TWI519788B - Sglt2作爲慢性腎臟疾病之診斷及追蹤治療後病況之生物標記 - Google Patents
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Description
本發明係揭示第二型鈉離子依賴型葡萄糖轉運蛋白(sodium-glucose linked transporter 2,SGLT2)可作為慢性腎臟疾病之診斷及追蹤治療後病況之生物標記,其中該慢性腎臟疾病係選自由局部性腎絲球硬化症(Focal Segmental Glomerulosclerosis,FSGS)及免疫球蛋白A型腎小球腎炎(IgA nephropathy)所組成的群組。
慢性腎臟疾病(Chronic Kidney Disease,CKD)是腎臟因疾病或藥物等傷害,導致腎功能受損無法恢復到原有正常的功能之疾病,典型的慢性腎臟疾病包括局部性腎絲球硬化症(Focal Segmental Glomerulosclerosis,FSGS)及免疫球蛋白A型腎小球腎炎(IgA nephropathy),如未能及時診斷及治療,容易發展成慢性腎衰竭,最後功能喪失而進入末期腎病。
慢性腎衰竭通常有一段很長的時間完全沒有症狀,但一旦發生就難以逆轉,因此,如能針對慢性腎臟疾病及早診斷供防治之介入,將能有效避免慢性腎衰竭之發生或延緩惡化。然而,目前尚無針對慢性腎臟疾病之簡易診斷試劑,必須透過臨床症狀、血清尿液成分及組織穿刺結果加以綜合判斷,其中,血清肌酸酐(creatinine)與尿液白蛋白(albumin)之檢測雖廣泛應用於診斷與追蹤,但有敏感度與專一性不足及不易評估早期病況之缺點,而腎臟切片之侵入式檢測則對病人有危險性,可能導致嚴重的出血併發症,同時也影響病人在早期接受檢查之意願,導致延誤病情。此外,病患經診斷罹患慢性腎臟疾病後,通常需要一段長時間的治療,期間需要持續追蹤病況,以確認治療之適當性及避免惡化。侵入式檢測也大
幅經常降低病患願意持續追蹤之意願。
因此,此領域亟需發展新的慢性腎臟疾病之診斷及追蹤治療後病況之技術,尤其是可採用非侵入性方式進行,以提高病患接受度,達到及早診斷及持續追蹤病況之目的。
本發明首次提出第二型鈉離子依賴型葡萄糖轉運蛋白(sodium-glucose linked transporter 2,SGLT2)可作為慢性腎臟疾病之診斷及追蹤治療後病況之生物標記,尤其是可以病患的尿液樣本進行檢測,採用非侵入性方式進行,沒有侵入式檢測的危險,可提高病患接受度,達到及早診斷及持續追蹤病況之目的。
因此,在一方面,本發明提供一種診斷慢性腎臟疾病之方法,其包括:檢測來自待測個體之尿液樣本之SGLT2的表現量,使其與來自正常個體之尿液樣本之SGLT2的表現量進行比較;以及根據該比較結果判斷該待測個體罹患慢性腎臟疾病之可能性,其中如相較於來自正常個體之尿液樣本之SGLT2的表現量,該來自待測個體之尿液樣本之SGLT2的表現量較高者,則表示該待測個體可能罹患慢性腎臟疾病,其中該慢性腎臟疾病係選自由FSGS及IgA腎炎所組成的群組。
另一方面,本發明提供一種評估及追蹤慢性腎臟疾病之病患於接受治療後之病況改善情形之方法,其包括:檢測來自該病患於接受治療前之尿液樣本的SGLT2表現量,以獲得一治療前SGLT2表現量;檢測來自該病患於接受治療後之尿液樣本的SGLT2表現量,以獲得一治療後SGLT2表現量;以及比較該治療後SGLT2表現量及該治療前SGLT2表現量,其中如該治療後SGLT2表現量低於該治療前SGLT2表現量,則表示該病患於接受治療後病況獲得改善,
其中該慢性腎臟疾病係選自由FSGS及IgA腎炎所組成的群組。
