专利名称：诊断和治疗胰岛素样生长因子缺陷疾病的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及应用胰岛素样生长因子-1治疗IGF-1缺陷疾病和IGF-1产生疾病包括矮小症和代谢疾病的领域。
背景技术：
人胰岛素样生长因子-1(IGF-1)是一种7649道尔顿的多肽，属于促生长因子家族，具有胰岛素样代谢作用和分化作用、具有促有丝分裂原和抗凋亡生物活性，该家族调节生长激素(GH)的活性。IGF-1调节出生后GH对人体生长的作用。像GH一样，IGF-1是一种强效合成代谢的蛋白质。IGF-1具有与胰岛素类似的降血糖作用，并且促进正向氮平衡。据估计，美国约20,000的儿童由于生长激素缺陷而生长不足，并且大多数是GH分泌正常而IGF-1缺陷。此外，较多成年人也患有这些激素缺陷疾病。
IGF-1缺陷(IGFD)可能是由于对GH作用具有抗性，或者是GH缺陷(GHD)所致。由于对GH的抗性而引起的IGFD称为原发性IGFD，而由GHD引起的IGFD称为继发性IGFD。目前，给予GH促泌素或促进GH分泌的试剂之后能否产生GH，用作GHD的指征。目前，还没有一种检测可区分出患有原发性IGFD和继发性IGFD的个体，或确定哪种治疗是合适的治疗，例如GH、IGF-1治疗或GH和IGF-1联合治疗。因此，很多个体可能接受不合适的或无效的治疗。
因此，本领域需要改进对IGF-1缺陷的诊断，尤其需要可区分原发性IGFD和继发性IGFD的改进的诊断方法，需要观察患者对GH治疗的响应性如何。这些诊断有助于选择对该疾病或病症合适的治疗。当前，IGF-1缺陷(的诊断)建立在以下基础上检测血液IGF-1水平，将其与大量个体中获得的血液IGF-1水平比较，以建立IGF-1标准偏差分数(IGF-1 SDS)。
本发明通过提供(例如)改进的方法而满足了这一需要，所述方法不仅根据患者的IGF-1血液浓度而且根据患者GH血液水平提高之前和之后能否产生IGF-1来确定某患者是否是IGF-1缺陷。本发明还提供与这些改进的诊断方法相关的益处。
文献美国专利号5,273,961；5,466,670；5,126,324；5,187,151；5,202,119；5,374,620；5,106,832；4,988,675；5,106,832；5,068,224；5,093,317；和5,569,648；Ross等(1993)Intensive Care Med.19增刊2S54-57；Buckway等(2001)J Clin EndocrinolMetab.86(11)5176-83；Kuczmarski等(2002)Vital Health Stat.2461-190；Brabant等(2003)Hormone Res.6053-60；Mauras等(1999)Am.J.Physiol.277E579-E584；Mizuno等(2001)Pharm.Res.181203-1209；Wilson等(2003)J Pediatr.143415-421；Gharib等(2003)Endocr.Pract.964-76；Juul等(2002)Hormone Res.58233-241；Rosenfeld和Hwa(2004)J.Clin.Endocrinol.Metab.891066-1067；Lofqvist等(2001)J Clin Endocrinol Metab.86(12)5870-6。
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发明简述本发明提供标准偏差分数(SDS)计算器，该SDS计算器可用于将胰岛素样生长因子-1(IGF-1)浓度或IGF-1产率转换为IGF-1标准偏差分数。在一个实施方式中，通过考虑IGFBP-3血液水平(和，任选地，IGF-2血液水平)来计算IGF-1产率，可用该产率计算出IGF-1产率SDS(IGF-1 PR SDS)。经IGFBP-3校正的IGF-1水平具体可用于评价响应于例如生长激素治疗的IGF-1产率。
因此，本发明提供标准偏差分数(SDS)计算器，该SDS计算器可用于将胰岛素样生长因子-1(IGF-1)浓度转换为IGF-1标准偏差分数。在一个实施方式中，通过考虑IGFBP-3计算出IGF-1 PR SDS，从而提供IGF-1 PR SDS。本发明还提供进行这种转换的计算机程序产品，以及将IGF-1浓度转换为IGF-1 SDS或IGF-1PR SDS的系统和装置。本发明还提供诊断原发性IGFD和继发性IGFD的方法，以及诊断需要GH和IGF-1联合治疗的患者的方法，以及进行所述诊断方法的试剂盒、装置和系统。本发明还提供治疗IGFD的方法，所述方法一般包括测定IGF-1 SDS和/或IGF-1 PR SDS；和根据IGF-1 SDS和/或IGF-1 PR SDS，给予有效量的IGF-1(一种提高生长激素(GH)血液水平的试剂)，或给予IGF-1和可提高GH血液水平的试剂的有效组合。
此外，本发明还提供测定患者IGF-1产生量的方法和系统，所述方法考虑治疗前和治疗后的IGFBP-3血液水平。这通常通过检测基线水平的血液IGF-1浓度和血液IGFBP-3浓度、并考虑血液IGFBP-3浓度以计算出IGF-1产率来完成。然后给予可增加血液GH水平的试剂，再检测血液IGF-1浓度和血液IGFBP-3浓度，考虑IGFBP-3浓度来计算IGF-1产率。治疗后的IGF-1产率减去基线水平的IGF-1产率，从而计算出IGF-1的刺激产率。在一个实施方式中，基线和治疗后的IGF-1产率各用于上述的SDS计算器，以提供基线IGF-1 PR SDS和治疗后IGF-1 PRSDS，和计算出IGF-1 PR SDS的变化。此外，因为IGF-2也结合IGFBP-3，本发明还考虑在计算IGF-1产率前校正IGFBP-3浓度，然后该产率可用于计算“经IGF-2校正的”IGF-1 PR SDS。
经IGFBP-3和任选地经IGF-2校正的IGF-1刺激产率可用于确定IGF-1的产生是否异常。此外，可计算IGF-1产生的变化和/或IGF-1 PR SDS的变化来确定何种合适的治疗可恢复IGF-1血液浓度。在rhIGF-1为合适治疗的实施方式中，可直接计算出rhIGF-1或rhIGF-1和可增加GH血液浓度试剂有效组合的替代剂量，以将IGF-1水平恢复到合适水平。
本发明的一个特征是一种计算机程序产品，其包括存贮有计算机程序的计算机可读存贮介质，当用计算机阅读时，所述程序将血液中的胰岛素样生长因子-1(IGF-1)浓度转换为IGF-1标准偏差分数(SDS)。在一些实施方式中，所述程序用下述算法计算IGF-1 SDSIGF-1 SDS＝(xp一平均数年龄)÷SD年龄，其中x是血液中的IGF-1浓度。
在一些实施方式中，将血液中的IGF-1浓度转换为IGF-1 SDS包括用血液中的IGF-1结合蛋白-3(IGFBP-3)浓度将血液中的IGF-1浓度转换为血液IGF-1清除率。在某些实施方式中，血液中的IGF-1浓度或血液中的IGF-1产率经胰岛素样生长因子-2(IGF-2)血液浓度校正。在其它实施方式中，所述计算机程序还将IGF-1清除率转换为IGF-1产率。在另外的实施方式中，用下述算法计算IGF-1产率IGF-1产率＝(IGF-1血液浓度)((IGF-1)清除率)。
在某些实施方式中，所述计算机程序将IGF-1产率转换为IGF-1产率SDS(IGF-1 PR SDS)。在另外的实施方式中，所述计算机程序用下述算法计算IGF-1PR SDSIGF-1 PR SDS＝(xp-平均数年龄)÷SD年龄其中x是血液中的IGF-1产率。在一些实施方式中，所述计算机软件还包括以下算法计算基线血液IGF-1浓度以提供第一IGF-1 SDS，计算响应于生长激素(GH)给药的IGF-1血液浓度以提供第二IGF-1 SDS，和计算所述第一和第二IGF-1 SDS之间的IGF-1 SDS变化。
在一些实施方式中，所述计算机程序还包括以下算法计算基线血液IGF-1产率以提供第一IGF-1 PR SDS，计算响应于生长激素(GH)给药的IGF-1产率以提供第二IGF-1 PR SDS，和计算所述第一和第二IGF-1 PR SDS之间的IGF-1PR SDS变化。
本发明的另一个特征是用于诊断患者的胰岛素样生长因子-1缺陷(IGFD)的诊断系统，该系统包括中央计算环境、输入装置(操作性连接于所述计算环境以接收患者数据，其中所述患者数据包括年龄和胰岛素样生长因子-1(IGF-1)血液浓度)、输出装置(操作性连接于所述计算环境以向用户提供信息)和所述中央计算环境执行的算法，其中根据通过输入装置接收的数据执行该算法，执行该算法将IGF-1血液浓度转换为IGF-1标准偏差分数(SDS)，其中SDS被输送到所述输出装置。在某些实施方式中，该系统还包括数据存贮设备。
在一些实施方式中，所述算法为下式IGF-1 SDS＝(xp-平均数年龄)÷SD年龄其中x是IGF-1血液浓度。在其它实施方式中，中央计算环境根据IGF-1结合蛋白-3(IGFBP-3)的血液浓度将IGF-1血液浓度转换为IGF-1血液清除率。在另外的实施方式中，IGF-1血液浓度或IGF-1血液产率经胰岛素样生长因子-2(IGF-2)血液浓度校正。在一些实施方式中，中央计算环境将IGF-1清除率转换为IGF-1产率。
在一些实施方式中，所述中央计算环境用以下算法计算IGF-1产率IGF-1产率＝(IGF-1血液浓度)((IGF-1)清除率)。
