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WO2003069343A2 - Verfahren zum nachweis der tumormarker: cea, ca19.9 oder ca72.4 im stuhl zur gastrointestinaler tumore - Google Patents

Verfahren zum nachweis der tumormarker: cea, ca19.9 oder ca72.4 im stuhl zur gastrointestinaler tumore Download PDF

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WO2003069343A2
WO2003069343A2 PCT/EP2003/001504 EP0301504W WO03069343A2 WO 2003069343 A2 WO2003069343 A2 WO 2003069343A2 EP 0301504 W EP0301504 W EP 0301504W WO 03069343 A2 WO03069343 A2 WO 03069343A2
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
cea
stool
tumor
receptor
detection
Prior art date
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Ceased
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PCT/EP2003/001504
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English (en)
French (fr)
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WO2003069343A3 (de
Inventor
Hans Scheefers
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ScheBo Biotech AG
Original Assignee
ScheBo Biotech AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ScheBo Biotech AG filed Critical ScheBo Biotech AG
Priority to AU2003210274A priority Critical patent/AU2003210274A1/en
Publication of WO2003069343A2 publication Critical patent/WO2003069343A2/de
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Publication of WO2003069343A3 publication Critical patent/WO2003069343A3/de
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • G01N33/5753—

Definitions

  • the invention relates to methods for the qualitative and / or quantitative detection of CEA, CA19.9, CA72.4 or parts thereof, which are used as tumor markers in human or animal stool for detecting malignancy in the gastrointestinal tract and the abdominal cavity (esophagus, stomach, small intestine, Biliary tract, pancreas and colon).
  • CEA, CA19.9 and CA72.4 are tumor markers that are used in a variety of tumor diseases in body fluids, e.g. in serum or plasma (see e.g. Review: Anticancer Research 19: 2785-2820, 1999)
  • Tumor markers are macromolecules or antigens that occur in blood, serum, or other body fluids, and their changes in concentration are somewhat related to the development and growth of an individual's malignant tumors. Criteria for the quality of tumor markers
  • the "ideal tumor marker” should have the following properties: high specificity, i.e. undetectable in benign diseases and healthy people; high sensitivity, i.e. it can be detected in a high percentage of tumor patients .; Organ specificity; good correlation with tumor stages or tumor mass; - Relation to the forecast: reliable forecast values.
  • pyruvate kinase isoenzymes There are four pyruvate kinase isoenzymes (L, R, M 1 and M2) in higher organisms. Scientific studies have shown that malignant tumors have a special isoenzyme subclass of pyruvate kinase type M2, the tumor M2-PK.
  • GIT gastrointestinal tract
  • CEA is the best and most widely used marker for colon cancer.
  • the markers CEA, CA 1 9.9, CA72.4 and tumor M2-PK can be detected in all tumor diseases in the serum or blood plasma of patients, the type and location of the affected organ or tissue in the patient's body is not possible. Furthermore, it would be desirable to have a tumorous event in the gastrointestinal tract as early as possible, particularly in a growth phase in which the tumor has not yet made any contact with the body's vascular system (in the "polyp cancer sequence", before the infiltration of the submucosa) ) to be able to prove.
  • Polyps (polyposis coli) are tried according to the prior art by means of various determination methods, occult blood in the stool demonstrated. For this, non-immunological tests (e.g. pseudoperoxidase activity, porphyrin detection) and immunological tests are used (Favenne L. et al. (1,992) Ann. Biol. Clin. 50: 31 1 -31 3).
  • non-immunological tests e.g. pseudoperoxidase activity, porphyrin detection
  • immunological tests are used (Favenne L. et al. (1,992) Ann. Biol. Clin. 50: 31 1 -31 3).
  • test principles are not very specific, since they can be disturbed by a large number of influencing factors (false positive / false negative, e.g. due to non-compliance with urgently necessary dietary requirements on the part of the patient and from a number of medicinal products, as well as through excessive vitamin C administration ( e.g. in vegetables, fruit juices etc.), Thomas L., Labor und Diagnose, 5th edition, 1 998).
  • a positive test for occult blood in the stool must be clarified until the source of the bleeding is located or the cause of the bleeding has been found.
  • the clinical finding justifies further diagnostics to be carried out quickly, e.g. by endoscopy, sonography, x-ray.
  • the aim of the invention is, in particular, to meet the continuing need for specific, easy-to-carry out procedures, so that a neoplastic event, particularly with regard to the problem of the so-called adenoma-carcinoma sequence in polyps (polyposis coli) in the gastrointestinal tract, is particularly early and can be proven beyond any doubt.
  • CEA, CA1 9.9, CA72.4 or parts thereof are evident as a result of the considerable proteolytic activity and the extreme physiological conditions (e.g. pH, acid in the stomach, alkaline in the intestine) of the gastrointestinal tract is not permanently impaired. This also applies to the detection of CEA, CA1 9.9 or CA72.4 using immunological methods.
  • CEA, CA1 9.9 or CA72.4 have only been quantified in native, undigested patient samples (e.g. body fluids, sera, blood plasma) and used in clinical tumor diagnostics for a variety of tumor diseases.
  • the tumor markers CEA, CA1 9.9 and CA72.4 are detected in the stool can.
  • the determination can be made using commercially available test systems.
  • a tumor in the gastrointestinal tract i.e. in particular in the esophagus, in the stomach, in the small intestine, in the biliary tract, in the pancreas or / and in the large intestine, is thus indicated, and thus a localization of the tumorous events in the GIT allows.
  • GIT gastrointestinal tract
  • the determination of a neoplastic event in the GIT has so far not been possible with the methods of the prior art or has been possible only with great effort.
  • a stool sample cannot be considered a "body fluid" sample because the entire GIT is biologically outside the body.