特定而言,本發明用以進行檢測之尿液樣本係以非侵入式方法取得。在一具體實施例中,尿液樣本中的SGLT2的表現量係由測量SGLT2之多肽含量而測定。在一具體實施例中,SGLT2之多肽含量可由西方墨點法(western blotting)或酵素結合免疫吸附分析法(Enzyme-linked immunosorbent assay,ELISA)予以測量。
本發明之其他特徵將經由以下詳細說明、各個具體實例及申請專利範圍而清楚呈現。
圖式中所示具體實施例係供例示本發明之目的,應了解本發明並不限於所示之較佳具體實施例。在圖式中:圖1顯示慢性腎臟疾病小鼠模型及其經治療後之腎臟組織變化,其中(A)為FSGS小鼠模型;以及(B)為IgA腎炎小鼠模型。
圖2顯示FSGS小鼠及IgA腎炎小鼠的尿液樣本中,SGLT2
蛋白表現量的變化。(A)顯示以西方墨點法檢測正常組、疾病組及治療組的SGLT2蛋白的結果;(B)顯示FSGS小鼠及其正常組與治療組的SGLT2蛋白表現量經尿液肌酸酐濃度校正後的結果;以及(C)顯示IgA腎炎小鼠及其正常組與治療組的SGLT2蛋白表現量經尿液肌酸酐濃度校正後的結果。*p<0.05,**p<0.01相較於疾病組。
除非另有限定,本文中使用之所有技術性及科學性辭彙具有熟習本發明所屬技藝之人通常瞭解之意義。如有衝突,則以本文件,包括其定義為主。
當用於此處時,本文所使用之冠詞「一」或「該」意指該冠詞文法上之受詞為一或一以上(亦即至少為一)。舉例而言,「一元件」代表一元件或多於一元件。
此處所使用的「表現」乙詞是指實現編碼於基因中的基因訊息以產生基因產物,例如,未剪接RNA,mRNA,剪接變異體mRNA,多肽或蛋白質,經轉譯後修飾的多肽,剪接變異體多肽等。在本發明的具體
實施例中,「表現」乙詞係指來自一基因的多肽或蛋白質的產生。
此處所使用的「表現量」乙詞是指特定基因表現的基因產物之量,其可以此領域已知的任何適當的方法予以測定。在本發明的具體實施例中,「表現量」乙詞係指特定基因表現出多肽或蛋白質的含量。
此處所使用的「多肽」和「蛋白」可交互使用,意指任何長度的胺基酸的聚合形式,包括編碼和非編碼的胺基酸、化學性或生物化學修飾過的或衍生的胺基酸、或具有經修飾的肽骨架之多肽。
此處所使用的「抗體」乙詞是指可結合至抗原的免疫球蛋白。此處所使用的抗體包括整個抗體以及任何抗體片段(例如,F(ab').sub.2,Fab',Fab,Fv),其能夠結合抗原決定位、抗原、或是所欲抗原片段。本發明使用之抗體對於指定蛋白質有免疫反應或具有免疫特異性,因此,可特異地及選擇地與其結合,例如,可使用SGLT2特異性抗體檢測樣本中的SGLT2之表現量。針對所欲蛋白質的抗體較佳具有免疫特異性,也就是雖然會辨認跨物種的同源物,但不會與相關材料有實質的交叉反應。本文所用「抗體」乙詞包括所有類型的抗體(例如,單株和多株抗體)。
本文所使用「對象」、「個體」和「病患」三個詞彙可交互使用,是指任何需要進行診斷、治療或醫療的哺乳類對象,特別是指人類。其他的對象可能包括牛、狗、貓、天竺鼠兔、大鼠、小鼠和馬等。
本文所使用「診斷」乙詞係指判定或評估一個體是否有可能罹患特定疾病、病症或功能障礙。技藝人士通常基於一或多種診斷指標(即,標記)進行診斷,其中此等診斷指標之存在、不存在或其含量可作為該疾病、病症或功能障礙是否存在之指標。本領域可理解者,此處的判定或評估並非需要對於所有個體達100%正確性,而是只要可鑑定出統計上有顯著意義的族群即已足夠。此領域可使用各種已知的統計方式進行前述判定或評估。一般而言,一生物標記如與疾病之存在或發展呈現正相關之關聯性,則該生物標記可作為該疾病之診斷工具。
此處所使用的「治療」乙詞是指為了治癒、癒合、減輕、舒緩、改變、矯正、改善、改進或影響該疾病、該疾病的症狀、該疾病引起的殘疾或罹患該疾病的傾向的目的,而將包含一或多種活性成分的組合物
施用或投與至患有該疾病、該疾病的症狀或有罹患該疾病的傾向的個體。