在其它实施方式中，中央计算环境将IGF-1产率转换为IGF-1产率SDS(IGF-1 PRSDS)。在另外的实施方式中，中央计算环境用以下算法计算IGF-1 PR SDSIGF-1 PR SDS＝(xp-平均数年龄)÷SD年龄其中x是IGF-1血液产率。在其它实施方式中，中央计算环境还包括以下算法计算基线血液IGF-1浓度以提供第一IGF-1 SDS，计算响应于生长激素(GH)给药的IGF-1血液浓度以提供第二IGF-1 SDS，和计算所述第一和第二IGF-1 SDS之间的IGF-1 SDS变化。在另外的实施方式中，所述输出装置还包括差异方法，其中，IGF-1 SDS变化至少+1.0表示诊断为响应GH治疗，并表示可用GH治疗，IGF-1 SDS变化小于+1.0表示不响应GH治疗并表示可用IGF-1治疗；IGF-1 SDS变化约+0.5至+1.5表示应用GH和IGF-1联合治疗。
在其它实施方式中，中央计算环境还包括以下算法计算基线血液IGF-1产率以提供第一IGF-1 PR SDS，计算响应于生长激素(GH)给药的IGF-1产率以提供第二IGF-1 PR SDS，和计算所述第一和第二IGF-1 PR SDS之间的IGF-1PR SDS变化。在另外的实施方式中，所述输出装置还包括差异诊断设备，其中，IGF-1 PR SDS变化至少+1.0表示诊断为响应GH治疗并表示可用GH治疗，IGF-1PR SDS变化小于+1.0表示不响应GH治疗并表示可用IGF-1治疗，IGF-1 PR SDS变化约+0.5至+1.5表示用GH和IGF-1联合治疗。
本发明的另一个特征是用于诊断患者的胰岛素样生长因子-1缺陷(IGFD)的便携式设备，包括用于接收和存贮患者数据的装置(其中所述数据包括患者年龄和来自患者的生物学样品中的胰岛素样生长因子-1(IGF-1)浓度)、数据输出装置、和存贮在该设备中的算法，其中执行该算法将从接收装置接收的IGF-1血液浓度转换为IGF-1标准偏差分数(SDS)，该SDS被传输到数据输出装置，输出装置将SDS展示给用户。
在一些实施方式中，所述设备还包括检测生物学样品中的IGF-1浓度的装置；将检测到的IGF-1浓度输送给接收和存贮装置的装置。在一些实施方式中，所述装置包括酶联免疫吸附试验、化学发光试验或放射性免疫试验装置。在一些实施方式中，所述程序用以下算法计算IGF-1 SDSIGF-1 SDS＝(xp-平均数年龄)÷SD年龄其中x是IGF-1血液浓度。
在其它实施方式中，所述设备包括根据IGF-1结合蛋白-3(IGFBP-3)的血液浓度将IGF-1血液浓度转换为IGF-1血液清除率的算法。在某些实施方式中，IGF-1血液浓度或IGF-1血液产率经胰岛素样生长因子-2(IGF-2)血液浓度校正。在其它实施方式中，执行该算法将IGF-1清除率转换为IGF-1产率。在一些实施方式中，计算IGF-1产率的算法是IGF-1产率＝(IGF-1血液浓度)((IGF-1)清除率)。
在其它实施方式中，执行该程序将IGF-1产率转换为IGF-1产率SDS(IGF-1 PRSDS)。在另外的实施方式中，计算IGF-1 PR SDS的算法是IGF-1 PR SDS＝(xp-平均数年龄)÷SD年龄其中x是IGF-1血液产率。
在其它实施方式中，所述设备还包括以下算法计算基线血液IGF-1浓度以提供第一IGF-1 SDS，计算响应于生长激素(GH)给药的IGF-1血液浓度以提供第二IGF-1 SDS，和计算所述第一和第二IGF-1 SDS之间的IGF-1 SDS变化。在一些实施方式中，所述设备还包括以下算法计算基线血液IGF-1产率以提供第一IGF-1 PR SDS，计算响应于生长激素(GH)给药的IGF-1产率以提供第二IGF-1PR SDS，和计算所述第一和第二IGF-1 PR SDS之间的IGF-1 PR SDS变化。
本发明的另一个特征是一种诊断患者的原发性和继发性胰岛素样生长因子-1缺陷(IGFD)的方法，包括将胰岛素样生长因子-1(IGF-1)血液浓度转换为IGF-1标准偏差分数(SDS)，其中所述转换包括采用下式的算法IGF-1 SDS＝(xp-平均数年龄)÷SD年龄其中x是IGF-1血液浓度；和根据该SDS诊断原发性或继发性IGFD。在一些实施方式中，用本发明的系统产生IGF-1 SDS。
在一些实施方式中，所述方法包括将IGF-1血液浓度转换为IGF-1产率，然后用下式的算法将IGF-1产率转换为IGF-1产率标准偏差分数(IGF-1 PRSDS)IGF-1 PR SDS＝(xp-平均数年龄)÷SD年龄其中x是IGF-1产率。在另外的实施方式中，用下述算法将IGF-1血液浓度转换为IGF-1产率IGF-1产率＝(IGF-1血液浓度)((IGF-1)清除率)。
本发明的另一个特征是一种治疗个体的胰岛素样生长因子-1缺陷(IGFD)疾病的方法，包括测定标准偏差分数，其中所述标准偏差分数是用某个体生物学样品中的IGF-1血液浓度计算出的IGF-1标准偏差分数(SDS)；根据该标准偏差分数，给予该个体有效量的IGF-1、IGF-1类似物、IGF-1变体或增加生长激素(GH)血液浓度的试剂、或它们的组合，所述给药可有效治疗该个体的IGFD。
在一些实施方式中，标准偏差分数是IGF-1产率标准偏差分数(IGF-1 PRSDS)，该IGF-1 PR SDS以该个体生物学样品的IGF-1血液浓度计算的IGF-1产率为基础。在其它实施方式中，所述给药包括给予个体增加GH血液浓度的试剂和IGF-1、IGF-1类似物、IGF-1变体中的至少一种。在一些实施方式中，所述IGFD疾病是矮小症。在其它实施方式中，所述IGFD疾病是代谢疾病。
本发明的另一个特征是提供一种诊断患者的原发性和继发性胰岛素样生长因子-1缺陷(IGFD)的方法，包括测定基线胰岛素样生长因子-1(IGF-1)标准偏差分数(SDS)(其中该基线IGF-1 SDS是用个体第一血液样品中的IGF-1血液浓度和IGF-1清除率计算出的IGF-1产率标准偏差分数(IGF-1 SDS基线产率)，给予个体有效量的能刺激与该个体同年龄和同性别的正常对象产生IGF-1的生长激素(GH)，测定GH治疗后的IGF-1 SDS，所述GH治疗后的IGF-1 SDS是IGF-1产率标准偏差分数(IGF-1 SDS治疗后产率)，是利用在所述给予GH后、在正常对象中响应所述GH给药而刺激IGF-1产生的某时间点从所述个体取得的第二血液样品的IGF-1血液浓度和IGF-1清除率计算出来的；和根据IGF-1 SDS基线产率和IGF-1SDS治疗后产率的比较，诊断个体是原发性或继发性IGFD。在一些实施方式中，从IGF-1 SDS治疗后产率中减去IGF-1 SDS基线产率来进行所述比较，以获得IGF-1 PR SDS的变化。在一些实施方式中，用本发明所述系统分别计算SDS基线产率和IGF-1 SDS治疗后产率。
在一些实施方式中，IGF-1 PR SDS变化小于+1.0表示诊断为原发性IGFD。在另外的实施方式中，所述方法还包括给予对象治疗所述对象的原发性IGFD的有效量IGF-1的步骤。
在其它实施方式中，IGF-1 PR SDS变化+0.5至+1.5表示诊断为同时患有原发性和继发性IGFD。在另外的实施方式中，所述方法还包括给予对象治疗所述对象的原发性和继发性IGFD的有效量IGF-1和GH组合的步骤。
在另外的实施方式中，IGF-1 PR SDS变化至少+1.0表示诊断为继发性IGFD。在另外的实施方式中，所述方法还包括给予对象治疗所述对象的继发性IGFD的有效量的GH的步骤。
附图简述
图1显示血液IGF-1浓度相对于年龄(岁)的示范性图。
图2A-2C显示本发明系统的示范性实施方式。
图3显示本发明设备的一个实施方式。
图4显示本发明设备的另一个实施方式。
图5A是显示IGF-1结合蛋白-3(IGFBP-3)和IGF-1清除之间的关系的一组图。左图显示log-1og比例，而右图显示线性比例。实线显示模型预测的函数。
图5B显示IGFBP-3和IGF-1半衰期之间的关系(1og-1og比例)。实线显示模型预测的函数。
图5C显示IGFBP-3和IGF-1峰浓度之间的关系。实线显示模型预测的函数。
图6是IGF-1药代动力学模型的示意图。
图7显示给予rhIGF-1(60μg/kg或120μg/kg)之后患有原发性IGFD的患者中的IGF-1浓度。
图8显示实验室A(Lab A)正常(normative)数据和Lab A SD分数。
图9显示用本发明IGF-1 SDS计算器获得的Lab A正常数据和IGF-1 SD分数。
图10显示实验室B(Lab B)正常数据和Lab B SD分数。
图11显示用本发明IGF-1 SDS计算器获得的Lab B正常数据和IGF-1 SD分数。
图12A显示某实验室的男性IGF-1血液浓度的SD分数水平示范性正常数据为-5至+3。
图12B显示某实验室的0-16岁男性IGF-1血液浓度的SD分数水平示范性正常数据为-5至+3。
图12C显示某实验室的男性的IGF-1 SD分数的示范性正常数据。
图13A显示某实验室的女性IGF-1血液浓度的SD分数水平示范性正常数据为-5至+3。
图13B显示某实验室0-16岁女性的IGF-1血液浓度的SD分数水平示范性正常数据为-5至+3。
图13C显示某实验室的女性的IGF-1 SD分数的示范性正常数据。
定义本文所用术语“治疗”指获得所需的药理学和/或生理学效果。该效果可以是完全或部分预防疾病或其症状的预防效果和/或部分或完全治愈疾病、紊乱或症状和/或疾病引起的不良作用的治疗效果。本文所用“治疗”包括哺乳动物尤其是人的疾病、紊乱或症状的任何治疗，包括(a)增加存活时间；(b)降低疾病引起的死亡风险；(c)预防易患疾病但还未诊断患有疾病的对象发生疾病；(d)抑制疾病，即使疾病的发展停滞(例如降低疾病进展速度)；和(e)减轻疾病，即，使疾病消退。“治疗”还包括向对象提供正面益处，包括生理、精神和情感益处。在具体实施方式
