用于中枢神经系统的急性、亚急性和慢性创伤性损伤的蛋白质标志物技术方案

本发明专利技术公开了在中枢神经系统损伤后，在组织和生物流体中差异表达的或者升高的蛋白质。单独的或者不同组合或比例的蛋白质升高或降低的程度可被用于评估中枢神经系统损伤（CNS损伤）的严重性，包括创伤性脑损伤（TBI）、创伤性脊髓损伤（SCI）和慢性创伤性脑病（CTE）。这些蛋白质的CNS损伤后的时间进程测量可被用于监测长达数月时间周期的进展或恢复。急性、亚急性和慢性损伤的不同可以通过比较CNS损伤病人和标准对照组的第1‑3天、第4‑10天和第30‑180天的蛋白质水平来诊断。

Protein markers for acute, subacute and chronic traumatic injury of the central nervous system

The present invention discloses differentially expressed or elevated proteins in tissues and biological fluids after central nervous system injury. Alone or in different combinations or proportion of the protein increased or decreased the degree can be used to assess the injury of central nervous system (CNS damage) including the severity of traumatic brain injury (TBI), traumatic spinal cord injury (SCI) and chronic traumatic encephalopathy (CTE). The time course measurements of these proteins following CNS damage can be used to monitor progress or recovery over a period of several months. Different acute, subacute and chronic injury can be diagnosed by CNS injury patients and standard control group first 3 days, 10 days and fourth thirtieth 180 days of protein level.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本申请要求于2014年4月8日提交的申请号为61/976,733的美国临时申请的优先权，通过引证的方式将其全部内容并入本文，包括所有附图、表格和氨基酸或者核酸序列。本专利技术是在国防部资助的X81XWH-12-1-0277由政府支持而做出的。政府享有本专利技术一定的权利。专利技术背景
本专利技术通常涉及生物诊断领域，特别是用于诊断、预测和控制中枢神经系统损伤或慢性机能障碍的方法。
技术介绍
