ES2317656T3 - Cribado prenatal del sindrome de down utilizando gonadotropina hiperglicosilada. - Google Patents

Cribado prenatal del sindrome de down utilizando gonadotropina hiperglicosilada. Download PDF

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Abstract

UN PROCEDIMIENTO PARA LA SELECCION PRENATAL DEL SINDROME DE DOWN REPRESENTA ANALIZAR LA GONADOTROPINA HIPERGLUCOSILADA EN MUESTRAS BIOLOGICAS DE ANALISIS, TALES COMO ORINA, PLASMA O SUERO OBTENIDOS DE MUJERES EMBARAZADAS. LA GONADOTROPINA HIPERGLUCOSILADA COMPRENDE UNA POBLACION VARIANTE DE GONADOTROPINA GOLIONICA, SUBUNIDAD- BE LIBRE DE GONADOTROPINA GOLIONICA, FRAGMENTO DEL NUCLEO- BE Y/O SUBUNIDAD- AL LIBRE QUE MUESTRA D IFERENCIAS EN EL CONTENIDO DE CARBOHIDRATOS RESPECTO A LO OBSERVADO EN MUESTRAS OBTENIDAS DE MUJERES EMBARAZADAS QUE TIENEN FETOS NORMALES. LA OBSERVACION CUALITATIVA O CUANTITATIVA DE DIFERENCIAS EN EL CONTENIDO DE CARBOHIDRATOS DE LA POBLACION DE GONADOTROPINA HIPERGLUCOSILADA RESPECTO A LAS MUESTRAS DE CONTROL CORRESPONDIENTES QUE CONTIENEN UNA POBLACION DE GONADOTROPINA NORMAL, O LA OBSERVACION DIRECTA DE LA ESPECIE VARIANTE OBSERVADA EN EL SINDROME DE DOWN INDICA QUE EL FETO DE LA MUJER SUFRE EL SINDROME DE DOWN. ENTRE LOS SELECCIONADORES TIPICOS SE INCLUYEN LOS ANALISIS DE LOS CARBOHIDRATOS, INMUNOENSAYOS O COMBINACIONES DE DICHOS PROCEDIMIENTOS. ALGUNAS REACCIONES EMPLEAN UNA LECTINA, COMO POR EJEMPLO LA CONCANAVALINA A REACTIVA A LA MITAD CARBOHIDRATO; OTRAS EMPLEAN ANTICUERPOS DE AL MENOS UNA ESPECIE DE GONADOTROPINA HIPERGLUCOSILADA.

Description

Cribado prenatal del síndrome de Down utilizando gonadotropina hiperglicosilada.
Campo técnico
La presente invención se refiere a un ensayo para el cribado del síndrome de Down de mujeres embarazadas.
Se ha sugerido un triple cribado de \alpha-fetoproteína, gonadotropina coriónica y estrógeno no conjugado en suero para el diagnóstico prenatal del síndrome de Down (Bennet, JC and Plum, F., Cecil's Textbook of Medicine, W.B. Saunders, Philadelphia, 1996, p.165). Sin embargo, permite la detección de entre solamente el 60% y el 65% de los fetos con el trastorno genético y da un 5% de resultados falsos positivos. También está limitado al segundo trimestre del embarazo (entre 15 y 24 semanas de gestación) y ha resultado caro ya que se han impuesto tarifas de licencia significativas sobre los laboratorios que realizan análisis de gonadotropina coriónica humana que utilizan los procedimientos convencionales [Auxter, S., Clin. Labor. News 23:1-3 (1997)].
El diagnóstico prenatal definitivo de las anormalidades cromosómicas fetales que conducen al síndrome de Down, que afecta 1 de cada 700 nacimientos, implica típicamente, en su lugar, el cultivo de amniocitos durante la gestación del trimestre intermedio. El procedimiento implica la aspiración de pequeñas muestras de fluido amniótico (amniocentesis), el cultivo de las células fetales comprendidas en el fluido y la determinación del cariotipo de dichas células y por tanto del feto. Los indicios principales para la aplicación de este procedimiento de detección de anormalidades cromosómicas son la edad materna (generalmente se ofrece a todas las madres mayores de 35 en el momento del parto), la presencia de una anormalidad cromosómica parental o una historia materna con una criatura trisómica o de fetos abortados con cariotipo trisómico. También se ha utilizado en el diagnóstico prenatal la aspiración transcervical de las vellosidades coriónicas (muestreo de las vellosidades coriónicas, o CVS).
Aunque los dos procedimientos han demostrado ser relativamente seguros y fiables, es generalmente aceptado que implica cierto riesgo, que comprende el riesgo de aborto y, en el caso de CVS, también el riesgo de hipoplasia de miembros para los bebes que nacen después del procedimiento. Resultaría preferido disponer de otros procedimientos de cribado para fetos con el síndrome de Down en mujeres embarazadas, en particular cribados sensibles que no sean invasivos. La mayoría de los casos de síndrome de Down tiene lugar en mujeres más jóvenes embarazadas, las que están por debajo de los 35 en el momento esperado para el parto, o en la mayoría de los embarazos. Se necesitan ensayos menos invasivos que utilicen muestras de suero u orina con el fin de identificar a los que corren un riesgo elevado de embarazos con síndrome de Down, que no quiera correr el riesgo de la amniocentesis o CVS.