本文所描述的「局部腎絲球硬化症(Focal Segmental Glomerulosclerosis,FSGS)」是一種在腎絲球產生血管硬化現象之腎組織病變疾病,屬於慢性腎臟病之典型實例之一。臨床上展現腎病症候群特徵,包含嚴重蛋白尿、高血壓、低白蛋白血症、血尿等(Cattran DC,Rao P.American Journal of Kidney Disease.21(3):344-9,1998.Chun MJ et al.,Journal of the American Society of Nephrology.15:2169,2004.Rydel JJ et al.,American Journal of Kidney Disease.25(4):534-42,1995.)。病理上在初期出現腎臟腎絲球之基底膜變厚、腎絲球之細胞外基質增加、血管內出現玻璃樣沉澱物等病徵,最終形成以膠原蛋白纖維為主的疤痕組織,也有伴隨微血管管壁泡沫細胞堆積、微血管塌陷、臟層上皮細胞增殖與肥大、足突細胞融合等,且隨著疾病進展硬化部位逐漸擴大(D'Agati VD.Curr Opin Nephrol Hypertens.17(3):271-81,2008.Hodgin JB et al.,American Journal of Clinical Pathology.177(4):1674-86,2010.Thomas DB.The Archives of Pathology and Laboratory Medicine.133(2):217-23,2009.)。足突細胞主要分布於腎絲球基底膜,功能為血液的過濾作用,目前利用超顯微技術可發現FSGS患者腎臟腎絲球之足突細胞具受損情形,被認為是導致腎絲球走向硬化的重要原因之一(Kriz W et al.,Kidney International.54(3):687-97,1998.Pagtalunan ME et al.The Journal of Clinical Investigation.99(2):342-8,1997.Wiggins JE et al.Journal of the American Society of Nephrology.16(10):2953-66,2005.Yang HC et al.,Kidney International.69(10):1756-64,2006.)。
本文所描述的「免疫球蛋白A型腎小球腎炎(IgA nephropathy,IgA腎炎)」是一種IgA1沉積在腎臟的腎臟疾病,屬於慢性腎臟病之典型實例之一。最常見與IgA腎炎相關的組織病理學上的改變是在間質區域有增生性細胞及細胞外基質,造成局部或瀰漫性擴張。此外,經由光學顯微鏡確認,在有更嚴重的損害的病患中,可觀察到各種損害,包括瀰漫性毛細血管內增生、節段性硬化病变、節段性壞死及细胞新月体形成。有幾個因素已被確認與IgA腎炎之不利預後有高度相關,包含血尿、蛋白尿、中度的細胞增多、腎小球硬化症、腎小管間質發炎,以及瀰漫性
腎小球共沉積IgG和/或IgM和補體成分3(C3)。
本文所描述的第二型鈉離子依賴型葡萄糖轉運蛋白(SGLT2)是屬於鈉葡萄糖運輸蛋白質家族的一種,主要是依藉鈉進出膜內外,在腎臟中扮演葡萄糖再行回收的重要運輸蛋白質。抑制SGLT2的表現將有效降低血液中葡萄糖的濃度,因此,已知可使用SGLT2抑制劑治療第二型糖尿病。SGLT2之基因的核苷酸序列及表現出的基因產物之胺基酸序列是本領域所習知者。
本發明係提出SGLT2在個體尿液之表現量與個體是否罹患FSGS或IgA腎炎等慢性腎臟病有統計上的相關性,因此,SGLT2可作為FSGS或IgA腎炎等慢性腎臟病之診斷標記。根據本發明,頃發現在正常個體的尿液樣本幾乎未偵測到SGLT2的表現或表現量很低,而在患有FSGS或IgA腎炎等慢性腎臟病之個體的尿液樣本則測出較高的表現量,因此,可藉由檢測個體的尿液樣本的SGLT2表現量判斷其罹患FSGS或IgA腎炎等慢性腎臟病之可能性。