创伤性脊髓损伤(SCI)为由对脊髓造成损害所导致的损伤。在损伤后，其可以致使感官和运动的丧失，并且其为创伤后神经失能的一个重要原因，例如SCI病人终生瘫痪。据估计，在北美大约300,000人患有脊髓损伤(SCI)，并且每年新出现12,000至20,000例病例。已经假设导致急性创伤性脊髓损伤的病理学过程由两个步骤构成：由对脊髓的直接冲击造成的物理和机械损害而导致的原发性创伤。继发性创伤为一连串的生物化学作用，例如由于激活半胱氨酸蛋白酶(例如钙蛋白酶)的细胞内Ca2+的升高而导致的细胞骨架、细胞膜和髓磷脂蛋白的蛋白质水解。蛋白质水解通过进展性的组织退化而损害脊髓，包括脊髓内的神经细胞死亡、轴突退化和脱髓鞘。尽管诊断急性创伤性SCI是相当容易的，但是创伤程度的评估经常是具有挑战性的。神经学检查目前用于脑创伤的诊断、严重程度的确定以及神经结果的预测(TBI，冲击)。然而，这些检测经常无法评估SCI的严重程度；此外，SCI病人的神经恢复差异性很高。因此，希望发现和使用SCI标志物来研发新的可被用于防止或降低SCI失能的治疗干预。在美国，2010年约250万的急诊患者、住院病人或者死亡病例是与创伤性脑损伤(TBI)相关的，无论是单独的还是与其它损伤相结合的。TBI导致多于50,000人死亡，并且在多于280,000住院病人和220万急诊患者中诊断出。急症由单独TBI或者与其它损伤结合的TBI构成。在过去的十年间(2001-2010)，与TBI相关的急诊患者比例增加70％，而住院病人比例仅增加11％，并且死亡率下降7％。在2009年，美国估计有248,418个年龄在20岁或更年轻的小伙子接受治疗。急诊病人为与运动和娱乐相关的损伤，其包括脑震荡或TBI.3的诊断。从2001至2009，无论是单独的还是与其它损伤相结合的，诊断为脑震荡或TBI的与运动和娱乐相关的损伤的急诊病人比例在儿童和青年人群体中提高了57％。慢性创伤性脑病(CTE)为一种由反复性创伤性脑损伤导致的逐步恶化的形式的脑病。这种类型的损伤在以前被称为拳击手脑病综合症(punch-drunksyndrome)或者拳击手痴呆(dementiapugilistica)。CTE通常发现于参与身体接触项目的职业运动员中，例如拳击、Ruby、美式足球、冰球和职业摔跤。在暴露于爆炸或震荡性损伤的士兵中也发现CTE。与CTE相关的症状可能包括痴呆例如记忆丧失、攻击行为、混乱和抑郁，其通常出现在创伤后的数年或数十年。尸检时发现Tau蛋白(MAPT)、TARDNA结合蛋白43(TDP-43)和其它蛋白会沉积于脑部。根据国家科学院将标志物定义为生物学试样或系统中信号事件的指示剂。标志物被认为是对SCI的严重程度进行定义的具有极高价值的公正的工具，因为它们反映脊髓损害的程度，并预期神经恢复。对于使用质子磁共振光谱法(1H-MRS)来监测原发性和继发性SCI损害的病理学变化来说，存在数种候选代谢物可作为标志物，例如N-乙酰天冬氨酸盐(NAA，神经/轴突标记物)、肌氨酸(神经胶质过多症标记物)和胆碱(与膜合成和退化均相关的细胞转换的标记物)。通过定量分析脑组织中代谢物的变化，体内1H-MRS为用于非侵害性监测脑生物化学的有价值工具。然而，由于脊髓相对小的尺寸和周围骨结构的磁化效应，获得具有足够的信噪比(SNR)的MR光谱的能力受到限制，这妨碍了代谢物水平微小变化的检测。专利技术简述本专利技术确定并分析了与脑和脊髓的急性和慢性损伤相关的数种蛋白质标志物的变化。所选定的蛋白的差值例如可以区分慢性和极性创伤性脑损伤和中枢神经系统损伤。通常地，本专利技术证明了数种不同蛋白水平以及某些蛋白比例的变化可以提供用于对中枢神经系统损伤进行诊断、预测和控制的基于生物标志物的工具。表1列出了在本文中描述的用于急性、亚急性和/或慢性创伤性脑损伤和脊髓损伤的新的蛋白质标志物，由蛋白质组、系统生物学和免疫分析方法来确定。标志物包括蛋白简称、蛋白全称和蛋白收录号。