Antecedentes de la invención
La gonadotropina coriónica humana (hCG) es un hormona glicoproteína segregada en cantidades relativamente elevadas por las células tropoblásticas de la placenta [Masure, H.R., et al., J. Clin. Endocrinol. Metab. 53:1014-1020 (1981)]. La hCG está compuesta de dos subunidades diferentes, \alpha (92 aminoácidos y dos oligosacáridos N-enlazados) y \beta (145 aminoácidos y dos oligosacáridos N-enlazados y 4 oligosacáridos O-enlazados), unidas no covalentemente y se detecta en el suero y la orina de las mujeres embarazadas y en las que tienen enfermedad tropoblástica (lunar hidatidiforme y coriocarcinoma). Las subunidades \alpha- y \beta-libres, la hCG degradada y las moléculas de subunidad-\beta se detectan también en las muestras de suero y orina [Birken S., et al., Endocrinology 122:572-583 (1988)]. Las moléculas degradadas comprenden hCG cortada y subunidades-\beta cortadas libres, cada una de ellas cortada entre los residuos 47 y 48 de la subunidad-\beta (o menos frecuentemente entre los residuos 43 y 44 o 44 y 45), subunidades-\beta cortadas a las que falta toda o parte de la secuencia C-terminal (\beta93-145) y, un producto terminal de degradación que comprende dos fragmentos, secuencia 6-40 y 55-92 de la subunidad-\beta, unidas por puentes disulfuro, que se encuentra principalmente en las muestras de orina (Figura 1). El producto de degradación terminal no comprende partes de oligosacárido O-enlazados y oligosacáridos N-enlazados degradados, uno o dos pentasacáridos N-enlazados en comparación con los dos undecasacáridos de las subunidades-\beta libres y de la hCG (Figura 2A). El producto de degradación terminal se denominó fragmento de nuclear-\beta [núcleo-\beta, Blithe, D., et al., Endocrinology 122:173-180 (1988)], en primer lugar debido a su tamaño (aprox. 9.000 dalton; hCG tiene 37.000 dalton) y en segundo lugar debido a que retiene la inmunoreactividad en radioinmunoensayos al antisuero contra hCG\beta o al núcleo de la subunidad-\beta (en comparación con el C-terminal u otros) [Birken, et al., y Masure, et al., citados anteriormente). Durante la mayor parte del embarazo, el fragmento nuclear-\beta es la principal molécula relacionada a subunidad-\beta de la hCG en las muestras de orina.
La subunidad-\beta libre de suero u orina tiene tres orígenes: sección directa de los tropoblastos, disociación lenta de la hCG circulante en subunidades \alpha- \beta- libres y mediante el corte de la hCG por los enzimas de los macrófagos y neutrófilos asociados al tejido tropoblástico y la más rápida disociación de la hCG cortada circulante (Figura 1). La subunidad-\beta libre puede ser cortada por enzimas cortantes en la circulación. El fragmento nuclear-\beta de lo orina parece que se origina mediante la degradación de la subunidad-\beta libre cortada en el riñón.
A finales de los 1980, se desarrolló el ensayo de marcador triple mencionado anteriormente con el fin de cribar los embarazos de síndrome de Down. Se combinó la edad materna con las mediciones de hCG, \alpha-fetoproteína y estriol no conjugado [Bogart, MH., et al., Prenat. Diagn. 7:623-630 (1987)], patente US nº 4.874.693 de Bogart, Wald, NJ., et al., Br. J. Obstet. Gynaecol. 95:334-341 (1988) y Canick, JA., J. Clin. Immunolassay 13:30-33 (1990)]. Más recientemente, se han introducido ensayos de subunidad-\beta libre en suero y de combinaciones de subunidad-\beta-\alpha-fetoproteína libres como procedimientos alternativos de cribado del síndrome de Down [Macri, JN., et al., Am. J. Obstet. Cynecol. 163:1248-1253 (1990) y Spencer, K., et al., Ann. Clin. Biochem. 30:394-401 (1993)]. El mejor ensayo de combinación de subunidades-\beta libres en suero o el ensayo óptimo de tres marcadores, detectan solamente entre el 60 y el 65% de los casos de síndrome de Down, con una proporción del 5% en falsos negativos. Con estas proporciones de detección y falsos positivos, se necesita realizar aproximadamente 80 amniocentesis para detectar un solo caso de síndrome de Down y se pierde un número significativo de casos de síndrome de Down [Cole, LA, et al., Prenatal Diagnosis 17:607-614 (1997)]. Existe la necesidad de una mejora en los procedimientos de cribado prenatal.
La patente US nº 4.874.693 se refiere a un procedimiento destinado a cuantificar la hormona gonadotropina coriónica humana (hCG) sola o en combinación con la subunidad alfa libre de hCG (alfa-hCG).
La patente US nº 5.252.489 se refiere a un procedimiento destinado a detectar el síndrome de Down fetal (trisomía 21), trisomía 13, trisomía 18 y otras anormalidades cromosómicas durante el cribado prenatal mediante el análisis de muestras de sangre seca de mujeres embarazadas. La patente US nº 5.252.489 se refiere a la medición de la gonadotropina coriónica humana.
Howanitz JH [Archives of Pathology and Laboratory Medicine:117(4):369-72, 1993 April] revisa la influencia de las formas de hormonas polipeptídicas sobre los resultados de los inmunoensayos.
Jauniaux, E., et al., [Journal of Endocrinology 148(1):27-31, 1996 January] se refiere a la cantidad total de subunidades alfa y beta circulantes de la gonadotropina coriónica en las trisomías 21 y 18 del primer trimestre.
Sumario de la invención
Un objetivo de la presente invención consiste en proporcionar un ensayo para el cribado prenatal de los embarazos de síndrome de Down.
Otro objetivo más específico de la presente invención consiste en proporcionar un ensayo sensible, no invasivo de fetos de síndrome de Down en mujeres embarazadas.
Otro objetivo adicional de la presente invención consiste en proporcionar una mejora del ensayo de marcador triple que muestra una disminución de la proporción de falsos positivos.
