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JP6033889B2 - 腎機能の判定方法 - Google Patents
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Description

本発明は、特別なマーカーを使用した腎機能の判定方法に関する。
血清クレアチニンおよび尿素は、腎臓機能をモニターするための最も広く使用されるバイオマーカーである(ParikhおよびDevarajan、2008;Devarajan 2007)。これらは数十年にわたって使用されており、大多数の研究において腎臓機能を評価するために適用されているが、適用は限定されており、特に急性腎障害では感受性および特異性が不十分で、筋肉量、肝機能および薬理作用物質などの複数のパラメータによって影響を受ける(ParikhおよびDevarajan、2008;Devarajan 2007)。したがって、シスタチンc、ヒト好中球ゼラチナーゼ関連リポカリン(NGAL)、インターロイキン−18(IL−18)および腎障害分子1(KIM−1)などの新たなバイオマーカーが評価されている(ParikhおよびDevarajan、2008;Devarajan 2007;Belcher他、2011;CruzおよびGoh、2007)。しかし、今までのところ、シスタチンc測定値が日常的な診断として一部定着しているだけである。
本発明の目的は、特に日常的な診断および/または腎機能のモニタリングで使用することができる信頼できる方法を提供することである。
本発明者等は、驚くべきことに、プロテオグリカンであるアグリンの特別な断片、いわゆる酵素ニューロトリプシンによるアグリンの切断によって得られるC末端断片は、腎機能の判定が必要な関連のある診断の適用およびスクリーニングの適用において、信頼できるバイオマーカーとして使用することができることを発見した。
アグリンは、分子量400〜600kDaの大きなヘパランプロテオグリカンである(データベースアクセッション番号NP_940978)。タンパク質の核は、約2000個のアミノ酸からなり、その質量は約225kDaである。9個のK(クニッツ型)ドメイン、2個のLE(ラミニン−EGF様)ドメイン、1個のSEA(精子タンパク質、エンテロキナーゼおよびアグリン)ドメイン、4個のEG(上皮成長因子様)ドメインおよび3個のLG(ラミニン球状)ドメインから構成されたマルチドメインタンパク質である(BezakovaおよびRuegg、2003)。
アグリンは、いくつかのスプライスバリアントで存在しており、N末端NtA(N末端アグリン)ドメインを含有する分泌タンパク質として発現することができ、これはアグリンの最も豊富な形態であり、運動神経細胞において発現する主要な形態である。これは神経細胞の細胞体で産生され、軸索に輸送され、運動神経の軸索末端からNMJのシナプス間隙に放出される(BezakovaおよびRuegg、2003)。そこでLRP4(低密度リポタンパク質受容体関連タンパク質4)のアゴニストとして作用し、基底層の成分となることもできる(Kim他、2008)。CNS(中枢神経系)では、ほとんどのアグリンは、N末端での別のスプライシングによってN末端NtAドメインが欠如したII型膜貫通タンパク質として発現する(BezakovaおよびRuegg、2003)。神経組織および他の組織の中でも、腎臓においてアグリンは強く発現し、糸球体基底膜(GBM)の形成に大いに寄与し(Groffen他、1998a;Groffen他 1998b、Miner他、2011)、有足細胞に結合することを可能にしている。これらの細胞は、糸球体の一部で、血液から低分子および小タンパク質を濾過する細胞器官である。糸球体は、有窓型内皮細胞を有する毛細血管およびメサンギウム細胞から構成される。メサンギウム細胞は、毛細血管と糸球体の間にある変形した平滑筋細胞である。これらの細胞の目的は、血流を調節すること、ならびに糸球体基底膜、プロスタグランジンおよびサイトカインを形成する細胞外マトリクスを分泌することである。有足細胞は、多数の足突起(小足)によって大きな細胞表面を作って毛細血管を囲んでいる。これらの小足は、ネフリンを発現し、ネフリンは血流とボーマン嚢内の原尿との間の濾過バリアとなることができる膜結合タンパク質である(George、2012)。この濾過バリアの特徴は、大きなタンパク質または負に荷電したタンパク質は透過することはできず、血流中に残存することである。低分子量タンパク質または代謝物は透過することができ、原尿中に移行する。これらの物質の一部は、ネフロン内に再循環されるか、または尿細管系の細胞によって分解されるか、または尿中に残存する(Hausmann他、2012;Vallon、2011)。