它们包括：Tau蛋白(MAPT)和P-Tau(微管相关的Tau蛋白(磷酸化Tau蛋白))，TDP-43和BDP类(TARDNA结合蛋白43(及其分解产物)，SBDP类(SBDP150、SBDP145、SBDP120、SNTF)(150、145和120kDa的αII血影蛋白分解产物以及N-末端的血影蛋白片段(～140kDa)，GFAP(神经胶质原纤维酸性蛋白(及其分解产物)(Gfap-α(异构体1)、Gfap-δ/GFAP-ε(异构体2)、Gfap-κ(异构体3)、S100b(神经胶质S100b蛋白)，MBP(髓磷脂碱性蛋白(21K，18.5K，17K，14K)，IL-6(白介素-6)，Iba-1(小神经胶质细胞、巨噬细胞中的离子钙-结合衔接分子-1(其它名称:AIF1同种异体移植物炎症因子1))，VSNL1/VISL1(类视锥蛋白状蛋白1，类海马钙结合蛋白状蛋白3(其它名称VILIP，VLP-1，HLP3)，VSNL2/HPCAL4(类海马钙结合蛋白状蛋白4，(其它名称VILIP-2))，VSNL3/VILIP-3/HACAL1(类海马钙结合蛋白状蛋白1，(其它名称VILIP-3，BDP1)，Pro-BDNF(衍生自大脑的神经营养因子的原蛋白形式(蛋白前体))，BDNF(衍生自脑的神经营养因子(成熟形式))，铁传递蛋白(TF)(铁传递蛋白前体)，CathD(CTSD)(组织蛋白酶D/组织蛋白酶D前蛋白原)，TPI-1(磷酸丙糖异构酶1，TIM)，PEA-15(在星形细胞15中富含的磷蛋白质)。在一个重要的方面中，本专利技术为用于诊断受试者创伤性脊髓损伤(SCI)严重性的方法。所述方法包括步骤：获得急性创伤性脊髓损伤的初步诊断；与未受伤受试者相比，选择脊髓损伤受试者的差异表达蛋白面板；在受伤后的初始时间至1-3天，测量受试者第一组织或血液试样中所述蛋白的水平；在初始测量之后的选定时间，重复测量受伤受试者的组织或血液试样中的所述蛋白；并且比较受伤受试者在受伤后不同时间蛋白和未受伤受试者的蛋白的差异表达水平。受伤1-7天内任意两种或更多种蛋白的水平升高，所述蛋白包括醛脱氢酶-4，Aldh4a1片段，LOC367586蛋白，氨基酰化酶1A，γ-烯醇酶，延伸因子2，蛋白Tln1过氧化物氧化还原酶-2，醛-酮还原酶族1，成员B10(醛醣还原酶)，丙酮酸激酶PKM，酰基-辅酶A合成酶家族成员2，线粒体，和蛋白-L-异天冬氨酸(D-天冬氨酸O-甲基转移酶)，或者与健康受试者中相同蛋白的水平对比，水平降低的异柠檬酸脱氢酶(NADP)，甘露糖-6-磷酸异构酶，吡哆醛激酶，微管不稳定蛋白和外周髓磷脂蛋白2(Pmp2)，醇脱氢酶[NADP(+)]，L-乳酸脱氢酶B链，核糖基二氢烟碱本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于诊断受试者中枢神经系统损伤严重程度的方法，包括：获得急性或亚急性中枢神经系统损伤的初步诊断；确认与未受伤受试者相比，在中枢神经系统损伤受试者中差异表达的蛋白组；测量来自损伤后的开始时间至1‑3天受试者的第一中枢神经系统组织或生物流体试样中所述蛋白的水平；在初始测量后选择至180天的时间，重复测量受伤受试者的一种或多种其它中枢神经系统组织或生物流体试样中的所述蛋白；和对比受伤后的中枢神经系统损伤受试者中差异表达蛋白的水平和未受伤受试者中的蛋白水平；其中，与在健康受试者中相同蛋白的水平相比，选自如下组的差异表达蛋白的任意一种或多种蛋白的中枢神经系统损伤的1‑3天内升高的蛋白水平表示急性中枢神经系统损伤，所述蛋白选自由TAR DNA结合蛋白43及其分解产物，类视锥蛋白状蛋白 (VILIP‑1，VILIP‑2，VILIP‑3)，脑源性神经营养因子和脑源性神经营养因子的前体，离子钙结合衔接分子‑1，总Tau蛋白，磷酸化Tau蛋白和磷酸化Tau蛋白/总Tau蛋白比，铁传递蛋白，组织蛋白酶D，在星形胶质细胞中富含的磷蛋白15 (PEA‑15)，磷酸丙糖异构酶1 (TPI‑1) 构成的组。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.04.08 US 61/976,7331.