Estos y otros objetivos se consiguen mediante la presente invención, que proporciona un nuevo procedimiento de cribado de la presencia o ausencia de síndrome de Down en los fetos de mujeres embarazadas que comprende determinar la presencia de síndrome de Down mediante la observación de gonadotropina hiperglicosilada en una muestra biológica de ensayo proporcionada por la mujer embarazada. Esto, típicamente implica medir la concentración de gonadotropina hiperglicosilada, su subunidad-\beta libre, su subunidad-\alpha libre y/o su fragmento nuclear-\beta en la muestra de ensayo y determinar la presencia de síndrome de Down mediante la observación de que la concentración en la población de la muestra de ensayo difiere de la población normal de gonadotropina hiperglicosilada o subunidad-\alpha libre o subunidad-\beta libre o fragmento nuclear-\beta y/o es la misma que, o similar a, la población de un síndrome de Down. En una forma de realización preferida, la muestra de ensayo es orina, saliva, plasma o suero, la población comprende hCG hiperglicosilada, fragmento nuclear-\beta, subunidad-\alpha libre, subunidad-\beta libre y mezclas de las mismas y cualquier diferencia entre las propiedades observadas en las muestras normales y las de síndrome de Down reflejan diferencias observadas en el contenido en carbohidrato de los glicopolipéptidos y/o glicopéptidos.
Se utiliza generalmente el análisis de composición o estructural de carbohidratos, inmunoensayo y la combinación de estos procedimientos. En algunas formas de realización se determina la hiperglicosilación de la gonadotropina directamente mediante el ensayo de por lo menos una especie hiperglicosilada, es decir, hCG modificada, subunidad-\beta libre, subunidad-\alpha libre, y/o fragmento nuclear-\beta. Estas cribas típicamente utilizan un anticuerpo monoclonal, policlonal, o de fusión a fago contra una especie de hCG hiperglicosilada o de carbohidrato modificado en un ELISA, transferencia Western o semejante. En otra forma de realización, se observan elevados niveles de monosacáridos en las muestras positivas a síndrome de Down. Otras cribas utilizan lectinas que se unen a las partes carbohidrato, cromatografía, ensayos químicos o electroforéticos o de enfoque isoelectroforético que detectan modificaciones de la glicosilación de la hCG. Las lectinas se pueden utilizar también con el fin de separar y/o concentrar antes del inmunoensayo especies de hCG con partes de carbohidrato aberrantes.
Descripción de las figuras
La figura 1 es un dibujo lineal esquemático que ilustra las estructuras de moléculas relacionadas a hCG. Las líneas gruesas representan el esqueleto peptídico, los números indican posiciones de aminoácidos y las líneas delgadas indican la posición de los puentes de disulfuro. Las letras indican monosacáridos en cadenas laterales de oligosacáridos. S = ácido siálico; G = galactosa; A = N-acetilglucosamina; M = manosa y L = N-acetilgalactosamina.
La Figura 2 muestra un dibujo esquemático de oligosacáridos N-enlazados. Las estructuras en la Figura 2A ilustran los oligosacáridos N-enlazados en hCG del embarazo normal, sus subunidades-\beta y subunidades-\alpha libres. La estructura de la Figura 2B muestra un oligosacárido N-enlazado degradado en un fragmento nuclear-\beta de un embarazo normal. La estructura en la Figura 2C indica los oligosacáridos O-enlazados de hCG en un embarazo normal así como su subunidad-\beta libre. Las abreviaciones utilizadas son Man se refiere a manosa, Gal se refiere a galactosa, GlcNac se refiere a N-acetilglucosamina, Fuc se refiere a fucosa y GalNAc a N-acetilgalactosamina. Las variables se indican mediante \pm.
La Figura 3 ilustra oligosacáridos N-enlazados y O-enlazados en especies hCG anormales que se encuentran elevadas en el síndrome de Down y/o trastornos patológicos relacionados tales como coriocarcinoma. La Figura 3A muestra oligosacáridos N-enlazados de la gonadotropina hiperglicosilada y su subunidad-\beta libre y subunidad-\alpha libre. La Figura 3B muestra oligosacáridos N-enlazados en el fragmento nuclear-\beta de gonadotropina hiperglicosilada. La Figura 3C muestra oligosacáridos O-enlazados en gonadotropina hiperglicosilada y su subunidad-\beta libre. Las abreviaciones son las mismas que se utilizaron en la Figura 2.
La Figura 4 es una gráfica de la reactividad del anticuerpo monoclonal B152 en un inmunoensayo de hCG hiperglicosilada en muestras de orina tomadas a los intervalos periódicos indicados de 130 mujeres embarazadas con fetos normales (\bullet) y 9 mujeres embarazadas con fetos de síndrome de Down (\circ). Las medianas se determinaron y las muestras se expresaron como múltiplos de las medianas de los embarazos normales. Se ajustó una curva Gausiana logarítmica a las medianas de los embarazos normales ajustados a la edad gestacional (50 centil). También se determinó el 95 centil.
Descripción detallada de la invención
La presente invención se basa en la observación de perfiles aberrantes de carbohidrato en especies hCG (gonadotropina hiperglicosilada) obtenidas del suero o la orina de mujeres embarazadas portadoras de fetos con síndrome de Down, pero no de mujeres portadoras de fetos normales.
En la práctica de la presente invención, la presencia o ausencia de síndrome de Down en el feto de una mujer embarazada se determina mediante un procedimiento que comprende un ensayo de gonadotropina hiperglicosilada en una muestra biológica de ensayo proporcionada por una mujer embarazada. Esto típicamente implica la determinación de si la composición o propiedades físicas de la población de gonadotropina coriónica en la muestra de ensayo difieren de las de una muestra control correspondiente que comprende una población de gonadotropina coriónica normal y/o que la muestra comprende niveles elevados de por lo menos de una especie de la población de gonadotropina hiperglicosilada observada en el síndrome de Down.
Tal como se utiliza en la presente memoria "población de gonadotropina coriónica" comprende gonadotropina coriónica, subunidad-\alpha, subunidad-\beta, fragmento nuclear-\beta y mezclas de los mismos, y específicamente comprende composiciones anormales de monosacáridos en sus partes de oligosacárido o están hiperglicosiladas tales como las observadas en las poblaciones de hCG de síndrome de Down. El término "gonadotropina hiperglicosilada" comprende genéricamente estas últimas especies dentro de la población de gonadotropina coriónica, que comprende gonadotropina hiperglicosilada, gonadotropina cortada, subunidad-\alpha, subunidad-\beta, fragmento nuclear-\beta y mezclas de uno cualquiera de estos que muestran perfiles aberrantes de carbohidratos y/o niveles aberrantes de carbohidratos en comparación con los niveles normales.
