评估生物样品质量的工具和方法_2

文档序号:9400165阅读:来源:国知局
发展疾病或医学状况。
[0033] 本文中使用的术语"测定量"是指,确定样品中待通过本发明方法测定的生物标记 的至少一种特征性质。根据本发明的特征性质是表征生物标记的物理和/或化学性质(包 括生物化学性质)的性质。这些性质包括例如分子量、粘度、密度、电荷、自旋、旋光性、颜 色、荧光、化学发光、元素组成、化学结构、与其它化合物反应的能力、在生物读出系统中引 发反应(例如诱导报告基因)的能力等。所述性质的值可以用作特征特性,并能够根据本 领域公知的技术进行测定。此外,特征性质可以是通过标准运算例如算术计算(例如乘法、 除法或对数运算)从生物标记的物理和/或化学性质的值产生的任何性质。最优选,该至 少一种特征性质允许确定和/或化学鉴定所述至少一种生物标记及其量。因此,特征值优 选也包括与该特征值所来自的生物标记的丰度相关的信息。例如,生物标记的特征值可以 是质谱中的峰。这样的峰包含生物标记的特征信息,即质荷比(m/z)信息,以及与样品中所 述生物标记的丰度(即其量)相关的强度值。
[0034] 如之前所描述的,对样品包含的各生物标记,可以优选根据本发明进行定量或半 定量测定。关于定量测定,可以基于就本文上面提及的特征性质所测定的值,确定生物标记 的绝对量或精确量,或确定生物标记的相对量。在不能或不应测定生物标记的精确量的情 况下,可测定相对量。在所述情况中,可确定,相对于以第二量包含所述生物标记的第二样 品,生物标记的存在量是增大还是减少。在优选的实施方案中,包含所述生物标记的所述第 二样品是如在本文其它地方说明的经计算的参照。因此定量分析生物标记还包括有时称为 生物标记的半定量分析的分析。
[0035] 此外,本发明的方法中所使用的测定优选包括,在前述分析步骤之前使用化合物 分离步骤。优选地,所述的化合物分离步骤导致样品包含的代谢物的时间分辨分离。因此, 根据本发明优选使用的适宜分离技术包括,所有色谱分离技术例如液相色谱法(LC)、高效 液相色谱法(HPLC)、气相色谱法(GC)、薄层色谱法、分子排阻或亲和色谱法。这些技术为本 领域公知的,并能够被本领域技术人员毫不费力地应用。最优选地,LC和/或GC为本发明 方法中考虑的色谱技术。用于生物标记的此类测定的合适装置在本领域中是熟知的。优选 地,使用质谱法,尤其是气相色谱-质谱法(GC-MS)、液相色谱-质谱法(LC-MS)、直接注入 质谱法或傅里叶变换-离子回旋共振(ion-cyclotrone-resonance)-质谱法(FT-ICR-MS)、 毛细管电泳-质谱法(CE-MS)、高效液相色谱法-质谱法联用(HPLC-MS)、四级杆质谱法、 任何串联质谱(例如MS-MS或MS-MS-MS)、电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)、热解质谱 法(Py-MS)、离子迀移率质谱法或飞行时间质谱法(TOF)。最优选地,如下文详述的,使用 LC-MS 和 / 或 GC-MS。所述技术公开于例如 Nissen 1995, Journal of Chromatography A, 703:37-57, US 4, 540, 884或US 5, 397, 894,其公开内容通过引用并入本文。作为质谱技 术的替代或附加,可以使用如下技术确定化合物:核磁共振(NMR)、磁共振成像(MRI)、傅里 叶变换红外分析(FT-IR)、紫外线(UV)光谱法、折光率(RI)、荧光检测、放射性化学检测、电 化学检测、光散射(LS)、分散式拉曼光谱术或火焰电离检测(FID)。这些技术为本领域技术 人员熟知的,并可毫不费力地应用。本发明的方法优选由自动化进行辅助。例如,样品加工 或预处理可以由机器人自动完成。数据处理和比较优选由合适的计算机程序和数据库来辅 助。前文所述的自动化使得能够以高通量方法使用本发明的方法。
