도 99% 충전된다. 일부 구현예에서, 희석 체임버 각각은 호기성 박테리아 성장을 용이하게 하는 산소를 포함한다. 또 다른 구현예에서, 비-희석 체임버는 산소를 포함하고, 호기성 박테리아 성장을 용이하게 하도록 하나 이상의 희석 체임버에 추가된다.
일부 구현예에서, 배양은 GI 유체 시료가 희석되고 난 직후에 생체내에서 일어날 수 있다. 또는 대안적으로, 배양은 생체외에서, 예로 섭취가능한 디바이스가 비워지고 회수되었던 때 일어날 수 있어, 희석된 GI 유체 시료를 포함한 희석 체임버가 추출될 수 있고, 배양은 연구실에서 수행될 수 있다. 섭취가능한 디바이스의 회수는 2016년 12월 14일에 제출된 미국 가출원 62/434,188에 기술된 구현예와 유사한 방식으로 수행될 수 있고, 이는 본원에 이의 전문이 명시적으로 참고문헌으로 통합된다.
일부 구현예에서, 희석 유체는 곰팡이의 성장을 억제하는 하나 이상의 제제를 포함한다. 일부 구현예에서, 항진균제는 암포테리신 B이다. 일부 구현예에서, 희석 유체는 약 2.5 mg/L의 암포테리신 B를 포함한다.
일부 구현예에서, 배지는 유체 시료 내에서 박테리아의 항생제 민감성/ 내성을 결정하기 위하여 하나 이상의 항미생물 제제를 포함한다. 예를 들면, 박테리아가 항생제가 없는 배지를 포함한 희석 체임버에서는 성장하지만 항미생물 제제를 포함한 분리된 희석 체임버에서는 성장하지 않으면, 시료는 해당 항생제에 민감한 박테리아를 포함한 것으로서 식별될 수 있다. 대안적으로, 박테리아가 둘 다의 희석 체임버 (항생제가 있거나 없음)에서 성장하면, 시료는 해당 항생제에 내성을 갖는 박테리아를 포함하는 것으로서 확인될 수 있다. 일부 구현예에서, 희석 체임버(들)에 남아있는 박테리아는, 예로 본원에 기술된 임의의 검출 및/또는 정량화 방법을 사용하여 정량된다. 일부 구현예에서, 희석 체임버에서 특정한 유형의 박테리아 (예로, 특정한 속, 종 및/또는 균주의 박테리아)의 존재 및/또는 부재는 본원에 기술된 방법을 사용하여 검출되고/거나 정량된다.
또 다른 구현예에서, 희석 유체는 박테리아 활성 또는 반응을 측정하기 위한기질 또는 시약을 포함한다. 예를 들면, 일부 구현예에서, 희석 유체는 하나 이상의 컨쥬게이션된 담즙산 및 탈컨쥬게이션된 담즙산을 포함하고, 컨쥬게이션된 담즙산의 감소가 희석된 시료 및/또는 배양된 시료에서 담즙염 가수분해효소 활성의 표식으로서 검출된다. 또 다른 구현예에서, 기질은 효소, 예를 들면 글루타메이트 탈수소화효소 (GDH)일 수 있다. GDH의 경우에, 이는 C. difficile의 독소 및 비독소 둘 다 생산 균주에 의해 높은 양이 생산되는 항원을 검출하는데 사용될 수 있다. 이러한 테스트는 C. difficile이 존재하는지 여부를 나타내지만, 박테리아 독소를 생산하는지 여부를 반드시 나타내지는 못한다.
또 다른 구현예에서, 박테리아의 산물이 박테리아가 배지에서 배양될 때 검출되거나 측정된다. 예를 들면, Clostridium difficile 독소 A는 박테리아가 독소를 생산하고 있으면 측정되어 검출될 수 있다.
일부 구현예에서, 본원에 기술된 방법 및 디바이스는 피험자로부터 진핵 세포를 획득하고/거나, 희석하고/거나, 배양하고/거나 검출하는데 사용될 수 있다. 예를 들면, 위장관으로부터의 상피 세포 또는 PBMC은 섭취가능한 디바이스에서 희석되거나 배양될 수 있다. 선택적으로, 진핵 세포는 디바이스 내에서 분석되고/거나, 일단 디바이스가 배출되고 나면 수집될 수 있다. 일부 구현예에서, 희석 유체는 진핵 세포 활성 또는 반응을 생체내에서 측정하기 위한 기질 또는 시약을 추가로 포함할 수 있다. 예를 들면, 일부 구현예에서, 시료에서 바이오마커가 검출되고/거나, 분석되고/거나 정량될 수 있다. 시료에서 바이오마커의 검출은 질환 또는 장애 또는 이의 치료를 진단하고 모니터링하는데 사용될 수 있다. 예시적인 바이오마커는 GI 장애, 염증 및 암과 연관된 바이오마커를 포함하여 상기에 자세하게 기술되어 있다. 일부 구현예에서, 바이오마커는 시료에 존재하는 세포 진핵 세포 상에 존재한다. 일부 구현예에서, 염증 및/또는 암과 연관된 하나 이상의 바이오마커는 희석된 시료 및/또는 배양된 시료 내에서 검출된다. 일부 구현예에서, 생산된 세포 성장 단백질 또는 세포-세포 부착 단백질 (예로, 베타-카테닌, ErbB1, EbrB2, ErbB3, pAkt, c-Met, p53)의 양을 측정하는 것은 종양원성 세포의 존재 또는 부재와 상관될 수 있는 한편, 사이토카인 (예로, IL-6 및 TNF-알파)를 측정하는 것은 염증과 상관될 수 있다.
일부 구현예에서, 유체 시료는 섭취가능한 디바이스가 피험자의 위장관을 생체내에서 통과하면서 위장관으로부터 하나 이상의 희석 체임버 내로 전달된다. 유체 시료가 하나 이상의 희석 체임버 내로 전달될 때 제어함으로써, 위장관의 특정한 부위로부터 유체 시료를 획득하는 것이 가능하다. 작동 시, 섭취가능한 디바이스의 외부는 위장관의 생물학적 유체와 접촉할 것이다. 섭취가능한 디바이스가 위장관을 따라 이동하면서, 이것은 전형적으로 위장관의 해당 섹션에 특징적인 유체에 의해 둘러싸일 것이다. 예를 들면, 섭취가능한 디바이스가 위에 있을 때, 디바이스는 위산, 소화 효소 및 부분적으로 소화된 음식을 포함할 수 있는 위의 유체와 접촉할 것이다. 섭취가능한 디바이스가 공장에 있을 때, 디바이스는 공장의 유체와 접촉할 것이다.
일부 구현예에서, 디바이스는 위장관 또는 생식관으로부터 하나 이상의 희석 체임버 내로 유체의 전달을 제어하기 위해 단독으로 또는 조합하여 하나 이상의 포트, 밸브 및/또는 펌프를 갖는다. 디바이스는 또한 디바이스 내의 희석 체임버 사이에 유체의 전달을 제어하기 위한 하나 이상의 포트, 밸브 및/또는 펌프를, 선택적으로 위장관 또는 생식관으로부터의 고유의 유체 시료의 일련의 희석을 생산하도록 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 본원에 기술된 디바이스는 이에 제한되는 것은 아니지만, 여성 생식관 등과 같은 신체의 다른 부분으로부터 세포를 획득하고/거나, 희석하고/거나, 배양하고/거나, 검출하는데 사용될 수 있다. 위장관 또는 생식관을 시료화하기 위한 조성물 및 방법은 2016년 8월 18일에 제출된 미국 가출원 62/376,688에 더 자세하게 논의되고, 본원에 이의 전문이 참고문헌으로 통합된다.
일부 구현예에서, 디바이스는 하나 이상의 포트, 밸브 및/또는 펌프를 제어하기 위한 마이크로컨트롤러를 포함한다. 일부 구현예에서, 마이크로컨트롤러는 하나 이상의 환경적 센서로부터의 데이타에 반응하여 하나 이상의 포트, 밸브 및/또는 펌프를 제어하도록 프로그램화된다. 대안적으로 또는 추가적으로, 마이크로컨트롤러는 베이스 스테이션으로부터의 무선 신호에 반응하여 또는 타이머와 같은 마이크로컨트롤러에 의해 생성된 신호에 반응하여 하나 이상의 포트, 밸브 및/또는 펌프를 제어하도록 프로그램화된다.
일부 구현예에서 디바이스는 디바이스의 외부 상에 유입 도관 및 제 1 희석 체임버 내로 유출 도관을 갖는 펌프를 포함한다. 일부 구현예에서, 펌프는 위장관으로부터 제 1 희석 체임버 내로 유체를 전달하도록 작동가능하다. 바람직하게, 펌프는 위장관으로부터 희석 체임버 내로 액체의 사전 결정된 부피를 전달하도록 제어가능하다. 일부 구현예에서, 디바이스는 희석 체임버 사이에 액체의 사전 결정된 부피를 전달하도록 제어가능한 펌프, 선택적으로 유체 시료를 제 1 희석 체임버 내로 전달하는데 사용된 것과 동일한 펌프 또는 상이한 펌프를 포함한다. 일부 구현예에서, 펌프는 솔레노이드 펌프이다. 일부 구현예에서, 펌프는 약 1 μL 내지 약 50 μL, 약 2 μL 내지 약 20 μL, 약 3 μL 내지 약 15 μL, 또는 약 5 μL의 유체 부피를 전달하도록 제어가능하다.
또 다른 구현예에서, 디바이스는 위장관 또는 생식관으로부터 유체 시료를 받기 위한 포트를 포함한다. 일부 구현예에서, 포트는 디바이스의 외부에 노출된다. 선택적으로, 디바이스는 디바이스의 외부에 포트를 노출하도록 이동가능한 커버를 포함한다. 작동 시, 포트가 노출될 때 위장관 또는 생식관으로부터 유체는 표면 장력, 피험자의 동장 및/또는 연동운동 효과를 통하여 표트 내로 진입한다. 선택적으로, 포트는 유체가 포트 내로 유동하도록 구동하는 친수성 코팅으로 코팅된다.
일부 구현예에서, 포트는 포트가 디바이스의 외부에 노출되도록 개방 위치부터, 포트가 제 1 희석 체임버와 유체 소통을 하도록 제 1 위치까지 이동가능하다. 일부 구현예에서, 포트를 개방 위치부터 제 1 위치까지 이동시키는 것은 사전 결정된 부피의 유체 시료를 위장관 또는 생식관으로부터 제 1 희석 체임버 내로 전달한다. 예를 들면, 일부 구현예에서 포트는 약 1 μL 내지 약 50 μL, 약 2 μL 내지 약 20 μL, 약 3 μL 내지 약 15 μL 또는 약 5 μL의 유체 부피를 정의한다.
포트가 제 1 희석 체임버와 유체 소통을 할 때, 포트 및 제 1 희석 체임버는 조합된 부피를 정의하고, 포트 및 희석 체임버에서의 임의의 유체가 혼합되어 희석을 형성하는 것으로 당업자라면 이해할 것이다. 일부 구현예에서, 유체의 혼합은 위장관의 연동 작용, 뿐만 아니라 피험자의 동작을 통하여 증진될 것이다. 일부 구현예에서, 제 1 배양 체임버는 무균 배지와 같은 희석 유체를 포함하고, 포트를 제 1 위치로 이동하는 것은 위장관으로부터의 사전 결정된 부피의 유체 시료 및 사전 결정된 부피의 희석 유체를 포함하는 제 1 희석을 생산한다. 예를 들면, 일부 구현예에서 포트는 5μL의 유체 부피를 갖고, 제 1 희석 체임버는 45 μL의 희석 유체를 갖으며, 제 1 희석은 유체 시료의 10배 희석이다.
일부 구현예에서, 제 1 희석은 단일한 배양된 시료를 생산하도록 배양되고, 세포 및/또는 분석물이 배양된 시료 내에서 검출된다. 대안적으로, 일부 구현예에서, 제 1 희석의 부분은 하나 이상의 추가적인 희석 체임버로 전달되어 위장관으로부터 유체 시료의 일련의 희석을 생산한다. 일부 구현예에서, 일련의 희석은 희석 체임버들 사이에 유체의 전달을 제어함으로써 생산된다.
예를 들면, 일부 구현예에서 섭취가능한 디바이스는 하나 이상의 추가적인 제 1 희석 체임버와 순서대로 정렬하도록 이동가능한 포트를 포함하고, 이로써 유체 시료의 제 1 희석의 부분을 각각의 추가적인 희석 체임버로 전달한다. 대안적으로 또는 추가적으로, 하나 이상의 펌프 및/또는 밸브는 유체 시료의 부분 또는 이의 희석물을 각각의 희석 체임버로 순서대로 전달하는데 사용될 수 있다.
일부 구현예에서, 디바이스는 제 1 희석 체임버와 유체 소통을 하는 제 1 위치부터 포트가 제 2 희석 체임버와 유체 소통을 하는 제 2 위치까지 이동가능한 포트를 포함한다. 일부 구현예에서, 포트는 제 2 위치부터 포트가 제 3 희석 체임버와 유체 소통을 하는 제 3 위치까지 이동가능하다. 일부 구현예에서, 포트는 제 3 위치부터 포트가 제 4 희석 체임버와 유체 소통을 하는 제 4 위치까지 이동가능하다. 일부 구현예에서, 포트는 제 4 위치부터 포트가 제 5 희석 체임버와 유체 소통을 하는 제 5 위치까지 이동가능하다. 선택적으로, 디바이스는 고유의 유체 시료의 5개 초과 희석을 생산하기 위한 5개 초과의 희석 체임버를 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 희석 체임버는 디바이스 내에서 희석물을 생체내에서 배양하는데 적합하다.
일부 구현예에서, 포트는 이동가능한 요소의 표면 상의 오목부이다. 일부 구현예에서, 이동가능한 요소는 하나 이상의 희석 체임버의 위치와 관련하여 포트를 이동시키기 위해 작동기와 결합된다. 선택적으로 작동기는 전기 모터이다.
일부 구현예에서, 포트는 회전가능한 요소의 표면 상의 오목부이다. 일부 구현예에서, 디바이스는 하나 이상의 희석 체임버와 정렬하도록 포트를 회전시키기 위해 결합된 작동기를 포함한다. 일부 구현예에서, 희석 체임버는 회전가능한 요소의 회전 축 주변에 원주상으로 위치한다. 일부 구현예에서, 회전가능한 요소를 순서대로 회전시키는 것은 포트를 개방 위치부터 제 1 위치, 선택적으로 제 2 위치, 제 3 위치 및 제 4 위치 중 하나 이상까지 이동시킨다.
도 27은 섭취가능한 디바이스 4000의 외부에 개방 위치의 포트 4154b를 갖는 섭취가능한 디바이스 4000의 부분을 도시한다. 섭취가능한 디바이스 4000은 회전가능한 요소 4150의 벽 상에 시료화 포트 4154a 및 b를 포함하는 실린더형 회전가능한 요소 4150를 포함할 수 있다. 시료화 체임버 4150은 외층 요소 4140 및 회전가능한 요소 4150 사이에 일련의 희석 체임버 4151a 내지 n를 형성하도록 디바이더를 갖는 외층 요소 4140에 의해 감싸인다. 작동 시, `섭취가능한 디바이스 4000가 디바이스 자체가 위장관 내의 목표 위치에 도달한 것을 결정할 때, 회전가능한 요소 4150은 개방 위치 내로 회전될 수 있어, 외층 요소 4140의 구멍은 회전가능한 요소 4150의 벽 상에 포트 4154b와 정렬하고, 포트 4154b는 구멍을 통하여 섭취가능한 디바이스 4000의 외부에 노출될 수 있다. 이러한 방식에서, 위장관으로부터의 유체는 포트 4154b에 진입하고, 포트 154b에 의해 정의된 용적을 점유한다. 도 24에 도시된 구현예에서, 포트 4154b는 회전가능한 요소 4150의 표면 상에 오목부일 수 있고, 다수의 희석 체임버 4151a 내지 n은 회전가능한 요소 4150의 회전축 주변에 원주상으로 위치한다. 이전에 논의된 바와 같이, 희석 체임버 4151a 내지 n 각각은 희석 유체를 저장할 수 있다. 일부 구현예에서, 오목부는 실린더형 오목부이다. 선택적으로, 오목부는 사각형 오목부 또는 임의의 규칙적 또는 불규칙적 형태를 형성하는 임의의 요면 오목부일 수 있다. 또 다른 구현예에서, 포트 4154b는 회전가능한 요소 4150 내의 체임버 (미도시)에 연결되어, 섭취가능한 디바이스의 외부 환경으로부터 GI 유체 시료를 저장하도록 확장된 공간을 만들 수 있다.
일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스 4000은 컨트롤러 및 작동기를 추가로 포함할 수 있다. 컨트롤러는 섭취가능한 디바이스 4000가 위장관의 목표 위치에 위치하는 것을 결정할 수 있고, 다음으로 작동기는 회전가능한 요소 4150의 회전을 유발하여 시료화를 개시하도록 포트 4154b를 개방 위치에 정렬할 수 있다. 예를 들면, 섭취가능한 디바이스 4000의 하우징은 섭취가능한 디바이스가 목표 위치에 도달하였는지 여부를 결정할 컨트롤러 방식에 기초하여, 검출될 pH-민감성 장내 코팅을 갖거나, 달리 섭취가능한 디바이스 4000 외부의 환경의 pH 수준에 민감할 수 있다. 또 다른 예를 들면, 섭취가능한 디바이스 4000은 환경으로 조명을 투사하고 섭취가능한 디바이스 4000의 부위-특이적 위치가 반사율의 광학 특징을 기초로 하여 확인될 수 있는 점에 기초하여 반사율을 수집하는 광학 감지 유닛을 포함할 수 있다. 섭취가능한 디바이스 400의 국소화의 추가의 구현예는 2015년 9월 25일자로 제출된 PCT 국제특허출원 PCT/US2015/052500에서 찾을 수 있고, 이는 본원에 이의 전문이 명시적으로 참고문헌으로 통합된다.
도 28은 제 1 희석 체임버 4151a와 정렬된 제 1 위치에서 포트 4154b를 갖는 섭취가능한 디바이스 부분의 일 구현예를 도시한다. 작동 시, 회전가능한 요소 4150은 시료화 포트 4154b 및 제 1 희석 체임버 4151a를 정렬하도록 회전할 수 있어, 시료화 포트 4154b의 용적 내에 저장된 위장관으로부터의 유체 시료가 제 1 희석 체임버에서 희석 유체와 조합되어 제 1 희석을 형성할 수 있다. 제 1 희석은 다음으로 포트 4154b 및 제 1 희석 체임버 4151a의 조합된 용적을 점유할 수 있다. 선택적으로, 회전가능한 요소 4150은 후속으로 제 2 위치로 회전할 수 있어, 제 1 희석의 부분을 포함한 포트 4154b는 다음으로 또 다른 희석 체임버, 예로 회전 방향을 따라 제 1 희석 체임버 옆의 제 2 희석 체임버와 정렬하여 유통을 하도록 이동한다. 이러한 방식으로, 포트 4154b 내에 저장된 제 1 희석은 다음으로 제 2 희석 체임버 내에 저장된 희석 유체로 다시 희석될 수 있다. 유사하게, 회전가능한 요소 4150이 회전을 유지하고, 포트 4154b가 일련으로 각각의 희석 체임버와 정렬하도록 허용하면, 다음의 고유의 GI 유체 시료는 일련으로 희석될 수 있고, 각각의 희석 체임버 4151a 내지 n은 상이한 희석 비율로 희석된 GI 유체 시료와 함께 남겨질 수 있다.
도 29는 본원에 기술된 섭취가능한 디바이스에서 회전가능한 요소 (예로, 도 28 및 도 29에서 4150)를 둘러싸는 5개 희석 체임버 (예로, 4151a 및 b 포함)의 일부 또는 세트를 형성하는 요소 4140의 구현예를 도시한다. 일부 구현예에서, 디바이스는 단일한 희석 체임버를 포함할 수 있다. 대안적으로, 디바이스는 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8개 또는 8개 초과의 희석 체임버를 포함할 수 있다.
일부 구현예에서, 각각의 희석 체임버 4151a 내지 n은 섭취가능한 디바이스 4000이 투여되기 전에 희석 유체로 충전될 수 있다. 다른 구현예에서, 희석 유체는 섭취가능한 디바이스 4000 내의 분리된 저장조 (미도시)에서 저장될 수 있다. 섭취가능한 디바이스 4000가 위장관 내의 목표 위치에 있는 것으로 결정된 시점에, 펌핑 메커니즘은 희석 유체를 하나 이상의 희석 체임버 4151a 및 b 내로 저장조의 하나 이상의 유출부 (미도시)를 통해 펌핑할 수 있다. 펌핑 메커니즘 및 희석 유체를 저장하는 저장조는 본원에 이의 전문이 명시적으로 참고문헌으로 통합되는, 2016년 9월 9일자로 제출된 미국 가출원 62/385,553에 기술된 바와 같이, 섭취가능한 디바이스의 전기기계식 전달 메커니즘과 유사한 형태를 취할 수 있다.
일부 구현예에서, 외층 요소 4140은 희석 체임버 4151a 내지 n 사이에 밸브 또는 펌프 (미도시)를 갖을 수 있다. 예를 들면, 제 1 희석 체임버로부터 희석된 유체는 두 개 체임버 사이의 밸브를 통해 제 2 희석 체임버 내로 펌핑될 수 있다. 펌프 및 밸브 메커니즘은 본원에 이의 전문이 명시적으로 참고문헌으로 통합되는, 2016년 9월 9일자로 제출된 미국 가출원 62/385,553에 기술된 바와 같이, 섭취가능한 디바이스의 전기기계식 전달 메커니즘과 유사한 형태를 취할 수 있다.
일부 구현예에서, 본원에 기술된 방법 및 디바이스는 유체 시료 또는 이의 희석물을 희석 유체와 조합하여 유체 시료의 하나 이상의 희석을 생산하는 것을 수반한다. 예를 들면, 일부 구현예에서 유체 시료는 제 1 희석 체임버에서 희석 유체와 조합하여 제 1 희석을 생산하고, 제 1 희석의 부분은 제 2 희석 체임버에서 희석 유체와 조합하여 제 2 희석을 생산하고, 제 2 희석의 부분은 제 3 희석 체임버에서 희석 유체와 조합하여 제 3 희석을 생산하고, 선택적으로 제 3 희석의 부분은 제 4 희석 체임버에서 희석 유체와 조합하여 제 4 희석을 생산하고, 선택적으로 제 4 희석의 부분은 제 5 희석 체임버에서 희석 유체와 조합하여 제 5 희석을 생산한다.
유체 시료의 상대적 희석은 유체 시료 또는 이의 희석물 및 각각의 희석 체임버에서 조합되는 희석 유체의 상대적 양에 의존할 것이다. 일부 구현예에서, 유체 시료 또는 이의 희석물은 약 1:1 내지 약 1:1000, 약 1:1 내지 1:100, 약 1:1 내지 약 1:20 또는 약 1:1 내지 약 1:10의 비율로 희석 유체와 조합된다. 선택적으로, 각각의 희석 체임버에서 조합되는 유체 시료 또는 이의 희석물 및 희석 유체는 상이한 희석 체임버가 상이한 희석을 포함하도록 달라진다. 일부 구현예에서, 본원에 기술된 방법 및 디바이스는 유체 시료의 일련의 10배 희석을 생산한다. 일부 구현예에서, 본원에 기술된 방법 및 디바이스는 유체 시료의 일련의 희석을 생산하여 유체 시료에서 주어진 박테리아 농도의 경우 일부 희석은 임의의 박테리아를 포함하지 않는 것으로 예상될 것이고, 일부 희석은 박테리아를 포함하고, 따라서 배양될 때 박테리아 성장을 나타낼 것으로 예상될 것이다.
하기 실시예에서, 설명된 바와 같이, 하나 이상의 희석에서 박테리아 성장의 존재 또는 부재를 결정하는 것은 위장관으로부터 고유의 유체 시료 내에 박테리아 농도를 추정하는데 사용될 수 있다. 일련의 희석 및 박테리아 성장의 존재 또는 부재를 검출하는 이중 검출 시스템의 사용은 시료 내의 박테리아의 농도를 직접적으로 정량하도록 시도하는 더 복잡한 검출 시스템과 비교하여 많은 장점을 제시한다. 예를 들면, 이중 검출 시스템은 튼튼하고 소형화에 적응가능하고, 이에 따라 본원에 기술된 바와 같은 섭취가능한 디바이스에서의 용도에 적합하다. 또한, 유체 시료를 희석하는 것은 간섭을 감소시키면서 동적 범위를 증가시킨다. 따라서, 일부 구현예에서, 본원에 기술된 방법 및 디바이스는 세포의 성장, 선택적으로 박테리아 성장의 존재 또는 부재를 검출하는 것을 포함한다. 일부 구현예에서, 본원에 기술된 방법 및 디바이스는 위장관으로부터의 유체 시료의 하나 이상의 희석에서 박테리아 성장의 존재 또는 부재를 검출하는 것을 포함한다.
일부 구현예에서, 하나 이상의 희석에서 박테리아 성장의 존재 또는 부재는 유체 시료에서 박테리아의 농도를 추정하는데 사용될 수 있다. 예를 들면, 일부 구현예에서, 약 5 μL의 유체 시료가 하나의 희석 체임버에서 약 10000배로 희석되고, 희석 체임버에서 박테리아 성장의 존재를 검출하는 것은 유체 시료에서 105개 콜로니 형성 단위/mL (CFU/mL)의 박테리아 농도를 나타낸다. 104개 CFU/mL의 박테리아 농도를 갖는 10 μL의 유체 시료는 약 100개 CFU를 포함할 것이다. 이러한 10 μL 유체 시료의 10000배 희석은 임의의 CFU 또는 박테리아를 포함하지 않을 수 있고 (이론적으로 0.01개 박테리아), 따라서 배양될 때 박테리아 성장을 나타내지 않을 것으로 예상될 것이다.
대안적으로, 일부 구현예에서 본원에 기술된 방법 및 디바이스는 하나 이상의 배양된 시료 내에서 박테리아 농도의 수준을 검출하는 것을 포함한다. 예를 들면, 일부 구현예에서, 배양된 시료의 정량가능한 성질이 고유의 유체 시료 내의 박테리아 농도를 추정하도록 배양된 시료 내의 박테리아 수준의 추정을 제공하기 위하여 측정된다.
일부 구현예에서, 본원에 기술된 디바이스는 하나 이상의 세포 및/또는 분석물을 검출하기 위한 검출 시스템을 포함한다. 일부 구현예에서, 세포는 박테리아 (예로, 특정한 소, 종 및/또는 균주의 박테리아)이다. 당해 기술분야에 숙지된 상이한 박테리아를 검출하기 위한 검출 시스템은 본원에 기술된 바와 같은 디바이스와 함께 사용될 수 있다. 일부 구현예에서, 검출 시스템은 희석된 시료 내의 박테리아 성장의 존재 또는 부재를 검출한다. 일부 구현예에서, 검출 시스템은 배양된 시료 내의 박테리아 성장의 존재 또는 부재를 검출한다. 대안적으로 또는 cm가적으로, 검출 시스템은 하나 이상의 배양된 시료 내의 박테리아 수준을 검출한다. 예를 들면, 일부 구현예에서 쿨터 카운터가 유체 시료, 이의 희석물 또는 배양된 시료에서 박테리아를 검출하고/거나 정량하는데 사용된다. 또 다른 구현예에서, 광학 검출 시스템이 유체 시료, 이의 희석물 또는 배양된 시료 내의 박테리아를 검출하고/거나 정량하는데 사용된다.
일부 구현예에서, 검출 시스템은 하나 이상의 희석 체임버 내의 희석된 또는 배양된 시료에서 세포 및/또는 분석물을 검출한다. 대안적으로, 디바이스는 하나 이상의 분리된 검출 체임버를 포함하고, 검출 시스템은 검출 체임버 내의 유체 시료 또는 이의 희석물에서 세포 및/또는 분석물을 검출한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 희석 체임버 및 하나 이상의 검출 체임버 사이의 유체 소통은 하나 이상의 포트, 밸브 및/또는 펌프에 의해 제어된다.
일부 구현예에서, 검출 시스템은 다수의 시간대에서 세포 및/또는 분석물을 검출한다. 예를 들면, 일부 구현예에서 검출 시스템은 임의의 박테리아 성장이 위장관으로부터 희석 체임버 내로 도입된 박테리아로 인한 것을 입증하기 위하여 위장관으로부터의 유체 시료 및 무균 배지를 조합하기 이전에 무균 배지 내의 박테리아를 검출한다. 일부 구현예에서, 검출 시스템은 제 1 시간대 및 제 2 시간대에 박테리아를 검출한다. 일부 구현예에서, 제 2 시간대는 제 1 시간대와 대비하여 배양된 유체 시료 내의 박테리아 성장을 허용하도록 선택된다. 일부 구현예에서 제 2 시간대는 제 1 시간대 이후에 약 1시간 내지 6시간, 약 1시간 내지 4시간 또는 약 2시간 내지 4시간이다. 일부 구현예에서, 박테리아를 제 1 시간대에서 검출하는 것은 대조군으로서 작용한다.
일부 구현예에서, 검출 시스템은 하나 이상의 배양된 시료에서 박테리아의 성장 곡선을 결정하도록 3개 이상의 시간대에서 박테리아 수준을 검출한다. 예를 들면, 박테리아 수준은 시료가 총 2 내지 12시간 동안 수집된 이후 30분 또는 60분 마다 하나 이상의 배양 시료 내에서 검출될 수 있고, 이로써 성장 곡선을 생성한다. 성장 곡선은 다음으로 하나 이상의 표준 성장 곡선과 비교될 수 있다. 일부 구현예에서, 표준 성장 곡선은 기지의 농도의 박테리아를 갖는 시료의 성장을 예시한다. 일부 구현예에서, 표준 성장 곡선은 소장 박테리아 과다성장 (SIBO)을 갖는 피험자로부터의 성장 곡선을 예시한다.
일부 구현예에서, 본원에 기술된 시스템은 하나 이상의 세포 및/또는 분석물을 검출하기 위한 광학 시스템을 사용한다. 일부 구현예에서, 광학 검출 시스템은 광원 및 광 검출기를 포함한다. 일부 구현예에서, 광원 및 광 검출기는 희석 체임버 또는 검출 체임버를 통하여 광 경로를 정의하도록 작동가능하다. 일부 구현예에서, 광학 검출 시스템은 하나 이상의 파장에서 광 경로를 따라 광의 흡광도 또는 광학 밀도를 측정한다.
일부 구현예에서, 광학 검출 시스템은 400 nm 내지 1000 nm 범위의 하나 이상의 파장에서 광의 흡광도를 측정한다. 일부 구현예에서, 광학 검출 시스템은 500 nm 내지 700 nm 범위의 하나 이상의 파장에서 광의 흡광도를 측정한다. 일부 구현예에서, 광학 검출 시스템은 약 600 nm에서 광의 흡광도를 측정한다.
일부 구현예에서, 본원에 기술된 디바이스는 피험자에서 디바이스의 외부의 위장관 또는 생식관의 환경적 데이타를 측정하기 위한 하나 이상의 환경적 센서를 포함한다. 일부 구현예에서, 환경적 데이타는 의학적 병태의 진단용과 같은 피험자의 위장관 또는 생식관의 하나 이상의 특징을 결정하도록 돕는데 사용된다. 대안적으로 또는 추가적으로, 환경적 데이타는 피험자의 위장관 내의 디바이스의 위치를 결정하는데 사용된다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 환경적 센서는 캐퍼시턴스 센서, 온도 센서, 임피던스 센서, pH 수준 센서 및/또는 광 센서를 포함한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 환경적 센서는 pH, 온도, 이동 시간 또는 이들의 조합을 측정한다. pH 변화를 검출하는 디바이스의 예는 메디메트릭스의 인텔리캡® 기술학 (Becker, Dieter, et al. "Novel orally swallowable IntelliCap® device to quantify regional drug absorption in human GI tract using diltiazem as model drug." AAPS PharmSciTech 15.6 (2014): 1490-1497 참조) 및 라니 제약사의 오토-필TM 기술 (미국 특허 9,149,617 참조)를 포함한다.
일부 구현예에서, 피험자의 위장관 내의 디바이스의 위치에 관한 데이타는 위장관으로부터 시료를 획득하고, 유체 시료를 하나 이상의 희석 체임버로 전달해야 하는 시점을 결정하는데 사용된다. 따라서, 일부 구현예에서 디바이스는 위장관 내의 디바이스의 위치에 기초하여 피험자의 위장관으로부터의 시료를 하나 이상의 희석 체임버로 전달하도록 구성된 마이크로컨트롤러를 포함한다.
일부 구현예에서, 디바이스는 외부 베이스 스테이션으로부터 작동 매개변수를 수신하고/거나 데이타를 외부 베이스 스테이션으로 전달하도록 구성된 통신 서브유닛을 포함한다. 또한, 본원에 기술된 바와 같은 디바이스 및 외부 베이스 스테이션을 포함하는 시스템이 제공된다. 일부 구현예에서, 작동 매개변수는 위장관으로부터의 유체 시료를 획득하고, 하나 이상의 희석 체임버 내로 전달하는 시간대 지침을 포함한다. 일부 구현예에서, 외부 베이스 스테이션으로 전달된 데이타는 배양된 시료에서 박테리아 성장의 존재 또는 부재를 나타내는 데이타를 포함한다.
일반적으로, 섭취가능한 디바이스가 위장관의 상이한 사전 결정된 부위로부터 상이한 시료를 획득하거나, 섭취가능한 디바이스 내의 특정 작동이 위장관에서 의의 위치에 기초하여 유발되는 것이 가능하다. 예를 들면, 섭취가능한 디바이스가 디바이스가 위, 소장 또는 대장에 있는지 여부를 결정하도록 광 방출 다이오드 및 센서의 다양한 조합을 사용하는 것이 가능하다. 이것은 상이한 파장에서의 광을 방출하고, 각각의 파장에서 반사된 광 수준을 섭취가능한 디바이스 주변의 환경에 의해 측정하며, 이러한 정보를 위장관의 다양한 상이한 부분의 상이한 반사율 성질에 기초하여 섭취가능한 디바이스의 대략적 위치를 결정하는데 사용함으로써 시행될 수 있다. 일단 섭취가능한 디바이스가 위장관의 특정한 사전 결정된 부위 (예로, 소장 또는 공장과 같은 소장의 특이적 부분)에 있는 것을 결정하면, 섭취가능한 디바이스는 위장관의 해당 부분으로부터 시료를 획득하고, 섭취가능한 디바이스 내의 하나 이상의 시료화 또는 배양 체임버에 시료를 저장하도록 구성될 수 있다.
또 다른 구현예 구현예에서, 섭취가능한 디바이스는 감마 섬광분석법 기법 또는 파에톤 리서치의 엔테리온TM 캡슐에 의해 채용된 바와 같은 다른 방사선-추적 기술학 (Teng, Renli, 및 Juan Maya. "Absolute bioavailability and regional absorption of ticagrelor in healthy volunteers." Journal of Drug Assessment 3.1 (2014): 43-50 참조)을 사용하거나, 섭취가능한 디바이스에서 영구 자석의 자기장 세기를 모니터링하여 (T. D. Than, et al., "A review of localization system for robotic endoscopic capsules," IEEE Trans. Biomed. Eng., vol. 59, no. 9, pp. 2387-2399, Sep. 2012 참조) 국소화될 수 있다.
보다 다른 구현예에서, 섭취가능한 디바이스는 무엇보다도 디바이스의 위치를 결정하는데 사용될 수 있는 위장관의 비데오 영상 데이타를 생성하기 위한 카메라를 포함할 수 있다. 비데오 영상화 캡슐의 예는 메드트로닉스의 필캠TM, 올림푸스의 엔도캡슐® 및 인트로메딕스의 마이크로캠TM을 포함한다 (Basar et al. "Ingestible Wireless Capsule Technology: Review of Development and Future Indication" International Journal of Antennas and Propagation (2012); 1-14 참조). 다른 영상화 기법은 열 영상화 카메라 및 상이한 영상을 생성하도록 초음파 또는 도플러 원리를 채용하는 카메라를 포함한다 (중국 특허 발명 CN104473611: "Capsule endooscope system having ultrasonic positioning function" 참조).
LOCI
일부 구현예에서, 본 출원은 시료에서 분석물을 검출하는 섭취가능한 디바이스로서, 섭취가능한 디바이스는 (1) 각각의 다수의 공여체 입자가 감광제를 포함하고, 이에 분석물에 결합하는 제 1 분석물 결합제 (예로, 항원 결합제)를 연결하였었으며, 감광제가 이의 여기 상태에서 단일자 산소를 생성할 수 있는, 다수의 공여체 입자; 및 (2) 각각의 다수의 수여체 입자가 화학발광 화합물을 포함하고, 이에 분석물에 결합하는 제 2 분석물 결합제 (예로, 항원 결합제)를 연결하였으며, 상기 화학발광 화합물이 단일자 산소와 반응하여 발광을 방출할 수 있는, 다수의 수여체 입자:를 포함하는 조성물을 보유하도록 구성된 시료화 체임버를 포함하는, 섭취가능한 디바이스를 제공한다. 일부 구현예에서, 제 1 및 제 2 분석물 결합제는 항원 결합제 (예로, 항체)이다. 일부 구현예에서, 제 1 및 제 2 분석물 결합제는 분석물 (예로, 단백질)의 동일한 에피토프에 결합한다. 일부 구현예에서, 제 1 및 제 2 분석물 결합제는 공간적으로 중첩하는 분석물 (예로, 단백질)의 분리된 에피토프에 결합한다. 일부 구현예에서, 제 1 및 제 2 분석물 결합제는 공간적으로 중첩하지 않는 분석물 (예로, 단백질)의 분리된 에피토프에 결합한다. 일부 구현예에서, 제 1 및/또는 제 2 분석물 결합제(들)은 항체이다. 일부 구현예에서, 제 1 및/또는 제 2 분석물 결합제(들)은 애피머이다. 일부 구현예에서, 제 1 및/또는 제 2 분석물 결합제(들)은 항원 결합제, 앱타머이다.
일부 구현예에서, 본 출원은 시료에서 분석물을 검출하는 섭취가능한 디바이스로서, 섭취가능한 디바이스는 (1) 각각의 다수의 공여체 입자가 감광제를 포함하고, 분석물에 결합하는 제 1 분석물 결합제 (예로, 항원 결합제)에 결합되었으며, 감광제가 이의 여기 상태에서 단일자 산소를 생성할 수 있는, 다수의 공여체 입자; 및 (2) 각각의 다수의 수여체 입자가 화학발광 화합물을 포함하고, 분석물에 결합하는 제 2 분석물 결합제 (예로, 항원 결합제)에 결합되었으며, 상기 화학발광 화합물이 단일자 산소와 반응하여 발광을 방출할 수 있는, 다수의 수여체 입자:를 포함하는 조성물을 이에 흡수하였던 흡수성 재료 (예로, 흡수성 패드 또는 습수성 스폰지)로 제조된 구성원을 보유하도록 구성된 시료화 체임버를 포함하는, 섭취가능한 디바이스를 제공한다. 일부 구현예에서, 제 1 및 제 2 분석물 결합제는 항원 결합제 (예로, 항체)이다. 일부 구현예에서, 제 1 및 제 2 분석물 결합제는 분석물 (예로, 단백질)의 동일한 에피토프에 결합한다. 일부 구현예에서, 제 1 및 제 2 분석물 결합제는 공간적으로 중첩하는 분석물 (예로, 단백질)의 분리된 에피토프에 결합한다. 일부 구현예에서, 제 1 및 제 2 분석물 결합제는 공간적으로 중첩하지 않는 분석물 (예로, 단백질)의 분리된 에피토프에 결합한다.
일부 구현예에서, 흡수성 재료는 흡수성 스폰지이다. 일부 구현예에서, 흡수성 스폰지는 친수성 스폰지이다. 일부 구현예에서, 흡수성 스폰지는 면 섬유, 레이온, 유리, 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리우레탄, 니트로셀룰로스 등으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 일부 구현예에서, 흡수성 스폰지는 폴리에스테르 또는 폴리에틸렌이다. 일부 구현예에서, 흡수성 스폰지는 알스트롬 등급 6613H, 포렉스 1/16" 파인 시트 4897, 포렉스 1/8" 파인 시트 4898, 포렉스 4588 0.024" 컨쥬게이트 릴리즈 패드, 포렉스 PSU-567 및 여과지로 이루어진 군으로부터 선택된다. 일부 구현예에서, 흡수성 스폰지는 알스트롬 등급 6613H (로트 150191) 또는 포렉스 PSU-567이다. 본 발명은 본원에 기술된 바와 같이 흡수성 스폰지를 제조하는 방법으로서, 본 발명의 조성물을 포함하는 수용성 용액을 흡수성 스폰지 내에 주입하는 단계를 포함하는, 방법을 추가로 제공한다. 일부 구현예에서, 방법은 수용성 용액을 이에 흡수하였던 흡수성 스폰지를 0 내지 100℃, 0 내지 50℃, 0 내지 40℃, 0 내지 30℃, 0 내지 20℃, 0 내지 10℃ 또는 0 내지 4℃ 범위의 온도에서, 총 물 함량을 무게로 50%, 40%, 30%, 20%, 15%, 10%, 7%, 5%, 3%, 1%, 0.7%, 0.5%, 0.3% 또는 0.1% 미만으로 감소시키기에 충분한 시간 동안 건조시키는 단계를 포함한다.
일부 구현예에서, 본 발명은 위장관에서 하나 이상의 시료로부터 하나 이상의 분석물의 존재, 부재 또는 양을 측정하는 방법을 제공한다. 일반적으로, LOCI를 수반하는 구현예에서, 분석물은 본원에 기술된 방법을 사용한 분석물의 검출을 허용하도록 두 개의 분석물 결합제에 의해 동시에 결합될 수 있다. LOCI를 수반하는 구현예에 사용될 수 있는 예시적인 분석물은 이에 제한되는 것은 아니지만, 단백질, 펩티드, 및 미생물 (예로, 박테리아)을 포함한다. LOCI를 수반하는 구현예에서의 사용에 적합한 분석물의 다양한 예는 상기에 기술되어 있다.
일부 구현예에서, 하나 이상의 분석물이 여러 번, 예를 들면 상이한 시간대에서 또는 상이한 위치에서 측정된다. 일 구현예에서, 단일한 디바이스가 하나 이상의 분석물 또는 하나 이상의 시간대 또는 위치를 측정하고, 이로써 생리학적 부위의 "분자 맵"을 작성한다. 측정치는 위장관의 임의의 위치에서 얻을 수 있다. 예를 들면, 일 관점에서, 십이지장, 공장, 회장, 상행 결장, 횡단 결장 또는 하행 결장 중 하나 이상으로부터의 시료로부터의 분석물은 소장 및 대장의 분자 맵을 작성하도록 측정될 수 있다. 일 관점에서, 시료는 십이지장으로부터 나온다. 일 관점에서, 시료는 공장으로부터 나온다. 일 관점에서, 시료는 회장으로부터 나온다. 일 관점에서, 시료는 상행 결장으로부터 나온다. 일 관점에서, 시료는 횡단 결장으로부터 나온다. 일 관점에서, 시료는 하행 결장으로부터 나온다.
또 다른 관점에서, 일련의 측정치는 고해상도 분자 맵을 작성하도록 위장관 (예로, 회장)의 더 짧은 거리에 걸쳐 얻을 수 있다. 일부 구현예에서, 이전의 내시경 촬영법은 분자 맵 작성 (예로, 바이오마커 맵 작성)을 위해 병든 구역을 식별할 수 있다. 예를 들면, 위장병 전문의는 환자의 회장 및 맹장에서 크론병의 존재를 식별하도록 영상화 (예로, 카메라가 장착된 내시경)를 사용할 수 있고, 본원에서 본 발명의 방법 및 기법이 환자의 병든 구역에서 염증-관련 분석물을 측정하는데 사용될 수 있다. 관련 구현예에서, 염증-관련 분석물 또는 임의의 분석물은 질환 발적 증가 또는 치료제에 대한 반응을 모니터링하도록 하루 이상의 시간마다 측정될 수 있다. 예시적인 염증-관련 분석물은 항-글리칸 항체; 항-Saccharomyces cerevisiae 항체 (ASCA); 항-라미나리보시드 항체 (ALCA); 항-키토바이오시드 항체 (ACCA); 항-만노바이오시드 항체 (AMCA); 항-라미나린(항-L) 항체; 항-키틴 (항-C) 항체; 항-외막 포린 C (항-OmpC) 항체; 항-Cbir1 플라겔린 항체; 항-I2 항체 (예로, Mitsuyama et al. (2016) World J. Gastroenterol. 22(3): 1304-10 참조); ㅇ외분비 췌장을 표적하는 자가항체 (PAB); 핵주위 항-호중구 항체 (pANCA); 칼프로텍틴; 혈관 상피 성장인자 (VEGF), C-반응성 단백질 (CRP), 인터루킨-6 (IL-6) 또는 종양 괴사인자 알파 (TNF-a)와 같은 사이토카인; 세포내 접착 분자 (ICAM) (예로, ICAM-1) 또는 혈관 접착 분자 (VCAM) (예로, VCAM-1)와 같은 접착 분자; 또는 혈청 아밀로이드 (SAA)를 포함한다.
광에 의해 여기되는 감광제는 비교적 광 안정할 것이고, 단일자 산소와 효율적으로 반응하지 않을 것이다. 일곱 개의 구조적 특징이 대부분의 유용한 민감화제에 존재한다. 대부분의 민감화제는 견고한, 빈번하게는 방향족 구조로 유지된 적어도 하나, 빈번하게는 3개 이상의 컨쥬게이션된 이중 또는 삼중 결합을 갖는다. 이들은 카보닐 또는 이민기와 같은 시스템간 교차를 가속하는 적어도 하나의 군 또는 주기율표의 3 내지 6족으로부터 선택된 무거운 원소, 특히 요오드 또는 브롬을 빈번하게 포함하거나, 이들은 확장된 방향족 구조를 갖을 수 있다. 전형적인 민감화제는 아세톤, 벤조페논, 9-티오잔톤, 에오신, 9,10-디브로모안트라센, 메틸렌 블루, 헤마토포르피린과 같은 금속-포르피린, 프탈로시아닌, 클로로필, 로즈벤갈, 베크민스터풀러렌 등 그리고 이러한 화합물이 더욱 친유성 또는 친수성으로 만들고/거나 부착을 위한 부착기로서 1 내지 50개 원자의 치환기를 갖는 이들 화합물의 유도체를 포함한다. 본 발명에 사용될 수 있는 다른 감광제의 예는 상기 성질을 갖고, N. J. Turro, "Molecular Photochemistry," page 132, W. A. Benjamin Inc., N.Y. 1965.에 열거되는 감광제이다.
일부 구현예에서, 감광제는 오일 비말, 리포좀, 라텍스 입자 등에 도입될 때 친유성 구성원 내로 용해를 보장하도록 상대적으로 비-극성이다.
일부 구현예에서, 본원에서의 용도에 적합한 감광제는 외부 광원에 의한 활성화가 있거나 없이 단일자 산소를 생산할 수 있는 다른 물질 및 조성물을 포함한다. 따라서, 예를 들면, 몰리브데이트 (MoO4 =) 염 및 브롬화물 또는 염화물 이온을 더한 클로로퍼옥시다제 및 미엘로퍼옥시다제 (Kanofsky, J. Biol. Chem. (1983) 259 5596)가 단일자 산소 및 물로 과산화수소의 전환을 촉매하는 것으로 확인되었다. 이들 조성물은 예를 들면, 입자에 포함되어 검정 방법에 사용될 수 있고, 여기서 과산화수소는 보조 시약으로서 포함되고, 클로로퍼옥시다제는 표면에 결합되며, 몰리브데이트는 리포좀의 수용성 상에 도입된다. 또한 본 발명의 범주 내에는 진정한 감광제는 아니지만 여기되면 열, 광 또는 화학적 활성화에 의해 단일자 산소를 방출할 화합물이 포함된다. 이러한 부류의 화합물 중 가장 잘 알려진 구성원은 1,4-비스카르복시에틸-1,4-나프탈렌 엔도퍼옥사이드, 9,10-디페닐안트라센-9,10-엔도퍼옥사이드 및 5,6,11,12-테트라페닐 나프탈렌 5,12-엔도퍼옥사이드와 같은 엔도퍼옥사이드를 포함한다. 가열 또는 이들 화합물에 의한 직접적인 광 흡수는 단일자 산소를 방출한다.
화학발광 화합물은 단일자 산소와의 화학적 반응을 거쳐서 250 내지 1200 nm의 파장 범위 내의 동시적 또는 후속적 광 방출로 분해할 수 있는 준안정한 중간체를 형성하는 물질이다. 본 출원의 용도에 적합한 예시적인 화학발광 화합물은 미국 특허 6,251,581 및 7,709,273, 및 PCT 국제특허출원 WO1999/042838에 기술된 화합물을 포함한다. 예시적인 화학발광 화합물은 다음을 포함한다:
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상기 언급된 출원 모두는 본원에서 이들의 전문이 명시적으로 참고문헌으로 통합된다. 방출은 보통 에너지 수여체 또는 촉매의 존재 없이 일어나서 분해 및 광 방출을 야기할 것이다. 일부 구현예에서, 중간체는 이의 형성 이후에 가열 또는 보조 시약이 없이 자발적으로 분해된다. 그러나, 분해를 가속하기 위하여 중간체의 형성 이후의 시약 첨가 또는 상승된 온도의 사용이 일부 화학발광 화합물에 바람직할 수 있다. 화학발광 화합물은 보통 단일자 산소, 빈번하게 디옥세탄 또는 디옥세탄온과 반응하는 전자 농축 화합물이다. 예시적인 이러한 화합물은 에놀 에테르, 엔아민, 9-알킬리덴잔탄, 9-알킬리덴-N-알킬아크리단, 아릴비닐 에테르, 디옥센, 아릴이미다졸 및 루시게닌이다. 다른 화학발광 화합물은 단일자 산소와 반응 시 중간체를 주고, 이는 후속적으로 광 방출을 갖는 또 다른 시약과 반응한다. 예시적인 화합물은 루미놀 및 옥살레이트 에스테르와 같은 하이드라지드이다.
관심있는 화학발광 화합물은 일반적으로 300 나노미터 초과 및 보통 400 nm 초과의 파장에서 방출한다. 단독으로 또는 형광 분자와 함께 혈청 성분이 광을 흡수하는 구역을 넘는 파장에서 광을 방출하는 화합물은 본 발명에서 특히 유용하다. 혈청의 형광은 500 nm 초과 시 신속하게 강하하고, 550 nm 초과 시 상대적으로 중요하지 않게 된다. 따라서, 분석물이 혈청에 있을 때, 550 nm 초과, 예로 600 nm 초과 시 광을 방출하는 화학발광 화합물이 용도에 적합할 수 있다. 화학발광 화합물의 자가민감화를 피하기 위하여, 일부 구현예에서, 화학발광 화합물은 감광제를 여기하는데 사용된 광을 흡수하지 않는다. 일부 구현예에서, 감광제는 500 nm 이상의 광 파장으로 여기되고, 따라서 화학발광 화합물에 의한 광 흡수는 500 nm 초과 시 매우 낮은 것이 바람직할 것이다.
화학발광 화합물로부터의 장파장 방출이 바람직한 곳에서, 화학발광 화합물에 결합된 피렌과 같은 장파장 방출체가 사용될 수 있다. 대안적으로, 형광 분자는 화학발광 화합물을 포함하는 배지에 포함될 수 있다. 일부 구현예에서, 형광 분자는 활성화된 화학발광 화합물에 의해 여기되고, 화학발광 화합물의 방출 파장보다 긴 파장, 보통 550 nm 이상에서 방출할 것이다. 보통 형광 분자가 감광제를 활성화하는데 사용된 광의 파장에서 흡수하지 않는 것도 역시 바람직하다. 유용한 염료의 예는 로다민, 에티듐, 단실, Eu(fod)3, Eu(TTA)3, Ru(bpy)3 ++ (여기서 bpy=2,2'-디피리딜 등을 포함한다. 일반적으로 이들 염료는 에너지 전달 과정에서 수여체로서 작용하고, 일부 구현예에서 높은 형광 양자 수율을 갖으며 단일자 산소와 신속하게 반응하지 않는다. 이들은 입자 내로 화학발광 화합물의 도입과 동시에 입자 내로 도입될 수 있다.