La hCG y los fragmentos nucleares-\beta se utilizan en muchas formas de realización. Es una ventaja de la presente invención que el suero del embarazo comprende grandes cantidades de hCG. La hCG da cuenta de más del 99% de la inmunoreactividad-\beta total en el suero del embarazo.
De manera similar, la orina del embarazo comprende una amplia población de fragmento nuclear-\beta. Desde luego, la población nuclear-\beta puede dar cuenta de hasta el 70% de la inmunoreactividad-\beta total en la orina del embarazo [Blithe, et al., citado anteriormente]. Así, en una forma de realización preferida, la presente invención proporciona un procedimiento de cribado de las especie abundantes, hCG en el suero y del fragmento nuclear-\beta en la orina y de las que son de fácil detección utilizando procedimientos estándares que comprenden inmunoensayos y procedimientos clínicos semejantes descritos por Birkin, et al., y Blithe et al., mencionados anteriormente e ilustrados en la presente memoria, o, debido a las modificaciones observadas en la porción de carbohidrato de las especies de hCG del síndrome de Down, el análisis de carbohidratos tales como la utilización de una lectina específica al carbohidrato, o la utilización de ensayos de la composición de monosacáridos, electroforesis o enfoque isoelectroforético destinados a detectar modificaciones de la glicosilación. Algunas especies modificadas observadas en el síndrome de Down y embarazos aberrantes relacionados se ilustran en la Figura 3 y se describen en Elliott, MM, et al., [Endocrine J., 7 (1997)]. Se advierte que muchas especies hiperglicosiladas de hCG de síndrome de Down tienen, en lugar de la estructura bianternaria sialillactosamina (NeuAc-Gal-GlcNAc) enlazada a un núcleo de manosa en la subunidad-\beta de hCG (Figura 2), estructuras triantenarias con una sialillactosamina adicional (Figura 3A). Otras características de hiperglicosilación comprenden niveles incrementados de oligosacáridos N-enlazados que comprenden fucosa (en oposición a estar libres de fucosa) y estructuras de hexasacárido en los lugares de carbohidratos O-enlazados de las subunidades-\beta (Figura 3C). La hiperglicosilación está por consiguiente significativamente elevada en las especies de hCG de síndrome de Down.
Se puede utilizar una muestra biológica cualquiera en los procedimientos de la presente invención, comprendiendo, pero no exclusivamente, orina, saliva, suero, plasma, lágrimas y fluido amniótico. La saliva, orina, plasma o suero resultan preferidos debido que las muestras son mas voluminosas y el muestreo no implica riesgo de daño al feto. La orina obtenida de las mujeres embarazadas en su primer (generalmente definido como de aproximadamente la semana 9 a la semana 13, 6 días) o segundo trimestre (generalmente definido como aproximadamente 14 a 28 semanas) es particularmente preferida en algunas formas de realización. Es una ventaja de la presente invención que las muestras se puedan analizar en el primer trimestre, más temprano en el embarazo de lo que se describió en los procedimientos anteriores para ensayar la disfunción placentaria tal como se describe en la patente US nº 4.874.693 citada anteriormente (18 a 25 semanas). Un procedimiento de cribado adecuado para utilización entre las semanas de gestación 11 a 19, por ejemplo, se ilustra en los Ejemplos siguientes y en la Figura 4.
Los cribados de síndrome de Down de la presente invención utilizan generalmente análisis de cabohidratos, inmunoensayos o combinaciones de estos procedimientos con el fin de detectar la hiperglicosilación de la gonadotropina, pero en la práctica de la presente invención se puede utilizar cualquier ensayo que funcione para determinar cualitativamente o cuantitativamente las modificaciones en la concentración de gonadotropina hiperglicosilada en las muestras respecto a los niveles normales y/o detectar partes de carbohidrato de hCG anormales en la población de gonadotropina de la muestra. Resulta preferido el ensayo directo de por lo menos un miembro de la población de gonadotropina coriónica modificada del síndrome de Down. Algunas cribas utilizan lectinas que ensayan las partes de carbohidrato, cromatografía, ensayos químicos, electroforesis o enfoque isoeléctrico que detectan modificaciones de la glicosilación de hCG y/o anticuerpos a la hCG hiperglicosilada o con carbohidrato modificado.
Los inmunoensayos comprenden, pero sin quedar limitado a estos, ensayos que utilizan anticuerpos específicos a gonadotropinas hiperglicosiladas generados mediante procedimientos estándares y ensayos que utilizan anticuerpos no definidos específicamente obtenidos mediante inyecciones ciegas de hCG de síndrome de Down o hCG de coriocarcinoma en animales de ensayo mediante procedimientos estándares. Se puede utilizar en inmunoensayos de la presente invención cualquier tipo de fago de fusión, anticuerpo monoclonal o policlonal, siempre que los anticuerpos se puedan utilizar de modo reproducible como marcadores de las modificaciones de las especies de hCG hiperglicosilada del síndrome de Down sin reconocer las especies normales, o como mediciones de los diferentes niveles observados en las poblaciones normales y modificadas, y específicamente comprende anticuerpos a las partes de carbohidrato modificado de los fragmentos. En el inmunoensayo descrito a continuación en la presente memoria se utiliza un anticuerpo referido como B152 que reconoce hCG hiperglicosilada cortada de un paciente de coriocarcinoma pero no detecta hCG normal.