中，术语“治疗”指提高个体的生长速率、提高个体成年的最终高度等。
术语“个体”、“宿主”、“对象”和“患者”本文可互换使用，指哺乳动物，尤其是人。
术语“治疗有效量”指可有效地帮助实现所需治疗效果的治疗性试剂的量或治疗性试剂的递送速率。具体所需的治疗效果将根据待治疗的病症、将给予的制剂以及本领域一般技术人员所知的多种其它因素而变化。
就抗体结合而言，术语“特异性结合”指抗体与特定多肽即多肽表位(例如IGF-1多肽)以高抗体亲抗原性(avidity)和/或高亲和力结合。例如，抗体与IGF-1多肽或其片段上的某表位的结合强于同一抗体与任何其它表位(尤其是存在于与感兴趣的特定多肽相关的或存在于同一样品中的分子的表位)的结合，例如对IGF-1表位的结合比对非-IGF-1多肽的表位结合更强，从而通过调整结合条件，该抗体几乎只结合此特异性IGF-1多肽表位而不结合任何其它非-IGF-1表位或不包含所述表位的任何其它多肽。特异性结合IGF-1多肽的抗体也有可能以微弱但可检测到的水平(例如只有与感兴趣多肽结合的10％或更少)结合其它多肽。这种弱结合，或背景结合，(例如)采用合适的对照，不难与与本发明多肽的特异性结合区分开来。一般，特异性抗体与给定多肽的结合亲和力为10-7M或更多，10-8M或更多(例如10-9M、10-10M、10-11M等)。一般，不采用结合亲和力小于10-6M或更小的抗体，因为用当前使用的常规方法检测不到它们与抗原的结合。
本文所用术语“IGF-1”指来自任何种类动物包括牛、羊、猪、马和人的胰岛素样生长因子-1。术语“IGF-1”还包括天然存在的IGF-1(例如，从IGF-1的天然来源中分离到的IGF-1)；合成的IGF-1；和重组IGF-1。
术语“IGF-1血液浓度”或“IGFBP-3血液浓度”分别指全血中的或血液产生的液体如血浆或血清中的IGF-1或IGFBP-3浓度。
本文所用“IGF-2”指来自任何种类动物包括牛、羊、猪、马和人的胰岛素样生长因子-2。术语“IGF-2”还包括天然存在的IGF-1(例如，从IGF-2的天然来源中分离到的IGF-2)；合成的IGF-2；和重组IGF-2。
术语“IGF-2血液浓度”指全血中的或血液产生的液体如血浆或血清中的IGF-2浓度。
术语“生物学样品”包括获自生物体的多种类型样品，可用于诊断或监测试验。该术语包括血液和生物来源的其它液体样品、固体组织样品例如活检标本或其衍生的组织培养物或细胞及其后代。该术语包括获得样品后经任何方法操作的样品，如经试剂处理、增溶或富集某些组分。该术语包括临床样品，还包括细胞培养物中的细胞、细胞上清液、细胞裂解液、血清、血浆、生物体液和组织样品。
术语“体液”指哺乳动物例如人的生物学液体样品。这些液体包括水性液体例如血清、血浆、淋巴液、滑膜液、滤泡液、精液、羊水、乳汁、全血、尿液、脑脊液、唾液、痰、眼泪、汗液、粘液、组织培养液、组织提取物和细胞提取物。本发明感兴趣的具体体液包括血清、血浆和血液。
“根据计算机的系统”指用于分析信息的硬件设备、软件设备和数据存贮设备。本发明根据计算机的系统的最低硬件包括中央处理单元(CPU)、输入装置、输出装置和数据存贮装置。本领域技术人员不难理解，现有的任一种计算机系统均适用于本发明。数据存贮装置可包括含有记录本发明上述信息的任何制品，或可存取该制品的存取器装置。
在计算机可读介质上“记录”数据、程序或其它信息指用本领域已知的任何此类方法存贮信息的过程。根据获取存贮的信息所用的装置，可选择方便的数据存贮结构。多种数据处理程序和形式可用于存贮，例如文字处理文档、数据库形式等。
“处理器”或“计算机装置”指完成其所需功能的任何硬件和/或软件组合。例如，本文的处理器可以是可编程的数字微处理器，例如其形式为电子控制器，主机、服务器或个人电脑(台式或便携式)。当处理器是可编程的，合适的程序可从远端位置输送到处理器，或先前存贮在计算机程序产品(例如便携式或固定的计算机可读存贮介质，可以是磁、光或固体状态装置)中。例如，磁性介质或光盘可携带程序，或可用与处于相应位置的各处理器连接的合适阅读器阅读。
“临床试验”指对获自个体或患者(本文也称为宿主或对象)的样品进行试验或检测，以提供关于该个体或患者当前或未来的健康或疾病、诊断、治疗、预防和/或监测疾病的信息。
本文所用术语“评价”广义上不仅指对某给定的感兴趣疾病的诊断或检测，还指在给定的时间中监测病症。因此，在某些实施方式中，采用本发明方法诊断患者是否存在某给定疾病，即，确定对象是否患有某疾病(例如，IGFD，包括原发性IGFD、继发性IGFD、严重的原发性IGFD等)。在其它实施方式中，采用本发明方法监测、预测或追踪，即监视或观察一段时间内对象疾病的进展。
就“IGF-1产生”(例如未受刺激状态或对给予个体生长激素的刺激响应状态)而言，术语“产生”指响应于GH而在患者血清中产生的IGF-1水平，该水平可被定量或定性评估。由于IGF-1从头产生和/或从非活性状态中释放(例如从IGF-1结合蛋白中释放)而在血流中可能存在活性状态的IGF-1(例如，未结合于IGF-1结合蛋白)。因此，IGF-1的产生还包括评估IGF-1血液浓度、考虑血液IGF-2浓度、考虑IGFBP-3血液浓度(和，任选地，IGF-2浓度)，以提供“经IGFBP-3校正的IGF-1″血液产率。根据IGFBP-3浓度的清除率校正的IGF-1血液浓度而提供IGF-1产率，具体可用于测定处于未刺激状态或响应于(例如，用生长激素(GH)或其它试剂)刺激或治疗状态下的患者中产生的IGF-1。在一些实施方式中，根据未经IGFBP-3或IGF-2校正的IGF-1血液浓度来产生IGF-1 SDS的变化。在其它实施方式中，根据血液中IGF-1和IGFBP-3的量来产生IGF-1 PRSDS的变化。在还有另外的实施方式中，根据考虑血液中的IGFBP-3以及血液中的IGF-2的量的经校正的IGF-1量来产生“经IGF-2校正”的IGF-1 PR SDS变化。
术语“药物控释装置”包括任何装置，这些装置中所含的药物或其它所需物质的释放(例如，释放的速率，时间)受该装置本身的控制或由该装置本身决定，基本上不受所用环境的影响，或以在所用环境中可以重复的速率释放。
“基本连续”，例如“基本连续输注”或“基本连续递送”，指药物以基本不间断的方式在预先选定的时间内递送，在该预先选定的时间(例如8小时间隔)内，患者接收的药物量均不降至零。而且，“基本连续”的药物递送也可包括在预先选定的药物递送时间内以基本恒定的、预先选定的速率或速率范围(例如，每单位时间的药物量，或单位时间内药物制剂的体积)基本上不间断地递送药物。
“IGF-1缺陷疾病”指可从IGF治疗中获益的任何疾病，包括但不限于，例如，肺病、以下高血糖疾病、肾病(例如急性和慢性肾功能不全、末期慢性肾衰竭、肾小球肾炎、间质肾炎、肾盂肾炎、肾小球硬化症，例如糖尿病患者的毛细管间性肾小球硬化症和肾移植后的肾衰竭)、肥胖症、GH-缺陷、GH抗性、特纳氏综合征、Laron氏综合征、矮小症、与衰老相关的不良症状例如肥胖和脂肪量与瘦肉(fat mass-to-lean)比率增加、免疫疾病例如免疫缺陷包括CD4+T细胞计数减少和免疫耐受性下降或化疗引起的组织损伤、骨髓移植、心脏结构或功能的疾病或机能不全例如心机能不全和充血性心力衰竭、神经元(neuronal)、神经或神经肌肉疾病(例如中枢神经系统疾病包括阿尔茨海默病或帕金森病或多发性硬化，以及外周神经系统和肌肉组织疾病，包括外周神经病、肌肉萎缩症或肌强直性营养不良)，代谢疾病(包括与例如心理健康疾病(例如神经性厌食症)、外伤或创伤或感染(如细菌或人病毒例如HIV感染)、伤口、皮肤病、需要恢复的肠结构和功能等疾病引起的消瘦相关的代谢疾病)。儿童骨或软骨生长疾病，包括矮小症，儿童和成人软骨和骨疾病包括关节炎和骨质疏松症。所治疗的疾病可以是两种或多种上述疾病(例如作为代谢疾病后遗症的骨质疏松症)的组合。作为本发明治疗靶标的感兴趣的具体疾病是糖尿病和肥胖症、心机能不全、肾病、神经障碍、骨疾病、全身生长疾病和免疫疾病。
本文所用术语“高血糖症”指所有形式的糖尿病和由胰岛素抗性引起的疾病，例如I型和II型糖尿病，以及严重性胰岛素抗性、高胰岛素血症和高脂血症，例如肥胖症患者，和胰岛素抗性糖尿病，如Mendenhall氏综合征、沃纳综合征、矮妖精貌综合征、脂肪萎缩性糖尿病和其它脂肪营养不良症。高血糖症的一个例子是糖尿病，具体是I型和II型糖尿病。“糖尿病”本身指糖类代谢的进行性疾病，包括胰岛素产生或利用不足，其特征是高血糖和糖尿。
在进一步描述本发明之前，应理解本发明不仅限于所描述的具体实施方式
，因为具体实施方式
可以变化。还应理解本文所用的术语仅是为了描述特定实施方式，不用于限定，因为本发明的范围仅受所附的权利要求书的限定。
当提供数值范围时，应理解，除非上下文另有明确规定，处于该范围上下限之间的各中间值(至下限单位的十分之一)和任何其它指定数值或该指定范围中的中间值都包括在本发明范围内。这些小范围内的上限和下限可独立地包括在更小的范围内，而且也包括在本发明范围内，属于该指定范围内任何具体排除的限值。当该指定范围包括一个或两个限值，这一个或两个限值之外的范围也包括在本发明内。
除非另有规定，本文所用所有技术和科学术语与本发明所属技术领域的一般技术人员通常理解的含义相同。虽然本文描述了实施或验证本发明的优选方法和材料，但与本文的描述类似或同等的任何方法和材料也可用于实施或验证本发明。本文提及的所有出版物都纳入本文作为参考以揭示和描述与引用的出版物相关的方法和/或材料。
