用于檢測α-甲酰基-CoA消旋酶(AMACR)和前列腺癌的系統(tǒng)和方法
【專利說明】用于檢測a-甲酰基-CoA消旋酶（AMACR)和前列腺癌的系 統(tǒng)和方法
[0001] 相關(guān)申請
[0002] 本申請要求2012年8月24日提交的美國臨時申請No. 61/692, 988的優(yōu)先權(quán)，該 申請的主題以引用方式全文并入本文。
【背景技術(shù)】
[0003] 在美國，前列腺癌是男人中最普通的惡性腫瘤，并且還在男性癌癥死中排名為第 二名的最普通的原因。除了直腸指檢以外，前列腺特異性抗原（PSA)血液檢驗(yàn)是傳統(tǒng)上篩 查前列腺癌的優(yōu)選方式。盡管前列腺癌篩查可以早期診斷前列腺癌，這會相應(yīng)地允許進(jìn)行 治愈性治療，但是由于血清PSA對前列腺癌不具有特異性，所以前列腺癌篩查還具有很大 的局限。PSA篩查的主要局限之一是在具有其他普通良性狀況（例如良性前列腺增生、前列 腺炎）或在較少的臨床程序（例如經(jīng)直腸超聲）后的患者中，血清PSA可以升高血清。因 此，每4名具有前列腺活組織檢查的男人中，就有1名被檢測出前列腺癌。
[0004] 此外，PSA也不是侵略性前列腺癌的可靠生物標(biāo)志物。高分級的前列腺癌實(shí)際上 產(chǎn)生較少的PSA，并且PSA的絕對數(shù)不能精確地反應(yīng)疾病的侵略性。對于被診斷患有前列腺 癌的男人而言，許多都患有無臨床意義的疾病，這些疾病在他們的一生中都不會發(fā)展成有 癥狀的。估計由PSA篩查導(dǎo)致的無臨床意義前列腺癌的這種"過度診斷"高達(dá)30%，并隨后 導(dǎo)致過度治療。前列腺癌治療的副作用可以包含不必要的痛苦的活組織檢查、手術(shù)并發(fā)癥、 放射性燒傷、失禁、勃起功能障礙、腸道傷害和患者焦慮。因此，明確地需要前列腺癌的改善 的生物標(biāo)志物。
[0005] a-甲酰基-CoA消旋酶（AMACR)為與食物支鏈脂肪酸的過氧化物酶體0 -氧化 有關(guān)的酶。AMACR在前列腺癌上皮細(xì)胞中持續(xù)過表達(dá)；因此，其成為前列腺內(nèi)癌細(xì)胞的離理 想的特異性生物標(biāo)志物。由于AMACR的表達(dá)在惡化前損傷（前列腺上皮內(nèi)瘤）中增加，所 以AMACR的過表達(dá)可以增加前列腺癌的風(fēng)險。此外，流行病學(xué)、遺傳學(xué)和試驗(yàn)室研宄可以定 向于AMACR在前列腺癌中的重要性。在遺傳性前列腺癌家族中，連鎖的全基因組掃描證明 AMACR的染色體區(qū)域（5pl3)為前列腺癌易患基因的位置，并且已經(jīng)顯示在患有遺傳性前列 腺癌的家族中，AMACR基因序列的變體（多態(tài)性）與前列腺癌共同分離。
[0006] 發(fā)明概述
[0007] 本文所述的實(shí)施方案涉及用于檢測、鑒定、定量和/或測定a_甲?；?CoA消旋 酶（AMACR)在肌體樣品中的水平的檢測系統(tǒng)和體外檢驗(yàn)，以及用于診斷、鑒定、分期和/或 監(jiān)測在患有前列腺癌、疑似患有前列腺癌或處于前列腺癌風(fēng)險下的受試對象中的前列腺癌 的檢測系統(tǒng)和體外檢驗(yàn)。所述的檢測系統(tǒng)包含：至少一種反應(yīng)溶液，其用于在與肌體樣品中 的ARACR結(jié)合時生成H202;以及生物傳感器，用于測定所生成的H202的水平。