説明

ヒトまたは動物の体から採取された液体試料のタンパク質および/またはペプチドのパターンを定性的および/または定量的に決定する方法および装置

その状態をチェックするために、ヒトまたは動物の体から採取された液体試料のタンパク質および/またはペプチドのパターンを定性的および/または定量的に決定する方法および装置を提供する。液体試料のペプチドおよびタンパク質は処理され、次いで分析にかけられ、ヒトまたは動物の体の状態を示す基準値および試料値ならびにそれから誘導される偏差および対応が確立され、データベースに自動的に保存され、かつタンパク質および/またはペプチドのパターンが再び決定される際には、最適な対応の検索が自動的に行われる。この方法では、タンパク質および/またはペプチドの質量成分または構造成分が確立かつ保存される。続いて、保存された質量成分または構造成分の通常の評価から、実際の質量または実際の構造が計算され、かつ液体試料中に含有されるタンパク質および/またはペプチドへの割当てが、計算された実際の質量または実際の構造の組み合わせから行われる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、請求項1に記載の一般的部分(generic part)による方法および請求項6の一般的部分による装置に関する。
【0002】
WO01/84140 A2から、液体試料のタンパク質および/またはペプチドのパターンを定性的および/または定量的に決定する一般的方法および一般的装置が知られている。液体試料のタンパク質および/またはペプチドは、キャピラリー電気泳動によって分離され、次いで直接イオン化され、検出のために、インターフェースを介してオンライン結合質量分析計に移される。
【0003】
長期間にわたるヒトまたは動物の体の状態のモニタリングでは、この状態を示す基準値および試料値ならびにそれらから誘導される偏差および対応(correspondence)が、データベースに自動的に保存され、タンパク質および/またはペプチドのパターンが再び決定される際には、最適な対応の検索が自動的に行われる。
【0004】
本発明の目的は、液体試料のタンパク質および/またはペプチドのパターンを定性的および/または定量的に決定する方法および装置での通常の収集および評価方法において、液体試料に含有されるタンパク質およびペプチドを迅速かつ再現可能に確立することである。
【0005】
請求項1に記載の一般的部分による方法において、および請求項6に記載の一般的部分による装置において、この目的は、それぞれの特許請求の範囲に記載の特徴によって達成される。
【0006】
更なる開発および有利な実施形態は、従属する請求項から分かる。
【0007】
タンパク質および/またはペプチドの質量成分または構造成分を継続的に保存することによって、生データの多次元データフィールドが得られ、そのデータフィールドから実際の質量または実際の構造を計算アルゴリズムによって独立的に計算することができる。
【0008】
質量分析法による決定を用いた一実施形態に従って、質量分析計からの得られた個々のスペクトルを継続的に保存することによって、スペクトル全体の三次元データフィールドが得られる。第1の次元はスペクトル線の振幅を表し、第2の次元は時間を表し、第3の次元は質量を表す。このように、計算アルゴリズムによる評価から、実際の質量および関連する全振幅に関して正確なステートメントを得ることができる。この方法において、すべての質量および全振幅が、通常の評価方法において確立され、液体試料中に含有されるタンパク質および/またはペプチドへの同時割り当て(simultaneous assignment)が、保存値との比較に利用可能である。
【0009】
更なる開発に従って、スペクトルに含まれる干渉、特にノイズの除去が、個々のスペクトルを保存した後、および実際の質量および関連する全振幅を計算する前に行われる。
【0010】
干渉、特にノイズは、必要なシグナルとは異なり、分光写真において規則正しく繰り返すラインを生成しないことから、干渉は必要なシグナルと区別することができ、それによって干渉を除去することができる。必要なシグナルの収集および分解能が、このようにして高められ、その結果、そのスペクトル線がより低い振幅を有する、より大きな数の異なるタンパク質および/またはペプチドを確立することができる。
【0011】
事前に設定された閾値を超える質量および全振幅のみを評価することが好ましい。これによって、評価された個々のスペクトルからのデータの量が減り、コンピューターによる処理時間が短縮される。
【0012】
