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JP5348665B2 - 病的細胞の検出及びその利用 - Google Patents

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JP5348665B2 JP2009284425A JP2009284425A JP5348665B2 JP 5348665 B2 JP5348665 B2 JP 5348665B2 JP 2009284425 A JP2009284425 A JP 2009284425A JP 2009284425 A JP2009284425 A JP 2009284425A JP 5348665 B2 JP5348665 B2 JP 5348665B2
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Description

本発明は、病的細胞の同定・検出に有用な方法及びキットに関する。更に、本発明は、プロリン指向性プロテインキナーゼF/グリコーゲンシンターゼキナーゼ3α(PDPK FGSK−3α:proline−directed protein kinase F/glycogen synthase kinase 3 alpha)を診断用指標として使用して、被験者が全身性の病的状態であるかどうか、又は全身性疾患若しくは症候群を発症するリスクを有するかどうかの予測に有用な方法及びキットを提供する。
骨髄は、損傷を受けた組織における造血及び骨格恒常性を確保するためにリクルートされて存在する、造血幹/前駆細胞及び間葉幹/前駆細胞両者及びその誘導体の主たる供給源であることは広く認められている。骨髄が創傷治癒から末期線維症及び腫瘍形成まで、全身の組織恒常性に貢献していることは今や明らかである。骨髄幹及び前駆細胞並びにそれらの誘導体である間質及び炎症細胞などにおける内因性欠陥は、異常な創傷治癒、慢性炎症並びに全身性線維症、感染症、閉塞症、塞栓及び多臓器不全などの全身性疾患及び症候群の主たる原因である可能性を有する。しかし、正常な創傷治癒、全身性潰瘍などの非治癒性損傷及び全身性線維症や腫瘍形成などの著しい過剰治癒性創傷における骨髄由来細胞(BMDCs:bone marrow−derived cells)の物議を醸している、矛盾した役割は、現在の骨髄関連全身性疾患、症候群及び移植問題を解決するためには大きな困難をもたらす(Bingleら、J Pathol、2002、196:254−265;De Wever及びMareel、J Pathol、2003、200:429−447;Dunsmore及びShapiro、J Clin Invest、2004、113:180−182;Condeelis及びPollard、Cell、2006、124:263−266;Yin及びLi、J Clin Invest、2006、116:1195−1201;Karnoubら、Nature、2007、449:557−563;Biswasら、J Immunol、2008、180:2011−2017、Kisseleva及びBrenner、Exp Biol Med、2008、233:109−122;Linら、Cells Tissues Organs、2008、188:178−188;Schafer及びWerner、Nat Rev Mol Cell Biol、2008、9:628−638;Valtieri及びSorrentino、J Cell Physiol、2008、217:296−300;Wynn、J Pathol、2008、214:199−210;Mashraら、Cancer Res、2009、69:1255−1258)。
プロリン指向性プロテインキナーゼF(PDPK F)/グリコーゲンシンターゼキナーゼ3αGSK−3α)は、当初、特定のタンパク質ホスファターゼ活性化因子Aとして同定された(Vandenheedeら、J Biol Chem、1980、255:11768−11774;Yangら、J Biol Chem、1980、255:11759−11767;Woodgett、EMBO J、1990、9:2431−2438)。本研究所では、更に、PDPK FGSK−3αを抗アポトーシス、腫瘍形成及び様々な種類の癌細胞の浸潤や化学療法剤耐性の発達にとって不可欠である多基質/多機能PDPKとして特徴付けた(Hsuら、Br J Cancer、2000、82:1480−1484;Hsuら、Cancer、2000、89:1004−1101;Yangら、Clin Cancer Res、2000、6:1024−1030;Hsuら、Cancer、2001、92:1753−1758;Hsuら、Int J Cancer、2001、91:650−653;Chungら、Cancer、2002、95:1840−1847;Hsuehら、Cancer、2002、95:775−783;Fu及びYang、Anticancer Res 2004、24:1489−1494)。しかし、特に骨髄由来細胞におけるこのシグナリング分子の全身性作用の多くは未解明であり、確立される必要がある。
治癒が難しい疾患の病因とは無関係に、細胞における単一の特有な分子の発現と被験者の健康状態との間に予測関係が存在すれば、好都合である。被験者における治癒が困難な疾患の発症リスクの決定に普遍的に適用可能な、細胞内の分子発現の開発は未だ成し遂げられていない。
