WO2000068683A1 - Procede et dispositif de determination du type et/ou de l'etat d'une maladie, et procede et appareil de criblage de medicaments - Google Patents

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    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G01N21/35Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
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    • G01N21/3563Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light for analysing solids; Preparation of samples therefor

Definitions

  • the present invention relates to a method and apparatus for determining the type and / or condition of a disease, and a method and apparatus for screening a drug.
  • the present invention provides a method and apparatus for determining a disease type and z or a disease state capable of prompt and reliable diagnosis by specifying the specificity of a cell or the like from a physical aspect, and an efficient method for a target drug.
  • the present invention relates to a method and an apparatus for cleaning a drug which can be selected.
  • the present inventor has disclosed prior arts of Japanese Patent Application Laid-Open Nos. Hei 9-2858286, Hei 9-28552 96, Hei 9-286 739, and As disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 9-128 6740, the “absolute specificity” of bioactivity (organic matter such as cells or an organic body that is an aggregate of such organic matter) is considered as a physical aspect. It proposes a method to elucidate from. This method uses a thermodynamic / statistical mechanical method that considers a single cell as a macroscopic system and points out the “absolute specificity” of bioactivity by focusing on the energy state of the system. is there.
  • the biochemical mechanism of bioactivity is confined in a black box, and the atoms and molecules that constitute the components of cells and the like, including their quantum states, are identified by spectral analysis, and the bioactivity is identified.
  • Control the vital activity of Specifically, for example, there is a method of detecting a spectrum peculiar to a cancer cell and planning and designing an anticancer drug or the like having a spectrum interacting with the spectrum.
  • the method of the invention of the prior application described above has made it possible to quickly determine the type and condition of a disease and to select a drug by a very simple method called spectrum analysis.
  • spectrum analysis a very simple method called spectrum analysis.
  • the accuracy of the decision is not always sufficient, and there is still a great demand for a more efficient screening method.
  • the present invention has been made by paying attention to the above points, and it is possible to quickly and reliably analyze the energy state of cells and drugs by performing a spectrum analysis and processing the results using a plurality of spectra as indices. It is an object of the present invention to provide a method and an apparatus for determining the type and condition of a disease or Z that can be determined, and a method and an apparatus for screening a drug capable of selecting a target drug more efficiently. Disclosure of the invention
  • the method for determining a disease type and a Z or a disease state analyzes the absorption or release spectrum in a specific region of a cell obtained from a subject, and According to the result of the torque analysis, the type and / or condition of the disease is determined using the expression of the spectrum corresponding to at least two wave numbers in the specific area as an index.
  • a spectrum analysis is performed on cells obtained from a subject.
  • a simple method that can quickly determine the type of disease and Z or pathology, and performs spectrum analysis using the expression of the spectrum corresponding to at least two wave numbers within a specific wavelength range as an index By judging the results, it becomes possible to more reliably determine the type of disease and the like.
  • the specific region may include an infrared region (preferably any one or all of 10.0 to 13157.9 cm- 1 ). Good to do.
  • one of the wave numbers of the spectrum to be used as an index is set to 1261 cm- 1 (preferably 1261 4 cm— 1 ).
  • Specific examples of the specific bacterium include drug-resistant bacteria.
  • the apparatus for diagnosing the type of disease and Z or a disease state comprises: a spectrum analyzing means for analyzing absorption or emission spectrum in a specific region of a cell obtained from a subject; According to the result of the spectrum analysis obtained by the vector analysis means, the type of the disease and Z or the disease state are determined by using the expression of the spectrum corresponding to at least two wave numbers in the specific area as an index. And diagnostic means for diagnosing.
  • the method of screening a drug according to the present invention comprises analyzing an absorption or release spectrum of a target drug in a specific region, and analyzing at least two of the absorption or release spectra in the specific region according to the result of the spectrum analysis.
  • the target drug is screened using the expression of the spectrum corresponding to the wave number as an index.
  • rapid screening can be performed by a simple method of performing a spectrum analysis of a target drug, and a screening corresponding to at least two wave numbers within a specific wavelength region can be performed.
  • a screening corresponding to at least two wave numbers within a specific wavelength region can be performed.
  • the specific region may be set so as to include an infrared region (preferably, any one or all of the range of 10.0 to 13157.9 cm- 1 ). It is also possible to screen an anticancer drug as a target drug.
  • one of the wave numbers of the spectrum to be used as an index is 1261 cm- 1 or 1163 cm- 1 (preferably 1 2 61.4 cm- 1 or 1 1 63.1 cm- 1 ).
  • the target drug can be an antibiotic, and specific examples of the antibiotic include those effective against drug-resistant bacteria.
  • the target drug can be an antiviral agent.
  • the screening device for a drug comprises: a spectrum analyzing means for analyzing an absorption or release spectrum of a target drug in a specific region; and a spectrum obtained by the spectrum analyzing means. Selecting means for screening the target drug based on the expression of a spectrum corresponding to at least two wave numbers in the specific area according to the result of the vector analysis. It is. BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
  • FIG. 1 is a diagram showing a three-state maser model for explaining the basic matter of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing the results of a spectrum analysis using cultured cells derived from rat ascites hepatoma as a sample.
  • FIG. 3 is a diagram showing the results of spectrum analysis using cultured cells derived from mouse breast cancer as a sample.
  • FIG. 4 is a diagram showing the results of a spectrum analysis using cultured cells derived from mouse malignant melanoma as a sample.
  • FIG. 5 is a diagram showing the results of a spectrum analysis using cultured cells derived from human gastric cancer as a sample.
  • FIG. 6 is a diagram showing the results of a spectrum analysis using cultured cells derived from human glioblastoma as a sample.
  • FIG. 7 is a diagram showing the results of performing a vector analysis using cancer cells extracted from a breast cancer patient as a sample.
  • FIG. 8 is a diagram in which peak wave numbers of infrared absorption spectra of various cancer cells are serialized.
  • FIG. 9 is a diagram showing a state of a change in an energy state due to cell membrane destruction of a cancer cell.
  • FIG. 10 is a diagram showing how the energy state changes due to the heating of the cancer cells.
  • FIG. 11 is a diagram showing the results of a spectrum analysis performed using normal rat brain (white matter) cells as a sample.
  • FIG. 12 is a diagram showing the results of a spectrum analysis using hepatocytes of a normal rat as a sample.
  • FIG. 13 shows the results of a vector analysis using normal mouse mammary gland cells as a sample.
  • FIG. 14 is a diagram showing the results of a spectrum analysis using normal human bone marrow cells as a sample.
  • FIG. 15 is a diagram in which the peak wave numbers of the infrared absorption spectrum of normal cells are serialized.
  • FIG. 16 is a diagram showing the results of a spectrum analysis using cisplatin as a sample.
  • FIG. 17 is a diagram showing the results of spectrum analysis using carboplatin as a sample.
  • FIG. 18 is a diagram showing the results of spectrum analysis using doxorubicin hydrochloride (adriacin) as a sample.
  • FIG. 19 is a diagram showing a result of a spectrum analysis using dimustine hydrochloride (ACNU) as a sample.
  • ACNU dimustine hydrochloride
  • FIG. 20 is a diagram showing second derivative data of the infrared absorption spectrum of doxorubicin hydrochloride (adriacin).
  • FIG. 21 is a diagram showing second derivative data of the infrared absorption spectrum of dimustine hydrochloride (ACNU).
  • FIG. 22 is a diagram showing second derivative data of the infrared absorption spectrum of mouse myocardium.
  • FIG. 23 is a diagram showing second derivative data of the infrared absorption spectrum of the striated muscle of the mouse.
  • Figure 24 shows the second derivative data of the infrared absorption spectrum of mouse smooth muscle. is there.
  • 2 5 2 6 is a diagram illustrating a scan Bae-vector analysis results when using Escherichia coli as a sample is a diagram showing the spectral analysis results when Azutoreonamu the (Azakutamu) and samples.
  • FIG. 27 is a diagram showing the results of a spectrum analysis using transplatin as a sample.
  • FIG. 28 is a diagram showing second derivative data of the infrared absorption spectrum of lenograstim (neutrogin).
  • Fig. 29 is a diagram showing the second derivative data of the infrared absorption spectrum of filgrastim (Gran).
  • FIG. 30 is a diagram showing second derivative data of an infrared absorption spectrum of human bone marrow fluid.
  • FIG. 31 is a flowchart showing a method for determining the type of disease and the Z or disease state according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 32 is a block diagram showing the configuration of a diagnosis device for the type of disease and Z or a disease state according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 33 is a flowchart showing a method for screening a drug according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 34 is a block diagram showing the configuration of the drug screening device according to the embodiment of the present invention.
  • the present invention employs a thermodynamic-statistical-mechanical method in which one cell is regarded as a macroscopic system, and elucidates the absolute characteristics of cells etc. by focusing on the energy state of the system. Take a position to do. Therefore, in the present invention, cells are regarded as “thermodynamically unbalanced open systems”. For example, cancer cells, normal cells, etc., differ in the state of their systems (state of quantum intrinsic energy). It can be observed as
  • the normal cell is in the state E n, and the normal cell that has successfully transited to the state E m (metastable state) through the state E h as a result of absorbing the appropriate energy E i is a cancer cell
  • inductive transition of a cancer cell from the metastable state Em to or near the state En requires contact with the system and another system having an energy level that can resonate.
  • Anticancer drugs share their energy level, which is the reason for their selective action on cancer cells.
  • FT-IR Fastier-Transform Infrared spectroscopy
  • the measurement error of wavenumber is 0 1 cm one 1 within the is FTIR.; Using (Shimadzu FTIR 8 1 0 0 and 8 3 0 0), the processing of the sample at room temperature and A measurement was made. In the measurement using FT-IR, care must be taken so that the cells of the sample are dispersed in the measurement area.
  • FIG. 2 to FIG. 7 are diagrams showing an example of the results of performing a spectrum analysis on various cancer cells.
  • A in each figure shows the infrared absorption spectrum measured by FT-IR as the wave number (cm- 1 ) on the horizontal axis
  • B shows the data of (A). This is processed so that the wave number of the absorption peak becomes clear through second-order differentiation.
  • Fig. 2 shows cultured cells from rat ascites hepatoma (AH7974)
  • Fig. 3 shows cultured cells from mouse breast cancer (Ehr1ich)
  • Fig. 4 shows cultured cells from mouse malignant melanoma.
