用于检测α-甲酰基-CoA消旋酶(AMACR)和前列腺癌的系统和方法
【专利说明】用于检测a-甲酰基-CoA消旋酶（AMACR)和前列腺癌的系 统和方法
[0001] 相关申请
[0002] 本申请要求2012年8月24日提交的美国临时申请No. 61/692, 988的优先权，该 申请的主题以引用方式全文并入本文。
【背景技术】
[0003] 在美国，前列腺癌是男人中最普通的恶性肿瘤，并且还在男性癌症死中排名为第 二名的最普通的原因。除了直肠指检以外，前列腺特异性抗原（PSA)血液检验是传统上筛 查前列腺癌的优选方式。尽管前列腺癌筛查可以早期诊断前列腺癌，这会相应地允许进行 治愈性治疗，但是由于血清PSA对前列腺癌不具有特异性，所以前列腺癌筛查还具有很大 的局限。PSA筛查的主要局限之一是在具有其他普通良性状况（例如良性前列腺增生、前列 腺炎）或在较少的临床程序（例如经直肠超声）后的患者中，血清PSA可以升高血清。因 此，每4名具有前列腺活组织检查的男人中，就有1名被检测出前列腺癌。
[0004] 此外，PSA也不是侵略性前列腺癌的可靠生物标志物。高分级的前列腺癌实际上 产生较少的PSA，并且PSA的绝对数不能精确地反应疾病的侵略性。对于被诊断患有前列腺 癌的男人而言，许多都患有无临床意义的疾病，这些疾病在他们的一生中都不会发展成有 症状的。估计由PSA筛查导致的无临床意义前列腺癌的这种"过度诊断"高达30%，并随后 导致过度治疗。前列腺癌治疗的副作用可以包含不必要的痛苦的活组织检查、手术并发症、 放射性烧伤、失禁、勃起功能障碍、肠道伤害和患者焦虑。因此，明确地需要前列腺癌的改善 的生物标志物。
[0005] a-甲酰基-CoA消旋酶（AMACR)为与食物支链脂肪酸的过氧化物酶体0 -氧化 有关的酶。AMACR在前列腺癌上皮细胞中持续过表达；因此，其成为前列腺内癌细胞的离理 想的特异性生物标志物。由于AMACR的表达在恶化前损伤（前列腺上皮内瘤）中增加，所 以AMACR的过表达可以增加前列腺癌的风险。此外，流行病学、遗传学和试验室研宄可以定 向于AMACR在前列腺癌中的重要性。在遗传性前列腺癌家族中，连锁的全基因组扫描证明 AMACR的染色体区域（5pl3)为前列腺癌易患基因的位置，并且已经显示在患有遗传性前列 腺癌的家族中，AMACR基因序列的变体（多态性）与前列腺癌共同分离。
[0006] 发明概述
[0007] 本文所述的实施方案涉及用于检测、鉴定、定量和/或测定a_甲酰基-CoA消旋 酶（AMACR)在肌体样品中的水平的检测系统和体外检验，以及用于诊断、鉴定、分期和/或 监测在患有前列腺癌、疑似患有前列腺癌或处于前列腺癌风险下的受试对象中的前列腺癌 的检测系统和体外检验。所述的检测系统包含：至少一种反应溶液，其用于在与肌体样品中 的ARACR结合时生成H202;以及生物传感器，用于测定所生成的H202的水平。在一些实施方 案中，所述的至少一种反应溶液包含：（2R)-2-甲酰基-CoA差向异构体，其可以被AMACR手 性转化成（2S)-2-甲酰基-CoA差向异构体；以及酶，其与（2S)-2-甲酰基-CoA差向异构体 一起实施氧化，从而生成过氧化氢（H202)。在其他的实施方案中，所述的反应溶液可以 包含辅酶A(CoA)、过氧化物酶体酰基-辅酶A氧化酶3 (AC0X3)、三磷酸腺苷（ATP)以及具 有（R)和（S)差向异构体的支化脂肪酸，其中在所述的差向异构体中，仅（R)差向异构体为 AMACR的反应底物。所述的支化脂肪酸可以为例如2-甲基羧酸，其包含（2R)-2-甲基羧酸 差向异构体和（2S)-2-甲基羧酸差向异构体。在一个实例中，所述的支化脂肪酸可以为降 植烷酸。
[0008] 在一些实施方案中，所述的肌体样品可以包含可潜在地包含AMACR的体液，例如 血液、血浆、血清或尿。
[0009] 在其他实施方案中，所述的生物传感器可以包含工作电极、反电极以及可任选的 参照电极。工作电极和反电极可以包含催化剂颗粒，该催化剂颗粒可以增加与H202的电化 学氧化-还原反应的速率，并且所述的工作电极和反电极可以在比不存在催化剂颗粒的更 低的氧化电势下，提供对H2o2的检测。所述的催化剂颗粒可以包含纳米颗粒金属催化剂， 例如一元金属（M)、二元金属（M-X)、一元金属氧化物（MOy)、二元金属氧化物（MOy-XOy)、金 属-金属氧化物复合材料（M-MOy)或它们的组合，其中y小于3,并且M和X独立地选自Li， Na,Mg,Al,K,Ca,Cr,Mn,Fe,Co,Ni,Cu,Zn,Ga,Sr,Y,Zr,Nb,Mo,Ru,Rh,Pd,Ag,Cd,In,Sn,Ba,L a,Ce,Pr,Nd,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Lu,Ta,W,Os,Ir,Pt,Au和Pb。在一个实施方案中， 所述的催化剂颗粒可以包含氧化铱颗粒。
