細(xì)胞外核酸的穩(wěn)定化和分離的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了使用凋亡抑制劑、優(yōu)選為半胱天冬酶抑制劑、高滲劑和/或如權(quán)利要求書中所定義的式1的化合物使含細(xì)胞的生物樣品中的細(xì)胞外核酸群體穩(wěn)定的方法、組合物和裝置。
【專利說(shuō)明】細(xì)胞外核酸的穩(wěn)定化和分離
[0001]產(chǎn)生本發(fā)明的工作接受了來(lái)自于歐盟第七框架計(jì)劃(European Community’sSeventh Framework Programme) (FP7/2007-2013)在撥款協(xié)議號(hào) 222916 下的資助。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本文公開的技術(shù)涉及適合于使含細(xì)胞的樣品、尤其是血液樣品中的細(xì)胞外核酸群體穩(wěn)定的方法和組合物，并涉及從相應(yīng)穩(wěn)定化的生物樣品分離細(xì)胞外核酸的方法。
【背景技術(shù)】
[0003]已在血液、血漿、血清和其他體液中鑒定到細(xì)胞外核酸。在相應(yīng)樣品中發(fā)現(xiàn)的細(xì)胞外核酸，由于它們受到保護(hù)而免受核酸酶影響(例如因?yàn)樗鼈円缘鞍字|(zhì)復(fù)合物的形式分泌、與蛋白質(zhì)結(jié)合或被包含在囊泡內(nèi))這一事實(shí)，因此具有一定程度的抗降解性。許多醫(yī)學(xué)病癥、惡性腫瘤和感染過(guò)程中存在水平升高的細(xì)胞外核酸例如DNA和/或RNA，對(duì)于疾病進(jìn)展的篩選、診斷、預(yù)后、監(jiān)測(cè)，對(duì)于鑒定潛在的治療靶點(diǎn)以及對(duì)于監(jiān)測(cè)治療反應(yīng)等等來(lái)說(shuō)，是令人感興趣的。此外，母體血液中升高的胎兒DNA/RNA被用于確定例如性別同一性、評(píng)估染色體異常和監(jiān)測(cè)妊娠相關(guān)的并發(fā)癥。因此，細(xì)胞外核酸在非侵入性診斷和預(yù)后中特別有用，并且可以在許多應(yīng)用領(lǐng)域例如非侵入性產(chǎn)前遺傳檢測(cè)、腫瘤學(xué)、移植醫(yī)學(xué)或許多其他疾病中用作例如診斷標(biāo)志物，并因此具有診斷相關(guān)性(例如胎兒來(lái)源的核酸或腫瘤來(lái)源的核酸)。然而，在健康人類中也發(fā)現(xiàn)了細(xì)胞外核酸。細(xì)胞外核酸的常見應(yīng)用和分析方法被描述在例如下述文獻(xiàn)中:W097/035589，W097/34015, Swarup等，F(xiàn)EBS Letters581(2007)795-799，F(xiàn)leischhacker Ann.N.Y.Acad.Sc1.1075:40-49(2006)，F(xiàn)leischhacker 和 Schmidt, Biochmica et Biophysica Actal775(2007)191-232,Hromadnikova 等，(2006)DNA and Cell biology, Volume25, Numberllpp635_640 ;Fan 等，(2010)Clinical Chemistry56:80`[0004]傳統(tǒng)上，從含細(xì)胞的生物樣品例如血液分離細(xì)胞外核酸的第一步驟是獲得所述樣品的基本上無(wú)細(xì)胞的級(jí)分，例如在血液的情況下為血清或血漿。