アグリンは、アグリンの活性の制御において重要な役割を担うニューロトリプシンと呼ばれる酵素によって分解される。現在のところ、アグリンはニューロトリプシンの唯一の知られている標的である。ニューロトリプシン(Stephan他、2008)は、アルファ部位およびベータ部位と呼ばれる2つの異なる部位でアグリンを切断する。
アルファ部位は、SEAドメインからN末端に位置し、ベータ部位はアグリンのLG3ドメインの前に位置する。アルファ部位の切断によって、4〜12%ビス−トリスSDSゲル中で約130kDaに移動する約110kDaのC末端アグリン断片が生成する。ベータ部位の切断によって、ゲル中で約22kDaに移動するC末端LG3ドメインが遊離し(Reif他、2007)、これはCAFとも呼ばれる。ヒトアグリンのC末端部分には、2つの別のスプライシング部位yおよびzがある。y部位には、0個、4個、17個または21(4+17)個のアミノ酸の挿入があってもよく、z部位には、0個、8個、11個または19(8+11)個のアミノ酸の挿入があってもよい。アグリンのニューロトリプシンによる切断によって、原則的に2つの異なるアグリン断片が生成し得る。アグリンCAFに加えて、アグリンC110も血中で検出することができるアグリン断片である。さらに、アグリンC110のベータ部位での切断後に得られる、CAFを含まない残りの断片(約90kDa)も血中に存在することを予測することができる。
この断片はまた、y位およびz位の特定の挿入の存在に応じて、特に神経組織または筋肉組織において異なる機能を有し得る(BezakovaおよびRuegg、2003)。ニューロトリプシン切断によって得られるアグリン断片を含有するCAFのリストを以下の表1に挙げる。
Figure 0006033889
循環するCAFおよびアグリンC110断片は、ヒト血液中で検出可能である(Hettwer他、2013)。以下に使用する場合、全CAFという用語は、CAF(22kDa)の測定値とアグリンC110の測定値とを足し合わせた値を意味する
CAFは糸球体の濾過バリアを貫通するのに十分小さいので、腎臓機能の変化はヒトにおけるCAF血清レベルの変化と関連する可能性がある。今までのところ、CAFが腎機能の新たなマーカーとして研究されたことはない。
従来の血清腎機能パラメータは、操作手法によって除去されてしまうので、血液透析または血液濾過治療を必要とする急性腎不全の場合での使用には限界がある。したがって、この場合、腎臓機能の改善または悪化をモニターするために使用することはできない。本出願人らがこの出願において指摘したように、CAFは、今までのところ、血液透析によって影響を受けない、腎臓機能を記録する最初の腎臓バイオマーカーである。
以下の通り、結果および図は、特にCAFを示しているが、アグリンC110も腎機能の有望な新たなバイオマーカーである。この新たなマーカーのレベルは、腎臓機能(糸球体濾過率)と強く関連しており、慢性腎臓疾患の病期と強く関連している。正常範囲を上回るCAF値または全CAF値は、腎機能障害を示している。CAFは、腎臓移植後にDGFを早期検出するための新たな手段として役立つ可能性がある。さらに重要な側面は、CAF(22kDa)レベルは血液透析中安定しており、したがって、CAFは継続的に透析を受けている患者または臓器移植後の患者の腎臓機能の有用なマーカーであることである。
表面上は健康なスイス人の血液ドナー(n=210)のCAF値を示した図である。 表面上は健康なスイス人の血液ドナー(n=210)の全CAF値を示した図である。 慢性腎臓疾患(CKD)病期0〜5(CAFおよび全CAFの正常範囲を枠で示した)に応じたCAF値を示した図である。 慢性腎臓疾患(CKD)病期0〜5(CAFおよび全CAFの正常範囲を枠で示した)に応じた全CAF値を示した図である。 慢性腎臓疾患(CKD)病期0〜5(CAFおよび全CAFの正常範囲を枠で示した)に応じたNGAL値を示した図である。 透析前後のCAFレベルを示した図である。 腎臓移植後のCAF、全CAFおよびクレアチニンレベルの経時変化を示した図である。 CAFおよび糸球体濾過率(eGFR、MDRD)を示した図である。