일반적으로, 입자는 적어도 약 20 nm 및 많아야 약 20 마이크론, 보통 적어도 약 40 nm 및 약 10 마이크론 미만이고, 예로 약 0.10 내지 2.0 마이크론의 직경, 1 피코리터 미만의 용적을 갖는다. 본 출원의 용도에 적합한 예시적인 입자 (공여체 및 수여체 입자 둘 다를 포함함) 초함)는 본원에 이들의 전문이 명시적으로 참고문헌으로 통합되는 미국 특허 6,251,581, 및 7,709,273, 및 PCT 국제특허출원 WO1999/042838에 기술된 입자를 포함한다. 일부 구현예에서, 본원에 사용된 입자는 적합한 재료로 만들어진 비드일 수 있다. 입자 (예로, 비드)는 유기 또는 유기, 팽창가능 또는 팽창불가능, 다공성 또는 비-다공성이고, 임의의 밀도를 갖을 수 있지만, 일부 구현예에서 대략적인 물의 밀도, 일반적으로 약 0.7 내지 약 1.5 g/mL로 물에서 현탁가능하고, 투명하거나 부분적으로 투명하거나 불투명할 수 있는 재료로 구성될 수 있다. 입자는 전하를 갖거나 갖지 않을 수 있고, 이들이 하전될 때 일부 구현예에서 이들은 음성이다. 입자는 고체 (예로, 중합체, 금속, 유리, 무기질, 염 및 이원자와 같은 유기 및 무기 입자), 오일 비말 (예로, 탄화수소, 탄화불소, 실리콘 유체) 또는 소포 (예로, 인지질과 같은 합성 소포 또는 세포 또는 소기관과 같은 천연 소포)일 수 있다. 입자는 라텍스 입자, 또는 유기 또는 무기 중합체; 지질 이중막 예로 리포좀, 인지질 소포; 오일 비말; 실리콘 입자; 금속 졸; 세포; 및 염료 결정화물을 포함하는 기타 입자일 수 있다.
유기 입자는 정상적으로 중합체, 부가 또는 축합 중합체일 것이고, 이는 정 배지에서 바로 분산가능하다. 유기 입자는 또한 이들의 표면에서 분석물 결합제에 직접적으로 또는 간접적으로 결합하도록 및 이들의 표면에 결합하거나 이들의 용적 내에 감광제 또는 화학발광 화합물을 도입하도록 흡수성을 갖거나 기능화가능해질 것이다.
입자는 자연 발생하는 재료, 합성적으로 변형된 자연 발생하는 재료 및 합성 재료로부터 유래할 수 있다. 지질 이중막, 예로 리포좀 및 비-인지질 소포와 같은 천연 또는 합성 조립체가 본원에서의 용도에 적합하다. 특히 관심있는 유기 중합체 중에는 세파로스® (Pharmacia Biotech)로서 입수가능한 아가로스, 세파덱스® (Pharmacia Biotech) 및 세파크릴® (Pharmacia Biotech)로서 입수가능한 덱스트란, 셀룰로스, 전분 등과 같은 다당류, 특히 교차-결합된 다당류; 폴리스티렌, 폴리아크릴아미드와 같은 부가 중합체, 아크릴레이트 및 메타크릴레이트 유도체의 동종중합체 및 공중합체, 특히 하이드로겔 등을 포함하는 자유 하이드록실 작용기를 갖는 에스테르 및 아미드가 있다. 무기 중합체는 바이오글라스 등으로서 입수가능한 실리콘, 유리를 포함한다. 졸은 금, 셀레늄 및 기타 금속을 포함한다. 입자는 또한 포르피린, 프탈로시아닌 등과 같은 분산된 물 불용성 염료일 수 있고, 이는 감광제로서 역시 작용할 수 있다. 입자는 이원자, 세포, 바이러스 입자, 마그네토좀, 세포 핵 등도 역시 포함할 수 있다.
입자가 구입가능한 곳에서, 입자 크기는 마쇄, 초음파 처리, 교반 등과 같은 기계적 수단에 의해 더 큰 입자를 더 작은 입자로 파쇄함으로써 달라질 수 있다.
일부 구현예에서, 입자는 다중기능성을 갖거나, 다중기능화될 수 있거나, 특이적 또는 비-특이적 공유 또는 비공유 상호작용을 통하여 분석물 결합제, 감광제 또는 화학발광 화합물에 결합되거나 이에 연결될 수 있다. 매우 다양한 작용기가 사용가능하거나 도입될 수 있다. 예시적인 작용기는 카르복실산, 알데히드, 아미노기, 시아노기, 에틸렌기, 하이드록실기 및 머캅토기 등을 포함한다. 입자에 분석물 결합제, 화학발광 화합물 또는 감광제의 공유 결합이 채용될 때, 연결 방식은 잘 알려져 있고, 문헌에 충분히 설명되어 있다. 예를 들면 Cautrecasas, J. Biol, Chem., 245: 3059 (1970) 참조. 연결기의 길이는 연결된 화합물의 특성, 입자의 특성, 연결된 화합물 및 입자 사이의 거리의 분석물 결합제 및 분석물 등의 결합에 미치는 효과에 의존하여 광범위하게 달라질 수 있다.
감광제 및/또는 화학발광 화합물은 입자에 용해시키거나 입자의 표면에 비공유 결합시키도록 선택될 수 있다. 일부 구현예에서, 이들 화합물은 소수성으로 입자로부터 해리되는 이들의 능력을 감소시키고, 이로써 둘 다의 입자가 동일한 입자와 결합하도록 야기한다. 이것은 가능하게 감광제 또는 화학발광 화합물 둘 중 하나와 연결된 단 하나의 조성물의 입자를 사용함으로써 또는 하나의 유형의 입자와 감광제의 결합 및 나머지 유형의 입자와 화학발광 화합물의 결합을 선호하도록 조성이 달라지는 두 개 유형의 입자를 사용함으로써 추가로 감소될 수 있다.
각각의 입자와 연결된 감광제 또는 화학발광 분자의 수는 평균적으로 보통 적어도 하나일 것이고, 충분히 많아서 입자가 전체적으로 감광제 또는 화학발광제 분자로 구성될 수 있다. 일부 구현예에서, 분자의 수는 검정법에서 배경 대비 가장 높은 신호를 제공하도록 경험적으로 선택될 것이다. 일부 예에서, 이것은 입자에 다수의 상이한 감광제 분자를 결합함으로써 가장 잘 달성될 것이다. 일부 구현예에서, 입자에서 감광제 또는 화학발광 화합물 대비 분석물 결합제 비율은 적어도 100 대 1 내지 1,000 대 1 초과까지와 같은 적어도 1이어야 한다.
일반적으로, 오일 비말은 예를 들면 인지질, 스핑고미엘린 및 알부민 등과 같은 양친화성 분자인 에멀전화제로 코팅되고 안정화된 친유성 화합물을 포함하는 유체 입자이다.
인지질은 지방족 폴리올의 지방족 카르복실산 에스테르에 기초하고, 여기서 적어도 하나의 하이드록실기는 약 8 내지 36개, 더욱 일반적으로는 약 10 내지 20개의 탄소원자의 카르복실산 에스테르로 치환되고, 이는 에틸렌 불포화의 적어도 0 내지 3개, 더욱 일반적으로는 0 내지 1개 부위 및 포스페이트로 치환된 적어도 1개, 정상적으로는 단 1개의 하이드록실기를 갖고 포스페이트 에스테르를 형성할 수 있다. 포스페이트기는 두 개 이상의 작용기, 일반적으로 하이드록실 또는 아미노기를 갖는 작은 지방족 화합물로 추가로 치환될 수 있다.
오일 비말은 적절한 친유성 화합물을 음이온성, 양이온성 또는 비이온성 표면활성제와 조합하고, 표면활성제는 약 0.1 내지 5, 더욱 일반적으로는 약 0.1 내지 2 w%의 혼합물로 존재하며, 수용성 배지에서 혼합물을 초음파 터리 또는 볼텍싱과 같은 교반에 착수하는 것에 의하는 통상적인 절차에 따라 제조될 수 있다. 예시적인 친유성 화합물은 탄화수소 오일, 탄화불소를 포함하는 탄화할로겐, 알킬 프탈레이트, 트리알킬 포스페이트, 트리글리세리드 등을 포함한다.
분석물 결합제는 보통 오일 비말의 표면에 흡착되거나, 오일 비말의 표면 성분에 직접적으로 또는 간접적으로 결합될 것이다. 분석물 결합제는 액체 입자의 제조 동안 또는 이후에 액체 입자 내로 도입될 수 있다. 분석물 결합제는 정상적으로 입자의 표면 상에 존재하는 분자의 약 0.5 내지 100, 약 1 내지 90, 약 5 내지 80 및 약 50 내지 100 몰%로 존재할 것이다.
다음은 제한이 아닌 예시로서, 오일 비말을 안정화하는데 사용될 수 있는 양친화성 화합물의 리스트이다: 포스파티딜 에탄올아민, 포스파티딜 콜린, 포스파티딜 세린, 디미리스토일 포스파티딜 콜린, 계란 포스파티딜 콜린, 디팔미토일 포스파티딜 콜린, 포스파티드산, 카디오리핀, 리세틴, 갈락토세레브로시드, 스핑고미엘린, 디세틸포스페이트, 포스파티딜 이노시톨, 2-트리헥사데실암모늄메틸아민, 1,3-비스(옥타데실 포스페이트)-프로판올, 스테아로일옥시에틸렌 포스페이트, 인지질, 디알킬포스페이트, 소듐 도데실 설페이트, 양이온 계면활성제, 음이온 계면활성제, 알부민과 같은 단백질, 비이온성 계면활성제 등.
친유성 기를 갖는, 이전에 기술된 바와 같은 다른 화합물도 역시 사용될 수 있다. 대부분의 경우, 이들 화합물은 6 내지 20개 탄소 원자의 알킬기, 일반적으로 알킬기의 혼합물을 갖는 알킬벤젠일 것이고, 이는 직쇄 또는 분지쇄이고, 카르복실기, 하이드록실기, 폴리옥시 알킬렌기 (2 또는 3개 탄소 원자의 알킬렌), 카르복실산기, 설폰산기, 또는 아미노기를 갖을 수 있다. 정상적으로 약 10 내지 36개, 더욱 일반적으로 약 12 내지 20개 탄소 원자를 갖을 수 있는 지방족 지방산이 사용될 수 있다. 또한, 지방산에 대해 나타낸 탄소 제한을 갖는 지방 알코올, 유사한 탄소 제한의 지방 아민 및 다양한 스테로이드도 용도를 찾을 수 있다.
오일 비말은 탄화불소 또는 실리콘 오일 (실리콘 입자)를 포함할 수 있다. 이러한 비말은 각각이 본원에 이의 전문이 참고문헌으로 통합되는 미국 특허 4,634,681 및 4,619,904에 기술되어 있다. 이들 비말은 탄화불소 또는 실리콘 오일을 수용성 상에 분산함으로써 형성된다. 비말은 소량의 선택된 오일 (일반적으로, 이러한 오일은 구입가능함)을 대량의 수용성 상을 갖는 용기에 배치함으로써 제조된다. 액체 시스템은 교반에 착수하여 에멀전화를 유도하고, 다음으로 원심분리된다. 균질한 상이 제거되고, 잔류 비말은 수용성 완충 배지에 재현탁된다. 상기 원심분리 및 따라내기 단계가 비말이 사용되기 이전에 한 번 이상 반복될 수 있다.
분석물 결합제는 많은 방식으로 비말에 결합될 수 있다. 기애버 (Giaever)에 의해 기술된 바와 같이, 특정한 분석물 결합제, 특히 단백질성 분석물 결합제는 에멀전화 이전 또는 이후에 과량의 분석물 결합제를 수용성 배지 내에 도입함으로써 비말 상에 코팅될 수 있다. 세척 단계가 과량의 분석물 결합제를 제거하기 위하여 바람직하다. 오일의 기능화는 상기 기술된 기능성을 분석물 결합제에 연결하기 위해 도입한다. 이러한 기능성은 비말을 감광제 또는 화학발광 화합물에 연결하는데 역시 채용될 수 있다. 한편으로, 감광제 또는 화학발광 화합물은 오일 비말의 오일상에서 용해가능한 것이 빈번하게 선택될 것이고, 공유 결합되지 않을 것이다. 오일이 탄화불소일 때, 불화된 감광제 또는 화학발광 화합물은 종종 상응하는 불화되지 않은 유도체보다 더 안정할 것이다. 기애버가 설명한 기타 오일 비말도 역시 본 발명에서 용도를 찾는다.
일반적으로, 리포좀은 대략 구형의 미세소포이고, 본 발명에 사용되는 하나의 재료이다. 리포좀은 적어도 약 20 nm 및 많아야 약 20 마이크론, 일반적으로 적어도 약 40 nm 및 약 10 마이크론 미만인 직경을 갖는다. 일부 구현예에서, 리포좀의 직경은 침전 및 부유화를 제한하도록 약 2 마이크론 미만일 것이다.
리포좀의 외층은 물 또는 수용성 용액의 부피를 둘러싸는 양친화성 이중막으로 구성된다. 하나 이상의 이중막을 갖는 리포좀은 다중층상 소포라고 지칭된다. 단 하나의 이중막을 갖는 리포좀은 단일층상 소포라고 불린다. 다중층상 소포는 친유성 감광제 또는 화학발광 화합물을 사용할 때 단일층상 소포보다 더 많은 정량의 이들 물질을 도입하는 이들의 능력 때문에 본 발명의 용도에 적합하다. 양친화성 이중막은 빈번하게 인지질을 포함한다. 본 발명에서 사용가능한 입자를 제조하는데 채용된 인지질은 천연 막에서 발견되는 임의의 인지질 또는 인지질의 혼합물일 수 있고, 레시틴 또는 포화 또는 불포화 12개 탄소 또는 24개 탄소의 선형 지방산의 합성 글리세릴 포스페이트 디에스테르를 포함하고, 여기서 포스페이트는 모노에스테르로서 또는 에탄올아민, 콜린, 이노시톨, 세린, 글리세롤 등과 같은 극성 알코올의 에스테르로서 존재할 수 있다. 적합한 인지질은 이에 제한되는 것은 아니지만, L-α-팔미토일 올레일-포스파티딜콜린 (POPC), 파미토일 올레오일포스파티딜-글리세롤 (POPG), L-α-디올레오일포스파티딜글리세롤, L-α(디올레오일)-포스파티딜 에탄올아민 (DOPE) 및 L-α(디올레오일)-포스파티딜 β-(4-(N-말레이미도메틸)-사이클로헥산-1-카르복시아미도)에탄올 (DOPE-MCC)을 포함한다.
이중막에서 인지질은 콜레스테롤이 보충될 수 있고, 보통 하전된 극성 머리부 및 보통 두 개의 선형 탄화수소 사슬을 포함한 소수성 부분을 갖는 다른 양친화성 화합물로 대체될 수 있다. 이러한 치환기의 예는 디알킬포스페이트, 디알콕시프로필포스페이트를 포함하고, 여기서 알킬기는 12 내지 20개 탄소 원자의 선형 사슬, 본원에 참고문헌으로 통합되는 1985년 12월 19일자로 제출된 미국 특허 일련 번호 811,146에 개시된 바와 같은 N-(2,3-디(9-(Z)-옥타-데세닐옥시))-프로프-1-일-N,N,N,-트리메틸-염화암모늄 (DOTMA), 스핑고미엘린, 카디오리핀 등을 갖는다.
일부 구현예에서, 본원에 사용된 리포좀은 높은 음전하 밀도를 갖고 현탁액을 안정화하고 자발적인 응집을 방지한다.
본 발명의 용도를 위해, 리포좀은 분석물 결합제에 결합가능하고, 수용성 또는 비수용성 상과 연결된 감광제 또는 화학발광 화합물을 갖을 수 있어야 한다. 본원에 사용된 리포좀은 보통 지질 소포의 외부 표면에 결합된 분석물 결합제를 갖을 것이다.
리포좀은 수용성 용액에서 건조된 인지질 또는 인지질 대용물의 수화 및 기계적 분산을 포함하는 다양한 방법에 의해 생산될 수 있다. 이러한 방식으로 제조된 리포좀은 다양한 차원, 조성 및 행동을 갖는다. 기계적으로 분산된 리포좀의 균질성 및 행동의 불일치를 감소시키는 하나의 방법은 파쇄에 의한다. 이러한 방법은 평균 리포좀 크기를 감소시킨다. 대안적으로, 압출이 리포좀의 생산 동안 최종 단계에서 사용가능하다. 미국 특허 4,529,561 (본원에 이의 전문이 참고문헌으로 통합됨)는 리포좀을 일정한 공극-크기의 막을 통해 압력 하에 압출하여 크기 균일성을 개선하는 방법을 개시하고 있다.
지질 이중막에 용해된 소수성 또는 양친화성 감광제 또는 화학발광 화합물을 포함하는 리포좀의 제조는, Olsen, et al., Biochemica et Biophysica Acta, 557(9), 1979에 의해 설명된 방법을 포함하여, 다양한 방법으로 수행될 수 있다. 간략하게, 클로로포름과 같은 유기 용매에 적절한 화합물을 포함하는 지질의 혼합물은 유리 용기 벽 상의 얇은 필름에 건조된다. 지질 필름은 적절한 용매에서 진탕 또는 볼텍싱에 의해 수화된다. 이후에, 지질 현탁액은 연속적으로 더 작은 공극 크기, 예를 들면 2.0, 1.0, 0.8, 0.6, 0.4 및 0.2 마이크론를 갖는 일련의 폴리카보네이트 필터 막을 통하여 압출된다. 임의의 필터, 특히 가장 작은 필터를 통한 반복된 여과가 바람직하다. 리포좀은 예를 들면 세파크릴® S-1000 (Pharmacia Biotech) 컬럼을 통한 것과 같은 젤 여과법에 의해 정제될 수 있다. 컬럼은 완충액으로 용출되고, 리포좀이 수집될 수 있다. 차가운 곳에서의 저장은 본 방법에 의해 생산된 리포좀의 보관 기간을 연장시킨다. 대안적으로 감광제 또는 화학발광 화합물은 리포좀의 제조 이후에 액체 현탁액에 첨가될 수 있다.
비말 및 리포좀의 표지화는 종종, 예를 들면 지질 이중막을 포함한 분자 상에 티올, 말레이미드 또는 바이오틴 기의 포함을 수반할 것이다. 감광제, 화학발광 분자 또는 분석물 결합제는 다음으로 설프히드릴 반응성 시약, 설프히드릴기 또는 아비딘에 결합된 하나의 이들 재료와 입자의 반응에 의해 표면에 각각 결합될 수 있다. 설프히드릴 반응기는 브로모아세타미드 및 말레이미드와 같은 알킬화 시약을 포함한다.
분석물 결합제는 리포좀 입자의 표면으로 약한 소수성 상호작용에 의해 유도될 수 있지만, 이러한 상호작용은 일반적으로 배양 및 세척 과정 동안 생기는 전단력을 견디기에 충분하지 않다. 분석물 결합제를 예를 들면 상기에 설명한 DOPE-MCC를 사용하여, 상기 리포좀을 머캅탄기로 기능화된 선택된 분석물 결합제와 결합함으로써 기능화되었던 리포좀 입자에 공유 결합하는 것이 가능하다. 예를 들면, 분석물 결합제가 항체라면, 이것은 S-아세틸-머캅토숙신 무수물 (SAMSA)과 반응하고 가수분해되어 설프히드릴 변형된 항체를 제공할 수 있다.
일반적으로, 라텍스는 보통 20 nm 내지 20 μm의 입차 차원, 예로 100 내지 1000 nm의 직경을 갖는 미립자 물 현탁가능 물 불용성 중합체 재료를 말한다. 라텍스는 빈번하게 폴리스티렌-부타디엔, 폴리아크릴아미드 폴리스티렌, 아미노기를 갖는 폴리스티렌, 폴리아크릴산. 폴리메타크릴산, 아크릴로니트릴-부타디엔, 스티렌 공중합체, 폴리비닐 아세테이트-아크릴레이트, 폴리비닐 피리딘, 비닐-클로라이드 아크릴레이트 공중합체 등과 같은 치환된 폴리에틸렌이다. 스티렌, 카르복실화된 스티렌 또는 아미노, 하이드록실, 할로 등과 같은 다른 활성기로 기능화된 스티렌의 교차-결합되지 않은 중합체가 본원의 용도에 적합하다. 일부 구현예에서, 부타디엔과 같은 디엔으로 치환된 스티렌의 공중합체가 사용될 것이다.
본 발명에 사용된 라텍스 입자와 감광제 또는 화학발광 화합물의 연결은 중합화에 의한 입자의 형성 동안 도입을 수반할 수 있지만, 일반적으로 입자 내로 비공유적 용해에 의해 미리 형성된 입자 내로 도입을 보통 수반할 것이다. 일반적으로, 화학발광 화합물 또는 민감화제의 용액이 채용될 것이다. 사용될 수 있는 용매는 에탄올, 에틸렌 그리콜 및 벤질 알코올을 포함한 알콜; 디메틸 포름아미드, 포름아미드, 아세트아미드 및 테트라메틸 우레아와 같은 아미드; 디메틸 설폭사이드 및 설포란과 같은 설폭사이드; 카비톨, 에틸 카비톨, 디메톡시 에탄 등과 같은 에테르; 및 물을 포함한다. 입자가 불용성인 높은 비등점을 갖는 용매의 사용은 상승된 온도의 사용이 입자 내의 화합물 용해를 용이하게 하도록 허용하고, 특히 적합하다. 용매는 단독으로 또는 조합하여 사용될 수 있다. 일부 구현예에서, 감광제를 도입하기 위한 용매는 이들의 본질적 성질 때문에 또는 이들이 입자에서 불용성인 물과 같은 용매에서 용해되는 이들의 능력 덕분에 입자에 의해 후속적으로 제거될 수 있기 때문에, 감광제의 삼중자 여기 상태를 정지시키지 않을 용매이다. 입자에 용해성인 용매와 같은 방향족 용매가 본원의 용도에 역시 적합한다. 입자에 화학발광 화합물을 도입하기 위해, 이들의 본질적 성질 또는 입자로부터 제거되는 능력 때문에 발광을 간섭하지 않는 용매가 선택되어야 한다. 일부 구현예에서, 방향족 용매가 사용될 수 있다. 전형적인 방향족 용매는 디부틸프탈레이트, 벤조니트릴, 나프토니트릴, 디옥틸테레프탈레이트, 디클로로벤젠, 디페닐에테르, 디메톡시벤젠 등을 포함한다.
감광제 또는 화학발광 화합물이 입자에 공유 결합되는 때를 제외하면, 전자적으로 중성인 감광제 또는 화학발광 화합물을 사용하는 것이 적합할 수 있다. 일부 구현예에서, 선택된 액체 배지는 중합체 비드를 점착점까지로 연성화하지는 않는다. 일 기법은 선택된 라텍스 입자를 감광제 또는 화학발광 화합물이 적어도 제한된 용해도를 갖는 액체 배지에 현탁하는 것을 포함한다. 일부 구현예에서, 액체 배지에서 감광제 및 화학발광 화합물의 농도는 단일자 산소 형성의 가장 높은 효율 및 배지의 화학발광 화합물로부터 방출된 가장 높은 양자 수율을 갖는 입자를 제공하도록 선택될 것이지만, 덜 농축된 용액이 때로 사용될 것이다. 용매에서 입자의 변형 또는 용해는 입자가 불용성인 혼합가능 보조용매를 첨가하여 막을 수 있다.
일반적으로, 절차 동안 채용된 온도는 감광제 표지된 입자의 단일자 산소 형성 능력 및 화학발광 화합물 입자의 양자 수율을 최대화하도록 선택될 것이지만, 입자가 선택된 농도에서 용융되거나 응집되어서는 안된다. 상승된 온도가 정상적으로 사용된다. 절차를 위한 온도는 일반적으로 20℃ 내지 200℃, 더욱 일반적으로는 50℃ 내지 170℃의 범위를 갖을 것이다. 실온에서 거의 불용성인 일부 화합물이 상승된 온도에서는 예를 들면 에탄올 및 에틸렌 글리콜 등과 같은 저분자량 알코올에서 용해성인 것으로 관찰되었다. 카르복실화된 변형된 라텍스 입자는 이러한 온도에서 저분자량 알코올에 내성을 갖는 것으로 확인되었다.
분석물 결합제는 라텍스 입자의 표면 상에 물리적으로 흡착될 수 있거나, 입자에 공유 결합될 수 있다. 분석물 결합제가 라텍스 입자의 표면 상에 단지 약하게 결합된 경우에, 결합은 특정 경우에 배양 및 세척 과정 동안 생기는 입자 대 입자 전단력을 견디지 못할 수 있다. 따라서, 분석물 결합제를 흡착을 최소화하는 조건 하에 라텍스 입자에 공유 결합하는 것이 적합할 수 있다. 이것은 라텍스의 표면을 화학적으로 활성화하여 달성될 수 있다. 예를 들면, 표면 카르복실기의 N-하이드록시 숙신이미드 에스테르가 형성될 수 있고, 입자 표면에 검정 성분의 비특이적 결합을 감소시키도록 활성화된 입자는 다음으로 에스테르기와 반응할 아미노기를 갖는 링커 또는 직접적으로 아미노기를 갖는 분석물 결합제와 접촉된다. 링커는 보통 입자 표면에 검정 성분의 비특이적 결합을 감소시키도록 선택될 것이고, 일부 구현예에서 라텍스 입자에 대한 및 분석물 결합제에 대한 부착 둘 다에 적합한 기능성을 제공할 거이다. 적합한 재료는 말레이미드화된 아미노덱스트란 (MAD), 폴리라이신 및 아미노당류 등을 포함한다. MAD는 Hubert, et al., Proc. Natl. Acad. Sci., 75(7), 3143, 1978에 기술된 바와 같이 제조될 수 있다.
하나의 방법에서, MAD는 먼저 물 용해성 카보이미드, 예를 들면 1-(3-디메틸아미노프로필)-3-에틸 카보디이미드를 사용하여 카르복실-포함 라텍스 입자에 부착된다. 코팅된 입자는 다음으로 비특이적 결합을 방지하도록 시약에서 평형화된다. 이러한 시약은 소 감마 글로불린 (BGG)과 같은 단백질 및 트윈® 20, (ICI Americas, Inc.) 및 트리톤 X-100® (Rohm and Haas Company) 등과 같은 계면활성제를 포함한다. 설프히드릴기를 갖거나 설프히드릴기를 도입하도록 적합하게 변형된 분석물 결합제는 다음으로 입자의 현탁액에 첨가되고, 여기서 입자 상에서 분석물 결합제 및 MAD 사이에 공유 결합이 형성된다. 임의의 과다한 분석물 결합제는 다음으로 세척에 의해 제거된다.
일반적으로, 금속 졸은 중금속, 예로 IB군 금속과 같은 원자 번호 20 이상의 금속, 예로 금, 은 또는 셀레늄 또는 텔륨과 같은 챨코젠을 포함한 입자이다.
금속 졸 입자는 예를 들면, 류버링 (Leuvering)에 의해 미국 특허 4,313,734에 기술되고, 이의 개시 내용은 본원에 이의 전문이 참고문헌으로 통합된다. 이러한 졸은 금속 또는 금속 화합물, 또는 금속 또는 금속 화합물으로 코팅된 중합체 핵의 콜로이드성 수용성 용액을 포함한다.
금속 졸은 금속 산화물, 금속 수산화물, 금속 염과 같은 금속 또는 금속 화합물, 또는 금속 또는 금속 화합물으로 코팅된 중합체 핵일 수 있다. 이러한 금속의 예는 백금, 금, 은, 수은, 납, 팔라듐 및 구리이고, 이러한 금속 화합물 중에서는 요오드화은, 브롬화은, 구리 가수 산화물, 철 산화물, 철 수산화물 또는 가수 산화물, 바나듐 산화물, 비소 황화물, 말간 수산화물, 납 황화물, 수은 황화물, 바륨 설페이트 및 티타늄 이산화물이다. 일반적으로, 유용한 금속 또는 금속 화합물은 기지의 기법에 의해 바로 밝혀질 수 있다.
일부 구현예에서, 상기 언급된 금속 또는 금속 화합물로 코팅된 중합체 핵으로 구성된 분산된 입자를 포함하는 졸을 사용하는 것이 유리할 수 있다. 이들 입자는 순수한 금속 또는 금속 화합물의 분산된 상과 유사한 성질을 갖지만, 크기, 밀도 및 금속 접촉이 최적으로 조합될 수 있다.
금속 졸 입자는 이들 중에서 알려진 많은 방식으로 제조될 수 있다. 예를 들면, 금 졸의 제조의 경우는 류버링이 G. Frens in Nature Physical Science 241, 20 (1973) 문헌에서 언급하고 있다.
금속 졸 입자는 상기에 기술된 바와 같은 분석물 결합제 또는 감광제 또는 화학발광 화합물을 연결하기 위한 다양한 작용기를 포함하하도록 변형될 수 있다. 예를 들면, 중합체성 결합제가 입자를 코팅하는데 사용될 수 있고, 예로, 많은 중금속에 강하게 결합하는 티올기를 포함한 중합체 또는 예를 들어 자성 입자를 코팅하기 위한 진보된 자석에 의하는 유럽 특허출원 84400952.2에 기술된 바와 같이 트리알콕시 아미노알킬실란과 금속 입자의 반응에 의해 결합하여 중합체 코팅을 형성할 수 있는 시릴화제가 있다.
일반적으로, 염료 결정화물은 본원에 기술된 것과 같은 순수한 또는 혼합된 고체 물 불용성 염료의 미세결정이다. 본 발명에 유용한 염료 결정화물은 20 nm 내지 20 μm의 크기 범위를 갖는다.
염료 결정화물의 제조 방법 하나는 본원에 이의 전문이 참고문헌으로 통합되는 미국 특허 4,373,932 (Gribnau, et al.)에 기술되어 있다. 그리브노는 콜로이드성 염료 입자 및 소수성 염료 또는 색소의 수용성 분산을 기술하고, 이는 직접적으로 또는 간접적으로 부착된 면역화학적으로 반응성 성분을 갖을 수 있다. 염료 입자는 일반적으로 염료를 물에 분산시킨 다음 원심분리하여 제조된다. 이러한 현탁액은 수일 동안 실온에서 롤링된다. 액체는 따라내고 원심분리되며, 염료 입자가 액체의 흡인 이후에 획득된다.
또 다른 염료 결정화물의 제조 방법은 물 혼합가능 용매에서의 염료 용액을 물에 느리게 첨가하는 것이다. 또 다른 방법은 물에서의 고체 염료의 현탁액의 파쇄에 의한다.
염료 입자에 분석물 결합제의 결합은 직접적 또는 간접적 흡착 또는 공유적 화학 부착에 의해 달성될 수 있다. 후자는 임의의 코팅 재료 및 염료에서 적합한 작용기의 존재에 의해 시행된다. 예를 들면, 작용기는 디아조화된 방향족 아미노기 및 원하는 작용기를 함유한 화합물을 염료의 페놀 또는 아닐기에 연결함으로써 염료 결정화물의 표면 상에 도입될 수 있다. 염료가 카르복실기를 갖는 곳에서, 염료 결정화물은 카보이미드에 의해 활성화되고 일차 아미노 성분에 연결된다. 지방족 일차 아미노기 및 하이드록실기는, 예를 들면 시아노겐 브롬화물 또는 할로겐-치환된 디- 또는 트리아진에 의해 활성화될 수 있고, 이후에 일차 아미노 성분 또는 예를 들면 ―SH 또는 ―OH 또는 기를 포함하는 성분과 부착이 일어날 수 있다. 예를 들면, 글루타르알데히드는 염료의 일차 아미노 성분 및 분석물 결합제의 상호 연결에 사용될 수 있고, 예를 들면 N-숙시니미딜 3-(2-피리딜디티오)프로피오네이트와 같은 헤테로-이중기능성 시약이 일차 아미노 성분의 티올기를 함유한 성분에 연결을 위해 채용될 수 있다.
일부 구현예에서, 본 출원의 섭취가능한 디바이스에 사용되는 조성물은 이에 상기 다수의 공여체 입자 및 상기 다수의 수여체 입자를 현탁한 배지를 추가로 포함한다. 일부 구현예에서, 배지는 수용성 배지이다. 일부 구현예에서, 수용성 배지는 pH 5 내지 8로부터 선택된 pH (예로, pH 6.0과 같은 pH 6 내지 7.8로부터 선택됨)를 갖는다. 표준 완충액은 50 mM 소듐 포스페이트/0.15 M NaCl, pH 7.0이었다. 표준 평균 공여체 비드는 패드 상에 침전되기 이전에 1 μm HABA ((2-(4-하이드록시페닐아조)벤조산)으로 배양된다. 검정 완충액은 50 mM 하이드록실 프로필 사이클로덱스트린 및 트윈 20 - 0.1%를 갖는 0.1 M 트리스 HCl/0.3 M NaCl/소혈청 알부민 (1 mg/mL), pH 8.2이었다.
본 출원의 섭취가능한 디바이스에서의 사용에 적합한 수여체 입자는 본원에 기술된 바와 같은 임의의 유형의 입자일 수 있다. 일부 구현예에서, 수여체 입자는 라텍스 입자, 지질 이중막, 오일 비말, 실리카 입자 및 금속 졸로 이루어진 군으로부터 선택된다. 일부 구현예에서, 수여체 입자는 이에 제한되는 것은 아니지만, 표면 nm2 당 약 8.3개 카르복실기를 갖는 폴리스티렌 라텍스 입자 (175 nm) 등과 같은 라텍스 입자이다.
본 출원의 섭취가능한 디바이스에서의 사용에 적합한 화학발광 화합물은 PCT 국제특허출원 WO1999042838 A1 (표 1) 및 미국 특허 7,709,273에 기술된 바와 같은 이들 화학발광 화합물을 포함한다. 일부 구현예에서, 화학발광 화합물은 PCT 국제특허출원 WO1999042838 A1 (표 1) 및 미국 특허 7,709,273에 기술된 예시적인 화학발광 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다. 상기 언급된 출원은 본원에서이들의 전문이 명시적으로 참고문헌으로 통합된다.
본 출원의 섭취가능한 디바이스에서의 사용에 적합한 공여체 입자는 본원에 기술된 바와 같은 임의의 유형의 입자일 수 있다. 일부 구현예에서, 공여체 입자는 라텍스 입자, 지질 이중막, 오일 비말, 실리카 입자 및 금속 졸로 이루어진 군으로부터 선택된다. 일부 구현예에서, 공여체 입자는 이에 제한되는 것은 아니지만, 표면 nm2 당 약 8.3개 카르복실기를 갖는 폴리스티렌 라텍스 입자 (175 nm)와 같은 라텍스 입자이다. 라텍스 입자는 175 nm 내지 800 nm 사이에서 다양할 수 있다. 일부 구현예에서, 공여체 입자는 스트렙트아비딘으로 코팅된 라텍스 입자 (예로, 본원에 기술된 임의의 유형의 라텍스 입자)이다.
본 출원의 섭취가능한 디바이스에서의 사용에 적합한 감광제는 미국 특허 6,251,581, 5,516,636, 8,907,081, 6,545,012, 6,331,530, 8,247,180, 5,763,602, 5,705,622, 5,516,636, 7,217,531 및 미국 특허출원 2007/0059316에 기술된 바와 같은 임의의 감광제를 포함한다. 일부 구현예에서, 감광제는 t-부틸 실리콘 프탈로시아닌, 클롤로필 및 실리콘 나프탈로 시아닌으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
감광제 및 화학발광 화합물은 입자의 적어도 하나의 상에서 용해되는 덕분에 공여체 및 수여체 입자 내로 도입될 수 있고, 이 경우에 감광제 및 화학발광 화합물은 대규모의 검정 배지에서보다 입자 내에서 훨씬 더 높은 농도일 것이다. 감광제 및 화학발광 화합물가 공여체 및 수여체 입자에 각각 공유 결합될 때, 감광제 및 화학발광 화합물 또는 입자 또는 이의 성분은 감광제 및 화학발광 화합물 및 입자을 부착시키는 수잔을 제공하도록 기능화된다. 감광제 및 화학발광 화합물을 라텍스 입자에 도입하는 예시적인 방식은 PCT 국제특허출원 WO1999/042838 및 U미국 특허 7,709,273에서 찾아볼 수 있다. 오일 비말 또는 리포좀인 입자의 경우, 감광제 및 화학발광 화합물은 각각이 일반적으로 적어도 10 내지 30개의 탄소 원자를 갖는 하나 이상의 긴 탄화수소 사슬에 부착될 수 있다. 입자가 불화탄소의 비말이면, 이들 입자 내에 도입된 감광제 또는 화학발광 화합물은 용해도를 증진하고, 나머지 표지와 결합된 다른 입자 내에서 교환을 감소시키도록 불화될 수 있고, 연결에 사용된 탄화수소 사슬은 바람직하게 불화탄소 사슬로 교체될 것이다. 실리콘 유체 입자의 경우, 감광제 및 화학발광 화합물은 폴리실록산에 결합될 수 있다. 입자 당 감광제 또는 화학발광 화합물 분자의 수를 최대화하기 위하여, 일부 구현예에서 감광제 또는 화학발광 화합물의 전하 및 극성을 최소화하여 입자의 비-수용성 부분 내에 잔류하는 것이 바람직할 수 있다. 입자가 리포좀이고, 감광제 또는 화학발광 화합물을 리포좀의 수용성 상에 보유하는 것이 바람직할 때, 일부 구현예에서 극성이 높거나 하전된 감광제 또는 화학발광 화합물이 사용될 수 있다.
일부 구현예에서, 공여체 입자의 수 대비 수여체 입자의 수의 비율은 10:1 내지 1:10 범위이다. 일부 구현예에서, 공여체 입자의 수 대비 수여체 입자의 수의 비율은 5:1 내지 1:10 범위이다. 일부 구현예에서, 공여체 입자의 수 대비 수여체 입자의 수의 비율은 5:1 내지 10:1 범위이다.
본 출원의 섭취가능한 디바이스에 의해 검출되거나 정량되거나, 측정될 적합한 분석물은 본원에 기술된 바와 같은 임의의 분석물을 포함한다. 일부 구현예에서, 분석물은 단백질, 펩티드, 세포 표면 수용체, 수용체 리간드, 핵산, 탄수화물, 세포, 미생물 및 이들의 단편으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 일부 구현예에서, 분석물은 TNFα, 리포테이코산 (LTA), 지질다당류 (LPS), 지질다당류 결합 단백질 (LBP), 칼프로텍틴, 사이토카인 및 케모카인, IL12/23, IL-6, IL-10, MADCAM, α4β7 인테그린, HGF, EGF, HB-EGF, TGFb, 아달리무맙, 인플릭시맙, 심지아, 베돌리주맙, 타이사브리, 심포니, 렘시마, 베박시주맙 (Avastin) 및 세툭시맙 (Erbitux)으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
공여체 입자에 연결되거나 이와 연관된 제 1 분석물 결합제 및 수여체 입자에 연결되거나 이와 연관된 제 2 분석물 결합제는 동일한 분석물에 결합할 수 있다. 분석물은 존재할 때 따라서 밀접한 근접성에 있을 수 있는 공여체 입자의 감광제 및 수여체 입자의 화학발광 화합물의 양에 영향을 주고, 여기서 감광제 의해 생성된 단기 단일자 산소는 이의 자발적 붕괴 이전에 및 반응 시 화학발광 화합물과 반응할 수 있고, 화학발광 화합물이 발광을 생성한다. 생성된 발광의 세기는 시료에서 분석물의 양과 관련된다. 화학발광 화합물은 단일자 산소에 의해 활성화 가능하고, 감광제는 광 여기와 이어지는 분자 산소로의 에너지 전달에 반응하여 단일자 산소의 형성을 촉매한다.
일부 구현예에서, 분석물은 감광제 및 화학발광 화합물의 분자가 검정 배지의 대규모 용액에서 이들의 평균 거리보다 서로 더 접근하도록 유도한다. 이러한 구획화는 분석될 시료에 존재하는 분석물의 양에 의존할 것이다. 화학발광 화합물에 연결되지 않은 감광제 분자는 수용성 배지에서 붕괴를 거치기 이전에 화학발광 화합물에 도달할 수 없는 단일자 산소를 생성한다. 그러나, 감광제 및 화학발광 화합물이 분석물의 양에 반응하여 서로 밀접한 근접성에 있을 때, 감광제의 방사선 조사 시 생성된 단일자 산소는 붕괴를 거치기 이전에 화학발광 화합물을 활성화할 수 있다.
일부 구현예에서, 공여체 입자에 연결되거나 이와 연관된 제 1 분석물 결합제 및 수여체 입자에 연결되거나 이와 연관된 제 2 분석물 결합제는 항체, 앱타머, 세포 표면 수용체, 수용체 리간드, 바이오틴, 스트렙트아비딘, 아비딘, 단백질 A, G 및 L, 및 이들의 유도체로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택된다. 일부 구현예에서, 제 1 분석물 결합제는 제 2 분석물 결합제와 동일하다. 일부 구현예에서, 제 1 분석물 결합제는 제 2 분석물 결합제와 상이하다. 일부 구현예에서, 제 1 분석물 결합제는 항체 또는 이의 유도체 (예로, 바이오틴화 항체)이다. 일부 구현예에서, 제 2 분석물 결합제는 항체 또는 이의 유도체 (예로, 바이오틴화 항체)이다. 일부 구현예에서, 제 2 분석물 결합제는 수여체 입자에 공유 컨쥬게이션된 항체이다. 일부 구현예에서, 제 1 분석물 결합제는 바이오틴화 항체이고, 공여체 입자는 스트렙트아비딘으로 코팅된다. 일부 구현예에서, 제 1 분석물 결합제는 바이오틴화 항체이고, 공여체 입자는 스트렙트아비딘으로 코팅되고, 제 2 분석물 결합제는 수여체 입자에 공유 컨쥬게이션된다.
일부 구현예에서, 공여체 입자에 연결되거나 이와 연관된 제 1 분석물 결합제는 항-박테리아 항체로 이루어진 군으로부터 선택된 항체이다. 일부 구현예에서, 항체는 항-그램 양성 박테리아 항체, 항-그램 양성 박테리아 LTA 항체, 항-그램 음성 박테리아 항체, 항-리포테이코산 항체, 항-대장균 항체, 항-지질 A 항체, 항-TNFα 항체 및 이들의 유도체로 이루어진 군으로부터 선택된다. 일부 구현예에서, 항체는 MA1-7401 항체, MA1-40134 항체, ab127996 항체, ab35654 항체, ab35654 항체, ab137967 항체, ab8467 항체 및 이들의 유도체 또는 단편으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
일부 구현예에서, 수여체 입자에 연결되거나 이와 연관된 제 2 분석물 결합제는 항-박테리아 항체로 이루어진 군으로부터 선택된 항체이다. 일부 구현예에서, 항체는 항-그램 양성 박테리아 항체, 항-그램 양성 박테리아 LTA 항체, 항-그램 음성 박테리아 항체, 항-리포테이코산 항체, 항-대장균 항체, 항-지질 A 항체, 항-TNFα 항체 및 이들의 유도체로 이루어진 군으로부터 선택된다. 일부 구현예에서, 항체는 MA1-7401 항체, MA1-40134 항체, ab127996 항체, ab35654 항체, ab35654 항체, ab137967 항체, ab8467 항체 및 이들의 유도체 또는 단편으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
일부 구현예에서, 공여체 입자는 하나 이상의 유형의 분석물 결합제를 포함한다. 일부 구현예에서, 수여체 입자는 하나 이상의 유형의 분석물 결합제를 포함한다. 예를 들면, 분석물 특이적 시약은 공여체 및 수여체 비드 상에서 사용될 수 있다. 분석물 1의 경우, 매개변수는 680 nm에서 여기, 615 nm에서 방출 (반감기 0.6초)로서 설정된다. 분석물 2의 경우, 매개변수는 680 nm에서 여기, 615 nm에서 방출 (반감기 30초)로서 설정된다. 분석물 3의 경우, 매개변수는 680 nm에서 여기, 615 nm에서 방출 (반감기 300초)로서 설정된다. 제 1 여기 반응 이후에, 분석물 1의 방출은 0 내지 6초로부터 측정되고, 분석물 2의 방출은 6 내지 300초로부터 측정되고, 분석물 3의 방출은 300 내지 600초로부터 측정된다. 신호는 PCT 국제특허출원 WO1999/042838에 추가로 자세하게 기술된 바와 같이 왜곡되지 않는다. 일부 구현예에서, 방출 파장은 본원에 기술된 바와 같이 다수의 분석물을 평가하는데 사용될 수 있다.
일부 구현예에서, 본 출원의 섭취가능한 디바이스에서의 사용에 적합한 조성물은 25 내지 50 mM, 또는 1 내지 500 mM의 농도 범위로의 사이클로덱스트린을 추가로 포함한다.
일 관점에서, 본 출원은 본원에 기술된 바와 같은 섭취가능한 디바이스를 포함한 키트를 제공한다. 일부 구현예에서, 키트는 예로 시료에서 분석물을 검출하거나 정량하기 위한 지침을 추가로 포함한다. 일부 구현예에서, 이러한 디바이스는 생존가능한 박테리아 세포를 생체내 (예로, 위장관)에서 검출하거나 정량하기 위한 섭취가능한 디바이스이다.
섭취가능한 디바이스를 사용하여 시료를 획득하기 위한 다양한 시스템 및 방법을 포함하여 특정 예시적인 구현예가 이제 설명될 것이다. 상세하게는, 섭취가능한 디바이스가 위장 (GI)관 내로부터 시료를 획득하도록 허용하는 기법이 설명된다. 이들 시료는 위장관 내에서 발견되는 임의의 유체, 고체, 미립자 또는 기타 물질을 포함할 수 있다. 그러나, 본원에 기술된 시스템 및 방법이 설명된 출원에 적절한 바와 같이 적응되고 변형될 수 있으며, 본원에 기술된 시스템 및 방법이 다른 적합한 출원에 채용될 수 있고, 이러한 다른 부가 및 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않을 것으로 당업자라면 이해할 것이다. 일반적으로, 본원에 기술된 섭취가능한 디바이스는 작동기, 센서, 밸브, 체임버, 로직 디바이스, 원거리측정 시스템, 마이크로컨트롤러, 또는 본원에 기술된 하나 이상의 방법을 수행하는데 하드웨어, 펌웨어 및 소프트웨어의 조합을 사용하여 구성될 수 있는 기타 디바이스 및 프로세서를 포함할 수 있다.
일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스는 조명 광원을 추가로 포함한다. 조명 광원은 섭취가능한 디바이스의 시료화 체임버에 보유된 조성물을, 감광제가 여기 상태로 전환하고 이로써 분자 산소를 단일자 산소로 활성화가능하게 하는 충분한 에너지를 갖는 파장의 광으로 조사할 수 있다. 분자 산소를 여기할 수 있는 감광제의 여기 상태는 일반적으로 감광제 기저 상태보다 에너지가 높은 약 20 이상, 예로, 적어도 23 Kcal/mol인 삼중자 상태이다. 일부 구현예에서, 조성물은 더 짧은 파장이 사용될 수 있지만, 약 450 내지 950 nm 예를 들면 230 내지 950 nm의 파장을 갖는 광으로 조사된다. 생성된 발광은 사진으로, 육안으로 또는 광측정으로와 같은 임의의 편리한 방식으로 측정되어 이의 양을 결정할 수 있고, 이는 배지에서 분석물의 양과 관련된다.
일부 구현예에서, 헬륨-네온 레이저의 632.6 nm 방출선은 여기를 위한 저렴한 광원이다. 약 620 내지 약 650 nm 부위에서 최대 흡수를 갖는 감광제는 헬륨-네온 레이저의 방출선과 양립가능하고, 따라서 본 출원에서의 사용에 유용한 조명 광원이다. 디이오드 레이저의 예시적인 조사 파장은 680 nm 및/또는 78 nm 등을 포함한다. 일부 구현예에서, 조명 광원은 678 nm, 633 nm 및 780 nm로 이루어진 군으로부터 선택된 파장을 갖는 광으로 조성물을 조사할 수 있다.
감광제의 다른 여기 수단도 역시 본원에서 고려된다. 일부 구현예에서, 감광제의 여기는 제 2 감광제와 같은 에너지 공여체의 여기 상태로부터 에너지 전달에 의해 달성될 수 있다. 제 2 감광제가 사용될 때, 감광제에 의해 비효율적으로 흡수되지만 제 2 감광제에 의해 효율적으로 흡수되는 광 파장이 사용될 수 있다. 제 2 감광제는 예를 들면 제 1 감광제를 갖는 입자의 표면에 결합되거나 입자 내에 도입된 제 1 감광제와 연관/연결된 또는 연관/연결될 검정 성분에 결합될 수 있다. 제 2 감광제가 채용될 때, 이것은 보통 제 1 감광제의 가장 낮은 에너지 삼중자 상태보다 더 높은 에너지에서 가장 낮은 삼중자 상태를 갖을 것이다.
일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스는 화학발광 화합물에 의해 방출된 발광을 검출하는 검출기를 포함한다. 일부 구현예에서, 검출기는 613 nm 및 660 nm로부터 선택된 파장에서 화학발광 화합물에 의해 방출된 발광을 검출할 수 있다. 추가적인 적합한 검출 파장은 이에 제한되는 것은 아니지만 430 nm, 500 nm, 540 nm, 615 nm 및/또는 680 nm 등을 포함한다.
일부 구현예에서, 화학발광 세기는 광학 판독기로 측정된다. 광학 판독기의 실제 구성 및 구조는 일반적으로 당업자라면 바로 이해할 바와 같이 다양할 수 있다. 전형적으로, 광학 판독기는 정의된 파장에서 광을 방출할 수 있는 조명 광원 및 신호 (예로, 투과된, 반사된 또는 형광성 광)를 기록할 수 있는 검출기를 포함한다. 광학 판독기는 일반적으로, 예를 들면 발광 (예로, 형광, 인광 등), 흡광도 (예로, 형광성 또는 비-형광성), 회절 등을 포함하는, 임의의 공지된 검출 기법을 채용할 수 있다. 예시적인 광학 판독기, 조명 광원 및 검출기는 본원에 이의 전문이 참고문헌으로 통합되는 미국 특허 7,399,608에 개시되어 있다.
일부 구현예에서, 조명 광원은 가시광선 또는 근-가시광선 (예로, 적외선 또는 자외선)과 같은 전자기적 방사선을 제공할 수 있는 당해 기술분야에 숙지된 임의의 디바이스일 수 있다. 예를 들면, 본 발명에 사용될 수 있는 적합한 조명 광원은 이에 제한되는 것은 아니지만, 광 방출 다이오드 (LED), 플래시램프, 콜드-음극 형광램프 및 전자발광 램프 등을 포함한다. 조명은 복합화되고/거나 조준될 수 있다. 일부 구현예에서, 복합화된 분석이 가능하게 된다. 단일한 시료의 경우에, 복수의 상이한 분석물이 방출된 광의 상이한 파장을 검출함으로써 측정될 수 있다. 복합화는 방출된 광 및 방출된 광의 반감기 (예로, 0.6초 내지 300초) 둘 다를 사용함으로써 추가로 증가될 수 있다. 예를 들면, 본원에 사용된 바와 같은 화학발광 화합물은 250 내지 1200 의 파장 범위 내에서 0.6 내지 300초의 방출 기간으로 광을 방출할 수 있거, 따라서 파장 범위 이내에서 상이한 파장의 방출된 광은 복합화될 수 있다 (예로, 11개까지 등). 일부 구현예에서, 조명은 임의의 배경 간섭을 감소시키도록 펄스 처리될 수 있다. 일부 구현예에서, 필터가 광학을 개선하는데 사용될 수 있다. 예로, Reichman, Jay, Handbook of optical filters for fluorescence microscopy, Chroma Technology Corporation (2000) 참조. 일부 구현예에서, 여기 광원은 밴드-패스 필터, 예로 시료를 680 또는 780nm 광으로 선택적으로 여기하도록 680 또는 780 m +/-20 nm 파장을 위한 필터를 갖는 LED일 수 있다. 일부 구현예에서, 녹색 LED로부터의 임의의 더 긴 표류 파장을 삭제하기 위하여, 토르랩 FESH0550 숏패스 필터가 여기에 사용될 수 있다 (도 72a). 일부 구현예에서, 시료로부터의 방출은 밴드패스 필터, 예로 특이적 nm에서 방출된 광을 선택적으로 포획하기 위하여 검출기의 전방에 배치된 430 nm +/- 20, 450 nm +/- 20, 510 nm +/- 20, 6130 nm +/- 10, 648 nm +/- 10 nm 파장을 위한 필터를 갖는 아발란쉬 포토다이오드 검출기로 90도 각에서 포획된다. 일부 구현예에서, 토르랩 FB580-10 밴드패스 필터가 방출 필터로서 사용될 수 있다 (도 72b). 조준, 포커싱 및 필터링 렌즈를 보여주는 예시적인 형광 검정 테스트 비품의 횡단면도는 도 72c에 도시된다. 일부 구현예에서, 5 내지 50 나노초의 지연이 방출이 측정되기 전에 사용될 수 있다. 예를 들면, 일부 구현예에서, LED (예로, 알루미늄 갈륨 비소화물 적색 다이오드, 갈륨 포스파이드 녹색 다이오드, 갈륨 비소화물 포스파이드 녹색 다이오드 또는 인듐 갈륨 질화물 보라색/청색/적외색 (UV) 다이오드)가 펄스 처리된 조명 광원으로서 사용된다. 일부 구현예에서, 조명 광원은 분산된 조명을 염료에 제공할 수 있다. 예를 들면, 다수의 점 광원 (예로, LED)의 어레이가 단순히 비교적 분산된 조명을 제공하도록 채용될 수 있다. 일부 구현예에서, 조명 광원은 비교적 저렴한 방식으로 분산된 조명을 제공할 수 있는 조명 광원은 전자발광 (EL) 디바이스이다. EL 디바이스는 일반적으로 전극 사이에 샌드위칭된 발광 물질 (예로, 인광단 입자)를 사용하는 캐퍼시터 구조이고, 적어도 하나는 투명하여 광이 탈출하도록 허용한다. 전극을 교차하는 전압의 적용은 이것이 광을 방출하도록 유도하는 발광 물질 내의 전기장의 변화를 발생시킨다.