[0036] 此外,至少一种生物标记还可以通过特定的化学或生物学测定法来测定。所述测 定法应包括允许特异性检测样品中该至少一种生物标记的工具。优选,所述工具能够特异 性识别该生物标记的化学结构,或能够基于其与其他化合物反应的能力或其在生物学读出 系统中引发反应(例如,报告基因的诱导)的能力特异性鉴定该生物标记。能够特异性识别 生物标记的化学结构的工具优选是抗体或与化学结构特异性相互作用的其他蛋白质,例如 受体或酶。例如,可通过本领域技术人员熟知的方法将生物标记用作抗原来获得特异性抗 体。本文提到的抗体包括多克隆抗体和单克隆抗体,以及其能够结合抗原或半抗原的片段, 例如Fv、Fab和F(ab) 2片段。本发明还包括人源化的杂交抗体,其中表现出想要的抗原-特 异性的非人供体抗体的氨基酸序列与人受体抗体的序列组合。而且,本发明还涵盖单链抗 体。供体序列通常包括至少供体的结合抗原的氨基酸残基,但还可以包含供体抗体的其它 结构和/或功能相关的氨基酸残基。这些杂交体(hybrids)可以通过本领域公知的一些方 法进行制备。能够特异性识别生物标记的合适蛋白质优选是参与所述生物标记的代谢转化 的酶。所述酶可以使用该生物标记作为底物或可以将底物转化成该生物标记。此外,所述 抗体可以用作产生特异性识别生物标记的寡肽的基础。这些寡肽将例如包括酶用于结合所 述生物标记的结合结构域或口袋。基于抗体和/或酶的适宜测定法可以是RIA (放射性免疫 测定)、ELISA (酶联免疫吸附测定)、夹心酶免疫试验、电化学发光夹心免疫测定(ECLIA)、 解离放大镧系荧光免疫测定(DELFIA)或固相免疫试验。此外,还可基于生物标记与其他化 合物反应的能力(即通过特定的化学反应)而鉴定生物标记。此外,可以基于生物标记在 生物学读出系统中引发反应的能力,而在样品中测定它。生物反应应当以可以指示样品包 含的生物标记的存在和/或量的读出方式检测。生物反应可以为例如基因表达的诱导或者 细胞或生物的表型反应。在优选的实施方案中,至少一种生物标记的测定是定量过程,从而 例如也允许确定样品中该至少一种生物标记的量。
[0037] 如上所述,所述测定至少一种生物标记优选地可以包括质谱法(MS)。如本文中 使用的质谱法包括允许确定对应于化合物(即,待根据本发明测定的生物标记)的分子 量(即质量)或质量变量的所有技术。优选地,本文所用的质谱法涉及GC-MS、LC-MS、直 接注入质谱、FT-ICR-MS、CE-MS、HPLC-MS、四极杆质谱法、任何的串联质谱(例如MS-MS或 MS-MS-MS)、ICP-MS、Py-MS、T0F或应用前述技术的任何组合方法。如何应用这些技术是本 领域技术人员熟知的。而且,合适的装置是可以商购的。更优选地,本文所用质谱法涉及 LC-MS和/或GC-MS,即涉及与在先的色谱分离步骤有效连接的质谱法。更优选地,本文所 用质谱法包括四极杆MS。最优选地,如下进行所述四极杆MS:a)在质谱仪的第一分析四极 杆中选择通过离子化产生的离子的质荷比(m/z),b)在填有碰撞气体且用作碰撞腔室的另 一后续四极杆中通过施加加速电压,使步骤a)中选择的离子裂解,c)在另一后续四极杆中 对通过步骤b)中的裂解过程产生的离子的质荷比进行选择,其中至少进行该方法的步骤 a)_c) -次,和分析作为离子化过程的结果存在于物质混合物中的所有离子的质荷比,其中 四极杆填有碰撞气体但在该分析期间不施加加速电压。根据本发明应用的所述最优选质谱 法的详述可以在W02003/073464找到。
[0038] 更优选地,所述质谱法是液相色谱(LC)MS和/或气相色谱(GC)MS。本文所用液相 色谱是指能够在液相或者超临界相分离化合物(即代谢物)的所有技术。液相色谱的特征 在于使流动相中的化合物通过固定相。因为每种个体化合物有其特定的保留时间(即化合 物通过该体系所需要的时间),当化合物以不同速率通过固定相时,它们在时间上被分开。 本文所用液相色谱还包括HPLC。用于液相色谱的装置可以商购得到,例如从美国安捷伦科 技(Agilent Technologies, USA)。根据本发明应用的气相色谱原则上和液相色谱操作类 似。然而,这些化合物(即代谢物)不是存在于通过固定相的液体流动相中,而是存在于气 体中。这些化合物通过色谱柱,所述柱含有作为固定相的固体支持材料,或柱壁可作为固定 相或涂敷有固定相。同样地,每一化合物具有过柱所需的特定时间。而且,在气相色谱的情 况下,优选考虑在气相色谱之前对化合物进行衍生化。合适的衍生化技术是本领域公知的。 优选地,根据本发明的衍生化涉及甲氧氨化(methoxymation)和三甲基娃烷基化(优选地, 极性化合物),以及转甲基化、甲氧氨化和三甲基硅烷基化(优选地,非极性(即亲脂性的) 化合物)。