Bingleら、J Pathol、2002、196:254−265 De Wever及びMareel、J Pathol、2003、200:429−447 Dunsmore及びShapiro、J Clin Invest、2004、113:180−182 Condeelis及びPollard、Cell、2006、124:263−266 Yin及びLi、J Clin Invest、2006、116:1195−1201 Karnoubら、Nature、2007、449:557−563 Biswasら、J Immunol、2008、180:2011−2017 Kisseleva及びBrenner、Exp Biol Med、2008、233:109−122 Linら、Cells Tissues Organs、2008、188:178−188 Schafer及びWerner、Nat Rev Mol Cell Biol、2008、9:628−638 Valtieri及びSorrentino、J Cell Physiol、2008、217:296−300 Wynn、J Pathol、2008、214:199−210 Mashraら、Cancer Res、2009、69:1255−1258 Vandenheedeら、J Biol Chem、1980、255:11768−11774 Yangら、J Biol Chem、1980、255:11759−11767 Woodgett、EMBO J、1990、9:2431−2438 Hsuら、Br J Cancer、2000、82:1480−1484 Hsuら、Cancer、2000、89:1004−1101 Yangら、Clin Cancer Res、2000、6:1024−1030 Hsuら、Cancer、2001、92:1753−1758 Hsuら、Int J Cancer、2001、91:650−653 Chungら、Cancer、2002、95:1840−1847 Hsuehら、Cancer、2002、95:775−783 Fu及びYang、Anticancer Res 2004、24:1489−1494
本明細書に規定される病的細胞は、骨髄の内因的欠陥に起因する、造血、止血、恒常性及び全身性線維症に関連する免疫系の全身性脱制御や平衡失調、免疫抑制、感染症、閉塞症、塞栓症並びに多臓器不全の非常に早期の段階での検出に有用な、普遍的に適用可能な予測因子である。より詳細には、病的細胞は、その病因には無関係に、被験者が全身的に病的な状態であるか、治癒が困難な全身性疾患を発症するリスクを有するかを決定するための信頼できる予測因子である。
このように、1つの態様において、被験者における、病的細胞を示唆する細胞発現プロファイル、好ましくは骨髄由来細胞の存在を検出する方法を提供する。該方法は、該被験者から生物学的試料を採取し、該試料中の細胞におけるPDPK FGSK−3αの発現を決定することを有し、被験者の細胞におけるPDPK FGSK−3αの発現量の増加は、病的細胞の存在を示す。ある実施形態においては、PDPK FGSK−3αの発現は、PDPK FGSK−3αに対する特異抗体を使用する免疫測定法などによりPDPK FGSK−3αタンパク質量を測定して決定する。他の態様では、活性、タンパク質、mRNA又はDNA量を評価して、該発現を決定できる。生物学的試料としては、骨髄、臍帯血、末梢血、組織検体、腹水、胸水又は体液を使用できる。
1つの態様において、生物学的試料中の病的細胞を同定することは、被験者が全身性の病的状態であるかどうか、又は全身性疾患若しくは症候群を発症するリスクを有するかどうかの予測に有用である。
他の態様において、生物学的試料中の病的細胞の存在を検出する診断キットを提供する。該キットは、該試料中のPDPK FGSK−3αの発現を検出するための少なくとも1つの試薬を有し、病的細胞の存在を評価するための印刷指示書と共に容器に包装されている。その他の検出試薬が含まれていても良い。
また、別の態様においては、被験者が全身性の病的状態であるかどうか、又は全身性疾患若しくは症候群を発症するリスクを有するかどうかを予測する方法が提供される。該方法は、該被験者から生物学的試料を採取し、該試料におけるPDPK FGSK−3αの発現を決定することを有する。被験者におけるPDPK FGSK−3αの発現量が正常細胞に比較して増加している場合は、被験者が全身性の病的状態であること、又は全身性疾患若しくは症候群を発症するリスクを有することを示す。ある実施形態においては、PDPK FGSK−3αの発現は、PDPK FGSK−3αに対する特異抗体を使用する免疫測定法などによりPDPK FGSK−3αタンパク質量を測定して決定する。他の態様では、活性、タンパク質、mRNA又はDNA量を評価して、該発現を決定できる。生物学的試料としては、骨髄、臍帯血、末梢血、組織検体、腹水、胸水又は体液を使用できる。
必要であれば、PDPK FGSK−3αの発現量の多い病的細胞を検出するために、特異的磁性ビーズ又は基本的にはMoioliら(PLoS ONE、3:e3922、2008)により報告されているようなフローセルソーターにより細胞を単離することができる。
本発明の上記及び他の目的並びに特徴は、添付の図面及び実施例と併せて、以下の詳細な説明を読むことにより更に十分に明らかになる。
進行性疾患を有する白血病患者の骨髄における、PDPK FGSK−3αの強発現(>3+)に関連するCD34及びCD34幹/前駆細胞及びPDPK FGSK−3αの中程度の発現(2+〜3+)を示すその誘導体をほとんど含まない、共免疫組織化学的染色による、骨髄由来細胞(BMDC:bone marrow−derived cells)におけるPDPK FGSK−3αの異常発現パターンを示す。(A)はCD34との共染色の陽性パターンを示す。 進行性疾患を有する白血病患者の骨髄における、PDPK FGSK−3αの強発現(>3+)に関連するCD34及びCD34幹/前駆細胞及びPDPK FGSK−3αの中程度の発現(2+〜3+)を示すその誘導体をほとんど含まない、共免疫組織化学的染色による、骨髄由来細胞(BMDC:bone marrow−derived cells)におけるPDPK FGSK−3αの異常発現パターンを示す。(B)はCD34との共染色の陰性パターンを示す。 リクルートされたBMDCにおける、胸部、胆管、結腸直腸、子宮頚部、食道、胃、肝、肺、口腔、卵巣、膵、前立腺及び腎の間質組織内でのPDPK FGSK−3αの異常発現の有無に対する、表1に示す非常に初期のI期腫瘍を有する様々なタイプの患者のカプラン・マイヤー無病生存率(DFS)及び全生存率(OS)曲線を示す。