[发明专利]监测和分析代谢活性分布的方法及其诊断和治疗用途

说明书

发明的领域和背景

本发明在其一些实施方案中涉及监测和分析代谢活性分布的方法及其诊断或治疗用途，或具体地涉及通过血液样品的代谢活性监测作出癌症诊断。

疾病治疗中的主要问题在于早期检测和分期。早期检测使得能够从疾病的发作治疗性处理，在许多情况下导致成功的治疗。疾病的分期可以表明对于最佳治疗可能是决定性的药物疗法的适当方案。例如现今，数百万人患有癌症或已患过癌症。在美国，癌症是第二种最常见的死亡原因，其仅次于心脏病。在美国，每四例死亡中癌症几乎占1例。癌症得到诊断和治疗的越快，存活机会就越好。

用于检测癌症的所有已知的方法集中在主要鉴定恶性组织和/或分泌进入循环的其病理癌症生物标志物。然而，遗憾地是，这些诊断方法仅在疾病的相对晚期阶段有效。

瓦博格效应是下面的观察结果：大部分癌细胞主要通过高的糖酵解速率和之后的细胞溶质中的乳酸生产n产生能量，而不是通过与大部分正常细胞一样的比较低的糖酵解速率和之后的在线粒体中的丙酮酸的氧化来产生能量[Kim JW,Dang CV(2006).″Cancer′s molecular sweet tooth and the Warburg effect″.Cancer Res.66(18):8927–30]。其次，在20世纪20年代，Otto Warburg发现与正常的分化细胞不同，癌细胞^19,20主要依赖于有氧糖酵解而不是依赖于线粒体氧化磷酸化来产生ATP作为细胞过程所需的能量的燃料。这个历史上的现象被称为“瓦博格效应”²¹。Otto Warburg假设代谢中的这种变化是癌症的根本原因[Warburg O(1956).″On the origin of cancer cells″.Science 123(3191):309–14]，现在这个陈述被称作瓦博格假说。大约50年之后，也在体外的活化淋巴细胞中观察到瓦博格效应，参见例如，Maclver等人2008 J.Leukocyte Biology 84:1-9；以及DeBerardinis Cell Metabolism 7:11-20。还在免疫系统中发现瓦博格效应，在免疫系统中，活化T细胞^22,23快速地超诱导糖酵解，例如通过葡萄糖转运蛋白（GLUT）的过表达²⁴。

瓦博格效应具有重要的医学应用，如临床上利用恶性肿瘤的高有氧糖酵解以通过使用正电子发射断层显像（PET）对2-¹⁸F-2-脱氧葡萄糖（FDG）（放射性的且修饰的己糖激酶底物）的吸收进行成像来诊断和监测癌症的治疗反应。还参见WO2007/102146。然而，这些方法由于需要高科技设施或原位组织活检而是繁琐且昂贵的。

因此，需要用于早期和简单诊断的非侵入性方法。

发明概述

根据本发明的一些实施方案的一方面，提供了一种测量细胞的代谢活性（MA）的方法，该方法包括独立地测量细胞的细胞外环境中由以下的分泌导致的时间相关的酸化分布（acidification profile）：

（i）非挥发性可溶代谢产物；

（ii）非挥发性可溶代谢产物和挥发性可溶代谢产物；

（iii）挥发性可溶代谢产物；

其中，时间相关的酸化分布中的至少一个指示细胞的代谢活性。

根据本发明的一些实施方案的一方面，提供了一种在有此需要的受试者中诊断与改变的代谢活性相关的疾病的方法，该方法包括：

（a）提供包括细胞的受试者的生物样品；

（b）独立地测量细胞的细胞外环境中由以下的分泌导致的时间相关的酸化分布：

（i）非挥发性可溶代谢产物；

（ii）非挥发性可溶代谢产物和挥发性可溶代谢产物；以及

（iii）挥发性可溶代谢产物；

其中，时间相关的酸化分布中的至少一个指示细胞的代谢活性，并且其中与在相同条件下检测的正常的未受影响的细胞样品的代谢活性相比，所述代谢活性的转变指示与改变的代谢活性相关的疾病。

根据本发明的一些实施方案的一方面，提供了一种单独地优化疾病治疗的方法，该方法包括：

（a）使包括细胞的受试者的生物样品与至少一种药剂接触；

（b）独立地测量细胞的细胞外环境中由以下的分泌导致的时间相关的酸化分布：

（i）非挥发性可溶代谢产物；

（ii）非挥发性可溶代谢产物和挥发性可溶代谢产物；以及

（iii）挥发性可溶代谢产物；