さらに、タンパク質および/またはペプチドのパターンの新たな決定では、すべての液体試料中にそれらが存在することから、基準値としてデータベースに保存された、個々のタンパク質および/またはペプチドの質量および全振幅から、質量および全振幅の較正を行うことができる。
【0013】
この測定では、決定することができるタンパク質および/またはペプチドのいくつかは、調べられるすべての液体試料に絶えず存在し、さらには、ほぼ同じ濃度で存在するという、予備調査から得られた知識が利用される。これは、正常な結果および逸脱している結果を有するドナーからの試料に等しく当てはまる。基準としてこれらのタンパク質および/またはペプチドを使用することによって、スペクトル、したがって質量および全振幅の生値を、タンパク質および/またはペプチドのパターンの新たな決定において較正することができ、保存されているパターンとの比較が容易になる。
【0014】
以下に、行われた実施例および一連の実験によって、本発明を説明する。
【0015】
図1は、本発明による装置を示す。液体試料10、好ましくは血清または尿を超遠心分離および限外濾過することによって得られた画分をキャピラリー電気泳動装置14に移す。直接結合されたイオン化ユニット16およびインターフェイス18を介して、画分の分子がオンライン結合質量分析計20に到達する。質量分析計20の分光写真は、メモリーおよびデータベースを備えるコンピューターユニット22に移行される。一方、プログラム制御コンピューターユニット22は、装置を制御する役割を果たす。さらに、検出により得られた測定値は自動的に評価され、データベースに保存される。さらに、プログラムは、既に保存されている測定値と新たな測定値とを自動的に比較する。
【0016】
この比較から、ヒトまたは動物の体の状態を説明するために使用することができる、合同(congruent)および逸脱(deviating)パラメーターが確立される。
【0017】
データベースを使用して、ヒトまたは動物の体の同一の、同様な、または異なる状態を同定することが可能である。
【0018】
ヒトまたは動物の体から採取される液体試料のタンパク質および/またはペプチドのパターンを定性的および/または定量的に決定するための本発明による方法は、当業者によって行うことができる。この適用に医師は必要なく、医学検査室で行う必要はない。
【0019】
図2は、測定値を処理して結果を得る経路の概略図である。それに加えて、測定期間全体にわたって、強度の大雑把な経過が表されている。強度の経過からの約3秒のタイムスロットについては、関連する分光写真が示されている。左下の画像は、測定期間中のすべての分光写真の三次元像を示す。第1の次元である時間軸は右から左に走る。強度軸は、輝度によって表される。質量軸は、下から上へと走る。干渉を除去し、計算アルゴリズムを使用した後、コンピューターユニットは、個々のすべてのスペクトルから実際の質量および全振幅を確立する。第1のデータ解析において、すべてのピークが同定される。次の段階では、同位体分布および複合質量(conjugated mass)のどちらも使用して、各ピークの電荷が測定される。最後に、調べられた液体試料すべてにおいて90%を超える確率で生じる実際の質量の表が右下に示される。
【0020】
図3a〜dは、正常な結果および逸脱する結果を有する液体試料、すなわちMNGN(膜性糸球体腎炎)、MCG(微少変化型糸球体腎炎)およびFSGS(巣状糸球体硬化症)の三次元質量スペクトルの一般的な例の図、および関連する表を示す。それぞれの病理学的結果から、一般的なタンパク質パターンが示される。異なる疾患に応じて細分して、試験のデータを統計学的評価し、健康な被験者からのデータと比較した。健康な被験者に存在する多くのポリペプチドは、病理学的結果を有する被験者において検出することができず、その他のポリペプチドは、健康な被験者では見出すことができず、病理学的結果を有する被験者においてのみ見出すことができた。このように、特定の疾患に特有のタンパク質パターンが確立される。
【0021】
以下の手順を用いて、結果を求めた。すべての被験者を腎生検によって事前に調べた。尿素中の正常なペプチドパターンを確立するために、正常な腎機能を有する比較可能な性別および年齢の正常な被験者18名のグループを調べた。すべての被験者からの尿試料を午前中に収集した。試料を−70℃で保存した。試料の処理のために、試料を解凍し、その2mlをPharmacia C2カラムで分画して、ポリペプチドを濃縮し、塩、尿素および他の干渉成分を除去した。0.5%ギ酸を含有する水中の50%アセトニトリルでポリペプチドを溶出した。溶出液を凍結乾燥し、水20μlに溶解した。
【0022】