在一些實(shí)施方 案中，所述的至少一種反應(yīng)溶液包含：（2R)-2-甲酰基-CoA差向異構(gòu)體，其可以被AMACR手 性轉(zhuǎn)化成（2S)-2-甲?；?CoA差向異構(gòu)體；以及酶，其與（2S)-2-甲酰基-CoA差向異構(gòu)體 一起實(shí)施氧化，從而生成過氧化氫（H202)。在其他的實(shí)施方案中，所述的反應(yīng)溶液可以 包含輔酶A(CoA)、過氧化物酶體?；?輔酶A氧化酶3 (AC0X3)、三磷酸腺苷（ATP)以及具 有（R)和（S)差向異構(gòu)體的支化脂肪酸，其中在所述的差向異構(gòu)體中，僅（R)差向異構(gòu)體為 AMACR的反應(yīng)底物。所述的支化脂肪酸可以為例如2-甲基羧酸，其包含（2R)-2-甲基羧酸 差向異構(gòu)體和（2S)-2-甲基羧酸差向異構(gòu)體。在一個實(shí)例中，所述的支化脂肪酸可以為降 植烷酸。
[0008] 在一些實(shí)施方案中，所述的肌體樣品可以包含可潛在地包含AMACR的體液，例如 血液、血漿、血清或尿。
[0009] 在其他實(shí)施方案中，所述的生物傳感器可以包含工作電極、反電極以及可任選的 參照電極。工作電極和反電極可以包含催化劑顆粒，該催化劑顆粒可以增加與H202的電化 學(xué)氧化-還原反應(yīng)的速率，并且所述的工作電極和反電極可以在比不存在催化劑顆粒的更 低的氧化電勢下，提供對H2o2的檢測。所述的催化劑顆?？梢园{米顆粒金屬催化劑， 例如一元金屬（M)、二元金屬（M-X)、一元金屬氧化物（MOy)、二元金屬氧化物（MOy-XOy)、金 屬-金屬氧化物復(fù)合材料（M-MOy)或它們的組合，其中y小于3,并且M和X獨(dú)立地選自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。在一個實(shí)施方案中， 所述的催化劑顆粒可以包含氧化銥顆粒。
[0010] 此外，所述的檢測系統(tǒng)還可以包含用于將電壓電勢施加到工作電極、反電極和/ 或參照電極，并且測量工作電極和反電極之間的電流的測量裝置。
[0011] 本文所述的其他實(shí)施方案涉及檢測、鑒定、定量和/或測定AMACR在肌體樣品中的 水平的方法，以及診斷、鑒定、分期和/或監(jiān)測在患有前列腺癌、疑似患有前列腺癌或處于 前列腺癌風(fēng)險下的受試對象中的前列腺癌的方法。所述的方法包含由受試對象獲得肌體 樣品。肌體樣品可以包含可潛在地包含AMACR的體液，例如血液、血漿、血清和尿。體液樣 品與至少一種反應(yīng)溶液結(jié)合，其中所述的反應(yīng)溶液在與肌體樣品中的AMACR結(jié)合時可生成 H202。在一些實(shí)施方案中，所述的至少一種反應(yīng)溶液包含：（2R) -2-甲酰基-CoA差向異構(gòu)體， 其可以被AMACR手性轉(zhuǎn)化成（2S)-2-甲酰基-CoA差向異構(gòu)體；以及酶，其與（2S)-2-甲酰 基-CoA差向異構(gòu)體一起實(shí)施0 -氧化，從而生成過氧化氫（H202)。在其他的實(shí)施方案中， 所述的反應(yīng)溶液可以包含輔酶A(CoA)、過氧化物酶體?；?輔酶A氧化酶3 (AC0X3)、三磷 酸腺苷（ATP)以及具有（R)和（S)差向異構(gòu)體的支化脂肪酸，其中在所述的差向異構(gòu)體中， 僅（R)差向異構(gòu)體為AMACR的反應(yīng)底物。