必须注意，在本说明书和所附权利要求书中，单数“一”、“一个”(“一种，，)和“该”(“这”)包括复数形式，除非文中另有明确规定。因此，例如，“一种试验”包括多个此类试验，“该IGF-1多肽”包括一个或多个IGF-1多肽以及本领域技术人员所知的其等价物，等等。
本文提及了一些出版物只是因为它们在本申请的申请日之前公开。绝不应理解为承认本发明由于现有技术而不先于这些出版物。另外，这些出版物的出版日期可能与实际出版日期不符，可能需要单独确认。
发明详述本发明提供标准偏差分数(SDS)计算器，该SDS可用于将胰岛素样生长因子-1(IGF-1)浓度转换为IGF-1标准偏差分数。本发明还提供将IGF-1浓度转换为IGF-1 SDS的系统和装置。本发明还提供评估IGF-1血液浓度的方法，其中考虑血液IGF-2浓度，考虑IGFBP-3血液浓度(和，任选地，IGF-2浓度)，以提供“经IGFBP-3校正的IGF-1”血液产率。根据IGFBP-3浓度的清除率校正的IGF-1血液浓度提供IGF-1产率，具体可用于测定处于未刺激状态或响应于(例如，用生长激素(GH)或其它试剂)刺激或治疗状态下的患者产生的IGF-1。
测定IGF-1 SDS能够诊断原发性IGF-1缺陷(IGFD)或继发性IGFD。本发明还提供诊断原发性IGFD和继发性IGFD的方法。第一种方法一般包括将生物学样品中的IGF-1浓度转换为IGF-1 SDS；和根据该IGF-1 SDS，诊断原发性或继发性IGFD。第二种方法一般包括考虑到IGFBP-3血液水平以校正IGF-1血液水平，从而提供IGF-1产率。IGF-1产率具体可用于计算IGF-1的产生被刺激之前和之后患者中产生的IGF-1量。另外，IGF-1产率可用于IGF-1 SDS计算器中以提供IGF-1产率SDS(IGF-1 PR SDS)。而且，可利用IGF-2血液水平以进一步修正(modify)IGF-1产率，该IGF-1产率可用于IGF-1 SDS计算器以提供经“经IGF-2校正的”IGF-1 PR SDS。
本发明还提供实施本发明诊断方法的试剂盒、装置和系统。本发明还提供治疗IGFD的方法，该方法一般包括测定IGF-1 SDS；和根据该IGF-1 SDS，或根据产生的IGF-1的量(通过测定给予试剂例如生长激素而刺激产生IGF-1之前或之后的IGF-1产率)，给予有效量的IGF-1(一种提高生长激素(GH)血液水平的试剂)、或IGF-1和可增加GH血液水平的试剂的有效组合。
将IGF-1浓度转换为IGF-1 SDS本发明提供一种计算血液IGF-1标准偏差分数(SDS)的方法。在一种实施方式中，IGF-1血液浓度值与IGFBP-3血液浓度值联合使用以计算IGF-1清除率，和计算用SDS计算器修正的IGF-1产率。在另一个实施方式中，利用IGF-1血液浓度、IGFBP-3血液浓度和IGF-2血液浓度来提供“经IGFBP-3/IGF-2校正的”IGF-1产率。这些经校正的IGF-1值可用于本发明SDS计算器中。
SDS值可用于确定特定年龄某个体的给定IGF-1血液浓度是否在正常范围内，或者在正常范围之外。图1表示血液IGF-1浓度相对于年龄(岁)的示范性图。也可构建IGF-1产率SDS的类似的图，以及“经IGF-2校正的”IGF-1 PR SDS图。
本发明提供一种预测某患有IGFD的个体是原发性或继发性IGFD以及该个体是否响应于GH治疗、增加GH血液水平的试剂的治疗、或IGF-1和增加GH血液水平的试剂的联合治疗的方法。该方法一般包括根据个体的年龄、性别和血液IGF-1浓度计算该个体的标准偏差分数。用下式计算个体的SDSSDS年龄＝(xp-平均值年龄)÷SD年龄其中x是IGF-1血液浓度，p是幂转换，SD年龄是以IGF-1血液浓度值作为年龄的函数作图所产生的平均值校平(smooth)曲线中获得的值。
本发明提供一种计算血液IGF-1标准偏差分数的方法。该方法一般包括对不同年龄和性别的个体的血液IGF-1浓度进行一系列计算，以获得各年龄的标准偏差分数。该方法包括进行以下步骤a)对各年龄的IGF-1血液浓度进行幂转换；b)用步骤(a)转换的IGF-1血液浓度值作为年龄的函数(作图)产生平均值校平曲线；c)产生各年龄的标准偏差。如下计算各对象相应的正常样品的SD分数SDS＝(xp-平均值年龄)÷SD年龄，其中x是血液IGF-1浓度，Xp是幂转换的IGF-1值。
步骤(a)包括产生幂转换。可用任何标准方法，例如Brabant等，Brabant等((2003)Horm Res.60(2)53-60)；或Kuczmarski等((2002)Vital Health Stat11(246)1-190)中所述的方法进行各年龄IGF-1浓度值的幂转换。通常，这种转换包括经验性地确定将斜率和峭度减少至尽可能接近零时必须升高的IGF-1浓度的幂值。
步骤(b)包括用经步骤(a)转换的IGF-1血液浓度值产生作为年龄的函数的平均值校平曲线。在很多实施方式中，采用根据loess的回归方法。例如，可采用R开放源软件包中的校平LOESS函数(smoothing function LOESS)。在因特网上以下www站点r-project.org可找到开放源统计软件包R中使用的回归算法的源代码。LOESS衍生自S统计函数LOWESS，其采用回归拟合的局部加权的最小二乘法评价。Cleveland WS(1979)Robust Locally Weighted Regressionand Smoothing Scatterplots，Journal of the American Statistical Association74829-836。例如，将线性(或二次)回归线与数据连续段拟合。然后将该函数连续应用于数据组的其余部分，采用局部数据点的移动窗产生拟合线，结果获得校平的回归曲线。发生的拟合和校平的量受LOESS函数的跨距(span)全长参数的控制，该函数设置有用于在各窗口中局部拟合所用的总数据组的比例。
步骤(c)包括确定各年龄的标准偏差。如步骤(b)所述，用loess拟合得自步骤(b)的校平平均值的平均绝对偏差。用此来产生各年龄的标准偏差。
在一些实施方式中，该方法还包括d)用下式SDS＝(幂转换的IGF-1值-对年龄校平的平均值)/年龄的校平标准偏差，测定各对象的SD分数(例如各对象的IGF-1值)。
因此，对于给定的个体，标准偏差分数＝(xp-平均值年龄)/SD年龄，其中x是IGF-1浓度(例如，IGF-1血液浓度)。
在一些实施方式中，该方法还包括e)绘制步骤(d)年龄的SD分数图，并根据SD分数的总平均值、斜率和峭度(均应接近零或为零)以及标准偏差(应接近1或约为1)来评价该SD分数的特征；和用Wilk-Shapiro检验是否与正常分布图相符。
在一些实施方式中，该方法还包括对几种不同的幂转换(p值)和不同的校平水平重复步骤(a)-(e)。
在一些实施方式中，p值范围约为0.2-0.5，包括约0.21-0.49、约0.22-0.48、约0.23-0.47、约0.24-0.46、约0.25-0.45、约0.26-0.44、约0.27-0.43、约0.28-0.42、约0.29-0.41、约0.30-0.40、约0.31-0.39、约0.32-0.38、约0.33-0.37、约0.34-0.36，包括约0.35。在具体实施方式
中，p值约0.3、约0.31、约0.32、约0.33、约0.34、约0.35、约0.36、约0.37、约0.38、约0.39、约0.40、约0.41、约0.42、约0.43、约0.44、约0.45、约0.46、约0.47、约0.48、约0.48、约0.5。
可用GH刺激后IGF-1 SDS的变化来确定对象的合适治疗。分别测定基线和治疗后的IGF-1 SDS，然后计算IGF-1 SDS的变化。IGF-1 SDS的变化至少为+1.0，尤其是+2.0或更多，表示该对象响应于GH治疗。然而，当IGF-1 SDS变化小于+1.0，则该对象不响应GH，表示可用IGF-1治疗。当IGF-1 SDS变化处于临界线，例如+0.5至+1.5，则表示可用例如GH和IGF-1的联合治疗。
而且，如下详述，可用IGF-1血液水平和IGFBP-3血液水平来计算IGF-1产率，然后该产率可用于IGF-1 SDS计算器中以提供IGF-1 PR SDS。此外，可在测定IGF-1产率时考虑IGF-2血液水平，然后该产率可用于IGF-1 SDS计算器中以提供“经IGF-2校正的”IGF-1 PR SDS。
计算机程序产品上述将IGF-1浓度转换为IGF-1 SDS的步骤可由人来进行，例如手动操作每一步骤。或者，上述步骤可完全或部分由计算机程序产品进行。因此，本发明提供一种计算机程序产品，包括存贮有计算机程序的计算机可读存贮介质。当被计算机阅读时，该程序可执行IGF-1血液浓度到IGF-1 SDS的转换，例如根据IGF-1血液浓度计算IGF-1 SDS。该计算机程序产品上存贮有对IGF-1浓度执行上述算法的计算机程序。
将IGF-1浓度转换为IGF-1 SDS的方法和装置本发明的算法可应用于任何给定的IGF-1血液浓度，以测定响应于GH的IGF-1血液浓度是否在正常范围内，或IGF-1血液浓度是否低于或高于正常范围(例如低于或高于正常平均IGF-1血液浓度，或低于或高于IGF-1血液浓度正常范围(例如SD为-2.0至+2.0))。可将该算法手动(例如经个体)应用于IGF-1浓度。或者可用计算机将该算法应用于IGF-1浓度。因此本发明提供一种将IGF-1浓度转换为IGF-1 SDS的计算机程序。