因此,在一方面,本發明提供一種診斷慢性腎臟疾病之方法,其包括:檢測來自待測個體之尿液樣本之SGLT2的表現量,使其與來自正常個體之尿液樣本之SGLT2的表現量進行比較;以及根據該比較結果判斷該待測個體罹患慢性腎臟疾病之可能性,其中如相較於來自正常個體之尿液樣本之SGLT2的表現量,該來自待測個體之尿液樣本之SGLT2的表現量較高者,則表示該待測個體可能罹患慢性腎臟疾病,其中該慢性腎臟疾病係選自由FSGS及IgA腎炎所組成的群組。
此處所使用的「正常個體」或「對照個體」可交互使用,是指健康正常未罹患FSGS或IgA腎炎等慢性腎臟病之個體,可以是指單一正常個體或一群正常個體之族群。
此處所使用的「較高」表現量或類似用語,是指高於正常個體的尿液樣本所測得的標記檢測量(稱為正常量),其提高的程度具有一般此領域所認可之統計上之意義。在特定具體實施例中,此提高程度可以是
相較於正常量達20%或以上的增加,30%或以上的增加,40%或以上的增加,50%或以上的增加,60%或以上的增加,70%或以上的增加,80%或以上的增加,或90%或以上的增加。此領域可運用習知檢測及統計方法,經由分析正常個體族群的尿液樣本的標記檢測量,獲得正常量的數值範圍。
此外,根據本發明,亦發現罹患FSGS或IgA腎炎等慢性腎臟病之個體經治療後,當病理症狀獲得改善時,可觀察到SGLT2於尿液的蛋白表現量相較於治療前的量明顯下降,顯示SGLT2可作為追蹤疾病治療後病況之生物標記,因此,可藉由檢測患者的尿液樣本的SGLT2表現量判斷其病況改善之情形。
因此,在另一方面,本發明提供一種評估及追蹤慢性腎臟疾病之病患於接受治療後之病況改善情形之方法,其包括:檢測來自該病患於接受治療前之尿液樣本的SGLT2表現量,以獲得一治療前SGLT2表現量;檢測來自該病患於接受治療後之尿液樣本的SGLT2表現量,以獲得一治療後SGLT2表現量;以及比較該治療後SGLT2表現量及該治療前SGLT2表現量,其中如該治療後SGLT2表現量低於該治療前SGLT2表現量,則表示該病患於接受治療後病況獲得改善,其中該慢性腎臟疾病係選自由FSGS及IgA腎炎所組成的群組。
在特定具體實例中,該病患於接受治療前之尿液樣本的SGLT2表現量係高於來自正常個體之尿液樣本之SGLT2的表現量。
此處所使用的「較低」表現量或類似用語,是指低於所欲比較的表現量(如治療前的標記檢測量),其降低的程度具有一般此領域所認可之統計上之意義。在特定具體實施例中,此降低程度可以是相較於治療前的標記檢測量達20%或以上的降低,30%或以上的降低,40%或以上的降低,50%或以上的降低,60%或以上的降低,70%或以上的降低,80%或以上的降低,或90%或以上的降低。
在一具體實施例中,SGLT2的表現量可藉由測量該SGLT2的多肽含量而測定。可使用基於使用抗體之分析方法進行測量,該抗體可
特異性辨識此處所述之SGLT2蛋白或多肽,其包括但不限於西方墨點法或酵素連結免疫吸附分析(ELISA)或,該等技術之流程為本領域所熟知。
此處使用的抗體可為多株或單株抗體。對抗特定蛋白之多株抗體可由注射有效量的胜肽或抗原成分至適當的實驗動物、收集動物血清、及分離特異性血清而予以製備,其可由任何已知的免疫吸附技術而達成。可輕易用於製造本發明使用的多株抗體之動物包括雞、小鼠、兔、大鼠、羊及馬等。一般而言,較佳使用單株抗體進行本發明之檢測方法,因為單株抗體可產生較大產量及類似反應性。用於製備單株抗體的融合瘤細胞株可由融合永生細胞株及製造抗體之淋巴球而產生。此製備可由熟習本領域之技藝人士使用所熟知的技術予以完成。
現參考以下具體實施例更明確地描述本發明,其目的為用以說明而非作為限制。
實例1:建立局部腎絲球硬化症動物模型