然后從所述無(wú)細(xì)胞的級(jí)分分離細(xì)胞外核酸，在處理血液樣品時(shí)，所述無(wú)細(xì)胞的級(jí)分通常為血漿。然而，獲得樣品的基本上無(wú)細(xì)胞的級(jí)分可能是有困難的，并且分離常常是繁瑣和耗時(shí)的多步驟過(guò)程，因?yàn)橹匾氖鞘褂米屑?xì)控制的條件來(lái)防止離心期間細(xì)胞破裂，所述細(xì)胞破裂可能使細(xì)胞外核酸被破裂期間釋放的細(xì)胞內(nèi)核酸污染。此外，通常難以去除所有細(xì)胞。因此，許多往往且通常被分類為“無(wú)細(xì)胞”的處理后的樣品例如血漿或血清事實(shí)上仍含有在分離過(guò)程中未被去除的殘留量的細(xì)胞。另一個(gè)重要的考慮因素是:由于離體溫育期間的細(xì)胞破裂，通常在從抽血事件起相對(duì)短的時(shí)間段內(nèi)，細(xì)胞內(nèi)核酸從樣品中包含的細(xì)胞中釋放出來(lái)。一旦開始細(xì)胞裂解，裂解的細(xì)胞就釋放出另外的核酸，其與細(xì)胞外核酸混合，并且回收用于測(cè)試的細(xì)胞外核酸變得越來(lái)越困難?，F(xiàn)有技術(shù)中討論了這些問題(參見例如Chiu等(2001), ClinicalChemistry47:91607-1613 ;Fan 等(2010)和 US2010/0184069)。此外，可用的細(xì)胞外核酸的量和可回收性可能在一段時(shí)間后由于降解而顯著降低。[0005]除了例如源自于腫瘤細(xì)胞或胎兒的哺乳動(dòng)物細(xì)胞外核酸之外，含細(xì)胞的樣品還可能包含不被包含在細(xì)胞中的其他目標(biāo)核酸。重要的非限制性實(shí)例是病原體核酸例如病毒核酸。在運(yùn)輸和操作期間保持含細(xì)胞的樣品、尤其是例如血液樣本中的病毒核酸的完整性，對(duì)于后續(xù)分析和病毒載量監(jiān)測(cè)也是至關(guān)重要的。
[0006]如果樣品包含大量細(xì)胞，正如在例如使用全血樣品的情形中那樣，上面討論的問題尤其成為一個(gè)爭(zhēng)論點(diǎn)。因此，為了避免或相應(yīng)地減輕上述問題，通常在獲得樣品后基本上立即將樣品的基本上不含細(xì)胞的級(jí)分與樣品中包含的細(xì)胞分離開。例如，推薦的是，在抽取血液后基本上直接從全血獲得血漿，和/或?qū)⑷?或得到的血漿或血清冷卻，以便保持細(xì)胞外核酸的完整性并避免細(xì)胞外核酸群體被所包含的細(xì)胞釋放出的細(xì)胞內(nèi)核酸污染。然而，例如直接從血液分離血漿這一需要是一個(gè)主要缺點(diǎn)，因?yàn)樵S多抽取血液的機(jī)構(gòu)(例如醫(yī)生的診所)不具有能夠有效分離血漿的離心機(jī)。此外，如上所述，在常規(guī)條件下獲得的血漿通常包含殘留量的細(xì)胞，因此所述細(xì)胞在樣品操作期間也可能被破壞或可能死亡，從而釋放出細(xì)胞內(nèi)核酸、尤其是基因組DNA。這些殘留的細(xì)胞還造成了下述風(fēng)險(xiǎn)，即，它們?cè)诓僮髌陂g被破壞，使得它們的核酸內(nèi)含物、尤其是基因組(核)DNA和細(xì)胞質(zhì)RNA與細(xì)胞外循環(huán)核酸級(jí)分合并，從而污染或相應(yīng)地稀釋所述級(jí)分。為了去除這些殘留的污染性細(xì)胞并避免/減輕上述問題，已知以更高速度進(jìn)行第二個(gè)離心步驟。然而，同樣地，這樣的大功率離心機(jī)在獲得血液的機(jī)構(gòu)處通常不可用。另外，即使在抽取血液后直接獲得血漿，如果不能直接分離核酸，也推薦將其在_80°C下冷凍以保護(hù)其中包含的核酸。這也對(duì)樣品的處理強(qiáng)加了實(shí)際限制，因?yàn)槔缪獫{樣品必須被冷凍運(yùn)輸。這提高了成本，并且還造成在冷凍鏈中斷的情況下樣品受:損的風(fēng)險(xiǎn)。