  • the method according to the invention to detect the tumor markers CEA, CA1 9.9 or / and CA72.4 as free proteins in the stool using conventional test systems according to the prior art, for example using commercially available test systems. It is therefore not necessary to isolate cells from the stool and to analyze the proteins contained in the cells. It was surprisingly found that solid tumors release the tumor markers mentioned as soluble proteins into the lumen of the GIT and that these markers are not found in exfoliated gastrointestinal epithelial cells. The tumor markers described are released by tumor cells, pass through the GIT as a protein and can finally be detected as a protein in the stool. This possibility, namely that these proteins remain detectable in the stool after, for example, gastric or intestinal passage, is surprising and is not described in the literature.
  • the qualitative and / or quantitative determination according to the invention of the tumor markers CEA, CA1 9.9 or / and CA72.4 in stool in combination with a simultaneous qualitative and / or quantitative detection of the same tumor markers in blood or plasma gives the treating physician previously unavailable information as to whether the tumor is "only" in the GIT, especially in the intestinal lumen, or whether it has broken through the submucosa and has already contacted the vascular system or is already in the metastatic stage (the information results from the quotient formation of the blood or stool measurements obtained ).
  • CEA, CA1 9.9 and CA72.4 remain quantitatively detectable even with intensely homogenized, longer-stored stool samples (for example when sending samples). A clear reaction is obtained even with severe thinning of the stool.
  • the malignancy in the gastrointestinal tract of a human or an animal is preferably determined. It is further preferred to detect the tumor marker immunochemically, in particular by means of anti-CEA, anti-CA1 9.9 or / and anti CA72.4 antibodies. Monoclonal or polyclonal antibodies, preferably monoclonal antibodies, can be used. Antibodies are advantageously used which do not cross-react with other constituents of the stool, in particular not with other stool proteins.
  • Antibodies which can be used according to the invention can be produced by methods known in the prior art. Methods for producing specific monoclonal antibodies are well known to those skilled in the art.
  • the antigen in this case CEA, CA1 9.9 or CA72.4 or parts thereof, is used to generate antibodies.
  • the method that was first described by Koehler and Milstein can be used for this purpose, modifications and further developments of these methods being known to the person skilled in the art.
  • the specificity can be determined by selection. The selection is made for specific antibodies that bind to CEA, CA1 9.9 or CA72.4, but not to other stool proteins.
  • the detection is based on the principle of the immunoassay.
  • An immunoassay which is preferred according to the invention is carried out by a) bringing the sample into contact with at least two different receptors, of which the first receptor R1 is in the solid phase and is bindable with CEA, CA1 9.9 or CA72.4 and the second
  • Receptor R2 is in the liquid phase and is also capable of binding with the same tumor marker, the receptor R2 bearing a label or mediating the binding to a detectable molecule, b) separating the solid from the liquid phase, and c) the label or the detectable molecule determined in one of the phases, preferably in the solid phase and accordingly the The amount of tumor markers present in the sample was quantified, using an antibody as at least one of the receptors R1 or R2 which is specifically bindable to CEA, CA1 9.9 or CA72.4 and in particular does not bind to any other stool protein.
  • an antibody against the respective tumor marker to be determined is used both as receptor R1 and as receptor R2.
  • detection technologies can also be used, e.g. the quartz crystal technology, microbalance technology, lateral flow technology, K a n d e l a b e r - T e c h n o l o g i e, T R A C E - T e c h n o I o g i e o d e r electrochemiluminescence technology.
  • another object of the present invention is a test kit for the detection and / or diagnosis of malignant tumor occurrence in the gastrointestinal tract in humans or animals, which is intended in particular for carrying out the method described above, by determining a tumor marker CEA, CA1 9.9 or / and CA72.4 or parts thereof, the test kit containing at least one monoclonal or polyclonal antibody against CEA, CA1 9.9 or CA72.4.
  • the test kit preferably contains an antibody for the corresponding tumor marker, which does not cross-react with any other stool protein.
  • the test kit can optionally contain further reagents necessary for carrying out an immunoassay or for carrying out the test method provided in each case.
  • the test kit preferably contains an antibody bound to a solid phase and specific for at least one of the tumor markers mentioned.
  • the invention further relates to the use of antibodies against CEA, CA1 9.9 or CA72.4 for the qualitative or quantitative determination of tumor markers in human or animal stool and a reagent for the selective quantitative determination of CEA, CA1 9.9 or / and CA72.4.
  • the invention furthermore relates to antibodies, in particular monoclonal antibodies, which specifically bind CEA, CA1 9.9 or CA72.4 and do not cross-react with any other stool protein.
  • the antibodies can be generated, for example, by the method of Koehler and Milstein (Nature 256, 495-497 (1 995)).
  • the present invention relates to aptamers which bind specifically to CEA, CA1 9.9 or CA72.4 and do not cross-react with any other stool protein.
  • Aptamers are oligonucleotide sequences that are specific
  • Such aptamers can, for example, according to those in US 5,270,163 or in Sumedha, Clin. Chem. 45 (1 999), 1 628-1 650 described methods can be produced or identified.
  • the immunochemical determination of the CEA was carried out according to the manufacturer's instructions with the Elecsys from Röche AG.
  • the Elecsys-CEA is a 1-step sandwich test based on the ECLIA principle.
  • ECLIA ElektroChemiLuminescenceImmunoAssay). Execution - Example 2
  • CA 1 9.9 was determined using ECLIA technology
  • the immunochemical determination of CA1 9.9 was carried out in accordance with the manufacturer's instructions using the Elecsys from Röche AG.
  • the Elecsys-CEA is a 1-step sandwich test based on the ECLIA principle.
  • ECLIA ElektroChemiLuminescenceImmunoAssay).
  • the immunochemical determination of the CA72.4 was carried out according to the manufacturer's instructions with the Elecsys from Röche AG.