  • B16 shows cultured cells from human gastric cancer (HGC27)
  • Fig. 6 shows cultured cells from human glioblastoma (U251)
  • Fig. 7 shows cancer cells extracted from breast cancer patients Is the data for each sample.
  • FIG. 8 is a diagram in which peak wave numbers of infrared absorption spectra of various cancer cells are serialized.
  • FIG. 8 shows data obtained by adding 12 types of cancer cell samples in addition to the samples shown in FIGS. 2 to 7 above.
  • cultured cells derived from human tongue cancer SCCKN
  • cultured cells derived from human colon cancer C-11
  • cultured cells derived from human gastric cancer 1KN45 MCH66, MCH271
  • cultured cells derived from human breast cancer MDA4A4
  • cultured cells derived from human colorectal cancer HT29
  • cultured cells derived from human glioblastoma A—) ⁇ 72, U87MG, Becker, SF126, and Arcus
  • various cancer cells have a wavenumber of 1 261.4 cm- 1 as a unique absorption vector common to all, and some but not all common It can be seen that there is a unique absorption spectrum common to all the cancer cells. That is, it is considered that the cancer cells have absorption spectra corresponding to at least two wave numbers in the infrared region.
  • the infrared absorption spectrum specific to cancer cells Is not limited to the above wave numbers.
  • Figure 9 is a diagram showing how the energy state changes due to cell membrane destruction of cancer cells.
  • A shows the second derivative data of the infrared absorption spectrum measured immediately after the destruction
  • B c represents the second derivative de one another when the two minutes after the fracture has elapsed shows a
  • C second derivative de one another when the 5 minutes after the fracture has elapsed
  • FIG. 10 is a diagram showing a state of change in energy state due to heating of cancer cells
  • (A) shows the second derivative data of the infrared absorption spectrum measured before heating
  • (B) shows the second derivative data immediately after heating for 30 minutes
  • (C) shows the second derivative data 30 minutes after heating.
  • the energy state E m unique to the cancer cell becomes the other energy state E m * From the fact that the energy state E m is metastable.
  • FIGS. 11 to 14 show examples of the results of spectrum analysis performed on various normal cells.
  • A shows a measured infrared absorption space-vector with FT-IR
  • B is the c specific is obtained by secondary differential processing data
  • A is Fig. 11 shows normal rat brain (white matter) cells
  • Fig. 12 shows normal rat hepatocytes
  • Fig. 13 shows normal mouse mammary cells
  • Fig. 14 shows normal human bone marrow cells. Is the data for each sample.
  • FIG. 15 shows a diagram in which the peak wave numbers of the infrared absorption spectrum of some of the 30 types of normal cells for which the measurement was performed are arranged.
  • infrared absorption spectrum was measured using FT-IR using various general anticancer agents as samples.
  • the samples used were all pure drug saline solutions.
  • FIGS. 16 to 19 show examples of the results of spectrum analysis performed on various anticancer agents.
  • (A) shows the infrared absorption spectrum measured by FT-IR
  • (B) shows the data of (A) subjected to the second-order differentiation.
  • Fig. 16 shows cisplatin
  • Fig. 17 shows carboplatin
  • Fig. 18 shows doxorubicin hydrochloride [Drug name: adriacin (Kyowa Hakko)]
  • Fig. 19 shows dimustine hydrochloride
  • Each of the anticancer drugs shown in FIGS. 16 to 19 has an absorption spectrum with a wave number of 1 261.4 cm ⁇ 1 , which is exactly one of the absorption spectra unique to cancer cells. Yes. Also has an absorption scan Bae-vector to the wave number 1 1 63. 1 cm- 1 for Shisuburachin and doxorubicin hydrochloride, for AC NU is the wave number 1 203. 6 cm one 1 and 1 2 1 1. 3 cm- 1 Also have an absorption spectrum, which also closely matches the absorption spectrum unique to cancer cells.
  • each of the anticancer drugs shown in FIGS. 16 to 19 is a strong killing anticancer drug that is the first choice in cancer chemotherapy.
  • Fluorouracil, methotrexate, and bleomycin hydrochloride are relatively mild anticancer agents. Therefore, the absorption spectrum at a wavenumber of 1 26 1. 4 cm one 1 be shared with cancer cells, is considered to be a prerequisite for a powerful anti-cancer agent.
  • the fact that there are many cancer cells in which an anticancer drug having an absorption spectrum of wave number 1 261.4 cm 1 is completely ineffective has a strong absorption spectrum of wave number 1 261.4 cm 1. It is also clear that the condition of a suitable anticancer drug cannot be sufficient. This suggests that the above-mentioned cancer cells are allowed to take a plurality of states other than the energy state corresponding to the absorption spectrum having a wave number of 1261.4 cm- 1 .
  • epirubicin hydrochloride which is an anticancer drug that is unique to the heart muscle and eliminates the side effects of myocardial toxicity [drug name: pharmarubicin] (Faluminaria Kyowa Hakko)], or other anticancer drugs that are not originally considered to have myocardial toxicity, require the absence of an absorption spectrum at a wavelength of 127.17 cm- 1 : there.
  • Infrared absorption spectra were measured using doxorubicin hydrochloride, epinorevicin hydrochloride, cisplatin, carboblatin, ACNU, mouse myocardium, striated muscle, and smooth muscle as samples.
  • FIG. 20 to FIG. 24 are diagrams showing an example of the second derivative data of the infrared absorption spectrum measured for each of the above samples.
  • Fig. 20 shows doxorubicin hydrochloride
  • Fig. 21 shows epilubicin hydrochloride
  • Fig. 22 shows mouse myocardium
  • Fig. 23 shows mouse striated muscle
  • Fig. 24 shows mouse smooth muscle. This is the second derivative data when
  • FIG. 25 is a diagram showing a spectrum analysis result when E. coli was used as a sample
  • FIG. 26 is a diagram showing a spectrum analysis result when aztreonam was used as a sample.
  • A shows a measured infrared absorption spectrum in FT-IR
  • B is obtained by second-order differential processing data
  • an absorption peak at a wavenumber of 125.9.4 cm- 1 was identified as an infrared absorption spectrum common to E. coli and Aztreonam. Et al is, the wave number 1 2 5 9. 4 cm- 1 absorption spectrum is also present in the cisplatin is one of the anticancer agent mentioned above (Fig. 1 6) and Karupopurachin (FIG. 7). This suggests that cisplatin and carpoplatin may have the potential to damage E. coli.
  • FIGS. 27A and 27B show the results of spectrum analysis using transbratin as a sample, where FIG. 27A shows the measured infrared absorption spectrum and FIG. 27B shows the second derivative data. —It shows the data.
  • transplatin has a common absorption spectrum of 125.9.4 cm- 1 with E. coli, but matches the absorption spectrum unique to cancer cells. It turns out that the spectrum does not exist. This suggests that even if transplatin is a coordination isomer of cisplatin, it does not have the ability to damage cancer cells, but may have the ability to damage Escherichia coli. Can be
  • MRSA methicillin-resistant Staphylococcus aureus
  • S.A. Staphylococcus aureus
  • V.M. vancomycin
  • Table 1 below shows the absorption peak wavenumbers of the infrared absorption spectrum measured for each sample.
  • infrared absorption spectra were measured using lenograstim [drug name: Neutrogin (Chugai Pharmaceutical)], filgrastim [drug name: Gran (Sankyo)] and bone marrow fluid of normal human as a sample.
  • lenograstim drug name: Neutrogin (Chugai Pharmaceutical)
  • filgrastim drug name: Gran (Sankyo)
  • bone marrow fluid of normal human as a sample.
  • Lenograstim and filgrastim are both drugs used to increase leukocytes used in bone marrow transplantation.
  • Nograstim is a drug extracted from the ovaries of Chinese hamsters
  • filgrastim is a drug synthesized by Escherichia coli and has a different molecular structure from renodalastim.
  • FIGS. 28 to 30 show the second derivative data of the infrared absorption spectrum measured for each of the above samples.
  • FIG. 28 shows Lenograstim
  • FIG. 29 shows Filgrastim
  • FIG. Are data obtained when bone marrow fluid was used as each sample.
  • a KOS virus which is a kind of herpes virus and has drug sensitivity
  • Infrared absorption spectrum was measured using FT-IR with acyclovir [chemical name: Zovirax (Sumitomoichi Nippon Welcome Co., Ltd.)] known as an effective antiviral agent against the KOS virus.
  • acyclovir chemical name: Zovirax (Sumitomoichi Nippon Welcome Co., Ltd.)
  • fibroblasts VEO cells
  • MRC5 cells lizard monkey kidney cells
  • the infrared absorption spectrum was measured one day, three days, and five days later.
  • the infrared absorption spectrum of acyclovir, an antiviral agent was also measured.
  • Table 2 below shows the absorption peak wavenumbers of the infrared absorption spectrum measured for each sample.
  • the absorption frequency of the anti-viral agent acyclovir between the newly absorbed absorption spectrum of each sample cell and the absorption spectrum of acyclovir 1105.1 cm- 1 and 1
  • the agreement of the absorption spectrum can be confirmed for 1 22.5 cm- 1 .
  • the idea of observing the absolute specificity of a cell as a difference in the energy state of the system can be judged to be valid even when applied to viruses and antiviral agents.
  • the method and apparatus for determining the disease type and Z or the disease state capable of quickly and accurately determining the disease state, and the efficiency of the drug as described below It is possible to realize a method and an apparatus for screening a drug which enables a proper selection.
  • FIG. 31 is a flowchart showing a method for determining the type of disease and Z or the disease state according to the present embodiment.
  • step 101 in the method of the present embodiment, first, in step 101 (indicated by S 101 in the figure, the same applies hereinafter), live cells are collected from a subject, and the cells are collected. Used as a sample.
  • the subject from which the cells are collected is not limited to humans, and is widely applied to animals and plants. This is clear from the experimental data described above.
  • the collected cells may be cultured or the like.
  • care must be taken that the cells used as the sample do not change the energy state of the system due to cell membrane destruction or heating. Specifically, it is desirable to handle sample cells at low temperatures.
  • the living cells collected in step 101 are subjected to measurement of the absorption spectrum in the infrared region using, for example, FT-IR. Since this measurement is performed in a very short period of time, it is possible to observe the energy state of the cell as it is without killing the cell.