将IGF-1血液水平转换为IGF-1产率SDS在一些实施方式中，IGF-1血液浓度可与IGF-1清除率(由IGFBP-3血液浓度计算得来)一起应用，以计算IGF-1产率。这种IGF-1产率更准确地反映了对象的临床状态，尤其是对于治疗后诱生的IGF-1(也称为IGF-1产生)例如给予生长激素后产生的IGF-1。
这种″IGF-1产率″在分析个体是否响应于生长激素或增加IGF-1的其它试剂(尤其是也增加IGFBP-3血液浓度的试剂)而产生IGF-1时特别有用。因此，在一些实施方式中，本发明提供一种SDS计算器，该计算器根据响应于血液GH水平增加或GH受体活性增加而产生的IGF-1量来确定IGF-1产率SDS(″IGF-1 PRSDS″)。该方法一般包括对不同年龄和性别的个体的IGF-1血液浓度、IGFBP-3血液浓度(和，任选地，IGF-2血液浓度)以及IGF-1产率进行一系列计算，以获得各年龄和性别的标准偏差分数，从而提供正常(normative)数据组(可用本领域已知的方法来产生该数据组，例如上述的标准化方法)。然后，在本发明方法中用这种正常数据组评价对象对GH治疗的响应。
本发明的该方面部分地根据以下发现IGF-1结合蛋白-3(IGFBP-3)结合游离的IGF-1，形成IGFBP-3/IGF-1复合物，然后该复合物结合于酸不稳定亚基(ALS)形成三聚复合物，该三聚复合物从血液中非常慢地清除。本申请证明，血液中IGFBP-3的浓度决定了IGF-1血液清除的几乎所有变化。本发明中，利用将IGF-1给予具有宽范围IGFBP-3浓度的患者所产生的新数据，来精确确定IGFBP-3浓度和IGF-1清除之间的关系。利用这种对IGFBP-3血液浓度和IGF-1清除之间的数学关系的新知识，首次得以精确计算出IGF-1产率。这可通过测定患者血液中的IGF-1和IGFBP-3浓度然后应用本发明所述的算法来完成。
这种新方法的一个优点可通过举例来说明。例如，同年龄和同性别的两个患者A和B可能具有同样低的血液IGF-1浓度，因此具有同样低的IGF-1 SDS分数。所以，这两个患者可视为同样患有IGF-1缺陷。然而，患者A的IGFBP-3血液浓度仅为患者B的10％。已知可出现这种现象，因为IGF-1和IGFBP-3血液浓度是独立调控的，其浓度并不总是以协同方式变化。
从上面的描述可知，低IGF-1浓度的患者A IGFBP-3浓度也低预计患者A与患者B相比将具有更高的IGF-1产率。还需要考虑GH水平提高(作为IGF-1诱生试验(也可称为IGF-1产生试验)的一部分)后，这两个患者的情况。一种情况是，经GH刺激后，两患者血液IGF-1水平可能增加到相同水平，产生相同的IGF-1SDS分数。这种情况下，由于患者B较高的血液IGFBP-3水平延长了患者B所产生的IGF-1的半衰期，将观察到患者A产生的IGF-1量大于患者B。
另一种复杂情况是，IGFBP-3主要受血液GH浓度、接触GH以及活化的GH受体的严密调控。因此，IGF-1产生试验(血液GH浓度提高)后，IGFBP-3水平可能也提高。可见，在IGF-1的产生没有变化，或甚至可能IGF-1产生减少的情况下，血液IGFBP-3水平的增加可能提高血液IGF-1水平和IGF-1 SDS分数。因此测定IGF-1血液水平，尤其是IGF-1产生或接触IGF-1时，需要考虑IGFBP-3的水平，这是非常明显的。
可如本文所述计算经IGFBP-3-校正的IGF-1血液水平(考虑IGFBP-3血液水平)。检测IGFBP-3浓度，根据本申请所建立的IGFBP-3和IGF-1清除的关系(见，例如图5A)，确定IGF-1清除率。然后可用以下方程计算IGF-1产率IGF-1产率＝(IGF-1血液浓度)((IGF-1)清除率)其中IGF-1产生(mcg/kg/hr)是经校正的IGF-1血液水平，IGF-1血液浓度是IGF-1血液水平(例如，mg/kg)，(IGF-1)清除率是用图5A测定的IGF-1清除率。
IGF-1产生的测定如下例所示。例如，从相同年龄和性别的两患者中取得血样，其IGF-1和IGFBP-3水平可能如下
采用IGF-1 SDS，这两个患者将具有相同的IGF-1 SDS。然而，根据二患者IGFBP-3血液水平的差异，预期IGF-1的清除率不同，因此影响了随时间变化它们IGF-1的总体血液水平。采用图5A，通过检测，可获得如下清除率((IGF-1)清除)
因此，采用公式IGF-1校正＝(IGF-1血液浓度)((IGF-1)清除)，两患者经校正的IGF-1血液水平如下患者A IGF-1校正＝(100ng/ml×0.01L/hr/kg)＝1μg/kg/hr患者B IGF-1校正＝(100ng/ml×0.05L/hr/kg)＝5μg/kg/hr因此，这两个患者的IGF-1产率有5倍的差异。
在另外的实施方式中，在本发明方法中，尤其是当如本文所述评估IGF-1产率时，考虑到对象是否接触GH(或给予的刺激IGF-1产生的其它试剂)。在这种实施方式中，评估在给予GH(或其它试剂)后，尤其是在达到Tmax(达到Cmax(最大血清浓度)时间，例如，皮下给予GH后至少约2小时)后的时间点的GH(或其它试剂)血液水平。然后，在测定对象对GH的响应(如用IGF-1产率作评估)时，将该GH血液水平考虑在内。例如，如果GH血液浓度低于所选择的血液浓度截断值，那么该患者不能响应GH治疗而产生IGF-1可解释为患者与GH的接触不足而非患者存在GH抗性状态。
可检测正常个体的GH血液浓度和IGF-1产率，然后GH血液浓度对IGF-1产率作图，产生不同年龄和性别GH接触随时间变化的正常数据组。可用本领域已知的方法，例如上述的标准化方法，来产生和/或分析该正常数据组。然后，可将某患者的GH血液浓度和IGF-1产率与该正常数据组比较。如果该患者的GH血液浓度高、IGF-1产率低，可诊断为原发性IGFD。如果IGF-1产率低于正常(例如，低于正常平均值，或低于正常范围)，且与该正常数据组比较时，预期GH血液浓度不能刺激IGF-1产生，则不能做出诊断。
经IGFBP-3血液浓度校正的IGF-1血液浓度在确定患者对GH治疗或可诱导IGF-1和IGFBP-3的其它类似试剂治疗的响应或敏感性时尤其重要。一般，给予个体可在与该个体相同年龄和性别的正常对象中刺激IGF-1产生的有效量的生长激素(GH)。“正常对象”指无IGF-1缺陷的对象。例如，在IGF-1产生试验中，用下式计算产生的基线水平IGF-1量，其中用IGFBP-3基线浓度计算t1/2(IGF-1)IGF-1基线产率＝(IGF-1血液浓度)((IGF-1)清除率)。
用下式计算GH血液浓度增加后产生的IGF-1的量，其中给予GH(或其它GH诱导试剂)后的IGFBP-3浓度用于计算IGF-1清除率IGF-1治疗后产率＝(IGF-1治疗后血液浓度)(IGF-1清除率)。
然后例如可用下式定性或定量计算给予GH后产生的IGF-1的量IGF-1治疗刺激产率＝IGF-1治疗后产率-IGF-1基线产率。
因此，IGF-1治疗后产率将反映对象对治疗的响应是否能明显产生IGF-1，例如是否能产生IGF-1而提供有益的临床效果。本领域一般技术人员理解，可进行经IGFBP-3刺激校正的IGF-1产生试验，以将治疗给药时间(例如GH给药后的时间)、所用剂型(例如，药物推注、缓释剂型等)以及所给予的试剂剂型考虑进来，并可重复该试验将这些因素考虑在内。例如，在检测IGF-1和IGFBP-3浓度时可利用GH血液浓度，以测定可引起治疗刺激的IGF-1产生的GH接触程度。
在另一个实施方式中，将基线水平和治疗后的IGF-1产生分别应用于上述SDS计算器以提供基线IGF-1 PR SDS和治疗后IGF-1 PR SDS，从而可计算IGF-1PR SDS的变化。
可用IGF-1治疗后刺激产率来确定对某对象合适的治疗。在一些实施方式中，当用IGF-1 PR SDS确定经刺激的IGF-1产率，和给予GH治疗时，IGF-1 PRSDS的变化至少为+1.0，如+2.0或更多，表示该对象响应于GH治疗，当IGF-1 PRSDS变化小于+1.0，该对象不响应GH，可表示用IGF-1治疗。当IGF-1 PR SDS处于临界线时，例如+0.5至+1.5，则表示用例如GH和IGF-1联合治疗。
计算机程序产品上述将IGF-1血液浓度和IGFBP-3血液浓度转换为IGF-1 PR SDS的步骤可由人来进行，例如手动操作每一步骤。或者，上述步骤可完全或部分由计算机程序产品进行。因此，本发明提供计算机程序产品，包括存贮有计算机程序的计算机可读存贮介质。当被计算机阅读时，该程序可执行IGF-1血液浓度和IGFBP-3血液浓度到IGF-1 PR SDS的转换，例如根据IGF-1血液浓度和IGFBP-3血液浓度计算IGF-1 PR SDS。计算机程序产品上存贮有对IGF-1浓度执行上述算法的计算机程序。在一些实施方式中，该程序在计算IGF-1 PR SDS时也可将IGF-2血液浓度考虑在内。
将IGF-1浓度转换为IGF-1产率SDS的方法和装置本发明的算法可应用于任何给定的IGF-1血液浓度和IGFBP-3血液浓度，将其转换为IGF-1 PR SDS，以测定响应于GH的IGF-1产率是否在正常范围内(例如在平均值的+2或-2 SD范围内)，或IGF-1产率是否低于或高于正常范围(例如分别低于平均值的-2 SD，或高于平均值超过+2 SD)。可手动(例如经个体)执行该算法，或完全或部分由计算机执行。或者可用计算机将该算法应用于IGF-1浓度和IGFBP-3浓度。因此本发明提供一种将IGF-1浓度和IGFBP-3浓度转换为IGF-1 PR SDS的计算机程序。