  • the Elecsys-CEA is a 1-step sandwich test based on the ECLIA principle.
  • ECLIA ElektroChemiLuminescenceImmunoAssay).
  • the tumor markers CEA, CA1 9.9 and CA72.4 can also be determined using other commercially available immunochemical test systems.
  • biosensors such as, for example, amperometric sensors, potentiometric, ion-selective potentiometric or photometric sensors or else those using semiconductor electrodes such as field effect transistors (FET), chemosensitive field effect transistors (CHEMFET), suspended gate field effect transistors (SGFET) or ion sensitive field effect transistors.
  • FET field effect transistors
  • CHEMFET chemosensitive field effect transistors
  • SGFET suspended gate field effect transistors
  • ISFET ion-sensitive field effect transistors
  • optical detectors are described, among others, by F. Aberl and H.
  • the method according to the invention is also suitable for implementation by means of piezoelectric quartz crystals and surface wave elements which can be used as microbalances.
  • the primary antibody (the so-called catcher) is immobilized on a piezoelectric substrate and measured after binding with the CEA, CA1 9.9 or CA72.4 to be analyzed.
  • Such sensors are described, for example, by A. Leidl et al. in “Proceedings of the Second International Symposium on Minaturized Total Analyzes Systems ⁇ TAS", Basel 1 996. Quartz crystal microbalances as described by C. Köslinger et al., Fresenius J. Anal. Chem. (1 994), 349: 349-354, have been found to be particularly suitable or, for example, candelabrum technology from IBM, Inc.
  • analyte concentration by means of immunochromatographic methods, i.e. to be determined by means of so-called visual rapid tests (lateral flow tests).
  • Electrochemilluminescence is a process in which light is released. The light release is induced by applying an electrical potential to an electrode that mediates a cyclic oxidation / reaction of a ruthenium metal ion (Bruno, G. (1 997) Rec. Rp. S. 1 75-1 79; Williams R . (1 996), Amer. Biotech., P. 26).
  • a similar technology is the TRACE technology from CIS. example 1
  • An approximately 1 2 ml disposable tube and a microbiological inoculation loop (e.g. Sarstedt) are balanced to 0 using a sensitive digital laboratory balance.
  • the stool is then weighed in with the inoculation loop by pricking the stool sample with the eyelet and introducing the amount of stool remaining at the tip (approx. 100 mg) into the disposable tube.
  • a toothpick can also be used instead of the inoculation loop.
  • the volumes of the extraction buffer to be added are varied according to the weighed stool sample mass (e.g. 100 mg stool + 10 ml buffer or 75 m g stool + 7.5 ml buffer). Final concentration: 1 0 mg stool / ml extraction buffer.
  • the stool sample suspension is mixed vigorously at room temperature with a test tube shaker (e.g. VORTEX).
  • a test tube shaker e.g. VORTEX
  • the chairs must be well homogenized.
  • CHAPS 3 - [(3-cholamidopropyl) dimethylammonio] -1-propanesulfonate, 10 mM (Sigma) to the phosphate-buffered extraction buffer.
  • the stool test can be advantageously carried out using the ScheBo ® « Biotech AG stool dosing system (Quick-Prep).

Landscapes

  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
  • Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft Verfahren zum qualitativen oder/und quantitativen Nachweis von CEA, CA 19.9, CA72.4 oder Teilstücken derselben, welche als Tumormarker im menschlichen oder tierischen Stuhl zum Nachweis eines malignen Geschehens im Gastrointestinaltrakt und der Bauchhöhle (Speiseröhre, Magen, Dünndarm, Gallenwege, Bauchspeicheldrüse und Dickdarm) dienen.

Description

Verfahren zum Nachweis der Tumormarker: CEA, CA19.9 oder CA72.4 im Stuhl zur Erkennung gastrointestinaler Tumore
Beschreibung
Die Erfindung betrifft Verfahren zum qualitativen oder/und quantitativen Nachweis von CEA, CA19.9, CA72.4 oder Teilstücken derselben, welche als Tumormarker im menschlichen oder tierischen Stuhl zum Nachweis eines malignen Geschehens im Gastrointestinaltrakt und der Bauchhöhle (Speiseröhre, Magen, Dünndarm, Gallenwege, Bauchspeicheldrüse und Dickdarm) dienen.
Wie in der Literatur aufgeführt, handelt es sich bei CEA, CA19.9 und CA72.4 um Tumormarker, die bei einer Vielzahl von Tumorerkrankungen in Körperflüssigkeiten, wie z.B. im Serum oder Plasma, bestimmt werden können (siehe z.B. Review: Anticancer Research 19: 2785-2820, 1999) (CEA = Carcinoembryoniales Antigen = MG 180kD; CA 19.9 = Cancer Antigen = MG 1.000 kD; CA72.4 = Cancer Antigen = MG 48 kD).
Während dies einerseits vorteilhaft ist, um eine Tumorerkrankung überhaupt zu diagnostizieren, lässt andererseits der Nachweis eines Markers für verschiedenste Tumorerkrankungen keine Aussage über die Art und die Lokalisation des betroffenen Organs oder Gewebes zu.
Definition und Einteilung von Tumormarkern
Tumormarker sind in Blut, Serum oder anderen Körperflüssigkeiten auftretende Makromoleküle oder Antigene, deren Konzentrationsänderungen in gewisser Beziehung mit der Entstehung und dem Wachstum von malignen Tumoren eines Individuums stehen. Kriterien für die Güte von Tumormarkern
Der "ideale Tumormarker" sollte folgende Eigenschaften haben: hohe Spezifität, d .h. bei benignen Erkrankungen und gesunden Personen nicht nachweisbar; hohe Sensitivität, d.h. er kann in einem hohen Prozentsatz der Tumorpatienten nachgewiesen werden.; Organspezifität; gute Korrelation mit den Tumorstadien bzw. der Tumormasse; - Beziehung zur Prognose: verlässliche Vorhersagewerte.