  • step 103 the disease of the infrared absorption spectrum measured in step 102 is determined based on the expression of the spectrum corresponding to at least two wave numbers in the infrared region. The type and medical condition are determined.
  • the infrared absorption spectrum peculiar to cancer cells is required to have a wavenumber of 12.61.4 cm- 1 as well as 11.63.1 cm ⁇ ⁇ 11.68.8 cm " 1 , 1 20 3.6 cm _ ⁇ 1 2 1 1.3 cm— 1 2 24.7 cm " 1 , 1 2 57.5 cm—
  • 3 cm- 1 and 1 3 1 9 may be an indicator at least one wavenumber of such 3 cm- 1 (see Figure 8). If an absorption spectrum corresponding to these wave numbers is present in the measurement result, the subject is determined to be a cancer.
  • the infection state of the subject is diagnosed based on whether or not an absorption spectrum corresponding to the infrared absorption spectrum is present in the measurement result.
  • the infrared absorption spectra such as the above-mentioned wavenumbers of 110.15 cm- 1 and 112.25 cm- 1 are used as indices.
  • the infection state of the subject is diagnosed based on whether or not an absorption spectrum corresponding to them is present in the measurement result.
  • cancer cells can be analyzed by a simple method of performing energy spectrum analysis on living cells obtained from a subject. You can quickly determine the type and condition of the disease, such as whether it is present or infected with the MRSA or KOS virus. In addition, by using the absorption spectrum corresponding to a plurality of wave numbers in the infrared region as an index and determining the spectrum measurement result, it is possible to more reliably determine the type of disease and the like. become. Next, an embodiment of an apparatus for diagnosing the type and / or condition of a disease according to the present invention will be described.
  • FIG. 32 is a block diagram showing the configuration of the diagnostic device according to the present embodiment.
  • the present apparatus 1 includes a spectrum measuring device 10 as a vector analyzing means for analyzing an absorption or emission spectrum of cells obtained from a subject, and And a diagnostic processing unit 11 as a diagnostic means for diagnosing the type of the disease and the Z or the medical condition based on the measurement result of the spectrum measuring device 10.
  • a spectrum measuring instrument 10 for example, FT-IR or the like for measuring an absorption spectrum in an infrared region is used.
  • diagnosis processing section 11 data on an infrared absorption spectrum as an index of diagnosis of a disease type or the like is set in advance.
  • a living cell collected from a subject is used as a sample, and a spectrum measuring device 10 measures an infrared absorption spectrum, and the measurement result is diagnosed. It is sent to the processing unit 11.
  • the infrared absorption spectrum measured by the spectrum measuring device 10 is compared with at least two infrared spectrums in the infrared region. The expression of the spectrum corresponding to the wave number is specified. The type and condition of the disease are diagnosed as markers.
  • the present invention is not limited to this, and the degree of progress of the disease can also be determined.
  • the infrared absorption spectrum unique to cancer cells is considered to change due to the metastasis of the cancer, etc., so that the wave number of the spectrum as an index is made to correspond to the cancer site and the like.
  • the degree of progression of the cancer can be determined. This can also be considered for bacterial and viral infections.
  • FIG. 33 is a flowchart showing a drug development method according to the present embodiment.
  • a new drug-a drug that is an existing drug that is expected to have a new effect (including side effects) (target drug) for example, FT—The absorption spectrum is measured in the infrared region using IR and the like.
  • step 202 for the infrared absorption spectrum measured in step 201, the expression of the spectrum corresponding to at least two wave numbers in the infrared region is used as an index, and Screeding is performed.
  • the target agent is an anticancer agent
  • the screening is performed on condition that an absorption spectrum corresponding to at least one of them is present in the spectrum measurement result of the target drug.
  • the absorption spectrum at a wavenumber of 127.0 cm- 1 is used as an index, and the absorption spectrum that matches that is measured for the target drug. Screening should be done on condition that it does not exist in the result.
  • the target drug is an antibiotic effective for MRSA
  • the above-mentioned wave numbers of 1076.2 cm—1195.58 cm— 1 , 1234.4 cm— 1 and 1
  • an absorption spectrum corresponding to at least one of them exists in the spectrum measurement result of the target drug Screening should be carried out on condition that this is the case.
  • screening may be performed using an infrared absorption spectrum having a wavenumber of 1259.4 cm- 1 as an index.
  • the target agent is an effective antiviral agent K_ ⁇ _S virus wavenumber 1 1 0 5 described above.
  • 5 cm- 1 like the infrared absorption scan of Screening may be performed using the vector as an index, provided that at least one absorption spectrum corresponding to the absorption spectrum is present in the spectrum measurement result of the target drug.
  • the absorption spectrum used as an index for antibiotics effective for MRSA is not limited to the above.
  • the above values are only confirmed by measurement using vancomycin as a sample, and it is highly possible that other absorption spectra unique to MRSA exist. If such other spectra can be identified, vancomycin can be expected to develop effective antibiotics. The same is true for antibiotics effective against Escherichia coli and antivirals effective against KOS virus. Also, here, the description has been made assuming that the FT-IR having a measurement accuracy of ⁇ 0.1 cm- 1 is used. However, even when the measurement accuracy is lower than this, screening of the drug is possible.
  • ⁇ 1 cm- 1 may be specifically be obtained about the measurement accuracy, the wave number of the absorption spectrum of the indicator, a decimal digit of the above values be rounded off I do not care.
  • an FT-IR with a measurement accuracy better than ⁇ 0.1 cm— 1 , in which case the absorption spectrum within the above range should be used. It can be used as an indicator.
  • the target drug is effective against cancer cells, bacteria, and viruses can be determined by a simple method of performing spectrum analysis. Efficient screening is possible, and more efficient screening is performed by judging and processing the spectrum measurement results of the target drug using infrared absorption spectra corresponding to multiple wave numbers as indices. Can be implemented. Such a method is considered to be particularly effective for primary screening in drug development. Can be As a result, the time and cost required for drug development can be significantly reduced. In addition, the method is very effective in eliminating the side effects of existing drugs. In other words, there are some side effects of drugs that are essential to the original action and those that are not essential, and it was difficult to discover the difference using conventional drug development methods. For example, as in the case of myocardial toxicity described above, it is easy to determine whether the side effect is essential to the original effect by specifying an energy spectrum specific to the side effect This can greatly reduce the time and cost of developing drugs that eliminate side effects.
  • FIG. 34 is a block diagram showing a configuration of a drug screening device according to the present embodiment.
  • the present apparatus 2 includes a spectrum measuring device 20 as a spectrum analyzing means for analyzing an absorption or release spectrum of a target drug, and the spectrum measuring device. And a selection processing unit 21 as a selection means for screening a target drug based on the 20 measurement results.
  • a spectrum measuring device 20 for example, FT-IR or the like for measuring an absorption spectrum in an infrared region is used.
  • the selection processing unit 21 data on an infrared absorption spectrum as an index of drug selection is set in advance.
  • the spectrum measuring device 20 measures the infrared absorption spectrum of the target drug, and sends the measurement result to the selection processing section 21.
  • the selection processing unit 21 in the same manner as in the above-described step 202, at least two infrared absorption spectra measured by the spectrum measuring device 20 in the infrared region are used.
  • the target drug is selected using the expression of the spectrum corresponding to the wave number as an index.
  • the specific region in which the energy spectrum is analyzed is described as the infrared region, but the present invention is not limited to this.
  • Cells Since the energy state of the system is expected to be in the region from ultraviolet to microphone mouth wave as electronic transition and molecular vibration and rotational energy, it is sufficiently possible to apply the present invention to such a region. It is believed that there is.
  • the present invention has great industrial applicability as a measurement / test method for quickly and surely determining the type and condition of a disease and various devices for performing such a measurement / test. Further, the present invention has great industrial applicability as a method for quickly and surely screening various drugs and various devices for performing such screening.