[0007]血液樣品目前通常被收集在含有噴霧干燥的EDTA或液體EDTA (例如BDVacutainer K2EDTA)的血液收集管中。EDTA螯合鎂、鈣和其他二價(jià)金屬離子，從而抑制酶促反應(yīng)，例如血液凝固或由DNA酶造成的DNA降解。然而，盡管EDTA是有效的抗凝劑，但EDTA不能有效地防止細(xì)胞外核酸群體被釋放的細(xì)胞內(nèi)核酸稀釋或相應(yīng)地污染。因此，樣品的無(wú)細(xì)胞部分中存在的細(xì)胞外核酸群體在儲(chǔ)存期間發(fā)生變化。因此，EDTA不能使細(xì)胞外核酸群體充分穩(wěn)定，尤其是因?yàn)樗荒鼙苊饧?xì)胞外核酸群體被例如抽血后在樣品運(yùn)輸和儲(chǔ)存期間由細(xì)胞降解和細(xì)胞不穩(wěn)定性產(chǎn)生的基因組DNA片段污染。
[0008]具體地旨在使全血中包含的循環(huán)核酸穩(wěn)定的方法是現(xiàn)有技術(shù)中已知的。一種方法使用甲醛使細(xì)胞膜穩(wěn)定，從而減少細(xì)胞裂解，此外甲醛抑制核酸酶。相應(yīng)的方法被描述在例如US7, 332，277和US7, 442，506中。然而，甲醛或釋放甲醛的物質(zhì)的使用具有缺點(diǎn)，因?yàn)樗鼈兛赡芡ㄟ^(guò)誘導(dǎo)核酸分子之間或蛋白質(zhì)與核酸之間的交聯(lián)而損害細(xì)胞外核酸的分離效率。使血液樣品穩(wěn)定的可選方法被描述在例如US2010/0184069和US2010/0209930中。這些最近才開發(fā)的方法證實(shí)了對(duì)提供用于使含細(xì)胞的生物樣品穩(wěn)定以允許有效回收例如這樣的樣品中包含的細(xì)胞外核酸的手段的極大需求。
[0009]然而，盡管存在這些最近才有的發(fā)展，但對(duì)開發(fā)下面這樣的樣品處理技術(shù)仍存在持續(xù)不斷的需求:所述樣品處 理技術(shù)能夠使生物樣品、尤其是含有細(xì)胞的樣品、包括懷疑含有細(xì)胞的樣品、特別是全血、血漿或血清中包含的細(xì)胞外核酸群體穩(wěn)定，從而使這樣的樣品的操作或相應(yīng)的處理更加容易(例如通過(guò)避免從全血直接分離血漿的需要或避免冷卻或甚至冷凍分離的血漿的需要)，從而也使這樣的樣品中包含的細(xì)胞外核酸的分離和測(cè)試更加可靠，并因此提高細(xì)胞外核酸的診斷和預(yù)后能力。具體來(lái)說(shuō)，對(duì)用于保護(hù)全血樣品中的細(xì)胞外核酸，以例如用于產(chǎn)前檢測(cè)和/或用于腫瘤、尤其是惡變前疾病或惡性疾病的篩查的解決方案，存在著持續(xù)不斷的需求。