检测IGF-1血液水平如上所述，在一些实施方式中，根据生物学样品(例如血液)中的IGF-1浓度确定IGF-1 SDS。在其它实施方式中，根据每单位时间产生的IGF-1量(例如μg/kg/hr)来确定IGF-1 PR SDS。如上所述，根据生物学样品(例如血液)中的IGF-1浓度和IGFBP-3浓度来确定产生的IGF-1量。在其它实施方式中，根据每单位时间产生的IGF-1量(例如μg/kg/hr)，经IGF-2血液水平校正，确定“经IGF-2校正的”IGF-1 PR SDS。
通常，测定给予GH(正常情况下刺激IGF-1产生)后生物学样品(例如血液)中的IGF-1浓度或产生的IGF-1的量。当个体具有GH缺陷时(例如，在继发性IGFD中)，预期IGF-1响应于GH给药而增加。当个体具有GH抗性时(例如在原发性IGFD中)，IGF-1水平不能增加到在GH缺陷个体或正常个体中预期的水平。
在一些实施方式中，每日皮下注射给予GH约7天时间。在给予GH后的时间点，例如第5天，检测IGF-1浓度。在其它实施方式中，以连续或基本连续方式给予GH，来维持GH血液水平相对恒定。例如，在一些实施方式中，以储存(depot)方式给予GH。在其它实施方式中，给予长效GH。
任何已知的方法都可用于检测生物学样品中的IGF-1浓度。在很多实施方式中，所述试验是免疫试验，例如酶联免疫试验(ELISA)、放射性免疫试验(RIA)、免疫沉淀、Western印迹等，采用IGF-1的一种或多种特异性抗体。一般，通过比较测得的样品IGF-1水平和标准曲线的IGF-1量来进行定量。
检测IGF-1的试验的非限制性例子包括下述试验。例如，在用酸性乙醇(acidethanol)抽提血液样品以去除因与抗-IGF-1抗体竞争而干扰IGF-1检测的结合蛋白后，可用购得的放射免疫试验(Medgenix Diagnostics，Brussels，Belgium；IGF-1RIA试剂盒，Nichols Institute，San Juan Capistrano，CA)，测定血液中的总IGF-1。
合适的IGF-1特异性抗体包括多克隆抗体和单克隆抗体。在一些实施方式中，IGF-1特异性抗体是区分IGF-1和IGF-2的抗体。在其它实施方式中，IGF-1特异性抗体是结合IGF-1并与IGF-2交叉反应、但不与其它非-IGF-1和非-IGF-2多肽交叉反应的抗体。
IGF-1的抗体是本领域已知的，其中一些可购得。任何已知的IGF-1特异性抗体均适用于检测生物学样品中的IGF-1浓度。
如本文所用，术语“确定(测定)”指定量和定性测定，因此，术语“测定”本文与“试验”、“检测”等可互换使用。因此，例如“测定”IGF-1浓度包括检测IGF-1浓度。
采用已知方法用特异抗体进行检测。一般，抗体是直接或间接可检测标记的。直接标记包括放射性同位素(例如125I；35S等)；其产物可检测的酶(例如荧光素酶、β-半乳糖苷酶、辣根过氧化物酶、碱性磷酸酶等)；荧光标记(例如异硫氰酸荧光素、罗丹明、藻红蛋白等)；发射荧光的金属，例如152Eu，或镧系的其它金属，通过金属螯合基团例如EDTA连接于抗体；化学发光化合物，例如氨基苯二酰肼、异氨基苯二酰肼、吖啶(acridinium)盐等；生物发光化合物，例如荧光素；荧光蛋白；等。荧光蛋白包括但不限于，绿色荧光蛋白(GFP)，例如衍生自维多利亚水母(Aequoria victoria)或其衍生物的GFP；来自其它物种如Renilla reniformis、Renilla mulleri或Ptilosarcus guernyi的GFP，例如WO99/49019和Peelle等(2001)J Protein Chem.20507-519所述；来自珊蝴虫的多种荧光和发色蛋白，如Matz等(1999)Nature Biotechnol.17969-973所述；等等。
间接标记包括对IGF-1特异性抗体特异的第二抗体，其中第二抗体如上所述进行了标记；特异结合对的成员，例如生物素-抗生物素蛋白，等。
可检测性标记可选自本领域已知的各种标记，包括但不限于，放射性同位素、荧光基团、顺磁标记、酶(例如辣根过氧化物酶)或发射可检测信号(例如放射性、荧光、颜色)的其它部分或化合物、或将标记接触于其底物之后发射可检测信号的其它部分或化合物。本领域熟知多种可检测性标记/底物对(例如辣根过氧化物酶/二氨基联苯，抗生物素蛋白/链霉抗生物素蛋白，荧光素酶/荧光素)、标记抗体的方法和使用标记的抗体的方法(参见，例如Harlow和Lane主编(抗体实验室手册(AntibodiesA Laboratory Manual)(1988)Cold SpringHarbor Laboratory Press，Cold Spring Harbor，N Y))。
用常规方法制备抗体时，将表达的多肽或蛋白本身或与已知的免疫原载体例如KLH、HBsAg或其它病毒或真核蛋白等偶联后用作免疫原。可采用各种佐剂，合适的话，进行一系列注射。对于单克隆抗体(MAbs)，一次或多次加强注射后，分离脾脏，用细胞融合使淋巴细胞永生化，然后筛选高亲和力结合抗体。然后可扩增产生所需抗体的永生化细胞，即杂交瘤。进一步描述见单克隆抗体实验室手册(Monoclonal AntibodiesA Laboratory Manual)，Harlow和Lane主编，Cold Spring Harbor Laboratories，Cold Spring Harbor，New York，1988。如果需要，可分离编码重链和轻链的mRNA，然后克隆入大肠杆菌进行诱变，混合重链和轻链以进一步增强抗体亲和力。体内免疫以产生抗体的替代方法包括结合于噬菌体展示文库，通常与体外亲和力成熟联合使用。
在一些实施方式中，IGF-1-特异性抗体直接或通过接头连接于不溶性支持物。不溶性支持物是本领域已知的，包括但不限于，珠(例如磁珠、聚苯乙烯珠等)；膜(例如尼龙、硝酸纤维素、聚乙烯吡咯烷酮等)；侧流(lateral flow)检测条带；塑料表面(例如多孔板如聚苯乙烯板、聚丙烯板、聚碳酸酯板等的表面)等。适用的不溶性支持物描述于很多出版物中，包括，参见例如美国专利号5,569,608；6,297,020；和6,403,383。
另一方法包括测量血液中“游离的”或活性IGF的浓度。例如，美国专利号5,198,340中描述的一种方法，特别将其全文纳入本文作为参考。2001年6月26日颁发的美国专利号6,251，865中描述了其它方法，特别将其全文纳入作为参考，可用这些方法检测生物液体中与IGF结合蛋白结合的内源性或外源性IGF、或与IGF结合蛋白结合和不与结合于IGF结合蛋白的人IGF受体结合的化合物的量，或检测未结合IGF的水平。此方法包括(a)使生物液体接触1)用于检测连接于固相运载体的对该化合物特异的某化合物(如对该化合物表位特异的第一抗体)的物质，虽存在该化合物，但某化合物上的IGF结合位点仍然可与IGF结合蛋白结合，从而在该物质与IGF结合蛋白之间形成复合物；和2)该化合物在一段时间内充分饱和了IGF结合蛋白上所有可利用的IGF结合位点，从而形成饱和的复合物；(b)使该饱和复合物接触具有可检测标记的、对IGF结合蛋白特异(如对IGFBP表位特异的第二抗体)的第二种物质，当化合物结合于IGF结合蛋白时，该物质可用于结合；和(c)定量分析结合的标记物质的量，作为生物液体中IGFBP的一种度量；从而作为该液体中存在的结合化合物和IGF结合蛋白、结合的IGF和IGF结合蛋白、或活性IGF量的一种度量。
特别将其全文纳入本文作为参考的美国专利号5,593,844和5,210,017公开了配体介导的免疫功能结合蛋白测定方法，可用抗体来定量液体样品中的IGFBP量，其中在这些结合蛋白之一和与它结合的配体之间形成复合物。
上述采用抗体的定量技术称为配体介导的免疫功能方法(LIFA)，美国专利号5,593,844中描述了采用该方法通过接触IGF测定IGFBP的量。
以下是检测IGF-1血液浓度的试验的一个非限制性例子。将对IGF-1 C末端62-70位的氨基酸表位特异性的捕获抗体生物素化，以用链霉抗生物素蛋白捕获；用吖啶酯(acridinium ester)标记对氨基酸1-23位和42-61位中的表位特异性的第二检测抗体，进行检测。酸化被检测的生物学样品使可溶性(游离的；例如未结合IGF-1结合蛋白)与IGF-1结合蛋白分离。在多孔板的不同孔中，吖啶酯标记的检测抗体存在下，使各酸化样品与生物素化的捕获抗体接触，以形成反应混合物。孵育一段时间后，将链霉抗生物素蛋白包被的磁性颗粒(例如，珠)加入到该反应混合物。通过吸打然后洗涤，将标记的游离抗体与结合于磁性颗粒的标记抗体分开，同时用强磁力使磁性颗粒留在多孔板的孔中。在孔中加入酸性过氧化氢溶液和氢氧化钠溶液以启动化学发光反应。见，例如Brabant等(2003)，如上。
检测IGFBP-3水平可用市售的检测IGFBP-1和IGFBP-3的免疫放射测定(IRMA)来检测IGFBP-3(Diagnostic System Laboratories Inc.，Webster，TX)。任何已知方法都可用于检测生物学样品(例如血液)中的IGFBP-3浓度。在很多实施方式中，该测定是免疫试验，例如酶联免疫吸附试验(ELISA)、放射性免疫试验(RIA)、免疫沉淀、Western印迹等，采用IGFBP-3的一种或多种特异性抗体。一般，通过比较样品中测得的IGFBP-3水平和标准曲线中IGFBP-3的量来进行定量。抗体和试验设计与上面所述检测IGF-1类似。