Description

病気の種類及び/又は病状決定方法及び装置、 並びに、 薬剤のスクリーニング方 法及び装置 技術分野
本発明は、 物理学的側面から細胞等の特異性を特定することにより、 迅速で確 実な診断が可能な病気の種類及び z又は病状決定方法及び装置、 並びに、 対象薬 剤の効率的な選別が可能な薬剤のス明クリ一二ング方法及び装置に関する。 田
背景技術
従来、 例えば 「癌細胞とは何か」 について、 正常細胞に対する癌細胞の 「絶対 的特異性」 をもって議論した癌の研究は少ない。 近年、 特に注目されている発癌 遺伝子やその他の癌関連遺伝子にしても、 それが癌細胞のうちのある部分的細胞 集団に共通なもの、 あるいは、 正常細胞にも存在するものとして報告されている 現状では、 癌細胞の 「部分的あるいは相対的特異性」 に関する議論に過ぎない。 すなわち、 これまでの研究は、 癌細胞について細胞膜、 酵素、 遺伝子等を独立に 扱い、 それらのなかに 「絶対的特異性」 を指摘しょうとするものが主流であって、 形態や構造物質の特定、 遺伝子の構造解明等の物質中心主義に傾いている。
しかし、 細胞を構成する原子や分子は膨大な数にのぼるものであり、 このよう な膨大な数の物質とその形態等を、 正常細胞と癌細胞とからすべて洗い出し、
「癌細胞とは何か」 を構造的に定義することは殆ど不可能であると考えられる。 このため、 これまでの物質中心主義の研究方法では、 癌細胞がどのようなものか を特定することが困難であり、 十分な成果が得られていなかった。
そこで、 本発明者は、 先願である特開平 9— 2 8 5 2 8 6号公報、 特開平 9— 2 8 5 2 9 6号公報、 特開平 9一 2 8 6 7 3 9号公報および特開平 9一 2 8 6 7 4 0号公報で開示したように、 バイオアクティビティ (細胞等の有機物、 または、 この有機物の集合体である有機体) の 「絶対的特異性」 を物理学的側面から解明 する方法を提案している。 この方法は、 細胞 1個を単位として巨視的な系とみる熱力学 ·統計力学的方法 を採用し、 その系のエネルギー状態に着目してバイオアクティビティの 「絶対的 特異性」 を指摘したものである。 すなわち、 バイオアクティビティの生化学的な メ力二ズムをブラックボックスに閉じ込め、 細胞等の構成要素となる原子や分子 を、 その量子的状態まで含めてスぺク トル解析により特定して、 バイオアタティ ビティの生命活性を制御するものである。 具体的には、 例えば、 癌細胞に特有の スぺク トルを検出し、 それと共鳴的に相互作用するスぺク トルを有する抗癌剤等 を計画設計する方法などである。
ところで、 病気の種類や病状の決定においては、 被検体から採取した生きた細 胞を基に病状等を迅速に判断できる方法が望まれている。 また、 薬剤の開発等に おいては、 目的とする効果や能力をもつ生物あるいは物質を、 多くの母集団の中 から効率良く選別できるスクリーニング方法が求められている。
前述した先願発明の方法は、 スぺク トル解析という非常に簡便な方法によって、 病気の種類や病状の決定、 薬剤の選定などを迅速に行うことを可能にした。 しか し、 その決定の精度については必ずしも十分なのもでははく、 また、 より効率的 なスクリ一ニング方法の実現に対する要望も依然として大きい。
本発明は上記の点に着目してなされたもので、 細胞や薬剤のエネルギー状態を スぺク トル解析し、 その結果を複数のスぺク トルを指標として処理することで、 迅速かつ確実な判断が可能な病気の種類及び Z又は病状決定方法及び装置、 並び に、 対象薬剤のより効率的な選別が可能な薬剤のスクリーニング方法及び装置を 提供することを目的とする。 発明の開示
上記の目的を達成するため、 本発明による病気の種類及び Z又は病状決定方法 は、 被検体から得られた細胞について、 特定領域における吸収又は放出スぺク ト ルを解析し、 該スぺク トル解析の結果に従い、 前記特定領域内の少なく とも 2つ の波数に該当するスぺク トルの発現を指標として、 病気の種類及び/又は病状を 決定するものである。
かかる方法では、 被検体から得られた細胞についてスぺク トル解析を行うとい う簡便な方法により、 病気の種類及び Z又は病状を迅速に決定できるとともに、 特定の波長領域内の少なくとも 2つの波数に該当するスぺク トルの発現を指標と して、 スぺク トル解析結果を判断処理することによって、 病気の種類等の決定を より確実に行うことができるようになる。
上記病気の種類及び/又は病状決定方法については、 前記特定領域が、 赤外領 域 (好ましくは 1 0 . 0〜 1 3 1 5 7 . 9 c m—1のいずれか又は全範囲) を含 むようにするのがよい。 また、 被検体が癌であるか否かを決定することができ、 この場合には、 指標とするスペク トルの波数の 1つを 1 2 6 1 c m—1 (好まし くは 1 2 6 1 . 4 c m—1 ) とするのがよレ、。 さらに、 細胞が特定の細菌を有し ているか否かを決定することも可能であり、 前記特定の細菌の具体例としては、 薬剤耐性菌を挙げることができる。 加えて、 細胞が特定のウィルスに感染してい るか否かを決定することも可能である。
また、 本発明による病気の種類及び Z又は病状の診断装置は、 被検体から得ら れた細胞について、 特定領域における吸収又は放出スぺク トルを解析するスぺク トル解析手段と、 該スぺク トル解析手段で得られたスぺク トル解析の結果に従い、 前記特定領域内の少なく とも 2つの波数に該当するスぺク トルの発現を指標とし て、 病気の種類及び Z又は病状を診断する診断手段と、 を備えて構成されるもの である。
本発明による薬剤のスク リーニング方法は、 対象薬剤について、 特定領域にお ける吸収又は放出スぺク トルを解析し、 該スぺク トル解析の結果に従い、 前記特 定領域内の少なく とも 2つの波数に該当するスぺク トルの発現を指標として、 前 記対象薬剤のスクリーニングを行うものである。
かかる薬剤のスク リーニング方法によれば、 対象薬剤についてスぺク トル解析 を行うという簡便な方法により、 迅速なスクリーニングが可能になるとともに、 特定の波長領域内の少なくとも 2つの波数に該当するスぺク トルの発現を指標と して、 スク リーニングを行うことによって、 目的とする効果や能力をもつ薬剤を より確実に抽出することができるようになる。
上記薬剤のスク リーニング方法については、 前記特定領域が、 赤外領域 (好ま しくは 1 0 . 0〜 1 3 1 5 7 . 9 c m—1のいずれか又は全範囲) を含むように するのがよい: また、 対象薬剤として抗癌剤のスク リーニングを行うことができ、 この場合には、 指標とするスぺク トルの波数の 1つを 1 2 6 1 c m— 1又は 1 1 6 3 c m—1 (好ましくは 1 2 6 1 . 4 c m— 1又は 1 1 6 3 . 1 c m—1 ) とする のがよい。 さらに、 対象薬剤を抗生物質とすることも可能であり、 前記抗生物質 の具体例としては、 薬剤耐性菌に有効なものを挙げることができる。 加えて、 対 象薬剤を抗ウィルス剤とすることも可能である。
本発明による薬剤のスク リーニング装置は、 対象薬剤について、 特定領域にお ける吸収又は放出スぺク トルを解析するスぺク トル解析手段と、 該スべク トル解 析手段で得られたスぺク トル解析の結果に従い、 前記特定領域内の少なくとも 2 つの波数に該当するスぺク トルの発現を指標として、 前記対象薬剤のスクリー二 ングを行う選別手段と、 を備えて構成されるものである。 図面の簡単な説明
図 1は、 本発明の基礎的事項を説明するための 3状態メーザーモデルを示す図 である。
図 2は、 ラッ ト腹水肝癌由来の培養細胞をサンプルとしてスぺク トル解析を行 つた結果を示す図である。
図 3は、 マウス乳癌由来の培養細胞をサンプルとしてスぺク トル解析を行った 結果を示す図である。
図 4は、 マウス悪性黒色腫由来の培養細胞をサンプルとしてスぺク トル解析を 行った結果を示す図である。
図 5は、 ヒ ト胃癌由来の培養細胞をサンプルとしてスぺク トル解析を行った結 果を示す図である。
図 6は、 ヒ ト神経膠芽腫由来の培養細胞をサンプルとしてスぺク トル解析を行 つた結果を示す図である。
図 7は、 乳癌患者から摘出した癌細胞をサンプルとしてスベタ トル解析を行つ た結果を示す図である。
図 8は、 各種の癌細胞の赤外吸収スぺク トルのピーク波数を系列化した図であ る。 図 9は、 癌細胞の細胞膜破壊によるエネルギー状態の変化の様子を示す図であ る。
図 1 0は、 癌細胞の加温によるエネルギー状態の変化の様子を示す図である。 図 1 1は、 正常なラッ トの脳 (白質) 細胞をサンプルとしてスぺク トル解析を 行つた結果を示す図である。
図 1 2は、 正常なラッ トの肝細胞をサンプルとしてスぺク トル解析を行った結 果を示す図である。
図 1 3は、 正常なマウスの乳腺細胞をサンプルとしてスべク トル解析を行った 結果を示す図である。
図 1 4は、 正常なヒ トの骨髄細胞をサンプルとしてスぺク トル解析を行った結 果を示す図である。
図 1 5は、 正常細胞の赤外吸収スぺク トルのピーク波数を系列化した図である。 図 1 6は、 シスプラチンをサンプルとしてスぺク トル解析を行った結果を示す 図である。
図 1 7は、 カルボプラチンをサンプルとしてスぺク トル解析を行った結果を示 す図である。
図 1 8は、 塩酸ドキソルビシン (アドリアシン) をサンブルとしてスペク トル 解析を行つた結果を示す図である。
図 1 9は、 塩酸二ムスチン (A C N U ) をサンブルとしてスぺク トル解析を行 つた結果を示す図である。
図 2 0は、 塩酸ドキソルビシン (アドリアシン) の赤外吸収スぺク トルの 2次 微分データを示す図である。