[0010]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的樣品穩(wěn)定化方法的至少一種缺點(diǎn)。因此，本發(fā)明的目的之一是提供一種能夠使含細(xì)胞的樣品、特別是全血穩(wěn)定的方法。具體來(lái)說(shuō)，本發(fā)明的目的是使生物樣品中包含的細(xì)胞外核酸群體穩(wěn)定，尤其是避免細(xì)胞外核酸群體被基因組DNA、尤其是片段化基因組DNA污染。此外，本發(fā)明的目的尤其是提供一種方法，所述方法適合于即使在室溫下也使生物樣品、優(yōu)選為全血樣品穩(wěn)定，優(yōu)選穩(wěn)定至少兩天、優(yōu)選地至少三天的時(shí)間段。此外，本發(fā)明的目的是提供能夠有效地使生物樣品、尤其是樣品中包含的細(xì)胞外核酸群體穩(wěn)定的樣品收集容器、尤其是血液收集管。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明是基于以下這一發(fā)現(xiàn):在使包含細(xì)胞外核酸的含細(xì)胞的生物樣品、尤其是全血樣品或源自于全血的樣品例如血漿穩(wěn)定方面，某些添加劑是令人吃驚地有效的。已發(fā)現(xiàn)，這些添加劑在使細(xì)胞外核酸群體穩(wěn)定方面高度有效，尤其是能夠避免或至少顯著減少基因組DNA、尤其是片段化基因組DNA的污染。
[0012]根據(jù)第一方面，提供了一種適用于使含細(xì)胞的樣品中包含的細(xì)胞外核酸群體穩(wěn)定的方法，其中將樣品與下列物質(zhì)相接觸:
[0013]a)至少一種凋亡抑制劑，
[0014]b)至少一種高滲劑,其使所述樣品中包含的細(xì)胞穩(wěn)定,和/或
[0015]c)至少一種式I的化合物
【權(quán)利要求】
1.一種適用于收集含細(xì)胞的樣品的容器，所述容器包含適用于使所述含細(xì)胞的樣品中包含的細(xì)胞外核酸群體穩(wěn)定的穩(wěn)定化組合物，所述含細(xì)胞的樣品優(yōu)選為血液、血漿或血清樣品，其中所述穩(wěn)定化組合物包含半胱天冬酶抑制劑。
2.權(quán)利要求1的容器，其中所述穩(wěn)定化組合物包含: a)至少一種半胱天冬酶抑制劑； b)任選地，至少一種適用于使所述樣品中包含的細(xì)胞穩(wěn)定的高滲劑；以及 c)任選地,至少一種式I的化合物，
3.權(quán)利要求1或2的容器，其中所述穩(wěn)定化組合物還包含抗凝劑。
4.權(quán)利要求1至3中一項(xiàng)或多項(xiàng)的容器，其中所述容器被抽真空。
5.權(quán)利要求1至4中一項(xiàng)或多項(xiàng)的容器，其中所述穩(wěn)定化組合物實(shí)現(xiàn)以下效果:由于穩(wěn)定化，基因組DNA從所述樣品中包含的細(xì)胞向所述樣品的無(wú)細(xì)胞部分的釋放減少，和/或所述樣品中存在的核酸的降解減少。
6.權(quán)利要求1至5中一項(xiàng)或多項(xiàng)的容器，其中: a)所述半胱天冬酶抑制劑具有一個(gè)或多個(gè)下述特征: i)它是泛半胱天冬酶抑制劑；和/或
ii)它選自Q-VD-OPh 和 Z-Val-Ala-Asp (OMe) -FMK
和/或 b)所述高滲劑具有一個(gè)或多個(gè)、優(yōu)選地兩個(gè)或更多個(gè)下述特征: i)它是不帶電荷的； ?)它通過(guò)誘導(dǎo)細(xì)胞皺縮使所述樣品中包含的細(xì)胞穩(wěn)定； iii)它是不能透過(guò)細(xì)胞的； iv)它是水溶性的； ν)它是羥基化有機(jī)化合物； vi)它是多元醇； vii)它是羥基-羰基化合物； viii)它是糖或糖醇；和/或 ix)它是二羥基丙酮 和/或 c)其中所述式I的化合物具有一個(gè)或多個(gè)下述特征:i)Rl、R2和R3包含I至5個(gè)碳原子； ii)Rl、R2和R3包含I或2個(gè)碳原子；
