[发明专利]细菌β-内酰胺酶在体外诊断及体内成像、诊断和治疗中的用途

说明书

相关申请的交叉参考

本国际申请依据法条35U.S.C.§120要求享有于2010年6月4日提交的美国序号为12/802,340的未决的部分接续申请（continuation-in-part patent application）的优先权，其依据法条35U.S.C.§120要求享有于2009年8月6日提交的美国序号为12/462,644的未决的非临时申请的优先权，其依据法条35U.S.C.§119(e)要求享有于2008年12月24日提交的美国序号为61/203,605的临时申请（目前已放弃）以及于2008年8月6日提交的美国序号为61/188,112的临时申请（目前已放弃）的优先权，将上述申请的全部内容整体并入文中以供参考。

技术领域

本发明通常涉及药物、病原微生物学和成像技术领域。更具体而言，本发明涉及在受试者的体外或体内成像过程中用于检测和定位细菌病原体的化合物和报告子。

背景技术

在世界范围内，许多细菌感染造成显著的发病率和死亡率，并且许多最重要的细菌物种是β-内酰胺酶阳性的，这使其耐受标准的青霉素样抗生素。许多这种感染和青霉素耐受的出现的诊断通常是困难的，并且在灵敏地测定之前需要大量诊断实验室培养。

例如，目前将近三分之一的世界人口感染了结核病并且其仍然对公共卫生构成严峻的威胁。当意识到在世界范围内持续存在有多药耐药和广泛耐药菌株（其不能够被轻易治疗）时，人们对其的关注度也大大提高。用于量化和评价在实验室中、组织培养细胞中以及动物模型和人类感染过程中的结核病活力的现有方法限于菌落形成单位（CFU）的测定和/或组织和痰液的显微成像法。这些方法费时，往往难以解释，并且相对不敏感。大多数方法需要侵入性过程，在动物和人的情况下，所述侵入性过程必须在死后进行。无论是在动物模型中还是在患者体内，这些不足均使得所述方法难以跟踪疾病的进展，疫苗的有效性和治疗的结果。光学成像方法将允许直接观察结核病在感染过程中的活力、疗法的有效性以及使用活体动物以非侵入性方式在疾病过程中实时定位细菌。

因此，本领域中公认的需要是用于成像和诊断细菌性疾病的改进方法。更具体而言，现有技术在针对β-内酰胺酶阳性细菌的灵敏度和特异性实时光学成像方法方面存在缺陷，所述β-内酰胺酶阳性细菌能够在体外和活体受试者体内使用来诊断和定位细菌感染、迅速筛选新的疗法以及鉴定新的药物靶标。本发明满足了本领域中这一长期的需要和愿望。

发明内容

本发明涉及一种用于实时检测受试者中病原性细菌的方法。该方法包含向受试者或来源于其的生物样品中引入针对病原性细菌β-内酰胺酶的荧光、冷光或比色底物，并且使受试者或样品的β-内酰胺酶对于底物的活性所得到的产物成像。获取由β-内酰胺酶产物发射的波长信号，从而检测受试者中的病原性细菌。本发明涉及一种相关的方法，其进一步包含建立发射信号的3D重建，以测定受试者中病原性细菌的位置。本发明涉及另一种相关的方法，其进一步包含在发射信号比测量的对照信号的强度大的基础上，实时诊断与病原性细菌相关的病理生理状况。例如，所述荧光、冷光或比色底物是CNIR2、CNIR3、CNIR4、CNIR5、CNIR5-QSY22、CNIR7、CNIR9、CNIR10、CNIR7-TAT、笼式荧光素（caged luciferin）、比色试剂或其衍生物或类似物。

本发明涉及一种用于实时检测病原性细菌的相关的方法。该方法包含向受试者中引入针对病原性细菌的β-内酰胺酶的底物或者使所述针对病原性细菌的β-内酰胺酶的底物接触来自于受试者的或由受试者表面获得的生物样品，并且使受试者或样品的β-内酰胺酶对于底物的活性所得到的产物成像。获取由β-内酰胺酶产物发射的波长信号，从而检测受试者中的病原性细菌。本发明涉及一种相关的方法，其进一步包含在生物样品中量化和区分已感染细胞与未感染细胞的步骤中的一种或两种。本发明涉及另一种相关的方法，其进一步包含建立发射信号的3D重建，以测定受试者中病原性细菌的位置。例如，所述底物可以是荧光基因（fluorogenic）底物CDC-1、CDC-2、CDC-3、CDC-4、CDC-5、CNIR5、CNIR5.2、CNIR5-QSY22、CNIR7、CNIR7-TAT、CNIR9、CNIR10、CNIR800、CNIR800.2、CNIR800-3、XHX2-81、XHX2-91、XHX3-1、XHX3-2、XHX3-26或XHX3-32，或其衍生物或类似物，或者包含一种着色染料或化学试剂的底物，所述着色染料或化学试剂基于β-内酰胺酶对它们的活性有效地产生颜色或pH变化。