[0039] 术语"参照"指,可能与样品质量欠缺相关的各生物标记的特征性质的值。优选地, 参照是生物标记的阈值(例如量或量的比值),其中所述阈将特征性质的可能数值范围分 成第一和第二部分。其中一个部分与欠缺的质量相关,而另一部分与足够的质量相关。阈 值本身也可以与足够的质量或欠缺的质量相关。在阈与质量欠缺相关时,如果在所研究的 样品中发现的值与阈值基本上相同或落入与欠缺的质量相关的部分中时,则指示样品的质 量欠缺。在阈与足够的质量相关时,如果在所研究的样品中发现的值与阈值基本上相同或 落入与足够的质量相关的部分中时,则指示样品具有足够的质量。
[0040] 根据上述本发明方法,参照优选是从已知具有欠缺的质量的一个样品或多数个样 品(即,优选地1,2, 3, 4, 5, 10, 50或100个以上样品)获得的参照。在此情况下,当在受试 样品中发现的该至少一种生物标记的值基本相同时,则指示质量欠缺;而当在受试样品中 发现的该至少一种生物标记的值不同时,则指示质量足够。
[0041] 优选,根据上述本发明方法,所述参照来源于已知具有欠缺质量的一个样品或多 数个样品。更优选地,当样品中至少一种生物标记的量与所述参照基本上相同时,则指示质 量欠缺;而当该量与所述参照不同时则指示质量足够。
[0042] 也优选,所述参照来源于已知具有足够质量的一个样品或多数个样品。更优选地, 当样品中至少一种生物标记的量与所述参照基本上相同时,则指示质量足够;而当该量与 所述参照不同时则指示质量欠缺。
[0043] 如本文中其他地方所指出的,可以测量群体中个体的至少一种生物标记的相对量 或改变程度。怎样计算合适的参考值(优选平均值或中值)为本领域公知的。
[0044] 如果受试样品的特征性质的值和在定量测定的情况下强度值与参照值基本上相 同,则该受试样品的该至少一种生物标记的值和参照值基本相同。基本上相同意指,两个值 之间的差异优选是不显著的,并且应当具有如下特征,即强度值至少在参照值的第1到99 百分位数、第5到95百分位数、第10到90百分位数、第20到80百分位数、第30到70百分 位数、第40到60百分位数的区间内,优选为参照值的第50、60、70、80、90或95百分位数。 用于确定两个量是否基本相同的统计学检验是本领域熟知的,也描述于本文其它部分。
[0045] 在另一方面,观察到的两个值的差异应当是统计学显著的。优选地,相对值或绝对 值的差异优选是显著的,落在参照值的第45和55百分位数、第40和60百分位数、第30和 70百分位数、第20和80百分位数、第10和90百分位数、第5和95百分位数、第1和99百 分位数的区间之外。优选的相对中值改变或改变程度描述于后附表以及实施例中。在下表 中,生物标记的优选相对改变以"变化方向"栏中的"UP(向上)"指示为增加,以"DOWN(向 下)"指示减少。优选的改变程度值示于"估计的倍数变化"栏。用于上述相对改变或改变 程度的优选参照也示于下表中。可以理解,这些改变优选是相对于下面的相应表中指出的 参照所观察到的改变。
[0046] 优选地,将参照,即至少一种生物标记的至少一个特征性质的值或其比值,存储在 合适的数据存储介质中,如数据库中,并且因此可用于未来的评估。
[0047] 术语"比较"指,确定所测定的生物标记值是否与参照基本相同或与之不同。优选 地,如果观察到的差异是统计学上显著的(可以通过本说明书中其他地方提及的统计学技 术确定),则认为生物标记的值与参照不同。如果差异不具有统计显著性,则该生物标记值 与参照为基本上相同。基于上述比较,可以评估样品的质量,即,可以评估样品是否具有足 够的质量。
[0048] 对于本说明书所述的特定生物标记,优选的以相对量或比值表示的改
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