En un ensayo inmunométrico típico de la presente invención, se utiliza un anticuerpo específico para una modificación de hiperglicosilación tal como el B152 como anticuerpo de captura con un segundo anticuerpo marcado a hCG, fragmento-\beta nuclear, subunidad-\alpha y/o subunidad-\beta con el fin de proporcionar el ensayo con su especificidad polipeptídica. El marcaje en el segundo anticuerpo comprende una etiqueta química cualquiera, radioactiva, de lantánido, colorante, o genética utilizada en ensayos de inmunoabsorbente unido a enzima (ELISA), transferencia Western y otros ensayos inmunométricos e inmunoensayos específicos y sensibles utilizados en la técnica conocida. Estos comprenden conjugar el anticuerpo con peroxidasa de rábano o fosfatasa alcalina que generalmente se miden con facilidad, típicamente utilizando sustratos colorimétricos, fluorométricos o luminescentes. Las etiquetas genéticas comprenden luciferasa de luciérnaga, utilizada debido que la luciferasa produce una molécula bioluminescente cuando se incuba con su sustrato, luciferina. En las formas de realización alternativas se utiliza un tercer anticuerpo con el fin de detectar la presencia de los demás anticuerpos.
Otras formas de realización utilizan el anticuerpo péptido-específico como anticuerpo de captura y el anticuerpo específico a la gonadotropina hiperglicosilada o con carbohidrato modificado y/o a una parte de carbohidrato anormal del mismo comprende el segundo anticuerpo marcado en el inmunoensayo descrito anteriormente. Los inmunoensayos de competición que utilizan anticuerpos tales como el B152 también se pueden utilizar para detectar competitivamente la gonadotropina hiperglicosilada. Se pueden utilizar formas de realización alternativas que utilizan concanavalina A u otras lectinas carbohidrato-específicas en lugar del anticuerpo de captura o anticuerpo marcado. Algunas formas de realización utilizan una lectina o procedimiento cromatográfico con el fin de extraer hCG de carbohidrato modificado antes de un inmunoensayo.
El análisis de carbohidrato comprende la observación cualitativa de las diferencias en las propiedades físicas entre las poblaciones de hCG normal y de síndrome de Down descritas a continuación en los Ejemplos de la presente memoria, la identificación de carbohidratos utilizando lectinas vegetales específicas a las diferentes modificaciones de las partes de carbohidrato de la hCG de síndrome de Down obtenidas mediante los procedimientos estándares de cribado de lectinas, o cualquier otra forma de procedimiento de huella digital que comprende análisis cuantitativo o cualitativo de la composición de carbohidratos. Un ejemplo que utiliza concanavalina A unida a un soporte sólido, que se une a tres unidades de manosa de la parte de carbohidrato de la hCG (Figura 2) se utiliza en una forma de realización ilustrada a continuación en la presente memoria, pero se puede utilizar una lectina cualquiera que muestre unión diferencial a la especie de hCG hiperglicosilada en comparación con la hCG normal en los procedimientos que comprenden la presente invención.
En una forma de realización, por ejemplo, la presencia o ausencia de síndrome de Down en el feto de una mujer embarazada se determina mediante un procedimiento que comprende determinar el contenido en carbohidrato de la hCG en una muestra de ensayo de orina, saliva, plasma o suero, preferentemente suero u orina, de la mujer, comparar el contenido en carbohidrato así obtenido al contenido en carbohidrato de la correspondiente muestra control que comprende una población de hCG normal y determinar la presencia de síndrome de Down mediante la observación de que el contenido en carbohidrato de la población de hCG difiere de el de la muestra control. Resulta preferido observar un incremento de por lo menos aproximadamente el 25%, preferentemente de por lo menos aproximadamente el 50% en el nivel de por lo menos una especie hiperglicosilada. La observación de especies aberrantes no observadas en absoluto en las muestras de hCG normal tales como las descritas en la Figura 3 es particularmente preferida.
En una forma de realización del procedimiento, la presencia de síndrome de Down se determina mediante la observación de que el contenido en monosacáridos en la muestra de ensayo es elevado en comparación con la muestra control. Esto puede implicar una observación de diferencias en patrones de elución tales como los descritos más adelante, o un análisis de N-acetilglucosamina. En un análisis típico se observa un incremento de por lo menos el 50%.
Por el contrario, las propiedades de la población de gonadotropina coriónica en una muestra se determinan utilizando ensayos de electroforesis, enfoque isoelectroforético que detectan modificaciones de glicosilación de hCG, cromatografía y combinaciones de estos procedimientos. Los procedimientos cromatográficos comprenden los que utilizan interacciones hidrófobas u otra cromatografía de ligando, tal como la que utiliza Blue Dextran Sepharosa® ilustrada a continuación en la presente memoria, pero se puede utilizar un procedimiento cualquiera de comparación de las propiedades físicas de los glicopolipéptidos o glicopéptidos, por ejemplo, la observación simple cualitativa de las diferencias en los patrones de elución. Esto comprende de manera no limitativa, cromatografía de columna, cuentas recubiertas, placas o tubos de ensayo recubiertos, enlace diferencial, extracciones y semejantes y combinaciones de estos procedimientos. Es una ventaja de la presente invención que cuando se ensaya para el fragmento nuclear-\beta, los marcadores son pequeños y solubles.
Las poblaciones normales de gonadotropina coriónica utilizadas como controles en muchos procedimientos de cribado de la presente invención se pueden obtener o clonar a partir de mujeres con fetos de cariotipo normal, u obtenerse comercialmente. El fragmento nuclear-\beta por ejemplo, se puede extraer de preparaciones de hCG obtenidas de Organon, Diosynth Division (Oss, Holland) tal como describen Birken, et al., citado anteriormente.
Los procedimientos de cribado de la presente invención se pueden utilizar solos o en combinación con otros procedimientos de cribado. Otros procedimientos de cribado comprenden, pero sin quedar limitados a ellos, mediciones de estriol conjugado y/o no conjugado, ensayos de hCG, análisis de fragmento nuclear-\beta, análisis de subunidad-\beta libre o de subunidad-\alpha libre, análisis de PAPP-A o CA125, análisis de \alpha-fetoproteína, análisis de inhibina, observaciones de células fetales en suero y ultrasonidos. Es una ventaja de la presente invención que el procedimiento pueda reemplazar las determinaciones de hCG actualmente utilizadas en el ensayo de marcador triple descrito anteriormente, mejorando de este modo su sensibilidad y fiabilidad. Tal como se mencionó anteriormente, la utilización de un procedimiento de la presente invención como sustituto de los ensayos convencionales de hCG en el ensayo de marcador triple u otros ensayos, proporciona la ventaja adicional de un ensayo temprano del síndrome de Down debido a que las cribas de hCG hiperglicosilada se pueden utilizar en el primer trimestre del embarazo. Con un diagnostico temprano la mujer tiene la opción de terminar el embarazo temprano mediante procedimientos no quirúrgicos, con una mínima mortalidad o pérdida de fertilidad.