図 2 1は、 塩酸二ムスチン (A C N U ) の赤外吸収スぺク トルの 2次微分デ一 タを示す図である。
図 2 2は、 マウスの心筋の赤外吸収スぺク トルの 2次微分データを示す図であ る。
図 2 3は、 マウスの横紋筋の赤外吸収スぺク トルの 2次微分データを示す図で ある。
図 2 4は、 マウスの平滑筋の赤外吸収スぺク トルの 2次微分データを示す図で ある。
図 2 5は、 大腸菌をサンプルとした場合のスぺク トル解析結果を示す図である = 図 2 6は、 ァズトレオナム (ァザクタム) をサンプルとした場合のスペク トル 解析結果を示す図である。
図 2 7は、 トランスプラチンをサンプルとした場合のスぺク トル解析結果を示 す図である。
図 2 8は、 レノグラスチム (ノィ トロジン) の赤外吸収スぺク トルの 2次微分 データを示す図である。
図 2 9は、 フィルグラスチム (グラン) の赤外吸収スペク トルの 2次微分デー タを示す図である。
図 3 0は、 ヒ ト骨髄液の赤外吸収スぺク トルの 2次微分データを示す図である。 図 3 1は、 本発明の実施形態かかる病気の種類及び Z又は病状決定方法を示す フローチヤ一トである。
図 3 2は、 本発明の実施形態にかかる病気の種類及び Z又は病状の診断装置の 構成を示すブロック図である。
図 3 3は、 本発明の実施形態かかる薬剤のスクリーユング方法を示すフローチ ャ一卜である。
図 3 4は、 本発明の実施形態にかかる薬剤のスクリーニング装置の構成を示す ブロック図である。 発明を実施するための最良の形態
まず最初に、 本発明の基礎的事項について説明する。
本発明は、 前述したように、 細胞 1個を単位として巨視的な系とみる熱力学 - 統計力学的方法を採用し、 その系のエネルギー状態に着目して細胞等の絶対的特 異性を解明する立場をとる。 したがって、 本発明では、 細胞を 「熱力学的に非平 衡な開いた系」 であるとみなし、 例えば、 癌細胞や正常細胞等は、 その系の状態 (量子的固有エネルギーの状態) の違いとして観測できるものとする。
上記癌細胞と正常細胞における系の状態の違いについては、 例えば図 1に示す ような 3状態メ一ザ一をモデルとして説明するのが簡便である。 ここでは、 3つ のエネルギー状態を E h, E m, E n (エネルギー準位の大小関係は E h > E m > E n ) とする。 なお、 3状態メ一ザ一モデルを適用したのは説明を複雑にしな いためであって、 実際にはより多くのエネルギー状態をとる系をモデルにするほ うが適切であると考えられる- 図 1の場合、 正常細胞は状態 E nにあり、 その正常細胞が適切なエネルギー E iを吸収した結果、 状態 E hを経て状態 E m (準安定状態) への遷移に成功した ものが癌細胞であるとする。 また、 癌細胞を準安定状態 E mから状態 E nあるい はその近傍へ誘導的に遷移させるには、 その系と共鳴可能なエネルギー準位を有 する別の系との接触が必要であるとし、 抗癌剤は、 そのエネルギー準位を共有す るものであり、 これが癌細胞に対する選択的作用の理由であるとする。
以下、 上記のような考え方の妥当性について実験結果を示しながら具体的に説 明する。 なお、 以下においては、 エネルギーについての吸収スぺク トルの解析を 利用したものを中心に説明するが、 本発明は、 エネルギーについての放出スぺク トルの解析の利用によってもなし得るものである。
上記の考え方が妥当性を獲得するためには、 第一に、 複数の癌細胞に固有で共 通なエネルギー準位が存在するという事実の確認が必要である。 そこで、 被検体 から採取し培養した生きた癌細胞をサンプルと し、 F T— I R ( Fourier- Transform Infrared spectroscopy) を用いて赤外吸収スぺク トノレの測定を行つ た。 なお、 F T— I Rは、 光を試料に照射し、 透過または反射した赤外光の 2光 束干渉曲線をフーリエ変換することによってスぺク トルを求め、 各吸収ピークを 解析するための一般的な計測装置である。 実際の測定には、 波数の測定誤差が士 0 . 1 c m一1以内である F T— I R (島津社製; F T I R 8 1 0 0および 8 3 0 0 ) を使用し、 室温においてサンプルの処理および測定を行った。 なお、 F T — I Rによる測定では、 測定領域にサンプルの細胞が分散した状態となるように 注意を要する。
図 2〜図 7は、 各種の癌細胞についてスぺク トル解析を行った結果の一例を示 す図である。 各図の (A ) は、 F T— I Rで測定された赤外吸収スぺク トルを横 軸を波数 (c m—1 ) として示したものであり、 (B ) は、 (A ) のデータを 2次 微分して吸収ピークの波数が明確になるように処理したものである。 具体的には、 図 2はラッ ト腹水肝癌由来の培養細胞 (AH 79 74)、 図 3は マウス乳癌由来の培養細胞 (E h r 1 i c h)、 図 4はマウス悪性黒色腫由来の 培養細胞 (B 1 6)、 図 5はヒ ト胃癌由来の培養細胞 (HGC 2 7)、 図 6はヒ ト 神経膠芽腫由来の培養細胞 (U 25 1 )、 図 7は乳癌患者から摘出した癌細胞を それぞれサンプルとした場合のデータである。
図 2〜図 7より、 すべての癌細胞に共通な赤外吸収スベタ トルの波数として 1 26 1. 4 c m—1が存在すること、 および、 各癌細胞には少なく とも 2つの波 数に該当する赤外吸収スぺク トルのグループが存在することがわかる。 前者につ いては、 上述した先願の公報にも記載した事実であり、 ここで示したデータはそ の事実をより確実なものとしている。 また、 後者については、 本発明の特徴とな る内容に関連する事実である。
図 8は、 各種の癌細胞の赤外吸収スぺク トルのピーク波数を系列化した図であ る。
図 8には、 上記図 2〜図 7に示した各サンプルの他に 1 2種の癌細胞サンプル を加えたデータが示してある。 具体的には、 ヒ ト舌癌由来の培養細胞 (SCCK N)、 ヒ ト大腸癌由来の培養細胞 (C一 1)、 ヒ ト胃癌由来の培養細胞 し 1KN4 5)、 マウス乳癌由来の培養細胞 (MCH66、 MCH27 1)、 ヒ ト乳癌由来の 培養細胞 (MDA4A4)、 ヒ ト大腸癌由来の培養細胞 (HT 2 9)、 ヒ 卜神経膠 芽月重由来の培養細胞 (A— ]· 72、 U 8 7MG、 B e c k e r、 S F 1 26、 M a r c u s ) がそれぞれサンプルとして追加されている。
図 8に示すように、 各種の癌細胞は、 すべてに共通な特有の吸収スべク トルと して波数 1 26 1. 4 c m—1が存在し、 かつ、 すべてに共通ではないが幾つか の癌細胞で共通する特有の吸収スぺク トルが存在することがわかる。 すなわち、 癌細胞は、 赤外領域について少なく とも 2つの波数に該当する吸収スぺク トルを 有するものと考えられる。 図示した測定結果の範囲では、 癌細胞に特異的な赤外 吸収スペク トルの波数として、 1 26 1. 4 c m— 1の他に、 1 1 63. 1 c m一 1 1 1 6 8. 8 c m— 1 203. 6 c 1 , 1 2 1 1. 3 c m— 1 2 2 4. 7 c 1 2 5 7. 5 c m"\ 1 290. 3 c m" \ 1 3 1 9. 3 c m 一1が存在するものと判断できる。 なお、 癌細胞に特異的な赤外吸収スペク トル は、 上記の波数に限られるものではない。
さらに、 上記ような癌細胞に特有なエネルギー状態が準安定状態であることを 具体的に説明する。
準安定状態であることを示すため、 ここでは、 癌細胞に対する系の撹乱、 すな わち細胞膜の破壊を行うことで、 系のエネルギー状態がどのように変化するかの 測定を行った。
図 9は、 癌細胞の細胞膜破壊によるエネルギー状態の変化の様子を示す図であ つて、 (A) は破壊直後に測定された赤外吸収スベク トルの 2次微分データを示 し、 (B) は破壊後 2分が経過した時の 2次微分デ一タを示し、 (C) は破壊後 5 分が経過した時の 2次微分デ一タを示すものである c
図 9に示すように、 癌細胞に特有の波数 1 2 6 1 . 4 c m— 1の吸収スぺク ト ルは、 細胞膜の破壊によって、 速やかに波数 1 2 5 9. 4 c m— 1の吸収スぺク トルに遷移する。 この吸収スぺク トルの遷移は、 エネルギー状態 Emからエネル ギー状態 Em* (Em> Em*) への変化を示しており、 エネルギー状態 Emと Em*の共存状態を経て最終的に Em*単独の状態となって完了する。 エネルギ 一状態 Emから共存状態を経てエネルギー状態 Em*に遷移するまでに必要な時 間は、 癌細胞の種類と環境温度とに依存するが、 およそ 1 0秒〜 3 0 0秒前後で あると考えられる。
また、 癌細胞について、 細胞膜を破壊することなく加温 (4 3°C) することで、 系のエネルギー状態がどのように変化するかの測定も行った。
図 1 0は、 癌細胞の加温によるエネルギー状態の変化の様子を示す図であって、
(A) は加温前に測定された赤外吸収スぺク トルの 2次微分データを示し、
(B) は 3 0分間加温した直後の 2次微分データを示し、 (C) は加温後 3 0分 が経過した時の 2次微分データを示すものである。
図 1 0に示すように、 癌細胞を加温することによっても波数 1 2 6 1. 4 c m —1の吸収スぺク トルが波数 1 2 5 9. 4 c m— 1に変化し、 エネルギー状態が E mから Em*に遷移していることがわかる。
このように、 癌細胞の細胞膜破壊や加温を行って系のエネルギー状態に変化を 与えることで、 癌細胞に特有のヱネルギ一状態 E mが他のエネルギー状態 E m * に遷移するという事実より、 エネルギー状態 E mが準安定状態であると考えるこ とができる。