Aは無病生存率(DFS)を示す。 リクルートされたBMDCにおける、胸部、胆管、結腸直腸、子宮頚部、食道、胃、肝、肺、口腔、卵巣、膵、前立腺及び腎の間質組織内でのPDPK FGSK−3αの異常発現の有無に対する、表1に示す非常に初期のI期腫瘍を有する様々なタイプの患者のカプラン・マイヤー無病生存率(DFS)及び全生存率(OS)曲線を示す。Bは全生存率(OS)を示す。 PDPK FGSK−3αの強発現(>3+)に関連するCD34/ビメンチン、CD34/ビメンチン及びCD34/ビメンチン細胞をほとんど含まず、PDPK FGSK−3αの中から強程度の発現(2+〜3+)に関連するそれらの誘導体、ビメンチン線維芽細胞/間葉細胞、CD68マクロファージ及びa−SMA筋線維芽細胞を比較的大量に含む、共免疫組織化学的染色による、I期腫瘍間質におけるPDPK FGSK−3αの代表的な異常発現パターンを示す。AはCD34との共染色の陽性パターンを示す。 PDPK FGSK−3αの強発現(>3+)に関連するCD34/ビメンチン、CD34/ビメンチン及びCD34/ビメンチン細胞をほとんど含まず、PDPK FGSK−3αの中から強程度の発現(2+〜3+)に関連するそれらの誘導体、ビメンチン線維芽細胞/間葉細胞、CD68マクロファージ及びa−SMA筋線維芽細胞を比較的大量に含む、共免疫組織化学的染色による、I期腫瘍間質におけるPDPK FGSK−3αの代表的な異常発現パターンを示す。BはCD34との共染色の陰性パターンを示す。 PDPK FGSK−3αの強発現(>3+)に関連するCD34/ビメンチン、CD34/ビメンチン及びCD34/ビメンチン細胞をほとんど含まず、PDPK FGSK−3αの中から強程度の発現(2+〜3+)に関連するそれらの誘導体、ビメンチン線維芽細胞/間葉細胞、CD68マクロファージ及びa−SMA筋線維芽細胞を比較的大量に含む、共免疫組織化学的染色による、I期腫瘍間質におけるPDPK FGSK−3αの代表的な異常発現パターンを示す。Cはビメンチンとの共染色の陽性パターンを示す。 PDPK FGSK−3αの強発現(>3+)に関連するCD34/ビメンチン、CD34/ビメンチン及びCD34/ビメンチン細胞をほとんど含まず、PDPK FGSK−3αの中から強程度の発現(2+〜3+)に関連するそれらの誘導体、ビメンチン線維芽細胞/間葉細胞、CD68マクロファージ及びa−SMA筋線維芽細胞を比較的大量に含む、共免疫組織化学的染色による、I期腫瘍間質におけるPDPK FGSK−3αの代表的な異常発現パターンを示す。Dはビメンチンとの共染色の陰性パタンーンを示す。 PDPK FGSK−3αの強発現(>3+)に関連するCD34/ビメンチン、CD34/ビメンチン及びCD34/ビメンチン細胞をほとんど含まず、PDPK FGSK−3αの中から強程度の発現(2+〜3+)に関連するそれらの誘導体、ビメンチン線維芽細胞/間葉細胞、CD68マクロファージ及びa−SMA筋線維芽細胞を比較的大量に含む、共免疫組織化学的染色による、I期腫瘍間質におけるPDPK FGSK−3αの代表的な異常発現パターンを示す。EはCD68との共染色の陽性パターンを示す。 PDPK FGSK−3αの強発現(>3+)に関連するCD34/ビメンチン、CD34/ビメンチン及びCD34/ビメンチン細胞をほとんど含まず、PDPK FGSK−3αの中から強程度の発現(2+〜3+)に関連するそれらの誘導体、ビメンチン線維芽細胞/間葉細胞、CD68マクロファージ及びa−SMA筋線維芽細胞を比較的大量に含む、共免疫組織化学的染色による、I期腫瘍間質におけるPDPK FGSK−3αの代表的な異常発現パターンを示す。Fを示す。 PDPK FGSK−3αの強発現(>3+)に関連するCD34/ビメンチン、CD34/ビメンチン及びCD34/ビメンチン細胞をほとんど含まず、PDPK FGSK−3αの中から強程度の発現(2+〜3+)に関連するそれらの誘導体、ビメンチン線維芽細胞/間葉細胞、CD68マクロファージ及びa−SMA筋線維芽細胞を比較的大量に含む、共免疫組織化学的染色による、I期腫瘍間質におけるPDPK FGSK−3αの代表的な異常発現パターンを示す。Gはa−SMAとの共染色の陽性パターンを示す。 PDPK FGSK−3αの強発現(>3+)に関連するCD34/ビメンチン、CD34/ビメンチン及びCD34/ビメンチン細胞をほとんど含まず、PDPK FGSK−3αの中から強程度の発現(2+〜3+)に関連するそれらの誘導体、ビメンチン線維芽細胞/間葉細胞、CD68マクロファージ及びa−SMA筋線維芽細胞を比較的大量に含む、共免疫組織化学的染色による、I期腫瘍間質におけるPDPK FGSK−3αの代表的な異常発現パターンを示す。Hはa−SMAとの共染色の陰性パターンを示す。 癌多発家系又は反復炎症を示す小児の末梢血中において、PDPK FGSK−3αの強発現に関連するCD34線維芽細胞様細胞の共免疫組織化学的染色による、極めて初期の病的シグナルとしてのPDPK FGSK−3αを樹立している。Aは陽性パターンである。 癌多発家系又は反復炎症を示す小児の末梢血中において、PDPK FGSK−3αの強発現に関連するCD34線維芽細胞様細胞の共免疫組織化学的染色による、極めて初期の病的シグナルとしてのPDPK FGSK−3αを樹立している。Bは陰性パターンである。 川崎症候群に特徴的な免疫系異常を示す全身性の病的状態にある小児の臍帯血中において、PDPK FGSK−3αの強発現に関連するCD34造血幹/前駆細胞の共免疫組織化学的染色による、極めて初期の病的シグナルとしてのPDPK FGSK−3αを更に樹立している。
開示を明確にするため、本発明の詳細な説明を以下のように細別して行うが、それにより制限されるものではない。
A.定義