i i i ) R4 是氧； iv)它是N，N- 二烷基-羧酸酰胺；和/或 ν)它選自N，N- 二甲基乙酰胺、N，N- 二乙基乙酰胺、N，N- 二甲基甲酰胺和N，N- 二乙基甲酰胺；和/或 vi)它是N，N-二甲基丙酰胺。
7.權(quán)利要求1至6中一項(xiàng)或多項(xiàng)的容器，其中所述穩(wěn)定化組合物還包含至少一種抗凝劑、優(yōu)選為螯合劑例如EDTA。
8.權(quán)利要求1至7中一項(xiàng)或多項(xiàng)的容器，其中所述穩(wěn)定化組合物包含一定濃度的半胱天冬酶抑制劑、高滲劑、式I的化合物和/或抗凝劑，使得當(dāng)向所述穩(wěn)定化組合物添加所述樣品時(shí)，得到的混合物具有一個(gè)或多個(gè)下述特征: a)它包含所述半胱天冬酶抑制劑，所述半胱天冬酶抑制劑的濃度選自至少0.01 μ M、至少0.05 μ Μ、至少0.1 μ Μ、至少0.5 μ Μ、至少I μ Μ、至少2.5 μ M或至少3.5 μ M ; b)它包含所述半胱天冬酶抑制劑，所述半胱天冬酶抑制劑的濃度范圍選自0.01 μ M至100 μ Μ、0.05 μ M 至 100 μ Μ、0.I μ M 至 50 μ Μ、I μ M 至 40 μ Μ、I μ M 至 30 μ M 或 2.5 μ M 至25μΜ ； C)它包含所述高滲劑，所述高滲劑的濃度為至少0.05Μ、至少0.1Μ、優(yōu)選地至少0.25Μ、更優(yōu)選地至少0.5Μ ； d)它包含所述高滲劑，所述高滲劑的濃度范圍選自0.05M至2M、0.1M至1.5M、0.15M至0.8Μ、0.2Μ 至 0.7Μ 或 0.1M 至 0.6Μ ; e)它包含所述式I的化合物，所述式I的化合物的濃度為至少0.1%、至少0.5%、至少1%、至少0.75%、至少1%、至少1.25%或至少1.5% ； f)它包含所述式I的化合物，所述式I的化合物的濃度范圍選自0.1%至50%、0.5%至25%, 0.75% 至 20%、1% 至 15% 或 1% 至 10% ;和 / 或 g)它包含所述抗凝劑、優(yōu)選為螯合劑，所述抗凝劑的濃度范圍選自0.05mM至lOOmM、0.05mM 至 50mM、0.1mM 至 30mM、ImM 至 20mM 或 2mM 至 15mM。
9.權(quán)利要求1至8中一項(xiàng)或多項(xiàng)的容器，其中所述穩(wěn)定化組合物包含: a)至少一種作為半胱天冬酶抑制劑的泛半胱天冬酶抑制劑， b)至少一種高滲劑，優(yōu)選為羥基化有機(jī)化合物，以及 c)任選地，至少一種式I的化合物，優(yōu)選為N，N-二烷基-羧酸酰胺，以及 d)任選地，作為抗凝劑的螯合劑，優(yōu)選為EDTA。
10.權(quán)利要求1至9中一項(xiàng)或多項(xiàng)的容器，其中可以在無(wú)需冷藏的條件下、優(yōu)選地在室溫下，在選自下列的時(shí)間段內(nèi)獲得所述細(xì)胞外核酸群體的穩(wěn)定化: a)至少兩天； b)至少三天； c)至少一天至三天； d)至少一天至六天；和/或 e)至少一天至七天。
11.權(quán)利要求1至10中一項(xiàng)或多項(xiàng)的容器，其中所述容器具有開放的頂部、底部和在其間延伸的側(cè)壁以限定腔室，其中所述穩(wěn)定化組合物被包含在所述腔室中。