일부 구현예에서, 검출기는 당해 기술분야에 숙지된 신호를 감지할 수 있는 임의의 디바이스일 수 있다. 일부 구현예에서, 검출기는 공간 분간을 위해 구성된 전자 영상 검출기일 수 있다. 이러한 전자 영상 센서의 일부 예는 고속, 선형의 전하-결합 디바이스 (CCD), 전하-주입 (CID) 및 상보적-금속-옥사이드 반도체 (CMOS) 디바이스 등을 포함한다. 이러한 영상 검출기는 예를 들면, 검출기 픽셀의 단일선을 포함하는 선형의 영상화 검출기 (예로, CCD 검출기) 또는 예를 들면 영상 스캐닝에 사용된 것과 같은 광 센서도 역시 사용될 수 있지만, 일반적으로 전자 광 센서의 이차원 어레이이다. 각각의 어레이는 "어드레스"라고도 지칭될 수 있는 기지의 독특한 위치의 세트를 포함한다. 영상 검출기에서 각각의 어드레스는 구역 (예로, 전형적으로 박스 또는 사각형으로서 형성된 구역)을 커버히는 센서에 의해 점유된다. 이러한 구역은 일반적으로 "픽셀" 또는 픽셀 구역이라고 지칭된다. 예를 들면, 검출기 픽셀은 CCD, CID 또는 CMOS 센서 또는 광을 검출하거나 측정하는 임의의 다른 디바이스 또는 센서일 수 있다. 검출기 펙셀의 크기는 광범위하게 달라질 수 있고, 일부 예에서, 약 0.2 마이크로미터 정도의 직경 또는 길이를 갖을 수 있다.
다른 구현예에서, 검출기는 공간 분간 성능이 부족한 광 센서일 수 있다. 예를 들면, 이러한 광 센서의 예는 광 증폭기 디바이스, 아발란치 포토다이오드 또는 실리콘 포토다이오드와 같은 포토다이오드 등을 포함할 수 있다. 실리콘 포토다이오드는 때로 이들이 저렴하고, 민감하고, 고속 작동이 가능하고, 대부분의 다른 반도체 기술학 및 단사 회로 내에 쉽게 통합되어 유리하다. 또한, 실리콘 포토다이오드는 물리적으로 작고, 이는 이들이 다양한 유형의 검출 시스템 내에 바로 도입되도록 한다. 실리콘 포토다이오드가 사용되면, 다음으로 방출된 신호의 파장 범위는 이들의 민감도 범위 이내일 수 있고, 이는 400 내지 1100 나노미터이다. 일부 구현예에서, 광 증폭기는 신호의 세기를 증가시키는데 사용될 수 있다.
또 다른 관점에서, 본 출원은 현미경적 평가 시스템을 포함하는 섭취가능한 디바이스를 제공한다. 일부 구현예에서, 시료의 박테리아 세포는 형광 염료 (본원에 기술된 염료와 같음)로 먼저 표지될 수 있고, 형광-표지된 세포는 본원에 기술된 바와 같은 섭취가능한 디바이스를 사용하여 영상화되고, 현미경적 측정에 의해계수된다. 다른 구현예에서, 형광-표지된 세포는 온보드 유동 시스템 (예로, 미세유체성 단일 세포 통로)을 통과하면서 계수된다. 유세포 계측법의 예는 유체역학적 포커싱, 작은 직경 모세관 유동 및 사각형 모세관 유동을 포함한다. 본원에 기술된 바와 같이, 살아있는 박테리아 세포는 표지되고, 유세포 계측법의 원리가 표지된 세포를 정량하는데 사용된다. 일반적으로 말하면, 입사 레이저 빔으로부터의 광자는 형광단에 의해 흡수되고, 더 높고 불안정한 에너지 수준으로 상승한다. 나노초 미만 이내에서, 형광단은 일련의 이색성 필터를 통과하는 더 긴 예시적인 파장에서 광을 재방출한다. 이러한 재방출된 광은 수집되어 표지된 박테리아 세포의 수에 비례적인 것으로서 해석될 수 있다. 일부 구현예에서, 피복 유체는 유동 시스템의 일부로서 디바이스의 용적 제한을 수용하도록 돕는데 사용되지 않는다. 일부 구현예에서, 사각형 모세관은 충분히 큰 단면 구역 및 비교적 얇은 검사 구역을 달성하는데 사용된다. 유세포 계측법 광학 시스템은 유체학 시스템과 병행하여 작동하고, 세포를 통과하는 광의 방향 변경을 관찰하고, 박테리아 세포에 대한 정보를 전달하도록 작용한다. 일부 구현예에서, 광을 점에 집중하는데 통상적인 레이저 및 구형 렌즈를 사용하지 않고, LED 및 실린더형 렌즈가 사각형 모세관 튜브를 교차한 선에 광을 집중하는데 사용된다. 다른 구현예에서, 조준 렌즈는 광원을 평행으로 만드는데 사용되는 반면, 실린더형 렌즈는 검사 구역을 조사하는데 사용된다. 이러한 배열을 위한 예시적인 광학 구성은 도 30에서 관찰될 수 있다. 일부 구현예에서, 광학 필터가 형광단의 사용을 허용하도록 추가될 수 있다. 형광단으로부터 재방출된 광의 특징적인 파장은 이색성, 밴드통과 및 장파 또는 단파 통과 필터의 사용으로 분리되고, 검출될 수 있다. 일반적으로, 다수의 이색성 렌즈 및 광 증폭기가 사용되지만, 공간 상의 제한으로 인해 특정 구현예에서 단일 측방 산란 검출기 및 전방 산란 검출기만이 사용될 수 있다.
유세포 계측법을 디바이스 내로 도입하는 하나의 설계 시도는 펌핑 메커니즘을 제공하는 것이다. 유체를 이동시키지 않고는, 개별 박테리아 세포가 고정된 부피의 유체 내에서 유세포 계측법에 의해 식별되고 측정될 수는 없다. 일부 구현예에서, 기어 모터가 디바이스를 통하여 유체를 이동시킨다. 예를 들면, 부정적 (plantary) 기어헤드 (예로, 25:1 감소)를 포함한 마이크로모터가 유체 유동을 만들도록 원하는 양의 회전력을 제공할 수 있다. 또한 또 다른 구현예에서, 미세제작된 플레이트에 내장된 일련의 압전 저항기가 유동을 만드는데 사용된다. 또한 또 다른 구현예에서, 한 쌍의 일방 밸브를 포함하고, 외부 자기장에 의해 작동된 자성 펌프 막을 사용하는 마이크로펌프가 유동을 만드는데 사용된다.
일부 구현예에서, 시스템 구조는 기어 모터를 통해 압력 구동 유동을 만드는 회전 와이퍼와 조합된 개구부 및 밀봉 메커니즘을 포함한다. 기어 모터는 디바이스에서 다른 기능에 사용될 수 있다. 도 31에 도시된 바와 같이, 광학 및 유동 체임버 시스템의 부품은 디바이스 내에 맞추어진다. 일부 구현예에서, 시료 유체는 캡슐의 최상부에서 가용성 막을 통해 흡수된다. 일부 구현예에서, 기어 모터는 유체 체임버를 개방하고 충전하도록 작용하는 270°의 허용가능한 동작을 갖는다. 폐쇄 과정 동안, 모터는 광학 시스템이 위치한 사각형 모세관을 통하여 유체를 동시에 밀어내면서 진입 포트를 폐쇄한다. 실형 부품은 와이퍼 높이를 변경하지 않고도 가용성 막이 진입 통로를 폐쇄하고 밀봉하도록 허용한다. 일부 구현예에서, 시료 체임버의 용적은 25μL, 50μL 또는 75μL 이상 (예로, 10 내지 500 μL 범위 이내)이다. 일부 구현예에서, 두 개 이상의 시료가 충분한 시료 크기를 얻도록 위장관으로부터 수집된다. 도 31을 참조하여, 정면 및 측방 산란을 포획하기 위해 모세관의 좌측 상의 LED 및 우측 상의 저-광도 검출기가 도시된다. 일단 유체가 모세관을 통과하면, 이것은 일방 밸브를 통해 캡슐을 나간다. 특정 구현예에서, 유동 시스템은 세포 정량화에 추가하여 세포 크기 및 내부 세포 복잡미묘함의 검출을 허용한다. 시료화 체임버는 100 μL (총 부피)의 용량을 갖을 수 있다. 시료화 체임버는 또한 다수의 구획을 갖고, 위장관 내의 상이한 위치를 위한 상이한 검정 혼합물을 저장할 수 있다.
일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스는 내부 측정기를 추가로 포함한다. 소형화된 디바이스는 780 nm 여기; 50 밀리초 지연; 615 nm 6초간 방출 기록으로서 설정된 매개변수를 갖는 5 μg의 옴니 비드 (실리콘 나프탈로시아닌 + 티오센 + 유로퓸 킬레이트)를 포함할 수 있다. 옴니 비드는 패드 상에 포매될 수 있고, 신호는 소형화된 디바이스의 신호 균일성 및 신뢰성을 특성화하는데 사용될 수 있다. 섭취가능한 디바이스는 공장에서 제조되는 동안 및 환자가 디바이스를 섭취하기 이전에 측정될 수 있다.
내부 표준은 관심있는 분석물로 부터의 신호를 산출하는데 사용될 수 있다. 내부 표준으로부터의 신호는 관심있는 분석물과 동일한 시간에 측정될 것이다. 티오센 및 사마륨 킬레이트 또는 N-페닐옥사진 및 사마륨 킬레이트와 함께 SA 및 HABA (10 μg)를 갖는 공여체 비드 + 바이오틴-페그 - 2,4 DNP (5 nmole) + 항-2,4 DNP 표지된 수여체 비드 (10 μg)가 사용될 수 있다. 패드에 시료 첨가는 바이오틴-페그-2,4 DNP에 수여체 및 공여체 비드 결합 및 680 nm로 여기될 때 648 nm에서 화학발광 신호, 예로 관심있는 분석물(들)에 의존하여 0.6초 또는 30초 반감기를 생성하는 이량체의 형성을 유도한다. 내부 대조군은 시료 효과 및 기계 (섭취가능한 디바이스) 오류를 교정할 수 있다.
일 관점에서, 본 출원은 본원에 기술된 바와 같은 섭취가능한 디바이스를 사용하여 시료에서 분석물을 검출하거나, 정량하거나, 측정하는 방법을 제공한다. 일부 구현예에서, 본원에 기술된 바와 같은 섭취가능한 디바이스는 시료에서 생존가능한 박테리아 세포와 같은 분석물을 생체내에서 검출하거나 정량하기 위하여 시료를 (예로, 위장관으로부터의 시료) 분석하는데 사용될 수 있다. 일부 구현예에서, 본 출원의 디바이스는 위장관의 다양한 특이적 부위에서 분석물 (예로, 생존가능한 박테리아 세포)의 농도를 측정하는데 사용될 수 있다. 이러한 데이타는 피험자가 치료를 필요로 하는 병태 (감염, 예로 소장 박테리아 과다성장 (SIBO) 또는 SIBO-관련 병태와 같음)를 갖는지 여부, 치료를 위한 질환의 부위를 결정하는데, 또는 다른 진단적 목적으로 위장관 내의 (또는 위장관의 특이적 부위 내의) 박테리아 군집을 정량하는데 사용될 수 있다. 일부 구현예에서, 본원에 기술된 섭취가능한 디바이스는 시료에 존재하는 미생물의 특이적 속, 종 또는 균주를 생체내에서 검출하고/거나 정량하는데 사용될 수 있다.
일부 구현예에서, 데이타는 섭취가능한 디바이스가 피험자로부터 배출되고 난 이후에 생성될 수 있거나, 데이타가 생체내에서 생성되어 디바이스 상에 저장되며, 생체외에서 회수될 수 있다. 대안적으로, 데이타는 디바이스가 피험자를 통과 (피험자의 위장관을 통과)하면서, 섭취가능한 디바이스로부터 무선으로 전달될 수 있다.
일부 구현예에서, 본 발명은 피험자의 유체 시료와 같은 시료에서 분석물을 검출하는 방법을 제공한다. 본 방법은 (1) 섭취가능한 디바이스를 제공하는 단계; (2) 상기 섭취가능한 디바이스의 시료화 체임버 내에 피험자의 유체 시료를 생체내에서 전달하는 단계; (3) 섭취가능한 디바이스의 시료화 체임버에 보유된 조성물을 감광제를 여기시키도록 광으로 조사하는 단계; 및 (4) 총 발광 및 시간의 함수로서 섭취가능한 디바이스의 시료화 체임버에 보유된 조성물로부터 방출된 발광의 변화 속도를 측정하고, 이로써 유체 시료에서 분석물을 검출하는 단계:를 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 시료에서 분석물의 존재는 피험자에서 질환 또는 장애를 진단하고/거나 모니터링하는데 사용된다. 일부 구현예에서, 시료에서 분석물의 부재는 피험자에서 질환 또는 장애를 진단하고/거나 모니터링하는데 사용된다.
일부 구현예에서, 본 발명은 피험자의 유체 시료와 같은 시료에서 분석물의 수준을 결정하는 방법을 제공한다. 본 방법은 (1) 섭취가능한 디바이스를 제공하는 단계; (2) 상기 섭취가능한 디바이스의 시료화 체임버 내에 피험자의 유체 시료를 생체내에서 전달하는 단계; (3) 섭취가능한 디바이스의 시료화 체임버에 보유된 조성물을 감광제를 여기시키도록 광으로 조사하는 단계; 및 (4) 섭취가능한 디바이스의 시료화 체임버에 보유된 조성물로부터 방출된 총 발광 및 시간의 함수로서 발광의 변화 속도를 측정하고, 이로써 유체 시료에서 분석물의 수준을 결정하는 단계:를 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 방법은 유체 시료에서 분석물의 수준을 기준 시료 (예로, 건강한 피험자로부터 획득된 기준 시료)에서 분석물의 수준과 비교하는 단계를 추가로 포함한다. 일부 구현예에서, 시료에서 분석물의 수준은 피험자에서 질환 또는 장애를 진단하고/거나 질환 또는 장애 또는 이의 치료를 모니터링하는데 사용된다.
일부 구현예에서, 스폰지의 총 발광 또는 시간의 함수로서 발광의 변화 속도가 단계 (4)에서 연장된 기간 동안 다수의 시간대에 걸쳐 측정된다. 예를 들면, 일부 구현예에서, 시료의 총 발광 또는 시간의 함수로서 발광의 변화 속도는 연속적으로 0 내지 1800분, 0 내지 1600분, 0 내지 1500분, 0 내지 1440분, 0 내지 1320분, 0 내지 1000분, 0 내지 900분, 0 내지 800분, 0 내지 700분, 0 내지 600분, 0 내지 500분, 0 내지 400분, 0 내지 350분, 0 내지 330분, 0 내지 300분, 0 내지 270분 또는 0 내지 220분의 기간 동안 측정된다. 일부 구현예에서, 시료의 총 발광 또는 시간의 함수로서 발광의 변화 속도는 연속적으로 0 내지 330분의 기간 동안 측정된다. 일부 구현예에서, 방법은 생체내에서 수행된다. 일부 구현예에서, 방법은 온보드 검정법(들)의 결과를 생체외 수신기로 통신하는 단계를 포함한다.
특정 구현예에서, 본 발명은 인간 피험자와 같은 피험자의 시료에서 분석물의 수준을 결정하는 방법을 제공한다. 본 방법은 (1) 섭취가능한 디바이스를 제공하고, 상기 디바이스는 본원에 기술된 바와 같은 조성물을 이에 흡수하였던 흡수성 재료로 제조된 구성원 (예로, 흡수성 패드 또는 흡수성 스폰지)를 보유하도록 구성된 시료화 체임버를 포함하는 단계; (2) 상기 섭취가능한 디바이스의 시료화 체임버 내에 피험자의 유체 시료를 생체내에서 전달하는 단계; (3) 섭취가능한 디바이스의 시료화 체임버에 보유된 흡수성 재료를 유체 시료로 전부 또는 일부 포화시키는 단계; (4) 섭취가능한 디바이스의 시료화 체임버에 보유된 흡수성 재료를 감광제를 여기시키도록 광으로 조사하는 단계; 및 (5) 섭취가능한 디바이스의 시료화 체임버에 보유된 조성물로부터 방출된 총 발광 및 시간의 함수로서 발광의 변화 속도를 측정하고, 이로써 유체 시료에서 분석물을 검출하는 단계:를 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 시료에서 분석물의 존재는 피험자에서 질환 또는 장애를 진단하고/거나 모니터링하는데 사용된다. 일부 구현예에서, 시료에서 분석물의 부재는 피험자에서 질환 또는 장애를 진단하고/거나 모니터링하는데 사용된다.
특정 구현예에서, 본 발명은 피험자의 유체 시료와 같은 시료에서 분석물의 수준을 결정하는 방법을 제공한다. 본 방법은 (1) 섭취가능한 디바이스를 제공하고, 상기 디바이스는 본원에 기술된 바와 같은 조성물을 이에 흡수하였던 흡수성 재료로 제조된 구성원 (예로, 흡수성 패드 또는 흡수성 스폰지)를 보유하도록 구성된 시료화 체임버를 포함하는 단계; (2) 상기 섭취가능한 디바이스의 시료화 체임버 내에 피험자의 유체 시료를 생체내에서 전달하는 단계; (3) 섭취가능한 디바이스의 시료화 체임버에 보유된 흡수성 재료를 유체 시료로 전부 또는 일부 포화시키는 단계; (4) 섭취가능한 디바이스의 시료화 체임버에 보유된 흡수성 재료를 감광제를 여기시키도록 광으로 조사하는 단계; 및 (5) 섭취가능한 디바이스의 시료화 체임버에 보유된 조성물로부터 방출된 총 발광 및 시간의 함수로서 발광의 변화 속도를 측정하고, 이로써 유체 시료에서 분석물의 수준을 결정하는 단계:를 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 방법은 유체 시료에서 분석물의 수준을 기준 시료 (예로, 건강한 피험자로부터 획득된 기준 시료)에서 분석물의 수준과 비교하는 단계를 추가로 포함한다. 일부 구현예에서, 시료에서 분석물의 수준은 피험자에서 질환 또는 장애를 진단하고/거나 모니터링하는데 사용된다. 일부 구현예에서, 방법은 유체 시료에서 분석물의 수준을 기준 시료 (예로, 건강한 피험자로부터 획득된 기준 시료)에서 분석물의 수준과 비교하는 단계를 추가로 포함한다. 일부 구현예에서, 시료에서 분석물의 수준은 피험자에서 질환 또는 장애를 진단하고/거나 모니터링하는데 사용된다.
일부 구현예에서, 스폰지의 총 발광 또는 시간의 함수로서 발광의 변화 속도가 단계 (5)에서 연장된 기간 동안 다수의 시간대에 걸쳐 측정된다. 예를 들면, 일부 구현예에서, 시료의 총 발광 또는 시간의 함수로서 발광의 변화 속도는 연속적으로 0 내지 1800분, 0 내지 1600분, 0 내지 1500분, 0 내지 1440분, 0 내지 1320분, 0 내지 1000분, 0 내지 900분, 0 내지 800분, 0 내지 700분, 0 내지 600분, 0 내지 500분, 0 내지 400분, 0 내지 350분, 0 내지 330분, 0 내지 300분, 0 내지 270분 또는 0 내지 220분의 기간 동안 측정된다. 일부 구현예에서, 상기 시료의 총 발광 또는 시간의 함수로서 발광의 변화 속도는 연속적으로 0 내지 330분의 기간 동안 측정된다. 일부 구현예에서, 방법은 생체내에서 수행된다. 일부 구현예에서, 방법은 온보드 검정법(들)의 결과를 생체외 수신기로 통신하는 단계를 포함한다.
일부 구현예에서, 위장 (GI)관에서 박테리아 세포의 과다성장으로 고생하거나 이의 위험성이 있는 피험자를 치료할 필요성을 평가하거나 모니터링하는 방법으로서, (1) 본 출원의 분석물을 검출하기 위한 섭취가능한 디바이스를 제공하는 단계; (2) 피험자의 위장관으로부터의 유체 시료를 섭취가능한 디바이스의 시료화 체임버 내로 생체내에서 전달하는 단계; (3) 섭취가능한 디바이스의 시료화 체임버에 보유된 흡수성 재료를 감광제를 여기시키도록 광으로 조사하는 단계; (4) 섭취가능한 디바이스의 시료화 체임버에 보유된 조성물로부터 방출된 총 발광 및 시간의 함수로서 발광의 변화 속도를 측정하는 단계; (5) 단계 (4)에서 측정된 총 발광 또는 시간의 함수로서 발광의 변화 속도를 유체 시료에서 분석물의 양과 상관시키는 단계; 및 (6) 유체 시료에서 분석물의 양을 유체 시료에서 생존가능한 박테리아 세포의 수와 상관시키는 단계:를 포함하는, 방법을 제공한다. 일부 구현예에서, 생존가능한 박테리아 세포의 대조군 수는 103, 104, 105, 106, 107, 108 또는 109개 이상이다. 예를 들면, 일부 구현예에서, 단계 (6)에서 결정된 생존가능한 박테리아 세포의 수가 약 103개 CFU/mL 이상이면, 치료가 필요한 것을 나타낸다. 일부 구현예에서, 단계 (6)에서 결정된 생존가능한 박테리아 세포의 수가 약 104개 CFU/mL 이상이면, 치료가 필요한 것을 나타낸다. 일부 구현예에서, 단계 (6)에서 결정된 생존가능한 박테리아 세포의 수가 약 105개 CFU/mL 이상이면, 예로 본원에 기술된 바와 같은 항생체로의 치료가 필요한 것을 나타낸다. 일부 구현예에서, 단계 (6)에서 결정된 생존가능한 박테리아 세포의 수가 약 106개 CFU/mL 이상이면, 치료가 필요한 것을 나타낸다.
일부 구현예에서, 본 발명은 위장 (GI)관 미생물 감염 (예로, 병원성 미생물)으로 고생하거나 이의 위험성이 있는 피험자를 치료할 필요성을 평가하거나 모니터링하는 방법으로서, (1) 본 출원의 분석물을 검출하기 위한 섭취가능한 디바이스를 제공하는 단계; (2) 피험자의 위장관으로부터의 유체 시료를 섭취가능한 디바이스의 시료화 체임버 내로 생체내에서 전달하는 단계; (3) 섭취가능한 디바이스의 시료화 체임버에 보유된 흡수성 재료를 감광제를 여기시키도록 광으로 조사하는 단계; (4) 섭취가능한 디바이스의 시료화 체임버에 보유된 조성물로부터 방출된 총 발광 및 시간의 함수로서 발광의 변화 속도를 측정하는 단계; (5) 단계 (4)에서 측정된 총 발광 또는 시간의 함수로서 발광의 변화 속도를 유체 시료에서 분석물의 양과 상관시키는 단계; 및 (6) 유체 시료에서 분석물의 양을 유체 시료에서 미생물 (예로, 병원성 미생물)의 수와 상관시키는 단계:를 포함하는, 방법을 제공한다. 일부 구현예에서, 단계 (6)에서 결정된 미생물의 수가 미생물의 대조군 수 이상이면 (예로, 본원에 기술된 바와 같은 항생제로의) 치료가 필요한 것을 나타낸다. 일부 구현예에서, 미생물의 대조군 수는 0, 1, 102, 103, 104, 105, 106, 107, 108 또는 109개 이상이다. 예를 들면, 일부 구현예에서, 단계 (6)에서 결정된 미생물의 수가 약 0개 이상이면, 치료가 필요한 것을 나타낸다. 일부 구현예에서, 단계 (6)에서 결정된 미생물의 수가 약 1개 이상이면, 치료가 필요한 것을 나타낸다. 일부 구현예에서, 단계 (6)에서 결정된 미생물의 수가 약 102개 이상이면, 치료가 필요한 것을 나타낸다. 일부 구현예에서, 단계 (6)에서 결정된 미생물의 수가 약 103개 이상이면, 치료가 필요한 것을 나타낸다. 일부 구현예에서, 단계 (6)에서 결정된 미생물의 수가 약 104개 이상이면, 치료가 필요한 것을 나타낸다. 일부 구현예에서, 단계 (6)에서 결정된 미생물의 수가 약 105개 이상이면, 예로 본원에 기술된 바와 같은 항생제로의 치료가 필요한 것을 나타낸다. 일부 구현예에서, 단계 (6)에서 결정된 미생물의 수가 약 106개 이상이면, 치료가 필요한 것을 나타낸다. 일부 구현예에서, 미생물의 대조군 수는 0, 1, 102, 103, 104, 105, 106, 107, 108 또는 109개 CFU/mL 이상이다. 예를 들면, 일부 구현예에서, 단계 (6)에서 결정된 미생물의 수가 약 0개 CFU/mL 이상이면, 치료가 필요한 것을 나타낸다. 일부 구현예에서, 단계 (6)에서 결정된 미생물의 수가 약 1개 CFU/mL 이상이면, 치료가 필요한 것을 나타낸다. 일부 구현예에서, 단계 (6)에서 결정된 미생물의 수가 약 102개 CFU/mL 이상이면, 치료가 필요한 것을 나타낸다. 일부 구현예에서, 단계 (6)에서 결정된 미생물의 수가 약 103개 CFU/mL 이상이면, 치료가 필요한 것을 나타낸다. 일부 구현예에서, 단계 (6)에서 결정된 미생물의 수가 약 104개 CFU/mL 이상이면, 치료가 필요한 것을 나타낸다. 일부 구현예에서, 단계 (6)에서 결정된 미생물의 수가 약 105개 CFU/mL 이상이면, 예로 본원에 기술된 바와 같은 항생제로의 치료가 필요한 것을 나타낸다. 일부 구현예에서, 단계 (6)에서 결정된 미생물의 수가 약 106개 CFU/mL 이상이면, 치료가 필요한 것을 나타낸다.
일부 구현예에서, 스폰지의 총 발광 또는 시간의 함수로서 발광의 변화 속도가 단계 (4)에서 연장된 기간 동안 다수의 시간대에 걸쳐 측정된다. 예를 들면, 일부 구현예에서, 시료의 총 발광 또는 시간의 함수로서 발광의 변화 속도는 연속적으로 0 내지 1800분, 0 내지 1600분, 0 내지 1500분, 0 내지 1440분, 0 내지 1320분, 0 내지 1000분, 0 내지 900분, 0 내지 800분, 0 내지 700분, 0 내지 600분, 0 내지 500분, 0 내지 400분, 0 내지 350분, 0 내지 330분, 0 내지 300분, 0 내지 270분 또는 0 내지 220분의 기간 동안 측정된다. 일부 구현예에서, 시료의 총 발광 또는 시간의 함수로서 발광의 변화 속도는 연속적으로 0 내지 330분의 기간 동안 측정된다. 일부 구현예에서, 방법은 생체내에서 수행된다. 일부 구현예에서, 방법은 온보드 검정법(들)의 결과를 생체외 수신기로 통신하는 단계를 포함한다. 일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스 및 방법은 (예로, 항생제로의) 치료 이후에 피험자를 모니터링하는데 추가로 사용될 수 있다. 일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스 및 방법은 치료의 효능을 평가하는데 사용될 수 있다. 예를 들면, 유효한 치료는 치료 이후에 피험자의 위장관으로부터의 시료에서 생존가능한 박테리아 세포의 수의 감소에 의해 나타낼 수 있다. 치료의 효능은 치료 이후에 피험자의 위장관으로부터의 시료에서 생존가능한 박테리아 세포의 수의 감소 속도에 의해 평가될 수 있다. 일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스 및 방법은 피험자에서 박테리아의 항생제 내성 균주로의 감염을 검출하는데 사용될 수 있다. 예를 들면, 이러한 감염은 피험자의 위장관으로부터의 시료에서 생존가능한 박테리아 세포의 수가 항생제 치료 이후에 실질적으로 감소하지 않는 곳에서 나타날 수 있다.
일부 구현예에서, 특이적 속, 종 및/또는 균주의 박테리아의 존재가 박테리아가 피험자에게 투여된 항생제에 대해 저항성 및/또는 민감성인지를 확증하기 위하여 본원에 기술된 섭취가능한 디바이스를 사용하여 검출될 수 있다. 예를 들면, 일부 구현예에서, 본원에 기술된 섭취가능한 디바이스 및 방법은 항생제로의 치료 이전 및 이후에 특이적 속, 종 및/또는 균주의 박테리아의 존재 및/또는 부재를 결정하도록 피험자를 모니터링하는데 사용될 수 있다. 항생제로의 치료 이전 및 이후에 피험자의 위장관에 존재하는 박테리아 유형의 비교는 박테리아 유형이 항생제로의 치료에 민감성 및/또는 저항성인지를 평가하는데 사용될 수 있다.
일부 구현예에서, 본원에 기술된 섭취가능한 디바이스 및 방법은 검출된 박테리아를 항생제 치료에 민감성 또는 저항성으로 만들 수 있는 항생제 치료를 선별하기 위하여 피험자의 위장관으로부터의 시료에서 특이적 속, 종 및/또는 균주의 박테리아의 존재를 검출하는데 사용될 수 있다.
특정 구현예에서, 본 발명은 위장관에서 박테리아 세포의 과다성장으로 고생하거나 이의 위험성이 있는 피험자를 치료할 필요성을 평가하거나 모니터링하는 방법을 제공한다. 본 발명은 (1) 분석물을 검출하기 위한 섭취가능한 디바이스를 제공하고, 상기 디바이스는 조성물을 이에 흡수하였던 흡수성 재료 (예로, 흡수성 패드 및/또는 흡수성 스폰지)를 보유하도록 구성된 시료화 체임버를 포함하는 단계; (2) 피험자의 위장관으로부터의 유체 시료를 섭취가능한 디바이스의 시료화 체임버 내로 생체내에서 전달하는 단계; (3) 섭취가능한 디바이스의 시료화 체임버에 보유된 흡수성 재료를 유체 시료로 전부 또는 일부 포화시키는 단계; (4) 섭취가능한 디바이스의 시료화 체임버에 보유된 흡수성 재료를 감광제를 여기시키도록 광으로 조사하는 단계; (5) 섭취가능한 디바이스의 시료화 체임버에 보유된 조성물로부터 방출된 총 발광 및 시간의 함수로서 발광의 변화 속도를 측정하는 단계; (5) 단계 (6)에서 측정된 총 발광 또는 시간의 함수로서 발광의 변화 속도를 유체 시료에서 분석물의 양과 상관시키는 단계; 및 (7) 유체 시료에서 분석물의 양을 유체 시료에서 생존가능한 박테리아 세포의 수와 상관시키는 단계:를 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 단계 (7)에서 결정된 생존가능한 박테리아 세포의 수가 생존가능한 박테리아 세포의 대조군 수 이상이면 (예로, 본원에 기술된 바와 같은 항생제로의) 치료가 필요한 것을 나타낸다. 일부 구현예에서, 생존가능한 박테리아 세포의 대조군 수는 103, 104, 105, 106, 107, 108 또는 109개 이상이다. 예를 들면, 일부 구현예에서, 단계 (7)에서 결정된 생존가능한 박테리아 세포의 수가 약 103개 이상이면, 치료가 필요한 것을 나타낸다. 예를 들면, 일부 구현예에서, 단계 (7)에서 결정된 생존가능한 박테리아 세포의 수가 약 104개 이상이면, 치료가 필요한 것을 나타낸다. 예를 들면, 일부 구현예에서, 단계 (7)에서 결정된 생존가능한 박테리아 세포의 수가 약 105개 이상이면, 예로 본원에 기술된 바와 같은 항생제로의 치료가 필요한 것을 나타낸다. 예를 들면, 일부 구현예에서, 단계 (7)에서 결정된 생존가능한 박테리아 세포의 수가 약 106개 이상이면, 치료가 필요한 것을 나타낸다. 예를 들면, 일부 구현예에서, 단계 (7)에서 결정된 생존가능한 박테리아 세포의 수가 약 107개 이상이면, 치료가 필요한 것을 나타낸다.
일부 구현예에서, 본 발명은 위장관에서 위장 (GI)관 미생물 (예로, 변원성 미생물로의) 감염으로 고생하거나 이의 위험성이 있는 피험자를 치료할 필요성을 평가하거나 모니터링하는 방법으로서, (1) 분석물을 검출하기 위한 섭취가능한 디바이스를 제공하고, 상기 디바이스는 조성물을 이에 흡수하였던 흡수성 재료 (예로, 흡수성 패드 및/또는 흡수성 스폰지)를 보유하도록 구성된 시료화 체임버를 포함하는 단계; (2) 피험자의 위장관으로부터의 유체 시료를 섭취가능한 디바이스의 시료화 체임버 내로 생체내에서 전달하는 단계; (3) 섭취가능한 디바이스의 시료화 체임버에 보유된 흡수성 재료를 유체 시료로 전부 또는 일부 포화시키는 단계; (4) 섭취가능한 디바이스의 시료화 체임버에 보유된 흡수성 재료를 감광제를 여기시키도록 광으로 조사하는 단계; (5) 섭취가능한 디바이스의 시료화 체임버에 보유된 조성물로부터 방출된 총 발광 및 시간의 함수로서 발광의 변화 속도를 측정하는 단계; (6) 단계 (5)에서 측정된 총 발광 또는 시간의 함수로서 발광의 변화 속도를 유체 시료에서 분석물의 양과 상관시키는 단계; 및 (7) 유체 시료에서 분석물의 양을 유체 시료에서 미생물 (예로, 병원성 미생물)의 수와 상관시키는 단계:를 포함하는, 방법을 제공한다. 일부 구현예에서, 분석물은 미생물의 특정한 속, 종 또는 균주에 특이적이다. 일부 구현예에서, 단계 (7)에서 결정된 미생물의 수가 미생물의 대조군 수 이상이면 (예로, 본원에 기술된 바와 같은 항생제로의) 치료가 필요한 것을 나타낸다. 일부 구현예에서, 미생물의 대조군 수는 0, 1, 102, 103, 104, 105, 106, 107, 108 또는 109개 이상이다. 예를 들면, 일부 구현예에서, 단계 (7)에서 결정된 미생물의 수가 약 0개 이상이면, 치료가 필요한 것을 나타낸다. 일부 구현예에서, 단계 (7)에서 결정된 미생물의 수가 약 1개 이상이면, 치료가 필요한 것을 나타낸다. 일부 구현예에서, 단계 (7)에서 결정된 미생물의 수가 약 102개 이상이면, 치료가 필요한 것을 나타낸다. 일부 구현예에서, 단계 (7)에서 결정된 미생물의 수가 약 103개 이상이면, 치료가 필요한 것을 나타낸다. 일부 구현예에서, 단계 (7)에서 결정된 미생물의 수가 약 104개 이상이면, 치료가 필요한 것을 나타낸다. 일부 구현예에서, 단계 (7)에서 결정된 미생물의 수가 약 105개 이상이면, 예로 본원에 기술된 바와 같은 항생제로의 치료가 필요한 것을 나타낸다. 일부 구현예에서, 단계 (7)에서 결정된 미생물의 수가 약 106개 이상이면, 치료가 필요한 것을 나타낸다. 일부 구현예에서, 미생물의 대조군 수는 0, 1, 102, 103, 104, 105, 106, 107, 108 또는 109개 CFU/mL 이상이다. 예를 들면, 일부 구현예에서, 단계 (7)에서 결정된 미생물의 수가 약 0개 CFU/mL 이상이면, 치료가 필요한 것을 나타낸다. 일부 구현예에서, 단계 (7)에서 결정된 미생물의 수가 약 1개 CFU/mL 이상이면, 치료가 필요한 것을 나타낸다. 일부 구현예에서, 단계 (7)에서 결정된 미생물의 수가 약 102개 CFU/mL 이상이면, 치료가 필요한 것을 나타낸다. 일부 구현예에서, 단계 (7)에서 결정된 미생물의 수가 약 103개 CFU/mL 이상이면, 치료가 필요한 것을 나타낸다. 일부 구현예에서, 단계 (7)에서 결정된 미생물의 수가 약 104개 CFU/mL 이상이면, 치료가 필요한 것을 나타낸다. 일부 구현예에서, 단계 (7)에서 결정된 미생물의 수가 약 105개 CFU/mL 이상이면, 예로 본원에 기술된 바와 같은 항생제로의 치료가 필요한 것을 나타낸다. 일부 구현예에서, 단계 (7)에서 결정된 미생물의 수가 약 106개 CFU/mL 이상이면, 치료가 필요한 것을 나타낸다.
일부 구현예에서, 스폰지의 총 발광 또는 시간의 함수로서 발광의 변화 속도가 단계 (4)에서 연장된 기간 동안 다수의 시간대에 걸쳐 측정된다. 예를 들면, 일부 구현예에서, 시료의 총 발광 또는 시간의 함수로서 발광의 변화 속도는 연속적으로 0 내지 1800분, 0 내지 1600분, 0 내지 1500분, 0 내지 1440분, 0 내지 1320분, 0 내지 1000분, 0 내지 900분, 0 내지 800분, 0 내지 700분, 0 내지 600분, 0 내지 500분, 0 내지 400분, 0 내지 350분, 0 내지 330분, 0 내지 300분, 0 내지 270분 또는 0 내지 220분의 기간 동안 측정된다. 일부 구현예에서, 상기 시료의 총 발광 또는 시간의 함수로서 발광의 변화 속도는 연속적으로 0 내지 330분의 기간 동안 측정된다. 일부 구현예에서, 방법은 생체내에서 수행된다. 일부 구현예에서, 방법은 온보드 검정법(들)의 결과를 생체외 수신기로 통신하는 단계를 포함한다. 일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스 및 방법은 (예로, 항생제로의) 치료 이후에 피험자를 모니터링하는데 추가로 사용될 수 있다. 일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스 및 방법은 치료의 효능을 평가하는데 사용될 수 있다. 예를 들면, 유효한 치료는 치료 이후에 피험자의 위장관으로부터의 시료에서 생존가능한 박테리아 세포의 수의 감소에 의해 나타낼 수 있다. 치료의 효능은 치료 이후에 피험자의 위장관으로부터의 시료에서 생존가능한 박테리아 세포의 수의 감소 속도에 의해 평가될 수 있다. 일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스 및 방법은 피험자에서 박테리아의 항생제 내성 균주로의 감염을 검출하는데 사용될 수 있다. 예를 들면, 이러한 감염은 피험자의 위장관으로부터의 시료에서 생존가능한 박테리아 세포 또는 병원균의 수가 항생제 치료 이후에 실질적으로 감소하지 않는 곳에서 나타날 수 있다.
일부 구현예에서, 본 발명은 위장관에서 하나 이상의 시료로부터의 하나 이상의 분석물의 존재, 부재 또는 양을 측정하는 방법을 제공한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 분석물이 여러 번, 예를 들면 상이한 시간대에 또는 상이한 위치에서 측정된다. 일 구현예에서, 단일한 디바이스가 하나 이상의 분석물 또는 하나 이상의 시간대 또는 위치를 측정하고, 이로써 생리학적 부위의 "분자 맵"을 작성한다. 측정치는 위장관의 임의의 위치에서 얻을 수 있다. 예를 들면, 일 관점에서, 십이지장, 공장, 회장, 상행 결장, 횡단 결장 또는 하행 결장 중 하나 이상으로부터의 시료로부터의 분석물은 소장 및 대장의 분자 맵을 작성하도록 측정될 수 있다. 일 관점에서, 시료는 십이지장으로부터 나온다. 일 관점에서, 시료는 공장으로부터 나온다. 일 관점에서, 시료는 회장으로부터 나온다. 일 관점에서, 시료는 상행 결장으로부터 나온다. 일 관점에서, 시료는 횡단 결장으로부터 나온다. 일 관점에서, 시료는 하행 결장으로부터 나온다.
또 다른 관점에서, 일련의 측정치는 고해상도 분자 맵을 작성하도록 위장관 (예로, 회장)의 보다 짧은 거리에 걸쳐 얻을 수 있다. 일부 구현예에서, 이전의 내시경 촬영법은 분자 맵 작성을 위해 병든 구역을 식별할 수 있다. 예를 들면, 위장병 전문의는 환자의 회장 및 맹장에서 크론병의 존재를 식별하도록 영상화 (예로, 카메라가 장착된 내시경)를 사용할 수 있고, 본원에서 본 발명의 방법 및 기법이 환자의 병든 구역에서 염증-관련 분석물을 측정하는데 사용될 수 있다. 관련 구현예에서, 염증-관련 분석물 또는 임의의 분석물은 질환 발적 증가 또는 치료제에 대한 반응을 모니터링하도록 하루 이상의 시간마다 측정될 수 있다.
특정 구현예에서, 위장 (GI)관의 분자 맵을 생성하는 방법을 제공한다. 본 방법은 (1) 본 출원의 분석물을 검출하기 위한 섭취가능한 디바이스를 제공하는 단계; (2) 피험자의 위장관으로부터의 유체 시료를 섭취가능한 디바이스의 시료화 체임버 내로 생체내에서 전달하는 단계; (3) 섭취가능한 디바이스의 시료화 체임버에 보유된 흡수성 재료를 감광제를 여기시키도록 광으로 조사하는 단계; (4) 섭취가능한 디바이스의 시료화 체임버에 보유된 조성물로부터 방출된 총 발광 및 시간의 함수로서 발광의 변화 속도를 측정하는 단계; (5) 단계 (4)에서 측정된 총 발광 또는 시간의 함수로서 발광의 변화 속도를 유체 시료에서 분석물의 양과 상관시키는 단계; 및 (6) 유체 시료에서 분석물의 양을 유체 시료에서 질환의 마커와 상관시키는 단계:를 포함할 수 있다.
질환의 하나 이상의 마커의 존재 또는 양은 예로, 본원에 기술된 바와 같은 항-염증제로의 치료가 필요한 것을 나타낸다. 질환의 마커는 본원에 기술되어 있고, 이에 제한되는 것은 아니지만, 사이토카인 및 케모카인과 같은 염증 마커를 포함한다. 일 예에서, TNFα, 칼프로텍틴 및 C-반응성 단백질 (CRP)가 궤양성 장염으로 고생하는 것으로 의심된 피험자에서 "핫스폿"을 식별하도록 결장 (상행, 횡단, 하행)의 다수의 위치에서 측정된다. 일부 구현예에서, 동일한 섭취가능한 디바이스 또는 후속적으로 투여된 디바이스는 또한 상기 구현예에서 기술된 바와 같은 질환의 부위에 치료제를 전달할 수 있다. 치료제를 전달하기 위한 수단은 2017년 3월 30일에 각각 제출된 미국 가출원 62/385,553 및 62/478,955에 기술되어 있고, 이는 본원에 이들의 전문이 명시적으로 참고문헌으로 통합된다.
일부 구현예에서, 본원에 기술된 방법은 섭취가능한 디바이스를 예로 본원에 기술된 바와 같은 옴니 비드를 사용하여 재는 단계를 추가로 포함한다.
일부 구현예에서, 본원에 기술된 방법은 다양한 시료에서 분석물 (예로, 생존가능한 박테리아 세포)을 검출하고 정량하는데 매우 민감하다. 분석물이 생존가능한 박테리아 세포인 곳에서, 일부 구현예에서 본 방법의 가장 낮은 검출 또는 정량 한계는 102개 CFU/mL이다. 일부 구현예에서, 본 방법의 가장 높은 검출 또는 정량 한계는 107 CFU/mL, 108 CFU/mL, 109 CFU/mL 또는 1010개 이상 CFU/mL이다. 일부 구현예에서, 방법은 다양한 시료에서 102 내지 107개 CFU/mL 박테리아 세포의 검출 또는 정량을 허용한다. 일부 구현예에서, 본 출원의 방법은 이에 포함된 생존가능한 박테리아 세포의 정량에 기초하여 시료를 구별하는데 사용될 수 있다. 예를 들면, 방법은 102, 103, 104, 105, 106 또는 107개 CFU/mL의 박테리아 세포를 포함한 시료 중에서 구별하는데 사용될 수 있다. 본 검정법의 민감도는 살아있는 세포 검정법의 민감도와 유사하다.
일부 구현예에서, 본원에 기술된 조성물, 방법 및 디바이스는 시료에 존재하는 (예로, 진단적 목적으로) 분석물의 유형 (예로, 박테리아)을 결정하는데 사용될 수 있다. 본원에 기술된 조성물, 방법 및 디바이스를 사용하여 검출될 수 있는 미생물 (예로, 병원성 미생물 또는 공생 미생물)은 박테리아, 원충, 바이러스 및 곰팡이를 포함한다.
일부 관점에서, 본 발명은 본 발명은 분석물이 관심있는 미생물 (예로, 특정한 속, 종 및/또는 균주의 미생물)인, 시료에서 분석물의 존재를 검출하는 방법을 제공한다. 일부 구현예에서, 관심있는 미생물은 병원성 미생물이다. 일부 구현예에서, 관심있는 미생물은 공생 미생물이다. 관심있는 미생물은 관심있는 미생물 (또는 이의 분자 (예로, 단백질 또는 핵산))에 특이적으로 결합하는 본원에 기술된 분석물 결합제를 사용하여 특이적으로 검출될 수 있다. 미생물의 하나 이상의 속, 종 및/또는 균주가 예를 들면 검출될 미생물의 항원 (예로, 표면 항원)에 특이적으로 결합하는 분석물 결합제 (예로, 항체)를 사용함으로써 본원에 기술된 방법을 사용하여 검출될 수 있다.
일부 구현예에서, 방법은 (a) 관심있는 미생물에 결합하는 분석물 결합제 (예로, 항체)를 포함한 제 1 조성물을 피험자에게 제공하고, 분석물 결합제는 감광제를 포함하는 단계; (b) 시료에서 분석물을 검출하기 위한 섭취가능한 디바이스를 피험자에게 제공하는 단계; (c) 피험자의 시료를 상기 섭취가능한 디바이스의 시료화 체임버 내로 생체내에서 전달하는 단계; (d) 섭취가능한 디바이스의 시료화 체임버에 보유된 조성물을 분석물 결합제의 감광제를 여기시키도록 광으로 조사하는 단계; 및 (e) 섭취가능한 디바이스의 시료화 체임버에 보유된 조성물로부터 방출된 총 발광 및 시간의 함수로서 발광의 변화 속도를 측정하고, 이로써 시료에서 관심있는 미생물을 검출하는 단계:를 포함할 수 있다. 제 1 조성물은 섭취가능한 디바이스 이전에, 이후에 또는 이와 동시에 피험자에게 제공될 수 있다.
일부 구현예에서, 방법은 (a) 시료에서 관심있는 미생물을 검출하기 위한 섭취가능한 디바이스를 피험자에게 제공하는 단계; (b) 피험자의 시료를 상기 섭취가능한 디바이스의 시료화 체임버 내로 생체내에서 전달하는 단계로서, 시료화 체임버가 관심있는 미생물에 결합하는 분석물 결합제 (예로, 항체)를 포함하고, 분석물 결합제는 감광제를 포함하는, 단계; (c) 섭취가능한 디바이스의 시료화 체임버에 보유된 조성물을 분석물 결합제의 감광제를 여기시키도록 광으로 조사하는 단계; 및 (d) 섭취가능한 디바이스의 시료화 체임버에 보유된 조성물로부터 방출된 총 발광 및 시간의 함수로서 발광의 변화 속도를 측정하고, 이로써 시료에서 관심있는 미생물을 검출하는 단계:를 포함할 수 있다. 제 1 조성물은 섭취가능한 디바이스 이전에, 이후에 또는 이와 동시에 피험자에게 제공될 수 있다.
일부 구현예에서, 본 방법은 시료에서 관심있는 미생물을 검출하기 위한 섭취가능한 디바이스를 피험자에게 제공하는 단계로서, 섭취가능한 디바이스는 (1) 각각의 다수의 공여체 입자가 감광제를 포함하고, 이에 관심있는 미생물에 결합하는 제 1 분석물 결합제 (예로, 항체)를 연결하였으며, 감광제가 이의 여기 상태에서 단일자 산소를 생성할 수 있는, 다수의 공여체 입자; 및 (2) 각각의 다수의 수여체 입자가 화학발광 화합물을 포함하고, 이에 관심있는 미생물에 결합하는 제 2 분석물 결합제 (예로, 항원 결합제)를 연결하였으며, 상기 화학발광 화합물이 단일자 산소와 반응하여 발광을 방출할 수 있는, 다수의 수여체 입자:를 포함하는 조성물을 보유하도록 구성된 시료화 체임버를 포함하는, 단계를 포함할 수 있다.
일부 구현예에서, 본 방법은 시료에서 관심있는 미생물을 검출하기 위한 섭취가능한 디바이스를 피험자에게 제공하는 단계로서, 섭취가능한 디바이스는 (1) 각각의 다수의 공여체 입자가 감광제를 포함하고, 이에 관심있는 미생물에 결합하는 제 1 분석물 결합제 (예로, 항체)를 연결하였으며, 감광제가 이의 여기 상태에서 단일자 산소를 생성할 수 있는, 다수의 공여체 입자; 및 (2) 각각의 다수의 수여체 입자가 화학발광 화합물을 포함하고, 이에 관심있는 미생물에 결합하는 제 2 분석물 결합제 (예로, 항원 결합제)를 연결하였으며, 상기 화학발광 화합물이 단일자 산소와 반응하여 발광을 방출할 수 있는, 다수의 수여체 입자:를 포함하는 조성물을 이에 흡수하였던 흡수성 재료 (예로, 흡수성 피드 및/또는 흡수성 스폰지)로 제조된 구성원을 보유하도록 구성된 시료화 체임버를 포함하는, 단계를 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 제 1 및 제 2 분석물 결합제는 항원 결합제 (예로, 항체)이다. 일부 구현예에서, 제 1 및 제 2 분석물 결합제는 분석물 (예로, 단백질)의 동일한 에피토프에 결합한다. 일부 구현예에서, 제 1 및 제 2 분석물 결합제는 공간적으로 중첩하는 분석물 (예로, 단백질)의 분리된 에피토프에 결합한다. 일부 구현예에서, 제 1 및 제 2 분석물 결합제는 공간적으로 중첩하지 않는 분석물 (예로, 단백질)의 분리된 에피토프에 결합한다.
일부 구현예에서, 본 방법은 미생물의 양을 (예로, 섭취가능한 디바이스에 존재하는 유세포 계측법 시스템을 사용함으로써) 정량하는 단계를 추가로 포함한다. 일부 구현예에서, 본원에 기술된 조성물, 방법 및 디바이스는 피험자의 위장관의 제 1 부위에서 관심있는 미생물을 검출하고/거나 정량하는데 사용된다.
일부 구현예에서, 본원에 기술된 방법은 항생제로의 치료 이전, 이후 또는 이의 과정 동안 피험자의 위장관에서 관심있는 미생물을 검출하고/거나 정량하는데 사용되고, 이로써 특정한 관심있는 미생물이 항생제에 대해 민감성 또는 내성인지 여부의 결정을 허용한다. 예를 들면, 피험자가 특정한 속, 종 및/또는 균주의 박테리아 군집을 감소시키기 위하여 항생제로 치료될 때, 본 방법은 항생제 치료의 효능을 생체내에서 평가하고/거나 모니터링하는데 사용될 수 있다. 일부 구현예에서, 피험자의 위장관에서 관심있는 미생물의 농축을 증가시키기 위하여 (예로, 진단적 목적으로) 상기 관심있는 미생물 (예로, 공생 박테리아 종 (예로, 본원에 기술된 프로바이오틱 또는 생 바이오치료제)을 피험자에게 투여하는 것이 바람직할 수 있다. 일부 구현예에서, 본원에 기술된 방법은 예로 관심있는 미생물이 피험자의 위장관 부위에서 효과적으로 콜로니를 형성하였는지 여부를 결정하기 위하여, 피험자에게 관심있는 미생물의 투여 이전, 이후 또는 이의 과정 동안 피험자의 위장관에서 관심있는 미생물을 검출하고/거나 정량하는데 사용된다.
회절 광학
일부 구현예에서, 본 발명은 예를 들면, 섭취가능한 디바이스 기술학과 함께 사용될 수 있는 회절 광학 검출 기술학을 제공한다. 일부 구현예에서, 섭취가능한 디바이스는 회절 광학 기술학 (예로, 회절 광학 검출 시스템)을 포함한다. 특정 구현예에서, 본 발명은 피험자의 신체 외부에서 사용되는 회절 광학 기술학 (예로, 회절 광학 검출 시스템)을 제공한다. 예로서, 섭취가능한 디바이스는 피험자의 신체 (예로, 위장관)에서 하나 이상의 시료를 획득하는데 사용될 수 있고, 회절 광학 기술학은 시료(들)을 분석하는데 사용될 수 있다. 이러한 분석은 생체내 (예로, 섭취가능한 디바이스가 회절 광학을 포함할 때) 및/또는 생체외 (예로, 회절 광학이 섭취가능한 디바이스의 외부에 있을 때)에서 수행될 수 있다.