別に定義されない限り、本明細書中で使用される全ての技術及び科学用語は、本発明が属する技術分野の当業者が通常理解する意味と同じ意味に用いられる。本明細書中で参照される全ての特許、出願、公開出願及びその他の刊行物並びにジェンバンク登録番号は、その全体が参照によって援用される。この項で説明される定義が、参照により本明細書中に組み込まれた特許、出願、公開出願及びその他の刊行物に説明されている定義に反しているか又は一致しない場合には、この項で説明された定義が、参照により本明細書中に組み込まれた刊行物等における定義より優先される。
本明細書中で使用される場合、「a」または「an」は、「少なくとも1つ」または「1つ以上」を意味する。
本明細書中で使用される場合、「PDPK FGSK−3α」とは、グリコーゲンシンターゼキナーゼ3αとしても知られている、多塩基/多機能プロリン指向性プロテインキナーゼFを指す(Woodgett、EMBO J、1990、9:2431−2438;Yang、Curr Cancer Drug Targets、2004、4:591−596)。このタンパク質に対するジェンバンク登録番号はAAd11986及びAAH27984である。
本明細書中で使用される場合、「生物学的試料」とは、生物学的起源であるあらゆる試料を指し、骨髄、血液、組織検体、腹水、胸水及び体液が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
本明細書中で使用される場合、「抗体」とは、必要な可変領域配列を有し、抗原エピトープに特異的に結合する単離又は組換え結合物質を指す。従って、抗体は所望の生物学的活性を有する限り、すなわち、目的の抗原に特異的に結合する限り、どのような抗体型であっても又はそのフラグメントであってもよい。このように、最も広義の意味で使用され、具体的には、所望の生物学的活性、例えば、PDPK FGSK−3αに特異的に結合する限り、モノクローナル抗体(全長のモノクローナル抗体を含む)、ポリクローナル抗体、ヒト抗体、ヒト化抗体、キメラ抗体、ナノボディ、ディアボディ、多重特異的抗体(例えば、二重特異的抗体)及び、これらに限定されないが、scFv、Fab及びFab2などの抗体フラグメントを含む。
本明細書中で使用される場合、「被験者」とは、任意の生体を指し、好ましくは哺乳動物である。被験者の例としては、ヒトが挙げられるが、これに限定されない。
本明細書中で使用される場合、「病的細胞」とは、PDPK FGSK−3αの異常発現に関連する細胞、好ましくはBMDCを指す。
別に指示されない限り、本明細書中で使用される全ての用語は、本技術分野及び本発明の実施において使用されるもの、当業者の知識内である生化学及び臨床病理の従来の技術におけるものと同じ意味を有する。
B.病的細胞の検出方法及びキット
PDPK FGSK−3αの異常発現に関連する細胞、好ましくはBMDCである病的細胞は、被験者が全身性の病的状態であるかどうか、又は全身性疾患若しくは症候群を発症するリスクを有するかどうかを特定するための手段を提供する。1つの態様において、生物学的試料中の病的細胞の同定は、全身性疾患若しくは症候群の発症の予測に有用である。
上記のように、1つの態様において、本明細書では、被験者における病的細胞の存在を検出する方法を提供する。該方法は、該被験者から生物学的試料を採取し、該試料におけるPDPK F/GSK−3αの発現を決定することを有する。被験者の細胞中におけるPDPK F/GSK−3αの発現量の増加は、病的細胞の存在を示している。ある実施形態においては、PDPK F/GSK−3αの発現は、PDPK F/GSK−3αに対する特異抗体を使用する免疫測定法などによりPDPK F/GSK−3αタンパク質量を測定して決定する。他の態様では、活性、タンパク質、RNA又はDNA量を評価して、該発現を決定できる。生物学的試料としては、骨髄、臍帯血、末梢血、組織検体、腹水、胸水又は体液を使用できる。
他の態様において、本明細書では、生物学的試料中の病的細胞の存在を検出するキットを提供する。該キットは、該試料中のPDPK FGSK−3αの発現を検出するための少なくとも1つの試薬を有し、PDPK FGSK−3αの相対的量を評価するための印刷指示書と共に容器に包装されている。
PDPK FGSK−3α発現の検出はいずれの適当な方法を用いてもよい。発現は、生物学的試料からの細胞における活性、タンパク質、RNA又はDNA量を評価して決定することができる。例えば、PDPK FGSK−3αに特異的な抗体を使用する免疫学的測定法を使用することができる。適当な方法として、特異物質に対する免疫組織化学的分析、免疫細胞化学的分析、フローサイトメトリー分析、ウェスターンブロット分析、ノーザンブロット分析、RT−PCR及びリン酸化アッセイが挙げられるが、これらに限定されるものではない。免疫組織化学的染色法では、細胞試料を、通常、脱水固定により調製し、結合した遺伝子産物に特異的な標識抗体と反応させる。標識剤は、通常、視覚的に検出可能な、酵素標識、蛍光標識、発光標識などである。
1つの実施形態によれば、組織検体を被験者から採取し、該試料を包埋後、例えば、3〜5μmに薄切し、従来の標本化技術に従って固定、標本化、乾燥する。固定化剤はホルマリンを有してよい。標本を作製するための包埋剤は、例えば、パラフィンを有してよい。試料は、この状態で保存してよい。脱パラフィン及び脱水の後、試料をPDPK FGSK−3αに特異的な抗体を有する免疫試薬と接触させる。抗体はポリクローナル又はモノクローナル抗体を有してよく、また、完全抗体あるいはPDPK FGSK−3αタンパク質に特異的に結合することができるフラグメントを有してもよい。好適なポリクローナル抗血清又はその他の抗体は、PDPK FGSK−3αタンパク質又はその好適なフラグメントで宿主動物を免疫して作製し、本技術分野の当業者に従来公知の方法に従って抗血清を採取、精製してよい。PDPK FGSK−3αと特異的に反応するモノクローナル又はポリクローナル抗体、好ましくは、モノクローナル抗体は、本技術分野でよく知られている方法により作製してよい。例えば、Harlow及びLane、1988、Antibodies:A laboratory Manual、Cold Spring Harbor Laboratories;Goding、1986、Monoclonal Antibodies:Principles and Practice、第2版、Academic Press、New York参照。更に、組換え抗体を本技術分野で公知の方法、例えば、本法に限定されないが、米国特許第4816567号に記載の方法により作製しても、市販のものを使用してもよい。モノクローナル抗体は、108M−1の結合親和性、好ましくは109〜1010M1又はそれ以上の結合親和性を有するものが好ましい。