雄性BALB/cByJNarl小鼠係購自財團法人國家實驗動物中心(台北,台灣)。待其8週大時將之分為3組,其中1組於尾部靜脈注射一般生理食鹽水作為正常控制組,疾病對照組及蛇床子素(Osthole)治療組則於尾部靜脈注射給予單一劑量0.25mg/kg體重之艾黴素(Adriamycin)誘發小鼠局部腎絲球硬化症,其中蛇床子素治療組於誘發疾病前3日以腹腔注射方式給予每日30mg/kg體重之蛇床子素,接著以靜脈注射艾黴素後,持續給予每日30mg/kg體重之蛇床子素直至犧牲日。本研究使用的蛇床子素係純化自蛇床(C.monnieri)的種子,其化學名稱為7-甲氧基-8-(3-甲基丁-2-烯基)-2-二氫苯并-γ-哌喃酮(7-methoxy-8-(3-methylbut-2-enyl)-2-chromanone),分子式為C15H16O3。蛇床子素係經本實驗室證實具治療局部腎絲球硬化症的效果,故以其處理動物作為藥物治療組。FSGS動物模型之各組處理方式如表1所示。
每週以代謝籠收集小鼠尿液,並於誘發疾病後第28天予以犧牲,收集小鼠腎臟進行組織切片分析,以蘇木紫及伊紅染色,觀察組織型態變化。染色結果顯示,相較於正常控制組,疾病對照組的小鼠腎臟組織中觀察到局部腎絲球硬化症之病變,包括膈細胞增殖、腎絲球微血管消失、臟層上皮細胞與壁細胞死亡,大量纖維物質沉積與硬化,腎間質可發現蛋白質的沉積(protein cast)與腎小管萎縮等,而經蛇床子素治療之動物(蛇床子素治療組)則呈現恢復良好的情形,請參圖1(A)。因此,確定本研究所建立的局部腎絲球硬化症動物模型可用於後續的分析試驗,其中接受蛇床子素處理的動物可做為藥物治療組(代表動物經藥物治療後症狀獲得改善)。
實例2:建立IgA腎炎動物模型
雄性C57BL/6小鼠係購自財團法人國家實驗動物中心(台北,台灣)。待其9個月大時將之分為3組,其中1組於尾部靜脈注射一般生理食鹽水作為正常控制組,病理對照組及蛇床子素治療組則以腹腔注射給予劑量50μg/天之純化的抗磷醯膽鹼IgA(IgA anti-PC)及於尾部靜脈注射劑量50μg/天之肺炎球菌C多糖(PnC)之方式誘發小鼠IgA腎炎,其中蛇床子素治療組於誘發疾病前3日以腹腔注射方式給予30mg/kg體重之蛇床子,接著以腹腔注射抗磷醯膽鹼IgA及靜脈注射肺炎球菌C多糖後,持續給予30mg/kg體重之蛇床子直至犧牲日。蛇床子素係經本實驗室證實具治療IgA腎炎的效果,故以其處理動物作為藥物治療組。IgA腎炎動物模型之各組處理方式如表2所示。
每週以代謝籠收集小鼠尿液,並於誘發疾病後第28天予以犧牲,收集小鼠腎臟進行組織切片分析,以蘇木紫及伊紅染色,觀察組織型態變化。染色結果顯示,相較於正常控制組,疾病對照組的小鼠腎臟組織中觀察到IgA腎炎之病變,包括腎小球瀰漫性間質細胞增生、新月體類似物之形成及硬化、腎小管間質(特別是腎小球周圍)發炎以及腎小管萎縮並伴隨蛋白圓柱(proteinaceous casts)及偶發的紅細胞圓柱(erythrocyte casts),而經蛇床子素治療之動物(蛇床子素治療組)則呈現恢復良好的情形,請參圖1(B)。因此,確定本研究所建立的IgA腎炎動物模型可用於後續的分析試驗,其中接受蛇床子素處理的動物可做為藥物治療組(代表動物經藥物治療後症狀獲得改善)。
實例3:動物實驗之尿液檢測結果
將實例1及2所收集的小鼠尿液,以西方墨點法檢測SGLT2之表現量,並以尿液肌酸酐濃度作校正。結果係以平均值±SEM表示,兩個組別間之比較係使用ANOVA或學生氏t試驗進行。小於0.05之p值被認為在統計上具有顯著性。圖2(A)顯示西方墨點法的結果,圖2(B)及(C)顯示經尿液肌酸酐濃度校正後的結果。另將SGLT2之表現量以百分比呈現,結果如表3所示。