Ejemplos
Lo expuesto a continuación se proporciona a título ilustrativo y explicativo de la presente invención de manera no limitativa.
Ejemplo 1
Se buscaron asideros adicionales para distinguir entre el fragmento nuclear-\beta del embarazo normal y de síndrome de Down. Se purificaron muestras de fragmento nuclear-\beta de la orina de 6 mujeres embarazadas del segundo trimestre, 3 con cariotipo normal y 3 de síndrome de Down, así como también 2 muestras de 2 pacientes diabéticos con cariotipo normal. Se extrajo fragmento nuclear-\beta con 2 volúmenes de acetona a 4ºC. Los precipitados de acetona se recogieron, se secaron y se suspendieron en tampón fosfato-disolución salina (PBS). Las muestras se aplicaron a una columna de Blue Dextran-Sepharosa^{TM} (Pharmacia) se lavaron con PBS y a continuación se eluyeron consecutivamente con PBS conteniendo 0,6 M NaCl y a continuación con PBS conteniendo 1,0 M NaCl. El nivel de fragmento nuclear-\beta se midió en los eluidos. Las 3 muestras de fragmento nuclear-\beta de síndrome de Down se eluyeron de las columnas de Dextran Blue Sepharose en el PBS que comprendía 0,6 M NaCl, mientras que las 5 muestras de cariotipo normal se eluyeron de la misma columna en la siguiente etapa, con PBS que contenía 1,0 M NaCl. Esto demuestra una diferencia en las propiedades físicas del fragmento nuclear-\beta de síndrome de Down.
Se realizó el análisis de la secuencia peptídica N-terminal de los fragmentos purificados obtenidos de 2 de las muestras individuales de fragmento nuclear-\beta de síndrome de Down, 1 muestra control individual de fragmento nuclear-\beta y 1 muestra de fragmento nuclear-\beta purificado de la orina control reunida. Las muestras purificadas dieron todas ellas una secuencia de péptido N-terminal idéntica a la descrita por Birken, et al., citado anteriormente. Las muestras control individual y la reunida tuvieron una composición de carbohidrato (residuos: 3 manosa, 0,5 fucosa y 2 N-acetilglucosamina) idéntica a la descrita por Blithe, et al., mencionado anteriormente, para otras muestras de fragmentos nucleares-\beta de cariotipo normal (ver la estructura en Figura 2B. El contenido en N-Acetil glucosalina se determinó como el producto de hidrólisis, glucosamina). Las 2 muestras de síndrome de Down, sin embargo, mostraron composiciones algo diferentes, con notablemente más residuos de N-acetilglucosamina (residuos: 3 manosa, 1 fucosa y 3,5 N-acetilglucosamina y 3 manosa, 1 fucosa y 3,2 N-acetilglucosamina, respectivamente; ver estructura en la Figura 3B). Tal como se muestra en la Figura 1, los fragmentos nucleares-\beta provienen de la subunidad-\beta de hCG. Si las partes de carbohidrato en el fragmento nuclear-\beta modificado de síndrome de Down comprenden residuos adicionales de N-acetilglucosamina, se esperaría que la subunidad-\beta de hCG de la que proviene el fragmento nuclear-\beta también comprendiese cantidades diferentes de N-acetilglucosamina y probablemente cantidades mayores de antenas de sialillactosamina, dependiendo del modo de degradación de la subunidad. La composición aberrante en carbohidrato del fragmento nuclear-\beta de síndrome de Down explica el perfil de elución aberrante de Blue Dextran Sepharosa^{TM}.
Ejemplo 2
Se examinó la unión de la subunidad-\beta de la orina a concanavalina A (Con A) unida a agarosa. Con A se une a oligosacáridos y glicoproteínas con oligosacáridos de tipo de enlace-N biantenarios como los que se encuentran en la hCG de los embarazos normales. Las glicoproteínas se pueden liberar de Con A con un inhibidor competitivo, \alpha-metilmanósido. Las moléculas con oligosacáridos triantenarios, por ejemplo hCG hiperglicosilada, se unen poco a Con A. En consecuencia, se utilizó la unión a Con A con el fin de realizar cribas de los embarazos con síndrome de Down.
Se colocó Con A-agarosa, 0,15 ml en tubos de centrífuga cónicos de 1,5 ml, se añadió 0,5 ml de orina más 0,5 ml de tampón PBS a pH 7,3. Se agitaron los tubos durante 15 minutos y a continuación se centrifugó a 500 x g para sedimentar el gel. A continuación se eliminó la orina-PBS no unida. A continuación se lavaron los geles con 1 ml de PBS. El lavado libera la proteína débilmente unida. Los tubos se agitaron y centrifugaron otra vez y se eliminó el lavado. La Con A se eluyó específicamente con 1 ml de PBS comprendiendo 0,05 M de \alpha-metilmanósido. Los tubos se agitaron y centrifugaron otra vez y los eluidos se extrajeron. El lavado y el eluido se ensayaron a continuación para determinar subunidad-\beta libre utilizando un inmunoensayo.