抗体は、直接的又は間接的に適当な検出可能な標識を担持する。あるいは、検出可能な標識は、例えば、第1抗体に結合する抗ウサギIgGヤギ抗体などの第2抗体に結合させてもよい。多くの場合、ポリペプチドや抗体は、検出可能な信号を供給する物質に共有又は非共有的に結合して標識される。好適な標識としては、放射性核種、酵素、基質、補因子、阻害剤、蛍光剤、化学発光剤、磁性粒子などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
生物学的試料は任意の適当な方法により被験者から採取できる。生物学的試料は、末梢血、臍帯血、骨髄、組織検体、腹水、胸水又は体液でよい。
被験者が全身性の病的状態であるかどうか、又は全身性疾患若しくは症候群を発症するリスクを有するかどうかを決定するキットは、家庭用の大きさの少なくとも1つの容器と、本明細書で定義されたような細胞でのPDPK FGSK−3α発現の検出に有用な少なくとも1つの試薬と、生物学的試料中の細胞に一つまたは複数の病的細胞が含有されているかどうかを評価するための印刷指示書とを有する。本明細書中で使用される場合、「試薬」とは、本明細書で提供された方法を実施するのに有用な化合物、組成物又は生物学的試薬(すなわち、試料、一定量又は「用量」の細胞、抗体など)を意味し、PDPK FGSK−3αに対する抗体、分析及び処理用の細胞及び/又は膜を単離及び調製するのに有用な緩衝液及び担体、飽和及び競合結合アッセイを実施するのに有用な緩衝液及び担体、放射性及び非放射性標識化合物などが挙げられるが、これらに限定されない。印刷指示書は試験結果を病的細胞の表現型に関連付けるための指示書を含んでもよい。
C.実施形態
具体的な実施形態において別に指示されない限り、全ての免疫組織化学的分析、免疫表現型分析、免疫細胞化学的分析及び統計的分析は下記の方法に従う。
抗PDPK FGSK−3α特異抗体の産生、同定及び特性解析。PDPK FGSK−3αのカルボキシル末端領域の471位から483位までのアミノ酸配列に対応するペプチドQSTDATPTLTNSSをペプチド合成機(9050型、Milligen、Bedford、MA)により合成した。架橋剤としてグルタルアルデヒドを使用するReichlin(1980)に記載されている手順に従い、牛血清アルブミンへのペプチドの結合を促進するために、システイン残基をNH2末端に添加した。アフィニティ精製を行った抗体産物はPDPK FGSK−3αのC−末端ペプチドである471−483アミノ酸によりブロックされることが認められ、この抗PDPK FGSK−3α特異抗体の免疫特異性が実証された。
免疫組織化学的分析。腫瘍細胞が最大の大きさを示した腫瘍を有するホルマリン固定パラフィン包埋組織の組織切片(5μm)をキシレン中で脱蝋し、段階的濃度のエタノール中で再水和した。内因性ペルオキシダーゼを3%過酸化水素でブロックした後、牛血清アルブミンで5分間ブロッキングを行った。次いで、スライドをpH7.4の0.05Mトリス緩衝液で希釈した抗PDPK FGSK−3α抗体(2μm/mL)と4℃で16時間インキュベートした後、超エンハンサー(Super Sensitive[商品名]、非ビオチン検出システム、[BioGenex、San Ramon、CA])と室温で20分、続いて高分子‐HRP(Super Sensitive[商品名])標識剤と更に30分間インキュベートした。最後に、DAB(3,3’−ジアミノベンジジンテトラヒドロクロリド)で免疫染色した。酵素反応を終了させた後、スライドをDS−エンハンサー(Zymed、San Fransisco、CA)中、室温で5分間インキュベートして2つの染色系の相互作用を防止した。次いで、スライドをCD34、ビメンチン、CD68またはa−SMA抗体と室温で1時間インキュベートした。洗浄後、スライドを抗マウスアルカリホスファターゼと室温で30分間インキュベートした。結合した抗体をBCIP/NBT溶液を使用して可視化した。切片はメチルグリーン溶液で対比染色した。
免疫細胞化学的分析。平均1×10個の細胞をポリリジンコートスライド上で700rpm、室温で3分間細胞遠心分離する(久保田、5200、日本)。染色前、細胞スポットを3.7%パラホルムアルデヒドで15分間固定し、0.2%トライトンX−100で90秒間処理する。内因性ペルオキシダーゼを3%過酸化水素でブロックした後、牛血清アルブミンで10分間ブロッキングを行う。スライドをpH7.4の0.05Mトリス緩衝液で希釈した抗PDPK FGSK−3α抗体(2μm/mL)と4℃で16時間インキュベートし、次いで、超エンハンサー(Super Sensitive[商品名]、非ビオチン検出システム、[BioGenex、San Ramon、CA])と室温で20分、続いて高分子‐HRP(Super Sensitive[商品名])標識剤と更に30分間インキュベートする。最後に、DAB(3,3’−ジアミノベンジジンテトラヒドロクロリド)で免疫染色した。酵素反応を終了させた後、スライドをDS−エンハンサー(Zymed、San Fransisco、CA)中、室温で5分間インキュベートして2つの染色系の相互作用を防止した。次いで、スライドをCD34、ビメンチン、CD68またはa−SMA抗体と室温で1時間インキュベートした。洗浄後、スライドを抗マウスアルカリホスファターゼと室温で30分間インキュベートした。結合した抗体をBCIP/NBT溶液を使用して可視化した。切片はメチルグリーン溶液で対比染色した。