移動相は、水中の30%エタノールおよび0.5%ギ酸を含有した。同じ液体を担体液として用い、試料を300nl/分で圧力下にて(1psiで10秒)注入した。それは、試料約100nlに相当する。測定の実施は、30kVおよび0.2psiで45分間行った。
【0023】
表1に示すように、正常な尿試料のうちの90%を超える試料に51種のポリペプチドを見出すことができた。さらに、その試料の>70%において70種のポリペプチドを見出すことができ、すべての試料の>50%において更なる183種のポリペプチドを見出すことができた。この方法を使用することによって、1つの試料において約1000種のポリペプチドを検出することができた。健康な被験者のうちの50%を超える被験者において、これらのペプチドのうちの約300種を見出すことができた。このデータから、正常なパターンを確立することが可能となる。微少変化型糸球体腎炎(MCGN)の被験者からの13個の尿試料、膜性GN(MNGN)の被験者からの13個の尿試料および巣状糸球体硬化症(FSGS)の被験者からの7個の尿試料を正常なパターンと比較した。
【0024】
すべての試料のうち90%を超える試料で見出された3種のポリペプチドを内部標準として使用した。MCGN被験者のうち90%を超える被験者において独占的に、17種のポリペプチドが見出された。MNGN被験者において独占的に、他の17種のポリペプチドが見出された。1312、1679および1737Daの3種のポリペプチドがすべての試料中に存在した。比較可能性を確保するために、これらを内部標準として用いた。これらのデータの再現性によって、ポリペプチドスペクトルに基づいて、糸球体腎炎を鑑別診断することが可能となる。したがって、尿試料から得られたポリペプチドスペクトルを比較することによって、異なる3つの形態の糸球体腎炎を区別することが可能となる。
【0025】
次の段階において、腎炎の被験者33名を調べた。そのデータを表2にまとめる。被験者すべてが、治療のために免疫抑制剤の異なる投与計画を予め受け、およびその19名が、検査時に低用量のコルチコステロイドおよび/またはシクロスポリンAを服用した。タンパク質排出3.5g/日のネフローゼタンパク尿を被験者2名で検出した。被験者12名は尿中に1日当たりタンパク質3.5〜0.5gを示し、被験者3名は0.5〜0.15g/日を示し、被験者16名は臨床的寛解状態にあり、タンパク尿<0.15/日および正常な血清クレアチニン値であった。
【0026】
個々の試験からのデータをデータベースにおいてグループ分けした(3つの疾患それぞれに対して1つ)。続いて、一般的なタンパク質パターンを表すこれらのデータベースからの値を比較した。各疾患グループにおいて有意な相同性が見出された。遡及的な鑑別診断にポリペプチドパターンの比較を利用することができた。MNGN、MCGおよびFSGSの被験者から得られたスペクトルの一般的な例を図3に示す。それぞれの疾患は、一般的なタンパク質パターンを示す。異なる疾患に応じて細分して、試験のデータを統計学的に評価し、健康な被験者からのデータと比較した。健康な被験者に存在する多くのポリペプチドは、罹患している被験者において検出することができず、その他のポリペプチドは、健康な被験者においては見出すことができず、罹患している被験者においてのみ見出すことができた。このように、特定の疾患に特有のタンパク質パターンを確立することができる。
【0027】
表3は、3つの疾患グループと比較して、正常な対照のうち70%を超える対照において見出された122種のポリペプチドの一覧を示す。罹患している被験者では多くのタンパク質が欠けていた。MCG被験者の大部分が臨床的寛解状態であったが、正常な対照に存在する56種のポリペプチドは、罹患している被験者からの試料の<25%のみに見出すことができた。正常な対照のうち>90%に見出された9種のポリペプチドは、MNGNの被験者では欠けていた。他の47種のポリペプチドは、この被験者グループのうち<25%で検出することができた。このグループにおいても、正常な対照または他の疾患において欠けていた、多くのポリペプチドを見出すことができた。MNGN被験者において特異的に存在するが、MCGまたはFSGS被験者のうちの<25%に存在する17種のポリペプチドを同定することができた。あるポリペプチドは健康な被験者においては決して検出することができなかった。他の17種のポリペプチドをMCGの被験者から採取した尿中にのみ検出することができた。これらの被験者の大部分が臨床的寛解状態であったことから、これはすべて、さらに注目すべきことである。
【0028】
使用した略語は以下の意味を有する:
MNGN 膜性糸球体腎炎
FSGS 巣状糸球体硬化症
MCGNまたはMCG 微少変化型糸球体腎炎
【0029】
【表1】