회절은 광의 파동 특성으로 인해 발생하는 형상이다. 광이 모서리에 충돌하거나 작은 구멍을 통과할 때, 광은 상이한 방향으로 산란된다. 그러나 광 파동은 서로 더하고 (생산적으로) 차감하도록 (파괴적으로) 간섭할 수 있고, 광이 작위적 양상의 방해물에 충돌하면, 후속적인 생산적 및 파과적 간섭은 분명하고 구별된 회절 양상을 유도할 것이다. 특이적 예는 회절 격자의 양상이고, 이는 전형적으로 표면 상에서 지배적 직선의, 평행 그루브에 의해 제작된 균일하게 공간 분포한 선으로 구성된다. 이러한 표면 상에 입사된 광은 높은 광 세기의 고르게 공간 분포한 스폿의 양상을 생산한다. 이것은 브래그 산란으로 불리고, 스폿 (또는 '브래그산란 피크') 사이의 거리는 회절 양상 및 광원의 파장의 독특한 함수이다. 회절 격자는 포커싱 광학과 같이 투과 및 반사 모드 둘 다에서 작동될 수 있다.
도 110은 입사 조명이 상이한 회절 순위 m을 갖는 광으로 회절되는 반사 모드에서 작동하는 예시적인 회절 격자에 의한 광의 회절을 도시하고, 여기서 m은 정수 (예로, 0, 1, 2)이다. 격자는 규칙적으로 반복하는 일련의 그루브 및 리세션을 갖는 기질을 갖는다. 인접한 그루브의 중간점은 서로로부터 거리 P이고, P는 회절 격자의 주기이다. 마찬가지로, 인접한 리세션의 중간점은 서로로부터 거리 P이다.
회절 격자의 주기 P는 이상적인 격자 공식에 의해 주어진 바와 같이, 각각의 회절 순위를 위한 회절각을 결정한다.
Figure pct00008
여기서 λ는 입사 광의 파장이고, θi는 입사 광의 각도이고, θm은 m번째 회절 순위의 회절 각도이다. θi 및 θm 둘 다는 정상 평면부터 격자 평면까지 측정된다.
도 110에 도시된 바와 같이, 높이 h는 리세션의 최상부 및 그루브의 최하부 사이의 거리에 해당한다. 도 110에 도시된 회절 격자의 경우, 높이 φ의 변화는 상이한 회절 순위 m 내에 회절된 광의 상대 세기의 변화를 유도한다. 따라서, 예를 들면, 그루브의 상부 표면에 물질의 결합 (이로써 높이 h의 변화)는 주어진 회절 순위 (예로 5번째 회절 순위) 내에 회절된 광의 세기를 변화시킬 수 있다.
따라서, 전술한 바와 같이, 주어진 회절 격자의 회절 성질은 많은 상이한 변수에 의존한다.
일부 구현예에서, 본 발명은 회절 격자의 회절 성질의 높이 h에 대한 의존성을 구현하여 시료에서 하나 이상의 관심있는 분석물의 존재 및/또는 양을 결정한다.
예를 들면, 도 111은 이러한 접근법의 구현예를 도시한다. 도 111에 도시된 접근법은 분석물을 포함할 수 있는 시료에 노출하기 이전에 시스템을 제조하는 두 단계를 포함한다. 단계 1에서, 그루브의 상부 표면은 제 2 결합 파트너로 패턴화된다. 패턴은 기질 및 제 2 결합 파트너가 바람직한 위치에서 "기저선"으로 표시된 회절된 신호 세기를 생산하는 회절 격자로서 다함께 작용하도록 선택된다. 다음으로, 단계 2에서 시스템은 제 1 결합 파트너를 포함한 배지에 일정 시간 동안 노출되어 제 2 및 제 1 결합 파트너 사이에 결합이 일어나도록 허용한다. 결합 파트너 사이의 결합 과정은 기질 상의 층의 국소적 두께에서 변화가 수반하여 (θ의 제 1 변화), 회절 격자의 광학 성질의 변화 및 △포획 분자라고 지칭되는 회절된 신호 세기에서 상응하는 제 1 변화를 유도한다. 제 1 결합 파트너는 다음으로 분석물을 인식하고 이에 결합할 수 있다.
단계 3에서, 시스템은 시료에 노출된다. 시료가 분석물을 포함하면, 제 1 결합 파트너 및 분석물 사이에 결합이 일어난다. 도 111에 도시된 바와 같이, 이러한 결합은 층의 국소적 두께에서 또 다른 변화를 유도한다 (θ의 제 2 변화). 이것은 △분석물이라고 지칭되는 회절된 신호 세기에서 상응하는 제 2 변화를 유도한다. 두 개의 신호 △분석물 및 △포획 분자 사이의 비율은 예로 분석물이 시료에 존재하는지 여부를 결정하고/거나 얼마나 많은 분석물이 시료에 존재하는지 여부를 결정하도록 분석물 결합의 척도로서 사용된다.
반사 회절 격자가 상기에 논의되지만, 더욱 일반적으로 적절한 설계의 임의의 회절 격자가 사용될 수 있다. 일부 구현예에서, 투과 회절 격자가 사용된다.
전술한 논의에서, 결합 파트너 및 분석물은 그루브 1002의 상부 표면에 대한 결합으로서 도시된다. 그러나, 본 발명은 이러한 구현예에 제한되지 않는다. 예를 들면, 특정 구현예에서, 결합 파트너 및 분석물은 리세션 1004의 상부 표면에 결합한다.
일반적으로, 회절 광학에 사용된 광은 임의의 적절한 파장일 수 있다. 예시적인 파장은 가시광선, 적외선 (IR) 및 자외선 (UV)을 포함한다. 선택적으로, 광은 단색성 또는 다색성일 수 있다. 광은 응집되거나 응집되지 않을 수 있다. 광은 조준되거나 조준되지 않을 수 있다. 일부 구현예에서, 광은 응집되고 조준된다. 일반적으로, 예를 들면 레이저 (예로, 레이저 다이오드) 또는 광 방출 다이오드와 같은 임의의 적절한 광원이 사용될 수 있다. 일부 구현예에서, 광원은 670 nm 파장, 예로 3 mWatt 파워에서 작동하는 레이저 다이오드이다. 선택적으로, 레이저 다이오드의 작동 파장은 780 nm일 수 있고, 예로 더 큰 격자 주기가 사용될 때이다. 특정 구현예에서, 광원은 예를 들면 He-Ne 레이저, Nd:YVO4 레이저 또는 아르곤-이온 레이저와 같은 레이저이다. 일부 구현예에서, 광원은 낮은 파워의 연속적인 파동 레이저이다. 일부 구현예에서, 상이한 파장이 사용될 수 있고, 이러한 구현예에서, 전자기선 조사의 상이한 광원이 사용될 수 있다.
회절된 광은 임의의 적절한 광 검출기(들)을 사용하여 검출될 수 있다. 광 검출기의 예는, 예를 들면 위치 민감성 포토다이오드, 광 증폭기 튜브 (PMT), 포토다이오드 (PD), 아발란치 포토다이오드 (APD), 하전된-연결 디바이스 (CCD) 어레이 및 CMOS 검출기와 같은 포토다이오드를 포함한다. 일부 구현예에서, 회절된 광은 하나 이상의 개별적 포토다이오드를 통해 검출된다.
일반적으로, 회절 격자는 센서를 조명하는데 사용된 조사의 파장에서 투명한 재료로 만들어진다. 유리 또는 중합체와 같은 임의의 적절한 재료가 회절 격자 기질에 사용될 수 있다. 예시적인 중합체는 폴리스티렌 중합체 (PSE), 고리-올레핀 중합체 (COP), 폴리카보네이트 중합체, 폴리메틸 메타크릴레이트 및 메틸 메타크릴레이트 스티렌 공중합체를 포함한다. 예시적인 COP는 제오넥스 (예로, 제오넥스 E48R, 제오넥스 F52R)를 포함한다.
광은 회절 격자 상에 임의의 적절한 각도로 입사할 수 있다. 일부 구현예에서, 광은 회절 격자 상에 30도 내지 80도 (예로, 40도 내지 80도, 50도 내지 70도, 55도 내지 65도, 60도)의 입사 각도로 입사한다. 선택적으로, 시스템은 해당 회절 격자 및 광원이 서로와 대비하여 이동할 수 있도록 구성된다.
일반적으로, 광원은 회절 격자의 측면에서 위치될 수 있어, 회절 격자가 원하는 입사 각도에서 조명될 수 있고/거나, 회절된 광이 원하는 각도에서 검출될 수 있고/거나, 원하는 순위의 회절된 광이 검출될 수 있다.
회절 격자의 주기 P는 원하는 경우 선택될 수 있다. 일부 구현예에서, 주기 P는 0.5 마이크론 내지 50 마이크론 (예로, 1 마이크론 내지 15 마이크론, 1 마이크론 내지 5 마이크론)이다. 일부 구현예에서, 격자는 15 마이크론의 주기를 갖는 1.5 마이크론 내지 4.5 마이크론 선의 반복 패턴이다.
회절 격자의 높이 h는 원하는 경우 선택될 수 있다. 특정 구현예에서, 높이 h는 1 나노미터 내지 약 1000 나노미터 (예로, 약 5 나노미터 내지 약 250 나노미터, 5 나노미터 내지 약 100 나노미터)이다.
일반적으로, 회절 광학은 예를 들면 표면 절개, 포토리소그래프 (예로, UV 포토리소그래피), 레이저 에칭, 전자 빔 에칭, 나노-임프린트 몰딩 또는 미세접촉 프린팅과 같은 임의의 적절한 방법을 사용하여 준비될 수 있다.
선택적으로, 회절 광학 시스템은 예를 들면 하나 이상의 거울, 필터 및/또는 렌즈와 같은 하나 이상의 추가적인 광학 요소를 포함할 수 있다. 이러한 광학 요소는 예를 들면 광원 및 회절 격자 사이에 및/또는 회절 격자 및 검출기 사이에 배열될 수 있다.
일반적으로, 회절 광학 발명은 회절 광학을 사용하여 시료 (예로, 위장관으로부터 얻은 시료)에서 분석물 (예로, 박테리아 세포)의 존재 및/또는 양을 결정하도록 설계된 시스템에 관한 것이다. 시료는 본원에 기술된 바와 같은 섭취가능한 디바이스를 사용하여 얻을 수 있다. 전형적으로, 본원에 개시된 분석적 기법에서, 제 1 결합 파트너는 항체와 같은, 분석물을 인식하고 이에 결합할 수 있는 분자적 화합물 (예로, 분석물 결합제)이고, 제 2 결합 파트너는 제 1 결합 파트너 및 회절 광학 시스템의 기질 둘 다에 결합할 수 있어 회절 광학 시스템 상의 제 1 결합 파트너의 고정화를 허용하는 분자적 화합물이다.
본원에 기술된 디바이스의 일부 구현예에서, 제 1 결합 파트너는 비공유 상호작용 (예로, 정전기, 반데르발스 소수성 효과)을 통하여 제 2 결합 파트너에 특이적으로 결합한다. 일부 구현예에서, 제 1 결합 파트너는 공유 결합 (예로, 극성 고유 결합 또는 비극성 공유 결합)을 통하여 제 2 결합 파트너에 특이적으로 결합한다. 본원에 기술된 임의의 디바이스의 일부 구현예에서, 제 1 및 제 2 결합 파트너는 상호교환될 수 있다. 예를 들면, 제 1 결합 파트너는 바이오틴 또는 이의 유도체일 수 있고, 제 2 결합 파트너는 아비딘 또는 이의 유도체이다. 다른 예에서, 제 1 결합 파트너는 아비딘 또는 이의 유도체일 수 있고, 제 2 결합 파트너는 바이오틴이다.
일부 구현예에서, 제 1 및 제 2 결합 파트너의 결합은 필수적으로 비가역적이다. 일부 구현예에서, 제 1 및 제 2 결합 파트너의 결합은 가역적이다. 일부 구현예에서, 제 1 결합 파트너는 CaptAvidinTM 바이오틴-결합 단백질이고, 제 2 결합 파트너는 바이오틴이거나 이의 역이다. 일부 구현예에서, 제 1 결합 파트너는 DSB-XTM 바이오틴이고, 제 2 결합 파트너는 아비딘이거나 이의 역이다. 일부 구현예에서, 제 1 결합 파트너는 데스티오바이오틴이고, 제 2 결합 파트너는 아비딘이거나 이의 역이다 (Hirsch et al., Anal Biochem. 308(2): 343-357, 2002). 일부 구현예에서, 제 1 결합 파트너는 글루타치온 (GSH) 또는 이의 유도체이고, 제 2 결합 파트너는 글루타치온-S-트랜스퍼라제 (GST)이다.
본원에 제공된 제 1 및 제 2 결합 파트너는 1 × 10-7 M 이하, 1 × 10-8 M 이하, 1 × 10-9 M 이하, 1 × 10-10 M 이하, 1 × 10-11 M 이하, 1 × 10-12 M 이하, 1 × 10-13 M 이하, 1 × 10-14 M 이하, 1 × 10-15 M 이하, 1 × 10-16 M 이하 또는 1 × 10-17 M 이하의 해리 평형 상수 (KD)로 결합할 수 있다. 일부 구현예에서, 본원에 제공된 제 1 및 제 2 결합 파트너는 약 2.0 nM 내지 약 6.7 nM (포함)과 같은 약 1.1 nM 내지 약 500 nM의 KD로 결합할 수 있다.
본원에 기술된 임의의 디바이스의 일부 구현예에서, 디바이스의 표면은 제 1 결합 파트너에 특이적으로 결합할 수 있는 다수의 공유 결합된 제 2 결합 파트너를 포함한다.
본원에 기술된 임의의 디바이스 및 방법의 일부 구현예에서, 제 1 결합 파트너는 제 2 결합 파트너 및 분석물에 결합할 수 있다. 일부 구현예에서, 제 1 결합 파트너는 항체 (예로, 이중특이적 항체 또는 단일 사슬 항체), 애피머, 앱타머, 항체 단편 또는 항원-결합 분자 (예로, 가변 경쇄 도메인, 가변 중쇄 도메인)를 포함한다.
일부 구현예에서, 제 1 결합 파트너는 본원에 개시된 임의의 분석물에 결합할 수 있다. 예시적인 분석물은 상기에 자세하게 기술되어 있고, 본원에 기술된 방법을 사용하여 검출을 위해 표적될 수 있다. 일부 구현예에서, 제 1 결합 파트너는 본원에 기술된 분석물 결합제를 포함한다 (예로, 항체, 앱타머, 애피머 또는 핵산). 예를 들면, 일부 구현예에서, 제 1 결합 파트너는 핵산 (예로, DNA 분자, RNA 분자)이다. 일부 구현예에서, 제 1 결합 파트너는 분석물의 핵산 서열에 상보적인 핵산의 부분을 포함한다.
본원에 기술된 임의의 디바이스의 일부 구현예에서, 디바이스는 분석물에 결합하고, 제 1 결합 파트너에 분석물의 결합을 방해하지 않는 표지를 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 표지는 분석물의 회절 신화를 증폭시킬 수 있다. 일부 구현예에서, 표지는 앱타머, 나노입자 (예로, 금 나노입자 (AuNP), 자성 나노입자 (MNP)), 양자 도트 (QD) 또는 탄소 나노물질 (예로, 그라펜 및 탄소 나노튜브)이다. 일부 구현예에서, 표지는 금속 나노입자 또는 반도체 나노입자이다. 신호 증폭을 위해 금속 나노입자를 사용하는 일반적인 방법은 당해 기술분야에 숙지되어 있고, 예로, Ju et al. (2011) NanoBiosensing: Principles, Development and Application, Biological and Medical Physics, Biomedical Engineering, Chapter 2: pages 39-84; Dykman and Khlebtsov (2011) Acta Naturae 3(3): 34-55, 이들은 본원에 참고문헌으로 통합된다. 나노입자는 예로 형광성 생물학적 표지, 약물 전달 시스템 또는 유전자 전달 시스템으로서 사용될 수 있다. 일부 구현예에서, 나노입자는 단백질 검출 또는 단백질 단리 및/또는 정제에 사용된다. 본원에 사용되는 바, 용어 "나노입자"는 1 nm 내지 약 200 nm (예로, 10 nm 내지 약 100 nm, 50 nm 내지 약 100 nm) 사이의 최대 선형 차원을 갖는 물체를 말한다. 나노입자의 대안으로서, 또는 나노입자에 추가하여, 마이크로입자 (예로, 0.2 마이크론 내지 100 마이크론의 최대 선형 차원)가 사용될 수 있다.
일부 구현예에서, 표지는 약 1 nm 내지 200 nm (예로, 약 50 nm 내지 약 200 nm)이다.
일부 구현예에서, 표지 (예로, 본원에 기술된 임의의 표지)는 하나 이상의 항체 (예로, 본원에 기술된 임의의 항체 및/또는 항체 단편)을 포함한다. 예를 들면, 표지가 금 나노입자인 일부 구현예에서, 금 나노입자는 분석물의 부분에 결합하는 하나 이상의 항체 또는 항체 단편에 연결된다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 항체 또는 항체 단편는 제 1 결합 파트너가 아닌 분석물의 상이한 부위에서 결합하여, 분석물은 제 1 결합 파트너 및 표지의 하나 이상의 항체 또는 항체 단편에 동시에 결합된다. 일부 구현예에서, 표지는 포획된 분석물의 크기를 증가시킨다. 일부 구현예에서, 표지는 격자 및 검출된 물질 사이의 반사 인덱스 차이를 증가시킨다.
일부 구현예에서, 표지는 분석물에 상보적인 핵산 서열을 갖고, 나노입자에 공유 결합된 제 1 결합 파트너를 포함하는 나노입자 (예로, 금 나노입자)이다.
본원에 사용된 바, "앱타머"는 이차 및/또는 삼차 구조를 갖고, 분석물에 결합할 수 있는 RNA/DNA 하이브리드 분자이다. 앱타머는 제 1 결합 파트너에 항원의 결합을 간섭하지 않는 임의의 핵산 서열을 포함할 수 있다.
일부 구현예에서, 결정 단계 (제 1 결합 파트너가 분석물에 결합함)는 적어도 102개 CFU/mL (예로, 102개 CFU/mL 내지 103개 CFU/mL와 같은 적어도 102개 CFU/mL, 적어도 103개 CFU/mL, 적어도 104 개 U/mL, 적어도 105개 CFU/mL, 적어도 106개 CFU/mL, 적어도 107개 CFU/mL, 적어도 108개 CFU/mL, 적어도 109개 CFU/mL, 적어도 1010개 CFU/mL, 적어도 1011개 CFU/mL, 적어도 1012개 CFU/mL, 적어도 1013개 CFU/mL, 적어도 1014개 CFU/mL, 적어도 1015개 CFU/mL, 적어도 1016개 CFU/mL, 적어도 1018개 CFU/mL의 분석물 (예로, 본원에 기술된 임의의 박테리아)을 검출할 수 있다. 일부 구현예에서, 결정 단계는 104개 CFU/mL 내지 106개 CFU/mL 사이에서 결정할 수 있다.
하나 이상의 추가적인 단계는 본원에 기술된 임의의 회절 광학으로 수행될 수 있다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 추가적인 단계는 제 2 결합 파트너에 제 1 결합 파트너의 결합 이전에, 제 2 결합 파트너에 제 1 결합 파트너의 결합 이후에, 분석물에 제 1 결합 파트너의 결합 이전에 또는 분석물에 제 1 결합 파트너의 결합 이전에 수행된다.
일부 구현예에서, 하나 이상의 추가적인 단계는 센서의 차단 단계, 적어도 한 번 (예로, 1, 2, 3 또는 4번)의 세척 단계, 포획 단계 및/또는 여과 단계를 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 차단 단계는 섭취가능한 디바이스 내의 센서를 적어도 1% (예로, 적어도 2%, 적어도 3%, 적어도 4%, 적어도 5%, 적어도 6%, 적어도 7%, 적어도 8%, 적어도 9%; 1%, 2%, 3%, 4%, 5%, 6%, 7%, 8%, 9% 또는 10%)의 완충된 용액 (예로, 포스페이트 완충된 식염수 (PBS, 트리스 완충 식염수 (TBS))에서의 소혈청 알부민 (BSA)을 포함한 용액으로 차단하는 것을 포함한다. 일부 구현예에서, 적어도 한 번의 세척 단계는 완충된 용액 (예로, 포스페이트 완충된 식염수 (PBS, 트리스 완충 식염수 (TBS))으로 세척을 포함할 수 있다. 일반적으로, 차단은 생체내가 아닌 캡슐 제조 과정 동안 수행된다.
일부 구현예에서, 포획 단계는 분석물을 농축하는 것이다. 일부 구현예에서, 포획 단계는 필터, 공극 또는 자성 비드를 사용하여 잔여 시료로부터 ㅂ부분ur석물을 물리적으로 분리하는 것을 포함한다. 일부 구현예에서, 분석물은 크기 배제 의해 포획된다.
본원에 기술된 임의의 방법의 일부 구현예에서, 결정 단계 (제 1 결합 파트너가 검출될 분석물에 결합함)는 15초 (예로, 적어도 30초, 적어도 1분, 적어도 2분, 적어도 5분, 적어도 15분, 적어도 30분, 적어도 1시간, 적어도 5시간, 적어도 10시간) 이내에 일어날 수 있다. 일부 구현예에서, 분석물에 제 1 결합 파트너의 결합은 일정 기간 동안, 예를 들면 적어도 5초 이내에 일어날 수 있다.
일부 구현예에서, 분석물에 제 1 결합 파트너의 결합은 일정 기간 동안, 예를 들면 5초, 10초, 30초, 60초, 5분, 15분, 60분, 5시간 또는 24시간 동안 일어날 수 있다.
본 발명의 예시적인 구현예는 도면을 참조하여 하기에 제공된다.
도 1은 섭취가능한 디바이스를 도시한다.
도 2는 섭취가능한 디바이스를 도시한다.
도 3은 밸브를 도시한다.
도 4 및 도 5는 밸브의 작동을 도시한다.
도 6은 섭취가능한 디바이스를 도시한다.
도 7은 밸브 설계를 도시한다.
도 8은 시료화 체임버를 도시한다.
도 9는 펌핑 메커니즘을 도시한다.
도 10은 섭취가능한 디바이스를 도시한다.
도 11은 섭취가능한 디바이스를 도시한다.
도 12는 밸브 시스템을 도시한다.
도 13a 및 13b는 다단계 밸브 시스템의 부분을 이의 제 1 및 제 2 단계에서 각각 도시한다.
도 14a 및 14b는 다단계 밸브 시스템의 부분을 이의 제 1 및 제 2 단계에서 각각 도시한다.
도 15a 및 15b는 다단계 밸브 시스템의 부분을 이의 제 1 및 제 2 단계에서 각각 도시한다.
도 16은 섭취가능한 디바이스의 더욱 자세한 도면을 도시한다.
도 17a 및 17b는 다단계 밸브 시스템의 부분을 이의 제 1, 제 2 및 제 3 단계에서 각각 도시한다.
도 18a 및 18b는 다단계 밸브 시스템의 부분을 이의 제 1, 제 2 및 제 3 단계에서 각각 도시한다.
도 19a 및 19b는 다단계 밸브 시스템의 부분을 이의 제 1, 제 2 및 제 3 단계에서 각각 도시한다.
도 20은 삼단계 밸브 시스템을 이의 제 1 단계에서 도시한다.
도 21a는 섭취가능한 디바이스의 부분을 도시한다.
도 21b는 섭취가능한 디바이스의 부분을 도시한다.
도 22는 섭취가능한 디바이스를 도시한다.
도 23은 섭취가능한 디바이스를 도시한다.
도 24는 섭취가능한 디바이스를 도시한다.
도 25는 섭취가능한 디바이스를 도시한다.
도 26은 섭취가능한 디바이스의 분해도를 도시한다.
도 27은 섭취가능한 디바이스의 부분을 도시한다.
도 28은 섭취가능한 디바이스의 부분을 도시한다.
도 29는 섭취가능한 디바이스에 적합한 다섯 개 배양 체임버의 세트의 일부를 형성하는 구성원을 도시한다.
-도 30은 섭취가능한 디바이스에서 광학의 부분 횡단면도를 도시한다.
도 31은 섭취가능한 디바이스에서 광학 부품 및 유동 체임버 시스템을 도시한다.
도 32는 섭취가능한 디바이스의 부분도를 도시한다.
도 33a, 33b 및 33c는 섭취가능한 디바이스의 작동을 도시한다.
도 34는 섭취가능한 디바이스의 부품의 해부면을 도시한다.
도 35는 섭취가능한 디바이스를 도시한다.
도 36은 섭취가능한 디바이스의 메커니즘 관점을 도시한다.
도 37은 섭취가능한 디바이스를 도시한다.
도 38은 섭취가능한 디바이스를 도시한다.
도 39는 섭취가능한 디바이스를 도시한다.
도 40, 도 41 및 도 42는 섭취가능한 디바이스의 예시적인 고정 메커니즘을도시한다.
도 43은 섭취가능한 디바이스를 도시한다.
도 44a는 섭취가능한 디바이스의 부분을 도시한다.
도 44b는 파열 디스크 홀더의 부분 단면도를 도시한다.
도 45는 섭취가능한 디바이스를 도시한다.
도 46은 섭취가능한 디바이스를 도시한다.
도 47은 섭취가능한 디바이스를 도시한다.
도 48은 섭취가능한 디바이스를 도시한다.
도 49는 섭취가능한 디바이스를 도시한다.
도 50은 섭취가능한 디바이스를 도시한다.
도 51은 섭취가능한 디바이스를 도시한다.
도 52는 섭취가능한 디바이스를 도시한다.
도 53은 섭취가능한 디바이스를 도시한다.
도 54는 섭취가능한 디바이스를 도시한다.
도 55는 섭취가능한 디바이스를 도시한다.
도 56은 섭취가능한 디바이스를 도시한다.
도 57은 섭취가능한 디바이스의 조감도를 도시한다.
도 58은 위장관을 통한 예시적인 이동 과정 동안 섭취가능한 디바이스를 도시한다.
도 59는 공장을 통한 예시적인 이동 과정 동안 섭취가능한 디바이스를 도시한다.
도 60은 위장관을 통해 이동하면서 섭취가능한 디바이스의 위치를 결정하기 위한 단계의 흐름도를 도시한다.
도 61은 위부터 십이지장까지 및 다시 십이지장부터 위까지의 변동을 검출하기 위한 단계의 흐름도를 도시한다.
도 62는 섭취가능한 디바이스의 예시적인 작동 동안 수집된 데이타의 좌표를 도시한다.
도 63은 섭취가능한 디바이스의 예시적인 작동 동안 수집된 데이타의 또 다른 좌표를 도시한다.
도 64는 십이지장부터 공장까지의 변동을 검출하기 위한 단계의 흐름도를 도시한다.
도 65는 섭취가능한 디바이스의 예시적인 작동 동안 수집된 데이타의 좌표를 도시한다.
도 66은 시간 경과 시 섭취가능한 디바이스에 의해 검출된 근육 수축의 좌표를 도시한다.
도 67은 공장부터 회장까지의 변동을 검출하기 위한 단계의 흐름도를 도시한다.
도 68은 공장부터 회장까지의 변동을 검출하기 위한 단계의 흐름도를 도시한다.
도 69는 회장부터 맹장까지의 변동을 검출하기 위한 단계의 흐름도를 도시한다.
도 70은 맹장부터 결장까지의 변동을 검출하기 위한 단계의 흐름도를 도시한다.
도 71은 피험자에 대한 데이타를 수집, 소통 및/또는 분석하기 위한 예시적인 시스템을 도시한다.
도 72a는 여기 파장을 필터링하기 위한 Thorlabs FESH0550 솟패스 필터의 사용을 도시한다.
도 72b는 방출 파장을 필터링하기 위한 Thorlabs FB580-10 밴드패스 필터의 사용을 도시한다.
도 72c는 조준, 포커싱 및 필터링 렌즈를 보여주는 예시적인 형광 검정 테스트 비품의 횡단면도를 도시한다.
도 73a는 T 세포 활성화 (LTA) 또는 지질다당류 (LPS)의 링커에 대한 박테리아-특이 항체가 F2 염료로 표지된, 제 1 근접성 검정법을 도시한다. F1 염료는 이를 박테리아 막으로 도입하게 하는 소수성 사슬을 갖는다. F1 염료는 박테리아 막에 결합 시 형광성이 된다. 박테리아 표면에 F2로 표지된 항-LPS 또는 항-LTA 항체의 결합은 F1 및 F2 염료의 긴밀한 근접성을 유발하여, F1부터 F2까지의 에너지 전달을 유도한다 (예로, F1 형광 감소 및 F2 형광 증가).
도 73b는 F1 염료가 LTA (또는 박테리아 상의 특이적 항원)에 대한 제 1 항체에 부착하고, F2 염료가 LTA (또는 박테리아 상의 특이적 항원)에 대한 제 2 항체에 부착하는, 제 2 근접성 검정법을 도시한다. 박테리아 표면 (예로, LTA 또는 특이적 항원)에 대한 둘 다의 항체의 결합은 F1 및 F2 염료의 긴밀한 근접성을 유발하여, F1부터 F2까지의 에너지 전달을 유도한다 (예로, F1 형광 감소 및 F2 형광 증가).
도 74는 포도당 호흡 테스트 및 내시경 흡인물 배양의 결과를 비교한 11개 연구의 결과를 보여주는 포레스트 좌표를 도시한다.
도 75a는 다양한 농도의 대장균 ATCC 25922에 첨가될 때 레사주린의 역학 분석을 도시한다. 4개의 사본이 동일 일에 4개의 상이한 플레이트 상에서 전개되었고, 여기서 FU = 상대 형광 단위이다.
도 75b는 104개 및 105개 CFU/mL의 대장균 ATCC 25922에 첨가될 때 레사주린의 역학 분석의 확대도를 도시한다.
도 75c는 시료 접종 플레이트의 레이아웃을 도시한다. 각각의 플레이트는 1개의 사본을 예시한다 (4개의 사본이 수행됨).
도 76a는 흡수성 스폰지의 존재 또는 부재 시 웰을 도시한다.
도 76b는 염료 및 0.01% 뮤신/0.05% 트리톤을 포함하는 용액으로 포화된 RSS 스폰지의 존재 시, 시간 경과 동안 (120분 내지 240분) 좌표화된 형광 검출을 도시한다.
도 76c는 염료 및 0.01% 뮤신/0.05% 트리톤을 포함하는 용액 (스폰지 없음)의 존재 시, 시간 경과 동안 (120분 내지 240분) 좌표화된 형광 검출을 도시한다.
도 76d는 염료 및 0.01% 뮤신/0.1% 트리톤을 포함하는 용액으로 포화된 RSS 스폰지의 존재 시, 시간 경과 동안 (120분 내지 240분) 좌표화된 형광 검출을 도시한다.
도 76e는 염료 및 0.01% 뮤신/0.1% 트리톤을 포함하는 용액 (스폰지 없음)의 존재 시, 시간 경과 동안 (120분 내지 240분) 좌표화된 형광 검출을 도시한다.
도 76f는 염료 및 1% 뮤신/0.1% 트리톤을 포함하는 용액 (스폰지 없음)의 존재 시, 시간 경과 동안 (120분 내지 240분) 좌표화된 형광 검출을 도시한다.
도 76g는 염료 및 0.01% 뮤신/0.1% 트리톤을 포함하는 용액으로 포화된 RSS 스폰지의 존재 시, 시간 경과 동안 (120분 내지 240분) 좌표화된 형광 검출을 도시한다.
도 76h는 스폰지의 존재 시, 시간 경과 동안 형광 검출에서 제시된 평균 기울기를 도시한다.
도 76i는 스폰지의 부재 시, 시간 경과 동안 형광 검출에서 제시된 평균 기울기를 도시한다.
도 77a는 시료에서 생 박테리아 세포의 검출에 미치는 pH 효과를 도시한다. 결과는 pH 6.5 내지 8의 범위 내의 pH 변화가 양성 및 음성 세포를 정확하게 분간하는 능력에 영향을 주지 않는 것을 보여준다.
도 77b는 시료에서 생 박테리아 세포의 검출에 미치는 담즙의 효과를 도시한다. 데옥시콜레이트 완충액의 사용이 담즙 농도의 효과를 완충시킨다. 테스트된 농도 범위에서 담즙의 존재는 양성 및 음성 세포를 정확하게 분간하는 능력에 영향이 없음을 보여주었다.
도 77c는 시료에서 생 박테리아 세포의 검출에 미치는 뮤신의 효과를 도시한다. 대장균 및 S. 아우레우스 둘 다로, 뮤신 농도의 증가와 상관되는 평균 기울기의 감소가 존재하지 않았다. 그러나, 이것이 양성 및 음성 세포를 정확하게 분간하는 능력에 영향을 주지 않았다. 뮤신의 효과는 염료 제형화에서 더 높은 농도의 뮤신을 사용하여 추가로 완화될 수 있다.
도 77b는 시료에서 생 박테리아 세포의 검출에 미치는 효모의 효과를 도시한다. 암포테리신 B의 사용이 효모 농도의 증가의 효과를 완충시켰다. 테스트된 농도에서 효모는 양성 및 음성 세포를 정확하게 분간하는 능력에 영향이 없음을 보여주었다.
도 78a는 본 발명의 섭취가능한 디바이스 (예로, 캡슐)가 위에서 먼저 시료 수집하는 곳에서 고장 모드 #1을 보여주는 시뮬레이션된 결과를 도시한다. 위산의 낮은 pH (pH 1 내지 4)는 기저선 형광 (활성화 시에 시료화됨)을 신속히 감소시킨다 (시료 획득 이후 5분 이내). 캡슐 리포트: ERROR, DX 데이타 유효하지 않음.
도 78b는 캡슐이 결장에서 나중에 시료 수집하는 곳에서 고장 모드 #2을 보여주는 시뮬레이션된 결과를 도시한다. 높은 수준의 박테리아 (> 1012개 CFU/mL)는 레사주린을 레소루핀으로 신속히 전환시킨다 (시료 획득 동안 1분 이내). 신속한 자동 정지는 신호를 5분 이내에 3,000 RFU 미만으로 급속히 감소시킨다. 캡슐 리포트: ERROR, DX 데이타 유효하지 않음.
도 78c는 >107개 CFU/mL로 제시하는 SIBO + Ve 사례의 초기 검출을 보여주는 시뮬레이션된 결과를 도시한다. 높은 수준의 박테리아는 레사주린을 레소루핀으로 신속히 전환시킨다 (시료 획득 이후 60분 이내). 신속한 자동 정지는 신호를 240분 이내에 20,000 RFU 미만으로 급속히 감소시킨다. 캡슐 리포트: 60분 이내의 양성 SIBO 콜.
도 78d는 >105개 CFU/mL로 제시하는 SIBO + Ve 사례의 초기 검출을 보여주는 시뮬레이션된 결과를 도시한다. 낮은 수준의 박테리아는 레사주린을 레소루핀으로 천천히 전환시킨다 (시료 획득 이후 240분 이내). 캡슐 리포트: 240분 이내의 양성 SIBO 콜.
도 78e는 >104개 CFU/mL로 제시하는 SIBO + Ve 사례의 초기 검출을 보여주는 시뮬레이션된 결과를 도시한다. 낮은 수준의 박테리아는 레사주린을 레소루핀으로 천천히 전환시킨다 (시료 획득 이후 240분 이내). 기울기 < 10. 캡슐 리포트: 240분 이내의 음성 SIBO 콜.
도 79a는 스터리린 96 웰 둥근바닥 마이크로타이터 플레이트 (P/N H511A)를 사용하여 세 벌로 된 예시적인 시료 접종 플레이트를 도시하고, 여기서 플레이트는 100 μL의 희석된 동적 범위의 박테리아로 로딩되거나 고장 모드이다.
도 79b는 다양한 농도의 대장균으로 스파이크된 십이지장 흡인물에서 시간 경과 시 좌표화된 형광 검출을 도시한다. 결과는 시뮬레이션된 결과와 잘 부합하는 스파이크된 십이지장 시료로부터 강한 분간가능한 신호 반응이 존재하는 것을 보여준다.
도 80a는 공장 시료로 Pe = (PP+PN) × (PP+NP)/N^2+ (PN+NN)×(NP+NN)/N^2인 시뮬레이션된 성능을 도시한다. 제로와 동등한 카파 통계는 부합이 거의 우연인 것을 나타내고, 카파 1.0은 완벽한 부합을 나타내고, 0 내지 0.4는 약한 부합을 나타내고, 0.4 내지 0.75는 합리적 내지 양호한 부합을 나타내고, 0.75 이상은 탁월한 부합을 나타낸다 (Fleiss 1981).
도 80b는 인간 십이지장 시료로 Pe = (PP+PN) × (PP+NP)/N^2+ (PN+NN)×(NP+NN)/N^2인 시뮬레이션된 성능을 도시한다. 제로와 동등한 카파 통계는 부합이 거의 우연인 것을 나타내고, 카파 1.0은 완벽한 부합을 나타내고, 0 내지 0.4는 약한 부합을 나타내고, 0.4 내지 0.75는 합리적 내지 양호한 부합을 나타내고, 0.75 이상은 탁월한 부합을 나타낸다 (Fleiss 1981).
도 81a는 실제 평균 로그10 CFU/mL 대비 좌표화된 분광광도기 1, 흡광도 (600 nm) Y-축을 사용한 대장균 DH5-α 테스트로부터의 결과를 도시한다.
도 81b는 실제 평균 로그10 CFU/mL 대비 투과율%를 도시한다.
도 82a는 실제 평균 로그10 CFU/mL 대비 좌표화된 분광광도기 1, 흡광도 (600 nm) Y-축을 사용한 대장균 ATCC 25922 테스트로부터의 결과를 도시한다.
도 82b는 실제 평균 로그10 CFU/mL 대비 투과율%를 도시한다.
도 83a는 실제 평균 로그10 CFU/mL 대비 좌표화된 분광광도기 1, 흡광도 (600 nm) Y-축을 사용한 S. 에피더미디스 ATCC 12228 테스트로부터의 결과를 도시한다.
도 83b는 실제 평균 로그10 CFU/mL 대비 투과율%를 도시한다.
도 84a 및 84b는 대장균 ATCC 25922 (도 84a) 및 S. 에피더미디스 ATCC 12228 (도 84b)의 경우 4시간에서 OD 예측 CFU/mL의 그래프 예시를 도시한다. 막대는 37℃에서 4시간 배양 이후에 회수된 실제 평균 로그10 CFU/mL를 예시한다. 선은 초기 접종물 밀도 각각에 대한 평균 OD600을 나타낸다. 시료화된 초기 접종물 밀도는 104, 105 및 106개 CFU/mL의 동적 범위를 적용한다.
도 85a 및 85b는 50 μL 시료 부피를 사용한 대장균 ATCC 25922에 대한 검정법의 5시간 경과 시 OD (A 600 nm) (85a) 및 투과율% (85b)의 그래프 예시를 도시한다.
도 86a 및 86b는 200 μL 시료 부피를 사용한 대장균 ATCC 25922에 대한 검정법의 5시간 경과 시 OD (A 600 nm) (86a) 및 투과율% (86b)의 그래프 예시를 도시한다.
도 87a 및 87b는 50 μL 시료 부피를 사용한 대장균 ATCC 12228에 대한 검정법의 5시간 경과 시 OD (A 600 nm) (87a) 및 투과율% (87b)의 그래프 예시를 도시한다.
도 88a 및 88b는 200 μL 시료 부피를 사용한 대장균 ATCC 12228에 대한 검정법의 5시간 경과 시 OD (A 600 nm) (88a) 및 투과율% (88b)의 그래프 예시를 도시한다.
도 89는 50 μL 시료 부피에서 초기 접종물 밀도의 동적 범위에 걸쳐 t = 4시간에서 좌표화된 대장균 ATCC 25922 광학 밀도 (A 600 nm)로의 담즙 농도 테스트로부터의 결과를 도시한다. 성장 대조군 (GC) 데이타도 역시 기준으로 좌표화된다.
도 90은 50 μL 시료 부피에서 초기 접종물 밀도의 동적 범위에 걸쳐 t = 4시간에서 좌표화된 대장균 ATCC 25922 광학 밀도 (A 600 nm)로의 뮤신 농도 테스트로부터의 결과를 도시한다. 성장 대조군 (GC) 데이타도 역시 기준으로 좌표화된다.
도 91은 50 μL 시료 부피에서 초기 접종물 밀도의 동적 범위에 걸쳐 t = 4시간에서 좌표화된 대장균 ATCC 25922 광학 밀도 (A 600 nm)로의 pH 범위 테스트로부터의 결과를 도시한다. 성장 대조군 (GC) 데이타도 역시 기준으로 좌표화된다.
도 92는 50 μL 시료 부피에서 초기 접종물 밀도의 동적 범위에 걸쳐 t = 4시간에서 좌표화된 대장균 ATCC 25922 광학 밀도 (A 600 nm)로의 곰팡이 간섭 테스트로부터의 결과를 도시한다. 성장 대조군 (GC) 데이타도 역시 기준으로 좌표화된다. A = 암포테리신 B.
도 93은 50 μL 시료 부피에서 초기 접종물 밀도의 동적 범위에 걸쳐 t = 4시간에서 좌표화된 S. 에피더미디스 ATCC 12228 광학 밀도 (A 600 nm)로의 담즙 농도 테스트로부터의 결과를 도시한다. 성장 대조군 (GC) 데이타도 역시 기준으로 좌표화된다.
도 94는 50 μL 시료 부피에서 초기 접종물 밀도의 동적 범위에 걸쳐 t = 4시간에서 좌표화된 S. 에피더미디스 ATCC 12228 광학 밀도 (A 600 nm)로의 뮤신 농도 테스트로부터의 결과를 도시한다. 성장 대조군 (GC) 데이타도 역시 기준으로 좌표화된다.
도 95는 50 μL 시료 부피에서 초기 접종물 밀도의 동적 범위에 걸쳐 t = 4시간에서 좌표화된 S. 에피더미디스 ATCC 12228 광학 밀도 (A 600 nm)로의 pH 범위 테스트로부터의 결과를 도시한다. 성장 대조군 (GC) 데이타도 역시 기준으로 좌표화된다.
도 96은 50 μL 시료 부피에서 초기 접종물 밀도의 동적 범위에 걸쳐 t = 4시간에서 좌표화된 S. 에피더미디스 ATCC 12228 광학 밀도 (A 600 nm)로의 곰팡이 간섭 테스트로부터의 결과를 도시한다. 성장 대조군 (GC) 데이타도 역시 기준으로 좌표화된다. A = 암포테리신 B.
도 97은 쿠마시 R-250을 사용하여 연구실 분광측정기 (Lab Spec)와 비교하여 소형 OD 판독기 (SCDBS OD)의 동적 범위 테스트로부터의 결과를 도시한다. 일차 세로 축은 투과율% (Lab Spec)이고; 이차 세로 축은 전압 (SCDBS OD 출력)이다. 비교 데이타 출력은 염료 농도 범위에 대해 좌표화되었다 (0.9% 식염수에서 염료%).
도 98은 대장균 ATCC 25922의 박테리아 시료를 사용하여 연구실 분광측정기 (Lab Spec)와 비교하여 소형 OD 판독기 (SCDBS OD)의 동적 범위 테스트로부터의 결과를 도시한다. 일차 세로 축은 투과율% (Lab Spec)이고; 이차 세로 축은 전압 (SCDBS OD 출력)이다. 비교 데이타 출력은 박테리아 농도 범위에 대해 좌표화되었다 (0.9% 식염수에서 CFU/mL).
도 99는 0 (대조군)부터 108개 CFU/mL까지의 초기 박테리아 농도를 갖는 S. 아우레우스 ATCC 29213 박테리아 배양의 5 μL 시료의 일련의 희석과 함께 16시간 동안 배양된 플레이트의 시각적 외관을 도시한다. 박테리아 성장이 없는 웰은 투명한 외관을 갖고, 혼탁한 외관을 갖는 박테리아 성장을 갖는 웰과는 분명하게 구별된다.
도 100은 다양한 농도의 수여체 및 공여체 비드로의 TNFα 검출의 결과를 도시한다. 이러한 테스트 매트릭스는 일정한 농도의 바이오틴화된 항체를 갖는, 공여체 및 수여체 비드 둘 다의 다양한 농도로 구성된다. 다양한 비드 농도 각각은 세 개의 상이한 TNFα 농도에 대해 테스트되었고, 대조군과 대비되었다. 이러한 매트릭스의 반복 테스트는 최상의 검정 데이타를 유도하는 공여체/수여체 비드의 조합 범위를 좁혀주었다.
도 101은 다양한 농도의 수여체 및 공여체 비드로의 TNFα 검출의 결과를 도시한다. 이러한 테스트 매트릭스는 일정한 농도의 바이오틴화된 항체를 갖는, 5:1 및 10:1 비율에서의 공여체 및 수여체 비드 둘 다의 다양한 농도로 구성된다. 다양한 비드 농도 각각은 세 개의 상이한 TNFα 농도에 대해 테스트되었고, 대조군과 대비되었다. 이러한 매트릭스의 반복 테스트는 최상의 검정 데이타를 유도하는 공여체 : 수여체 비드의 비율을 좁혀주었다.
도 102는 다양한 농도의 바이오틴화된 항체로의 TNFα 검출의 결과를 도시한다. 이러한 매트릭스는 공여체 : 수여체 비드의 다양한 농도에 대해 통합된 테스트 방법 (중간 배양 없음)을 테스트하였다. 다양한 농도 각각은 세 개의 상이한 TNFα 농도에 대해 테스트되었고, 대조군과 대비되었다. 공여체 및 수여체 비드 농도는 변화될 수 있고, 예로 공여체 비드 농도는 10 내지 5 ug/mL이고, 수여체 비드 농도는 1 내지 2 ug/mL이다.
도 103a는 사이클로덱스트린 첨가를 변화시키면서 TNFα 농도의 상부 범위를 도시한다. 하이드록시 프로필 사이클로덱스트린은 시료 간섭, 특히 담즙산 간섭을 극복하는데 사용되고, 담즙산은 하이드록시 프로필 사이클로덱스트린에 결합한다.
도 103b는 사이클로덱스트린 농도를 변화시키면서 TNFα 농도의 하부 범위를 도시한다.
도 104는 펀치 전체를 사용하여 96웰 마이크로타이터 플레이트 입체구조에 맞추어 자르고 무균 가위로 재단된 흡수성 스폰지 물질 (M13: Ahlstrom (6613H)) 및 물질 (O3: Whatman (등급 F/F) (29009411)의 시료를 도시한다.
도 105는 흡수성 시료 패드 상의 시료에서 TNFα의 검출 결과를 도시한다. 이러한 테스트 매트릭스는 스폰지 상에 최적화된 비드 농도를 n = 3으로 전개하는 것으로 구성된다. 이러한 검정법의 검출 한계는 O3의 경우 약 10 pg/mL 및 M3의 경우 100 pgs/mL인 것으로 확인된다. 삽입 그래프는 더 높은 범위의 TNFα 농도를 보여준다.
도 106a는 시간 경과 시 동일한 검정 혼합물에서 반복 TNFα 검출의 결과를 도시한다. TNFα가 15분 배양 이후에 검정 혼합물을 포함한 웰에 첨가되었다.
도 106b는 시간 경과 시 동일한 검정 혼합물에서 반복 TNFα 검출의 결과를 도시한다. 테스트 매트릭스는 더 낮은 기기 설정 상의 연속적인 판독으로 웰에서 테스트된 예시적인 비드 농도 (2 μL 수여체 비드, 2.5 μL 바이오틴화 항체 및 10 μL 공여체 비드)로 구성되었다. 매 15분마다, 5 μL의 TNFα가 웰에 첨가되었고, 테스트 웰이 재판독된다.
도 107a는 흡수성 시료 패드 상에서 TNFα 검출 및 정량화의 결과를 도시하고, 여기서 검정법은 50 mg의 사이클로덱스트린으로 준비되었다.
도 107b는 흡수성 시료 패드 상에서 TNFα 검출 및 정량화의 결과를 도시하고, 여기서 검정은 25 mg의 사이클로덱스트린으로 준비되었다.
도 108은 옴니 비드의 테스트된 희석 범위에 걸쳐 검정 신호 판독을 도시한다. 옴니 비드 5 μg/mL 스톡 용액을 PE 완충액에 첨가하여 0.5 μg/mL 용액을 만들었고, 이는 A열부터 G열까지 1:10으로 연속하여 희석되었고, 680/615 nm에서의 플레이트 판독기 상에서 판독되었다. 옴니 비드는 캡슐을 측정하고, 캡슐의 신호 균일성 및 신뢰성을 특성화하는데 사용된다. 옴니 비드는 나프탈로-실리콘 프탈로시아닌 (여기 780nm 및 방출 615nm)과 함께 로딩될 수 있다.
도 109a는 예비적인 항체 특이성 조사의 결과를 도시한다. 항체 Ab11, Ab12 및 Ab2의 특이성은 항체 스크리닝 프로토콜을 사용하여 테스트되었다. 검정은 50 μL 부피에서 수행되었다. 그래프 막대는 세 번의 측정으로부터의 평균 및 표준 편차 (SD)를 예시한다.
도 109b는 그램 음성 박테리아의 항체 스크리닝에 대한 결과를 도시한다. 항-그램-음성 항체 Ab11 및 Ab12 및 항-그램-양성 항체 A2의 특이성은 항체 스크리닝 프로토콜을 사용하여 테스트되었다. 박테리아의 두 개 분리된 배치가 나타낸 바와 같이 각각의 조건에 사용되었다 (N = 새로운 배치; O = 오래된 배치). 검정은 50　μL로 수행되었다. 그래프 막대는 세 번의 측정으로부터의 평균 및 표준 편차 (SD)를 예시한다.
도 109c는 그램 양성 박테리아의 항체 스크리닝에 대한 결과를 도시한다. 검정은 AlphaLISA 완충액을 사용하여 25　μL로 수행되었다. 바이오틴-Ab의 2개 로트가 ab#2 및 4의 경우 단 하나의 로트가 ab#6의 경우 테스트되었다. 바이오틴-Ab 및 고농도 수여체-Ab 비드는 각각 1 nM 및 10 μg/mL에서 테스트되었다. 스트렙트아비딘-공여체 (SA-공여체) 비드는 20 μg/mL에서 사용되었다.
도 109d는 S. 아우레우스의 동적 범위의 검출에 대한 결과를 도시한다. 박테리아의 상이한 희석을 사용한 S. 아우레우스 (Ab2, Ab6)의 경우 높은 컨쥬게이션 (HC) 수여체 비드 또는 정상 수여체 비드 (AB10)가 최종 40 μg/mL에서, 바이오틴-Ab는 최종 0.3 nM에서 사용되었다. SA-공여체 비드는 10 μg/mL에서 사용되었다. 박테리아를 완충액 B으로 최종 현탁 이전에 PBS로 두 번 세척하였다. 검정 프로토콜이 테스트된 박테리아의 희석 각각에 대해 획득된 신호-대-배경 비율 (S/B)과 함께 각각의 그래프 아래에 주어진다 (배경으로서 박테리아 없는 조건). 그래프 막대는 세 번의 측정으로부터의 평균 및 표준 편차 (SD)를 예시한다.
도 109e는 대장균의 동적 범위의 검출을 도시한다. 박테리아의 상이한 희석을 사용한 대장균 (Ab10)의 경우 높은 컨쥬게이션 (HC) 수여체 비드 또는 정상 수여체 비드 (AB10)가 최종 40 μg/mL에서, 바이오틴-Ab는 최종 0.3 nM에서 사용되었다. SA-공여체 비드는 10 μg/mL에서 사용되었다. 박테리아를 완충액 B으로 최종 현탁 이전에 PBS로 두 번 세척하였다. 검정 프로토콜이 테스트된 박테리아의 희석각각에 대해 S/B와 함께 각각의 그래프 아래에 주어진다 (배경으로서 박테리아 없는 조건). 그래프 막대는 세 번의 측정으로부터의 평균 및 표준 편차 (SD)를 예시한다.
도 109f는 시뮬레이션된 장 유체 및 담즙의 간섭을 도시한다. 가스 장 (trointestinal) 유체의 예시적인 치환물로서 사용되는 타우로콜레이트 및 레시틴의 복합체인 FASSIF-V2 및 보통 소로부터 획득될 수 있고, 알코올과 혼합된 Oxgall이 트루히트 (TruHit) 검정 원리 및 프로토콜이 사용되었던 트루히트를 사용하여 테스트되었다. Oxgall은 콜리스테롤, 리시틴, 타우로콜린산 및 글리코콜린산을 포함하는 갈녹색 액상 혼합물이고, GI 유체의 예시적인 치환물로서 사용된다.
도 109g는 시뮬레이션된 장 유체 및 담즙의 간섭을 도시한다. FASSIF-V2 및 Oxgall이 트루히트를 사용하여 테스트되었고, FASSIF-V2 및 Oxgall의 농도 증가 (백분율)가 패널 A에 나타낸 표준 프로토콜, 예로 St-Av 공여체 비드 및 바이오틴 표지된 수여체 비드를 사용하여 테스트되었다.
도 109i는 신선한 박테리아를 사용한 LBP-기반의 검정의 결과를 도시한다. S. 아우레우스 및 대장균 (완충액 B에서 최종 현탁 이전에 PBS로 두 번 세척됨)의 고정된 희석을 태그화 LBP의 농도 증가로 테스트하였다. 검출은 His-LBP 및 Bio-LBP의 동등 몰 믹스를 수반하였다.
도 110은 예시적인 회절 격자의 횡단면도를 도시한다.
도 111은 공정의 상이한 단계에서 예시적인 회절 신호를 도시한다.
도 112는 회절 세기 데이타 및 비드 분포 데이타를 도시한다.
도 113은 회절 세기 데이타 및 비드 분포 데이타를 도시한다.
도 114는 비드 분포 데이타를 도시한다.