統計的分析。統計的分析では、試料を病的細胞の存在と非存在の2つのグループに分けた。全生存率は診断の日時から死亡又は最後の調査の日時まで計算した。無病生存率は診断の日時から再発、転移、死亡又は最後の調査の日時まで測定した。カプラン・マイヤー法により生存確率を決定し、対数順位検定によりグループ間の生存曲線を比較した。2つのグループをカイ二乗、スチューデントt又はマンホイットニーU検定のいずれか適当な検定法を用いて比較した。コックス比例ハザード回帰モデルにより影響を分析し、ロジスティック回帰を使って癌多発家系における病的細胞の存在リスクを計算した。P<0.05を統計的有意差ありとした。
本研究は、台湾国立科学委員会の承認を受けた調査プロジェクト及び補助金の元に行われ、インフォームド・コンセント及び協会の監視及び倫理委員会により承認されている。
本発明を以下の実施例により説明するが、本発明はこれら実施例により制限されることはない。
骨髄由来細胞でのPDPK FGSK−3αの異常発現
骨髄由来細胞(BMDC)でのPDPK FGSK−3αの組織的役割を確立するために、24名の白血病患者の骨髄について独立コホート研究を行った。PDPK FGSK−3αの異常発現は、進行性疾患を有する白血病患者のBMDC中に頻繁に検出することができた。24症例のコホート研究において、14症例では陰性であったが、10症例ではPDPK FGSK−3αの異常発現に関与していることが見出された。CD34(BD Pharmigen、CD34のクラスIIIエピトープと特異的に反応する581/CD34クローンであり、ヒト造血幹/前駆細胞を特異的に認識する)による免疫表現型分析により、CD34造血幹/前駆細胞がほとんど存在せず、PDPK FGSK−3αの強発現(>3+)を示すCD34間葉幹/前駆細胞(Moioliら、PLoS One、2008、3:e3922)及びPDPK FGSK−3αの中から強程度の発現(2+〜3+)を示すその誘導体(図1A)が、陰性例(図1B)とは対照的に、進行性疾患を有する患者の骨髄に頻繁に検出できることが更に明らかになった。これにより、BMDCは、多種の重要な器官において、特に異常な創傷治癒過程及び慢性炎症において、損傷組織にリクルートされ存在することは明らかである。異常な創傷治癒は、その大多数の疾患及び死亡の重要な要因である。従って、明るい面として、BMDCは末期虚血性心疾患、動脈狭窄及び骨形成不全症を含む多くの疾患の治療効果を有する可能性がある。一方、暗い面としては、BMDCは、種々の腫瘍を取り囲む全身性繊維症と同様、肝、肺、腎、腸及び骨髄を含む多くの重要な臓器における全身性線維症の一因であり、BMDCが全身性疾患の発症と進行において相反する両方向に関与していることが示唆される(Le Bousse−Kerdilesら、Eur Cytokine Netw、2008、19:69−80;Linら、Cells Tissue Organs、2008、188:178−188)。多基質/多機能というPDPKの性質のために、BMDCにおけるPDPK FGSK−3αの異常発現は全身性疾患の発症と進行を引き起こすメカニズムを意味している可能性がある。総合すると、本骨髄研究の結果は、内因性の無秩序な骨髄におけるBMDCの全身性病的シグナルとしての多基質/多機能性PDPK FGSK−3αの全身性の役割を実証する証拠を初めて提供している。
種々の治療不能なI期腫瘍の間質におけるPDPK FGSK−3αの異常発現
この実施形態においては、免疫組織化学的分析に使用した間質組織検体は、1987年から2004年の間に、台湾、台北の国立台湾大学病院で治療を受けた、非常に初期のI期腫瘍患者367名の医療記録の詳細な遡及調査を通して取得した。表1に間質組織の所在、年齢、性別、生存の状況及びPDPK FGSK−3αを示す。患者を2006年4月まで観察した。
患者の特徴付け
Figure 0005348665
PDPK FGSK−3αの異常発現は、治療切除後であっても、予後の不良な様々なI期腫瘍の間質に高頻度に検出することができた。I期腫瘍の367症例のコホート研究では、240症例で陰性、127症例でPDPK FGSK−3αの異常発現が見られた。腫瘍間質においてこのシグナル分子の異常発現が見られた患者では、予後不良の傾向を示す(図2)。CD34、CD68、ビメンチン又はa−平滑筋アクチン(a−SMA)による免疫表現型分析では、CD34/ビメンチン造血幹/前駆細胞はほとんど存在せず、PDPK FGSK−3αの強発現(>3+)を示すCD34/ビメンチン線維芽細胞及びCD34/ビメンチン間葉幹/前駆細胞(Bucala、Fibrocytes、World Scientific Pub Co Inc、2007:1−18;Moioliら、PLoS ONE、2008、3:e3922)は、実施例Iで基本的に説明した、PDPK FGSK−3αの中から強程度の発現(2+〜3+)を示す比較的多量に存在するCD68マクロファージ(図3E)、ビメンチン線維芽細胞及び間葉細胞(図3C)及びa−SMA筋線維芽細胞(図3G)と同様、予後良好な陰性症例(図3B、D、F及びH)とは対照的に、治療切除後であっても、予後の不良なI期腫瘍の間質に顕著に検出する(図3A及びC)ことができることが更に明らかになった。胸部、胆管、結腸直腸、子宮頚部、食道、胃、肝、肺、口腔、卵巣、膵、前立腺及び腎の間質の病因に関わりなく、PDPK FGSK−3αの異常発現がある場合、I期患者は全身性繊維症、感染症、閉塞症、塞栓、潰瘍、UGI出血及び多臓器不全を発症する傾向がある。コックス回帰分析により、更に陽性のI期患者では、全身性疾患又は症候群を発症するリスクが陰性I期患者の6倍以上であることが明らかになった(無病生存率に対して、危険率:6.258、95%CI:4.125−9.493、P<0.001)。Hanahan及びWeinberg(Cell、2000、100:57−70)は、癌の特質を列挙しているが、先進の治療であっても患者の約半数では失敗に終わっている。