[0010] 此外，所述的检测系统还可以包含用于将电压电势施加到工作电极、反电极和/ 或参照电极，并且测量工作电极和反电极之间的电流的测量装置。
[0011] 本文所述的其他实施方案涉及检测、鉴定、定量和/或测定AMACR在肌体样品中的 水平的方法，以及诊断、鉴定、分期和/或监测在患有前列腺癌、疑似患有前列腺癌或处于 前列腺癌风险下的受试对象中的前列腺癌的方法。所述的方法包含由受试对象获得肌体 样品。肌体样品可以包含可潜在地包含AMACR的体液，例如血液、血浆、血清和尿。体液样 品与至少一种反应溶液结合，其中所述的反应溶液在与肌体样品中的AMACR结合时可生成 H202。在一些实施方案中，所述的至少一种反应溶液包含：（2R) -2-甲酰基-CoA差向异构体， 其可以被AMACR手性转化成（2S)-2-甲酰基-CoA差向异构体；以及酶，其与（2S)-2-甲酰 基-CoA差向异构体一起实施0 -氧化，从而生成过氧化氢（H202)。在其他的实施方案中， 所述的反应溶液可以包含辅酶A(CoA)、过氧化物酶体酰基-辅酶A氧化酶3 (AC0X3)、三磷 酸腺苷（ATP)以及具有（R)和（S)差向异构体的支化脂肪酸，其中在所述的差向异构体中， 仅（R)差向异构体为AMACR的反应底物。所述的支化脂肪酸可以为例如2-甲基羧酸，其包 含（2R)-2-甲基羧酸差向异构体和（2S)-2-甲基羧酸差向异构体。在一个实例中，所述的 支化脂肪酸可以为降植烷酸。使用生物传感器来检测反应溶液中生成的H202的量、数量或 水平。H202的数量比对照升高表明肌体样品中AMACR的数量水平升高，并且表明受试对象 患有前列腺癌或者患前列腺癌的风险增加。
[0012] 在一些实施方案中，所述的生物传感器可以包含工作电极、反电极以及可任选的 参照电极。工作电极和反电极可以包含催化剂颗粒，该催化剂颗粒可以增加与H202的电化 学氧化-还原反应的速率，并且所述的工作电极和反电极可以在比不存在催化剂颗粒的更 低的氧化电势下，提供对H2o2的检测。所述的催化剂颗粒可以包含纳米颗粒金属催化剂， 例如一元金属（M)、二元金属（M-X)、一元金属氧化物（MOy)、二元金属氧化物（MOy-XOy)、金 属-金属氧化物复合材料（M-MOy)或它们的组合，其中y小于3,并且M和X独立地选自Li， Na,Mg,Al,K,Ca,Cr,Mn,Fe,Co,Ni,Cu,Zn,Ga,Sr,Y,Zr,Nb,Mo,Ru,Rh,Pd,Ag,Cd,In,Sn,Ba,L a,Ce,Pr,Nd,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Lu,Ta,W,Os,Ir,Pt,Au和Pb。在一个实施方案中， 所述的催化剂颗粒可以包含氧化铱颗粒。
[0013] 附图简述
[0014] 图1为根据一个应用方面的生物传感器的示意图。
[0015] 图2为通过丝网印刷工艺制造的一排生物传感器阵列的顶视图。
[0016] 图3(A_C)示出多附图，其显示（a)PBS介质的对照样品溶液、和PB+降植烷酸；(b) PBS、和PBS+AMACR; (c)降植烷酸 +PBS+AC0X3+AMACR、降植烷酸 +PBS+AC0X3、和降植烷酸 +PBS的循环伏安图。
[0017] 图4(A-B)示出多附图，其显示由包含AMACR的不同血浆样品以（A)年月日顺序和 (B)样品编号顺序得到的测量电流读数。样品1-9得自健康男子。样品11-20得自患有高 分级前列腺上皮内瘤（HGPIN)的男子。样品21-25得自患有前列腺癌的男子（Gleason得 分为6-7)。
[0018] 发明详述
[0019] 除非本文明确说明，否则所用的所有术语都具有与题述应用领域的那些技术人员 所理解的相同的含义。对于说明书和权利要求书中使用的术语，明确提供以下定义。
[0020] 如本文所用，术语"监测"是指使用由数据库产生的结果来提供关于个体、或者个 体健康或疾病状态的有用信息。"监测"可以包含例如预后测定、风险分层、药物治疗的选 择、评估进行中的药物治疗、测定治疗的有效性、预测结果、测定对治疗的应答、诊断疾病或 疾病并发症、跟踪疾病进程或提供一段时间内与患者健康状态有关的任何信息、选择最可 能受益于试验治疗（具有已知的分子作用机制）的患者、选择最可能受益于经批准的药物 (具有已知的分子机制，其中该机制在一小部分疾病中是重要的，对于所述的疾病，所述的 药剂不具有标记）的患者、筛选患者群体