[実施例1:CAFおよび全CAF測定のためのサンドイッチElisa]
i)マイクロタイタープレート
コーティング緩衝液(リン酸カリウム緩衝液12mM、pH7.4〜pH8.2;NaCl 137mM;KCl 2.7mM)に溶かした、EP11000898で開示された抗体264E12B8、264B12A8(内部での名称)または同じ優先権を主張する同時係属中のPCT出願で開示された7H6、4A7もしくは8G7の0.5μg/ml溶液で、1ウェル当たり125μlでコーティングしたマイクロタイタープレート(Maxi Sorp)を使用する。
ii)試料調製
アッセイのために、希釈していない血清試料を37℃で10分間解凍する。試料を混合し、14000×gで2分間遠心する。1枚のELISAプレート用の試料を調製するために、試料インキュベーション緩衝液(リン酸カリウム緩衝液50mM、pH7.2〜8.2;NaCl 137mM;KCl 2.7mM;HSA 5mg/ml;グリセロール0〜20%;(NH4)2S04 0〜50%および/またはPEG6000 10〜30%;Tween20 0.2〜1%)50μlをタンパク質LoBindディープウェルプレートのウェルに添加する。全CAFを測定するためには、PEG6000を試料調製緩衝液に添加しなかった。その後、血清試料50μlを同じウェルに添加し、ピペッティングで5〜7回出し入れすることによってインキュベーション緩衝液と混合する。さらに、標準物質溶液50μlをプレートのウェルのいくつかに添加し、試料と同じ方法で処理する。標準物質の調製は以下に説明する。
LoBindプレートは、接着性カバーホイルで厳重に密封し、水浴中で56℃で正確に30分間インキュベートする。プレートは水面に浮かぶので、この段階では振盪は望ましくない。インキュベーション後、沈殿が生成し、沈殿をペレットにするために、プレートを室温で3000×gで5分間遠心する。予めコーティングしたELISAプレート(MTP)のウェルに、試料希釈緩衝液(リン酸カリウム緩衝液50mM pH7.2〜8.2;NaCl 137mM;KCl 2.7mM)90μlをピペットで入れることによって、透明な上清を試料希釈緩衝液で10倍に希釈する。LoBindディープウェルプレートの透明な上清10μlを予めコーティングしたELISAプレートに注意深く移す(ペレットを乱さない)。試料は、ピペッティングによって5回から7回出し入れすることによって混合する。次に、MTPは接着性カバーホイルで厳重に覆い、室温で(15〜25℃)1〜16時間(または一晩)インキュベートする。
iii)標準物質調製
CAFタンパク質標準物質溶液 組換えヒトアグリンC110(y部位およびz部位に挿入を含まない)溶液の1000倍希釈は、10倍連続希釈を作製することによって調製する。溶液は、試料希釈緩衝液(リン酸カリウム緩衝液50mM pH7.2〜8.2;NaCl 137mM;KCl 2.7mM)で、最終濃度400pMまで希釈する。この保存溶液は、8種類の標準物質系列の調製において原料となる。
アッセイ用の標準物質系列を調製するために、400pMのCAF保存溶液および試料希釈緩衝液(表2に示した通り)の体積を1.5mlタンパク質LoBindチューブにピペットで入れる。チューブを数回はじくことによって混合する。前述したように、標準物質系列50μlをMTPのウェルに添加し、その後、試料と同様に処理する。
Figure 0006033889
iv)ELISA法
プレート(MTP)での他のインキュベーションステップは全て、暗所で室温15〜25℃で実施する。インキュベーション後(ii参照)、MTPのウェルを洗浄緩衝液(リン酸カリウム緩衝液12mM pH7.2〜8.2;NaCl 137mM;KCl 2.7mM;カゼイン0〜2%;Tween20 0〜0.5%)300μlで3回洗浄する。各洗浄ステップの間に、MTPを室温で1分間インキュベートする。その後、吸引またはタッピングによって洗浄液を除去する。洗浄ステップ完了後、CAF検出抗体溶液、28A6H11−ビオチンまたは28H7G3−ビオチンまたは14B7B8−ビオチン結合体(0.01〜2mg/ml)100μlを全ウェルにピペットで入れる。次に、MTPを室温で30分間インキュベートする。