Die Kriterien der 1 00 %igen Spezifität und der 100 %igen Senstivität sowie die anderen aufgeführten Kriterien werden bis heute von keinem der bekannten Tumormarker erfüllt.
In höheren Organismen gibt es vier Pyruvatkinase-Isoenzyme (L, R, M 1 und M2) . Wissenschaftliche Untersuchungen ergaben, dass bösartige Tumore eine spezielle Isoenzym-Subklasse der Pyruvatkinase vom Typ M2, die Tumor M2-PK, besitzen.
Bislang wurde der qualitative bzw. quantitative Nachweis der Pyruvatkinase vom Typ Tumor M2-PK in Blutplasma mittels eines entwickelten ELISA's, z.B. gemäß EP Nr. 0 444 1 1 8 bzw. PCT/EP89/01 384, durchgeführt.
Verschiedene Studien zeigen die Verwertbarkeit der Tumor M2-PK bei der Diagnose bzw. beim Follow-up verschiedenster Tumore:
Figure imgf000004_0001
Aus DE 1 99 45 947 bzw. PCT/EPOO/09303 ist bekannt, dass das Pyruvatkinase-Isoenzym vom Typ Tumor M2 (Tumor M2-PK) mittels immunchemischer Verfahren auch im Stuhl nachweisbar ist. Der Gastrointestinaltrakt (GIT) ist ein System, an dem die meisten Tumoren im Vergleich zu anderen Organsystemen des Körpers auftreten. Bezüglich Mobilität und Mortalität sind die Hauptkrebsarten des GIT das Kolonkarzinom, Magenkarzinom, Pankreaskarzinom, Speiseröhrenkarzinom und Leberkarzinom.
Jeder Typ von Tumoren im GIT hat nach dem Stand der Technik seine eigenen besonderen Marker oder Gruppen von Markern. So ist CEA der beste und am meisten verwendete Marker für das Kolonkarzinom. CA1 9.9 für das Pankreaskarzinom und CA72.4 für das Magenkarzinom. Erst kürzlich konnte nachgewiesen werden, dass die Tumor M2-PK ein sehr guter Marker für den Speiseröhrenkrebs und andere Tumorarten ist.
All diese Marker wurden im Stand der Technik durch qualitative bzw. quantitative Erfassung des jeweiligen Analyten in Blut, Serum oder Plasma bestimmt.
Da jedoch die Marker CEA, CA 1 9.9, CA72.4 und Tumor M2-PK bei allen Tumorerkrankungen im Serum oder Blutplasma von Patienten nachgewiesen werden können, ist die Art und die Lokalisation des betroffenen Organs oder Gewebes im Körper des Patienten nicht möglich. Des Weiteren wäre es wünschenswert, möglichst frühzeitig ein tumoröses Geschehen im Gastrointestinaltrakt, insbesondere in einer Wachstumsphase, in der der Tumor noch keinen Kontakt mi dem Gefäßsystem des Körpers aufgenommen hat (in der "Polyp-cancer- sequence", zeitlich vor der Infiltration der Submukosa) nachweisen zu können.
Beim Verdacht auf ein neoplastisches Geschehen im Gastrointestinaltrakt, besonders im Hinblick auf die sogenannte Adenom-Carcinom-Sequenz bei
Polypen (Polyposis coli), wird nach dem Stand der Technik mittels verschiedener Bestimmungsmethoden versucht, okkultes Blut im Stuhl nachzuweisen. Hierzu werden nicht-immunologische Tests (z.B. Pseudoperoxidase-Aktivität, Porphyrinnachweis) und immunologischeTests verwendet (Favenne L. et al. (1 992) Ann. Biol. Clin. 50: 31 1 -31 3) .
Beide Testprinzipien sind jedoch nicht sehr spezifisch, da sie durch eine Vielzahl von Einflussgrößen gestört werden können (falsch positiv/falsch negativ, z.B. durch Nichteinhalten dringend notwendiger Diätvorschriften von Seiten des Patienten und von einer Reihe von Arzneimitteln sowie durch überhöhte Vitamin-C-Gabe (z.B. in Gemüse, Fruchtsäften etc.), Thomas L., Labor und Diagnose, 5. Auflage, 1 998) .
Ein positiver Test auf okkultes Blut im Stuhl muss so lange abgeklärt werden, bis die Blutungsquelle lokalisiert ist bzw. die Ursache der Blutung gefunden wurde. Der klinische Befund rechtfertigt in jedem Fall eine zügig durchzuführende weitergehende Diagnostik, z.B. durch Endoskopie, Sonographie, Röntgen.
Eine Aufgabe der Erfindung bestand deshalb darin, ein leicht durchzuführendes Verfahren bereitzustellen, mit dem Tumore und insbesondere die Art und Lokalisation bestimmter Tumore nachgewiesen werden können.
Die Erfindung hat insbesondere zum Ziel, den weiterhin bestehenden Bedarf an spezifischen, leicht durchzuführenden Verfahren zu befriedigen, sodass ein neoplastisches Geschehen, besonders im Hinblick auf die Problematik der sogenannten Adenom-Carcinom-Sequenz bei Polypen (Polyposis coli) im Gastrointestinaltrakt, besonders frühzeitig und zweifelsfrei nachgewiesen werden kann.
Dieses Ziel wird nun erreicht mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Nachweis eines malignen Geschehens im Gastrointestinaltrakt, wobei man im menschlichen oder tierischen Stuhl mindestens einen Tumormarker, ausgewählt aus CEA, CA1 9.9 und CA72.4 oder/und Teilstücke derselben bestimmt.