도 115는 배양 유동 속도 및 결합 신호에 관한 데이타를 도시한다.
도 116은 결합에 관한 데이타를 도시한다.
도 117은 유동 없는 배양의 결합 신호에 관한 데이타를 도시한다.
도 118은 결합 신호 데이타를 도시한다.
도 119는 회절 세기 데이타를 도시한다.
도 120은 회절 세기 데이타를 도시한다.
도 121은 회절 세기 데이타를 도시한다.
도 122는 회절 세기 데이타를 도시한다.
도 123은 회절 세기 데이타를 도시한다.
도 124는 회절 세기 데이타를 도시한다.
도 125는 회절 세기 데이타를 도시한다.
도 126은 회절 세기 데이타를 도시한다.
도 127은 금 나노입자 증폭-관련 데이타를 도시한다.
도 128은 회절 효율에 미치는 격자 설계의 효과에 대한 예시적인 데이타를 도시한다.
도 129는 회절 효율에 미치는 발생 각도의 효과에 대한 예시적인 데이타를 도시한다.
도 130은 액상 형식 (104내지 106개 CFU/mL 동적 범위) 또는 패드 형식 (1 × 106개 CFU/mL)을 사용한 동적 희석 범위로 도말된 혐기성으로 농축된 분변 또는 십이지장 흡인물 임상 시료 둘 중 하나를 포함하는 시료로 리사주린-기반의 검정법을 사용하여 총 박테리아 계수 결정을 위한 계산된 회귀 기울기를 보여주는 막대 그래프를 도시한다. 검정은 330분 또는 22시간 이후에 판독되었다. RFU: 상대 형광 단위; 대조군: PBS에 희석된 시료.
도 131a 및 131b는 액체 형식의 레사주린-기반의 검정법을 사용한 혐기성 박테리아 균주의 정량을 도시한다. S/D = 표준 편차; 상대 형광 단위 (RFU)로서 나타낸 평균 최대 신호; 우측 상부부터 좌측 하부까지 대각선 = < 6 CFU; 좌측 상부부터 우측 하부까지 대각선 = < 5 CFU; 교차-해치 = 회귀 기울기 > 공시료 대조군의 표준 편차 3 (3.10 + (3 × 0.438)) = 4.41); 1:10 = SJFA에서 상기 세포의 지수상 배양의 희석.
도 132a는 미세호기성 조건 하에 수행되고, 330분에 걸쳐 판독된 액상 형식의 레사주린-기반의 검정법을 사용한 호기성 박테리아 균주의 정량을 도시한다. 상대 형광 단위 (RFU)로서 나타낸 평균 최대 신호; 좌측 상부부터 우측 하부까지 대각선 = 회귀 기울기 > 20; 우측 상부부터 좌측 하부까지 대각선 = 회귀 기울기 < 10; F 1:100 O/N = 밤샘 대조군 판독; CONT = PBS 대조군.
도 132b는 미세호기성 조건 하에 수행되고, 20시간에 걸쳐 판독된 액상 형식의 레사주린-기반의 검정법을 사용한 호기성 박테리아 균주의 정량을 도시한다. 상대 형광 단위 (RFU)로서 나타낸 평균 최대 신호; 좌측 상부부터 우측 하부까지 대각선 = 회귀 기울기 > 20; 우측 상부부터 좌측 하부까지 대각선 = 회귀 기울기 < 10; F 1:100 O/N = 밤샘 대조군 판독; CONT = PBS 대조군.
도 132c는 엄격한 호기성 조건 하에 수행되고, 24시간에 걸쳐 판독된 액상 형식의 레사주린-기반의 검정법을 사용한 호기성 박테리아 균주의 정량을 도시한다. 상대 형광 단위 (RFU)로서 나타낸 평균 최대 신호; 좌측 상부부터 우측 하부까지 대각선 = 회귀 기울기 > 20; 우측 상부부터 좌측 하부까지 대각선 = 회귀 기울기 < 10; F 1:100 O/N = 밤샘 대조군 판독; CONT = PBS 대조군.
도 133a 내지 133h는 호기성 박테리아 대장균 (도 133a), 스태필로코커스 아우레우스 (도 133b), 크렙시엘라 뉴모니애 (도 133c), 슈도모나스 애루기노사 (도 133d), 엔테로박터 에어로젠스 (도 133e), 스트렙토코커스 뮤탄스 (도 133f), 엔테로코커스 페칼리스 (도 133g) 및 프로테우스 미라빌리스 (도 133h)를 포함하는 시료를 사용하여, 박테리아 콜로니 형성 단위 (CFU)/mL 및 레사주린-기반의 검정법에서 최대 신호 검출에 도달하는 시간 사이의 관련성을 보여주는 회귀 좌표를 도시한다. 챠트 데이타는 최대 신호 검출에 대한 평균 (n=3) 회귀 기울기이다.
도 134a는 대장균, 스태필로코커스 아우레우스, 크렙시엘라 뉴모니애, 슈도모나스 애루기노사 및 엔테로박터 에어로젠스의 동적 희석 범위 또는 음성 대조군 ("CTRL")을 포함하는 시료로의 레사주린-기반의 검정법을 사용한 총 박테리아 계수 측정을 위한 계산된 회귀 기울기를 보여주는 막대 그래프를 도시한다. 챠트 데이타는 최대 신호 검출에 대한 평균 (n=3) 회귀 기울기이다.
도 134b는 엔테로박터 에어로젠스, 스트렙토코커스 뮤탄스, 엔테로코커스 페칼리스 및 프로테우스 미라빌리스의 동적 희석 범위 또는 음성 대조군 ("CTRL")을 포함하는 시료로의 레사주린-기반의 검정법을 사용한 총 박테리아 계수 측정을 위한 계산된 회귀 기울기를 보여주는 막대 그래프를 도시한다.
도 135a 내지 135d는 대장균, 스태필로코커스 아우레우스, 크렙시엘라 뉴모니애, 슈도모나스 애루기노사 및 엔테로박터 에어로젠스의 동적 희석 범위 또는 음성 대조군 ("CTRL")을 포함하는 시료로의 레사주린-기반의 검정법을 위한 시간의 함수로서 상대 형광 단위 (RFU)를 보여주는 막대 그래프를 도시한다. 도 135a는 103개 CFU/mL에 해당하고; 도 135b는 104개 CFU/mL에 해당하고; 도 135c는 105개 CFU/mL에 해당하고; 도 135d는 106개 CFU/mL에 해당한다.
도 136a 내지 136d는 엔테로박터 에어로젠스, 스트렙토코커스 뮤탄스, 엔테로코커스 페칼리스 및 프로테우스 미라빌리스의 동적 희석 범위 또는 음성 대조군 ("CTRL")을 포함하는 시료로의 레사주린-기반의 검정법을 위한 시간의 함수로서 상대 형광 단위 (RFU)를 보여주는 막대 그래프를 도시한다. 도 136a는 103개 CFU/mL에 해당하고; 도 136b는 104개 CFU/mL에 해당하고; 도 136c는 105개 CFU/mL에 해당하고; 도 136d는 106개 CFU/mL에 해당한다.
실시예
살아있는 세포 염료 검출 실시예
사용된 박테리아 유기체는 하기 표에 나열된 것을 포함한다.
Figure pct00009
실시예 1: 수소 호흡 테스트
SIBO는 민감성 대장 증후군 (IBS)을 갖는 4 내지 78% 환자에서 보고되었다. 상부 장 흡인물의 정량적 배양이 SIBO의 진단을 위한 최상의 표준이라고 고려되어더라도, 핍습적이다. 포도당 및 락툴로스 수소 호흡 테스트 (GHBT, LHBT)은 침습적이 아니지만 SIBO의 진단에서 이들의 성능에 관한 상반되는 데이타가 존재하였다. 사실상, SIBO를 진단하기 위해 락툴로스 및 포도당 수소 호흡 테스트 (각각 GHBT, LHBT) 상의 초기 (호흡 수소는 90분 이내에 기저선을 넘는 200 ppm으로 증가함) 및 이중 피크의 유용성의 최근 연구에서, GHBT 테스트의 민감도 및 LHBT 및 호흡 메탄의 진단적 성능이 모두 매우 부족한 것으로 밝혀졌다. Ghoshal, U.C. et al., Breath tests in diagnosis of small intestinal bacterial overgrowth in patients with irritable bowel syndrome in comparison with quantitative upper gut aspirate culture. European Journal of Gastroenterology & Hepatology 2014, 26: 753-760 참조.
예를 들면, 도 74는 포도당 호흡 테스트 및 내시경 흡인물 배양의 결과를 비교한 11개 연구의 결과를 보여주는 포레스트 좌표를 도시한다. 하기 표는 고정-효과 및 무작위-효과 모델이 11개 연구를 조합한 평균 양성 및 음성 백분율 일차를 추정한다. 연구를 통한 효과의 균일성은 카이-제곱 테스트로 테스트되었고, 효과의 균일성은 양성 백분율 부합 (c2 = 91.5, df = 10, p-값 <0.0001) 및 음성 백분율 부합 (c2 = 107.5, df = 10, p-값 <0.0001) 둘 다에 대해 거절되었다. 연구를 통한 유의한 균일성이 존재할 때, 무작위-효과 모델이 더욱 정확하게 균일성의 모델이다.
고정-효과 및 무작위-효과 모델이 11개 연구를 조합한 평균 양성 및 음성 백분율 일치를 추정한다.
Figure pct00010
실시예 2: 염료의 역학적 분석
2.1 배양액/접종물 제조:
극저온냉동 스톡을 (-70℃에서) 사용하여, 박테리아 유기체의 제 1 서브-배양이 TSA (또는 다른 적절한 배지) 상에 스트레킹되었다. 다음으로 플레이트가 35 ± 2℃에서 16 내지 24시간 동안 배양되었고, 파라필름 (또는 유사한 재료)에 싸여 4℃에서 보관되었다. 결과로 얻은 플레이트는 120시간까지 동안 사용될 수 있다. 제 1 서브-배양으로부터 제 2 서브-배양이 TSA (또는 다른 적절한 배지) 상에 스트레킹되었다. 결과로 얻은 플레이트가 다음으로 35 ± 2℃에서 16 내지 24시간 동안 배양되었다. 제 2 서브-배양은 이것이 처음 배양으로부터 나온 시간부터 출발하여 24시간 이내에 사용되어야 한다. 제 2 서브-배양을 사용하여, 단리된 콜로니를 무균적으로 아가 플레이트로부터 가져왔고, 100 mL의 TSB (또는 다른 적절한 액체 배지)와 함께 접종하였다. 다음으로 배양액이 습윤화된 배양기에서 궤도 진탕기 상에 배치되었으며, 200 rpm에서 35 ± 2℃로 16 내지 24시간 동안 배양되었다. 희석된 유기체의 3개 시료 (각각 200 μL)가 TSA 상의 일련의 희석 및 스폿 도말에 의해 접종물 검토에 사용되었다. 배양 조건 및 배양 시간은 초기 접종물 밀도가 약 1.0 × 108개 CFU/mL이 되도록 산출되었다. 희석 범위는 적절한 일련의 희석 (예로, 9 mL 무균 PBS 내에 1 mL의 108개 CFU/mL으로 107개 CFU/mL의 희석을 준비함)을 무균적으로 수행함으로써 준비되었다. 최종 농도가 일련의 희석 및 스폿 플레이트 계수에 의해 검증되었다. 예로, Gaudy, A.F., Abu-Niaaj, F., Gaudy, E.T., Statistical study of spot plate technique for viable cell counts. Applied Microbiology, Vol 11, 1962 pp. 305-309 참조.
2.2 시료 포획 및 접종물 조정:
플레이트는 스터릴린 96웰 둥근바닥 마이크로타이터 플레이드 (P/N H511A)를 사용하여 세 벌씩 준비되었고, 여기서 플레이트에 100 μL의 희석된 동적 범위의 박테리아가 로딩되었다. 예시적인 플레이트 설정은 도 75c에 제시된다.
2.3 살아있는 균주의 준비:
살아있는 균주는 실험 당일에 신선하게 준비되었다. 살아있는 균주 희석물이 광으로부터 보호되었다. 살아있는 균주 처리가 15 mL 무균 원추형 튜브를 사용하여 하기에 기술된 바와 같이 무균적으로 준비되었다.
처리 1 (레사주린 또는 "REZ"):
작동 균주가 제조사의 지침에 따라 준비되었다. 레사주린 염이 50 mM MgCl2, 0.003% 데옥시콜레이트를 갖는 PBS pH 6.0에서 10 mM 스톡 용액을 제조하는데 사용되었다. 스톡 용액이 균질한 현탁액이 생산될 때까지 볼텍싱에 의해 혼합되었다. 스톡 용액은 사용될 때까지 암소에 보관되었다.
2.4 테스트 비품 제조:
분광광도계가 설정되고 제조사의 SOP에 따라 측정되었다. 데이타 프로그램이 배양액을 여기시키고 이의 방출 세기를 판독하도록 설정되었다. 작동 균주 (REZ의 경우 20 μL)의 적절한 부피가 무균적으로 첨가되었고, 결과로 얻은 혼합물이 각각의 웰에 피펫 혼합에 의해 철저하게 혼합되었다. 플레이트가 광으로부터 보호되었다.
2.5 시료 획득, 배양 및 검출:
정확한 접종 시간이 로그북에 및 디바이스 상에 기록되었다. 플레이트가 37℃에서 200 rpm으로 배양되었고, 광으로부터 보호되었다. 플레이트가 판독되었고, 530 nm 여기에서 기록되었고, 600 nm 방출을 검출하였다. 플레이트가 커버되었으며, 판독 사이에 37℃ 배양기, 200 rpm으로 회복되었다. 이러한 절차가 테스트 주기 동안 30분마다 수행되었다. 테스트 주기는 6시간이었다. 다양한 농도의 박테리아에서 레사주린의 역학적 분석 결과는 도 75a 및 75b에 도시된다.
실시예 3: HeLa 세포의 선택적 용출 및 포유동물 세포의 존재 시 박테리아 세포의 선택적 검출
3.1 시뮬레이션된 공장 시료 제조:
* RPMI에서 104개 세포/100 μL까지 성장된 HeLa
* 박테리아 (E. coli ATCC 25922)가 "양성 테스트 시료"에 HeLa + RPMI 유체에서 105개 CFU/mL의 최종 농도까지 첨가되었다.
3.2 시료 획득 (액체):
* 레사주린을 포함한 20 μL의 다양한 염료 제형물이 "양성 테스트 시료" 또는 HeLa 단독을 포함하는 웰에 세 벌씩 첨가되었다.
3.3 시료 획득 (스폰지):
* 20 μL의 다양한 염료 제형물이 스폰지 시료에 첨가되었고, 포화되도록 하였다. 스폰지가 "양성 테스트 시료" 또는 HeLa 단독을 포함하는 웰에 무균의 집게를 배치하고 무균의 피펫 팁으로 침지시킴으로써 세 벌씩 노출되었다. 도 76a 참조.
3.4 시료 판독 (액체 및 스폰지):
* 플레이트가 플레이트 판독기에 37℃로 배치되고, 550 nm 여기에서 판독하여, 590 nm 방출을 검출하였다.
* 30분마다 판독.
* 플레이트가 판독 사이에 37℃로 5% CO2에서 유지되었다.
3.5 데이타 획득 및 +/- 세포:
* 역학적 판독 결과: 시간에 걸친 형광의 증가는 양성 신호를 나타낸다.
* 120분부터 240분까지 제시된 기울기
* 기울기의 차이는 양성/음성 세포의 기초가 되었다.
반복 테스트 및 대조군:
* 세 벌씩 수행된 테스트
* 각각의 테스트는 양성 (105개 CFU/mL 박테리아) 및 대조군 (104개 HeLa 세포 단독)과 비교되었다.
* 마스터 대조군:
* 음성: PBS 단독, HeLa 또는 박테리아 없음 + 기저선 염료 (10 mM 레사주린, 50 mM MgCl2, 0.005% 데옥시콜레이트)
* 양성: PBS 단독, + 105개 박테리아 + 기저선 염료
스폰지의 존재 또는 부재 시 다양한 염료 제형물로의 역학적 형광 측정은 도 76b 내지 76g에 도시된다. 스폰지의 존재 또는 부재 시 역학적 측정의 평균 기울기가 도 76h 및 76i에 요약되어 있다.
실시예 4: 간섭 검정법
4.1 배양액/접종물 제조:
극저온냉동 스톡을 (-70℃에서) 사용하여, 박테리아 유기체의 제 1 서브-배양이 TSA (또는 다른 적절한 배지) 상에 스트레킹되었다. 다음으로 플레이트가 35 ± 2℃에서 16 내지 24시간 동안 배양되었고, 파라필름 (또는 유사한 재료)에 싸여 4℃에서 보관되었다. 결과로 얻은 플레이트는 120시간까지 동안 사용될 수 있다. 제 1 서브-배양으로부터 제 2 서브-배양이 TSA (또는 다른 적절한 배지) 상에 스트레킹되었다. 결과로 얻은 플레이트는 다음으로 35 ± 2℃에서 16 내지 24시간 동안 배양되었다. 제 2 서브-배양은 이것이 처음 배양으로부터 나온 시간부터 출발하여 24시간 이내에 사용되어야 한다. 제 2 서브-배양을 사용하여, 단리된 콜로니를 무균적으로 아가 플레이트로부터 가져왔고, 100 mL의 TSB (또는 다른 적절한 액체 배지)와 함께 접종하였다. 다음으로 배양액이 습윤화된 배양기에서 궤도 진탕기 상에 배치되었으며, 200 rpm에서 35 ± 2℃로 16 내지 24시간 동안 배양되었다. 희석된 유기체의 3개 시료 (각각 200 μL)가 TSA 상의 일련의 희석 및 스폿 도말에 의해 접종물 검토에 사용되었다. 배양 조건 및 배양 시간은 초기 접종물 밀도가 약 1.0 × 108개 CFU/mL이 되도록 산출되었다. 희석 범위는 적절한 일련의 희석 (예로, 9 mL 무균 PBS 내에 1 mL의 108개 CFU/mL으로 107개 CFU/mL의 희석을 준비함)을 무균적으로 수행함으로써 준비되었다. 최종 농도가 일련의 희석 및 스폿 플레이트 계수에 의해 검증되었다. 예로, Gaudy, A.F., Abu-Niaaj, F., Gaudy, E.T., Statistical study of spot plate technique for viable cell counts. Applied Microbiology, Vol 11, 1962 pp. 305-309 참조.
간섭 검정법에 사용된 다양한 시료의 요약
Figure pct00011
4.2 시료 포획 및 접종물 조정:
플레이트는 스터릴린 96웰 둥근바닥 마이크로타이터 플레이드 (P/N H511A)를 사용하여 세 벌씩 준비되었고, 여기서 플레이트에 100 μL의 희석된 동적 범위의 박테리아가 로딩되었다. 예시적인 플레이트 설정은 도 75c에 제시된다.
4.3 살아있는 균주의 준비:
살아있는 균주는 실험 당일에 신선하게 준비되었다. 살아있는 균주 희석물이 광으로부터 보호되었다. 살아있는 균주 처리가 15 mL 무균의 원추형 튜브를 사용하여 하기에 기술된 바와 같이 무균적으로 준비되었다.
처리 1 (레사주린 또는 "REZ"):
작동 균주가 제조사의 지침에 따라 준비되었다. 레사주린 염이 0.005% 데옥시콜레이트, 0.1% v/v 트리톤 X-100, 2.5 mg/L 암포테리신 B, 50 mM MgCl2을 포함한 PBS pH 6.0에서 10 mM 레사주린 용액을 제조하는데 사용되었다. 스톡 용액이 균질한 현탁액이 생산될 때까지 볼텍싱에 의해 혼합된 다음, 사용될 때까지 암소에 보관되었다.
4.4 테스트 비품 제조:
분광광도계가 설정되고 제조사의 SOP에 따라 측정되었다. 데이타 프로그램이 배양액을 여기시키고 이의 방출 세기를 판독하도록 설정되었다. 작동 균주 (REZ의 경우 20 μL)의 적절한 부피가 무균적으로 첨가되었고, 결과로 얻은 혼합물이 각각의 웰에 피펫 혼합에 의해 철저하게 혼합되었다. 플레이트가 광으로부터 보호되었다.
4.5 시료 획득, 배양 및 검출:
정확한 접종 시간이 로그북에 및 디바이스 상에 기록되었다. 플레이트가 37℃에서 200 rpm으로 배양되었고, 광으로부터 보호되었다. 플레이트가 판독되었고, 530 nm 여기에서 기록되었고, 600 nm 방출을 검출하였다. 플레이트가 커버되었으며, 판독 사이에 37℃ 배양기, 200 rpm으로 회복되었다. 이러한 절차가 테스트 주기 동안 30분마다 수행되었다. 테스트 주기는 6시간이었다.
다양한 간섭 요인의 효과가 도 76a 및 76d에 도시된다.
실시예 5: 살아있는 균주 검정법의 실패 모드
5.1 배양액/접종물 제조:
극저온냉동 스톡을 (-70℃에서) 사용하여, 박테리아 유기체의 제 1 서브-배양이 TSA (또는 다른 적절한 배지) 상에 스트레킹되었다. 다음으로 플레이트가 35 ± 2℃에서 16 내지 24시간 동안 배양되었고, 파라필름 (또는 유사한 재료)에 싸여 4℃에서 보관되었다. 결과로 얻은 플레이트는 120시간까지 동안 사용될 수 있다. 제 1 서브-배양으로부터 제 2 서브-배양이 TSA (또는 다른 적절한 배지) 상에 스트레킹되었다. 결과로 얻은 플레이트는 다음으로 35 ± 2℃에서 16 내지 24시간 동안 배양되었다. 제 2 서브-배양은 이것이 처음 배양으로부터 나온 시간부터 출발하여 24시간 이내에 사용되어야 한다. 제 2 서브-배양을 사용하여, 단리된 콜로니를 무균적으로 아가 플레이트로부터 가져왔고, 100 mL의 TSB (또는 다른 적절한 액체 배지)와 함께 접종하였다. 다음으로 배양액이 습윤화된 배양기에서 궤도 진탕기 상에 배치되었으며, 200 rpm에서 35 ± 2℃로 16 내지 24시간 동안 배양되었다. 희석된 유기체의 3개 시료 (각각 200 μL)가 TSA 상의 일련의 희석 및 스폿 도말에 의해 접종물 검토에 사용되었다. 배양 조건 및 배양 시간은 초기 접종물 밀도가 약 1.0 × 108개 CFU/mL이 되도록 산출되었다. 희석 범위는 적절한 일련의 희석 (예로, 9 mL 무균 PBS 내에 1 mL의 108개 CFU/mL 또는 금식 상태의 시뮬레이션된 소장 유체 (FaSSIF)로 107개 CFU/mL의 희석물을 준비함)을 무균적으로 수행함으로써 준비되었다. 최종 농도가 일련의 희석 및 스폿 플레이트 계수에 의해 검증되었다. 예로, Gaudy, A.F., Abu-Niaaj, F., Gaudy, E.T., Statistical study of spot plate technique for viable cell counts. Applied Microbiology, Vol 11, 1962 pp. 305-309 참조.
실패 모드의 시뮬레이션
1: 위에서 개방: FaSSIF pH 2에서 희석
2: 결장에서 개방: 분변을 모방하도록 FaSSIF에서 제조된 1012개 CFU/mL 대장균
5.2 시료 포획 및 접종물 조정:
플레이트가 스터릴린 96웰 둥근바닥 마이크로타이터 플레이드 (P/N H511A)를 사용하여 세 벌씩 준비되었고, 여기서 플레이트에 100 μL의 희석된 동적 범위의 박테리아가 로딩되었다. 예시적인 플레이트 설정은 도 75c에 제시된다.
5.3 살아있는 균주의 준비:
살아있는 균주는 실험 당일에 신선하게 준비되었다. 살아있는 균주 희석물이 광으로부터 보호되었다. 살아있는 균주 처리가 15 mL 무균의 원추형 튜브를 사용하여 하기에 기술된 바와 같이 무균적으로 준비되었다.
처리 1 (레사주린 또는 "REZ"):
작동 균주가 제조사의 지침에 따라 준비되었다. 레사주린 염이 0.005% 데옥시콜레이트, 0.1% v/v 트리톤 X-100, 2.5 mg/L 암포테리신 B, 50 mM MgCl2를 포함한 PBS pH 6.0에서 10 mM 레사주린 용액을 제조하는데 사용되었다. 스톡 용액이 균질한 현탁액이 생산될 때까지 볼텍싱에 의해 혼합된 다음, 사용될 때까지 암소에 보관되었다.
5.4 테스트 비품 제조:
분광광도계가 설정되고 제조사의 SOP에 따라 측정된다. 데이타 프로그램이 배양액을 여기시키고 이의 방출 세기를 판독하도록 설정된다. 작동 균주 (REZ의 경우 20 μL)의 적절한 부피가 무균적으로 첨가된다. 각각의 웰에서 피펫 혼합에 의해 철저하게 혼합된다. 각각의 웰을 위해 새로운 팁을 사용한다. 플레이트가 광으로부터 보호된다.
5.5 시료 획득, 배양 및 검출:
정확한 접종 시간이 로그북에 및 디바이스 상에 기록되었다. 플레이트가 37℃에서 200 rpm으로 배양되었고, 광으로부터 보호되었다. 플레이트가 판독되었고, 530 nm 여기에서 기록되었고, 600 nm 방출을 검출하였다. 플레이트가 커버되었으며, 판독 사이에 37℃ 배양기, 200 rpm으로 회복되었다. 이러한 절차가 테스트 주기 동안 30분마다 수행되었다. 테스트 주기는 6시간이었다.
시뮬레이션된 실패 모드 및 SIBO의 초기 검출은 도 78a 및 78e에 도시된다.
실시예 6: 공장 십이지장 흡인물 (MDB) 검정법
6.1` 실험 설계
임상적 십이장 흡인물로부터 피험자 "MDB"가 분량의 수 및 무균도 테스트에 기초하여 선택되었다.
6.2 배양액/접종물 제조:
극저온냉동 스톡을 (-70℃에서) 사용하여, 박테리아 유기체의 제 1 서브-배양이 TSA (또는 다른 적절한 배지) 상에 스트레킹되었다. 다음으로 플레이트가 35 ± 2℃에서 16 내지 24시간 동안 배양되었고, 파라필름 (또는 유사한 재료)에 싸여 4℃에서 보관되었다. 결과로 얻은 플레이트는 120시간까지 동안 사용될 수 있다. 제 1 서브-배양으로부터 제 2 서브-배양이 TSA (또는 다른 적절한 배지) 상에 스트레킹되었다. 결과로 얻은 플레이트는 다음으로 35 ± 2℃에서 16 내지 24시간 동안 배양되었다. 제 2 서브-배양은 이것이 처음 배양으로부터 나온 시간부터 출발하여 24시간 이내에 사용되어야 한다. 제 2 서브-배양을 사용하여, 단리된 콜로니를 무균적으로 아가 플레이트로부터 가져왔고, 100 mL의 TSB (또는 다른 적절한 액체 배지)와 함께 접종하였다. 다음으로 배양액이 습윤화된 배양기에서 궤도 진탕기 상에 배치되었으며, 200 rpm에서 35 ± 2℃로 16 내지 24시간 동안 배양되었다. 희석된 유기체의 3개 시료 (각각 200 μL)가 TSA 상의 일련의 희석 및 스폿 도말에 의해 접종물 검토에 사용되었다. 배양 조건 및 배양 시간은 초기 접종물 밀도가 약 1.0 × 108개 CFU/mL이 되도록 산출되었다. 희석 범위는 적절한 일련의 희석 (예로, 9 mL 무균 PBS 내에 1 mL의 108개 CFU/mL 또는 FaSSIF로 107개 CFU/mL의 희석물을 준비함)을 무균적으로 수행함으로써 준비되었다. 최종 농도가 일련의 희석 및 스폿 플레이트 계수에 의해 검증되었다. 예로, Gaudy, A.F., Abu-Niaaj, F., Gaudy, E.T., Statistical study of spot plate technique for viable cell counts. Applied Microbiology, Vol 11, 1962 pp. 305-309 참조. pH 측정이 수행되었다.
6.3 시료 포획 및 접종물 조정:
플레이트가 스터릴린 96웰 둥근바닥 마이크로타이터 플레이드 (P/N H511A)를 사용하여 세 벌씩 준비되었고, 여기서 플레이트에 100 μL의 희석된 동적 범위의 박테리아가 로딩되었다. 예시적인 플레이트 설정은 도 79a에 제시된다.
6.4 살아있는 균주의 준비:
살아있는 균주는 실험 당일에 신선하게 준비되었다. 살아있는 균주 희석물이 광으로부터 보호되었다. 살아있는 균주 처리가 15 mL 무균의 원추형 튜브를 사용하여 하기에 기술된 바와 같이 무균적으로 준비되었다.
처리 1 (레사주린 또는 "REZ"):
작동 균주가 제조사의 지침에 따라 준비되었다. 레사주린 염이 0.005% 데옥시콜레이트, 0.1% v/v 트리톤 X-100, 2.5 mg/L 암포테리신 B, 50 mM MgCl2를 포함한 PBS pH 6.0에서 10 mM 레사주린 용액을 제조하는데 사용되었다. 스톡 용액이 균질한 현탁액이 생산될 때까지 볼텍싱에 의해 혼합된 다음, 사용될 때까지 암소에 보관되었다.
6.5 테스트 비품 제조:
분광광도계가 설정되고 제조사의 SOP에 따라 측정된다. 데이타 프로그램이 배양액을 여기시키고 이의 방출 세기를 판독하도록 설정된다. 작동 균주 (REZ의 경우 20 μL)의 적절한 부피가 무균적으로 첨가된다. 각각의 웰에서 피펫 혼합에 의해 철저하게 혼합된다. 각각의 웰을 위해 새로운 팁을 사용한다. 플레이트가 광으로부터 보호된다.
5.5 시료 획득, 배양 및 검출:
정확한 접종 시간이 로그북에 및 디바이스 상에 기록되었다. 플레이트가 37℃에서 200 rpm으로 배양되었고, 광으로부터 보호되었다. 플레이트가 판독되었고, 530 nm 여기에서 기록되었고, 600 nm 방출을 검출하였다. 플레이트가 커버되었으며, 판독 사이에 37℃ 배양기, 200 rpm으로 회복되었다. 이러한 절차가 테스트 주기 동안 30분마다 수행되었다. 테스트 주기는 6시간이었다.
도 79b는 다양한 농도의 대장균으로 스파이크된 십이지장 흡인물에서 시간 경과 시 좌표화된 형광 검출을 도시한다. 데이타는 스파이크된 십이지장 시료로부터 강한 신호 반응이 존재하고, 이는 시뮬레이션된 데이타와 양호하게 부합하는 점을 보여주었다.
실시예 7: 공장 시료로의 살아있는 세포 염색 검정법의 시뮬레이션된 성능
7.1 시뮬레이션된 방법론
* 모든 시뮬레이션된 조건의 매트릭스가 96웰 플레이트 상에 생성되어, 이의 위치가 할당되었다.
* 시뮬레이션된 조건은 다음을 포함한다:
* pH 6, pH 6.5, pH 7
* 담즙 1.3, 3, 5.5 mM
* 뮤신 0.5%, 1%, 1.5%
* 효모 102, 103, 104개 CFU/mL
* FaSSIF에서의 75% 말 혈청
* 시뮬레이션된 유기체 스파이크가 96웰 플레이트 매트릭스를 교차하여 생성되고, 오버레이되었다.
* 그램 음성 믹스 (E. coli, P. aeruginosa, K. pneumoniae)
* 그램 양성 믹스 (S. aureus, S. mutans, E. faecalis)
* 전체 믹스: 모두 6개 균주
* 각각의 동적 범위: 107, 106, 105, 104, 0개 CFU/mL
* HeLa (50 μL에서의 104개 CFU/mL)의 존재 시 시행된 모든 테스트
*
Figure pct00012
액체 염료 (100 μL 시료 내의 20 μL)로의 테스트
* 330분에 걸쳐 기울기 판독
* 초기 신호 (처음 30분) 및 후기 신호 (총 330분에 걸친 기울기)를 사용한 알고리즘
7.2 스파이크된 인간 시료 방법론:
* 인간 십이지장 "DiBaise" 시료의 믹스 풀
* 시료 풀은 다음을 포함한다.
Figure pct00013
* 시뮬레이션된 유기체 스파이크가 96웰 플레이트 매트릭스를 교차하여 생성되고, 오버레이되었다.
* 그램 음성 믹스 (E. coli, P. aeruginosa, K. pneumoniae)
* 그램 양성 믹스 (S. aureus, S. mutans, E. faecalis)
* 전체 믹스: 모두 6개 균주
* 각각의 동적 범위: 107, 106, 105, 104, 0개 CFU/mL
* 액체 염료 (100 μL 시료 내의 20 μL)로의 테스트
* 330분에 걸쳐 기울기 판독
* 초기 신호 (처음 30분) 및 후기 신호 (총 330분에 걸친 기울기)를 사용한 알고리즘
테스트된 실패 모드
Figure pct00014
도 80a는 공장 시료로의 시뮬레이션된 성능을 도시하고, 도 80a는 인간 십이지장 시료로의 시뮬레이션된 성능을 도시하며, 여기서 Pe = (PP+PN) × (PP+NP)/N^2 + (PN+NN)×(NP+NN)/N^2. 제로와 동등한 카파 통계는 부합이 거의 우연인 것을 나타내고, 카파 1.0은 완벽한 부합을 나타내고, 0 내지 0.4는 약한 부합을 나타내고, 0.4 내지 0.75는 합리적 내지 양호한 부합을 나타내고, 0.75 이상은 탁월한 부합을 나타낸다 (Fleiss 1981).
실시예 8: 혐기성 박테리아-농축된 분변 및 십이지장 시료를 사용한 레사주린-기반의 생존가능한 박테리아 세포 정량화 검정법의 시뮬레이션된 성능
레사주린-기반의 생존가능한 박테리아 세포 정량화의 하부 검출 한계를 인간 장관에서 발견되는 조건과 유사한 조건 하에서 평가하기 위하여, 다음의 실험이 혐기성 박테리아에서 농축된 분변 및 십이지장 임상 시료 풀을 사용하여 수행되었다.
분변 슬러리의 단리물 풀 또는 십이지장 흡인물의 단리물 풀로 구성된 임상 시료가 엄격한 혐기성 조건 하에 혐기성 농축 배지 (강화된 클로스트리디아 배지 (RCM))에 접종하는데 사용되었다. 시료가 37℃에서 24시간 동안 농축되었고, 107 내지 102개 CFU/mL를 목표로 하는 동적 희석 범위가 액체 형식 (분변 슬러리가 모방된 분변 유체 유사체 (SFFA; 1:7.5 분변 물질:PBS)를 형성하도록 희석되고, 십이지장 흡인물은 모방된 공장 유체 유사물 (SJFA; 1:1:1 cRPMI:트립신 소이 액체배지;FASSIF-V2 (금식 상태의 시뮬레이션된 테스트 유체 버전 2; BIORELVANT), pH 6.5) 또는 검정 패드 (스폰지) 형식 (패드 테스트를 목표로 한 1 × 105개 CFU/mL) 둘 중 하나로 제조되었다. 대조군으로서, 동일한 희석 범위가 포스페이트-완충 식염수 (PBS)에서 제조되었다. 총 박테리아 계수 (TBC)가 96웰 평편 플레이트 형식을 사용한 실시예 2 내지 6에서 상기 기술된 레사주린 검정법을 사용하여 결정되었다. 형광이 플레이트 판독기 분광광도계를 사용하여 550 nm 여기 및 590 nm 방출에서 작성된 역학적 판독으로 검출되었다. 임상 시료의 미지의 성장 특징으로 인해, 목표 CFU 범위는 후속적 생존가능한 플레이트 계수에 의해 검증된 바와 같이 로그 1의 차이가 생겨, 108 내지 104개 CFU/mL의 동적 범위를 유도하였다. 검정법은 역학적으로 330분까지 수행되어 데이타가 수집되었다. 검정법은 또한 22시간 (1,320분) 동안 전개되었고, 데이타 집합이 비교되었다. 종결점 대조군으로서, 검정 플레이트가 종결점을 입증하기 위하여 혐기성 조건 하에 밤새 방치되었다.
도 130에 도시된 바와 같이, 검정법은 테스트된 전체 동적 범위에 걸쳐 (예로, 1 × 109 내지 1 × 104개) 액체 형식의 혼합된 임상 단리물 모두를 검출할 수 있었다. 게다가. 도 130에서 역시 도시된 바와 같이, 검정법은 검정 패드 형식의 임상 단리물 풀을 성공적으로 검출하였다. 박테리아-포함 시료 모두가 높게 점수가 매겨졌고 가장 높은 평균 기저선 대조군 초과의 표준 오차 3의 기울기 (4.86 + (3 × 0.16)) = 5.34. 이러한 실험은 레사주린-기반의 검정법이 CFU의 동적 범위에 걸쳐 복합 박테리아 조성물에서 총 박테리아 계수를 효과적으로 정량하는데 사용될 수 있다.
실시예 9: 혐기성 박테리아 시료를 사용한 레사주린-기반의 생존가능한 박테리아 세포 정량화 검정법의 시뮬레이션된 성능
레사주린-기반의 생존가능한 박테리아 세포 정량화 검정법이 중간-대수 증식기로 성장한 혐기성 박테리아 균주의 군집을 검출하고 정량하는 능력을 평가하기 위하여, 다음의 실험이 엄격한 혐기성 미생물 (유형화되지 않음), 뿐만 아니라 기탁된 분석 균주 (ATCC)로 구성된 임상적으로 유래된 분변 시료를 사용하여 수행되었다.
시료는 중간-대수 증식기로 성장한 박테리아 균주 (이들이 가장 대사적으로 활발한 시기)로 구성되었다. 임의의 특정한 이론에 얽매이지 않지만, 대수-증식기에 성장한 박테리아는 레사주린이 환원될 때 더 강한 형광 신호를 생산하기 때문에 하부 검출 한계 (예로, 1 × 103개 CFU/mL)를 유도하는 더 많은 NADH 활성을 포함해야 한다. 박테리아 균주 Bacteroides vulgatus (ATCC 29327), Bacteroides vulgatus (ATCC 8482), Clostridium butyricum (ATCC 19398), Clostridium perfringens (ATCC 13124), Clostridium sporogenes (ATCC 7955) 및 임상 단리물이 RCM 배지를 엄격한 혐기성 조건 하에 24시간 동안 37℃에서 접종하는데 사용되었다. 성장 시료는 2, 4, 6 및 24시간에 획득되었고, SJFA에 희석되었으며, 총 박테리아 계수 (TBC)가 액체 형식을 사용한 96웰 평편 플레이트 형식을 사용하는 실시예 2 내지 6에서 상기 기술된 레사주린 검정법을 사용하여 결정되었다. 형광이 플레이트 판독기 분광광도계를 사용하여 550 nm 여기 및 590 nm 방출에서 작성된 역학적 판독으로 검출되었다. PBS 대조군이 배지 환원 효과를 평가하고 신호 대조군으로서 작용하는데 사용되었다. 검정법은 역학적으로 330분까지 수행되어 데이타가 수집되었다.
도 131a 및 131b에 도시된 바와 같이, 중간-대수 증식기에 성장하고 수집된 박테리아는 검정법에 사용될 때 증가된 신호 검출을 나타내었다. 예를 들면, 증가된 신호가 균주, 1　×　103개 CFU/mL로 검출가능한 Clostridium butyricum (ATCC 19398), Clostridium perfringens (ATCC 13124) 및 임상 단리물로 검출되었다.
실시예 10: 미세공기친화성 및 혐기성 조건 하에 혐기성 박테리아 시료를 사용한 레사주린-기반의 생존가능한 박테리아 세포 정량화 검정법의 시뮬레이션된 성능
미세공기친화성 또는 엄격한 혐기성 조건 하에 수행된 레사주린-기반의 생존가능한 박테리아 세포 정량화 검정법의 하부 검출 한계를 평가하기 위하여, 다음의 실험이 수행되었다.
여섯 개의 테스트 패널이 박테리아 균주 Bacteroides vulgatus (ATCC 8482), Clostridium butyricum (ATCC 19398), Clostridium sporogenes (ATCC 7955) 및 엄격한 혐기성 박테리아를 포함하는 두 개의 비-유형화된 임상 단리물이 RCM 배지를 엄격한 혐기성 조건 하에 24시간 동안 37℃에서 접종하는데 사용되었다. 각각의 패널은 박테리아를 액체 형식으로 107 내지 102개 CFU/mL의 동적 범위에서 SJFA에 희석함으로써 제조되었고, 총 박테리아 계수 (TBC)가 상기에 기술된 레사주린 검정법을 사용하여 결정되었다. PBS 대조군이 배지 환원 효과를 평가하고 신호 대조군으로서 작용하는데 사용되었다. 패널은 엄격한 염기성 조건 하에 제조되었고, 5개의 패널이 37℃에서 배양되었으며, 다음의 시간대: 90분, 150분, 270분, 330분 및 24시간에 검정되었다. 두 벌의 플레이트가 미세공기친화성 조건도 역시 검정된 것을 입증하도록 플레이트 밀봉을 사용하여 오일 하에 역학적으로 전개되었다. 플레이트 계수가 후속적 생존가능한 플레이트 계수에 의해 검증되었다. 호기성 스크리닝 플레이트도 역시 조건부 혐기성 조건에 의해 유발된 거짓 양성을 제거하도록 전개되었다. 총 박테리아 계수 (TBC)가 실시예 2 내지 6에서 상기 기술된 레사주린 검정법을 사용하여 결정되었다. 형광이 플레이트 판독기 분광광도계를 사용하여 550 nm 여기 및 590 nm 방출에서 작성된 역학적 판독으로 검출되었다. 검정법은 역학적으로 330분까지 수행되어 데이타가 수집되었다. 검정법은 또한 22시간 (1,320분) 동안 전개되었고, 데이타 집합이 비교되었다. 종결점 대조군으로서, 검정 플레이트가 종결점을 입증하기 위하여 혐기성 조건 하에 밤새 방치되었다.
도 132a, 132b 및 132c에 도시된 바와 같이, Clostridium butyricum (ATCC 19398), 뿐만 아니라 하나의 임상 시료 (RNA 6)는 엄격한 혐기성 및 미세공기친화성 조건 둘 다를 사용하여 1 × 105개 CFU/mL 미만으로 검출되었다. 또한, 엄격한 혐기성 조건이 C. butyricum의 검출을 개선하였다. 검정법은 또한 연장된 역학적 판독 (예로, 24시간) 동안 혼합된 임상 단리물을 1 × 102개 CFU/mL 농도까지 검출할 수 있었다. 호기성 조건 하에 수행된 대조군 검정법은 혐기성 조건의 검출을 검증하였지만, 낮은 수준의 조건부 혐기성 미생물이 임상 단리물을 사용한 검정법에서 검출되었다.
실시예 11: 연장된 역학적 판독 기간을 사용하여 혐기성 박테리아 시료를 사용한 레사주린-기반의 생존가능한 박테리아 세포 정량화 검정법의 시뮬레이션된 성능
역학적 검정이 판독되는 시간의 연장된 기간이 레사주린-기반의 생존가능한 박테리아 세포 정량화 검정법의 하부 검출 한계를 개선하는지 여부를 평가하기 위하여, 다음의 실험이 수행되었다 (예로, 본원에 참고문헌으로 통합되는 Van den Driessche et al. (2014) 98: 31-4 참조).
호기성 박테리아 균주 대장균 (ATCC 25922), Staphylococcus aureus (ATCC 29213), Klebsiella pneumoniae (ATCC 4352), Pseudomonas aeruginosa (ATCC 15442), Enterobacter aerogenes (ATCC 13048), Streptococcus mutans (ATCC 700610), Enterococcus faecalis (ATCC 49533) 및 Proteus mirabilis (ATCC 7002)로 구성된 시료가 RCM 배지를 호기성 조건 하에 24시간 동안 37℃에서 접종하는데 사용되었다. 각각의 패널은 박테리아를 액체 형식으로 108 내지 102개 CFU/mL의 동적 범위에서 SJFA에 희석함으로써 제조되었고, 총 박테리아 계수 (TBC)가 액체 형식으로 96웰 편평 플레이트 형식을 사용하는 실시예 2 내지 6에서 상기 기술된 레사주린 검정법을 사용하여 결정되었다. 형광이 플레이트 판독기 분광광도계를 사용하여 550 nm 여기 및 590 nm 방출에서 작성된 역학적 판독으로 검출되었다. PBS대조군이 배지 환원 효과를 평가하고 신호 대조군으로 작용하는데 사용되었다. 검정법이 세 개의 분리된 플레이트 상에서 3일 동안 매일 박테리아 균주의 상이한 성장 프로파일 및 조건을 축적하도록 전개되었다. 검정법은 역학적으로 330분까지 수행되어 데이타가 수집되었다. 검정법은 또한 22시간 (1,320분) 동안 전개되었고, 데이타 집합이 비교되었다.
도 133a 내지 133h, 134a, 134b, 135a 내지 135d 및 136a 내지 136d에 도시된 바와 같이, 검정법은 가장 낮은 검출 수준 (LLOD) 1 × 104개 CFU/mL을 갖는 S. aureus (ATCC 29213) 및 1 × 104개 CFU/mL의 LLOD를 갖는 S. mutans (ATCC 700610)를 제외하고, 전체 동적 범위에 걸쳐 박테리아 균주 모두를 검출할 수 있었다. 게다가, E. aerogenes (ATCC 13048)는 박테리아 균주의 시험관내 성장 조건으로 인한 거짓 음성 결과인 것으로 보이는 이중 피크 (도 136a 내지 136d)를 나타내었다. 따라서, 본 실험은 역학적 검정이 판독되는 시간의 연장된 기간이 검정법의 하부 검출 한계를 개선하는 것으로 밝혀준다.
분석물 희석 및 배양 실시예
실시예 1: 10 2 개 CFU/mL 내지 10 8 개 CFU/mL의 동적 범위를 갖는 시료에서 박테리아 계수의 직접 광학적 검출
시료에서 박테리아의 농도는 시료를 통과한 광의 흡광도를 측정함으로써 검출될 수 있다. 투과율 (T) 및 광학 밀도 (OD)는 광의 흡광도를 표현하는 두 개의 공통 방식이다. 투과율 (T)는 정상적으로 단일성 (예로, 흡광도 없음 및 광의 전부 투과)의 백분율 또는 분획으로서 표현된다. OD는 투과의 음성 대수로서 표현된다.
전형적인 광학 검출 시스템은 시료를 보유하는 용기, 뿐만 아니라 광원 및 광 검출기를 포함한다. OD600 (600 nm의 파장에서 측정된 시료의 흡광도 또는 광학 밀도)은 세포 집단의 성장을 시간에 걸쳐 측정할 때 이러한 파장이 세포가 UV 광 하에 일어날 수 있는 바와 같이 살상하지 않을 것이기 때문에 UV 분광분석법에 바람직하다. UV 광은 또한 박테리아에서 소형 내지 중형 크기의 돌연변이를 유발하고, 잠재적으로는 관심있는 유전자를 변경하거나 파괴하거나, 박테리아 군집의 성장 행동을 변경하는 것으로 확인되어 왔다.
실험은 표준 연구실 벤치탑 분광광도계가 102개 CFU/mL 내지 108개 CFU/mL의 동적 범위에 걸쳐 총 박테리아 계수를 정확하게 예측하는 능력을 평가하도록 시행되었다. 또 다른 목적은 OD를 사용하여 그램 음성 및 그램 양성 유기체를 평가하는데 이들 사이의 차이를 (존재하면) 평가하는 것이었다.
방법 및 재료
두 개의 벤치탑 분광광도계 (스펙 1: Softmax Pro5 소프트웨어 s/n SMP500-14128-ATVW를 사용하고, 흡광도 600 nm에서 작동하는 SpectraMax M5, S/N MV 02773. 스펙 2: 표준 설정 (A = 600 nm)에서 작동하는 세포 밀도 측정기 모델 40, 일련번호 247)가 포스페이트 완충된 식염수에 희석된 그램 음성 (대장균 ATCC 25922 및 DH5-알파) 및 그램 양성 (Staphylococcus epidermidis ATCC 12228) 박테리아의 CFU/mL를 102개 CFU/mL 내지 108개 CFU/mL의 동적 범위에 걸쳐 결정하는데 사용되었다.
결과
대장균의 두 개 균주 (DH5-알파 및 ATCC 25922) 및 S. epidermidis 균주 (ATCC 12228)의 일련 희석을 두 개의 상이한 분광광도계 (OD 스펙 1 및 OD 스펙 2)를 사용하여 테스트한 결과는 다음의 6개 표 및 도 81 내지 82에 나타낸다.
Figure pct00015
Figure pct00016
Figure pct00017
OD를 사용한 희석 담체에서 대장균의 하부 검출 한계는 약 105개 CFU/mL인 것으로 결정되었다. OD를 사용한 희석 담체에서 S. epidermis의 하부 검출 한계는 약 106개 CFU/mL인 것으로 결정되었다. 평가된 두 개의 분광광도계 중에서, 하나 (OD 스펙 1)만이 설계 작동 민감도로 인해 106개 CFU/mL 미만의 CFU/mL 수준을 결정할 수 있었다. 도 81 내지 도 83에 도시된 바와 같이, 희석 담체에서 박테리아의 검출은 비선형적이다. 또한, 표준 연구실 벤치탑 분광광도계는 희석 담체에서 106개 CFU/mL 미만의 총 박테리아 계수를 정확하게 예측하는 것으로 보이지 않는다. 따라서, 위장관으로부터 시료의 직접적인 평가를 위한 광학 검출 검정법은 106개 CFU/mL 초과의 박테리아 계수를 검출하는데 제한되는 것으로 보이고, SIBO와 같은 GI 장애와 연관된 박테리아 수준을 검출하는데 유용하지 않을 수 있다.
실시예 2: 배양된 시료에서 박테리아 계수의 광학 검출
실험은 검출 단계 이전에 배양된 시료에서 박테리아의 광학 검출을 조사하도록 수행되었다. 실험은 위장관으로부터의 시료에 의해 접종되고 이동 중 배양된 무균의 배지를 포함하는 섭취가능한 디바이스를 시뮬레이션하였다. 시간 경과 시 박테리아의 성장이 초기 접종물 밀도의 추정을 제공하기 위하여 초기 접종물로 역추적되었다.
실험은 OD 방법이 위장관에서 박테리아 계수의 수준을 반영하는 동적 범위에 걸쳐 총 박테리아 계수를 정확하게 예측할 뿐만 아니라 그램 음성 및 그램 양성 박테리아의 검출 사이의 차이 (존재하면)를 평가하는 능력도 역시 평가하였다.
재료 및 방법
표준 벤치탑 분광광도계 (스펙 1: Softmax Pro5 소프트웨어 s/n SMP500-14128-ATVW를 사용하고, 흡광도 600 nm에서 작동하는 SpectraMax M5, S/N MV 02773)가 표준 성장 배지 (트립신 소이 액체배지; TSB)에 희석된 그램 음성 (대장균 ATCC 25922) 및 그램 양성 (Staphylococcus epidermidis ATCC 12228) 박테리아의 CFU/mL를 재성장 및 배양 기간 동안 104개 CFU/mL 내지 106개 CFU/mL의 동적 범위에 걸쳐 결정하는데 사용되었다. 시료는 37℃에서 배양 이후에 t = 0, t = 1.5시간, t = 2.25시간, t = 3시간 및 t = 4시간에서 테스트되었다. 실험은 세 번씩 시행되었다.
결과
다음의 표 및 도 84에 도시된 바와 같이, 박테리아 시료와 함께 무균 배지의 접종 및 배양 및 광학 밀도에 대한 세포 테스트는 초기 접종물 밀도의 정확한 예측 (p = 0.005)을 허용하였다.
배양 기간에 이어진 OD의 사용은 대장균 ATCC 25922 (도 84a) 및 S. epidermidis ATCC 12228 (도 84b)의 초기 접종물 밀도를 예측할 수 있었다. 약 4시간의 배양 시간이 S. epidermidis ATCC 12228의 접종물 밀도를 합리적으로 예측하는데 사용되었다. 초기 접종물 밀도의 결정은 대중균 ATCC 25922의 경우 2.25 및 3시간에 획득될 수 있었다.
이러한 테스트 시스템 하에서, 표준 연구실 벤치탑 분광광도계는 그램 음성 및 그램 양성 유기체 둘 다의 경우 4시간 배양 이후에 104, 105 및 106개 CFU/mL의 초기 접종물 밀도 사이를 정확하게 분별하였다.
포함된 배지/배양 시스템의 사용은 박테리아 계수를 결정하기 위하여 공장 유체와 같은 GI 유체 시료의 직접적인 OD 분석을 수행하는데 여러 장점을 갖는다. 이들은 내부 대조군으로서 시간 = 0에서 기저선 판독의 사용을 포함하여 GI 유체로부터의 가능한 간섭을 설명한다. 항진균제 (예로, 암포테리신 B)의 사용은 또한 시스템으로부터 곰팡이 계수의 성장을 막는데 사용될 수 있다.
Figure pct00018
Figure pct00019
Figure pct00020
초기 박테리아 밀도 104, 105 또는 106개 CFU/mL를 갖는 대장균 및 S. epidermidis의 OD 600을 사용한 테스트로부터의 결과.