检测IGF-2水平任何已知方法都可用于检测生物学样品(例如血液)中的IGF-2浓度。很多实施方式中，该测定是免疫试验，例如酶联免疫试验(ELISA)、放射性免疫试验(RIA)、免疫沉淀、Western印迹等，采用IGF-2的一种或多种特异性抗体。一般，通过比较测得的样品中IGF-2水平和标准曲线中IGF-2的量来进行定量。抗体和试验设计与上述IGF-1检测类似。
系统和装置本发明提供根据测得的生物学样品(例如血液)IGF-1水平产生IGF-1 SDS的装置。还将测得的IGF-1水平按IGFBP-3血液水平进一步校正，以产生IGF-1产率SDS(IGF-1 PR SDS)，也可通过将IGF-2血液水平考虑在内而进一步校正，以产生“经IGF-2校正的”IGF-1 PR SDS。
本发明还提供计算(例如)响应于GH给药而产生的IGF-1 SDS变化的装置，例如根据测得的生物学样品(例如血液)基线IGF-1水平和刺激后(例如响应于GH给药)产生的IGF-1水平而计算出IGF-1 SDS变化。在一些实施方式中，在计算IGF-1 PR SDS的变化之前，用血液中IGFBP-3的量校正测得的IGF-1血液水平。其它实施方式中，可用血液中IGFBP-3的量和血液中IGF-2的量校正测得的IGF-1血液水平，该经校正的IGF-1血液浓度用于计算“经IGF-2校正的”IGF-1 PRSDS的变化。
在一些实施方式中，所述装置是计算机设备，其组成了诊断系统的一部分。
本发明提供诊断原发性和继发性胰岛素样生长因子-1缺陷(IGFD)的诊断系统。该系统一般包括a)中央计算环境；b)输入装置，其连接于所述计算环境，以接收患者数据，其中患者数据包括年龄、胰岛素样生长因子-1(IGF-1)血液浓度、IGF-2血液浓度和IGFBP-3血液浓度；c)输出装置，其连接于所述计算环境，以向用户提供信息；和d)所述中央计算环境(例如，例如处理器)执行的算法，其中根据输入装置接收的数据执行该算法，该算法进行以下一种或多种转换i)将IGF-1血液浓度转换为IGF-1标准偏差分数(SDS)，ii)根据IGFBP-3浓度、IGF-1清除率将IGF-1血液浓度转换为IGF-1 PR SDS，和iii)将IGF-1血液浓度、IGF-2血液浓度和IGF-1清除率转换为“经IGF-2校正的”IGF-1 PR SDS。SDS和/或PR SDS值传输到输出装置。图2A表示该系统的示范性实施方式。
在一些实施方式中，诊断系统包括计算SDS变化，其中根据基线水平IGF-1的量和响应于刺激(例如给予生长激素后)产生的IGF-1的量来确定IGF-1血液浓度变化。在这些实施方式中，输入装置接收到的患者数据包括基线水平(刺激前)和刺激后(例如，给予GH后)的IGF-1、IGFBP-3和/或IGF-2血液浓度。在这些实施方式中，处理器还包括根据基线水平的初始SDS和刺激后(例如给予GH后)的第二SDS来计算SDS变化的算法。在一些实施方式中，根据未经IGFBP-3或IGF-2校正的IGF-1血液浓度产生IGF-1 SDS变化。在其它实施方式中，根据血液中IGF-1和IGFBP-3的量产生IGF-1 PR SDS的变化。在其它实施方式中，根据按血液中IGFBP-3的量以及血液中IGF-2的量校正的IGF-1量来获得“经IGF-2校正的”IGF-1 PR SDS变化。图2B表示该系统的示范性实施方式。
在一些实施方式中，处理器还包括用于做出诊断的计算机程序。配置的差异诊断程序计算出的SDS低于正常平均值至少约-2.0 SD时表示为IGF-1缺陷。
在测定患者对GH响应性的测验(产生或刺激测验)中，配置的差异诊断程序计算出当GH给药产生的SDS或PR SDS变化至少为+1.0例如+2.0或更多时，该程序显示该患者响应GH治疗。配置的该程序计算出GH给药产生的SDS或PRSDS变化小于+1.0时，该程序显示该患者不响应GH治疗，可用IGF-1治疗。当IGF-1 SDS或IGF-1 PR SDS变化处于临界线(例如，+0.5或+1.5)时，表示可用(例如)GH和IGF-1联合治疗。图2C表示该系统的示范性实施方式。
设备本发明还提供诊断设备。在一些实施方式中，该设备是包括计算机可读介质(例如处理器)的便携式设备，可进行以下一种或多种转换i)将IGF-1血液浓度转换为IGF-1标准偏差分数(SDS)，ii)根据IGFBP-3浓度、IGF-1清除率将IGF-1血液浓度转换为IGF-1 PR SDS，和iii)将IGF-1血液浓度、IGF-2血液浓度和IGF-1清除率转换为“经IGF-2校正的”IGF-1 PR SDS。在其它实施方式中，该诊断设备提供响应刺激(例如，给予GH之前和之后)而产生的SDS变化，如上详述。
在一些实施方式中，本发明设备(例如，便携式设备)包括a)用于接收和存贮患者数据的装置，其中所述数据包括患者年龄和来自患者的生物学样品中的胰岛素样生长因子-1(IGF-1)血液浓度、IGF-2血液浓度和IGFBP-3血液浓度；b)数据输出装置；和c)存贮在该设备的计算机程序产品中的算法，其中执行该算法进行以下一种或多种转换i)将IGF-1血液浓度转换为IGF-1标准偏差分数(SDS)，ii)根据IGFBP-3浓度、IGF-1清除率将IGF-1血液浓度转换为IGF-1 PRSDS，和iii)将IGF-1血液浓度、IGF-2血液浓度和IGF-1清除率转换为“经IGF-2校正的”IGF-1 PR SDS，这些SDS数据被传输到数据输出装置，输出装置将这些值展示给用户。通常本发明设备还包括实施本发明方法的说明书。图3表示该设备的示范性实施方式。
数据输入装置(也称为操作输入装置)可以是例如，键盘、鼠标等。处理器可获取内存，其可为任何合适的装置，其中处理器可存贮和返回数据，例如磁、光或固体存贮装置(包括磁盘、光盘、磁带或RAM，或任何其它合适的装置)。该处理器可包括适合编程执行上述算法的通用数字微处理器(如在可编程计算机中常用的处理器)，或可执行所需功能的任何硬件或软件组合。
在一些实施方式中，该处理器通过编程可进行以下一种或多种转换i)将IGF-1血液浓度转换为IGF-1标准偏差分数(SDS)，ii)根据IGFBP-3浓度、IGF-1清除率将IGF-1血液浓度转换为IGF-1 PR SDS，和iii)将IGF-1血液浓度、IGF-2血液浓度和IGF-1清除率转换为“经IGF-2校正的”IGF-1 PR SDS。相应的数值被传输到数据输出装置，输出装置将这些数值展示给用户。在此类的一些实施方式中，该处理器还可通过编程根据计算得到的数值来确定诊断为原发性IGFD、严重原发性IGFD或为继发性IGFD。计算得到的数值(SDS、PR SDS、经IGF-2校正的PR SDS)和/或诊断结果被传输到输出装置展示给用户。
在一些实施方式中，诊断系统包括计算出SDS变化，其中根据基线水平IGF-1的量和响应于刺激(例如给予生长激素后)产生的IGF-1的量来确定IGF-1血液浓度变化。在这些实施方式中，输入装置接收到的患者数据包括基线水平(刺激前)和刺激后(例如，给予GH后)的IGF-1、IGFBP-3、计算出的IGF-1清除率和/或IGF-2血液浓度。在这些实施方式中，处理器还包括根据基线水平的初始SDS和刺激后(例如给予GH后)的第二SDS来计算SDS变化的算法。在一些实施方式中，根据未经校正的血液中IGF-1的量来计算出IGF-1 SDS变化。在其它实施方式中，考虑血液中IGFBP-3的量来计算出IGF-1 PR SDS变化。在其它实施方式中，根据按血液中IGFBP-3的量和IGF-1清除率以及血液中IGF-2的量校正的IGF-1量来获得“经IGF-2校正的”IGF-1 PR SDS变化。图2B表示该系统的示范性实施方式。
在一些实施方式中，该处理器通过编程以算出SDS变化，其中根据响应于刺激(例如给予生长激素后)产生的IGF-1量计算出SDS变化。用基线水平(刺激前)和刺激后的IGF-1浓度来产生SDS变化。在一些实施方式中，根据未经校正的血液中IGF-1的量来获得IGF-1 SDS变化。在其它实施方式中，根据计入血液中IGFBP-3的量的经校正的IGF-1量算出IGF-1 PR SDS变化。在其它实施方式中，根据按血液中IGFBP-3的量以及血液中IGF-2的量校正的IGF-1量来获得“经IGF-2校正的”IGF-1 PR SDS变化。SDS数值被传输到数据输出装置，输出装置将这些数值展示给用户。在其它实施方式中，该处理器还通过编程根据SDS来确定诊断为原发性IGFD、严重原发性IGFD或为继发性IGFD。SDS和/或诊断结果被传输到输出装置以展示给用户。
在其它实施方式中，本发明便携式设备包括a)用于检测生物学样品中IGF-1血液浓度和任选的IGF-2和IGFBP-3血液浓度之一或两种的装置；b)将测得的血液浓度传送(传输)给接收和存贮装置的装置；c)接收和存贮患者数据的装置，其中所述数据可包括患者年龄、患者性别和来自患者的生物学样品中的IGF-1、IGF-2和IGFBP-3浓度；d)数据输出装置；和e)存贮在该设备的计算机程序产品中的算法，其中执行该算法将从接收装置接收到的IGF-1血液浓度转换为IGF-1标准偏差分数(SDS)，和/或进行以下一种或多种转换i)将IGF-1血液浓度转换为IGF-1标准偏差分数(SDS)，ii)根据IGFBP-3浓度、IGF-1清除率将IGF-1血液浓度转换为IGF-1 PR SDS，和iii)将IGF-1血液浓度、IGF-2血液浓度和IGF-1清除率转换为“经IGF-2校正的”IGF-1 PR SDS。从这些转换中计算得到的数值被传输到数据输出装置，输出装置将这些计算得到的数值展示给用户。