Es wurde nämlich gefunden, dass sich der Gehalt an CEA, CA1 9.9 bzw. CA72.4 im Stuhl von Tumorpatienten nachweisen und bestimmen lässt, wobei der Gehalt proportional zum Grad des malignen Geschehens im Gastrointestinaltrakt ist.
Dies ist umso überraschender, weil umfangreiche Untersuchungen bezüglich anderer spezifischer Analyten (Proteine) im Stuhl keine Hinweise auf ihre Verwendung als Tumormarker zuließen.
Sowohl die Struktur als auch die physiko-chemischen Eigenschaften der CEA, CA1 9.9, CA72.4 oder Teilstücken derselben, werden offensichtlich in Folge der erheblichen proteolytischen Aktivität und den extremen physiologischen Gegebenheiten (z.B. pH-Wert, sauer im Magen, alkalisch im Darm) des Gastrointestinaltraktes nicht nachhaltig beeinträchtigt. Dies gilt auch für den Nachweis der CEA, CA1 9.9 bzw. CA72.4 mittels immunologischer Methoden.
Erfindungsgemäß wurde nun festgestellt und gezeigt, dass sich trotz der oben beschriebenen Proteindenaturierung und Proteinverdauung im GIT ein spezifischer Nachweis von CEA, CA1 9.9 bzw. CA72.4 im Stuhl von Tumorpatienten durchführen lässt. Bislang wurden die Marker CEA, CA1 9.9 sowie CA72.4 ausschließlich in nativen, nicht verdauten Patientenproben (z.B. Körperflüssigkeiten, Sera, Blutplasma) quantitativ bestimmt und in der klinischen Tumordiagnostik bei einer Vielzahl von Tumorerkrankungen eingesetzt.
Erfindungsgemäß wurde überraschenderweise festgestellt, dass die Tumormarker CEA, CA1 9.9 sowie CA72.4 im Stuhl nachgewiesen werden können. Die Bestimmung kann unter Verwendung kommerziell erhältlicher Testsysteme erfolgen.
Bei einer positiven Probe wird damit unmittelbar ein Tumor im Gastrointestinaltrakt (GIT), also insbesondere in der Speiseröhre, im Magen, im Dünndarm, in den Gallenwegen, in der Bauchspeicheldrüse oder/und im Dickdarm, angezeigt und somit eine Lokalisation des tumorösen Geschehens im GIT ermöglicht. Gerade die Bestimmung eines neoplastischen Geschehens im GIT war aber mit den Verfahren des Standes der Technik bisher nicht oder nur unter hohem Aufwand möglich. Es wird darauf hingewiesen, dass eine Stuhlprobe nicht als eine "Körperflüssigkeit"-Probe betrachtet werden kann, da sich der gesamte GIT biologisch gesehen außerhalb des Körpers befindet.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es nun möglich, in einem nicht- invasiven Verfahren auf einfache Weise durch Bestimmung der Tumormarker-Proteine CEA, CA1 9.9 oder/und CA72.4 ein malignes Tumorgeschehen im Stuhl nachzuweisen und gleichzeitig bei positiver Testführung eindeutig festlegen zu können, dass ein Tumor im GIT und nicht sonstwo im Körper vorliegt.
Überraschenderweise ist es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich, die Tumormarker CEA, CA1 9.9 oder/und CA72.4 mit herkömmlichen Testsystemen nach dem Stand der Technik, z.B. mit kommerziell erhältlichen Testsystemen, als freie Proteine im Stuhl nachzuweisen. Damit ist keine Isolierung von Zellen aus dem Stuhl und die Analyse der in den Zellen enthaltenen Proteine erforderlich. Überraschenderweise wurde herausgefunden, dass feste Tumore die genannten Tumormarker als lösliche Proteine in das Lumen des GIT abgeben und diese Marker sich nicht in abgeblätterten gastrointestinalen Epithelzellen befinden. Die beschriebenen Tumormarker werden von Tumorzellen freigesetzt, durchlaufen den GIT als Protein und können schließlich als Protein im Stuhl nachgewiesen werden. Diese Möglichkeit, nämlich dass diese Proteine nach z.B. der Magen- bzw. Darmpassage im Stuhl nachweisbar bleiben, ist überraschend und in der Literatur nicht beschrieben.
Die erfindungsgemäße qualitative oder/und quantitative Bestimmung der Tumormarker CEA, CA1 9.9 oder/und CA72.4 im Stuhl in Kombination mit einer gleichzeitigen qualitativem oder/und quantitativen Erfassung derselben Tumormarker in Blut oder Plasma gibt dem behandelnden Arzt eine bisher nicht verfügbare Information, ob der Tumor sich "nur" im GIT, insbesondere im Darmlumen befindet oder ob er die Submukosa durchbrochen und bereits mit dem Gefäßsystem Kontakt aufgenommen hat bzw. sich bereits im metastasierenden Stadium befindet (die Information ergibt sich aus der Quotientenbildung der erhaltenen Blut- bzw. Stuhlmesswerte) .
Überraschenderweise wurde festgestellt, dass CEA, CA1 9.9 sowie CA72.4 quantitativ auch bei intensiv homogenisierten, länger gelagerten Stuhlproben (zum Beispiel beim Probenversand) nachweisbar bleiben. Auch bei starker Verdünnung des Stuhls wird eine deutliche Reaktion erhalten.
Überraschenderweise wurde weiterhin festgestellt, dass der Nachweis auch ohne vorherige Extraktion in der Stuhlprobe selektiv erfolgt. Vorzugsweise ist jedoch ein Extraktionsverfahren unter vorzugsweiser Verwendung eines speziellen Detergens (CHAPS) zu verwenden (das Extraktionsverfahren wird näher in Beispiel 2 beschrieben) .
Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird vorzugsweise das maligne Geschehen im Gastrointestinaltrakt eines Menschen oder eines Tieres bestimmt. Weiterhin ist es bevorzugt, den Tumormarker immunochemisch nachzuweisen, insbesondere mittels anti-CEA-, anti-CA1 9.9- oder/und anti- CA72.4-Antikörpern. Es können monoklonale oder polyklonale Antikörper, bevorzugt monoklonale Antikörper eingesetzt werden. Vorteilhafterweise werden Antikörper eingesetzt, welche nicht mit anderen Bestandteilen des Stuhls, insbsondere nicht mit anderen Stuhlproteinen kreuzreagieren.
Erfindungsgemäß einsetzbare Antikörper können gemäß im Stand der Technik bekannten Verfahren hergestellt werden. Dem Fachmann sind Verfahren zur Herstellung von spezifischen monoklonalen Antikörpern gut bekannt. Beispielsweise wird hierzu das Antigen, im vorliegenden Fall also CEA, CA1 9.9 oder CA72.4 oder Teilstücke derselben, zur Erzeugung von Antikörpern verwendet. Prinzipiell kann hierzu das Verfahren, welches erstmals von Koehler und Milstein beschrieben wurde, angewandt werden, wobei dem Fachmann auch Abwandlungen und Weiterentwicklungen dieser Verfahren bekannt sind. Mit dieser Herstellung können spezifische Antikörper erhalten werden, wobei die Spezifität durch Selektion festgestellt werden kann. Die Selektion erfolgt auf spezifische Antikörper, welche an CEA, CA1 9.9 oder CA72.4, jedoch nicht an andere Stuhlproteine binden.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform erfolgt der Nachweis nach dem Prinzip des Immunoassays. Ein erfindungsgemäß bevorzugter Immunoassay wird in der Weise durchgeführt, dass man a) die Probe mit mindestens zwei verschiedenen Rezeptoren in Kontakt bringt, von denen der erste Rezeptor R1 in fester Phase vorliegt und mit CEA, CA1 9.9 oder CA72.4 bindefähig ist und der zweite
Rezeptor R2 in flüssiger Phase vorliegt und ebenfalls mit dem gleichen Tumormarker bindefähig ist, wobei der Rezeptor R2 eine Markierung trägt oder die Bindung an ein detektierbares Molekül vermittlet, b) die feste von der flüssigen Phase trennt, und c) die Markierung oder das detektierbare Molekül in einer der Phasen, bevorzugt in der festen Phase bestimmt und entsprechend die Menge an in der Probe vorhandenen Tumormarker quantifiziert, wobei man als mindestens einen der Rezeptoren R1 oder R2 einen Antikörper verwendet, der spezifisch mit CEA, CA1 9.9 oder CA72.4 bindefähig ist und insbesondere an kein anderes Stuhlprotein bindet.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird sowohl als Rezeptor R1 als auch als Rezeptor R2 ein Antikörper gegen den jeweils zu bestimmenden Tumormarker eingesetzt.
Neben der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in Form eines Immunoassays und insbesondere eines ELISA können auch andere Nachweistechnologien eingesetzt werden, z.B. die Schwingquarz- Technologie, Mikrowaage-Technologie, Lateral-Flow-Technologie, K a n d e l a b e r - T e c h n o l o g i e , T R A C E - T e c h n o I o g i e o d e r Elektrochemilumineszenz-Technologie.
Neben dem erfindungsgemäßen Verfahren ist ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ein Testkit zum Nachweis oder/und zur Diagnose eines malignen Tumorgeschehens im Gastrointestinaltrakt in Menschen oder Tieren, welcher insbesondere zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens vorgesehen ist, mittels Bestimmung eines Tumormarkers CEA, CA1 9.9 oder/und CA72.4 oder von Teilstücken derselben, wobei der Testkit mindestens einen monoklonalen oder polyklonalen Antikörper gegen CEA, CA1 9.9 oder CA72.4 enthält. Bevorzugt enthält der Testkit einen Antikörper für den entsprechenden Tumormarker, der mit keinem anderen Stuhleiweiß kreuzreagiert. Der Testkit kann gegebenenfalls weitere für die Durchführung eines Immunoassays oder für die Durchführung des jeweils vorgesehenen Testverfahrens notwendige Reagenzien enthalten.
Vorzugsweise enthält der Testkit einen an eine Festphase gebundenen, für mindestens einen der genannten Tumormarker spezifischen Antikörper. Die Erfindung betrifft weiterhin die Verwendung von Antikörpern gegen CEA, CA1 9.9 oder CA72.4 zur qualitativen oder quantitativen Bestimmung von Tumormarkern im menschlichen oder tierischen Stuhl sowie ein Reagenz zur selektiven quantitativen Bestimmung von CEA, CA1 9.9 oder/und CA72.4.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung sind Antikörper, insbesondere monoklonale Antikörper, welche spezifisch CEA, CA1 9.9 oder CA72.4 binden und mit keinem anderen Stuhlprotein kreuzreagieren. Die Antikörper können beispielsweise nach der Methode von Koehler und Milstein (Nature 256, 495-497 ( 1 995)) erzeugt werden.
Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung Aptamere, welche spezifisch an CEA, CA1 9.9 oder CA72.4 binden und mit keinem anderen Stuhlprotein kreuzreagieren.
Aptamere sind Oligonukleotidsequenzen, welche spezifische
Bindeeigenschaften aufweisen. Solche Aptamere können beispielsweise nach den in US 5,270, 1 63 oder in Sumedha, Clin. Chem. 45 (1 999), 1 628-1 650 beschriebenen Methoden hergestellt bzw. identifiziert werden.
Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele weiter erläutert.