用于诊断受试者中枢神经系统损伤严重程度的方法，包括：获得急性或亚急性中枢神经系统损伤的初步诊断；确认与未受伤受试者相比，在中枢神经系统损伤受试者中差异表达的蛋白组；测量来自损伤后的开始时间至1-3天受试者的第一中枢神经系统组织或生物流体试样中所述蛋白的水平；在初始测量后选择至180天的时间，重复测量受伤受试者的一种或多种其它中枢神经系统组织或生物流体试样中的所述蛋白；和对比受伤后的中枢神经系统损伤受试者中差异表达蛋白的水平和未受伤受试者中的蛋白水平；其中，与在健康受试者中相同蛋白的水平相比，选自如下组的差异表达蛋白的任意一种或多种蛋白的中枢神经系统损伤的1-3天内升高的蛋白水平表示急性中枢神经系统损伤，所述蛋白选自由TARDNA结合蛋白43及其分解产物，类视锥蛋白状蛋白(VILIP-1，VILIP-2，VILIP-3)，脑源性神经营养因子和脑源性神经营养因子的前体，离子钙结合衔接分子-1，总Tau蛋白，磷酸化Tau蛋白和磷酸化Tau蛋白/总Tau蛋白比，铁传递蛋白，组织蛋白酶D，在星形胶质细胞中富含的磷蛋白15(PEA-15)，磷酸丙糖异构酶1(TPI-1)构成的组。2.根据权利要求1所述的方法，其中与健康受试者中的水平相比，在第3天之后直到第10天测量的蛋白水平升高表示亚急性中枢神经系统损伤。3.根据权利要求1-2所述的方法，进一步包括确认和测量其它任意一种或多种差异表达蛋白水平，所述蛋白选自由脂肪酸合酶，NME/NM23核苷二磷酸激酶1，真核翻译延伸因子2，膜联蛋白A1，膜联蛋白A2，组织蛋白酶D，葡萄糖磷酸变位酶1，谷氨酸-草酰乙酸转氨酶2，线粒体(天冬氨酸氨基转移酶2)，醛脱氢酶-4，Aldh4a1片段，LOC367586蛋白，酰基转移酶1A，γ-烯醇酶，延伸因子2，蛋白Tln1过氧化物氧化还原酶-2，醛-酮还原酶族1，成员B10(醛醣还原酶)，丙酮酸激酶PKM，酰基-辅酶A合成酶家族成员2，线粒体，和蛋白-L-异天冬氨酸(D-天冬氨酸O-甲基转移酶)构成的组，或者降低水平的异柠檬酸脱氢酶(NADP)，甘露糖-6-磷酸异构酶，吡哆醛激酶，微管不稳定蛋白和外周髓磷脂蛋白2，醇脱氢酶，L-乳酸脱氢酶B链，核糖基二氢烟碱脱氢酶[醌]，和ATP柠檬酸裂合酶-CRA异构体S。4.一种区分受试者急性和慢性中枢神经系统损伤与未受伤对照受试者的方法，包括：在创伤后1-3天测量脑脊髓液、血液、血清或血浆试样中总Tau蛋白、磷酸化Tau蛋白和磷酸化Tau蛋白/总Tau蛋白比的水平至少一次；在中枢神经系统损伤后30天或者约30天（1个月）至约6个月测量第二试样中总Tau蛋白、磷酸化Tau蛋白和磷酸化Tau蛋白/总Tau蛋白比的水平；和对比第1-3天创伤试样以及未受伤的或健康受试者的试样中总Tau蛋白、磷酸化Tau蛋白和磷酸化Tau蛋白/总Tau蛋白比的水平；其中，与对照试样中所述水平相比，第1-3天更高水平的总Tau蛋白、磷酸化Tau蛋白和磷酸化Tau蛋白/总Tau蛋白比表示急性中枢神经系统损伤。5.根据权利要求4所述的方法，进一步包括对比第30天至约6个月创伤试样以及未受伤的或健康受试者的试样中总Tau蛋白、磷酸化Tau蛋白和磷酸化Tau蛋白/总Tau蛋白比的水平；其中，与对照试样中所述水平相比，创伤后第30天至约6个月的更高水平的总Tau蛋白、磷酸化Tau蛋白和磷酸化Tau蛋白/总Tau蛋白比表示慢性中枢神经系统损伤。6.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其中，中枢神经系统损伤为创伤性脑损伤...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪家宏，阳志晖，艾哈迈德·莫吉布，
申请(专利权)人：佛罗里达大学研究基金会有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US