その後、MTPを前述のように洗浄緩衝液で3回洗浄し、吸引またはタッピングによって洗浄液を除去する。次に、ストレプトアビジン−ポリHRP溶液100μlを全ウェルにピペットで入れ、MTPを暗所で室温で30分間インキュベートする。MTPを再度前述のように洗浄緩衝液で3回洗浄し、吸引またはタッピングによって洗浄液を除去する。TMB溶液100μlを全ウェルにピペットで入れ、暗所で室温で30分間インキュベートする。最後に、停止溶液(SurModics製のTMBマイクロウェル基質用停止試薬)100μlを全ウェルにピペットで入れ、各ウェルの450nmでの吸光度をマイクロタイタープレートリーダーで測定する。室温で1時間黄色が安定する。前記手法はまた、www.neurotune.comで購入することができるNTCAF ELISAキットの指示の一部である。
v)結果
CAFおよび全CAFの正常範囲の評価
CAFの正常分布を定義するために、ELISAアッセイを前述の手法に従って実施した。19〜74歳の表面上健康なスイス人の血液ドナーの210の血清を、CAFの存在に関して分析した。平均値は、56.8pM±18.9pM(平均値±標準偏差)であった。これは、18.9pMから94.7pMまでの正常範囲に対応する(平均値より2標準偏差下から平均値より2標準偏差上まで)。測定された最低値は20pMで、一方、最高値は118.4pMであった。8人の個体(3.8%)のCAFは、正常範囲を上回った。同個体の全CAF(すなわち、CAFプラスアグリンC110断片)の測定値は、平均CAFレベルが260pM±59.6pMの結果となり、正常範囲は140.8pMから79.2pMまでであった。3.3%の人が正常範囲を上回るCAFレベルを示した。結果を図1Aおよび図1Bに示す。
真性糖尿病に罹患した患者のCAFレベル
真性糖尿病IIに罹患した189人の患者の血清中のCAFレベルを分析した。観察された平均CAF値は、81.4±29.5pMであった。これらの患者の24.3%のCAFレベルは、健康なスイス人の血液ドナーから定義された正常範囲18.9pMから94.7pMを上回った。これらの患者は、初期の腎臓機能障害を有すると考えることができる。
慢性腎臓疾患病期(CKD病期)に応じたCAFレベル
慢性腎臓疾患の異なる病期(CKD病期1〜5)の205人の患者の血中のCAFおよび全CAFレベルを分析した。CAFレベルが腎臓疾患の重症度に対応して増加することが明らかになった。これは、これらの患者でまた実施されたNGAL測定値と一致する。NGAL測定は、分析法の技術水準を備えた臨床診断研究室で実施された。表3、図2Aから図2Cは、CAF、全CAFおよびNGAL測定の結果をまとめて示す。
Figure 0006033889
血液透析中のCAFレベルの安定性
その大きさのため(22kDa)、低フラックスおよび高フラックスダイアライザでも患者の血清から効率よくCAFを除去することはできないと考えられる。これは、アグリンC110断片でより明らかである。さらに、血清CAF濃度が低いことは、拡散によって血清から多量のCAFまたはアグリンC110を除去することはできないことを示唆する。
Fresenius F×60膜で血液透析を受けている14人の患者の血清を分析した。1の血清試料を透析直前に採取し、透析終了5分前に1の試料を採取した。透析によって患者の体液の体積低下が引き起こされるので、CAFレベルはこの体積不足量で修正した。図3からわかるように、透析前の平均CAF値は1077pMで、透析後の体積修正CAFレベルは1047pMであった。これは実質的に同じである。透析中のCAFの損失は認められなかった。これは、通常使用される腎臓マーカー、例えば、クレアチニンおよびシスタチンCとは対照的である(Huang他、2011)。
腎臓移植後のCAFレベル低下
腎臓移植を受けている末期腎疾患(ESRD)患者110人の血清CAFレベルを、移植前後に分析した。血清クレアチニンレベルは、よく確立された光度測定(Jaffe法、正常範囲は男性で0.7〜1.3mg/dl、女性で0.5〜1.1mg/dl)を使用して定量した。測定は、ドイツ、ミュンヘンのKlinikum rechts der Isar、Technische Universitatの臨床化学研究所、中央研究部門で実施された。血清クレアチニンレベルは、糸球体濾過率(eGFR)を計算するために有用であった。血清CAFとクレアチニンレベル/eGFRとの間の関係は、患者内(cWP)および患者間(cBP)の関係として計算した。さらに、CAFと臓器移植後臓器機能障害(DGF)との関連を評価した。クレアチニンと比較したDGFの早期検出のためのCAFの診断値は、受信者動作特性(ROC)分析によって評価した。