Mientras que la mayoría de la subunidad-\beta libre en la orina se unió y solamente se eluyó con \alpha-metilmanósido, un componente pequeño pero oscilante se unión débilmente y se extrajo con el lavado de PBS. Se detectó subunidad-\beta libre (> 0,5 ng/ml) en 18 de 109 (17%) de las muestras control y en 9 de 15 (60%) de los lavados de las muestras de síndrome de Down. Se encontraron niveles superiores de subunidad-\beta libre (>1,7 ng/ml) en 9 de 109 (8%) de las muestras control y 7 de 15 (47%) de los lavados de muestras de síndrome de Down. Se determinaron las medianas para las muestras control a diferentes edades de gestación. Debido a que todas las medianas fueron 0 (<0,5 ng/ml) no hubo una relación aparente entre el nivel de subunidad-\beta libre y la edad de gestación. Se utilizó análisis ROC con el fin de valorar la efectividad de las mediciones independientes de los niveles de corte. El área bajo la curva ROC fue de 0,68, lo que indica que una discriminación del 68% entre muestras. Se determinó la relación entre los niveles de subunidad-\beta libre en los lavado y en las muestras de orina originales. No se observó correlación (r^{2} <0,5), lo que indica que son variables independientes. Los resultados indican una mayor proporción de moléculas que no se unen a Con A, o moléculas de oligosacárido modificadas en los embarazos de síndrome de Down.
El fragmento nuclear-\beta tiene oligosacáridos N-enlazados degradados que comprenden 2,0 residuos de N-acetilglucosamina y 0,5 fucosa para 3 residuos de manosa (Blithe, DL., et al., [Endocrinology 125:2267-2272 (1989) y Endo, T., et al., Endocrinology 130:2052-2058 (1992)]. Utilizando una extracción combinada de acetona y etanol y cromatografía por filtración en gel, blue-Sepharose^{TM}, y DEAE-Sepharose^{TM}, se purificó el fragmento nuclear-\beta de dos orinas de embarazos de síndrome de Down del segundo trimestre y de 2 preparaciones control. Se realizó el análisis de la secuencia de péptidos N-terminal (15 ciclos). Las muestras control comprendieron 2,1 y 2,0 residuos de N-acetilglucosamina y 0,6 y 0,5 de fucosa por 3,0 residuos de manosa, consistente con las composiciones indicadas por Blithe et al., y Endo et al., mencionados anteriormente. Las muestras de síndrome de Down tuvieron composiciones diferentes, 3,5 y 3,2 residuos de N-acetilglucosamina y 0,8 y 1,4 residuos de fucosa por 3,0 residuos de manosa. Esto sugirió estructuras de oligosacáridos más complejas en los fragmentos nucleares-\beta de síndrome de Down.
Ejemplo 3
Este ejemplo ilustra un inmunoensayo para embarazos de síndrome de Down.
Se aislaron y purificaron de la orina de mujeres embarazadas preparaciones de hCG de embarazos normales individuales (6 mujeres), de lunar hidatidiforme (3 mujeres) y de coriocarcinoma (4 mujeres) tal como se ha descrito anteriormente [Kardana, A., et al., Endocrinology, 129:1541-1550 (1991)]. En breve, hCG se extrajo de las orinas con acetona seguida de precipitación con etanol, seguido de cromatografía de exclusión de tamaño en Sephacryl^{TM} S-200, seguida de cromatografía de intercambio iónico utilizando DEAE-Sepharosa^{TM} y, otra vez, cromatografía de exclusión de tamaño de alta resolución en Sephacryl^{TM} S-200. Durante los procedimientos de cromatografía, se prestó atención a la recuperación de todas las fracciones de hCG.
Se determinaron, tal como se describió anteriormente [Elliott, M., et al, Endocrine J., vol. 7 (1997); Cole, LA, and Birke, S., Mol. Endocrinol. 2:825-830 (1988)] las secuencias de péptidos y las estructuras de oligosacáridos N- y O-enlazados de las múltiples formas de hCG. Se prepararon anticuerpos monoclonales a hCG no cortada, hCG intacta, subunidad-\beta libre, fragmento nuclear-\beta y hCG de coriocarcinoma con oligosacáridos N- y O-enlazados hiperglicosilados (hCG lote C5) utilizando las anteriores preparaciones de hCG según procedimientos estándares [Ausubel, FM., et al., Short Protocols in Molecular Biology, 2nd ed., 1992, unidad 11]. En breve, se inmunizaron ratones con una muestra de hCG, se administró una segunda inmunización aproximadamente 3 semanas más tarde y se cosecharon los bazos después de que los niveles de anticuerpos en sangre mostraron una respuesta adecuada a la muestra. Las células se fusionaron con células de mieloma y se obtuvieron líneas de hibridoma. Se reportó la utilización de estos monoclonales para el análisis de la orina del embarazo en el Third World Conference on Early Pregnancy, 3-6 de Octubre 1996, abstract nº: 66.
Los monoclonales se utilizaron con el fin de cribar muestras de orina analizadas utilizando el procedimiento de Con A del Ejemplo 2. Un monoclonal contra moléculas de hCG hiperglicosiladas (hCG lote C5) se denominó B152. Reconoció < 1% de hCG normal pero reconoció el mismo 60% de muestras identificadas como positivas en el ensayo de lectina.
El monoclonal B152 se utilizó a continuación con el fin de cribar 139 muestras de orina obtenidas de 130 mujeres embarazadas portadoras de fetos normales y 9 mujeres portadoras de fetos con síndrome de Down. Los niveles de gonadotropina hiperglicosilada se determinaron mediante un inmunoensayo de sándwich de dos etapas utilizando B152 como anticuerpo de captura y anticuerpo monoclonal marcado con peroxidasa contra hCG\beta, lote 4001 (Genzyme, San Carlos, CA) como trazador, utilizando procedimientos de inmunoensayo descritos anteriormente [Elliott, et al., mencionado anteriormente; Cole, L., et al., J. Clin. Endocrinol. Metab. 76:704-710 (1993)]. La gonadotropina hiperglicosilada pura (lote C7 descrito en Cole, et al., 1988, citado anteriormente) se utilizó para estandarizar el ensayo. Se determinaron los niveles de hCG regular (todas las formas de dímero de hCG) en un ensayo en sándwich de dos etapas utilizando hCG NIH CR127 como estándar. Los valores de los niveles de hCG regular y gonadotropina hiperglicosilada se normalizaron a la concentración de creatinina tal como se escribió en el Ejemplo 1.