第二に、 癌細胞に特有なエネルギー準位が正常細胞には存在しないことの確認 が必要である。
上記の事実を確認するため、 ここでは、 ラッ トやマウスの正常細胞、 正常なヒ トの骨髄細胞など、 3 0種類の正常細胞をサンプルとして、 前述の場合と同様に F T— I Rを用いて赤外吸収スぺク トルの測定を行った。
図 1 1〜図 1 4は、 各種の正常細胞について行ったスぺク トル解析結果の一例 を示す図である。 ただし、 各図の (A ) は F T— I Rで測定された赤外吸収スぺ ク トルを示し、 (B ) は、 (A) のデータを 2次微分処理したものである c 具体的には、 図 1 1は正常なラッ トの脳 (白質) 細胞、 図 1 2は正常なラッ ト の肝細胞、 図 1 3は正常なマウスの乳腺細胞、 図 1 4は正常なヒ トの骨髄細胞を それぞれサンプルとした場合のデータである。
図 1 1〜図 1 4に示すように、 正常細胞には、 癌細胞について測定された赤外 吸収スぺク トルと厳密に (測定精度 ± 0 . 1 c m—1の範囲内で) 一致するスぺ ク トルは存在しないことがわかる。 したがって、 前述した波数 1 2 6 1 . 4 c m 一1その他の赤外吸収スぺク トルは癌細胞に特異的なものであると判断できる。 なお、 癌細胞の場合のようにすべてに共通な吸収スぺク トルが正常細胞にも存 在するか否かは、 本発明の出願時点において不明である。 図 1 5には、 測定を行 つた 3 0種類の正常細胞の一部について、 赤外吸収スぺク トルのピーク波数を系 列化した図を示しておく。
第三に、 癌細胞に特有なエネルギー準位と一致するエネルギー準位が抗癌剤に 存在することの確認が必要である。
上記の事実を確認するため、 ここでは、 一般的な各種の抗癌剤をサンプルとし て、 F T— I Rを用いて赤外吸収スぺク トルの測定を行った。 なお、 使用したサ ンプルはすべて純粋な薬剤の生理食塩水溶液である。
図 1 6〜図 1 9は、 各種抗癌剤について行ったスぺク トル解析結果の一例を示 す図である。 ただし、 各図の (A) は F T— I Rで測定された赤外吸収スぺク ト ルを示し、 (B ) は、 (A ) のデータを 2次微分処理したものである。 具体的には、 図 1 6はシスプラチン、 図 1 7はカルボブラチン、 図 1 8は塩酸 ドキソルビシン [薬品名 :アドリアシン (協和発酵)]、 図 1 9は塩酸二ムスチン
(ACNU) をそれぞれサンプルとした場合のデータである:
図 1 6〜図 1 9に示した各抗癌剤については、 波数 1 26 1. 4 c m—1の吸 収スぺク トルをそれぞれ有し、 癌細胞に特有な吸収スぺク トルに厳密に一致して いる。 また、 シスブラチンおよび塩酸ドキソルビシンについては波数 1 1 63. 1 c m—1にも吸収スぺク トルを有し、 A C NUについては波数 1 203. 6 c m一 1および 1 2 1 1. 3 c m—1にも吸収スペク トルを有していて、 これらも癌 細胞に特有な吸収スぺク トルに厳密に一致している。 波数 1 1 6 3. 1 c m—1 に吸収スぺク トルを有する抗癌剤は、 上記以外にも、 ここでは具体的なスぺク ト ル解析結果の図示を省略したが、 フルォロウラシル [薬品名 : 5— Fじ (協和発 酵)]、 メ ト トレキサート (MTX)、 塩酸ブレオマイシン (B LM) などが存在 した。 さらに、 シスプラチンの改良品である CBDCAや塩酸ドキソルビシンの 改良品である E p i 一 AD Rについても、 波数 1 26 1. 4 c m—1の吸収スぺ ク トルがそれぞれ確認された。
一般に、 図 1 6〜図 1 9に示した各抗癌剤は、 癌の化学療法で第一選択となる 強力な殺傷効果をもつ抗癌剤である。 一方、 フルォロウラシル、 メ ト トレキサー ト、 塩酸ブレオマイシンは、 作用が比較的穏やかな抗癌剤である。 したがって、 波数 1 26 1. 4 c m一 1の吸収スペク トルを癌細胞と共有することが、 強力な 抗癌剤としての必要条件であると考えられる。 ただし、 波数 1 26 1. 4 c m一 1の吸収スペク トルを有する抗癌剤がまったく無効な癌細胞が多数存在する事実 から、 波数 1 26 1. 4 c m 1の吸収スぺク トルを有することが強力な抗癌剤 の十分条件となり得ないことも明らかである。 このことは、 前記のような癌細胞 が、 波数 1 26 1. 4 c m— 1の吸収スぺク トルに対応したエネルギー状態以外 にも複数の状態をとることが許されるものと考えられる。
第四に、 抗癌剤と副作用として傷害される正常細胞との間にも固有のエネルギ —準位が存在することの確認が必要である。
上記の事実を確認するため、 ここでは、 例えば塩酸ドキソルビシン (アドリア シン) の心筋毒性に注目して実験を行った。 具体的には、 塩酸 マウスの心筋との間で一致する赤外吸収スぺク トルとして、 波数 1 2 1 7 . 0 c m一 1が特定された。 この吸収スぺク トルが心筋毒性の原因であるとするために は、 この吸収スペク トルが心筋に固有であり、 かつ、 心筋毒性の副作用を除去し た抗癌剤である塩酸ェピルビシン [薬品名 : フアルモルビシン (フアルミタリ ァ ·協和発酵)]、 若しくは本来心筋毒性を持たないとされる他の抗癌剤には、 波 数 1 2 1 7 . 0 c m—1の吸収スペク トルが存在しないことが必要である: そこ で、 塩酸ドキソルビシン、 塩酸ェピノレビシン、 シスプラチン、 カルボブラチン、 A C N U、 マウスの心筋、 横紋筋、 平滑筋をサンプルにして赤外吸収スべク トル の測定を行った。
図 2 0〜図 2 4は、 上記各サンプルについて測定した赤外吸収スぺク トルの 2 次微分データの一例を示す図である。
具体的には、 図 2 0は塩酸ドキソルビシン、 図 2 1は塩酸ェピルビシン、 図 2 2はマウスの心筋、 図 2 3はマウスの横紋筋、 図 2 4はマウスの平滑筋をそれぞ れサンプルとした場合の 2次微分データである。
図 2 0〜図 2 4に示すように、 波数 1 2 1 7 . 0 c m—1の吸収スぺク トルは 塩酸ドキソルビシンと心筋にのみ固有なスペク トルであることが明らかであり、 上記の内容が実験的に厳密に確認された。
上述したように第一から第四の事実が確認できたことにより、 正常細胞に対す る癌細胞あるいは抗癌剤についての絶対的特異性は系のエネルギー状態の違いと して観測される、 と考えることの妥当性が示されたものと判断できる。
ここまでは癌細胞と抗癌剤の有する特異性について説明してきたが、 上述した ような考え方は、 さらに、 細菌と抗生物質やウィルスと抗ウィルス剤等の特異性 についても同様に適用することが可能である。 なぜなら、 細菌やウィルスに感染 した細胞も含めた一般の細胞は、 その生存に関して熱的非平衡状態にある開放系 であり、 正常な状態 (上述の図 1に示したエネルギー状態 E n ) もまた基底状態 ではなく不安定な励起状態、 すなわち、 準安定状態と考えられるからである。 こ のことは、 正常細胞が生物学的活性を発揮するのに外部からのエネルギー供給を 必要とする事情は癌細胞と変わらないことから明らかである。
上記の内容を実験的に確認するため、 ここでは、 まず、 大腸菌と、 それに効果 のある抗生物質として知られているァズトレオナム [薬品名 :ァザクタム (エー ザィ)] とをサンプルとして、 F T— I Rを用いて赤外吸収スペク トルの測定を 行った。
図 2 5は、 大腸菌をサンプルとした場合のスぺク トル解析結果を示す図であり、 図 2 6は、 ァズトレオナムをサンプルとした場合のスぺク トル解析結果を示す図 である。 ただし、 各図の (A ) は F T— I Rで測定された赤外吸収スペク トルを 示し、 (B ) は、 (A) のデータを 2次微分処理したものである c
図 2 5および図 2 6に示すように、 大腸菌とァズトレオナムに共通する赤外吸 収スペク トルとして、 波数 1 2 5 9 . 4 c m—1の吸収ピークが特定された。 さ らに、 この波数 1 2 5 9 . 4 c m— 1の吸収スペク トルは、 上述した抗癌剤の 1 つであるシスプラチン (図 1 6 ) やカルポプラチン (図 1 7 ) にも存在する。 こ れは、 シスブラチンやカルポプラチンが、 大腸菌を傷害する能力をもつ可能性が あることを示唆しているものと考えることができる。
また、 シスプラチンの配位異性体である トランスプラチンについて赤外吸収ス ぺク トルの測定も行った。
図 2 7は、 トランスブラチンをサンプルとした場合のスぺク トル解析結果を示 す図であり、 (A) は測定された赤外吸収スペク トルを示し、 (B ) は 2次微分デ —タを示したものである。
図 2 7に示すように、 トランスプラチンは、 大腸菌と共通の波数 1 2 5 9 . 4 c m— 1の吸収スぺク トルを有するが、 癌細胞に特有な吸収スぺク トルに一致す るスぺク トルは存在しないことがわかる。 これは、 トランスプラチンがシスプラ チンの配位異性体であっても、 癌細胞を傷害する能力はもたず、 大腸菌を傷害す る能力をもつ可能性があることを示唆しているものと考えられる。
さらに、 薬剤耐性菌であるメチシリン耐性黄色ブドゥ球菌 (M R S A )、 該 M R S Aの発生母体である黄色ブドウ球菌 (S . A. )、 M R S Aおよび黄色ブドウ 球菌に有効な抗生物質であるバンコマイシン (V . M. ) をサンプルとして赤外吸 収スぺク トルの測定も行ってみた。
次の表 1は、 各サンプルについて測定された赤外吸収スぺク トルの吸収ピーク 波数を示したものである。 MRSA S.A. V.M.
