针对对植入物的不良反应的筛查方法和化合物与流程

wear.journal of bone and joint surgery(br)2010；92
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b；以及pseudotumours associated with metal
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on
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metal hip resurfacings.pandit h,glyn
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jones s,mclardy
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smith p,gundle r,whitwell d,gibbons cl,ostlere s,athanasou n,gill hs,murray dw.j bone joint surg br.2008jul；90(7):847
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51)不限于金属对金属装置(jacobs jj,cooper hj,urban rm,wixson rl,della valle cj.what do we know about taper corrosion in total hip arthroplasty？jarthroplasty.2014；29(4):668
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9)。在过去的十年中，无论轴承组合(即，金属对塑料、陶瓷)如何，都有采用较大直径轴承作为标准的全球趋势(12th annual report.national joint registry of england and wales.2015)。然而，在这段时间内，容纳这些大直径头部(公锥/耳轴)的支撑结构的尺寸减小(langton dj,sidaginamale r,lord jk,nargol av,joyce tj.taper junction failure in large
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diameter metal
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on
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metal bearings.bone joint res.2012；1(4):56
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63)。我们已经观察到数名患者对这个界面
‑“
锥部连接”产生了严重的反应(langton dj,jameson ss,joyce tj,gandhi jn,sidaginamale r,mereddy p等人,accelerating failure rate of the asr total hip replacement.j bone joint surg br.2011；93(8):1011
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6)。
7.申请人认为，在接下来的十年中，将会出现关节置换术早期失败的全球性问题。因此，申请人已经确定，鉴定处于发生armd/altr风险最大的患者将是有益的，以便简化患者监视和/或考虑替代方法(在某些情况下)以避免潜在的灾难性患者反应。它还可以促进治疗性干预的发展。
8.根据本发明，提供了筛查对象以确定对金属碎片的不良反应(armd)或局部组织不良反应(altr)的可能性的方法，所述方法包括以下步骤：
9.i)使对象的生物样品和检测与不良反应(response/reaction)相关的标志物的存在和/或不存在的装置接触；
10.ii)确定所述对象是否具有与不良反应相关的标志物；以及任选地
11.iii)用治疗剂治疗所述对象以改善或预防不良反应。
12.对金属碎片的不良反应(armd)或局部组织不良反应(altr)，如alval，是一种新近描述的病理反应，其可以响应于植入的金属装置而发生，经常与显著的疼痛、残疾和不可逆的组织破坏相关。它是知之甚少的病况，但它可能影响全世界成千上万的具有金属植入物的患者。
13.虽然鉴于此类并发症已经极大地减少了mom髋部的使用，但越来越多的关于mop(金属对塑料)装置中alval的报道。可能的是，armd/altr很可能是并且几十年来一直是关节置换手术后原因不明的疼痛和患者满意度降低的被低估的来源。因此，提高对armd/altr的认识对于处于风险中的患者的当前管理，对于假体的未来发展以及可能的其它免疫介导的/炎性病况的研究和治疗是重要的。此外，它可能为由个体对某些化合物的基因决定的反应性指导的个体化关节置换开辟了一条新途径。例如，尽管有负面的宣传，但mom髋关节表面置换在较年轻的活跃男性患者中表现非常好。
14.与armd/altr相关的标志物可以包括以下中的任何一种或多种：与常见的自身免疫炎性病况相关的hla基因型。
15.与armd/altr相关的标志物可以包括以下的任何一种或多种：如类风湿性关节炎
(例如hla