Ausführung - Beispiel 1 : CEA-Bestimmung erfolgte mittels der ECLIA-Technologie
Die immunchemische Bestimmung des CEA erfolgte gemäß Herstellerangaben mit dem Elecsys der Firma Röche AG. Der Elecsys-CEA ist ein 1 -Schritt-Sandwich-Test nach dem ECLIA-Prinzip. (ECLIA = ElektroChemiLumineszenzImmunoAssay) . Ausführung - Beispiel 2
CA 1 9.9-Bestimmung erfolgte mittels der ECLIA-Technologie
Die immunchemische Bestimmung des CA1 9.9 erfolgte gemäß Herstellerangaben mit dem Elecsys der Firma Röche AG. Der Elecsys-CEA ist ein 1 -Schritt-Sandwich-Test nach dem ECLIA-Prinzip. (ECLIA = ElektroChemiLumineszenzImmunoAssay) .
Ausführung - Beispiel 3: CA72.4-Bestimmung erfolgte mittels ECLIA-Technologie
Die immunchemische Bestimmung des CA72.4 erfolgte gemäß Herstellerangaben mit dem Elecsys der Firma Röche AG. Der Elecsys-CEA ist ein 1 -Schritt-Sandwich-Test nach dem ECLIA-Prinzip. (ECLIA = ElektroChemiLumineszenzImmunoAssay) .
Grundsätzlich ist die Bestimmung der Tumormarker CEA, CA1 9.9 und CA72.4 auch mit anderen kommerziell erhältlichen immunchemischen Testsystemen möglich.
Erfindungsgemäß ist es auch möglich, die Analytkonzentration mittels Biosensoren zu bestimmen wie z.B. amperometrische Sensoren, potenziometrische, ionenselektive potenziometrische oder photometrische Sensoren oder auch solche mittels Halbleiterelektroden wie Feldeffekttransistoren (FET), chemosensitive Feldeffekttransistoren (CHEMFET), suspended-gate-Feldeffekttransistoren (SGFET) oder ionensensitiven Feldeffekttransistoren. Derartige Biosensoren sind zusammenfassend in E.A. H. Hall und G . Hummel in "Biosensoren", Springer Verlag Heidelberg, Deutschland, 1 995 beschrieben. Weitere Entwicklungen von ionensensitiven Feldeffekttransistoren (ISFET) oder optischen Detektoren sind unter anderem von F. Aberl und H. Wolf in "Aktuelle Trends in der Immunsensorik", Labor 2000, S. 70-96 (1 993) beschrieben. Ebenfalls geeignet ist das erfindungsgemäße Verfahren für die Durchführung mittels piezoelektrischen Schwingquarzen und Oberflächenwellenelementen, welche als Mikrowaagen verwendet werden können. Dabei wird der primäre Antikörper (der sogenannte Catcher) auf einem piezoelektrischen Substrat immobilisiert und nach Bindung mit der zu analysierenden CEA, CA1 9.9 bzw. CA72.4 gemessen. Derartige Sensoren sind beispielsweise von A. Leidl et al. in "Proceedings of the Second International Symposium on Minaturized Total Analyses Systems μTAS", Basel 1 996, beschrieben. Quarzkristallmikrowaagen, wie sie von C. Köslinger et al., Fresenius J. Anal. Chem. (1 994), 349:349-354, beschrieben sind, haben sich als besonders geeignet erwiesen oder z.B. auch die Kandelaber-Technologie von IBM, Inc.
Erfindungsgemäß ist es auch möglich, die Analytkonzentration mittels immunchromatographischer Methoden, d.h. mittels sogenannter Visual- Rapid-Tests (Lateral-Flow-Tests) zu bestimmen.
Eine signifikante Verbesserung bezüglich Sensitivität, dynamischer Messbereich, Analysenkinetik und Formatflexibilität lässt sich durch die Verwendung der Elektrochemillumineszenz-Technologie erreichen. Unter Elektrochemillumineszenz versteht man einen Prozess, bei welchem Licht freigesetzt wird. Die Lichtfreisetzung wird dadurch induziert, indem ein elektrisches Potenzial an eine Elektrode angelegt wird, welche eine zyklische Oxidation/Reaktion eines Ruthenium-Metallions vermittelt (Bruno, G. ( 1 997) Rec. Rp. S. 1 75-1 79; Williams R. ( 1 996), Amer. Biotech., S. 26). Eine ähnliche Technologie ist die TRACE-Technologie der Firma CIS. Beispiel 1
Einwiegen der Stuhlproben
Ein etwa 1 2 ml umfassendes Einwegröhrchen und eine mikrobiologische Impföse (z.B. Sarstedt) werden mit einer empfindlichen digitalen Laborwaage auf 0 austariert. Anschließend wird mit der Impföse der Stuhl eingewogen, indem man mit der Öse in die Stuhlprobe sticht und die an der Spitze verbleibende Stuhlmenge (etwa 1 00 mg) in das Einwegröhrchen einbringt. Anstelle der Impföse kann auch ein Zahnstocher benutzt werden.
Entsprechend der gewogenen Stuhlprobenmasse werden die Volumina des zuzugebenden Extraktionspuffers variiert (z.B. 100 mg Stuhl + 1 0 ml Puffer oder 75 m g Stuhl + 7,5 ml Puffer) . Endkonzentration: 1 0 mg Stuhl/ml Extraktionspuffer.
Beispiel 2
Homogenisation und Extraktion der Stuhlproben
Die Stuhlprobensuspension wird bei Raumtemperatur mehrfach kräftig mit einem Reagenzglas-Schüttelgerät (z.B. VORTEX) gemixt. Die Stühle müssen gut homogenisiert sein. Um eine vollständige Extraktion zu gewährleisten, ist es wichtig, dem phosphatgepufferten Extraktionspuffer das Detergenz CHAPS (3-[(3-Cholamidopropyl)dimethylammonio]-1 - propansulfonat, 10 mM (Sigma) beizumischen.