실시예 3: 작은 시료 부피의 박테리아 시료 및 시뮬레이션된 공장 유체의 OD 테스트
실시예 2에 기술된 실험과 유사한 추가적인 실험이 두 개의 상이한 시료 부피 (200 μL 및 50 μL)를 사용하여 방법의 견고성을 평가하기 위하여 수행되었다. 이들 실험을 위해 플레이트 판독기가 벤치탑 분광광도계를 대신하여 사용되었다. 실험은 또한 바이오렐리번트사로부터 입수가능한 (BioRelevant, London UK, 카탈로그 번호: V2FA501 로트 번호: 02-1408-07, pH 6.5) 금식 상태의 시뮬레이션된 소장 유체 버전 2 (FaSSIF-V2)에 희석된 접종물을 테스트함으로써 공장 유체로부터의 가능한 간섭 효과를 평가하도록 수행되었다.
재료 및 방법
실험은 배양 기간 또는 0 내지 5시간 이후에 106개 CFU/mL 내지 104개 CFU/mL의 초기 박테리아 농도를 갖는 표준 성장 배지 (TSB) 내에 접종된 그램 음성 (Escherichia coli ATCC 25922) 및 그램 양성 (Staphylococcus epidermidis ATCC 12228) 박테리아 시료의 CFU/mL를 추정하기 위하여 플레이트 판독기 분광광도계를 사용하여 수행되었다. FaSSF-V2 간섭 테스트는 FaSSF-V2에서 105개 CFU/mL로 제조된 초기 박테리아 농도를 사용하였고, 이는 영양 배지 완충액 (FLUKA 트립신 소이 배지; L/N BCBL6035V)을 포함한 웰에 첨가하였다. 박테리아 시료가 영양 완충액으로 1:1 비율로 조합되었다 (예로, 25 μL 시료가 25 μL TSB에 첨가되거나, 100 μL 시료가 100 μL TSB에 첨가되었음). 두 개의 분리된 실험 세트가 수행되었고, 각각의 세트에서 실험은 다섯 벌씩 (n = 5) 시행되었다.
결과
다음의 표는 예시적인 데이타를 나타내고, 도 85 내지 도 88은 104개 CFU/mL, 105개 CFU/mL 및 106개 CFU/mL의 동적 범위에 걸쳐 50 또는 200 μL의 테스트 부피를 사용하여 테스트된 각각의 균주에 대한 광학 밀도 (A 600 nm) 및 투과율%로서 제시된 미가공 데이타를 도시한다. 시료가 배지와 조합된 직후 (1분 미만) 시간 = 0에서 초기 판독 결과가 기록되었고, 기저선을 설정하는데 사용되었다.
2시간이 대략적으로 6회의 박테리아 세대이고, 초기 시료 농도 사이의 구별된 차이를 검출하는 최소의 배양 시간이다. 3시간의 배양 시간 이후에는, 초기 시료 농도 사이에 양호한 구별된 해상도가 존재한다. 4.5시간의 배양 시간 이후에, OD 측정치는 여전히 상이한 초기 시료 농도 사이에 구별된 해상도를 제공한다. 그러나, 배양 시간이 연장되면서 해상도의 감소가 발생할 수 있을 것으로 예상되며, 박테리아의 농도 및 OD 측정치는 검정법의 동적 범위를 넘어 증가한다.
배양된 시료의 OD를 측정하는 것이 약 2 내지 4시간 배양 이후에 그램 음성 및 그램 양성 유기체 둘 다에 대한 104, 105 및 106개 CFU/mL의 초기 접종물 농도 사이를 정확하게 분간할 수 있었다. 50 μL 시료 크기의 사용이 해상도 또는 검정 기능에 미치는 부정적 영향을 갖지 않았다. 따라서, 섭취가능한 디바이스 내에 사용되는 크기와 같은 더 작은 시료 부피가 적어도 104 내지 106의 접종물 밀도 사이를 정확하게 분간할 것으로 예상된다. 또한, 시뮬레이션된 공장 유체 성분의 존재가 해상도 또는 검정 기능에 미치는 유의한 영향을 갖지 않았다.
Figure pct00021
Figure pct00022
Figure pct00023
Figure pct00024
50 μL 및 200 μL 시료를 사용한 상이한 초기 농도의 대장균 (EC) 및 S. epidermidis (SE)의 테스트 결과.
실시예 4: 위장관에서 섭취가능한 디바이스를 시뮬레이션한 조건 하의 박테리아 시료의 테스트
실험은 위장관으로부터의 유체 시료로 접종되고 이동 시 배양된 무균 배지를 포함한 섭취가능한 디바이스를 시뮬레이션하기 위하여 수행되었다. 실험이 검정이 103개 CFU/mL 내지 107개 CFU/mL의 동적 범위에 걸쳐 일련의 pH, 담즙산, 곰팡이 균주, 뮤신 농도의 상이한 조건 하에 총 박테리아 계수를 예측할 수 있는지 여부를 평가하도록 설계되었다. 시료가 또한 위장관 내에서 이동 시 섭취가능한 디바이스의 조건을 시뮬레이션한 전단력 및 온도의 조건 하에 배양되었다.
재료 및 방법
그램 음성 (Escherichia coli ATCC 25922) 및 그램 양성 (Staphylococcus epidermidis ATCC 12228) 박테리아 시료가 표준 성장 배지 (TSB)에서 107개 CFU/mL 내지 103개 CFU/mL의 동적 범위에 걸쳐 희석되었다. 검정은 50 μL 시료 부피를 전단력 (110 rpm) 및 신체 온도 (37℃) 하에 4시간 배양 동안 위장 내의 섭취가능한 디바이스의 이동을 시뮬레이션하는데 사용하였다. 실험이 지시된 바와 같이 다양한 조건 하에 수행되었고, 상이한 pH 수준 (6.5, 7.0 및 7.8); 담즙산의 상이한 농도 (1.4, 3 및 5.5 mM; Oxgall Sigma Aldrich, SKU B3883); 변형된 항진균 회수 배지 (2.5 mg/L 암포테리신 B (Sigma-Aldrich, P/N A9528)을 포함한 TSB)가 있거나 없는 곰팡이 세포의 존재 (C. albicans at 0, 1x103 CFU/mL); 및 상이한 뮤신의 농도 (0.5%, 1% 및 1.5%)를 포함한다. 실험이 다섯 벌씩 시행되었다. 모든 테스트가 시뮬레이션된 공장 유체 (FaSSIF-V2; BioRelevant (London, UK)로부터 입수가능함, 카탈로그 번호: V2FA501 로트: 02-1408-07, pH 6.5)에서 50 μL 시료 부피 및 4시간 배양 기간을 사용하여 완료되었다.
결과
상이한 조건 하에 박테리아 시료를 테스트한 결과가 다음의 두 개의 표 (E. coli, S. epidermidis)뿐만 아니라 도 89 내지 도 96에 도시된다.
담즙
도 89 (E. coli) 및 도 93 (S. epidermidis)에 도시된 바와 같이, 담즙의 존재가 성장 대조군과 비교하여 시료의 광학 밀도를 감소시켰다. OD의 관찰된 감소가 담즙 농도의 증가와 함께 증가하였다. 이것이 초기 접종물 밀도에서 구별된 차이를 결정하는 검정법의 능력을 제한하지는 않았다. 하부 검출 한계가 104개 CFU/mL이었다.
뮤신
뮤신이 1.5%에서 S. epidermidis의 초기 접종 농도를 예측하는 검정법의 능력을 106개 CFU/mL로 제한하였으나, 검정법이 105개 CFU/mL 미만일 때 1% 및 0.5% 뮤신 농도에서 초기 접종물 밀도의 차이를 정확하게 결정할 수 있었다. (도 94).
테스트된 조건 하에, 뮤신은 성장 대조군과 비교하여 대장균 시료의 광학 밀도에 미치는 유의한 영향이 없었다. 1.5% 농도까지의 뮤신의 첨가가 초기 접종물 밀도의 구별된 차이를 결정하는 검정법의 능력을 제한하지 않았다. 하부 검출 한계가 104개 CFU/mL이었다.
도 91 및 도 95에 도시된 바와 같이, pH의 증가는 성장 대조군과 비교하여 시료의 광학 밀도를 감소시켰다. 이것이 초기 접종물 밀도에서 구별된 차이를 결정하는 검정법의 능력을 제한하지는 않았다. 하부 검출 한계가 104개 CFU/mL이었다.
곰팡이 오염
도 92 및 도 96에 도시된 바와 같이, 곰팡이 오염이 초기 접종물 밀도에서 구별된 차이를 결정하는 검정법의 능력을 제한하지 않았다. 하부 검출 한계가 104개 CFU/mL이었다. 암포테리신 B의 첨가가 배경 곰팡이 성장을 감소시켰고 (플레이트 계수 및 광학 밀도의 감소에 의해 결정된 바와 같음), 초기 접종물 밀도에서 구별된 차이를 결정하는 검정법의 능력에는 영향을 주지 않았다.
Figure pct00025
Figure pct00026
Figure pct00027
Figure pct00028
4시간 배양 이후에 뮤신, 담즙, pH 및 효모의 다양한 조건 하에 상이한 초기농도의 대장균 ATCC 25922의 OD (600 nm) 테스트로부터의 결과.
Figure pct00029
Figure pct00030
Figure pct00031
4시간 배양 이후에 뮤신, 담즙, pH 및 효모의 다양한 조건 하에 상이한 초기농도의 S. epiderimidis ATCC 122282의 시료에 대한 OD (600 nm) 테스트로부터의 결과.
실시예 5: 섭취가능한 디바이스에 사용하기 위한 소형 OD 판독기의 개발
실험은 섭취가능한 디바이스에서의 용도에 적합한 저비용 소형 광학 검출 시스템을 평가하도록 수행되었다.
재료 및 방법
예시적인 소형 광학 검출 시스템은 640 나노미터 주변에 대략 80 밀리칸델라의 발광 세기로 센터가 된 Kingbright 1608SURCK　LED를 사용하여 조립되었다. LED가 이극성 연결 트랜지스터 일정 전류 광원에 의해 구동되었다. 작동 증폭기가 서보 배열을 제공하여 트랜지스터를 통하여 유입 전압에 비례하는 전류를 작동 증폭기로 설정하였다. 이것이 인가된 전압에 비례하여 LED의 광 유출을 전확하게 선형으로 조정한다. 검출기는 OSRAM SFH 2430 포토다이오이었다. 이러한 포토다이오드는 넓은 활성 구역 (7 mm2)을 특징으로 하고, LED에 매우 잘 매칭된 분광 반응을 갖는다. 포토다이오드가 저속 광기전력 모드에서 사용되었으며, 이것이 고속 광전도 모드보다 더 나은 선형도 및 더 낮은 어두운 전류를 제공한다. MAX9617 제로-표류 초퍼 작동 증폭기가 작은 광전류를 판독가능한 전압으로 전환하는데 전도성 전이 증폭기로서 사용되었다.
LED 및 포토다이오드가 분리된 탭 상에 마운팅되고, 헤더 소켓 내에 삽입되어 LED 및 포토다이오드가 이들 사이의 갭과 함께 대략적으로 수직으로 정렬되었다. 3D 인쇄된 덮개가 대기 광으로부터의 LED 및 포토다이오드를 분리하였고, 50 μL 큐벳을 보유하는 스롯을 제공하였다. 데이타 획득이 표준 BNC 잭을 통하여 축적되었다. BSL-2 랩에서 전류 데이타 획득이 표준 QMS 멀티미터를 통한 전압 검출을 사용하여 획득되었다.
테스트 측정이 시스템을 통하여 DC-오프셋 신호 발생기 출처를 통과시킴으로써 수행되었다. 제곱, 사인 및 램프 파동 형태가 모두 성실하게 재생되었다 (데이타 미도시).
살아있는 박테리아 배양액으로 테스트하기 이전에, 소형 OD 판독기가 최적으로 적절한 염료 (0.25% w/v 쿠마시 R-250)의 희석 범위를 사용하여 테스트되었다. 희석 범위가 무균의 0.9% 식염수에서 100%부터 1.562%까지 준비되었다. 일련의 희석이 다섯 벌씩 2×로 제조되었다. 50 μL 시료가 평행으로 소형 디바이스를 사용하여 판독되었고, 표준 고성능 벤치탑 분광광도계 S/N 01164 (스펙 1: Softmax Pro5 소프트웨어 s/n SMP500-14128-ATVW를 사용하고, 흡광도 600 nm에서 작동하는 SpectraMax M5, S/N MV 02773)와 비교되었다.
살아있는 박테리아 배양액으로 소형 OD 판독기를 테스트하기 위해, 대장균 ATCC 25922의 밤샘 배양액이 트립신 소이 배지에 준비되었다. 107개 CFU/mL, 106개 CFU/mL 및 105개 CFU/mL의 산출된 동적 농도 범위를 갖는 시료가 다음으로 무균의 0.9% 식염수로 제조되었다. 플레이트 계수가 수행되어 세포 밀도를 검증하였다. 50 μL 시료가 평행으로 소형 디바이스를 사용하여 판독되었고, 표준 고성능 벤치탑 분광광도계 S/N 01164 (스펙 2: 표준 설정 (A = 600 nm)에서 작동하는 세포 밀도 측정기 모델 40, 일련번호 247)와 비교되었다. 테스트는 세 벌씩 수행되었다.
결과
쿠마시 R-250을 사용한 사전 정성분석 염료 테스트 (다섯 벌씩 반복됨)의 결과는 도 97에 도시된다. 테스트 매트릭스 및 테스트 조건의 맥락 이내에서, 소형 OD 판독기가 표준 벤치탑 분광광도계에 대한 유사한 명세 내에서 수행하였다. 소형 OD 판독기 및 연구실 등급의 분광광도계 둘 다는 염료의 농도가 100%에 접근하면서 더 낮은 해상도 (및 증가된 CV)를 가졌다. 소형 OD 판독기의 경우 0% 염료 (기저선 데이타)가 연구실 등급의 분광광도계와 비교하여 증가된 CV를 가졌다 (3.48% 대 0.25%). 이것은 광 경로의 감소로 인할 수 있고, 배열이 3D 인쇄된 덮게 내에 구축된 더 높은 내성의 결과로서 큰 시료 큐벳을 허용한다.
대장균으로 소형 OD 판독기의 생물학적 테스트 (세 벌씩 반복됨)의 결과는 도 98에 도시된다. 테스트 매트릭스 및 테스트 조건의 맥락 이내에서, 소형 OD 판독기가 서로 비교된 표준 벤치탑 분광광도계에 대한 유사한 명세 내에서 수행하였다. 소형 OD 판독기 및 연구실 등급의 분광광도계 둘 다가 테스트된 동적 범위 나애에서 양호한 해상도를 가졌다.
0개 CFU/mL (기저선 데이타)의 농도에서, 소형 OD 판독기는 연구실 등급의 분광광도계와 비교하여 증가된 CV를 가졌다 (0.39% 대 0.01%). 이것은 광 경로의 감소로 인할 수 있고, 배열이 3D 인쇄된 덮게 내에 구축된 더 높은 내성의 결과로서 큰 시료 큐벳을 허용한다. 소형 OD 판독기의 추가적인 변형 및 배열은 섭취가능한 디바이스에서의 용도를 위해 디바이스의 해상도를 추가로 개선해야 한다.
소형 OD 판독기가 연구실 등급의 분광광도계와 비교하여 증가된 CV를 나타내는 한편, 이것은 여전히 세포 배양 시료에서 박테리아의 농도를 정량할 수 있다. 또한, 소형 OD 판독기는 시간 경과 시 시료의 OD에서 상대적 증가로서 시료에서 박테리아 성장의 존재 또는 부재를 검출하는데 바로 사용될 수 있다.
실시예 6: 작은 시료 부피를 사용한 일련의 희석에서 박테리아 계수의 검출
추가적인 실험이 작은 시료 부피를 사용한 일련의 희석에서 박테리아 계수의 검출을 조사하도록 시행되었다. 일련의 희석의 사용이 OD 검정법의 동적 범위 이내에서 더 넓은 범위의 초기 박테리아 밀도의 검출을 허용할 수 있다. 일련의 희석의 사용은 또한 각각의 일련의 희석 내에서 박테리아 성장의 존재 또는 부재의 이중 검출에 기초하여 초기 박테리아 밀도의 예측을 허용한다. 이것은 소형 OD 판독기의 반응이 시료 체임버 내의 박테리아 농도를 정확하게 반영하는 원하는 성질을 단순화하고, 단순히 OD 판독기가 박테리아 성장이 일어났는지 여부를 검출하는 것을 수반한다. 실험은 각각이 사전 결정된 양의 성장 배지 (~ 45 μL)를 포함하는 섭취가능한 디바이스의 일련의 희석 체임버에서 작은 초기 시료 부피 (~ 5 μL)로부터 준비된 일련의 희석을 시뮬레이션하도록 시행되었다.
재료 및 방법 .
그램 음성 (Escherichia coli ATCC 25922) 및 그램 양성 (Staphylococcus aureus ATCC 29213) 박테리아의 배양액이 제조사의 지침에 따라 준비된 트립신 소이 액체배지 (TSB)에서 생성되었다. 박테리아 배양액이 포스페이트 완충된 식염수 (Gibco 제품 번호 10010-023; 로트 번호 1764980, pH 6.8)로 108개 CFU/mL 내지 0개 CFU/mL의 동적 범위에 걸쳐 희석되었다. 박테리아 배양액의 농도가 트립신 소이 아가 (TSA) 상에 도말함으로써 검증되었다.
0 (음성 대조군)부터 108개 CFU/mL까지의 초기 농도에서 대장균 및 S. epidermidis의 5μL 시료의 10×, 100×, 1,000× 및 10,000× 일련 희석이 다음으로 총 50 μL 부피의 TSB를 넣은 96웰 마이크로타이터 플레이트에서 생성되었다. 플레이트가 35 ± 2℃에서 200 RPM으로 16시간 동안 배양되었고, 이후에 각각의 시료의 OD가 600 nm에서 플레이트 판독기를 사용하여 측정되었다. 실험은 세 벌씩 전개되었다 (3회 반복).
결과
다음의 표는 103개 CFU/mL 내지 108개 CFU/mL 사이의 박테리아 농도를 갖는 초기 시료의 경우 상이한 시료 내의 개별적 박테리아 유기체의 이론적인 수를 제공한다. 104개 CFU/mL의 초기 박테리아 농도를 갖는 시료의 경우, 5 μL 시료가 약 50개 CFU 또는 박테리아를 포함한다. 초기 5 μL 시료의 10× 희석은 약 5개 CFUs 또는 박테리아를 포함한다. 초기 5 μL 시료의 100× 희석은 하나 이상의 박테리아를 포함하지 않을 수 있다 (이론적으로 0.5개 CFU). 1000× 희석은 박테리아를 포함하지 않을 수 있다 (이론적으로 0.05개 CFU 또는 박테리아). 통계적으로 하나 이상의 박테리아를 포함하지 않을 수 있는 희석된 시료는 성장 배지로 배양될 때 박테리아 성장 및 OD의 증가를 보여줄 수 없다. 일련의 희석에서 적어도 하나의 시료가 하나 이상의 CFU를 포함하고, 일련의 희석에서 적어도 하나의 시료가 CFU를 포함하지 않는 일련의 희석을 생성함으로써, 초기 시료에서 박테리아의 대략적 농도를 시료에서 성장의 존재 및 부재를 검출함으로써 추정하는 것이 가능하다.
Figure pct00032
103 내지 108개 CFU/mL의 동적 범위에 걸쳐 상이한 시료 부피 내의 이론적인 박테리아의 수. * = 다양한 초기 농도에서 5 μL의 시료 부피에 대한 이론적인 박테리아의 수.
다음의 표는 108 내지 0개 CFU/mL 범위의 박테리아 농도를 갖는 초기 5 μL 시료에 기초하여 일련의 희석에 대한 성장 ("X"로 표시된 셀) 또는 성장 없음 (빈 셀)의 예상된 결과를 보여준다.
Figure pct00033
0 내지 108개 CFU/mL의 초기 시료 농도에서 박테리아의 일련의 희석물에 대한 성장/성장 없음의 예상된 양상. 빈 셀은 예상된 박테리아 또는 성장 없음을 나타낸다. "X"로 표시된 셀은 예상된 성장을 나타낸다.
다음의 표는 96웰 플레이트에서 대장균 또는 S. aureus 배양액을 16시간 동안 배양하고, 이어서 각각의 웰의 OD를 측정하여 얻은 실험적 결과를 보여준다. 검정법은 이중 반응을 보였고, 성장 및 상응하는 OD 증가를 나타낸 웰 및 박테리아 성장을 나타내지 않은 웰 사이를 분명하게 분간하였다. 16시간 배양 이후에 S. aureus의 일련의 희석을 포함한 96웰 플레이트 일부의 육안적 외관이 도 99에 도시된다. 박테리아 성장을 나타낸 웰은 CFU를 포함하지 않고 박테리아 성장을 나타내지 않은 웰과 비교하여 뿌연 외관으로 바로 분간된다.
1개 CFU 이상을 포함할 것으로 예상된 세포의 OD가 박테리아의 더 높은 초기 농도를 포함한 시료에서 반드시 증가하지 않았다. 따라서, 더 짧은 배양 시간이 희석 시료 내의 박테리아 성장의 존재 또는 부재를 결정하는 측면에서 이중 결과를 또한 제공할 수 있다.
Figure pct00034
LOCI 실시예
실시예 1: 다양한 농도의 바이오틴화된 항체, 수여체 비드 및 공여체 비드를 사용한 시료에서 TNFα 검출 및 정량화
바이오틴화된 항체, 공여체 비드 및 수여체 비드를 포함하는 검정 성분이 테스트 매트릭스에 조합하여 균질한 테스트 환경에서 (예로, 섭취가능한 스마트 캡슐과 같은 섭취가능한 디바이스 내의 시료 패드 상에) 유용성을 최적화하였다. 바이오틴화된 항체, 공여체 비드 및 수여체 비드의 농도가 테스트 매트릭스에서 변화되었고, 검정 민감도가 테스트 매트릭스 상에서 비교되었다.
테스트 I: 수여체 비드 및 공여체 비드의 농도 변화.
실험 재료:
퍼킨엘머 (PerkinElmer, Boston, MA, USA)로부터 구입한 AlphaLISA TNFα (돼지) 검출 키트 제품 번호 AL548 Hv/C/F가 실험 작업에 사용되었다. 상세하게, 사용된 다음의 시약은 PBS, 0.05% 프로크린-300, pH 7.2에 보관된 AlphaLISA 항-p TNFα 수여체 비드 (5 mg/mL); 25 mM HEPES, 100 mM NaCl, 0.05% 프로크린-300, pH 7.4에 보관된 스트렙토아비딘 (SA)-코팅된 공여체 비드 (5 mg/mL); PBS, 0.1% 트윈-20, 0.05% NaN3, pH 7.4, AlphaLISA 면역검정 완충액 (10×) (카탈로그 번호# AL000C)에 보관된 바이오틴화된 항체 항-p TNFα (500 nM)로 구성되었다. 표준 곡선 및 분석물 검출에 사용된 표준 분석물은 동결건조된 pTNFα (카탈로그 번호# AL548S) (0.3 μg)이었고, 100 μL 밀리-Q 등급의 물에 재구성되었으며, 60분 이내에 사용되거나 회전캡을 갖는 폴리프로필렌 바이알에 분량되었고, 원할 때까지 -20℃에 보관되었다. 사용된 다른 화합물 및 시약은 분석 등급으로 시그마 (Sigma Aldrich, St. Louis, MO)로부터 입수하였다. 흰색 384-웰 마이크로플레이트 (white Optiplate-384 (카탈로그 번호# 6007290))가 퍼킨엘머 (PerkinElmer, Boston, MA, USA)에 의해 공급되었다. 모든 데이타가 GEN 5 소프트웨어 버전 3.02.1, BioTek U.S. (Winooski, VT)를 사용하여 분석되었다.
장치:
AlphaLISA 신호가 BioTek U.S. (Winooski, VT)로부터의 사이테이션 5 분광광도계 (S/N 1609299)에 의해 판독되었다. GEN 5 소프트웨어 버전 3.02.1은 AphaCube 384 (p/n 1325001)를 사용한다. Apha 종결점은 200의 결과, 여기 시간 80 msec, 여기 이후 지연 120 msec, 160 msec의 도입 시간 및 11.5 mm의 판독 높이로 판독되었다.
표준 및 시료의 제조:
pTNFα의 표준 곡선이 300,000 pg/mL의 5 μL 내지 1 pg/mL의 5 μL의 범위로 키트 지침에 따라 준비되었다. 4개의 완충액만의 시료가 로딩되었고, 제로 분석물 대조군 판독값을 위한 공시료로서 처리되었다. 표준 곡선 및 시료가 흰색 384웰 마이크로타이터 플레이트에 로딩되었다.
단계 1: 수여체 비드
* 일단 표준 희석 및 시료 (10, 3, 1 pg/mL의 5 μL)가 플레이트에 첨가되면, 수여체 비드가 적절한 웰에 첨가되었다. 2 또는 1 μL의 수여체 비드가 사용되었다.
* 접착성 밀봉이 플레이트 최상부에 배치되어 배양 과정 동안 교차 오염을 방지하였다.
* 이것이 주석 포일에 싸여 37℃ 배양기에서 2시간 동안 배양되었다.
단계 2: 바이오틴화된 항체
* 플레이트가 배양기로부터 나와서 플레이트 밀봉을 제거하여 버렸다.
* 다중통로 피펫을 사용하여 2.5 μL의 바이오틴화된 항체를 각각의 용액을 포함한 웰에 첨가하였다.
* 접착성 밀봉이 플레이트 최상부에 배치되었다.
* 이것이 주석 포일에 싸여 37℃ 배양기에서 1시간 동안 배양되었다.
단계 3: 공여체 비드 (암소에서 수행됨)
* 플레이트가 배양기로부터 꺼내어 플레이트 밀봉을 제거하여 버렸다.
* 다중통로 피펫을 사용하여 2.5 μL의 바이오틴화된 항체를 각각의 용액을 포함한 웰에 첨가하였다.
* 접착성 밀봉이 플레이트 최상부에 배치되었다.
* 이것이 주석 포일에 싸여 37℃ 배양기에서 30분 동안 배양되었다.
30분 이후에, 플레이트가 원심분리기로 9 × g에서 30초의 펄스로 회전되었다. 플레이트가 알파 큐브를 사용하여 사이테이션 5 이미저 상에서 바로 판독되었고, 적절한 파장을 확인하였다. 시료에서 pTNFα의 농도가 산출 곡선으로부터 계산되었다. 이러한 테스트의 결과는 도 100에 요약되어 있다.
테스트 Ⅱ: 수여체 비드 및 공여체 비드의 농도 변화.
실험 재료:
퍼킨엘머 (PerkinElmer, Boston, MA, USA)로부터 구입한 AlphaLISA TNFα (돼지) 검출 키트 제품 번호 AL548 Hv/C/F가 실험 작업에 사용되었다. 상세하게, 사용된 다음의 시약은 PBS, 0.05% 프로크린-300, pH 7.2에 보관된 AlphaLISA 항-p TNFα 수여체 비드 (5 mg/mL); 25 mM HEPES, 100 mM NaCl, 0.05% 프로크린-300, pH 7.4에 보관된 스트렙토아비딘 (SA)-코팅된 공여체 비드 (5 mg/mL); PBS, 0.1% 트윈-20, 0.05% NaN3, pH 7.4, AlphaLISA 면역검정 완충액 (10×) (카탈로그 번호# AL000C)에 보관된 바이오틴화된 항체 항-p TNFα (500 nM)로 구성되었다. 표준 곡선 및 분석물 검출에 사용된 표준 분석물은 동결건조된 pTNFα (카탈로그 번호# AL548S) (0.3 μg)이었고, 100 μL 밀리-Q 등급의 물에 재구성되었으며, 60분 이내에 사용되거나 회전캡을 갖는 폴리프로필렌 바이알에 분량되었고, 원할 때까지 -20℃에 보관되었다. 사용된 다른 화합물 및 시약은 분석 등급으로 시그마 (Sigma Aldrich, St. Louis, MO)로부터 입수하였다. 흰색 384-웰 마이크로플레이트 (white Optiplate-384 (카탈로그 번호# 6007290))가 퍼킨엘머 (PerkinElmer, Boston, MA, USA)에 의해 공급되었다. 모든 데이타가 GEN 5 소프트웨어 버전 3.02.1, BioTek U.S. (Winooski, VT)를 사용하여 분석되었다.
장치:
AlphaLISA 신호가 BioTek U.S. (Winooski, VT)로부터 입수한, AphaCube 384 (p/n 1325001)를 사용한 GEN 5 소프트웨어 버전 3.02.1를 사용하는 사이테이션 5 분광광도계 (S/N 1609299)에 의해 판독되었다. Apha 종결점은 200의 결과, 여기 시간 80 msec, 여기 이후 지연 120 msec, 160 msec의 도입 시간 및 11.5 mm의 판독 높이로 판독되었다.
표준 및 시료의 제조:
pTNFα의 표준 곡선이 300,000 pg/mL의 5 μL 내지 1 pg/mL의 5 μL의 범위로 키트 지침에 따라 준비되었다. 4개의 완충액만의 시료가 로딩되었고, 제로 분석물 대조군 판독값을 위한 공시료로서 처리되었다. 표준 곡선 및 시료가 흰색 384웰 마이크로타이터 플레이트에 로딩되었다.
단계 1: 수여체 비드
* 일단 표준 희석 및 시료 (10, 3, 1 pg/mL의 5 μL)가 플레이트에 첨가되면, 수여체 비드가 적절한 웰에 첨가되었다. 2 또는 1 μL의 수여체 비드가 사용되었다.
* 접착성 밀봉이 플레이트 최상부에 배치되어 배양 과정 동안 교차 오염을 방지하였다.
* 이것이 주석 포일에 싸여 37℃ 배양기에서 2시간 동안 배양되었다.
단계 2: 바이오틴화된 항체
* 플레이트가 배양기로부터 나와서 플레이트 밀봉을 제거하여 버렸다.
* 다중통로 피펫을 사용하여 2.5 μL의 바이오틴화된 항체를 각각의 용액을 포함한 웰에 첨가하였다.
* 접착성 밀봉이 플레이트 최상부에 배치되었다.
* 이것이 주석 포일에 싸여 37℃ 배양기에서 1시간 동안 배양되었다.
단계 3: 공여체 비드 (암소에서 수행됨)
* 플레이트가 배양기로부터 꺼내어 플레이트 밀봉을 제거하여 버렸다.
* 다중통로 피펫을 사용하여 2.5 μL의 바이오틴화된 항체를 각각의 용액을 포함한 웰에 첨가하였다.
* 접착성 밀봉이 플레이트 최상부에 배치되었다.
* 이것이 주석 포일에 싸여 37℃ 배양기에서 30분 동안 배양되었다.
30분 이후에, 플레이트가 원심분리기로 9 × g에서 30초의 펄스로 회전되었다. 플레이트가 알파 큐브를 사용하여 사이테이션 5 이미저 상에서 바로 판독되었고, 적절한 파장을 확인하였다. 시료에서 pTNFα의 농도가 산출 곡선으로부터 계산되었다. 이러한 테스트의 결과는 도 101에 요약되어 있다.
테스트 Ⅲ: 바이오틴화된 항체의 농도 변화.
실험 재료:
퍼킨엘머 (PerkinElmer, Boston, MA, USA)로부터 구입한 AlphaLISA TNFα (돼지) 검출 키트 제품 번호 AL548 Hv/C/F가 실험 작업에 사용되었다. 상세하게, 사용된 다음의 시약은 PBS에 보관된 AlphaLISA 항-p TNFα 수여체 비드 (5 mg/mL), 0.05% 프로크린-300, pH 7.2; 25 mM HEPES, 100 mM NaCl, 0.05% 프로크린-300, pH 7.4에 보관된 스트렙토아비딘 (SA)-코팅된 공여체 비드 (5 mg/mL); PBS, 0.1% 트윈-20, 0.05% NaN3, pH 7.4, AlphaLISA 면역검정 완충액 (10×) (카탈로그 번호# AL000C)에 보관된 바이오틴화된 항체 항-p TNFα (500 nM)로 구성되었다. 표준 곡선 및 분석물 검출에 사용된 표준 분석물은 동결건조된 pTNFα (카탈로그 번호# AL548S) (0.3 μg)이었고, 100 μL 밀리-Q 등급의 물에 재구성되었으며, 60분 이내에 사용되거나 회전캡을 갖는 폴리프로필렌 바이알에 분량되었고, 원할 때까지 -20℃에 보관되었다. 사용된 다른 화합물 및 시약은 분석 등급으로 시그마 (Sigma Aldrich, St. Louis, MO)로부터 입수하였다. 흰색 384-웰 마이크로플레이트 (white Optiplate-384 (카탈로그 번호# 6007290))가 퍼킨엘머 (PerkinElmer, Boston, MA, USA)에 의해 공급되었다. 모든 데이타가 GEN 5 소프트웨어 버전 3.02.1, BioTek U.S. (Winooski, VT)를 사용하여 분석되었다.
장치:
AlphaLISA 신호가 BioTek U.S. (Winooski, VT)로부터 입수한, AphaCube 384 (p/n 1325001)를 사용한 GEN 5 소프트웨어 버전 3.02.1를 사용하는 사이테이션 5 분광광도계 (S/N 1609299)에 의해 판독되었다. Apha 종결점은 200의 결과, 여기 시간 80 msec, 여기 이후 지연 120 msec, 160 msec의 도입 시간 및 11.5 mm의 판독 높이로 판독되었다.
표준 및 시료의 제조:
pTNFα의 표준 곡선이 300,000 pg/mL의 5 μL 내지 1 pg/mL의 5 μL의 범위로 키트 지침에 따라 준비되었다. 4개의 완충액만의 시료가 로딩되었고, 제로 분석물 대조군 판독값을 위한 공시료로서 처리되었다. 표준 곡선 및 시료가 흰색 384웰 마이크로타이터 플레이트에 로딩되었다.
단계 1: 수여체 비드
* 일단 표준 희석 및 시료 (10, 3, 1 pg/mL의 5 μL)가 플레이트에 첨가되면, 수여체 비드가 적절한 웰에 첨가되었다. 2 또는 1 μL의 수여체 비드가 사용되었다.
단계 2: 바이오틴화된 항체
* 다중통로 피펫을 사용하여 2.5 μL의 바이오틴화된 항체 및 하이드록실 프로필 사이클로덱스트린을 각각의 용액을 포함한 웰에 첨가하였다.
단계 3: 공여체 비드 (암소에서 수행됨)
* 다중통로 피펫을 사용하여 5 또는 10 μL의 HABA로 코팅된 SA-공여체 비드를 각각의 용액을 포함한 웰에 첨가하였다.
* 접착성 밀봉이 플레이트 최상부에 배치되었다.
* 이것이 주석 포일에 싸여 37℃ 배양기에서 30분 동안 배양되었다.
30분 이후에, 플레이트가 원심분리기로 9 × g에서 30초의 펄스로 회전되었다. 플레이트가 알파 큐브를 사용하여 사이테이션 5 이미저 상에서 바로 판독되었고, 적절한 파장을 확인하였다. 시료에서 pTNFα의 농도가 산출 곡선으로부터 계산되었다. 이러한 테스트의 결과는 도 102에 요약되어 있다.
실시예 2: 다양한 농도의 사이클로덱스트린을 사용한 시료에서 TNFα 검출 및 정량화
검정 성분 (균질한 검정 개발 테스트로부터 결정된 농도에서 균질한 검정 방식으로 사용됨)이 다양한 농도의 사이클로덱스트린과 조합되어 환자의 시료에 존재할 수 있는 담즙산의 효과를 완화하였다. 검정법은 사이클로덱스트린의 동적 범위에 걸쳐 시행되었고, 민감도가 테스트 매트릭스 상에서 비교되었다.
실험 재료:
퍼킨엘머 (PerkinElmer, Boston, MA, USA)로부터 구입한 AlphaLISA TNFα (돼지) 검출 키트 제품 번호 AL548 Hv/C/F가 실험 작업에 사용되었다. 상세하게, 사용된 다음의 시약은 PBS, 0.05% 프로크린-300, pH 7.2에 보관된 AlphaLISA 항-p TNFα 수여체 비드 (5 mg/mL); 25 mM HEPES, 100 mM NaCl, 0.05% 프로크린-300, pH 7.4에 보관된 스트렙토아비딘 (SA)-코팅된 공여체 비드 (5 mg/mL); PBS, 0.1% 트윈-20, 0.05% NaN3, pH 7.4, AlphaLISA 면역검정 완충액 (10×) (카탈로그 번호# AL000C)에 보관된 바이오틴화된 항체 항-p TNFα (500 nM)로 구성되었다. 표준 곡선 및 분석물 검출에 사용된 표준 분석물은 동결건조된 pTNFα (카탈로그 번호# AL548S) (0.3 μg)이었고, 100 μL 밀리-Q 등급의 물에 재구성되었으며, 60분 이내에 사용되거나 회전캡을 갖는 폴리프로필렌 바이알에 분량되었고, 원할 때까지 -20℃에 보관되었다. 사용된 다른 화합물 및 시약은 분석 등급으로 시그마 (Sigma Aldrich, St. Louis, MO)로부터 입수하였다. 흰색 384-웰 마이크로플레이트 (white Optiplate-384 (카탈로그 번호# 6007290))가 퍼킨엘머 (PerkinElmer, Boston, MA, USA)에 의해 공급되었다. 모든 데이타가 GEN 5 소프트웨어 버전 3.02.1, BioTek U.S. (Winooski, VT)를 사용하여 분석되었다.
장치:
AlphaLISA 신호가 BioTek U.S. (Winooski, VT)로부터 입수한, AphaCube 384 (p/n 1325001)를 사용한 GEN 5 소프트웨어 버전 3.02.1를 사용하는 사이테이션 5 분광광도계 (S/N 1609299)에 의해 판독되었다. Apha 종결점은 200의 결과, 여기 시간 80 msec, 여기 이후 지연 120 msec, 160 msec의 도입 시간 및 11.5 mm의 판독 높이로 판독되었다.
표준 및 시료의 제조:
시그마 (Sigma Aldrich, St. Louis, MO)로부터의 2 하이드록시프로필 β-사이클로덱스트린 (P/N C0926-5G)가 모든 도입 실험을 위해 AlphaLISA 면역검정 완충액 (10×) (카탈로그 번호# AL000C)에서 1000 mg/mL 내지 60 mg/mL의 동적 범위에 걸쳐 혼합되었다.
pTNFα의 표준 곡선이 300,000 pg/mL의 5 μL 내지 1 pg/mL의 5 μL의 범위로 키트 지침에 따라 준비되었다. 4개의 완충액만의 시료가 로딩되었고, 제로 분석물 대조군 판독값을 위한 공시료로서 처리되었다. 표준 곡선 및 시료가 흰색 384웰 마이크로타이터 플레이트에 로딩되었다.
단계 1: 수여체 비드
* 일단 다양한 농도의 사이클로덱스트린의 표준 희석이 플레이트에 첨가되면, 수여체 비드가 적절한 웰에 첨가되었다. 2 μL의 수여체 비드가 사용되었다.
단계 2: 바이오틴화된 항체
* 다중통로 피펫을 사용하여 2.5 μL의 바이오틴화된 항체를 각각의 용액을 포함한 웰에 첨가하였다.
단계 3: 공여체 비드 (암소에서 수행됨)
* 다중통로 피펫을 사용하여 10 μL의 SA-공여체 비드를 각각의 용액을 포함한 웰에 첨가하였다.
* 접착성 밀봉이 플레이트 최상부에 배치되었다.
* 이것이 주석 포일에 싸여 37℃ 배양기에서 30분 동안 배양되었다.
30분 이후에, 플레이트가 원심분리기로 9 × g에서 30초의 펄스로 회전되었다. 플레이트가 알파 큐브를 사용하여 사이테이션 5 이미저 상에서 바로 판독되었고, 적절한 파장을 확인하였다. 시료에서 pTNFα의 농도가 산출 곡선으로부터 계산되었다. 이러한 테스트의 결과는 도 103a 및 103b에 요약되어 있다.
실시예 3: 시료 패드 상의 시료에서 TNFα 검출 및 정량화
섭취가능한 스마트 캡슐과 같은 섭취가능한 디바이스 내에 검정법을 장착하기 위하여, 일부 구현예에서 검정법이 (예로, 캡슐 내의 시료를 위킹을 허용하도록) 흡수성 시료 패드 상에 도입될 수 있다. 검정 성분이 다양한 스폰지 시료 상에 균질하게 조합되었다. 검정법이 TNFα의 동적 범위에 걸쳐 시행되었고, 민감도가 테스트 매트릭스 상에서 비교되었다.
실험 재료:
퍼킨엘머 (PerkinElmer, Boston, MA, USA)로부터 구입한 AlphaLISA TNFα (돼지) 검출 키트 제품 번호 AL548 Hv/C/F가 실험 작업에 사용되었다. 상세하게, 사용된 다음의 시약은 PBS, 0.05% 프로크린-300, pH 7.2에 보관된 AlphaLISA 항-p TNFα 수여체 비드 (5 mg/mL); 25 mM HEPES, 100 mM NaCl, 0.05% 프로크린-300, pH 7.4에 보관된 스트렙토아비딘 (SA)-코팅된 공여체 비드 (5 mg/mL); PBS, 0.1% 트윈-20, 0.05% NaN3, pH 7.4, AlphaLISA 면역검정 완충액 (10×) (카탈로그 번호# AL000C)에 보관된 바이오틴화된 항체 항-p TNFα (500 nM)로 구성되었다. 표준 곡선 및 분석물 검출에 사용된 표준 분석물은 동결건조된 pTNFα (카탈로그 번호# AL548S) (0.3 μg)이었고, 100 μL 밀리-Q 등급의 물에 재구성되었으며, 60분 이내에 사용되거나 회전캡을 갖는 폴리프로필렌 바이알에 분량되었고, 원할 때까지 -20℃에 보관되었다. 사용된 다른 화합물 및 시약은 분석 등급으로 시그마 (Sigma Aldrich, St. Louis, MO)로부터 입수하였다. 흰색 384-웰 마이크로플레이트 (white Optiplate-384)가 퍼킨엘머 (PerkinElmer, Boston, MA, USA)에 의해 공급되었다. 모든 데이타가 GEN 5 소프트웨어 버전 3.02.1, BioTek U.S. (Winooski, VT)를 사용하여 분석되었다.
장치:
AlphaLISA 신호가 BioTek U.S. (Winooski, VT)로부터의 사이테이션 5 분광광도계 (S/N 1609299)에 의해 판독되었다. GEN 5 소프트웨어 버전 3.02.1은 AphaCube 384 (p/n 1325001)를 사용한다. Apha 종결점은 200의 결과, 여기 시간 80 msec, 여기 이후 지연 120 msec, 160 msec의 도입 시간 및 11.5 mm의 판독 높이로 판독되었다.
표준 및 시료의 제조:
스폰지 재료 (M13: 알스트롬 (6613H)) 및 (O3: 와트만 (등급 F/F) (29009411)의 시료가 펀치를 사용하여 96웰 마이크로타이터 플레이트 입체구조에 맞추어 절단되었고, 무균 가위로 처리되었다. 도 104 참조.
pTNFα의 표준 곡선이 300,000 pg/mL의 5 μL 내지 1 pg/mL의 5 μL의 범위로 키트 지침에 따라 준비되었다. 4개의 완충액만의 시료가 로딩되었고, 제로 분석물 대조군 판독값을 위한 공시료로서 처리되었다. 표준 곡선 및 시료가 흰색 384웰 마이크로타이터 플레이트에 로딩되었고, 사용할 때까지 광으로부터 보호되었다.
스폰지 제조: 단계 1: 수여체 비드
* 스폰지 없음 또는 스폰지 시료가 테스트 플레이트에 식별되었다.
* 스폰지 유형이 식별된 웰에 첨가되거나, 공시료로 남겨두었다.
* 수여체 비드가 적절한 웰에 첨가되었다. 2 μL의 수여체 비드가 사용되었다.
단계 2: 바이오틴화된 항체
* 다중통로 피펫을 사용하여 2.5 μL의 바이오틴화된 항체를 각각의 용액을 포함한 웰에 첨가하였다.
단계 3: 공여체 비드 (암소에서 수행됨)
* 다중통로 피펫을 사용하여 10 μL의 SA-공여체 비드를 각각의 용액을 포함한 웰에 첨가하였다.
* 주의: 이 때 웰은 균질한 AlphaLISA 시약을 갖는 스폰지를 포함하거나 공시료 웰이었다.
* 5 μL의 pTNFα 표준이 스폰지 또는 대조군 웰에 첨가되었다.
* 접착성 밀봉이 플레이트 최상부에 배치되었다.
* 이것이 주석 포일에 싸여 37℃ 배양기에서 30분 동안 배양되었다.
30분 이후에, 플레이트가 원심분리기로 9 × g에서 30초의 펄스로 회전되었다. 플레이트가 알파 큐브를 사용하여 사이테이션 5 이미저 상에서 바로 판독되었고, 적절한 파장을 확인하였다. 시료에서 pTNFα의 농도가 산출 곡선으로부터 계산되었다. 이러한 테스트의 결과는 도 105에 요약되어 있다.
실시예 4: 연속적인 TNFα 검출 및 정량화
일부 구현예에서, 검정법은 관심있는 분석물의 국소화 및 표적화된 약물의 배치를 조사하기 위하여 섭취가능한 디바이스의 이동 과정 동안 다수의 분석물 시료 (예로, 아딜루미납, TNFα 등)에 생체내 노출될 수 있다. 검정 성분이 균질하게 조합되었다. 검정법이 TNFα의 동적 범위에 걸쳐 분석물을 시간 경과 시 동일한 시료 웰 내에 반복 첨가하여 시행되었다. 민감도가 시간 경과 시 비교되어 이러한 시료화 방식을 평가하였다.
실험 재료:
퍼킨엘머 (PerkinElmer, Boston, MA, USA)로부터 구입한 AlphaLISA TNFα (돼지) 검출 키트 제품 번호 AL548 Hv/C/F가 실험 작업에 사용되었다. 상세하게, 사용된 다음의 시약은 PBS, 0.05% 프로크린-300, pH 7.2에 보관된 AlphaLISA 항-p TNFα 수여체 비드 (5 mg/mL); 25 mM HEPES, 100 mM NaCl, 0.05% 프로크린-300, pH 7.4에 보관된 스트렙토아비딘 (SA)-코팅된 공여체 비드 (5 mg/mL); PBS, 0.1% 트윈-20, 0.05% NaN3, pH 7.4, AlphaLISA 면역검정 완충액 (10×) (카탈로그 번호# AL000C)에 보관된 바이오틴화된 항체 항-p TNFα (500 nM)로 구성되었다. 표준 곡선 및 분석물 검출에 사용된 표준 분석물은 동결건조된 pTNFα (카탈로그 번호# AL548S) (0.3 μg)이었고, 100 μL 밀리-Q 등급의 물에 재구성되었으며, 60분 이내에 사용되거나 회전캡을 갖는 폴리프로필렌 바이알에 분량되었고, 원할 때까지 -20℃에 보관되었다. 사용된 다른 화합물 및 시약은 분석 등급으로 시그마 (Sigma Aldrich, St. Louis, MO)로부터 입수하였다. 흰색 384-웰 마이크로플레이트 (white Optiplate-384 (카탈로그 번호# 6007290))가 퍼킨엘머 (PerkinElmer, Boston, MA, USA)에 의해 공급되었다. 모든 데이타가 GEN 5 소프트웨어 버전 3.02.1, BioTek U.S. (Winooski, VT)를 사용하여 분석되었다.
장치:
AlphaLISA 신호가 BioTek U.S. (Winooski, VT)로부터의 사이테이션 5 분광광도계 (S/N 1609299)에 의해 판독되었다. GEN 5 소프트웨어 버전 3.02.1은 AphaCube 384 (p/n 1325001)를 사용한다. Apha 종결점은 200의 결과, 여기 시간 80 msec, 여기 이후 지연 120 msec, 160 msec의 도입 시간 및 11.5 mm의 판독 높이로 판독되었다.
표준 및 시료의 제조:
pTNFα의 표준 제조가 50,000 pg/mL의 5 μL의 범위로 키트 지침에 따라 준비되었다.
단계 1: 수여체 비드
* 플레이트가 5 μL의 pTNFα에서 5 μL의 대조군 5000 pg/mL로 설정되거나, 테스트로 5 μL의 pTNFα에서 추가적인 5000 pg/mL을 갖을 5 μL의 pTNFα에서 5 μL의 5000 pg/mL가 시간 경과 시 연속적으로 첨가되었다.
* 일단 표준 희석이 플레이트에 첨가되면, 수여체 비드가 적절한 웰에 첨가되었다. 2 μL의 수여체 비드가 사용되었다.
단계 2: 바이오틴화된 항체
* 다중통로 피펫을 사용하여 2.5 μL의 바이오틴화된 항체를 각각의 용액을 포함한 웰에 첨가하였다.
단계 3: 공여체 비드 (암소에서 수행됨)
* 다중통로 피펫을 사용하여 10 μL의 SA-공여체 비드를 각각의 용액을 포함한 웰에 첨가하였다.
* 접착성 밀봉이 플레이트 최상부에 배치되었다.
* 이것이 주석 포일에 싸여 37℃ 배양기에서 15분 동안 배양되었다.
15분 이후에, 플레이트가 원심분리기로 9 × g에서 15초의 펄스로 회전되었다. 플레이트가 알파 큐브를 사용하여 사이테이션 5 이미저 상에서 바로 판독되었고, 적절한 파장을 확인하였다. 시료에서 pTNFα의 농도가 산출 곡선으로부터 계산되었다.
단계 4: 반복 테스트
* 다중통로 페펫을 사용하여 5 μL의 완충액이 대조군에 첨가되거나 5 μL의 pTNFα에서 5 μL의 대조군 5000 pg/mL이 테스트에 첨가되었다.
* 접착성 밀봉이 플레이트 최상부에 배치되었다.
* 이것이 주석 포일에 싸여 37℃ 배양기에서 15분 동안 배양되었다.
* 플레이트가 재판독되었다.
* 이것이 6시간 경과 시 반복되었다.
테스트 결과는 도 106a 및 106b에 요약되어 있다.
실시예 5: 다양한 시료 패드 상의 TNFα 검출 및 정량화
일부 구현예에서, 검정법은 (시료에서 담즙간 효과를 완화하기 위하여) 사이클로덱스트린으로 제형화되고, 흡수성 검정 시료화 패드 상에 도입될 수 있다. 다음의 실험 세트가 이러한 조합을 평가한다. 검정법이 검정 시료 패드 상의 선별을 위해 다양한 농도의 사이클로덱스트린으로 제조되었다. 테스트가 TNFα의 동적 범위에 걸쳐 시행되었다. 민감도가 시간 경과 시 비교되었다.
실험 재료:
퍼킨엘머 (PerkinElmer, Boston, MA, USA)로부터 구입한 AlphaLISA TNFα (돼지) 검출 키트 제품 번호 AL548 Hv/C/F가 실험 작업에 사용되었다. 상세하게, 사용된 다음의 시약은 PBS, 0.05% 프로크린-300, pH 7.2에 보관된 AlphaLISA 항-p TNFα 수여체 비드 (5 mg/mL); 25 mM HEPES, 100 mM NaCl, 0.05% 프로크린-300, pH 7.4에 보관된 스트렙토아비딘 (SA)-코팅된 공여체 비드 (5 mg/mL); PBS, 0.1% 트윈-20, 0.05% NaN3, pH 7.4, AlphaLISA 면역검정 완충액 (10×) (카탈로그 번호# AL000C)에 보관된 바이오틴화된 항체 항-p TNFα (500 nM)로 구성되었다. 표준 곡선 및 분석물 검출에 사용된 표준 분석물은 동결건조된 pTNFα (카탈로그 번호# AL548S) (0.3 μg)이었고, 100 μL 밀리-Q 등급의 물에 재구성되었으며, 60분 이내에 사용되거나 회전캡을 갖는 폴리프로필렌 바이알에 분량되었고, 원할 때까지 -20℃에 보관되었다. 사용된 다른 화합물 및 시약은 분석 등급으로 시그마 (Sigma Aldrich, St. Louis, MO)로부터 입수하였다. 흰색 384-웰 마이크로플레이트 (white Optiplate-384)가 퍼킨엘머 (PerkinElmer, Boston, MA, USA)에 의해 공급되었다. 모든 데이타가 GEN 5 소프트웨어 버전 3.02.1, BioTek U.S. (Winooski, VT)를 사용하여 분석되었다.
장치:
AlphaLISA 신호가 BioTek U.S. (Winooski, VT)로부터의 사이테이션 5 분광광도계 (S/N 1609299)에 의해 판독되었다. GEN 5 소프트웨어 버전 3.02.1은 AphaCube 384 (p/n 1325001)를 사용한다. Apha 종결점은 200의 결과, 여기 시간 80 msec, 여기 이후 지연 120 msec, 160 msec의 도입 시간 및 11.5 mm의 판독 높이로 판독되었다.
표준 및 시료의 제조:
시그마 (Sigma Aldrich, St. Louis, MO)로부터의 2 하이드록시프로필 β-사이클로덱스트린 (P/N C0926-5G)가 모든 도입 실험을 위해 AlphaLISA 면역검정 완충액 (10×) (카탈로그 번호# AL000C)에서 1000 mg/mL 내지 60 mg/mL의 동적 범위에 걸쳐 혼합되었다.