Los datos de las muestras recogidas entre las semanas 11 y 19 del embarazo se muestran en la gráfica de la Figura 4, en la que \bullet representa los valores de las muestras normales y \circ representa los valores de síndrome de Down. Los resultados se analizaron utilizando procedimientos estadísticos estándar. Las medianas específicas a la edad gestacional para las 130 muestras control se ajusta mejor a una distribución Gausiana logarítmica, entre el quinto y el noventa y cinco centil, tanto para los embarazos no afectados como para los datos de síndrome de Down (expresados como múltiplos de la mediana de la muestra no afectada, MoM). Con el fin de estimar la eficacia de criba, se determinaron las medianas y las desviaciones estándares logarítmicas (estimadas por la diferencia 10 centil a 90 centil de los valores del log. de MoM, dividida por 2,56) y se registraron las proporciones de detección observadas (es decir, proporción de casos de síndrome de Down con niveles que exceden el 95 centil de el de los embarazos no afectados). La fórmula de la línea de la mediana fue y = 390 (0,826^{x}), en la que y es la mediana y x la edad gestacional. El logaritmo de la mediana de las muestras control fue -0,007 y el logaritmo de la desviación estándar fue 0,45. Los 9 casos de síndrome de Down excedieron el 70 centil de los embarazos no afectados. La mediana del nivel de gonadotropina hiperglicosilada en el síndrome de Down fue 4,4 múltiplos de la mediana no afectada (log. mediana = 0,065). Seis de las 9 muestras de síndrome de Down (67%), comprendiendo 2 de los 3 casos del primer trimestre y 4 de los 6 casos del segundo trimestre, excedieron el 95 centil, y 3 de las 9 muestras (33%) excedieron el 100 centil de los embarazos no afectados.
Se determinaron los niveles de hCG regular. La gonadotropina hiperglicosilada correspondió al 3,7% de las moléculas de hCG regular en el embarazo normal (media de 29 ng/mg y 781 ng/mg creatinina, respectivamente) y al 11% de las moléculas de hCG regular en las muestras de embarazos de síndrome de Down (media de 193 ng/mg y 1690 ng/mg creatinina, respectivamente).
Los resultados indican que el monoclonal B152 está probablemente reconociendo las modificaciones del carbohidrato de hCG y que, por consiguiente, se puede utilizar en un inmunoensayo de hCG hiperglicosilada en un procedimiento de la invención.
La descripción anterior tiene por objeto mostrar a los expertos en la materia cómo poner en práctica la presente invención y no se pretende que detalle todas las modificaciones y variaciones obvias de la misma que resultarán evidentes para los expertos en la materia a partir de la descripción. Se pretende, sin embargo, que todas las modificaciones y variaciones obvias queden comprendidas en el alcance de la presente invención, que se define en las reivindicaciones adjuntas. Las reivindicaciones se pretende que reivindiquen los componentes y las etapas en todas las secuencias que resulten eficaces para conseguir los objetivos pretendidos, a menos que el contexto indique lo contrario específicamente.

Claims (16)

1. Procedimiento para el cribado de la presencia o ausencia del síndrome de Down en el feto de una mujer embarazada que comprende determinar la presencia del síndrome de Down mediante la observación de gonadotropina hiperglicosilada en una muestra biológica de ensayo proporcionada a partir de la mujer embarazada.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que la muestra de ensayo se selecciona de entre el grupo constituido por orina, plasma, suero y saliva.
3. Procedimiento según la reivindicación 2, en el que dicha muestra es orina o suero y la gonadotropina hiperglicosilada comprende hCG hiperglicosilada y fragmento nuclear-\beta.
4. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que la muestra es de una mujer embarazada en el primer o segundo trimestre del embarazo.
5. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que la gonadotropina hiperglicosilada se ensaya utilizando un ensayo seleccionado de entre el grupo constituido por análisis de carbohidrato, inmunoensayo, y combinaciones de los mismos; o en el que la gonadotropina hiperglicosilada se ensaya utilizando un anticuerpo a por lo menos una especie de la población de gonadotropina coriónica que presenta las partes de carbohidrato aberrante que se observan en el síndrome de Down.
6. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que se utiliza una lectina específica a la porción de carbohidrato de la gonadotropina hiperglicosilada con el fin de separar especies de gonadotropina coriónica que presentan partes de carbohidrato aberrantes antes del inmunoensayo y/o en el que el ensayo utiliza una lectina específica a la porción de carbohidrato modificado en la gonadotropina del síndrome de Down.
7. Procedimiento según la reivindicación 6, en el que la lectina comprende la concanavalina A.
8. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la observación de gonadotropina hiperglicosilada se determina utilizando una lectina específica a la porción de carbohidrato de la gonadotropina coriónica de síndrome de Down.
9. Procedimiento según la reivindicación 8, en el que la lectina comprende la concanavalina A.
10. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la observación de gonadotropina hiperglicosilada comprende un ensayo para monosacáridos o partes de carbohidrato modificadas en la muestra.
11. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende una comparación de las propiedades físicas de la población de gonadotropina coriónica en la muestra de ensayo con una muestra correspondiente que contiene una población de gonadotropina coriónica normal.
12. Procedimiento según la reivindicación 11, en el que la comparación se realiza utilizando un procedimiento seleccionado de entre el grupo constituido por cromatografía, electroforesis, enfoque isoeléctrico, y combinaciones de los mismos.
13. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la criba comprende además un ensayo de estriol y \alpha-fetoproteína.
14. Utilización de gonadotropina hiperglicosilada en una criba de embarazos como medio destinado a detectar fetos presentan el síndrome de Down.
15. Procedimiento según la reivindicación 5, en el que el análisis de carbohidratos se selecciona de entre el grupo constituido por cromatografía, electroforesis, enfoque isoeléctrico, y combinaciones de los mismos.
16. Procedimiento según la reivindicación 5, en el que el ensayo utiliza ELISA.
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