如圖2(A)、(B)及(C)所示,相較於正常對照組,在FSGS及IgA腎炎小鼠的疾病對照組的尿液樣本中,檢測到較高的SGLT2蛋白表現量,具有統計上的差異,顯示SGLT2可作為FSGS及IgA腎炎之診斷標記。當測得個體之尿液樣本的SGLT2的表現量較高時,表示該個體有罹患慢性腎臟疾病之可能性。
另一方面,圖2(A)、(B)及(C)亦顯示,誘發FSGS及IgA腎炎的小鼠經投予蛇床子素治療後,SGLT2蛋白表現量相較於疾病對照組的動物明顯下降,顯示SGLT2可作為追蹤疾病治療後病況之生物標記。當測得病患之尿液樣本的SGLT2的表現量相較於治療前較低時,表示該病患於接受治療後病況獲得改善。
以上結果顯示,我們在FSGS及IgA腎炎的動物模式中證實,相較於正常對照組,疾病對照組的SGLT2表現顯著較高,故SGLT2在尿液的表現可做為FSGS及IgA腎炎之診斷標記。此外,疾病對照組的動物經投予蛇床子素治療後,病理症狀獲得改善,同時觀察到SGLT2於尿液的蛋白表現量明顯下降,顯示SGLT2可作為追蹤疾病治療後病況之生物標記。本發明可發展出FSGS及IgA腎炎之慢性腎臟疾病的檢驗試劑,以SGLT2作為慢性腎臟疾病之診斷及追蹤治療後病況之生物標記,可從病患尿液以簡單的蛋白測量方式完成檢測,沒有侵入式的檢驗,病患接受度高,有利及早診斷並可達持續追蹤病況之目的。
Claims (9)
- 一種診斷慢性腎臟疾病之方法,其包括:檢測來自待測個體之尿液樣本之第二型鈉離子依賴型葡萄糖轉運蛋白(SGLT2)的表現量,使其與來自正常個體之尿液樣本之SGLT2的表現量進行比較;以及根據該比較結果判斷該待測個體罹患慢性腎臟疾病之可能性,其中如相較於來自正常個體之尿液樣本之SGLT2的表現量,該來自待測個體之尿液樣本之SGLT2的表現量較高者,則表示該待測個體可能罹患慢性腎臟疾病,其中該慢性腎臟疾病係選自由局部性腎絲球硬化症(Focal Segmental Glomerulosclerosis,FSGS)及免疫球蛋白A型腎小球腎炎(IgA nephropathy)所組成的群組。
- 根據請求項1之方法,其中該尿液樣本是以非侵入式方法取得。
- 根據請求項1之方法,其中所述SGLT2的表現量係由測量所述SGLT2之多肽含量而測定。
- 根據請求項3之方法,其中該多肽含量係由西方墨點法(western blotting)或酵素結合免疫吸附分析法(Enzyme-linked immunosorbent assay,ELISA)而測量。
- 一種評估及追蹤慢性腎臟疾病之病患於接受治療後之病況改善情形之方法,其包括:檢測來自該病患於接受治療前之尿液樣本的SGLT2表現量,以獲得一治療前SGLT2表現量;檢測來自該病患於接受治療後之尿液樣本的SGLT2表現量,以獲得一治療後SGLT2表現量;以及比較該治療後SGLT2表現量及該治療前SGLT2表現量,其中如該治療後SGLT2表現量低於該治療前SGLT2表現量,則表示該病患於接受治療後病況獲得改善,其中該慢性腎臟疾病係選自由局部性腎絲球硬化症(Focal Segmental Glomerulosclerosis,FSGS)及免疫球蛋白A型腎小球腎炎(IgA nephropathy)所組成的群組。
- 根據請求項5之方法,其中該治療前SGLT2表現量高於來自正常個體之尿液樣本之SGLT2的表現量。
- 根據請求項5之方法,其中該尿液樣本是以非侵入式方法取得。
- 根據請求項5之方法,其中所述SGLT2的表現量係由測量所述SGLT2之多肽含量而測定。
- 根據請求項5之方法,其中該多肽含量係由西方墨點法(western blotting)或酵素結合免疫吸附分析法(Enzyme-linked immunosorbent assay,ELISA)而測量。
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