Beispiel 3
Die Stuhlprobe lässt sich vorteilhaft mit dem Stuhldosierungssystem (Quick-Prep) der Firma ScheBo®«Biotech AG durchführen.

Claims

Ansprüche
Verfahren zum Nachweis eines malignen Geschehens im
Gastrointestinaltrakt, d a d u rc h g e ke n n ze i c h n et, dass man in menschlichem oder tierischem Stuhl mindestens einen
Tumormarker, ausgewählt aus CEA, CA19.9 und CA72.4 oder/und
Teilstücke derselben bestimmt.
Verfahren nach Anspruch 1, d a d u rc h g e ke n n ze i c h n et , dass man den Tumormarker CEA, CA19.9 oder/und CA72.4 oder/und Teilstücke derselben immunchemisch nachweist.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, d a d u rc h g e ke n n ze i c h n et , dass man den Gehalt an CEA, CA19.9 oder/und CA72.4 oder/und von Teilstücken derselben immunchemisch mittels anti-CEA-, anti- CA19.9- oder/und anti-CA72.4-Antikörpern erfasst.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u rc h g e ke n n z e i c h n et , dass der Nachweis mittels Antikörper erfolgt, welche monoklonale bzw. polyklonale Antikörper sind und welche nicht mit anderen
Bestandteilen des Stuhls, insbesondere nicht mit anderen Proteinen, kreuzreagieren.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass man den Nachweis nach dem Prinzip des Immunoassays durchführt.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u rc h g e k e n n z e i c h n et , dass man den Tumormarker CEA, CA19.9 oder/und CA72.4 oder/und Teilstücke derselben qualitativ oder/und quantitativ bestimmt.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u rc h g e ke n n z e i c h n et , dass man CEA-, CA19.9- oder/und CA72.4-spezifische Antikörper einsetzt zur selektiven Bestimmung des Tumormarkers CEA, CA19.9 oder/und CA72.4 oder/und von Teilstücken derselben nach dem Prinzip des Immunoassays durch a) Inkubation mit mindestens zwei verschiedenen Rezeptoren, von denen der erste Rezeptor R1 in fester Phase vorliegt und mit CEA, CA19.9 oder/und CA72.4 bindefähig ist und von denen mindestens ein weiterer Rezeptor R2, der ebenfalls mit CEA, CA19.9 oder/und CA72.4 bindefähig ist, in flüssiger Phase, insbesondere gelöst vorliegt und wobei der Rezeptor R2 eine Markierung trägt oder die Bindung an ein detektierbares Molekül vermittelt, b) Trennung der festen von der flüssigen Phase und c) Bestimmung oder Messung der Markierung in einer der Phasen, wobei als mindestens einen der Rezeptoren einen Antikörper verwendet, der spezifisch mit CEA, CA19.9 oder/und CA72.4 bindefähig ist.
8. Verfahren nach Anspruch 7, d a d u rc h g e ke n n zei c h n et, dass man als an die feste Phase gebundenen Antikörper einen
Antikörper verwendet, der spezifisch mit CEA, CA19.9 oder CA72.4 bindefähig ist und als löslichen Rezeptor einen anderen mit CEA, CA19.9 bzw. CA72.4 bindefähigen Antikörper verwendet, der eine Markierung trägt oder die Bindung an ein detektierbares Molekül vermittelt.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, d a d u rc h g e ke n nze i c h n et, dass dieses ELISA-, Schwingquarz-, Mikrowaage-, Lateral Flow- Technologie, Kandelaber-Technologie, TRACE-Technologie oder Elektrochemilumineszenz-Technologie verwendet.
10. Testkit zum Nachweis eines malignen Tumorgeschehens im
Gastrointestinaltrakt, insbesondere unter Durchführung eines
Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9, mittels Bestimmung des Tumormarkers CEA, CA19.9 oder/und CA72.4 oder von Teilstücken derselben, d a d u rc h g e k e n n z e i c h n et , dass er mindestens einen monoklonalen oder polyklonalen Antikörper gegen CEA, CA19.9 oder CA72.4 enthält.
11. Testkit nach Anspruch 10 zur Diagnose eines malignen Tumorwachstums im Gastrointestinaltrakt (GIT), d a d u rc h g e k e n n ze i c h n et , dass er mindestens einen Rezeptor für CEA, CA19.9 oder CA72.4 enthält, der mit keinem anderen Stuhleiweiß kreuzreagiert, sowie gegebenenfalls weitere für die Durchführung eines Immunoassays notwendige Reagenzien.
12. Testkit nach einem der Ansprüche 10 oder 11, d a d u rc h g e ke n n ze ic h n et, dass er einen an eine Festphase gebundenen anti-CEA-, anti-
CA19.9- oder anti-CA72.4-Antikörper enthält.
13. Verwendung von Antikörpern gegen CEA, CA19.9 oder CA72.4 zur qualitativen oder quantitativen Bestimmung eines Tumormarkers, ausgewählt aus CEA, CA19.9 und CA72.4 oder von Teilstücken derselben im menschlichen oder tierischen Stuhl.
14. Reagenz zur selektiven, quantitativen Bestimmung von CEA, CA19.9 oder/und CA72.4, enthaltend einen an eine Festphase gebundenen Rezeptor R1, der mit CEA, CA19.9 bzw. CA72.4 bindefähig ist und mindestens einen in löslicher Phase vorliegenden Rezeptor R2, der mit der CEA, CA19.9 bzw. CA72.4 bindefähig ist, und wobei mindestens ein löslicher Rezeptor R2 eine Markierung trägt oder die Bindung an ein detektierbares Molekül vermittelt, d a d u rc h g e ke n n ze i c h n et, dass mindestens einer der Rezeptoren ein Antikörper ist, der spezifisch mit CEA, CA19.9 oder CA72.4 bindefähig ist.
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