最近の研究では、不治の初期段階の腫瘍は単に全身性骨髄疾患の最終産物であって、全身性慢性疾患の割合は少数に過ぎないということについて疑問視している。骨髄と腫瘍間質の間の緊密な関係は今や広く知られている。骨髄は異常な創傷治癒から末期の全身性線維症及び/又は新生組織形成まで様々な場合において間質系統の一因であり、BMDCは多数が線維性組織及び/又は発育中の腫瘍の間質を形成する細胞型である(DirekzeとAlison、Hematol Oncol、2006、24:189−195;BelliniとMattoli、Lab Invest、2007、87:858−870;Karnoubら、Nature、2007、449:557−563;Linら、Cells Tissues Organs、2008、188:178−188)。細胞の局部存在及びEMT過程に加えて、BMDCは異常な創傷治癒から末期の全身性線維症及び/又は新生組織形成まで全身性組織恒常性に貢献する最初の資源を意味するということは今や明確である。骨髄幹/前駆細胞及び間質及び炎症細胞などのそれらの誘導体における内因性異常は、上述のように、異常な創傷治癒、慢性炎症及び関連全身性疾患及び症候群を意味すると考えられる。従って、局部切除によっても不治であるI期腫瘍の疾患の実体は、もはや腫瘍特異的疾患ではない。すなわち、発病時には宿主特異的な、骨髄性全身性疾患である。総合すれば、これらの結果は、内因性の無秩序な骨髄におけるBMDCの全身性病的シグナルとしてのPDPK FGSK−3αの全身性の役割を実証する更なる証拠を提供している。結果をまとめると、全身性の異常な創傷治癒の非常に早い段階で、予測及び治癒が難しい疾患の病因とは無関係に、被験者の全身性の病的状態の全身性シグナルとして、PDPK FGSK−3αが確立される。結果をまとめると、腫瘍を進行させる間質及び/又は線維組織は、異常な創傷治癒に非常に類似する様々な間質細胞のリクルートを伴うことが多く、成長因子、サイトカイン、マトリクスリモデリングタンパク質及び結合組織要素の一定の沈着を引き起こし、多臓器不全の原因となる、という本概念が支持される。また、結果をまとめると、Takaishiら(J Clin Oncol、2008、26:2876−2882)が提唱したように、BMDCは慢性的に炎症を起こしている組織に集まると、最も未発達な不確定癌幹細胞に相当するという概念に一致する。ここで、場合によっては、不治のI期腫瘍の間質におけるPDPK FGSK−3αの強発現を伴う癌幹細胞の特徴として、CD44細胞がほとんど存在しないことを確認した(データの説明なし)。PDPK FGSK−3α及び実施例1及び2で説明したBMDC系を用いて、被験者が全身性疾患又は症候群を発症するリスクを決定するために普遍的に適用可能な分子及び細胞発現プロファイルを開発することができる。本発明は、BMDCにおけるPDPK FGSK−3αを、病因に関わりなく、異常な創傷治癒における全身性播種により、治癒が難しい疾患を被験者が発症する可能性又は感受性を予測する非常に信頼性の高い因子として確立する。
炎症線維組織におけるPDPK FGSK−3αの異常発現
上記に確立された概念に合致して、PDPK FGSK−3αの異常発現を実際に炎症線維組織中に頻繁に検出することができた。線維症を有さない26症例と線維症を有する9症例からなる、扁平上皮過形成組織35症例の独立コホート研究では、図1及び3に示すように、BMDC中のPDPK FGSK−3αの異常発現は、線維症を有する過形成組織に顕著に検出された。すなわち、9症例中7症例ではPDPK FGSK−3α陽性であった。一方、線維症陰性組織の26症例では、18症例がPDPK FGSK−3α陰性であることが認められた(カイ二乗検定、P=0.022)。CD34、CD68、ビメンチン又はa−SMAによる免疫表現型分析では、実施例I及びIIで基本的に説明したように、CD34/ビメンチン造血幹/前駆細胞はほとんど存在せず、PDPK FGSK−3αの強発現(>3+)を示すCD34/ビメンチン線維芽細胞及びCD34/ビメンチン間葉幹/前駆細胞は、PDPK FGSK−3αの中から強程度の発現(2+〜3+)を示す多量に存在するCD68マクロファージ、ビメンチン線維芽細胞及び間葉細胞並びにa−SMA筋線維芽細胞と同様、線維症を有さない陰性症例とは対照的に、炎症性線維性組織内に頻繁に検出できることが更に明らかになった。図1に示すように、BMDCは、組織部、特に炎症線維組織での異常な創傷治癒における幹/前駆細胞及びその誘導体である、ビメンチン線維芽細胞、a−SMA筋線維芽細胞及びCD68マクロファージなどの新規個体群の一因であることの証拠が増えている。線維症は世界的に罹患及び死亡の重要な原因である。線維症は様々な多くの重要な臓器に起こり、全身性線維症の過程は全ての臓器に共通である。この過程に関与する型の異なるBMDCは、結合組織要素の沈着を促進するように一緒に働き、正常な組織構造を徐々に破壊し臓器の機能を失わせ、死に至らしめると思われる(Dunsmore及びShapiro、J Clin Invest、2004、113:180−182;Bellini及びMattoli、Lab Invest、2007、87:858−870;Bucala、Fibrocytes、World Scientific Pub Co Inc、2007:1−18;Le Bousse−Kerdilesら、Eur Cytokine Netw、2008、19:69−80;Linら、Cells Tissues Organs、2008、188:178−188)。以上をまとめると、結果は、BMDC内のPDPK FGSK−3αの異常発現は、上記のように、異常な創傷治癒及び慢性炎症の特徴を示す線維症を伴うことを証明する最初の証拠を提供する。実施例1〜3に示されるような結果の全てを合わせると、内因性の無秩序な骨髄におけるBMDCの全身性病的シグナルとしてのPDPK FGSK−3αの全身性の役割を実証する証拠が更に提供される。