図4Aからわかるように、血清CAFレベルは血清クレアチニン(r=0.86(cWP)、r=0.74(cBP))およびeGFR(MDRD)(r=0.86(cWP)、r=0.77(cBP))と強く相関した。移植前の(pre−Tx)CAFレベル中央値は、健康な個体よりも19倍高かった(1115.0pM対56.6pM)。移植後、CAFレベルはクレアチニンレベルよりも有意に速く減少した(術後1〜3日(POD1〜3):562.8pM、すなわち、pre−Txレベルの54%、クレアチニン:pre−Tx 6.9mg/dL、POD1〜3:6.4mg/dL、すなわち、pre−Txレベルの93%、p<0.001)。移植後、1〜3カ月でCAFおよびクレアチニンは安定した血清レベルに達した(CAF:145.1pM、すなわち、pre−Txレベルの13%;クレアチニン:1.6mg/dL、すなわち、pre−Txレベルの24%)。これらのレベルは、まだ高い(正常レベルの約1.5倍)。これは、移植腎を有する患者は、機能する腎臓が1つだけで、健康な人々のように完全に機能する腎臓を2つ有さないので、まだ腎臓機能障害に罹患しているという事実と一致する。POD1〜3のCAFレベルはDGFと有意に関連しており、DGFの早期検出ではクレアチニンよりも優れていた(曲線下面積(AUC)−CAF:80.7%(95%信頼区間:72.3%〜89.1%)対AUC−クレアチニン:71.3%(95%信頼区間:61.8%−81.1%、p=0.061))。
表3では、様々な患者群のCAFおよび全CAF値を示す。
Figure 0006033889
移植前群および透析群の患者はCKD病期5に罹患しており、これは腎臓機能の完全な喪失を意味する。生存するために、2〜3日毎に血液透析しなければならない。CAFおよび全CAFレベルの増加は、この日常的な透析方法によって低下しない。真性糖尿病群では、CAFおよび全CAF値の上昇を認めることができた。これらの患者の約25%は、CAFまたは全CAF値が正常範囲を上回る。当然ながら、この患者群は、非常に不均一である。前記に示したように、CAFおよび全CAFは疾患の進行(CKD病期)に対応して増加する。
CAFおよび糸球体濾過率(eGFR、MDRD)が強く相関していることを示す図5を最後に記載する。対数血清CAFレベルを、「Modification of Diet in Renal Disease」の簡易式(MDRD)を使用して血清クレアチニンレベルから計算した推定糸球体濾過率(eGFR)の対数に対してプロットした。
CAFはシスタチンCが相関する(r=−0.74、Tan他、2002)のと非常によく類似して、糸球体濾過率と非常によく相関することを示すことができる(r=−0.7)。したがって、CAFは腎臓機能のマーカーであると十分に考えることができる。
[文献]
Figure 0006033889

Claims (3)

  1. 血液透析を受けている患者における腎機能の判定のための方法であって、CAFの量、または、CAFおよびC110の量を前記患者から採取した血液又は尿試料中で測定し、
    ここで、前記CAFは、ニューロトリプシンによるアグリンのベータ部位での切断によって生成される、4〜12%ビス−トリスSDSゲル中で約22kDaに移動するC末端LG3ドメインからなるアグリン断片であり、
    前記C110は、ニューロトリプシンによるアグリンのアルファ部位での切断によって生成される、4〜12%ビス−トリスSDSゲル中で約130kDaに移動する約110kDaのC末端アグリン断片であり、
    前記血液又は尿試料中の前記CAFの測定された量、または、前記血液又は尿試料中の前記CAFの測定値と前記C110の測定値とを足し合わせた値である全CAF値を、前記患者における腎機能の指標として使用する、方法。
  2. 移植後、血液透析中、または急性腎障害もしくは慢性腎臓疾患の場合に、前記患者の腎機能をモニターするための、請求項1に記載の方法の使用。
  3. 請求項1に記載の方法における、参照としての、組換え技術によって調製されたアグリン断片の使用。
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