스폰지 재료 (M13: 알스트롬 (6613H)) 및 (O3: 와트만 (등급 F/F) (29009411)의 시료가 펀치를 사용하여 96웰 마이크로타이터 플레이트 입체구조에 맞추어 절단되었고, 무균 가위로 처리되었다. 도 104 참조.
pTNFα의 표준 곡선이 100,000 pg/mL의 5 μL 내지 1 pg/mL의 5 μL의 범위로 키트 지침에 따라 준비되었다. 4개의 완충액만의 시료가 로딩되었고, 제로 분석물 대조군 판독값을 위한 공시료로서 처리되었다. 표준 곡선 및 시료가 흰색 384웰 마이크로타이터 플레이트에 로딩되었고, 사용할 때까지 광으로부터 보호되었다.
스폰지 제조: 단계 1: 수여체 비드
* 스폰지 없음 또는 스폰지 시료가 테스트 플레이트에 식별되었다.
* 스폰지 유형이 식별된 웰에 첨가되거나, 공시료로 남겨두었다.
* 수여체 비드가 적절한 웰에 첨가되었다. 2 μL의 수여체 비드가 사용되었다.
단계 2: 바이오틴화된 항체
* 다중통로 피펫을 사용하여 2.5 μL의 바이오틴화된 항체를 각각의 용액을 포함한 웰에 첨가하였다.
단계 3: 공여체 비드 (암소에서 수행됨)
* 다중통로 피펫을 사용하여 10 μL의 SA-공여체 비드를 각각의 용액을 포함한 웰에 첨가하였다.
* 주의: 이 때 웰은 균질한 AlphaLISA 시약을 갖는 스폰지를 포함하거나 공시료 웰이었다.
* 5 μL의 pTNFα 표준이 스폰지 또는 대조군 웰에 첨가되었다.
* 접착성 밀봉이 플레이트 최상부에 배치되었다.
* 이것이 주석 포일에 싸여 37℃ 배양기에서 30분 동안 배양되었다.
30분 이후에, 플레이트가 원심분리기로 9 × g에서 30초의 펄스로 회전되었다. 플레이트가 알파 큐브를 사용하여 사이테이션 5 이미저 상에서 바로 판독되었고, 적절한 파장을 확인하였다. 시료에서 pTNFα의 농도가 산출 곡선으로부터 계산되었다. 이러한 테스트의 결과는 도 107a 및 107b에 요약되어 있고, 여기서 결과는 25 mg에서 사이클로덱스트린이 테스트 조건 하에서 더 큰 민감도를 수득하는 것을 보여주었다.
실시예 6: 용액에서 옴니비드의 동적 범위 테스트
일부 구현예에서, 본원에 기술된 바와 같은 섭취가능한 디바이스는 알파스크린 검정법에서 장치-관련 다양성을 확인하도록 도구로서 설계되었던 옴니 (OMNI) 비드를 사용한다. 이들 비드는 알파스크린 수여체 및 공여체 비드의 존재를 요구하지 않고도 강한 신호의 생성을 위한 화학적 성분 모두를 포함한다. 따라서 옴니비드는 알파스트린 검정법에 사용된 장치의 성능에 대한 정기적인 검증에 적합하다. 처음의 옴니 비드 유용성 테스트는 시판되는 옴니 비드를 본 검정 시스템의 유용성을 평가하는데 사용하여 시행되었다.
실험 재료:
퍼킨엘머 (PerkinElmer, Boston, MA, USA)로부터 입수한 알파스크린® 옴니비드TM (P/N 6760626D) (5 mg/mL의 100 μL)가 실험 작업에 사용되었다. 사용된 다른 화합물 및 시약은 분석 등급으로 시그마 (Sigma Aldrich, St. Louis, MO)로부터 입수하였다. 흰색 384-웰 마이크로플레이트 (white Optiplate-384)가 퍼킨엘머 (PerkinElmer, Boston, MA, USA)에 의해 공급되었다. 모든 데이타가 GEN 5 소프트웨어 버전 3.02.1, BioTek U.S. (Winooski, VT)를 사용하여 분석되었다.
장치:
AlphaLISA 신호가 BioTek U.S. (Winooski, VT)로부터의 사이테이션 5 분광광도계 (S/N 1609299)에 의해 판독되었다. GEN 5 소프트웨어 버전 3.02.1은 AphaCube 384 (p/n 1325001)를 사용한다. Apha 종결점은 200의 결과, 여기 시간 80 msec, 여기 이후 지연 120 msec, 160 msec의 도입 시간 및 11.5 mm의 판독 높이로 판독되었다.
표준 및 시료의 제조:
옴니 비드의 표준 곡선이 PBS 완충액에서 5 μg/mL 스톡으로 키트 지침에 따라 준비되었고, 0.5 μg/mL 용액을 만들기 위해 A열부터 G열까지 1:10으로 일련 희석되었으며, 680/615 nm에서 플레이트 판독기 상에서 판독되었다. 표준 곡선 및 시료가 흰색 384웰 마이크로타이터 플레이트에 로딩되었다.
* 이것이 주석 포일에 싸여 25℃ 배양기에서 5 및 2시간 동안 각각 배양되었다.
배양 기간 직후에, 플레이트가 원심분리기로 9 × g에서 30초의 펄스로 회전되었다. 플레이트가 알파 큐브를 사용하여 사이테이션 5 이미저 상에서 바로 판독되었고, 적절한 파장을 확인하였다. 테스트 결과는 도 108에 요약되어 있다.
실시예 7: 박테리아 검출 (SIBO)
일부 구현예에서, 본 출원의 섭취가능한 디바이스는 총 박테리아 정량화에 사용될 수 있다. 해당 목적으로, 화학발광 입자가 호기성 및 혐기성 그램 양성 (GP) 및 그램 음성 (GN) 박테리아 상에 각각 발견되는 보존된 항원 리포테이코산 (LTA) 또는 지질다당류 (LPS)에 결합할 수 있는 특이적 항체로 코팅될 수 있다. LTA 및 LPS 표적은 이들의 개별적 박테리아의 표면 상에 위치하고, 세포벽의 일차적 성분이 된다. LTA 및 LPS 항원은 성장기 뿐만 아니라 정지상 박테리아 상에서 발견될 수 있다. 대안적으로, 지질다당류 결합 단백질 (LBP) (높은 친화성 (Kd = 1　nM)으로 지질　A에 결합함), LPS의 공통적인 모이어티은 단독 LPS의 양호한 대안이다. 이러한 면역-기반의 분석적 접근법은 혈소판 PGD® 테스트 (Verax Biomedical)에 의해 사용된 것과 유사하다. GP 및 GN 박테리아 둘 다에 존재하는 프로테오글리칸 (PG)를 표적하는 항체로 표지된 화학발광 입자도 역시 테스트될 것이다. LOCI가 생존가능한 박테리아의 검출에 이전부터 사용되었던 한편, 메칼리 (Mechaly et al., 2013)는 샌드위치 검정 형식을 사용하여 탄저균 포자의 검출에 이의 응용을 기술하고 있다. 예로, Mechaly, A., Cohen, N., Weiss, S. et al. Anal Bioanal Chem (2013) 405: 3965 참조. 이것은 LOCI를 사용한 박테리아 세포의 검출 및 정량화의 원리의 증명을 제공한다.
a. 그램 음성 및 그램 양성 박테리아의 LOCI 검출:
1. 실험 설계: LBP, LPS 또는 LTA에 대한 다양한 항체가 바이오틴화되었고, 그램-음성 및 그램-양성 유기체의 농도의 동적 범위에 걸쳐 검출 한계를 테스트하였다. 검정 민감도가 선별 공정을 용이하게 하도록 SA-공여체 비드, 수여체 비드, 항체 유형 및 농도의 테스트 매트릭스를 교차하여 비교되었다.
재료
LOCI 비드:
- 퍼킨엘머 #6772002로부터 AlphaLISA 미컨쥬게이션 유로퓸 수여체 비드
- 퍼킨엘머 #6772002로부터 AlphaPlex 미컨쥬게이션 사마륨 수여체 비드 8
- 퍼킨엘머 #6772002로부터 AlphaScreen SA-공여체 비드
이 테스트에 사용된 항체 (번호가 실험 및 결과 관찰을 용이하게 하도록 각각의 Ab에 할당됨)는 표 1에 나열된 항체를 포함한다. 하기 표 1은 본 연구에서 테스트된 항체를 나타낸다.
Figure pct00035
Figure pct00036
박테리아 균주:
- Escherichia coli from ATCC #25922
- Staphylococcus aureus from ATCC #29213
- Staphylococcus epidermis from ATCC #14990 로트# 63229747
- Klebsiella pneumonia from ATCC #4352 로트# 61698735
- Pseudomonas aeruginosa from ATCC #15442 로트# 63229753
- Clostridium sporogenes from ATCC #7955 로트# 61203517
- Bacteroides vulgatus from ATCC #8482 로트# 62382072
- Enterobacter aerogenes from ATCC #13048 로트# 61741619
- Streptococcus pneumonia from ATCC #27336 로트# 58049252
- Streptococcus mutans from ATCC #25175 로트# 62284317
- Enterococcus faecalis from ATCC #49533 로트# 62175902
- Proteus mirabilis from ATCC #25933 로트# 61757217
비드 컨쥬게이션 및 바이오틴화를 위한 시약:
- 솔루링크 #B1001-105로부터의 크로마링크 바이오틴
- 피셔 # BP331-500로부터의 소듐 포스페이트
- 시그마 #156159로부터의 Na 사이노보로하이드라이드
- 코닝 #21-040-CV 로트# 21040337로부터의 PBS
- Supelco #48912-U 로트# LC00240로부터의 프로크린-300
- 시그마 #C13408 로트# MKBV4120V로부터의 카복시메톡실아민
- 써모 # 28320 로트# OC183327로부터의 10% 트윈-20
항체 정제를 위한 시약:
- 써모 사이언티픽 # 89882로부터의 Zeba 탈염 컬럼 0.5 mL
- 써모 사이언티픽 # 89880로부터의 Zeba 탈염 컬럼 2 mL
- 밀리포아 카탈로그# UFC503024로부터의 아미콘 울트라 0.5 mL 울트라셀
- Abcam #ab173231로부터의 BSA 제거 키트
완충액 제조를 위한 시약:
- BioBasic #7365-45-9로부터의 HEPES 산 없음
- MP 바이오케미칼스 #105593로부터의 HEPES 소듐염
- EMD 밀리포아 #70955-225mL로부터의 5% 알칼리-용해 카세인
- 스펙트럼 #D1004으로부터의 덱스트란
- 잭슨 # 009-000-002으로부터의 인간 IgG
Alpha Diagnostic Intl # DNP35-BTN-10로부터의 디니트로페닐 (DNP)-바이오틴-BSA 단백질 컨쥬게이트
퍼킨엘머 #6007290로부터의 384웰 흰색 투명 옵티플레이트
퍼킨엘머 #6050185로부터의 탑 실-A
퍼킨엘머로부터의 엔비전 멀티모드 플레이트 판독기 모델 2104
퍼킨엘머로부터 람다 바이오 + 분광광도계
37℃에서 설정된 배양기
방법
항체 정제 (전-처리)
표 1에 나열된 항체 1 내지 7이 낮은 농도 (0.1 mg/mL)에서 소듐 아자이드를 포함한 용액에서 제공되고, 이는 바이오틴화 반응에 적격하지 않다. 따라서, 항체 용액이 아미콘 원심분리 필터를 사용하여 농축된 다음, PBS를 용매로서 사용하여 제바 탈염 컬럼을 통과시켜 소듐 아자이드를 제거하였다. 항체 12는 이의 제형물에 BSA를 포함하였다. BSA 제거가 ABCAM BSA 제거 키트를 사용하여 수행되었고 항체 펠렛이 PBS에 재현탁되었다. 이러한 전-처리 절차 이후에, 항체 농도가 분광광도측정으로 결정되었고, 표 2에 나열되어 있다. 하기 표 21는 처리 이후에 최종 항체 농도를 나타낸다.
Figure pct00037
항체의 바이오틴화
항체 바이오틴화의 경우 0.04 mg의 Ab 및 3.05 μL의 크로마링크 바이오틴 (2 mg/mL)이 30:1의 바이오틴/Ab 비율로 함께 혼합되었다. 0.08 mL 반응 부피가 PBS pH 7.4로 완성되었고, 반응은 23℃에서 2시간 동안 배양되었다. 바이오틴화된 항체의 정제는 ZEBA 0.5 mL 탈염 컬럼을 사용하여 수행되었다. 바이오틴화의 비율이 단백질 회수에 대한 280 nM에서의 판독과 함께 354 nm에서 측정되었다. 최종 바이오틴/Ab 표지화 비율은 표 3에 요약되어 있다. 하기 표 3은 항체 당 바이오틴의 비율을 나타낸다.
Figure pct00038
AlphaLISA 유로퓸 및 사마륨 수여체 비드 컨쥬게이션
수여체 비드 컨쥬게이션을 위해, 0.02 mg 항체, 0.0625% 트윈-20, 1.0 mg AlphaLISA 비드 및 1.25 mg/mL NaBH3CN가 다함께 혼합되었다. 0.045 mL 반응 부피가 130 mM Na 포스페이트 완충액 pH 8.0으로 완 성되었고, 반응이 37℃에서 118시간 동안 배양되었다. 반응이 2 μL의 65 mg/mL CMO 용액의 첨가에 의해 정지되었고, 반응이 37℃에서 1시간 동안 진행되도록 허용되었다. 다음으로 비드가 15분 동안 2회의 원심분리 (14,000 rpm/4℃)에 의해 세척되었고, 비드 펠렛이 0.2 mL의 100 mM 트리스 pH 8.0에서 재현탁되었다. 다음으로, 세 번째 원심분리 단계가 시행되었고, 비드가 5 mg/mL 농도의 경우 0.05% 프로크린-300을 포함한 PBS pH 7.2에서 재현탁되었다.
AlphaLISA 검출 검정: 항체 스크리닝
검정 완충액 (완충액　B)은 25 mM HEPES pH 7.4, 0.1% 카세인, 1 mg/mL 덱스트란-500으로 구성되었다.
프로토콜은 다음과 같다. 1.5 mL 검정 튜브에서, 5E105개 CFU/mL의 40 μL 박테리아 (최종 1E105개 CFU/mL)가 80 μL 바이오틴-Ab (최종 10 nM)와 혼합되었다. 반응이 37℃에서 60분 동안 배양되었다. 배양 이후에, 박테리아가 15분 동안 6,000 g에서 원심분리되었다. 상청액이 조심스럽게 제거되었고, 200 μL의 SA-코팅된 공여체 및 SA-코팅된 수여체 비드 믹스 (검정 완충액 B에서 각각 최종 10 μg/mL 및 40 μg/mL)가 낮은 광 조건 하에서 첨가되었고, 펠렛이 가만히 재현탁되었다. 반응이 37℃에서 추가 60분 동안 배양되었고, 마지막으로 50 μL이 엔비전 판독기를 사용하여 플레이트를 판독하기 이전에 옵티플레이트-384에 세 벌씩 분배되었다.
AlphaLISA 검출 검정: 매트릭스 및 적정 실험
달리 문맥 및/또는 도면에서 진술되지 않으면, 일반 프로토콜은 다음과 같다. 옵티플레이트-384에서, 5E105 CFU/mL의 10 μL 박테리아 (최종 1E105 CFU/mL)가 20 μL의 바이오틴-Ab 및 AlphaLISA Ab 비드 (각각 최종 10 nM 및 40 μg/mL)와 혼합되었다. 반응이 37℃에서 60분 동안 배양되었다. 마지막으로, 20 μL의 SA-코팅된 공여체 비드 (최종 10 μg/mL)가 낮은 광 조건 하에서 첨가되었고, 플레이트가 다음으로 엔비전 판독기를 사용하여 플레이트를 판독하기 이전에 암소에서 (37℃)에서 30분 동안 배양되었다. 모든 LOCI 시약은 검정 완충액　B에서 희석되었다.
DNP 내부 대조군 검정
달리 문맥 및/또는 도면에서 진술되지 않으면, 일반 프로토콜은 다음과 같다. 옵티플레이트-384에서, 5　μL의 희석된 DNP 프로브가 10 μL의 항-DNP Sm 수여체 비드 (최종 10 또는 20 μg/mL)와 혼합되었다. 반응이 37℃에서 60분 동안 배양되었다. 마지막으로, 10 μL의 SA-코팅된 공여체 비드 (최종 20 μg/mL)가 낮은 광 조건 하에서 첨가되었고, 플레이트가 다음으로 AlphaPlex 사마륨 검출 특징 (광학 모듈 # 2102-5910 및 644 nm에서 Sm 방출 필터)을 장착한 엔비전 판독기를 사용하여 플레이트를 판독하기 이전에 암소에서 (37℃)에서 30분 동안 배양되었다. 모든 LOCI 시약은 검정 완충액　B에서 희석되었다.
박테리아 배양 조건
박테리아 배양액은 SOP MP-0001 및 MP-0004를 준수하면서 적절한 변형과 함께 제조되었다.
박테리아의 스트레킹 및 분리
1일째. 무균의 루프를 사용하여, 박테리아 글리세롤 스톡 (ATCC로부터 입수함)이 아가 플레이트의 섹션 위에 가만히 도말되어 스트렉 #1을 제작하였다. 새로운 무균화된 루프를 사용하여, 스트렉 #1으로부터의 박테리아가 아가 플레이트의 제 2 섹션 위에 도말되어 스트렉 #2를 생성하였다. 마지막으로, 제 3 무균 루프를 사용하여, 스트렉 #2으로부터의 박테리아가 아가 플레이트의 마지막 섹션 위에 도말되어 스트렉 #3을 제작하였다. 플레이트는 37℃에서 24 내지 48시간 동안 배양되었다. 혐기성 배양의 경우, 박테리아가 아가 플레이트에서 성장할 수 업기 때무에 접종이 액체 배지에서 시행되었다.
2일째. 아가 플레이트로부터의 단일한 콜로니가 새로운 아가 플레이트 위에 (상기와 같이) 재-스트레킹되었고, 37℃에서 24 내지 48시간 동안 배양되었다. 혐기성 균주는 4일 동안 배양되었다. 혐기성 박테리아의 경우, 100　μL의 액체 ㅂ배배양액이 30 mL 액체 배지를 접종하는데 사용되었다.
액체 박테리아 배양 및 글리세롤 스톡 (주의: 밤샘 배양이 글리세롤 스톡에 사용되었음)
3일째. 단일한 콜로니 (또는 125　μL 액체 배양액)가 30 mL의 액체 배지를 접종하는데 사용되었고, 이는 37℃에서 밤샘 (24 내지 48 시간) 동안 300 rpm으로또는 혐기성 박테리아의 경우는 진탕하지 않고 배양되었다.
4일째. 다음날, 박테리아 글리세롤 스톡은 박테리아 배양액에 최종 10% 글리세롤이 되도록 50% 글리세롤 스톡을 첨가함으로써 생성되었다. 박테리아 글리세롤 스톡의 일정량이 (적어도 200　μL)이 -80℃에 보관되었다. 일부 경우에 배양액이 5100 rpm에서 5분 동안 원심분리되었고, 적당한 밀도로 재현탁되었다. 일정량은 성장 및 현탁된 부피에 의존하여 200　μL 내지 1　mL으로 다양하였다.
5일째. 다음날, 박테리아 글리세롤 스톡이 해동되었고, 일련으로 희석되었다: 10-2, 10-4, 10-6, 10-7, 10-8 및 10-9. 0.1 및 0.4　mL의 일련 희석물이 두 벌씩 도말되었고, 밤새 배양되었다.
6일째. 박테리아 계수가 결정되었다.
선택된 테스트 결과가 도 109a 내지 109i에 요약되어 있다.
회절 광학 실시예
A. 재료 및 방법
다음의 재료 및 방법이 본원에 개시된 실시예에 사용되었다.
폴리스티렌 비드
시판되는 바이오틴화된 노란색-녹색 형광성 폴리스티렌 비드 (FluoSpheres®, Invitrogen, Carlsbad, CA)가 입자-크기 민감도 실험에 사용되었다. 비드는 0.2 μm 및 1.0 μm의 명목상 직경을 가졌고, 2 mM 소듐 아자이드를 포함한 물에 각각 2.5 × 1012개 입자/mL, 1.4 × 1010개 입자/mL로의 현탁액으로서 공급되었다.
시판되는 바이오틴 코팅된 폴리스티렌 비드 (Spherotech, Lake Forest, IL)가 유동 특성화 실험에 사용되었다. 비드는 0.7 내지 0.9 μm의 명목상 직경을 가졌고, PBS에 3.1 × 1010개 입자/mL로 현탁되었다.
박테리아 배양
Staphylococcus aureus (Sporometrics, Toronto, Canada), 1.1 × 108개 CFU/mL 및 대장균 (Sporometrics, Toronto, Canada), 9.5 × 107개 CFU/mL의 살아있는 박테리아 제조물이 사용 시까지 4℃에서 보관되었다. 사용 전에, 박테리아 현탁액이 격력하게 볼텍싱되었고, 일정량이 스톡 바이알로부터 무균적으로 옮기고 PBS에 희석하여 원하는 농도를 얻었다. 박테리아 희석물은 얼음 위에 보관되었고, dotLab mX 시스템 내에 로딩되기 이전에 격렬하게 볼텍싱되었다.
금 나노입자
명목상의 직경 40 nm을 갖는 처리된 골드® 염소 항-마우스 (H+L) 항체 컨쥬게이션된 금 나노입자가 단백질 검출 실험에 사용되었다. 금 나노입자는 바이오어세이 워크 (Ijamsville, MD)로부터 얻었다.
항체
항-리포테이코산 (US Biologicals) 및 항-그램 음성 내독소 (Abcam, Cambridge, MA)에 대한 시판되는 단일클론 항체가 사용되었다. 항체는 미표지되어 공급업자로부터 얻었으며, 이후에 바이오틴화되고, BioAuxilium Research (Saint-Laurent, Canada)에 의해 정제되었다.
컨쥬게이션된 항체 활성이 프로제니티 (Ann Arbor, MI)에 의해 테스트되었다.
대장균 O145:H2 및 Staphylococcus aureus에 대한 다중클론 BacTrace® 항체를 KPL (Milford, MA)로부터 입수하여 단일클론 및 다중클론 항체 간의 성능 비교를 수행하였다. BacTrace® 항체는 Lightning-Link® 바이오틴 키트 (Innova Biosciences, Cambridge, UK)를 사용하여 바이오틴화되었다.
바이오틴화된 토끼 항-마우스 Fc 항체, 바이오틴화된 염소 항-마우스 IgG 항체 및 정제된 마우스 IgG는 Axela, Inc. (Toronto, Canada)로부터 입수하였다.
차단 및 세척 완충액
블록킹솔루션 (BlockingSolution) 차단 완충액은 Candor Bioscience (Germany)로부터 구입하였다. 포스페이트-완충된 식염수 (PBS), 0.1% 트윈-20 (PBST) 및 트리스 완충된 식염수 (TBS)를 포함한 PBS는 Axela, Inc. (Toronto, Canada)로부터 입수하였다.
아비딘 회절 격자 센서
아비딘 회절 격자 센서는 연속적인 검정 스폿의 어레이를 포함하는 유동 통로를 포함하였다. 각각의 검정 스폿이 회절 격자를 형성하는 구별된 양상의 평행선으로 배열되었다. 일단 센서를 장치 미세유체 펌프 시스템에 연결하는 유체 어댑터와 결합되면, 스폿 위의 유동 통로는 10 μL의 용량을 갖게 되었다. 유동 통로 아래에 장착된 프리즘은 들어오는 레이저 빔이 시스템을 진입하고 회절된 광이 교란이 없시 시스템을 나가도록 허용하였다. 유동 통로를 통하여 투과가 아닌 반사가 시료로부터 잠재적인 간섭을 피하는데 사용되었다. 회절 격자 센서가 Axela dotLab mX 시스템을 사용하여 영상화되었다. 회절 격자 센서는 60도 입사간으로 조명되었고, 5번째 순위 모드로부터 회절 세기가 측정되었다.
유체 프로토콜
아비딘-코팅된 회절 격자 센서가 dotLab mX 시스템과 결합되었고, 이는 유체 펌프 제어를 제공하였다. 센서는 먼저 0.1% 트윈-20 (PBST)을 갖는 포스페이트 완충된 식염수로 1분 동안 세척되었고, 블록킹솔루션으로 2분 동안 차단된 다음 다시 PBST로 1분 동안 세척되었다. 칩은 다음으로 바이오틴화된 포획 항체 용액 (하기 실시예에서 추가로 설명됨)으로 10 내지 25분 동안 배양되었다. 달리 특정되지 않으면, 혼합 유동 속도가 500 μL/분으로 설정되었다.
유동 없는 프로토콜
회절 분석을 위해 dotLab mX 시스템을 사용하면서 유동이 없는 배양을 하기 위하여, 센서 스캐닝 소프트웨어가 사용되었다. 이러한 소프트웨어는 센서에서 스폿의 일반 표면 스캔을 제공하였고, x-축이 센서 상의 측방 위치를 나타내고, y-측은 각각의 위치에서 회절 세기를 나타내는 추적의 결과를 주었다. "오프라인" 시료 배양 이전 및 이후에 수행된 센서 스캔으로부터, 회절 신호의 상대적 변화가 추정되었다.
세척은 센서 공동 내의 유체를 가만히 피펫팅하고, 회전 믹서 상에 잠시 배양한 다음, 유체를 센서 밖으로 흡인함으로써 수행되었다. 먼저, 센서가 PBS로 세척되고, 차단 용액으로 회전 믹서 상에 150 rpm으로 1시간 동안 배양한 다음 PBS로 다시 세척되었다. 차단 이후에, 센서의 표면 스캔이 수행되었다. 다음, 센서가 PBS에 현탁된 바이오틴화된 포획 항체 용액 (하기 실시예에서 추가로 설명됨)으로회전 믹서 상에 150 rpm으로 1시간 동안 배양되었다. 센서가 두 번째 센서 스캔 이전에 PBS로 재세척되어 결합되지 않은 포획 항체를 제거하였다. 스캐닝 이후에, 센서는 박테리아 현탁액 (하기 실시예에서 추가로 설명됨)과 150 rpm에서 1시간 동안 배양되었다. 센서가 최종 스캔 이전에 PBS로 재세척되어 결합되지 않은 박테리아를 제거하였다.
B. 아비딘 회절 격자 센서의 입차 크기 및 유동 속도에 대한 민감도
회절 격자 센서의 이전의 구현예는 항체와 같은 대략 10 nm 크기의 분자를 검출하는데 최적화되었다. 대조적으로, 살아있는 박테리아는 전형적으로 0.5 내지 5.0 μm의 크기 범위를 갖는다. 시스템이 큰 입자를 포획하는 능력을 테스트하기 위하여, 배양 실험이 명목상의 직경 0.2 μm 및 1.0 μm을 갖는 형광 폴리스테렌 비드를 사용하여 수행되었다. 유동 속도는 100 μL/분으로 설정되었다. 현미경 검사 시, 1.0 μm 비드와 배양된 센서가 비드의 거친 코팅을 갖는 것으로 확인되었고 (도 112), 대부분의 비드가 결합에 실패하거나 배양 동안 전단되는 것을 제시하는 한편, 2.0 μm 비드와 배양된 센서는 비드의 고른 코팅을 갖는 것으로 관찰되었다 (도 113).
더 큰 입자에서 전단력이 결합 성능의 감소의 유일한 기여 요인인지 여부를 조사하기 위하여, 실험이 유동이 없는 배양 조건 하에서 반복되었다. 현미경 검사 시, 1.0 μm 비드와 배양된 센서가 다시 2.0 μm 비드와 배양된 센서보다 비드의 더 거친 코팅을 갖는 것으로 확인되었고 (도 114), 공간적 방해 (steric hindrance)가 더 큰 입자 크기에서 결합 감소에 역시 기여할 수 있었던 것을 제시한다.
고정화에 미치는 유동 속도의 효과를 결정하기 위하여, 0.83 μm 바이오틴화된 폴리스티렌 비드가 아비딘 센서 상의 직접적 고정화에 사용되었다. 고정화 실험은 0 내지 500 μL/분 사이의 다양한 유동에서 수행되었다. 유동 속도가 결합 신호에 유의하게 영향으로 주어 너 낮은 유동 속도가 더 높은 결합 신호를 생성하는 것으로 확인되었다 (도 115). 유의한 비드 결합이 관찰되는 반면, 결합은 매우 높은 유동 속도에서 일정하지 않아, 전단력이 아비딘 센서에 비드의 결합을 방해하였다 (도 116). 결합 신호는 유동이 없이 센서를 통해 고정화가 수행될 때 최대화되었다 (도 117). 이들 결과는 박테리아 세포의 검출을 위해 유동 속도가 이전의 회절 격자 센서와 비교하여 유의하게 감소되어야 하는 것을 제시하였다.
C. 아비딘 센서에 결합된 바이오틴화된 항-리포테이코산, 항-그램 음성 내독소, 다중클론 항-S. aureus 및 항-대장균 항체
포획 항체 바이오틴-항-리포테이코산 및 바이오틴-항-그램 음성 내독소가 특성화되었다. 항체가 아비딘 회절 격자 센서에 고정되었고, dotLab mX 시스템을 사용하여 모니터링되었다. 테스트된 각각의 바이오틴화된 포획 항체는 바이오틴화된 항-리포테이코산이 가장 높은 결합 신호를 나타내면서 아비딘 센서에 검출가능한 결합을 보여주었다 (도 118). 다음, 시판되는 다중클론 S. aureus 및 대장균 포획 항체가 아비딘 센서에서 적합성에 대해 평가되었다. 둘 다의 항체는 바이오틴화되고 아비딘 센서 상에 고정화되었으며, 탁월한 결합 신호를 나타내었다. 이들 결과는 아비딘 센서 플랫폼이 다양한 바이오틴-태그화 항체를 결합할 수 있는 것을 나타내었다.
C. 고정화된 바이오틴화된 항-리포테이코산이 S. aureus에 특이적으로 결합한다
단일클론 항체-코팅된 회절 격자 센서에 의한 박테리아 포획의 민감성 및 특이성을 특성화하기 위하여, 센서가 S. aureus 및 E. coli의 박테리아 현탁액과 배양되었다. 항-리포테이코산 항체가 S. aureus에 결합할 것으로 예상되는 한편 항-그램 음성 내독소 항체가 대장균에 결합할 것으로 예상되었다. 바이오틴화된 항-리포테이코산 코팅된 센서가 1.1 × 108개 CFU/mL에서 바로 검출가능한 S. aureus 결합을 나타내었지만, 대장균에 반응한 신호 변화는 없었다 (도 119). 이들 연구는 항-리포테이코산 센서가 매우 특이적 방식으로 표적 박테리아를 효과적으로 포획하는 것을 보여주었다 (도 119). 대조적으로, 바이오틴화된 항-그램 음성 내독소 코팅된 센서는 대장균에 대한 상응하는 민감성을 나타내지 않았다 (도 120). 이들 결과는 대장균이 아닌 S. aureus의 이들 각각의 항체 대한 효과적인 결합을 나타내었다. 결과는 단일클론 항체로 기능화된 회절 격자 센서가 박테리아-특이적 결합을 검출할 수 있는 것을 보여주었다.
E. 다중클론 항-S. aureus가 S. aureus에 특이적으로 결합하고, 고정화된 바이오틴화된 다중클론 항-대장균이 대장균에 특이적으로 결합한다.
다중클론 항체-코팅된 회절 격자 센서의 민감성 및 특이성을 특성화하기 위하여, 실험이 다중클론 항체 (BacTrace® 염소 항-Staphylococcus aureus, BacTrace® 염소 항-대장균)을 사용하여 수행되었다. 바이오틴화된 항-S. aureus 코팅된 센서는 항-리포테이코산 코팅된 센서와 유사한 결과를 수득하였고, S. aureus에 특이적 결합을 나타내었다. 박테리아 결합 신호의 작은 증폭이 S. aureus 결합 신호의 특이성을 보여주는 미표지된 항-S. aureus 항체와의 후속적 배양에 의해 관찰되었다 (도 121). 다중클론 항-대장균 항체의 사용이 작지만 검출가능한 결합 신호를 생성하였다 (도 122). 이들 결과는 다중클론 항체로 기능화된 회절 격자 센서가 박테리아-특이적 결합을 검출할 수 있는 것을 나타내었다.
F. 공유 결합이 아비딘 센서의 검출 특징을 개선한다.
큰 입자의 결합이 전단력에 의해 방해받기 때문에, 센서 기질 및 아비딘 포획 분자 간의 공유 결합을 확립하기 위하여 실험이 아비딘 센서의 폴리스티렌 표면을 에폭시실란 ((3-글리시딜옥시프로필)트리메톡시실란)으로 기능화하도록 수행되었다. 초기 실험은 실란화된 센서가 대조군 센서와 유사한 회절 세기를 갖지만 차단 단계 동안 회절 세기의 점진직 증가를 나타내는 것으로 확인되었다 (도 123). 트리스 완충액에서 센서를 사전 세척하여 사용가능한 에폭시기를 불활성화함으로써 이러한 신호의 제거는 이것이 센서에 차단 완충액 성분의 공유 결합에 의해 야기되는 점을 제시하였다 (도 124).
아비딘-코팅된 에폭시실란 센서로 시행된 (트리스 세척됨) 박테리아 검정법이 결합 신호 및 고정화 항체 신호 간의 더 낮은 세기 차이를 수득하였지만, 결합 신호 및 고정화 항체 신호 간의 전반적으로 더 양호한 비율을 우도하였다 (도 125). 개선된 비율이 매우 특이적 방식으로 민감도 성능에 결정적이었고, 이들 결과는 실란화가 박테리아 검정법을 설계하기 위한 바람직한 변형인 점을 나타내었다.
F. 아비딘 회절 격자 센서에서 신호 생성은 회절 격자의 변화에 의한다.
아비딘 회절 격자 센서에서 관찰된 신호가 일부 다른 현상과는 상반되는 바 회절 격자의 변화로부터 발생하는 것을 입증하기 위하여, 회절 격자 센서의 세트가 역검출 기하학으로 제작되었다. 회절 격자에 해당하는 선의 표준 기능화 대신에, 아비딘이 회절 격자의 바닥 내에 침전된다. 이들 역회절 격자 상에서, 결합 신호는 회절 세기의 증가와 상반되는 감소로서 관찰될 것으로 예상될 수 있다. 비드 실험은 역기하학 센서가 표준 센서와 일치하게 수행하지만 역전된 신호를 갖는 것을 보여주었다 (도 126). 이들 결과는 센서에서 관찰된 신호가 전적으로 회절 격자의 변화로부터 발생하는 점을 나타내었다.
G. 금 나노입자를 사용한 신호 증폭
골드 나노입자를 사용할 때 시스템의 항체 결합에 대한 민감도를 보여주기 위하여 실험이 마우스 IgG를 사용하여 수행되었다. 이전의 회절 격자 센서의 구현예와는 달리, 센서가 항-마우스 IgG 금 나노입자 컨쥬게이트와 배양되는 신호 증폭 단계가 프로토콜에 추가되었다. 금 나노입자가 결합된 분석물로부터의 신호를 두 가지 방식으로 증진시키는데: (1) 이들이 포획된 항체의 외관상 크기를 증가시키고 이에 따라 회절 격자에 측정가능한 변화를 만들고, (2) 이들이 회절 격자에서 동일한 기하적 변화로부터 더 강한 회절 신호를 유도하는 유의하게 상이한 반사 인덱스를 가졌다. 실험은 나노입자 검정법이 667 amol/L의 민감도와 동등한 대략 100 pg/mL의 마우스 IgG 검출 한계를 갖는 점을 보여주었다 (도 127). 이들 결과는 금 나노입자-기반의 증폭 전략을 사용하여 높은 분석 민감도를 달성하는 능력을 설명하였다.
I. 회절 주기, 조명 파장 및 입사각이 큰 입자 크기의 검출을 최적화하도록 조정될 수 있다
시뮬레이션 연구에서, 큰 입자의 검출 효율의 유의한 증가가 광학 매개변수, 즉 회절 주기, 조명 파장 및 입사각을 최적화함으로써 달성되었다. 회절 격자 센서의 성능이 120 및 350 nm 크기의 입자를 검출하도록 증진되었다. 조명 파장 및/또는 회절 주기를 변형시킴으로써, 크기 1.0 μm 주변의 더 큰 입자에 대한 민감도가 (예로, 팩터 2.5배로) 증진될 수 있다 (도 128). 조명의 입사각을 변화시킴으로써 (예로, 70도 내지 45도) (도 128), 민감도가 증가된다 (예로, 민감도의 5배 증가) (도 129). 이들 결과는 시스템의 최적의 설계가 상이한 분석물 크기에 대한 회절 격자 센서의 민감도에 유의하게 영향을 줄 수 있는 점을 보여주었다.
국소화 실시예
실험 1
본 발명에 따른 섭취가능한 의료 디바이스("TLC1")는 그것의 국소화 능력을 조사하기 위해 20명의 피험자에 대해 검사되었다. TLC1은 전원, 전자 장치 및 소프트웨어를 포함한 생체적합성 폴리카보나이트 캡슐이었다. 온보드 소프트웨어 알고리즘은 캡슐이 위장관을 통과함에 따른 그것의 위치를 결정하기 위해 시간, 온도 및 반사된 광 스펙트럼 데이터를 이용하였다. 캡슐은 0.4 x 0.85 인치인 비타민 알약보다 큰 0.51 x 1.22 인치이다. 피험자는 연구에 참여하기 전에 밤새 금식하였다. 컴퓨터 단층 촬영법(Computerized tomography; "CT")는 TLC1로 수집된 국소화 데이터의 정확성을 결정하기 위한 기초로 이용되었다. 20명의 피험자 중 한 명은 금식 규칙을 따르지 않았다. CT 데이터는 20명의 피험자 중 또 다른 한명에게는 부족하였다. 따라서, 이들 2명의 피험자는 또 다른 분석으로부터 제외되었다. TLC1은 그것이 피험자의 위장에 진입한 후에 처음 14시간 동안 매 15초마다 RGB 데이터(방사상으로 송신)를 샘플링했고, 그 다음 배터리가 소모될 때까지 매 5분마다 샘플링한다. TLC1은 그것이 환자의 위장에 도달할 때까지 광 데이터를 기록하는 것을 시작하지 않았다. 따라서, 임의의 피험자에 대해서도 구강 식도 이동에 대한 어떠한 RGB 기반 데이터도 존재하지 않았다.
게다가, 필캠®(PillCam®) SB(주어진 이미징) 디바이스는 57명의 피험자에 대해 검사하였다. 피험자는 연구에 참여하기 전에 밤새 금식하였다. 필캠 비디오는 각각의 피험자 내에서 녹음되었다. 필캠의 샘플링 주파수는 속도 의존적이다. 필캠이 빠르게 이동할수록, 그것은 더 빠르게 데이터를 샘플링할 것이다. 각각의 비디오는 그 길이가 캡슐이 피험자의 입안에 투여된 시점으로부터 시작하여 약 7 내지 8시간 정도이다. RGB 광 데이터는 표에 기록되었다. 의사는 각각의 비디오에서 위장 십이지장 이동 및 회장 맹장 이동이 발생한 지점에 대한 메모를 제공하였다. 컴퓨터 단층 촬영법("CT")은 필캠으로 수집된 국소화 데이터의 정확성을 결정하기 위한 기초로 이용되었다.
식도-위 이동
TLC1에 대해, 이 이동은 환자가 디바이스를 섭취한 지 1분 후에 발생하였다고 가정되었다. 필캠에 대해, 알고리즘은 다음과 같았다:
1. 캡슐이 작동되고/투여된 후에 입 식도 이동 검출을 시작한다
2. 녹색<102.3 및 청색<94.6인지의 여부를 확인한다
a. 그렇다면, 입 식도 이동으로서 표시한다
b. 아니면, 데이터를 계속 스캔한다
3. 입 식도 이동을 검출한 후에, 위치 반전의 경우에, 녹색과 청색 신호를 또 다른 30초 동안 계속 모니터링한다
a. 녹색>110.1 또는 청색>105.5이면, 그것을 입 식도 위치 반전으로서 표시한다
b. 입 식도 플래그를 재설정하고 확인된 입 식도 이동이 검출될 때까지 단계(2 및 3)를 통해 반복한다
4. 확인된 입 식도 이동에 1분을 더하고 그것을 식도 위장 이동으로서 표시한다
필캠 피험자 중 한명에 대해, 식도와 위장 사이에 어떠한 명확한 차가 없었고, 따라서 이 피험자는 향후 위장 국소화의 분석으로부터 제외되었다. 56명의 유효 피험자 중 54명이 정확한 식도 위장 이동 국소화를 갖는다. 총 일치도는 54/56=96%이다. 2건의 실패 사례의 각각은 1분 이상의 지속된 식도를 가졌다. 따라서, 1분을 입 식도 이동에 부가하는 것은 이들 2명의 피험자에 대한 식도에서의 이동을 커버하기에 충분하지 못하였다.
위 십이지장
TLC1 및 필캠 둘 모두에 대해, 슬라이딩 윈도우 분석이 이용되었다. 알고리즘은 전면(제 1) 윈도우와 후면(제 2) 윈도우 사이에 2분 차이를 갖는 덤벨 형상의 이중 슬라이딩 윈도우 방식을 이용하였다. 2분 차이는 최소한 부분적으로, 캡슐이 소장에 위치한 후에 위장으로부터 소장으로의 신속한 이동을 건너 뛰고 소장 신호를 캡쳐하도록 설계되었다. 알고리즘은 다음과 같았다:
1. 캡슐이 위에 진입한 후에 위-십이지장 이동을 확인하기 시작한다
2. 2개의 윈도우(전면 및 후면)를 셋업한다
a. 각각의 윈도우의 시간 길이: TLC1에 대해 3분; 필캠에 대해 30초
b. 2개의 윈도우 사이의 시간 차이: 디바이스 둘 모두에 대해 2분
c. 윈도우 슬라이딩 스텝 크기: 디바이스 둘 모두에 대해 0.5분
3. 2개의 슬라이딩 윈도우에서의 신호를 비교한다
a. 평균의 차가 후면 윈도우에서 녹색/청색 신호의 표준 편차의 3배보다 높은 경우
i. 이것이 처음이라면, 후면 윈도우에서의 신호의 평균 및 표준 편차를 위장 참조로서 기록한다
ii. 정면 윈도우에서의 평균 신호가 특정 임계치(TLC1에 대해 0.3이고 필캠에 대해 0.18)에 의해 위장 기준 신호보다 높으면, 이것을 가능한 위-십이지장 이동으로서 표시한다
b. 가능한 유문 이동이 검출되면, 위양성 플래그의 경우에 또 다른 10분 동안 계속 스캔한다
i. 이 10분 내에 위치 반전이 검출되면, 이전의 유문 이동 플래그는 위양성 플래그이다. 플래그를 지우고 계속 확인한다
ii. 가능한 유문 이동 플래그에 이어서 10분 이내에 어떠한 위치 반전도 식별되지 않았다면, 그것을 확인된 유문 이동으로서 표시한다
c. 위치 반전의 경우에, 확인된 유문 이동 후에 또 다른 2시간 동안 녹색/청색 데이터를 계속 모니터링한다
i. 위치 반전이 식별되면, 반전이 발생했을 때 타임스탬프에 플래그를 지정하고 그 다음, 다음 유문 이동을 발견하기 위해 단계(a 내지 c)를 반복한다.
ii. 캡슐이 이전에 확인된 유문 이동 후에 2시간 동안 위장으로 다시 돌아가지 않으면, 위치 반전 모니터링을 중지하고 캡슐이 장 영역에 머물것으로 가정한다.
TLC1에 대해, 18명의 피험자 중 한 명은 이전에 개발된 국소화 알고리즘에 의한 지연된 식도 위장 이동 식별로 인해 위장에서 취해진 너무 적은 수의 샘플(3분 미만)을 가졌다. 따라서, 이 피험자는 위-십이지장 이동 알고리즘 검사로부터 제외되었다. TLC1 피험자 중 나머지에 대해, CT 이미지는 모든 피험자에 대해 검출된 유문 이동이 위장과 공장 사이의 어딘가에 위치됨을 확인하였다. 17명의 피험자 중 2명은 제 1 위장 십이지장 이동 후에 캡슐이 위으로 돌아갔음을 보여주었다. TLC1 알고리즘 검출과 CT 스캔 사이의 총 일치도는 17/17=100%였다.
필캠 피험자 중 한명에 대해, 캡슐은 비디오가 끝나기 전에 항상 피험자의 위장에 머물러 있었다. 필캠 피험자 중 또 다른 2명에 대해, 너무 적은 샘플이 국소화 알고리즘을 구동하기 위해 위장에서 취해졌다. 이들 3명의 필캠 피험자는 위장 십이지장 이동 국소화 알고리즘 성능 검사로부터 제외되었다. 필캠에 대한 유문 이동 국소화 알고리즘의 성능 요약은 다음과 같았다.
1. 양호한 사례(48명의 피험자):
a. 25명의 피험자에 대해, 우리의 검출은 의사의 메모와 정확히 부합한다
b. 19명의 피험자에 대해, 2개의 검출 사이의 차는 5분 미만이다
c. 4명의 피험자에 대해, 2개의 검출 사이의 차는 10분 미만이다(완전한 이동은 G/B 신호가 안정화되기 전에 최대 10분이 소요될 수 있음)
2. 실패 사례(6명의 피험자):
a. 4명의 피험자는 위에서 녹색/청색 신호의 높은 표준 편차를 가졌다
b. 1명의 피험자는 위에 담즙이 있고, 이는 위장에서 녹색/청색에 큰 영향을 주었다
c. 1명의 피험자는 유문 이동 시에 어떠한 녹색/청색 변화도 없었다
필캠 위장 십이지장 이동 국소화 알고리즘 검출 및 의사의 노트에 대한 총 일치도는 48/54=89%였다.
십이지장 공장 이동
TLC1에 대해, 디바이스가 십이지장을 떠났고 디바이스가 십이지장에 진입하였다고 결정된지 3분 후에 공장에 진입하였다고 가정되었다. 위장 십이지장 이동에 대한 TLC1 조사와 관련하여 상기 언급된 17명의 피험자 중 16명은 십이지장 공장 이동이 위장과 공장 사이의 어딘가에 위치된 것을 확인한 CT 이미지를 가졌다. 17명의 피험자 중 한 명은 십이지장에서 지속된 이동 시간을 가졌다. 알고리즘 검출과 CT 스캔 사이의 총 일치도는 16/17=94%였다.
필캠에 대해, 십이지장 공장 이동이 결정되지 않았다.
공장 회장 이동
공장은 회장보다 빨갛고 더 많은 혈관을 가지며, 공장은 더 많은 장간막 지방을 갖는 더 두꺼운 장을 가짐에 유의해야 할 것이다. 이들 차는 특히 반사된 적색광 신호에 대해 공장과 회장 사이의 다양한 광 반응을 야기할 수 있다. TLC1 및 필캠 둘 모두에 대해, 2가지 상이한 접근법이 공장 회장 이동에서 적색 신호의 변화를 추적하기 위해 탐구되었다. 제 1 접근법은 단일 슬라이딩 윈도우 분석이었는데, 여기서 윈도우는 그 길이가 10분이고, 평균 신호는 윈도우가 이동하는 동안의 임계값과 비교되었다. 제 2 접근법은 이중 슬라이딩 윈도우 분석이었는데, 여기서 각각의 윈도우는 그 길이가, 2개의 윈도우 사이에서 20분 간격을 갖는 10분이었다. 공장 회장 이동 국소화에 대한 알고리즘은 다음과 같았다:
1. 십이지장 공장 이동 후에 20분의 적색 신호를 얻고, 데이터를 평균화하며 그것을 공장 기준 신호로서 기록한다
2. 디바이스가 공장에 진입한 지 20분 후에 공장 회장 이동을 확인하기 시작한다
a. 공장 기준 신호에 의해 새롭게 수신된 데이터를 정규화한다
b. 2가지 접근법:
i. 단일 슬라이딩 윈도우 분석
Figure pct00039
반사된 적색 신호의 평균이 0.8 미만이면, 이동 플래그를 설정한다
ii. 이중 슬라이딩 윈도우 분석:
Figure pct00040
반사된 적색의 평균 차가 정면 윈도우에서의 반사된 적색 신호의 표준 편차의 2배보다 크면 이동 플래그를 설정한다
TLC1에 대해, 18명의 피험자 중 16명이 검출된 공장 회장 이동이 공장과 맹장 사이에 있음을 확인한 CT 이미지를 가졌다. 알고리즘과 CT 스캔 사이의 총 일치도는 16/18=89%였다. 이것은 단일 슬라이딩 윈도우 및 이중 슬라이딩 윈도우 접근법 둘 모두에 대해 사실이었고, 동일한 2명의 피험자는 2가지 접근법 모두에서 실패하였다.
필캠에 대한 공장 회장 이동 검출의 성능 요약은 하기에 나열되었다:
1. 단일 슬라이딩 윈도우 분석:
a. 공장과 맹장 사이의 어딘가에서 검출된 공장 회장 이동을 갖는 11가지 사례
b. 맹장 이후에 검출된 공장 회장 이동을 갖는 24가지 사례
c. 검출된 어떠한 공장 회장 이동도 없는 19가지 사례
d. 총 일치도: 11/54=20%
2. 이중 슬라이딩 윈도우 분석:
a. 공장과 맹장 사이의 어딘가에서 검출된 공장 회장 이동을 갖는 30가지 사례
b. 맹장 이후에 검출된 공장 회장 이동을 갖는 24가지 사례
c. 총 일치도: 30/54=56%
회장 맹장 이동
데이터는 TLC1에 대해, 반사된 적색/녹색의 평균 신호가 회장 맹장 이동 전후에 가장 통계적인 차를 제공했음을 입증하였다. 데이터는 또한 TLC1에 대해, 반사된 녹색/청색의 변동 계수가 회장 맹장 이동 시에 가장 통계적인 대조를 제공했음을 입증하였다. 필캠 비디오에 기초한 분석은 TLC1 디바이스로 얻은 그들 결과와 매우 유사한 통계적 경향을 나타냈다. 따라서, 알고리즘은 반사된 적색/녹색의 평균값 및 반사된 녹색/청색의 변동 계수의 변화를 활용하였다. 알고리즘은 다음과 같았다:
1. 캡슐이 위장에 진입한 후에 회장 맹장 이동을 모니터링하기 시작한다
2. 2개의 윈도우(전면(제 1) 및 후면(제 2))를 셋업한다
a. 각각의 윈도우에 대해 5분의 시간 길이를 이용한다
b. 2개의 윈도우 사이에 10분 차이를 이용한다
c. 1분의 윈도우 슬라이딩 스텝 크기를 이용한다
3. 2개의 슬라이딩 윈도우에서의 신호를 비교한다
a. 다음과 같은 경우에 회장 맹장 이동 플래그를 설정한다
i. 반사된 적색/녹색은 중요한 변화를 갖거나 임계치보다 낮다
ii. 반사된 녹색/청색의 변동 계수는 임계치보다 낮다.
b. 이것이 검출된 첫번째 회장 맹장 이동이라면, 소장에서의 평균 반사된 적색/녹색 신호를 소장 기준 신호로서 기록한다
c. 다음과 같은 경우에 위치 반전을 표시한다(즉, 캡슐이 말단 회장으로 되돌아감)
i. 반사된 적색/녹색은 소장 기준 신호와 통계적으로 비교가능하다
ii. 반사된 녹색/청색의 변동 계수는 임계치보다 높다
d. 가능한 회장 맹장 이동이 검출되면, 위양성 플래그의 경우에 TLC1에 대해 또 다른 10분(필캠에 대해 15분) 동안 계속 스캔한다
i. 이 시간 프레임(TLC1에 대해 10분, 필캠에 대해 15분) 내에, 위치 반전이 검출되면, 이전 회장 맹장 이동 플래그는 위양성 플래그이다. 플래그를 지우고 계속 확인한다
ii. 가능한 회장 맹장 이동 플래그에 이어서, 어떠한 위치 반전도 이 시간 프레임(TLC1에 대해 10분, 필캠에 대해 15분) 내에서 식별되지 않았으면, 그것을 확인한 회장 맹장 이동으로서 표시한다
e. 위치 반전의 경우에, 확인된 회장 맹장 이동 후의 또 다른 2시간 동안 계속해서 데이터를 모니터링한다
i. 위치 반전이 식별되면, 반전이 발생했을 때 타임스탬프에 플래그를 지정하고 그 다음, 다음 회장 맹장 이동을 찾기 위해 단계(a 내지 d)를 반복한다
ii. 캡슐이 이전에 확인된 회장 맹장 이동 후에 2시간 동안 소장으로 다시 돌아가지 않았으면, 위치 반전 모니터링을 중지하고 캡슐이 대장 영역에 머무를 것으로 가정한다.