12.權(quán)利要求11的容器，其中所述容器是管，所述底部是封閉的底部，所述容器還在開放的頂部包含封閉物，并且所述腔室處于降低的壓力下。
13.權(quán)利要求的11或12的容器，其中所述封閉物能夠被針或插管刺穿，并且其中所述降低的壓力被選擇成將特定體積的液體樣品抽取到所述腔室中。
14.權(quán)利要求13的容器，其中所述腔室處于降低的壓力下，所述降低的壓力被選擇成將特定體積的液體樣品抽取到腔室中，并且其中所述穩(wěn)定化組合物是液體并被配置在所述腔室中，使得所述穩(wěn)定化組合物與特定體積的含細(xì)胞的樣品的體積比選自10:1至1:20、5:1 至 1:15、1:1 至 1:10 和 1:2 至 1:5。
15.權(quán)利要求1至14中一項(xiàng)或多項(xiàng)的容器，其適用于收集血液樣品，其中適用于使所述血液樣品中包含的細(xì)胞外核酸群體穩(wěn)定的穩(wěn)定化組合物實(shí)現(xiàn)以下效果:由于穩(wěn)定化，基因組DNA從所述樣品中包含的細(xì)胞向所述樣品的無(wú)細(xì)胞部分的釋放減少并且所述樣品中存在的核酸的降解減少，其中所述穩(wěn)定化組合物包含半胱天冬酶抑制劑和抗凝劑。
16.權(quán)利要求1至15中一項(xiàng)或多項(xiàng)的容器，其中用于使生物樣品、優(yōu)選為血液樣品中的細(xì)胞外核酸群體穩(wěn)定的穩(wěn)定化組合物包含: a)至少一種半胱天冬酶抑制劑，以及 b)至少一種使所述樣品中可能包含的細(xì)胞穩(wěn)定的高滲劑，優(yōu)選地是至少一種羥基化有機(jī)化合物，和/或 c)至少一種式I的化合物，:14
17.權(quán)利要求1至16中一項(xiàng)或多項(xiàng)的容器，其中所述穩(wěn)定化組合物具有一個(gè)或多個(gè)下述特征: a)它能夠減少基因組DNA從所述樣品中包含的細(xì)胞向所述樣品的無(wú)細(xì)胞部分的釋放； b)它能夠減少所述樣品中存在的核酸、尤其是基因組DNA的降解； c)它以固體形式提供； d)它以液體形式提供；和/或 e)它能夠在室溫下使所述樣品中包含的細(xì)胞外核酸群體穩(wěn)定至少3天，優(yōu)選地至少6天。
18.權(quán)利要求1至17中一項(xiàng)或多項(xiàng)的容器，其中所述容器還包含含細(xì)胞的樣品，其中所述含細(xì)胞的樣品具有一個(gè)或多個(gè)下述特征: a)它包含細(xì)胞外核酸； b )它選自全血、血漿、血清、淋巴液、尿液、液劑、腦脊液、腹水、乳液、糞、支氣管灌洗液、唾液、羊水、精液、拭子/涂片、體液、身體分泌物、鼻分泌物、陰道分泌物、傷口分泌物和排泄物以及細(xì)胞培養(yǎng)上清液； c)它是細(xì)胞貧化的體液或含細(xì)胞的體液； d)它選自全血、血漿和/或血清；和/或 e)它是全血。
19.一種方法，所述方法包括將來(lái)自于患者的樣品收集到權(quán)利要求1-18中一項(xiàng)或多項(xiàng)的容器的腔室中的步驟。`
【文檔編號(hào)】C12Q1/68GK103827303SQ201280046949
【公開日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2012年9月25日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月26日
【發(fā)明者】馬丁·霍利茨, 阿娜貝勒·舒伯特, 馬庫(kù)斯·施普倫格-豪塞爾斯 申請(qǐng)人:普瑞阿那利提克斯有限公司