1006.8 1006.8
1010.6 1014.4
1022.2 1022.2 1018.3
1033.8 1033.8 1029.9
1041.5 1037.6
1056.9 1056.9 1064.6
W76.2 1076.2
1083.9 1083.9 1080.1
1087.8 1087.8
1118.6 1118.6 1130.2
1172.6 1172.6 1176.5
1195.8 1195.8
1218.9 1218.9
1234.4 1234.4
1242.1 1242.1
1245.9 1245.9
1265.2 1265.2
1280.7 1280.7
1296.1 1296.1
1303.8 1303.8 1311.5 表 1に示すように、 MR S Aとバンコマイシンの間では、 波数 1 0 7 6. 2 c m' 1 1 9 5. 8 c m~\ 1 2 3 4. 4 c m— 1および 1 2 6 5. 2 c m— 1に ついて吸収スぺク トルの一致が確認された。 また、 黄色ブドウ球菌とバンコマイ シンの間では、 波数 1 2 9 6. 1 c m— 1の吸収スぺク トルが一致することが確 このように、 細胞の絶対的特異性を系のエネルギー状態の違いとして観測する という考え方は、 大腸菌や MRS A、 黄色ブドウ球菌等の細菌と、 該細菌に作用 する抗生物質について適用しても妥当性を有するものと判断できる。
また、 ここまでは癌細胞や大腸菌に対して傷害を与える薬剤についての実験結 果を示してきたが、 細胞と薬剤の赤外吸収スぺク トルの一致が細胞の増殖を活性 化させるという事実も確認された。
ここでは、 例えば、 レノグラスチム [薬品名 : ノィ トロジン (中外製薬)]、 フ ィルグラスチム [薬品名 : グラン (三共)] および正常なヒ トの骨髄液をサンプ ルとして赤外吸収スペク トルの測定を行った。 なお、 レノグラスチムおよびフィ ルグラスチムは、 ともに骨髄移植時に用いられる白血球を増やす薬であって、 レ ノグラスチムがチヤィニ一ズハムスターの卵巣から抽出した薬剤であり、 フィル グラスチムは大腸菌に合成させた薬剤であってレノダラスチムとは分子構造に違 いがある。
図 2 8〜図 3 0は、 上記各サンプルについて測定した赤外吸収スぺク トルの 2 次微分データを示す図であり、 図 2 8はレノグラスチム、 図 2 9はフィルグラス チム、 図 3 0は骨髄液をそれぞれサンプルとした場合のデータである。
図 2 8〜図 3 0に示すように、 レノグラスチム、 フィルグラスチムおよび骨髄 液では、 波数 1 3 2 8 . 9 c m—1の吸収スペク トルが厳密に一致していること がわかる。 このように、 細胞と薬剤との赤外吸収スぺク トルの一致は、 細胞増殖 を活性化させる場合についても有効であると考えられる。
次に、 本発明の考え方がウィルスと抗ウィルス剤にも適用可能であることを実 験的に確認するため、 例えば、 ヘルべスウィルスの一種であって薬剤感受性を有 する K O Sウィルスと、 該 K O Sウィルスに有効な抗ウィルス剤として知られて いるァシクロビル [薬品名 : ゾビラックス (住友一日本ウエルカムなど)] とを サンプルとして、 F T— I Rを用いて赤外吸収スぺク トルの測定を行った。 ここでは、 上記の K O Sウィルスを感染、 増殖させた細胞として、 繊維芽細胞 (V E R O細胞) およびァカゲサルの腎細胞 (M R C 5細胞) を用い、 各々のサ ンプル細胞について、 ウィルス感染前、 並びに、 感染後 1 日、 3日および 5日後 の各赤外吸収スぺク トルを測定した。 また、 抗ウィルス剤であるァシクロビルの 赤外吸収スぺク トルも併せて測定した。
次の表 2は、 各サンプルについて測定された赤外吸収スぺク トルの吸収ピーク 波数を示したものである。
表 2
Figure imgf000018_0001
表 2に示すように、 各サンプル細胞について、 ウィルス感染前にはなく感染後 に発現する吸収スぺク トルが多数存在し、 また、 感染前に発現して感染後に消失 する吸収スぺク トルも存在することがわかる。 具体的に、 両方のサンプル細胞に ついて感染後に消失したスペク トルとしては、 波数 1 0 3 7 . 6 c m— 1 0 5 5. O c m—人 1 0 6 8. 5 c m"\ 1 1 0 3. 2 c m"1, 1 20 9. 3 c ~ 1 2 3 2. 4 c m— 1および 1 2 74. 9 c m— 1を挙げることができる。 上記の事実は、 細胞がウィルスに感染することによって、 その細胞のエネルギー 状態が変化することを示していると考えられる。 この細胞のエネルギー状態の変 化は、 被感染細胞がウィルスの複製を開始し、 やがて死に至ることからも明らか である。 また、 各サンプル細胞についてウィルス感染後に新たに発現した吸収ス ぺク トノレと、 抗ウィルス剤であるァシクロビルの吸収スぺク トルとの間では、 波 数 1 1 0 5. 1 c m— 1および 1 1 2 2. 5 c m— 1について吸収スペク トルの一 致が確認できる。
このように、 細胞の絶対的特異性を系のエネルギー状態の違いとして観測する という考え方は、 ウィルスと抗ウィルス剤について適用しても妥当性を有するも のと判断できる。
上述したような本発明の基礎的な考え方を採用することによって、 以下に示す ような、 病状を迅速かつ正確に決定できる病気の種類及び Z又は病状決定方法及 び装置、 並びに、 薬剤の効率的な選別を可能にする薬剤のスク リーニング方法お よび装置を実現することができる。
まず、 本発明による病気の種類及び/又は病状決定方法の実施形態について説 明する。
図 3 1は、 本実施形態にかかる病気の種類及び Z又は病状決定方法を示すフロ 一チヤ一トである。
図 3 1に示すように、 本実施形態の方法では、 まずステップ 1 0 1 (図中 S 1 0 1で示し、 以下同様とする) において、 被検体から生きた細胞が採取され、 該 細胞がサンプルとして用いられる。
なお、 細胞が採取される被検体は、 人間に限定されるものではなく、 広く動植 物にも適用される。 このことは、 上述した実験データからも明らかである。 また、 採取した細胞は培養等しても構わない。 さらに、 サンプルとする細胞は、 上述し たように細胞膜破壊や加温等によって系のエネルギー状態に変化を与えることが ないよう注意を要する。 具体的には、 低温状態でサンプル細胞を取り扱うことが 望ましい。 そして、 ステップ 1 0 2では、 ステップ 1 0 1で採取した生きた細胞について、 例えば FT— I R等を使用し、 赤外領域についての吸収スぺク トルの測定が行わ れる。 この測定は非常に短い時間で行われるため、 細胞を死滅させることなく生 きた状態のまま、 そのエネルギー状態を観測することが可能である。
次に、 ステップ 1 0 3では、 ステップ 1 0 2で測定された赤外吸収スぺク トル について、 赤外領域内の少なくとも 2つの波数に該当するスぺク トルの発現を指 標として、 病気の種類、 病状の決定が行われる。
具体的には、 例えば被検体に癌の疑いがある場合、 予め特定しておいた癌細胞 に特有な複数の赤外吸収スぺク トルを指標として、 それらに一致する吸収スぺク トルが測定結果に存在するか否かにより、 癌であるか否かが判断される。 癌細胞 に特有な赤外吸収スペク トルとしては、 上述したように波数 1 2 6 1. 4 c m— 1を必須として、 その他に 1 1 6 3. 1 c m~\ 1 1 6 8. 8 c m"1, 1 20 3. 6 c m_\ 1 2 1 1. 3 c m— 1 2 24. 7 c m"1, 1 2 5 7. 5 c m—
1 2 9 0. 3 c m— 1および 1 3 1 9. 3 c m— 1などのうちの少なくとも 1つの 波数を指標とすればよい (図 8参照)。 これら波数に一致する吸収スペク トルが 測定結果に存在する場合には、 その被検体が癌であると決定される。
また、 例えば被検体が MRS Aに感染の疑いがある場合では、 上述した波数 1 0 7 6. 2 c m— 1 1 9 5. 8 c m— 1 2 3 4. 4 c m— 1および 1 2 6 5.
2 c m-1等の赤外吸収スぺク トルを指標として、 それらに一致する吸収スぺク トルが測定結果に存在するか否かにより、 被検体の感染状態が診断される。
さらに、 例えば被検体が KOSウィルスに感染の疑いがある場合では、 上述し た波数 1 1 0 5. 1 c m— 1および 1 1 2 2. 5 c m— 1等の赤外吸収スペク トル を指標として、 それらに一致する吸収スぺク トルが測定結果に存在するか否かに より、 被検体の感染状態が診断される。
なお、 ここでは、 ± 0. 1 c m—1の測定精度を有する FT— I Rを使用する ものとして説明してきたが、 これよりも測定精度が劣る場合であっても、 病気の 種類、 病状の決定は可能であり、 具体的には ± 1 c m—1程度の測定精度が得ら れればよいものと考えられる。 したがって、 指標とする吸収スぺク トルの波数は、 上記の値の小数点以下の位を四捨五入するようにしてもよい。 もちろん、 ± 0. 1 c m— 1よりも優れた測定精度の F T— I Rを使用することも可能であり、 こ の場合には、 上記の値に含まれる範囲内の吸収スぺク トルを指標とすればよい c また、 M R S A等の特定の細菌または K O Sウィルス等の特定のウィルスの有 無を確認するために指標とする少なく とも 2つの波数の赤外吸収スぺク トルの決 定方法としては、 例えば、 特定の細菌またはウィルスと他の複数の細菌またはゥ ィルスとについてエネルギースぺク トルの解析を行い、 特定の細菌またはウィル スにのみ存在する特異的な吸収スペク トルを特定して決定することなどが考えら れる。
このように、 本実施形態の病気の種類及び/又は病状決定方法によれば、 被検 体から得られた生きた細胞について、 エネルギースぺク トルの解析を行うという 簡便な方法により、 癌であるかや、 M R S A若しくは K O Sウィルスに感染して いるかなど、 病気の種類や病状を迅速に決定できる。 また、 赤外領域内の複数の 波数に該当する吸収スぺク トルを指標とし、 スぺク トル測定結果を判断処理する ことによって、 病気の種類等の決定をより確実に行うことができるようになる。 次に、 本発明による病気の種類及び/又は病状の診断装置の実施形態を説明す る。
図 3 2は、 本実施形態にかかる診断装置の構成を示すブロック図である。
図 3 2において、 本装置 1は、 被検体から得られた細胞について、 吸収又は放 出スぺク トルの解析を行うスべク トル解析手段としてのスぺク トル測定器 1 0と、 該スぺク トル測定器 1 0の測定結果を基に病気の種類及び Z又は病状を診断する 診断手段としての診断処理部 1 1と、 から構成される。 ここでは、 スぺク トル測 定器 1 0として、 例えば、 赤外領域についての吸収スぺク トルを測定する F T— I R等を使用する。 また、 診断処理部 1 1には、 病気の種類等の診断の指標とす る赤外吸収スぺク トルに関するデータが予め設定されている。
かかる構成の診断装置 1では、 被検体から採取した生きた細胞をサンブルとし て、 スぺク トル測定器 1 0により、 赤外吸収スぺク トルの測定が行われ、 その測 定結果が診断処理部 1 1に送られる。 診断処理部 1 1では、 前述のステップ 1 0 3の場合と同様にして、 スぺク トル測定器 1 0で測定された赤外吸収スぺク トル について、 赤外領域内の少なく とも 2つの波数に該当するスぺク トルの発現を指 標として病気の種類や病状が診断される。