TLC1 디바이스에 대해 특별히 설계된 플래그 설정 및 위치 반전 기준은 다음과 같았다:
1. 다음과 같은 경우에 회장 맹장 이동 플래그를 설정한다
a. 전면 윈도우에서 평균 반사된 적색/녹색은 0.7 미만이거나 2개의 윈도우 사이의 평균 차는 0.6보다 크다
b. 그리고 반사된 녹색/청색의 변동 계수는 0.02 미만이다
2. 다음과 같은 경우에 위치 반전으로서 정의한다
a. 전면 윈도우에서 평균 반사된 적색/녹색은 소장 기준 신호보다 높다
b. 그리고 반사된 녹색/청색의 변동 계수는 0.086보다 높다
TLC1에 대해, 18명의 피험자 중 16명이 검출된 회장 맹장 이동이 말단 회장과 결장 사이에 있음을 확인한 CT 이미지를 가졌다. 알고리즘과 CT 스캔 사이의 총 일치도는 16/18=89%였다. 회장 맹장 이동 국소화 알고리즘이 실패한 그들 2명의 피험자에 관해서, 한명의 피험자에 대해 회장 맹장 이동이 검출된 반면에 TLC1은 여전히 피험자의 말단 회장에 있었고, 다른 피험자에 대해 디바이스가 결장에 있었을 때 회장 맹장 이동이 검출되었다.
57개의 이용가능한 필캠 내시경 비디오 중에, 3명의 피험자에 대해 필캠이 맹장에 도달하기 전에 내시경 비디오가 끝났고, 또 다른 2명의 피험자는 대장에서 단지 매우 제한된 비디오 데이터(5분 미만)을 가졌다. 이들 5명의 피험자는 회장 맹장 이동 국소화 알고리즘 성능 검사로부터 제외되었다. 필캠에 대한 회장 맹장 이동 검출의 성능 요약은 하기에 나열된다:
1. 양호한 사례(39명의 피험자):
a. 31명의 피험자에 대해, 필캠 검출과 의사의 메모 사이의 차는 5분 미만이었다
b. 3명의 피험자에 대해, 필캠 검출과 의사의 메모 사이의 차는 10분 미만이었다
c. 5명의 피험자에 대해, 필캠 검출과 의사의 노트 사이의 차는 20분 미만이었다(완전한 이동은 신호가 안정되기 전에 최대 20분이 소요될 수 있음)
2. 미미한/불량한 사례(13명의 피험자):
a. 미미한 사례(9명의 피험자)
i. 필캠 회장 맹장 이동 검출은 말단 회장이나 결장에서 나타났으나, 2개의 검출 사이의 차는 1시간 이내였다
b. 실패 사례(4명의 피험자)
i. 실패 이유:
1. 신호는 이미 말단 회장에서 안정화되었다
2. 신호는 입구로부터 출구까지 매우 가변적이었다
3. 회장 맹장 이동 시에 반사된 적색/녹색의 어떠한 통계적으로 상당한 변화도 존재하지 않았다.
회맹부 이동 국소화 알고리즘 검출과 의사의 메모 사이의 총 일치도는 양호한 사례만 고려하면 39/52=75%이다. 가능한 허용가능한 사례를 포함하는 총 일치도는 48/52=92.3%이다.
맹장 결장 이동
데이터는 TLC1에 대해, 반사된 적색/녹색의 평균 신호가 맹장 결장 이동 전후의 가장 통계적인 차를 제공했음을 입증하였다. 데이터는 또한 TLC1에 대해, 반사된 청색의 변동 계수가 맹장 결장 이동 시에 가장 통계적 대조를 제공했음을 입증하였다. 동일한 신호가 필캠을 위해 이용되었다. 맹장 결장 이동 국소화 알고리즘은 다음과 같았다:
1. 회장 맹장 이동 후에 10분의 반사된 적색/녹색 및 반사된 청색 신호를 얻고 데이터를 평균하며 그것을 맹장 기준 신호로서 기록한다
2. 캡슐이 맹장에 진입한 후에 맹장 결장 이동을 확인하기 시작한다(맹장 결장 이동 알고리즘은 회장 맹장 이동 플래그에 의존한다)
a. 맹장 기준 신호에 의해 새롭게 수신된 데이터를 정규화한다
b. 이중 슬라이딩 윈도우 분석:
i. 2개의 인접한 두개의 10분 윈도우를 이용한다
ii. 다음 기준 중 임의의 기준이 충족되면 이동 플래그를 설정한다
Figure pct00041
반사된 적색/녹색의 평균 차는 후면(제 2) 윈도우에서 반사된 적색/녹색의 표준 편차의 4배 이상이었다
Figure pct00042
전면(제 1) 윈도우에서의 반사된 적색/녹색의 평균은 1.03보다 높았다
Figure pct00043
전면(제 1) 윈도우에서의 반사된 청색 신호의 변동 계수는 0.23보다 컸다.
상기 임계값은 TLC1에 의해 취해진 데이터의 통계적 분석에 기초하여 선택되었다.
TLC1에 대해, 18명의 피험자 중 15명이 맹장과 결장 사이의 어딘가에서 검출된 맹장 결장 이동을 가졌다. 피험자 중 한 명은 TLC1이 여전히 맹장에 있는 동안 검출된 맹장 결장 이동을 가졌다. 다른 2명의 피험자는 잘못된 회장 맹장 이동 검출 및 잘못된 맹장 결장 이동 검출 둘 모두를 가졌다. 알고리즘과 CT 스캔 사이의 총 일치도는 15/18=83%였다.
필캠에 대해, 3명의 피험자에 대해 필캠이 맹장에 도달하기 전에 내시경 비디오가 끝났고, 또 다른 2명의 피험자에 대해 대장에서 매우 제한된 비디오 데이터(5분 미만)가 존재하였다. 이들 5명의 피험자는 맹장 결장 이동 국소화 알고리즘 성능 검사로부터 제외되었다. 필캠에 대한 맹장 결장 이동 검출의 성능 요약은 하기에 나열되었다:
1. 27가지 사례는 맹장과 결장 사이의 어딘가에서 검출된 맹장 결장 이동을 가졌다
2. 하나의 사례는 회장에서 검출된 맹장 결장 이동을 가졌다
3. 24가지 사례는 국소화된 어떠한 맹장 결장 이동도 갖지 않았다
총 일치도: 27/52=52%.
다음 표는 국소화 정확도 결과를 요약한다.
Figure pct00044
다른 구현예
특정 구현예가 기술되었던 반면, 본 발명은 이러한 구현예에 제한되지 않는다.
예로서, 제 1 결합 파트너가 사용된 구현예가 기술되었던 반면, 이러한 구현예에 제한되지 않는다. 이러한 구현예에서, 기저선은 기질에 결합된 제 1 결합 파트너로부터 생성될 수 있다.
또 다른 예로서, 예를 들면 아비딘과 같은 제 2 결합 파트너의 사용이 제 1 결합 파트너 (예로, 포획 항체)의 다양성을 증진하고, 이의 고정화를 원하는 경우 허용할 수 있는 한편, 다른 구현예도 역시 고려될 수 있다. 예를 들면, 증진된 성능 및/또는 단순화된 센서 제작을 수득할 수 있는 상이한 방법이 제 1 결합 파트너를 고정화하는데 사용될 수 있다. 예시는 제 1 결합 파트너를 직접적으로 고정화하는데 에폭시실란 코팅된 표면을 사용하는 것이다.
추가의 예로서, 제 1 결합 파트너가 검정 과정 동안 고정화되는 구현예 및 이의 결합 신호(△포획 분자)가 분석물 결합 신호 (△분석물)를 정규화하는데 사용되는 구현예가 설명되어 왔다. 그러나, 본 발명은 이러한 구현예에 제한되지 않는다. 예를 들면, 일부 구현예에서, 제 1 결합 파트너는 회절 격자에 사전 고정화될 수 있다. 이러한 구현예에서, 제자리 (in situ) 검정법은 분석물의 제 1 결합 파트너에 결합을 수반하는 일 단계 공정일 수 있다 (비율/정규화 없음).
또 다른 예로서, 차단 단계가 사용되는 구현예가 개시되지만, 본 발명은 이러한 측면에 제한되지 않는다. 예를 들면, 일부 구현예에서, 센서가 예로 센서 제작 동안 사전 차단될 수 있다.
추가의 예로서, 전류에 기초하는 검출 방법이 개시되었던 한편, 본 발명은 이러한 방식에 제한되지 않는다. 예를 들면, 특정 구현예에서, 다른 검출 방법이 사용될 수 있다. 이러한 검출 방법의 예는 형광 검출 (예로, 하나 이상의 염료를 사용함, 양자 도트를 사용함), 광 활성화가능한 효소 및 광 절단가능한 기질을 포함한다.
추가적인 예로서, 일부 구현예에서, 회절 격자 재료는 하나 이상의 패턴화된 단백질 및/또는 하나 이상의 다른 패턴화된 바이오분자를 포함할 수 있다. 패턴화는 스탬프 (예로, 폴리디메틸실록산 스탬프) 또는 포토리소그래피와 같은 임의의 적절한 기법을 사용하여 구현될 수 있다.
섭취가능한 디바이스 국소화
본 발명에 따른 섭취가능한 의료 디바이스("TLC1")는 이의 국소화 능력을 조사하기 위하여 20명의 피험자에 대해 검사되었다. TLC1은 전원 장치, 전자 장치 및 소프트웨어를 포함한 생체적합성 폴리카보나이트 캡슐이었다. 온보드 소프트웨어 알고리즘은 캡슐이 위장관을 통과하면서 이의 위치를 결정하기 위하여 시간, 온도 및 반사된 광 스펙트럼 데이터를 사용하였다. 캡슐은 0.4 × 0.85 인치인 비타민 알약보다 큰 0.51 × 1.22 인치이다. 피험자는 연구에 참여하기 전에 밤새 금식하였다. 컴퓨터 단층 촬영법 ("CT")는 TLC1로 수집된 국소화 데이터의 정확성을 결정하기 위한 기초로 이용되었다. 20명의 피험자 중 한 명은 금식 규칙을 따르지 않았다. CT 데이터는 20명의 피험자 중 또 다른 한 명에 대해 부족하였다. 따라서, 이들 2명의 피험자는 또 다른 분석으로부터 제외되었다. TLC1은 피험자의 위에 진입한 후에 처음 14시간 동안 매 15초마다 RGB 데이터 (방사상으로 송신됨)를 수집한 다음, 이후 배터리가 소모될 때까지 매 5분마다 샘플링한다. TLC1은 환자의 위에 도달할 때까지 광학 데이터의 기록을 시작하지 않았다. 따라서, 피험자의 경우 구강 식도 이동에 대한 RGB 기반 데이터가 전혀 존재하지 않았다.
게다가, 필캠® SB (Given Imaging) 디바이스는 57명의 피험자에 대해 검사하였다. 피험자는 연구에 참여하기 전에 밤새 금식하였다. 필캠 비디오는 각각의 피험자 내에서 기록되었다. 필캠의 시료화 빈도는 속도 의존적이다. 필캠이 신속하게 이동할수록, 이것이 더욱 신속하게 데이터를 수집할 것이다. 각각의 비디오는 길이가 캡슐이 피험자의 입 안에 투여된 시점으로부터 시작하여 약 7 내지 8시간 정도이다. RGB 광학 데이터는 표에 기록되었다. 의사는 각각의 비디오에서 위 십이지장 이동 및 회장 맹장 이동이 발생한 곳에 대한 메모를 제공하였다. 컴퓨터 단층 촬영법 ("CT")은 필캠으로 수집된 국소화 데이터의 정확성을 결정하기 위한 기초로서 사용되었다.
식도 위 이동
TLC1에 대해, 이 이동은 환자가 디바이스를 섭취한 지 1분 후에 발생하였다고 가정되었다. 필캠에 대해, 알고리즘은 다음과 같았다:
5. 캡슐이 작동되고/투여된 후에 입 식도 이동 검출을 시작한다
6. 녹색<102.3 및 청색<94.6인지의 여부를 확인한다
a. 그렇다면, 입 식도 이동으로서 표시한다
b. 아니면, 데이터를 계속 스캔한다
7. 입 식도 이동을 검출한 후에, 위치 반전의 경우에, 녹색과 청색 신호를 또 다른 30초 동안 계속 모니터링한다
a. 녹색>110.1 또는 청색>105.5이면, 그것을 입 식도 위치 반전으로서 표시한다
b. 입 식도 플래그를 재설정하고 확인된 입 식도 이동이 검출될 때까지 단계(2 및 3)를 통해 반복한다
8. 확인된 입 식도 이동에 1분을 더하고 그것을 식도 위장 이동으로서 표시한다
필캠 피험자 중 한명에 대해, 식도와 위장 사이에 어떠한 명확한 차가 없었고, 따라서 이 피험자는 향후 위장 국소화의 분석으로부터 제외되었다. 56명의 유효 피험자 중 54명이 정확한 식도 위장 이동 국소화를 갖는다. 총 일치도는 54/56=96%이다. 2건의 실패 사례의 각각은 1분 이상의 지속된 식도를 가졌다. 따라서, 1분을 입 식도 이동에 부가하는 것은 이들 2명의 피험자에 대한 식도에서의 이동을 커버하기에 충분하지 못하였다.
위 십이지장
TLC1 및 필캠 둘 모두에 대해, 슬라이딩 윈도우 분석이 이용되었다. 알고리즘은 전면(제 1) 윈도우와 후면(제 2) 윈도우 사이에 2분 차이를 갖는 덤벨 형상의 이중 슬라이딩 윈도우 방식을 이용하였다. 2분 차이는 최소한 부분적으로, 캡슐이 소장에 위치한 후에 위장으로부터 소장으로의 신속한 이동을 건너 뛰고 소장 신호를 캡쳐하도록 설계되었다. 알고리즘은 다음과 같았다:
4. 캡슐이 위장에 진입한 후에 위장 십이지장 이동을 확인하기 시작한다
5. 2개의 윈도우(전면 및 후면)를 셋업한다
a. 각각의 윈도우의 시간 길이: TLC1에 대해 3분; 필캠에 대해 30초
b. 2개의 윈도우 사이의 시간 차이: 디바이스 둘 모두에 대해 2분
c. 윈도우 슬라이딩 스텝 크기: 디바이스 둘 모두에 대해 0.5분
6. 2개의 슬라이딩 윈도우에서의 신호를 비교한다
a. 평균의 차가 후면 윈도우에서 녹색/청색 신호의 표준 편차의 3배보다 높은 경우
i. 이것이 처음이라면, 후면 윈도우에서의 신호의 평균 및 표준 편차를 위장 참조로서 기록한다
ii. 정면 윈도우에서의 평균 신호가 특정 임계치(TLC1에 대해 0.3이고 필캠에 대해 0.18)에 의해 위장 기준 신호보다 높으면, 이것을 가능한 위장 십이지장 이동으로서 표시한다
b. 가능한 유문 이동이 검출되면, 위양성 플래그의 경우에 또 다른 10분 동안 계속 스캔한다
i. 이 10분 내에 위치 반전이 검출되면, 이전의 유문 이동 플래그는 위양성 플래그이다. 플래그를 지우고 계속 확인한다
ii. 가능한 유문 이동 플래그에 이어서 10분 이내에 어떠한 위치 반전도 식별되지 않았다면, 그것을 확인된 유문 이동으로서 표시한다
c. 위치 반전의 경우에, 확인된 유문 이동 후에 또 다른 2시간 동안 녹색/청색 데이터를 계속 모니터링한다
i. 위치 반전이 식별되면, 반전이 발생했을 때 타임스탬프에 플래그를 지정하고 그 다음, 다음 유문 이동을 발견하기 위해 단계(a 내지 c)를 반복한다.
ii. 캡슐이 이전에 확인된 유문 이동 후에 2시간 동안 위장으로 다시 돌아가지 않으면, 위치 반전 모니터링을 중지하고 캡슐이 장 영역에 머물것으로 가정한다.
TLC1에 대해, 18명의 피험자 중 한 명은 이전에 개발된 국소화 알고리즘에 의한 지연된 식도 위장 이동 식별로 인해 위장에서 취해진 너무 적은 수의 샘플(3분 미만)을 가졌다. 따라서, 이 피험자는 위장 십이지장 이동 알고리즘 검사로부터 제외되었다. TLC1 피험자 중 나머지에 대해, CT 이미지는 모든 피험자에 대해 검출된 유문 이동이 위장과 공장 사이의 어딘가에 위치됨을 확인하였다. 17명의 피험자 중 2명은 제 1 위장 십이지장 이동 후에 캡슐이 위장으로 돌아갔음을 보여주었다. TLC1 알고리즘 검출과 CT 스캔 사이의 총 일치도는 17/17=100%였다.
필캠 피험자 중 한명에 대해, 캡슐은 비디오가 끝나기 전에 항상 피험자의 위장에 머물러 있었다. 필캠 피험자 중 또 다른 2명에 대해, 너무 적은 샘플이 국소화 알고리즘을 구동하기 위해 위장에서 취해졌다. 이들 3명의 필캠 피험자는 위장 십이지장 이동 국소화 알고리즘 성능 검사로부터 제외되었다. 필캠에 대한 유문 이동 국소화 알고리즘의 성능 요약은 다음과 같았다.
3. 양호한 사례(48명의 피험자):
a. 25명의 피험자에 대해, 우리의 검출은 의사의 메모와 정확히 부합한다
b. 19명의 피험자에 대해, 2개의 검출 사이의 차는 5분 미만이다
c. 4명의 피험자에 대해, 2개의 검출 사이의 차는 10분 미만이다(완전한 이동은 G/B 신호가 안정화되기 전에 최대 10분이 소요될 수 있음)
4. 실패 사례(6명의 피험자):
a. 4명의 피험자는 위장에서 녹색/청색 신호의 높은 표준 편차를 가졌다
b. 1명의 피험자는 위장에 담즙이 있고, 이는 위장에서 녹색/청색에 큰 영향을 주었다
c. 1명의 피험자는 유문 이동 시에 어떠한 녹색/청색 변화도 없었다
필캠 위장 십이지장 이동 국소화 알고리즘 검출 및 의사의 노트에 대한 총 일치도는 48/54=89%였다.
십이지장 공장 이동
TLC1에 대해, 디바이스가 십이지장을 떠났고 디바이스가 십이지장에 진입하였다고 결정된지 3분 후에 공장에 진입하였다고 가정되었다. 위장 십이지장 이동에 대한 TLC1 조사와 관련하여 상기 언급된 17명의 피험자 중 16명은 십이지장 공장 이동이 위장과 공장 사이의 어딘가에 위치된 것을 확인한 CT 이미지를 가졌다. 17명의 피험자 중 한 명은 십이지장에서 지속된 이동 시간을 가졌다. 알고리즘 검출과 CT 스캔 사이의 총 일치도는 16/17=94%였다.
필캠에 대해, 십이지장 공장 이동이 결정되지 않았다.
공장 회장 이동
공장은 회장보다 빨갛고 더 많은 혈관을 가지며, 공장은 더 많은 장간막 지방을 갖는 더 두꺼운 장을 가짐에 유의해야 할 것이다. 이들 차는 특히 반사된 적색광 신호에 대해 공장과 회장 사이의 다양한 광 반응을 야기할 수 있다. TLC1 및 필캠 둘 모두에 대해, 2가지 상이한 접근법이 공장 회장 이동에서 적색 신호의 변화를 추적하기 위해 탐구되었다. 제 1 접근법은 단일 슬라이딩 윈도우 분석이었는데, 여기서 윈도우는 그 길이가 10분이고, 평균 신호는 윈도우가 이동하는 동안의 임계값과 비교되었다. 제 2 접근법은 이중 슬라이딩 윈도우 분석이었는데, 여기서 각각의 윈도우는 그 길이가, 2개의 윈도우 사이에서 20분 간격을 갖는 10분이었다. 공장 회장 이동 국소화에 대한 알고리즘은 다음과 같았다:
3. 십이지장 공장 이동 후에 20분의 적색 신호를 얻고, 데이터를 평균화하며 그것을 공장 기준 신호로서 기록한다
4. 디바이스가 공장에 진입한 지 20분 후에 공장 회장 이동을 확인하기 시작한다
a. 공장 기준 신호에 의해 새롭게 수신된 데이터를 정규화한다
b. 2가지 접근법:
i. 단일 슬라이딩 윈도우 분석
Figure pct00045
반사된 적색 신호의 평균이 0.8 미만이면, 이동 플래그를 설정한다
ii. 이중 슬라이딩 윈도우 분석:
Figure pct00046
반사된 적색의 평균 차가 정면 윈도우에서의 반사된 적색 신호의 표준 편차의 2배보다 크면 이동 플래그를 설정한다
TLC1에 대해, 18명의 피험자 중 16명이 검출된 공장 회장 이동이 공장과 맹장 사이에 있음을 확인한 CT 이미지를 가졌다. 알고리즘과 CT 스캔 사이의 총 일치도는 16/18=89%였다. 이것은 단일 슬라이딩 윈도우 및 이중 슬라이딩 윈도우 접근법 둘 모두에 대해 사실이었고, 동일한 2명의 피험자는 2가지 접근법 모두에서 실패하였다.
필캠에 대한 공장 회장 이동 검출의 성능 요약은 하기에 나열되었다:
2. 단일 슬라이딩 윈도우 분석:
a. 공장과 맹장 사이의 어딘가에서 검출된 공장 회장 이동을 갖는 11가지 사례
b. 맹장 이후에 검출된 공장 회장 이동을 갖는 24가지 사례
c. 검출된 어떠한 공장 회장 이동도 없는 19가지 사례
d. 총 일치도: 11/54=20%
4. 이중 슬라이딩 윈도우 분석:
a. 공장과 맹장 사이의 어딘가에서 검출된 공장 회장 이동을 갖는 30가지 사례
b. 맹장 이후에 검출된 공장 회장 이동을 갖는 24가지 사례
c. 총 일치도: 30/54=56%
회장 맹장 이동
데이터는 TLC1에 대해, 반사된 적색/녹색의 평균 신호가 회장 맹장 이동 전후에 가장 통계적인 차를 제공했음을 입증하였다. 데이터는 또한 TLC1에 대해, 반사된 녹색/청색의 변동 계수가 회장 맹장 이동 시에 가장 통계적인 대조를 제공했음을 입증하였다. 필캠 비디오에 기초한 분석은 TLC1 디바이스로 얻은 그들 결과와 매우 유사한 통계적 경향을 나타냈다. 따라서, 알고리즘은 반사된 적색/녹색의 평균값 및 반사된 녹색/청색의 변동 계수의 변화를 활용하였다. 알고리즘은 다음과 같았다:
4. 캡슐이 위장에 진입한 후에 회장 맹장 이동을 모니터링하기 시작한다
5. 2개의 윈도우(전면(제 1) 및 후면(제 2))를 셋업한다
a. 각각의 윈도우에 대해 5분의 시간 길이를 이용한다
b. 2개의 윈도우 사이에 10분 차이를 이용한다
c. 1분의 윈도우 슬라이딩 스텝 크기를 이용한다
6. 2개의 슬라이딩 윈도우에서의 신호를 비교한다
a. 다음과 같은 경우에 회장 맹장 이동 플래그를 설정한다
i. 반사된 적색/녹색은 중요한 변화를 갖거나 임계치보다 낮다
ii. 반사된 녹색/청색의 변동 계수는 임계치보다 낮다.
b. 이것이 검출된 첫번째 회장 맹장 이동이라면, 소장에서의 평균 반사된 적색/녹색 신호를 소장 기준 신호로서 기록한다
c. 다음과 같은 경우에 위치 반전을 표시한다(즉, 캡슐이 말단 회장으로 되돌아감)
i. 반사된 적색/녹색은 소장 기준 신호와 통계적으로 비교가능하다
ii. 반사된 녹색/청색의 변동 계수는 임계치보다 높다
d. 가능한 회장 맹장 이동이 검출되면, 위양성 플래그의 경우에 TLC1에 대해 또 다른 10분(필캠에 대해 15분) 동안 계속 스캔한다
i. 이 시간 프레임(TLC1에 대해 10분, 필캠에 대해 15분) 내에, 위치 반전이 검출되면, 이전 회장 맹장 이동 플래그는 위양성 플래그이다. 플래그를 지우고 계속 확인한다
ii. 가능한 회장 맹장 이동 플래그에 이어서, 어떠한 위치 반전도 이 시간 프레임(TLC1에 대해 10분, 필캠에 대해 15분) 내에서 식별되지 않았으면, 그것을 확인한 회장 맹장 이동으로서 표시한다
e. 위치 반전의 경우에, 확인된 회장 맹장 이동 후의 또 다른 2시간 동안 계속해서 데이터를 모니터링한다
i. 위치 반전이 식별되면, 반전이 발생했을 때 타임스탬프에 플래그를 지정하고 그 다음, 다음 회장 맹장 이동을 찾기 위해 단계(a 내지 d)를 반복한다
ii. 캡슐이 이전에 확인된 회장 맹장 이동 후에 2시간 동안 소장으로 다시 돌아가지 않았으면, 위치 반전 모니터링을 중지하고 캡슐이 대장 영역에 머무를 것으로 가정한다.
TLC1 디바이스에 대해 특별히 설계된 플래그 설정 및 위치 반전 기준은 다음과 같았다:
3. 다음과 같은 경우에 회장 맹장 이동 플래그를 설정한다
a. 전면 윈도우에서 평균 반사된 적색/녹색은 0.7 미만이거나 2개의 윈도우 사이의 평균 차는 0.6보다 크다
b. 그리고 반사된 녹색/청색의 변동 계수는 0.02 미만이다
4. 다음과 같은 경우에 위치 반전으로서 정의한다
a. 전면 윈도우에서 평균 반사된 적색/녹색은 소장 기준 신호보다 높다
b. 그리고 반사된 녹색/청색의 변동 계수는 0.086보다 높다
TLC1에 대해, 18명의 피험자 중 16명이 검출된 회장 맹장 이동이 말단 회장과 결장 사이에 있음을 확인한 CT 이미지를 가졌다. 알고리즘과 CT 스캔 사이의 총 일치도는 16/18=89%였다. 회장 맹장 이동 국소화 알고리즘이 실패한 그들 2명의 피험자에 관해서, 한명의 피험자에 대해 회장 맹장 이동이 검출된 반면에 TLC1은 여전히 피험자의 말단 회장에 있었고, 다른 피험자에 대해 디바이스가 결장에 있었을 때 회장 맹장 이동이 검출되었다.
57개의 이용가능한 필캠 내시경 비디오 중에, 3명의 피험자에 대해 필캠이 맹장에 도달하기 전에 내시경 비디오가 끝났고, 또 다른 2명의 피험자는 대장에서 단지 매우 제한된 비디오 데이터(5분 미만)을 가졌다. 이들 5명의 피험자는 회장 맹장 이동 국소화 알고리즘 성능 검사로부터 제외되었다. 필캠에 대한 회장 맹장 이동 검출의 성능 요약은 하기에 나열된다:
3. 양호한 사례(39명의 피험자):
a. 31명의 피험자에 대해, 필캠 검출과 의사의 메모 사이의 차는 5분 미만이었다
b. 3명의 피험자에 대해, 필캠 검출과 의사의 메모 사이의 차는 10분 미만이었다
c. 5명의 피험자에 대해, 필캠 검출과 의사의 노트 사이의 차는 20분 미만이었다(완전한 이동은 신호가 안정되기 전에 최대 20분이 소요될 수 있음)
4. 미미한/불량한 사례(13명의 피험자):
a. 미미한 사례(9명의 피험자)
i. 필캠 회장 맹장 이동 검출은 말단 회장이나 결장에서 나타났으나, 2개의 검출 사이의 차는 1시간 이내였다
b. 실패 사례(4명의 피험자)
i. 실패 이유:
1. 신호는 이미 말단 회장에서 안정화되었다
2. 신호는 입구로부터 출구까지 매우 가변적이었다
3. 회장 맹장 이동 시에 반사된 적색/녹색의 어떠한 통계적으로 상당한 변화도 존재하지 않았다.
회맹부 이동 국소화 알고리즘 검출과 의사의 메모 사이의 총 일치도는 양호한 사례만 고려하면 39/52=75%이다. 가능한 허용가능한 사례를 포함하는 총 일치도는 48/52=92.3%이다.
맹장 결장 이동
데이터는 TLC1에 대해, 반사된 적색/녹색의 평균 신호가 맹장 결장 이동 전후의 가장 통계적인 차를 제공했음을 입증하였다. 데이터는 또한 TLC1에 대해, 반사된 청색의 변동 계수가 맹장 결장 이동 시에 가장 통계적 대조를 제공했음을 입증하였다. 동일한 신호가 필캠을 위해 이용되었다. 맹장 결장 이동 국소화 알고리즘은 다음과 같았다:
3. 회장 맹장 이동 후에 10분의 반사된 적색/녹색 및 반사된 청색 신호를 얻고 데이터를 평균하며 그것을 맹장 기준 신호로서 기록한다
4. 캡슐이 맹장에 진입한 후에 맹장 결장 이동을 확인하기 시작한다(맹장 결장 이동 알고리즘은 회장 맹장 이동 플래그에 의존한다)
a. 맹장 기준 신호에 의해 새롭게 수신된 데이터를 정규화한다
b. 이중 슬라이딩 윈도우 분석:
i. 2개의 인접한 두개의 10분 윈도우를 이용한다
ii. 다음 기준 중 임의의 기준이 충족되면 이동 플래그를 설정한다
Figure pct00047
반사된 적색/녹색의 평균 차는 후면(제 2) 윈도우에서 반사된 적색/녹색의 표준 편차의 4배 이상이었다
Figure pct00048
전면(제 1) 윈도우에서의 반사된 적색/녹색의 평균은 1.03보다 높았다
Figure pct00049
전면(제 1) 윈도우에서의 반사된 청색 신호의 변동 계수는 0.23보다 컸다.
상기 임계값은 TLC1에 의해 취해진 데이터의 통계적 분석에 기초하여 선택되었다.
TLC1에 대해, 18명의 피험자 중 15명이 맹장과 결장 사이의 어딘가에서 검출된 맹장 결장 이동을 가졌다. 피험자 중 한 명은 TLC1이 여전히 맹장에 있는 동안 검출된 맹장 결장 이동을 가졌다. 다른 2명의 피험자는 잘못된 회장 맹장 이동 검출 및 잘못된 맹장 결장 이동 검출 둘 모두를 가졌다. 알고리즘과 CT 스캔 사이의 총 일치도는 15/18=83%였다.
필캠에 대해, 3명의 피험자에 대해 필캠이 맹장에 도달하기 전에 내시경 비디오가 끝났고, 또 다른 2명의 피험자에 대해 대장에서 매우 제한된 비디오 데이터(5분 미만)가 존재하였다. 이들 5명의 피험자는 맹장 결장 이동 국소화 알고리즘 성능 검사로부터 제외되었다. 필캠에 대한 맹장 결장 이동 검출의 성능 요약은 하기에 나열되었다:
4. 27가지 사례는 맹장과 결장 사이의 어딘가에서 검출된 맹장 결장 이동을 가졌다
5. 하나의 사례는 회장에서 검출된 맹장 결장 이동을 가졌다
6. 24가지 사례는 국소화된 어떠한 맹장 결장 이동도 갖지 않았다
총 일치도: 27/52=52%.
다음 표는 국소화 정확도 결과를 요약한다.
Figure pct00050

Claims (87)

  1. 디바이스로서,
    시료화 체임버; 및
    상기 시료화 체임버 내의 조성물:을 포함하고,
    상기 조성물은 다수의 공여체 입자 및 다수의 수여체 입자를 포함하고,
    각각의 공여체 입자는 분석물에 결합하는 제 1 분석물 결합제에 연결된 감광제를 포함하고, 상기 감광제는 여기 상태에서 단일자 (singlet) 산소를 생성하고;
    각각의 수여체 입자는 분석물에 결합하는 제 2 분석물 결합제에 연결된 화학발광 화합물을 포함하고, 상기 화학발광 화합물은 단일자 산소와 반응하여 발광을 방출하고;
    상기 디바이스는 섭취가능한 디바이스인, 디바이스.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 조성물은 공여체 및 수여체 입자를 포함한 수용성 배지를 추가로 포함하는, 디바이스.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 공여체 및 수여체 입자는 수용성 배지에 현탁되는, 디바이스.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수여체 입자는 라텍스 입자, 지질 이중막, 오일 비말, 실리카 입자 및 메탈 졸로 이루어진 군으로부터 선택된 입자를 포함하는, 디바이스.
  5. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수여체 입자는 라텍스 입자를 포함하는, 디바이스.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    화학발광 화합물은 화학발광제, 티오센 + 디페닐 안트라센, 티오센 + 엄벨리페론 유도체, 티오센 + 유로퓸 킬레이트, 티오센 + 사마륨 킬레이트, 티오센 + 터븀 킬레이트, N-페닐 옥사진 + 엄벨리페론 유도체, N-페닐 옥사진 + 유로퓸 킬레이트, N-페닐 옥사진 + 사마륨 킬레이트, N-페닐 옥사진 + 터븀 킬레이트, 디옥센 + 엄벨리페론 유도체, 디옥센 + 유로퓸 킬레이트, 디옥센 + 사마륨 킬레이트 및 N-페닐 옥사진 + 터븀 킬레이트로 이루어진 군으로부터 선택된 화합물을 포함하는, 디바이스.
  7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 공여체 입자는 라텍스 입자, 지질 이중막, 오일 비말, 실리카 입자 및 메탈 졸로 이루어진 군으로부터 선택된 입자를 포함하는, 디바이스.
  8. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 공여체 입자는 라텍스 입자를 포함하는, 디바이스.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 공여체 입자는 스트렙트아비딘을 추가로 포함하는, 디바이스.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 스트렙트아비딘은 라텍스 입자로 코팅되는, 디바이스.
  11. 제 1항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 감광제는 염료, 방향족 화합물, 효소 및 금속염으로 이루어진 군으로부터 선택된 재료를 포함하는, 디바이스.
  12. 제 1항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조성물에서 공여체 입자의 수 대비 수여체 입자의 수의 비율은 10 : 1 내지 10 : 1 사이 범위인, 디바이스.
  13. 디바이스로서,
    시료화 체임버; 및
    상기 시료화 체임버 내의 조성물:을 포함하고,
    상기 조성물은
    a. 제 1 형광 염료를 포함하는 제 1 분석물 결합제로서, 상기 제 1 분석물은 분석물에 결합할 수 있는, 제 1 분석물 결합제; 및
    b. 제 2 형광 염료를 포함하는 제 2 분석물 결합제로서, 상기 제 2 분석물은 분석물에 결합할 수 있는, 제 2 분석물 결합제:를 포함하고,
    상기 제 2 형광 염료는 제 1 형광 염료와 공간적으로 근접할 때 형광 증가를 나타내고;
    상기 디바이스는 섭취가능한 디바이스인, 디바이스.
  14. 제 13항에 있어서,
    제 1 형광 염료 및 제 2 형광 염료 사이의 공간적 근접성이 제 1 형광 염료부터 제 2 형광 염료까지 에너지 전달을 유도하는, 디바이스.
  15. 디바이스로서,
    시료화 체임버; 및
    상기 시료화 체임버 내의 조성물:을 포함하고,
    상기 조성물은
    a. 감광제를 포함하는 제 1 분석물 결합제로서, 상기 제 1 분석물은 분석물에 결합할 수 있고, 감광제는 여기 상태에서 단일자 산소를 생성하는, 제 1 분석물 결합제; 및
    b. 형광생성 염료를 포함하는 제 2 분석물 결합제로서, 상기 형광생성 염료는 단일자 산소와 결합 시 형광을 방출하는, 제 2 분석물 결합제:를 포함하고,
    상기 디바이스는 섭취가능한 디바이스인, 디바이스.
  16. 제 13항 내지 제 15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조성물은 수용성 배지를 포함하는, 디바이스.
  17. 제 3항 또는 제 16항에 있어서,
    상기 수용성 배지는 보존제를 포함하는, 디바이스.
  18. 제 1항 내지 제 17항 중 어느 한 항에 있어서,
    제 1 분석물 결합제 및/또는 제 2 분석물 결합제는 항원 결합제인, 디바이스.
  19. 제 1항 내지 제 17항 중 어느 한 항에 있어서,
    제 1 분석물 결합제 및/또는 제 2 분석물 결합제는 항체인, 디바이스.
  20. 제 1항 내지 제 19항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 디바이스는 분석물을 생체내에서 검출하도록 구성된, 디바이스.
  21. 제 1항 내지 제 20항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시료화 체임버는 흡수성 재료를 수용하도록 구성된, 디바이스.
  22. 제 21항에 있어서,
    상기 흡수성 재료는 상기 조성물을 적어도 부분적으로 흡수하도록 구성된, 디바이스.
  23. 제 21항 또는 제 22항에 있어서,
    상기 흡수성 재료는 스폰지를 포함하는, 디바이스.
  24. 제 1항 내지 제 23항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분석물은 바이오분자, 미생물, 치료제, 약물, 바이오마커, 살충제, 오염물, 이들의 단편 또는 이들의 대사물을 포함하는, 디바이스.
  25. 제 1항 내지 제 23항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분석물은 단백질, 앱타머, 핵산, 스테로이드, 다당류 또는 대사물을 포함하는, 디바이스.
  26. 제 25항에 있어서,
    상기 단백질은 항체, 애피머, 사이토카인, 케모카인, 효소, 호르몬, 암 항원, 조직-특이 항원, 히스톤, 알부민, 글로불린, 경화단백질, 인단백질, 뮤코단백질, 색소단백질, 지질단백질, 핵단백질, 당단백질, 수용체, 막-고정 단백질, 막통과 단백질, 분비 단백질, 인간 백혈구 항원 (HLA), 혈액 응고인자, 미생물 단백질 및 이들의 단편으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 디바이스.
  27. 제 25항에 있어서,
    상기 대사물은 세로토닌 (5-HT), 5-하이드록시인돌 아세트산 (5-HIAA), 5-하이드록시트립토판 (5-HTP), 카인우레닌 (K), 카인우레닌산 (KA), 3-하이드록시카인우레닌 (3-HK), 3-하이드록시안트라닐산 (3-HAA), 퀴놀린산, 안트라닐산 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 디바이스.
  28. 제 25항에 있어서,
    상기 미생물은 박테리아, 바이러스, 프리온, 원충, 곰팡이 또는 기생충인, 디바이스.
  29. 제 28항에 있어서,
    상기 박테리아는 박테리아는 대장균, 바실러스 안트라시스, 바실러스 세레우스, 클로스트리듐 보툴리듐, 예르시니아 페스티스, 예르시니아 엔테로콜리티카, 프란시엘라 튜라렌시스, 브루셀라 종, 클로스트리듐 퍼프린젠스, 부르콜데리아 말레이, 부르콜데리아 슈도말레이, 스태필로코커스 종, 마이코박테리움 종, A군 스트렙토코커스, B군 스트렙토코커스, 스트렙토코커스 뉴모니애, 헬리코박터 파일로리, 살모넬라 엔테리티디스, 마이코플라스마 호미니스, 마이코플라스마 오랄레, 마이코플라스마 살리바륨, 마이코플라스마 퍼멘탄스, 마이코플라스마 뉴모니애, 마이코박테리움 보비스, 마이코박테리움 투버쿨로시스, 마이코박테리움 아븀, 마이코박테리움 레프래, 리케챠 리케치, 리케챠 아카리, 리케챠 프로와제키, 리케챠 카나다, 바실러스 섭틸리스, 바실러스 섭틸리스 니게르, 바실러스 튜린지엔시스, 콕시엘라 브루네티, 페칼리박테리움 프라우스니트지, 로제부리아 호미니스, 유박테리움 렉탈레, 디알리스터 인비수스, 루미노코커스 알부스, 루미노코커스 칼리두스 및 루미노코커스 브로미로 이루어진 군으로부터 선택되는, 디바이스.
  30. 제 24항에 있어서,
    상기 치료제는 TNFα 저해제, IL-12/IL-23 저해제, IL-6 수용체 저해제, 인테그린 저해제, 톨-유사 수용체 (TLR) 작용제, TLR 길항제, SMAD7 저해제, JAK 저해제, 면역억제제, 생 바이오치료제, 탄수화물 설포전이효소 15 (CHST15) 저해제, IL-1 저해제, IL-13 저해제, IL-10 수용체 작용제, 글래티라머 아세테이트, CD40/CD40L 저해제, CD3 저해제, CD14 저해제, CD20 저해제, CD25 저해제, CD28 저해제, CD49 저해제, CD89 저해제 및 케모카인/케모카인 수용체 저해제로 이루어진 군으로부터 선택되는, 디바이스.
  31. 제 1항 내지 제 23항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분석물은 담즙산 또는 담즙산 염인, 디바이스.
  32. 제 1항 내지 제 23항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분석물은 항생제인, 디바이스.
  33. 제 1항 내지 제 23항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분석물은 질환, 장애 또는 병원균과 연관되는, 디바이스.
  34. 제 1항 내지 제 23항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분석물은 TNFα, 리포테이코산 (LTA), 지질다당류 (LPS), 지질다당류 결합 단백질 (LBP), 사이토카인, 케모카인, IL12/23, IL-6, IL-10, MADCAM, α4β7 인테그린, 간세포 성장인자 (HGF), 표피 성장인자 (EGF), 헤파린-결합 표피 성장인자 (HB-EGF), TGFβ, 아달리무맙, 인플릭시맙, 세르톨리주맙 페골, 베돌리주맙, 나탈리주맙, 골리무맙, 베박시주맙 또는 세툭시맙을 포함하는, 디바이스.
  35. 제 1항 내지 제 34항 중 어느 한 항에 있어서,
    제 1 분석물 결합제는 항체, 애피머, 항원, 소분자, 핵산, 수용체, 앱타머, 수용체 리간드, 바이오틴, 스트렙트아비딘, 아비딘, 단백질 A, 단백질 G, 단백질 L 및 이들의 유도체로 이루어진 군으로부터 선택된 제제를 포함하는, 디바이스.
  36. 제 1항 내지 제 35항 중 어느 한 항에 있어서,
    제 2 분석물 결합제는 항체, 애피머, 항원, 소분자, 핵산, 수용체, 앱타머, 수용체 리간드, 바이오틴, 스트렙트아비딘, 아비딘, 단백질 A, 단백질 G, 단백질 L 및 이들의 유도체로 이루어진 군으로부터 선택된 제제를 포함하는, 디바이스.
  37. 제 1항 내지 제 36항 중 어느 한 항에 있어서,
    제 1 분석물 결합제는 제 2 분석물 결합제와 상이한, 디바이스.
  38. 제 1항 내지 제 36항 중 어느 한 항에 있어서,
    제 1 분석물 결합제는 제 2 분석물 결합제와 동일한, 디바이스.
  39. 제 1항 내지 제 38항 중 어느 한 항에 있어서,
    제 1 분석물 결합제는 항체를 포함하는, 디바이스.
  40. 제 1항 내지 제 38항 중 어느 한 항에 있어서,
    제 2 분석물 결합제는 항체를 포함하는, 디바이스.
  41. 제 1항 내지 제 40항 중 어느 한 항에 있어서,
    제 1 분석물 결합제는 바이오틴화된 항체를 포함하는, 디바이스.
  42. 제 39항 내지 제 41항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 항체는 항-박테리아 항체를 포함하는, 디바이스.
  43. 제 39항 내지 제 41항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 항체는 항-그램 양성 박테리아 항체, 항-그램 음성 박테리아 항체, 항-리포테이코산 (LTA) 항체, 항-대장균 항체, 항-지질 A 항체, 항-TNFα 항체 및 이들의 유도체로 이루어진 군으로부터 선택되는, 디바이스.
  44. 제 39항 내지 제 41항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 항체는 MA1-7401 항체, MA1-40134 항체, ab127996 항체, ab35654 항체, ab35654 항체, ab137967 항체, ab8467 항체 및 이들의 유도체 또는 단편로 이루어진 군으로부터 선택된 항체를 포함하는, 디바이스.
  45. 제 1항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 분석물 결합제는 바이오틴화된 항체를 포함하고, 상기 공여체 입자는 스트렙트아비딘을 포함한 코팅을 포함하는, 디바이스.
  46. 제 1항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 분석물 결합제는 상기 수여체 입자에 공유 컨쥬게이션된 항체를 포함하는, 디바이스.
  47. 제 1항 내지 제 46항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조성물은 25 내지 50 nM의 농도 범위를 갖는 사이클로덱스트린을 추가로 포함하는, 디바이스.
  48. 제 1항 내지 제 47항 중 어느 한 항에 있어서,
    내부 측정기를 추가로 포함하는, 디바이스.
  49. 제 1항 내지 제 48항 중 어느 한 항에 있어서,
    광원을 추가로 포함하는, 디바이스.
  50. 제 49항에 있어서,
    상기 광원은 678 nm, 633 nm 및 780 nm로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 파장을 갖는 광을 제공하도록 구성되는, 디바이스.
  51. 제 49항 또는 제 50항에 있어서,
    상기 광원은 광으로 상기 조성물을 조사하도록 구성되는, 디바이스.
  52. 제 1항 내지 제 51항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 화학발광 화합물에 의해 방출된 발광을 검출하도록 구성된 검출기 추가로 포함하는, 디바이스.
  53. 제 52항에 있어서,
    상기 검출기는 상기 화학발광 화합물에 의해 방출된 발광을 검출하도록 구성된 포토다이오드를 포함하는, 디바이스.
  54. 제 52항에 있어서,
    상기 검출기는 613 nm 및 660 nm로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 파장에서 상기 화학발광 화합물에 의해 방출된 발광을 검출하도록 구성된 포토다이오드를 포함하는, 디바이스.
  55. 제 1항 내지 제 54항 중 어느 한 항에 따른 디바이스를 포함하는, 키트
  56. 제 1항 내지 제 54항 중 어느 한 항의 디바이스를 분석물을 검출하는데 사용하는, 방법.
  57. 제 56항에 있어서,
    상기 시료화 체임버 내에 피험자로부터의 시료를 배치하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  58. 제 57항에 있어서,
    상기 시료는 생체내에서 상기 시료화 체임버 내에 배치되는, 방법.
  59. 제 56항 내지 제 58항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시료를 방사선 조사하고 상기 시료로부터 방출된 발광을 검출하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  60. 제 59항에 있어서,
    상기 발광을 검출하는 단계는 발광의 양을 측정하는 것을 포함하는, 방법.
  61. 제 59항에 있어서,
    상기 발광을 검출하는 단계는 발광의 총량을 측정하는 것을 포함하는, 방법.
  62. 제 59항 내지 제 61항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 발광을 검출하는 단계는 시간의 함수로서 발광의 변화 속도를 측정하는 것을 포함하는, 방법.
  63. 제 56항 내지 제 62항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유체 시료는 상기 피험자의 위장 (GI)관으로부터 수집되는, 방법.
  64. 제 56항 내지 제 63항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분석물의 양을 측정된 총 발광에 기초하여 정량하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  65. 제 56항 내지 제 64항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분석물의 양을 발광의 변화 속도에 기초하여 정량하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  66. 제 56항 내지 제 65항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분석물은 바이오분자, 미생물, 치료제, 약물, 바이오마커, 살충제, 오염물, 이들의 단편 또는 이들의 대사물을 포함하는, 방법.
  67. 제 56항 내지 제 65항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분석물은 단백질, 앱타머, 핵산, 스테로이드, 다당류 또는 대사물을 포함하는, 방법.
  68. 제 67항에 있어서,
    상기 단백질은 항체, 애피머, 사이토카인, 케모카인, 효소, 호르몬, 암 항원, 조직-특이 항원, 히스톤, 알부민, 글로불린, 경화단백질, 인단백질, 뮤코단백질, 색소단백질, 지질단백질, 핵단백질, 당단백질, 수용체, 막-고정 단백질, 막통과 단백질, 분비 단백질, 인간 백혈구 항원 (HLA), 혈액 응고인자, 미생물 단백질 및 이들의 단편으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 방법.
  69. 제 67항에 있어서,
    상기 대사물은 세로토닌 (5-HT), 5-하이드록시인돌 아세트산 (5-HIAA), 5-하이드록시트립토판 (5-HTP), 카인우레닌 (K), 카인우레닌산 (KA), 3-하이드록시카인우레닌 (3-HK), 3-하이드록시안트라닐산 (3-HAA), 퀴놀린산, 안트라닐산 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 방법.
  70. 제 67항에 있어서,
    상기 미생물은 박테리아, 바이러스, 프리온, 원충, 곰팡이 또는 기생충인, 방법.
  71. 제 70항에 있어서,
    상기 박테리아는 박테리아는 대장균, 바실러스 안트라시스, 바실러스 세레우스, 클로스트리듐 보툴리듐, 예르시니아 페스티스, 예르시니아 엔테로콜리티카, 프란시엘라 튜라렌시스, 브루셀라 종, 클로스트리듐 퍼프린젠스, 부르콜데리아 말레이, 부르콜데리아 슈도말레이, 스태필로코커스 종, 마이코박테리움 종, A군 스트렙토코커스, B군 스트렙토코커스, 스트렙토코커스 뉴모니애, 헬리코박터 파일로리, 살모넬라 엔테리티디스, 마이코플라스마 호미니스, 마이코플라스마 오랄레, 마이코플라스마 살리바륨, 마이코플라스마 퍼멘탄스, 마이코플라스마 뉴모니애, 마이코박테리움 보비스, 마이코박테리움 투버쿨로시스, 마이코박테리움 아븀, 마이코박테리움 레프래, 리케챠 리케치, 리케챠 아카리, 리케챠 프로와제키, 리케챠 카나다, 바실러스 섭틸리스, 바실러스 섭틸리스 니게르, 바실러스 튜린지엔시스, 콕시엘라 브루네티, 페칼리박테리움 프라우스니트지, 로제부리아 호미니스, 유박테리움 렉탈레, 디알리스터 인비수스, 루미노코커스 알부스, 루미노코커스 칼리두스 및 루미노코커스 브로미로 이루어진 군으로부터 선택되는, 방법.
  72. 제 66항에 있어서,
    상기 치료제는 TNFα 저해제, IL-12/IL-23 저해제, IL-6 수용체 저해제, 인테그린 저해제, 톨-유사 수용체 (TLR) 작용제, TLR 길항제, SMAD7 저해제, JAK 저해제, 면역억제제, 생 바이오치료제, 탄수화물 설포전이효소 15 (CHST15) 저해제, IL-1 저해제, IL-13 저해제, IL-10 수용체 작용제, 글래티라머 아세테이트, CD40/CD40L 저해제, CD3 저해제, CD14 저해제, CD20 저해제, CD25 저해제, CD28 저해제, CD49 저해제, CD89 저해제 및 케모카인/케모카인 수용체 저해제로 이루어진 군으로부터 선택되는, 방법.
  73. 제 56항 내지 제 65항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분석물은 담즙산 또는 담즙산 염인, 방법.
  74. 제 56항 내지 제 65항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분석물은 항생제인, 방법.
  75. 제 56항 내지 제 65항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분석물은 질환, 장애 또는 병원균과 연관되는, 방법.
  76. 제 56항 내지 제 65항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분석물은 TNFα, 리포테이코산 (LTA), 지질다당류 (LPS), 지질다당류 결합 단백질 (LBP), 사이토카인, 케모카인, IL12/23, IL-6, IL-10, MADCAM, α4β7 인테그린, 간세포 성장인자 (HGF), 표피 성장인자 (EGF), 헤파린-결합 표피 성장인자 (HB-EGF), TGFβ, 아달리무맙, 인플릭시맙, 세르톨리주맙 페골, 베돌리주맙, 나탈리주맙, 골리무맙, 베박시주맙 또는 세툭시맙을 포함하는, 방법.
  77. 제 56항 내지 제 76항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 검출된 발광에 기초하여, 상기 피험자가 위장관에서 박테리아 세포의 과다성장으로 고생하거나 이의 위험성이 있음을 결정하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  78. 제 77항에 있어서,
    상기 시료에서 측정된 총 발광 및/또는 시간의 함수로서 발광의 변화 속도를 상기 시료에서 분석물의 양과 상관시키는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  79. 제 78항에 있어서,
    상기 시료에서 분석물의 양을 상기 시료에서 생존가능한 박테리아 세포의 수와 상관시키는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  80. 제 79항에 있어서,
    상기 결정된 생존가능한 박테리아 세포의 수가 약 105개 CFU/mL 이상이면 치료의 필요성을 나타내는 것으로 결정하는, 방법.
  81. 제 56항 내지 제 80항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 검출된 발광에 기초하여, 상기 피험자가 위장관에서 박테리아 세포의 과다성장으로 고생하거나 이의 위험성이 있음을 결정하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  82. 제 56항 내지 제 81항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 피험자는 상기 위장관에서 박테리아 세포의 과다성장으로 고생하거나 이의 위험성이 있는, 방법.
  83. 제 56항 내지 제 82항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 디바이스는 다수의 시료화 체임버를 포함하고, 상기 방법은 상이한 시료화 체임버에 상이한 시료를 배치하는 단계를 포함하는, 방법.
  84. 제 83항에 있어서,
    상이한 시료를 상이한 시간대에 수집하는 것을 포함하는, 방법.
  85. 제 83항 또는 제 84항에 있어서,
    상이한 시료를 상기 위장관 내의 상이한 위치에서 수집하는 것을 포함하는, 방법.
  86. 제 85항에 있어서,
    상기 상이한 위치는 입, 인후, 식도, 위, 소장, 대장, 십이지장, 공장, 회장, 상행 결장, 횡단 결장 및 하행 결장으로 이루어진 군으로부터 선택된 위치를 포함하는, 방법.
  87. 제 86항에 있어서,
    상기 위장관 내의 상이한 위치의 수부터 분석물의 개별적 측정치까지 각각의 위치를 맵핑하는 분자 맵을 작성하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
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