【0030】
【表2】



【0031】
【表3】

【図面の簡単な説明】
【0032】
【図1】本発明による装置の概略図である。
【図2】測定値を処理して結果を得る経路の概略図である。
【図3−1】正常な結果および逸脱している結果を有する液体試料の三次元質量スペクトルの図、ならびに関連する表を示す。
【図3−2】正常な結果および逸脱している結果を有する液体試料の三次元質量スペクトルの図、ならびに関連する表を示す。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
ヒトまたは動物の体から、その状態をチェックするために採取された液体試料(10)のタンパク質および/またはペプチドのパターンを定性的および/または定量的に決定する方法であって、液体試料(10)のペプチドおよびタンパク質が処理され、次いで分析にかけられ、ヒトまたは動物の体の状態を示す基準値および試料値ならびにそれらから誘導される偏差および対応(correspondence)が確立され、データベースに自動的に保存され、かつタンパク質および/またはペプチドのパターンが再び決定される際には、最適な対応の検索が自動的に行われる方法であり、タンパク質および/またはペプチドの質量成分または構造成分が確立されかつ保存され、続いて、保存された質量成分または構造成分の通常の評価から、実際の質量または実際の構造が計算され、かつ液体試料(10)中に含有されるタンパク質および/またはペプチドへの割当てが、計算された実際の質量または実際の構造の組み合わせから行われることを特徴とする、方法。
【請求項2】
液体試料(10)の前記ペプチドおよびタンパク質が、キャピラリー電気泳動によって分離され、次いで直接イオン化され、検出のために、インターフェース(18)を介してオンライン結合質量分析計(20)に移される方法であって、質量分析計(20)からの個々のスペクトルが継続的に保存され、続いて保存された個々のスペクトルの通常の評価から、実際の質量および関連する全振幅が計算され、かつ液体試料(10)中に含有されるタンパク質および/またはペプチドへの割当てが、計算された実際の質量および関連する全振幅の組み合わせから行われることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
【請求項3】
スペクトルに含まれる干渉、特にノイズの除去が、個々のスペクトルを保存した後、および実際の質量および関連する全振幅を計算する前に行われることを特徴とする、請求項2に記載の方法。
【請求項4】
事前に設定された閾値を超える質量および全振幅のみが評価されることを特徴とする、請求項2または3に記載の方法。
【請求項5】
タンパク質および/またはペプチドのパターンの新たな決定において、すべての液体試料にそれらが存在することから、基準値としてデータベースに保存されている個々のタンパク質および/またはペプチドの質量および全振幅から、質量および全振幅の較正が行われることを特徴とする、請求項2から4のいずれかに記載の方法。
【請求項6】
ヒトまたは動物の体から、その状態をチェックするために採取された液体試料(10)のタンパク質またはペプチドのパターンを定性的および/または定量的に決定する装置であって、処理手段と、解析手段と、装置を制御するための、および測定値の自動評価および保存のための、および既に保存されている測定値と新たな測定値とを比較するためのプログラムを有するコンピューターユニット(22)とを備え、ヒトまたは動物の体の状態を示す基準値および試料値ならびにそれらから誘導される偏差および対応(correspondence)を確立し、データベースに自動的に保存することができ、かつタンパク質および/またはペプチドのパターンが再び決定される際には、最適な対応の検索が自動的に行うことができる装置であり、タンパク質および/またはペプチドの質量成分または構造成分を前記解析手段によって確立することができ、かつ前記質量成分または構造成分をメモリーに値として保存することができ、かつ実際の質量または実際の構造を前記コンピューターユニット(22)によって計算することができ、かつ液体試料(10)中に含有されるタンパク質および/またはペプチドへの割当てが、計算された実際の質量または実際の構造の組み合わせから、およびデータベースに保存された値とのその比較から行うことができることを特徴とする、装置。
【請求項7】
前記装置が、キャピラリー電気泳動(14)と、イオン化ユニット(16)と、インターフェース(18)を介してオンラインでそれに結合された質量分析計(20)と、装置を制御するための、および測定値の自動評価および保存のための、および既に保存されている測定値と新たな測定値とを比較するためのプログラムを有するコンピューターユニット(22)と、を備える装置であって、質量分析計(20)からの個々のスペクトルをメモリーに継続的に保存することができ、かつ実際の質量および関連する全振幅を前記コンピューターユニット(22)によって計算することができ、かつ液体試料(10)中に含有されるタンパク質および/またはペプチドへの割当てが、計算された実際の質量および関連する全振幅の組み合わせから、およびデータベースに保存された値とのその比較から行うことができることを特徴とする、請求項6に記載の装置。
【請求項8】
スペクトルに含まれる干渉、特にノイズの除去が、個々のスペクトルを保存した後、および実際の質量および関連する全振幅を計算する前に、コンピューターユニット(22)によって行うことができることを特徴とする、請求項7に記載の装置。
【請求項9】
それを超える質量および全振幅を評価することができる閾値を、コンピューターユニット(22)によって事前に設定することができることを特徴とする、請求項7または8に記載の装置。
【請求項10】
タンパク質および/またはペプチドのパターンの新たな決定において、すべての液体試料にそれらが存在することから、基準値としてデータベースに保存されている個々のタンパク質および/またはペプチドの質量および全振幅から、コンピューターユニット(22)によって、質量および全振幅の較正を行うことができることを特徴とする、請求項7から9のいずれかに記載の装置。

【図1】
image rotate

【図2】
image rotate

【図3−1】
image rotate

【図3−2】
image rotate


【公表番号】特表2006−515430(P2006−515430A)
【公表日】平成18年5月25日(2006.5.25)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−501473(P2006−501473)
【出願日】平成16年1月27日(2004.1.27)
【国際出願番号】PCT/DE2004/000119
【国際公開番号】WO2004/068130
【国際公開日】平成16年8月12日(2004.8.12)
【出願人】(505287287)モザイクヴェス ディアグノシュティクス アンド テラポイティクス アクチェン ゲゼルシャフト (1)
【Fターム(参考)】