このように本実施形態によれば、 簡略な装置構成により病気の種類や病状を迅 速かつ正確に診断できる診断装置を実現することが可能となる。
なお、 上述した各実施形態では、 被検体が病気であるか否かを決定することを 中心に説明を行ったが、 本発明はこれに限らず、 病気の進行の程度も決定可能で ある。 具体例を挙げると、 癌細胞に特有な赤外吸収スぺク トルは、 その癌の転移 等によって変化すると考えられるため、 指標とするスぺク トルの波数を癌の部位 等に対応させて適宜に設定して、 摘出した細胞のスぺク トル解析を行えば、 癌の 進行の程度を決定することができる。 また、 このことは細菌やウィルスの感染に ついても同様に考えることが可能である。
次に、 本発明による薬剤のスクリ一ニング方法の実施形態について説明する。 図 3 3は、 本実施形態にかかる薬剤の開発方法を示すフローチャートである。 図 3 3に示す薬剤の開発方法では、 ステップ 2 0 1において、 新規な薬剤ゃ既 存の薬剤であって新たな作用 (副作用も含む) が期待される薬剤など (対象薬 剤) について、 例えば F T— I R等を使用し、 赤外領域についての吸収スぺク ト ルの測定が行われる。
次に、 ステップ 2 0 2では、 ステップ 2 0 1で測定された赤外吸収スペク トル について、 赤外領域内の少なくとも 2つの波数に該当するスぺク トルの発現を指 標として、 対象薬剤のスクリーユングが行われる。
具体的には、 例えば対象薬剤が抗癌剤である場合、 上述したように波数 1 2 6 1 . 4 c m— 1および 1 1 6 3 . 1 c m - 1等の複数の赤外吸収スペク トルを指標 として、 それらのうちの少なくとも 1つに一致する吸収スペク トルが、 対象薬剤 のスぺク トル測定結果に存在することを条件としてスクリ一ユングを実施する。 さらに、 例えば副作用として心筋毒性をもたない抗癌剤を選別するならば、 波数 1 2 1 7 . 0 c m - 1の吸収スペク トルを指標とし、 それに一致する吸収スぺク トルが対象薬剤についての測定結果に存在しないことを条件としてスクリーニン グを行えばよレ、。
また、 例えば対象薬剤が M R S Aに有効な抗生物質である場合には、 上述した 波数 1 0 7 6 . 2 c m— 1 1 9 5 . 8 c m— 1、 1 2 3 4 . 4 c m— 1および 1 2 6 5 . 2 c m—1等の赤外吸収スペク トルを指標として、 それらのうちの少な くとも 1つに一致する吸収スぺク トルが、 対象薬剤のスぺク トル測定結果に存在 することを条件としてスク リーニングを実施すればよい。 さらに、 例えば対象薬 剤が大腸菌に有効な抗生物質である場合には、 波数 1 2 5 9 . 4 c m— 1の赤外 吸収スぺク トルを指標としてスクリ一ニングを行ってもよい。
さらに、 例えば対象薬剤が K〇Sウィルスに有効な抗ウィルス剤である場合に は、 上述した波数 1 1 0 5 . 1 c m— 1および 1 1 2 2 . 5 c m— 1等の赤外吸収 スぺク トルを指標として、 それらのうちの少なく とも 1つに一致する吸収スぺク トルが、 対象薬剤のスぺク トル測定結果に存在することを条件としてスクリー二 ングを実施すればよい。
なお、 M R S Aに有効な抗生物質について指標とする吸収スぺク トルは上記の ものに限定されるものではない。 上記の値はバンコマイシンをサンプルとした測 定によって確認されたものにすぎず、 M R S Aに特有な他の吸収スぺク トルが存 在する可能性は高い。 そのような他のスペク トルが特定できれば、 バンコマイシ ンょりも有効な抗生物質の開発も期待できる。 また、 このことは大腸菌に有効な 抗生物質および K O Sウイルスに有効な抗ゥィルス剤についても同様である。 また、 ここでも、 ± 0 . 1 c m—1の測定精度を有する F T— I Rを使用する ものとして説明してきたが、 これよりも測定精度が劣る場合であっても、 薬剤の スク リーニングは可能であり、 具体的には ± 1 c m—1程度の測定精度が得られ ればよく、 指標とする吸収スペク トルの波数は、 上記の値の小数点以下の位を四 捨五入するようにしても構わない。 もちろん、 ± 0 . 1 c m— 1よりも優れた測 定精度の F T— I Rを使用することも可能であり、 この場合には、 上記の値に含 まれる範囲内の吸収スぺク トルを指標とすればよい。
このように、 本実施形態の薬剤のスク リーニング方法によれば、 対象薬剤につ いて、 スペク トル解析を行うという簡便な方法により、 癌細胞や細菌、 ウィルス に対して有効であるか否かを効率的に選別することができ、 また、 複数の波数に 該当する赤外吸収スぺク トルを指標として対象薬剤のスぺク トル測定結果を判断 処理することで、 より効率的なスク リーニングを実施することができる。 このよ うな方法は、 特に、 薬剤開発における 1次スクリーニング等に有効であると考え られる。 これにより、 薬剤の開発に要する時間およびコス ト等を大幅に削減する ことが可能である。 さらに、 本方法は、 既存の薬剤の副作用を除去する場合にも 非常に有効である。 すなわち、 薬剤の副作用は、 本来の作用に本質的なものと本 質的ではないものがあり、 その差異を従来の薬剤の開発手法で発見することは困 難であつたが、 本方法によれば、 上述した心筋毒性の場合のように、 副作用に特 異的なエネルギースぺク トルを特定することで、 その副作用が本来の作用に本質 的なものであるか否かを容易に判断することが可能になる: これにより副作用を 取り除いた薬剤の開発に要する時間およびコスト等も大幅に削減することができ る。
次に、 本発明による薬剤のスクリ一ニング装置の実施形態を説明する。
図 3 4は、 本実施形態にかかる薬剤のスクリ一ユング装置の構成を示すプロッ ク図である。
図 3 4において、 本装置 2は、 対象薬剤について、 吸収又は放出スぺク トルの 解析を行うスぺク トル解析手段としてのスぺク トル測定器 2 0と、 該スぺク トル 測定器 2 0の測定結果を基に対象薬剤のスクリーニングを行う選別手段としての 選別処理部 2 1 と、 から構成される。 ここでは、 スペク トル測定器 2 0として、 例えば、 赤外領域についての吸収スぺク トルを測定する F T— I R等を使用する。 また、 選別処理部 2 1には、 薬剤選別の指標とする赤外吸収スぺク トルに関する データが予め設定されている。
かかる構成のスクリーニング装置 2では、 スペク トル測定器 2 0により、 対象 薬剤についての赤外吸収スぺク トルの測定が行われ、 その測定結果が選別処理部 2 1に送られる。 選別処理部 2 1では、 前述のステップ 2 0 2の場合と同様にし て、 スぺク トル測定器 2 0で測定された赤外吸収スぺク トルについて、 赤外領域 内の少なく とも 2つの波数に該当するスぺク トルの発現を指標として対象薬剤の 選別が実施される。
このように本実施形態によれば、 対象薬剤について簡略な装置構成により効率 的に選別できるスク リ一ニング装置を実現することが可能となる。
なお、 上述した各実施形態では、 エネルギースぺク トルの解析を行う特定領域 を赤外領域として説明したが、 本発明はこれに限られるものではない。 細胞等の 系としてのエネルギー状態は、 電子遷移や分子の振動、 回転エネルギーとして、 紫外〜マイク口波の領域にあると予想されるため、 このような領域に本発明を応 用することも十分に可能であると考えられる。
また、 細胞等の系の吸収スぺク トルを測定する場合を示したが、 系の放出スぺ ク トルに着目し、 吸収スぺク トルの場合と同様にして本発明を適用することも可 でめ。。 産業上の利用可能性
本発明は、 病気の種類や病状を迅速かつ確実に決定する測定 ·検査の方法、 お よび、 そのような測定 ·検査を行う各種の装置として産業上の利用可能性が大で ある。 また、 本発明は、 各種の薬剤のスク リーニングを迅速かつ確実に行う方法、 および、 そのようなスクリーニングを行う各種の装置として産業上の利用可能性 が大である。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 被検体から得られた細胞について、 特定領域における吸収又は放出スぺク トルを解析し、 該スぺク トル解析の結果に従い、 前記特定領域内の少なくとも 2 つの波数に該当するスぺク トルの発現を指標として、 病気の種類及び Z又は病状 を決定することを特徴とする病気の種類及び Z又は病状決定方法。
2 . 前記特定領域が、 赤外領域を含む、 請求項 1に記載の病気の種類及びノ又 は病状決定方法。
3 . 前記被検体が、 癌であるか否かを決定する、 請求項 1又は 2に記載の病気 の種類及び Z又は病状決定方法。
4 . 前記指標とするスペク トルの波数の 1つが、 1 2 6 1 c m— 1である、 請 求項 3に記載の病気の種類及び Z又は病状決定方法。
5 . 前記細胞が、 特定の細菌を有しているか否かを決定する、 請求項 1又は 2 に記載の病気の種類及び Z又は病状決定方法。
6 . 前記特定の細菌が、 薬剤耐性菌である、 請求項 5に記載の病気の種類及び
Z又は病状決定方法。
7 . 前記細胞が、 特定のウィルスに感染しているか否かを決定する、 請求項 1 又は 2に記載の病気の種類及び Z又は病状決定方法。
8 . 被検体から得られた細胞について、 特定領域における吸収又は放出スぺク トルを解析するスぺク トル解析手段と、
該スぺク トル解析手段で得られたスぺク トル解析の結果に従い、 前記特定領域 内の少なくとも 2つの波数に該当するスぺク トルの発現を指標として、 病気の種 類及び Z又は病状を診断する診断手段と、
を備えて構成されたことを特徴とする病気の種類及び Z又は病状の診断装置。
9 . 対象薬剤について、 特定領域における吸収又は放出スぺク トルを解析し、 該スぺク トル解析の結果に従い、 前記特定領域内の少なくとも 2つの波数に該当 するスぺク トルの発現を指標として、 前記対象薬剤のスクリーニングを行うこと を特徴とする薬剤のスク リ一ニング方法。
1 0 . 前記特定領域が、 赤外領域を含む、 請求項 9に記載の薬剤のスク リ一二 "方法-
1 1. 前記対象薬剤が、 抗癌剤である、 請求項 9又は 1 0に記載の薬剤のスク リーユング方法 c
1 2. 前記指標とするスペク トルの波数の 1つが、 1 2 6 1 c m— 1又は 1 1 6 3 c m— 1である、 請求項 1 1に記載の薬剤のスクリ一ニング方法。
1 3. 前記対象薬剤が、 抗生物質である、 請求項 9又は 1 0に記載の薬剤のス クリ一二ング方法。
1 4. 前記抗生物質が、 薬剤耐性菌に有効なものである、 請求項 1 3に記載の 薬剤のスクリ一ニング方法。
1 5. 前記対象薬剤が、 抗ウィルス剤である、 請求項 9又は 1 0に記載の薬剤 のスク リ一二ング方法。
1 6. 対象薬剤について、 特定領域における吸収又は放出スペク トルを解析す るスぺク トル解析手段と、
該スぺク トル解析手段で得られたスぺク トル解析の結果に従い、 前記特定領域 内の少なくとも 2つの波数に該当するスぺク トルの発現を指標として、 前記対象 薬剤のスクリ一ニングを行う選別手段と、
を備えて構成されたことを特徴とする薬剤のスクリーユング装置。
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