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drb1*01、drb1*04、drb1*10(18,19))、乳糜泻(dqa1*05:01/dqb1*02:01)和/或克罗恩病(如hla
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drb1*07、hla
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drb1*0103、hla
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drb1*04和hla
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drb3*0301(20))。
16.与armd/altr相关的标志物可以包括以下等位基因中的任何一种或多种：hla
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drb1*01、drb1*04、drb1*10(18,19)、dqa1*05:01/dqb1*02:01、hla
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drb1*07、hla
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drb1*0103、hla
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drb1*04和hla
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drb3*0301(20)。
17.申请人已经确定某些hla基因型(申请人将其称为“前反应性(proreactive)”))与alval的发生相关，这些基因型与常见的自身免疫炎性病况相关，如类风湿性关节炎(例如hla
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drb1*01、drb1*04、drb1*10(18,19))、乳糜泻(dq.a1*05:01/dq.b1*02:01)和克罗恩病(如hla
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drb1*07、hla
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drb1*0103、hla
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drb1*04和hla
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drb3*0301(20))。
18.alval是淋巴细胞驱动的反应，与cocr合金相关，很少与不含钴的组分相关。
19.alval可导致广泛分布的不可逆的组织损伤。
20.当金属颗粒从假体中释放出来时，它们与载体蛋白结合以形成金属蛋白。金属蛋白在称为“吞噬作用”的过程中被树突细胞或巨噬细胞摄取。在吞噬后，将颗粒转运至溶酶体。在那里，它被酸化，并且颗粒碎裂成其构成肽链。在溶酶体，称为主要组织相容性复合物(mhc)的结构可以与这些肽之一结合。它在其被称为“肽结合沟”的结构的一部分中这样做。
21.在mhc分子已经以足够的稳定性结合片段后，mhc分子和新结合的肽行进至细胞的表面并且将肽“呈递”到外部环境(为此，巨噬细胞和树突细胞被称为“抗原呈递细胞”)。在这里，任何经过的淋巴细胞都可以结合该复合物，然后被激活，释放细胞因子并行进至抗原释放源。这种淋巴细胞“活化”是确定alval是否发生的关键步骤。
22.肽结合沟的三维结构在确定“呈递”哪些肽中是关键的。这种结构是基因编码的。一些个体具有编码非常不同的肽结合沟的基因，因此一些个体将对不同的抗原应答不同。
23.生物样品可以包括固体和/或流体样品。流体样品可以是血液样品、唾液或血液提取物样品。生物样品可以包括例如来自口腔的皮肤细胞。
24.所述方法可以是体外方法。
25.所述方法可以在关节置换术之前用于确定患者发生armd/altr相关障碍的风险和/或用于原位关节，与血液金属离子浓度组合用于确定armd/altr相关障碍的未来风险。
26.根据本发明的另一方面，提供了筛查用于预防或改善对象中对金属碎片的不良反应(armd)或局部组织不良反应(altr)的可能性的化合物的方法，所述方法包括鉴定干扰mhc介导的免疫应答的化合物的步骤。
27.根据本发明的另一方面，提供了用于预防或改善对象中对金属碎片的不良反应(armd)或局部组织不良反应(altr)的可能性的组合物。
28.所述组合物可以包含睾酮或其代谢前体。
29.优选地，样品是全血样品。
30.申请人已经反向设计化了数以千计的外植假体以确定在体内已经发生的磨损量。材料损失的总量被称为“体积磨损”。
31.申请人使用了现有的软件，如果输入了dqa1/dqb1基因组合，则计算机模拟所得肽结合沟形状。软件预测各种肽片段与每个可能的肽结合沟组合的结合强度。申请人发现，具有适于白蛋白的n末端肽片段的基因型的患者明显更可能发生alval。其它基因型与存在巨噬细胞下仅armd反应的疼痛相关。
32.使用回归统计模型，包括患者年龄和性别作为变量，申请人发明了估计患者发生armd(巨噬细胞占优势的或淋巴细胞占优势的(alval))的相对风险的手段。这可以在手术后用于建议随访策略，但也可以在手术前用于指导植入物选择。
33.hla基因(特别是ii类基因dqa1/dqb1)可以使用非侵入性方法收集，如从颊拭子收集。