所述的支化脂肪酸可以為例如2-甲基羧酸，其包 含（2R)-2-甲基羧酸差向異構(gòu)體和（2S)-2-甲基羧酸差向異構(gòu)體。在一個實(shí)例中，所述的 支化脂肪酸可以為降植烷酸。使用生物傳感器來檢測反應(yīng)溶液中生成的H202的量、數(shù)量或 水平。H202的數(shù)量比對照升高表明肌體樣品中AMACR的數(shù)量水平升高，并且表明受試對象 患有前列腺癌或者患前列腺癌的風(fēng)險增加。
[0012] 在一些實(shí)施方案中，所述的生物傳感器可以包含工作電極、反電極以及可任選的 參照電極。工作電極和反電極可以包含催化劑顆粒，該催化劑顆?？梢栽黾优cH202的電化 學(xué)氧化-還原反應(yīng)的速率，并且所述的工作電極和反電極可以在比不存在催化劑顆粒的更 低的氧化電勢下，提供對H2o2的檢測。所述的催化劑顆?？梢园{米顆粒金屬催化劑， 例如一元金屬（M)、二元金屬（M-X)、一元金屬氧化物（MOy)、二元金屬氧化物（MOy-XOy)、金 屬-金屬氧化物復(fù)合材料（M-MOy)或它們的組合，其中y小于3,并且M和X獨(dú)立地選自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。在一個實(shí)施方案中， 所述的催化劑顆?？梢园趸烆w粒。
[0013] 附圖簡述
[0014] 圖1為根據(jù)一個應(yīng)用方面的生物傳感器的示意圖。
[0015] 圖2為通過絲網(wǎng)印刷工藝制造的一排生物傳感器陣列的頂視圖。
[0016] 圖3(A_C)示出多附圖，其顯示（a)PBS介質(zhì)的對照樣品溶液、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的循環(huán)伏安圖。
[0017] 圖4(A-B)示出多附圖，其顯示由包含AMACR的不同血漿樣品以（A)年月日順序和 (B)樣品編號順序得到的測量電流讀數(shù)。樣品1-9得自健康男子。樣品11-20得自患有高 分級前列腺上皮內(nèi)瘤（HGPIN)的男子。樣品21-25得自患有前列腺癌的男子（Gleason得 分為6-7)。
[0018] 發(fā)明詳述
[0019] 除非本文明確說明，否則所用的所有術(shù)語都具有與題述應(yīng)用領(lǐng)域的那些技術(shù)人員 所理解的相同的含義。對于說明書和權(quán)利要求書中使用的術(shù)語，明確提供以下定義。
[0020] 如本文所用，術(shù)語"監(jiān)測"是指使用由數(shù)據(jù)庫產(chǎn)生的結(jié)果來提供關(guān)于個體、或者個 體健康或疾病狀態(tài)的有用信息。"監(jiān)測"可以包含例如預(yù)后測定、風(fēng)險分層、藥物治療的選 擇、評估進(jìn)行中的藥物治療、測定治療的有效性、預(yù)測結(jié)果、測定對治療的應(yīng)答、診斷疾病或 疾病并發(fā)癥、跟蹤疾病進(jìn)程或提供一段時間內(nèi)與患者健康狀態(tài)有關(guān)的任何信息、選擇最可 能受益于試驗(yàn)治療（具有已知的分子作用機(jī)制）的患者、選擇最可能受益于經(jīng)批準(zhǔn)的藥物 (具有已知的分子機(jī)制，其中該機(jī)制在一小部分疾病中是重要的，對于所述的疾病，所述的 藥劑不具有標(biāo)記）的患者、篩選患者群體