癌多発家系又は反復炎症を示す全身性の病状にある小児の末梢血中におけるPDPK FGSK−3αの異常発現
CD34/ビメンチン線維芽細胞、末梢血中の骨髄由来間葉前駆体は、異常な創傷治癒及び炎症性線維化過程での線維芽細胞及び筋線維芽細胞の新規個体群の一因であることの証拠が増えている(Bucalaら、Mol Med、1994、1:71−81;Schmidtら、J Immunol、2003、171:380−389;Bellini及びMattoli、Lab Invest、2007、87:858−870;Bucala、Fibrocytes、World Scientific Pub Co Inc、2007:1−18;Linら、Cells Tissues Organs、2008、188:178−188)。この考えに一致して、PDPK FGSK−3αの強発現を伴うCD34線維芽細胞様細胞が、反復性炎症を有する異なる3家系からの小児3名の末梢血中に検出できた(図4)。この種の病的細胞は、ヒト肥大性瘢痕、腎性全身性線維症、アテローム性動脈硬化症及び主にBMDC由来の肺性線維症に関連している。実施例I〜IIIに示されるような結果の全てを合わせると、内因性の無秩序な骨髄におけるBMDCの非常に早期の病的シグナルとしてのPDPK FGSK−3αの全身性の役割を実証する包括的な証拠が提供される。
この概念に合致して、10歳から65歳まで(平均±SD:42.5±13.1)の健常者33名(男性13名、女性20名)において、癌多発性家系の人では血中に病的細胞が検出される傾向を有している(P=0.001)。ロジスティック回帰は、癌多発家系の人では病的細胞を有するリスクが、非癌多発家系の人の13倍以上であることが明らかになった(病的細胞の存在のOR:13.333、95%、CI:2.454−72.452、P=0.003、表2)。この結果は、癌多発家系の人ではPDPK FGSK−3αを高発現する病的BMDCを有する骨髄に内因性欠陥を発症するリスクを有する傾向があることを更に実証しており、実施例1〜4において構築されたように、被験者が全身的に病的であること、又は全身性疾患若しくは症候群を発症するリスクがあることを予測する方法を提供する。
癌多発家系における病的細胞の存在のリスク
Figure 0005348665
<0.05は統計的有意差ありと判断される(:カイ二乗検定、:ロジスティック回帰)
川崎症候群である全身性の病的小児の臍帯血中におけるPDPK FGSK−3αの異常発現
上記の結果に一致するようなタイプの病的BMDCが、川崎症候群の免疫系異常の特徴を有する全身性の病的小児の臍帯血中にも検出された(図5)。この結果は、臍帯血及び骨髄幹/前駆細胞に関する非常に早期の病的シグナル分子としてのPDPK FGSK−3αの全身性の役割を実証する更なる証拠を提供する。全ての結果をまとめると、本発明は、全身性疾患のある被験者の非常に早期の症状発症期から非常に末期の症状発症期までの寿命を通して、PDPK FGSK−3αをBMDCの全身性の病的シグナルとして確立した。
病的創傷である潰瘍におけるPDPK FGSK−3αの異常発現
PDPK FGSK−3αの異常発現を潰瘍性間質に頻繁に検出できた。潰瘍を有する口腔組織39症例の独立コホート研究では、CD34/ビメンチン造血幹/前駆細胞はほとんど存在せず、PDPK FGSK−3αの強発現(>3+)を示すCD34/ビメンチン間葉幹/前駆細胞及び上記したように(追加の説明なし)基本的に間質内でPDPK FGSK−3αの中から強程度の発現(2+〜3+)を示すそれらの誘導体からなるBMDCの階層集団においては、39症例中34症例がPDPK FGSK−3αの異常発現に関与していた。この結果は、骨髄に内因性欠陥を有するBMDCの損なわれた創傷治癒関連病的シグナルとしての、PDPK FGSK−3αの全身性の役割を実証する更なる証拠を提供する。
要約すれば、本発明は、骨髄及び臍帯血中の非常に早期の病的シグナル及び末期の致死シグナルとして、PDPK FGSK−3αを確立した。従って、PDPK FGSK−3αはBMDCの内因性無秩序の全身性病的シグナルを意味する。このように、本発明は、移植に先立って、骨髄及び臍帯血の健康及び疾患の状態を診断、予測する検出システムを提供する。本発明により示される病的BMDC及びPDPK FGSK−3αは、全身性骨髄に問題を有する被験者の寿命を通して健康及び疾患の状態を予測するための、非常に早期の分子及び細胞系を意味する。
上記において、本発明は、診断マーカーとしてPDPK FGSK−3αを使用することにより、被験者が全身的に病的であるかどうか、又は全身性疾患若しくは症候群を発症するリスクを有するかどうかを予測する方法を提供する。
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Claims (4)

  1. 被験者における病的な骨髄由来細胞(BMDC)の存在を検出する方法であって、
    該被験者から採取された生物学的試料中の骨髄由来細胞(BMDC)を決定する工程、
    該BMDCの細胞中におけるPDPK F/GSK−3αの発現を決定する工程を有し、
    BMDCにおけるPDPK F/GSK−3αの異常な細胞内蓄積がみられる場合、該被験者が病的なBMDCを保有していることを意味し、
    該生物学的試料が、骨髄、臍帯血、末梢血、組織検体、腹水、胸水又は体液である、方法。
  2. PDPK F/GSK−3αの発現をPDPK F/GSK−3αタンパク質、mRNA、又はDNAを評価することにより決定する、請求項1に記載の方法。
  3. BMDCが間葉幹/前駆細胞、造血幹/前駆細胞、癌幹細胞、線維芽細胞、マクロファージ、線維母細胞、筋線維芽細胞、間葉細胞からなる群から選択される幹/前駆細胞又はその誘導体である、請求項1に記載の方法。
  4. 前記PDPK F/GSK−3αの異常な細胞内蓄積が、細胞質又は核でみられる、請求項1に記載の方法。
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