34.极有可能的是进行alval反应的患者产生针对“抗原”的抗体。知道抗原将对基因确定的肽结合沟具有特定的亲和力，将允许使用血液测试来确定alval在处于风险的患者中是否活跃。
35.本发明的方法可以包括使用酶联免疫吸附测定(elisa)。
36.现在将参考所附的实施例和附图，仅通过举例来描述本发明，其中：
37.图1是显示测定某些等位基因对atcun结合物、mmbs结合物和非特异性结合的亲和力的实验结果的表；
38.图2显示了对atcun和mmbs的rank亲和力；
39.图3是总结从数据集中收集的数据结果的表；以及
40.图4是显示alval反应的可能性与乳糜泻标志物之间的相关性的表。
实施例
41.如前所述，切离的组织通常由顾问组织病理学家进行半定量分级(13,17)。从该患者池中，创建了三个列表：
42.一组磨损率最低的重度alval患者(a组)
43.一组暴露于高磨损的alval患者(b组)
44.一组没有alval发现的患者(c组)
45.这些患者的hlai类和ii类基因使用下一代测序进行测试，分辨率为6位数。
46.比较组别之间的基因型，来自先前研究的大约8500名患者作为背景群体。
47.显然，与c组和对照组相比，a组患者中某些dqa1/dqb1组合更常见。
48.与对照群体相比，鉴定和分离具有疼痛和低体积暴露磨损的c组患者显示出基因单倍型的异常分布。这些单倍型和与alval反应相关的那些单倍型相同。这表明这些患者是：1.在淋巴细胞浸润(alval)发生之前被捕获的，或者2.这些基因与高反应性巨噬细胞相关，能够在没有淋巴细胞募集的情况下引起不利的临床后遗症。
49.将这些组合输入到发布的软件中以确定基因编码的肽结合沟将以更大的亲和力结合哪些肽。
50.结果表明，存在某些相对常见的基因型，所述基因型使患者更容易对金属碎片产生临床上不利的淋巴细胞反应。在dqa1/dqb1基因座中发现等位基因，所述等位基因在发生alval的患者与未发生alval的那些患者之间显示出最明显的分布差异。在本研究开始时，由于alval与多种炎性自身免疫/自身免疫样病况(例如乳糜泻)共有的临床和病理学特征，我们关注基因组的这一领域。
51.结果看起来证实了我们的假设，即除了对颗粒碎片的非特异性，主要是巨噬细胞占优势的应答之外，这些mhc分子确实在淋巴细胞的募集中起关键作用。
52.alval的免疫遗传学
53.申请人聚焦于alvl发展相关的细胞反应的差异。我们特别关注alval有两个主要的临床原因，第一个是alval与血液金属离子检测之间的关系看起来是复杂的，并且离子浓度看起来不是判断病况的可靠诊断指标。第二个是alval度看起来是发生进行性和不可逆性软组织损伤的重要因素(如果不是最重要的话)。
54.淋巴细胞向巨噬细胞驱动的炎症区域的募集在于通过apc膜上的mhc ii分子处理颗粒碎片并将其呈递给cd4 t细胞。肽
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mhc结合是t细胞免疫原性的先决条件，多项研究已经显示mhc肽结合强度与肽免疫原性之间有很强的相关性。制备稳定的肽
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mhc复合物的肽在细胞表面上积累，并且已经显示肽
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mhc复合物的总数对于t细胞活化是重要的。
55.当颗粒物质被巨噬细胞摄取时，在溶酶体中产生的肽片段竞争mhc分子的结合沟。
56.申请人认为apc呈递的引发淋巴细胞募集的抗原(表位)是来源于白蛋白
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co金属蛋白分解的肽。在alval和非alval患者组之间频率不同的其它mhc ii基因将针对白蛋白衍生的肽显示出更大的相对结合亲和力。因此，考虑到更年轻的人和男性看起来赋予的保护，睾酮衍生的肽可能与白蛋白竞争这些结合位点。
57.每名患者具有四个潜在的dqa1/dqb1组合。因此，当研究三维结构的效果时，仅孤立地研究一些结构单元(即通过简单比较患者组之间单个基因的等位基因频率)是不理想的。通过计算理论结合亲和力，产生了对患者基因组成的定量测量，这超出了将患者标记为纯合/杂合/缺乏单独等位基因的经典方法。
58.申请人发现特别适于结合白蛋白片段的dq分子与alval的发展显著相关。相反地，以更高亲和力结合睾酮片段的dq分子与alval的发展呈负相关。特别重要的是，我们认为，与顺式组合相比，反式的dq同种型对统计建模的影响相对较小。顺式dq同种型更容易形成，在细胞膜上更多，并且被认为对于t细胞活化更重要。
59.白蛋白结合和抗原呈递
60.在抗原识别和淋巴细胞活化后，趋化因子释放导致流体渗出物的产生，在关节液中形成更高浓度的白蛋白。因此，可能开始恶性循环，淋巴细胞对以更大的数量存在的抗原敏感。蛋白结合的金属的分数的增加也会导致更大量的金属通过淋巴系统而不是直接通过滑膜离开关节，较小的溶质和离子能够通过滑膜离开关节。
61.睾酮的调节作用
62.性激素在免疫调节中起重要作用。此外，睾酮以与从低磨损mom装置产生的金属离子的浓度相当的浓度存在于健康和关节炎关节的滑液中。睾酮的很大一部分是白蛋白结合的，这意味着被巨噬细胞和树突细胞消化的颗粒可能含有不同量的co、cr、白蛋白和睾酮衍生的肽。滑液中性腺类固醇水平显示出与年龄成反比。显然，性激素对免疫应答的调节是极其复杂的。然而，我们认为女性和老年患者可能更易受alval影响的原因之一可能是由于他们降低的滑膜睾酮浓度和因此降低的对mhc结合空间的竞争。