图4表示该设备的示范性实施方式。用于检测IGF-1、IGF-2和IGFBP-3浓度的合适装置包括但不限于，酶联免疫吸附试验装置、化学发光试验装置和放射免疫试验装置。
检测(例如测定)生物学样品中IGF-1浓度的装置包括用于上述检测生物学样品IGF-1水平的至少一种组分。例如，在某些实施方式中，检测生物学样品中IGF-1浓度的组分包括IGF-1特异性的可检测标记的抗体。在其它实施方式中，检测生物学样品中IGF-1浓度的组分包括IGF-1特异性的可检测标记的抗体和用于试验显影的一种或多种试剂。在其它实施方式中，检测生物学样品中IGF-1浓度的组分包括IGF-1特异性的可检测标记的抗体；和IGF-1特异性捕获抗体，该捕获抗体不干扰所述可检测标记的抗体与IGF-1的结合。在其它实施方式中，检测生物学样品中IGF-1浓度的装置还包括检测IGF-1浓度所需的一种或多种其它组分，如制备样品的试剂、缓冲液、标记等。因此，在一些实施方式中，检测生物学样品中IGF-1浓度的装置包括一个或多个容器，如小瓶或瓶子，各容器装有试验用的不同组分，和测定生物学样品IGF-1浓度的试剂，例如进行ELISA、RIA等的试剂。在一些实施方式中，检测生物学样品中IGF-1浓度的装置还包括一种或多种蛋白酶抑制剂；洗涤培养基；酶底物；产生标记样品例如可检测标记的第二抗体的一种或多种试剂；阴性和阳性对照；以及如何使用阵列试验装置进行阵列试验的书面书。
在一些实施方式中，检测(例如测定)生物学样品中IGFBP-3浓度的装置包括用于上述检测生物学样品IGFBP-3水平的至少一种组分。例如，在某些实施方式中，检测生物学样品中IGFBP-3浓度的组分包括IGFBP-3特异性的可检测标记的抗体。在其它实施方式中，检测生物学样品中IGFBP-3浓度的组分包括IGFBP-3特异性的可检测标记的抗体和用于试验显影的一种或多种试剂。在其它实施方式中，检测生物学样品中IGFBP-3浓度的组分包括IGFBP-3特异性的可检测标记的抗体；和IGFBP-3特异性捕获抗体，该捕获抗体不干扰所述可检测标记的抗体与IGFBP-3结合。
在其它实施方式中，检测生物学样品中IGFBP-3浓度的装置还包括检测IGFBP-3浓度所需的一种或多种其它组分，如制备样品的试剂、缓冲液、标记等。因此，在一些实施方式中，检测生物学样品中IGFBP-3浓度的装置包括一个或多个容器，如小瓶或瓶子，各容器装有试验用的不同组分，和测定生物学样品中IGFBP-3浓度的试剂，例如进行ELISA、RIA等的试剂。在一些实施方式中，检测生物学样品中IGFBP-3浓度的装置还包括一种或多种蛋白酶抑制剂；洗涤培养基；酶底物；产生标记样品例如可检测标记的第二抗体的一种或多种试剂；阴性和阳性对照；以及如何使用阵列试验装置进行阵列试验的说明书。
在一些实施方式中，检测(例如测定)生物学样品中IGF-2浓度的装置包括用于上述检测生物学样品中IGF-2水平的至少一种组分。例如，在某些实施方式中，检测生物学样品中IGF-2浓度的组分包括IGF-2特异性的可检测标记的抗体。在其它实施方式中，检测生物学样品中IGF-2浓度的组分包括IGF-2特异性的可检测标记的抗体和用于试验显影的一种或多种试剂。在其它实施方式中，检测生物学样品中IGF-2浓度的组分包括IGF-2特异性的可检测标记的抗体；和IGF-2特异性捕获抗体，该捕获抗体不干扰所述可检测标记的抗体与IGF-2结合。
在其它实施方式中，检测生物学样品中IGF-2浓度的装置还包括检测IGF-2浓度所需的一种或多种其它组分，如制备样品的试剂、缓冲液、标记等。例如，在一些实施方式中，检测生物学样品中IGF-2浓度的装置包括一个或多个容器，如小瓶或瓶子，各容器装有试验用的不同组分，和测定生物学样品中IGF-2浓度的试剂，例如进行ELISA、RIA等的试剂。在一些实施方式中，检测生物学样品中IGF-2浓度的组分还包括一种或多种蛋白酶抑制剂；洗涤培养基；酶底物；产生标记样品例如可检测标记的第二抗体的一种或多种试剂；阴性和阳性对照；以及如何使用阵列试验装置进行阵列试验的说明书。
一般，本发明设备包括计算机可读介质，其包含如上所述进行以下一种或多种转换的程序i)将IGF-1血液浓度转换为IGF-1标准偏差分数(SDS)，ii)根据IGFBP-3浓度、IGF-1清除率将IGF-1血液浓度转换为IGF-1 PR SDS，和iii)将IGF-1血液浓度、IGF-2血液浓度和IGF-1清除率转换为“经IGF-2校正的”IGF-1PR SDS，以及使用说明。本发明的IGF-1 SDS算法可记录在计算机可读介质上，例如可用计算机直接或间接阅读或获取的介质。这些介质包括但不限于磁带；光存储器如光盘只读存储器(CD-ROM)和数字通用盘片(DVD)；电子存储介质如随机存取存储器(RAM)和只读存储器(ROM)；以及这些介质的混合，如磁/光存储介质。本领域技术人员不难明白，如何利用目前已知的计算机可读介质来构建记录有进行上述方法的本发明程序/算法的制品。在某些实施方式中，该程序的特征还在于其提供用户界面，该用户界面使用户可在一种或多种不同的(包括多种不同的)参数(例如个体年龄等)中进行选择。说明书可包括安装或启动指导。说明书可包括如何使用本发明(设备)的指南。
此外，本发明设备通常包括如何使用该设备实施本发明方法的说明书。上述设备的说明书一般记录在合适的记录介质上。例如，这些说明书可印刷在基材上，例如纸张或塑料等。因此，这些说明书可作为包装插入物或其组分(即与包装或小包装装在一起)等存放在本发明设备中。在其它实施方式中，这些说明书作为合适的计算机可读存储介质(例如CD-ROM、软盘等，包括存有程序的同一介质)上的电子存储文档存在。
在其它实施方式中，这些说明书本身不装在所述设备上，但提供从远端例如通过因特网获得这些说明的装置。这种实施方式的一个例子是包括网址的设备，通过该网址可阅读说明书和/或下载说明书。反之，可提供从远端获取本发明程序的装置，例如通过提供网址。另外，所述设备的说明书和软件均可从远端例如因特网或万维网获得或下载。可使用一些形式的访问安全或认证方案将访问限制于本发明的用户。和说明书一起，获得说明书和/或程序的方法一般记录在合适的记录介质上。
诊断方法本发明提供诊断原发性IGFD和继发性IGFD的方法。该方法一般包括至少一个以下步骤i)根据个体生物学样品(例如血液)中的IGF-1浓度，测定该个体的IGF-1 SDS；ii)根据个体生物学样品(例如血液)中的IGF-1和IGFBP-3浓度，确定该个体的IGF-1 PR SDS；和iii)根据个体生物学样品(例如血液)中的IGF-1、IGF-2和IGFBP-3浓度，测定该个体“经IGF-2校正的”IGF-1 PR SDS。用上述算法确定IGF-1 SDS、IGF-1 PR SDS和“经IGF-2校正的”IGF-1 PR SDS。该方法还包括根据IGF-1 SDS、IGF-1 PR SDS和/或“经IGF-2校正的”IGF-1 PRSDS诊断原发性IGFD或继发性IGFD。
在一些实施方式中，该方法包括检测被测个体生物学样品(例如血液)的IGF-1浓度；根据测得的IGF-1浓度水平，确定该个体的IGF-1 SDS，其中用上述算法确定所述IGF-1 SDS；和根据测得的IGF-1 SDS值，诊断原发性IGFD或继发性IGFD。
在其它实施方式中，该方法包括检测被测个体生物学样品(例如血液)的IGF-1和IGFBP-3浓度；根据测得的IGF-1浓度水平和IGF-1清除率(根据IGFBP-3)，确定该个体的IGF-1 PR SDS，其中用上述算法确定所述IGF-1 PRSDS；和根据测得的IGF-1 PR SDS值，诊断原发性IGFD或继发性IGFD。
在其它实施方式中，该方法包括检测被测个体的生物学样品(例如血液)中IGF-1、IGF-2和IGFBP-3的浓度；根据测得的IGF-1、IGF-2和IGFBP-3的浓度，确定该个体“经IGF-2校正的”IGF-1 PR SDS，其中用上述算法确定所述“经IGF-2校正的”IGF-1 PR SDS；和根据测得的“经IGF-2校正的”IGF-1 PR SDS值，诊断原发性IGFD或继发性IGFD。
在一个实施方式中，诊断出IGF-1缺陷，其中该对象的IGF-1血液浓度低于正常平均值至少-1.0、-1.5、-2.0、-2.5、-3.0或更多SD(其中“正常”一般定义为IGF-1血液浓度在正常平均值约-2.0至约+2.0 SD)。
在其它实施方式中，该方法包括根据响应GH给药而在生物学样品(例如血液)中产生的IGF-1量来确定该个体的SDS变化，其中用上述算法确定SDS；和根据测得的IGF-1 SDS，诊断原发性IGFD和继发性IGFD以及对治疗的响应性，尤其是当所述治疗是可导致产生IGF-1、IGF-2和IGFBP-3中的一种或多种的治疗。
分别测定IGF-1 SDS的基线水平和治疗后水平，然后可计算IGF-1 SDS变化。IGF-1 SDS的变化至少为+1.0，如+2.0或更多，表示该对象响应于GH治疗。但是，当IGF-1 SDS变化小于+1.0，则该对象不响应GH，表示可用IGF-1治疗。当IGF-1 SDS变化处于临界线，例如+0.5至+1.5，则表示可用例如GH和IGF-1的联合治疗。
在一些实施方式中，将上述算法手动应用到IGF-1血液浓度或产生的IGF-1量，做出诊断。在其它实施方式中，利用装有上述将IGF-1浓度转换为IGF-1 SDS(″IGF-1 SDS算法″)程序的计算机可读介质进行诊断。
在其它实施方式中，将上述算法手动应用到IGF-1和IGFBP-3血液浓度，做出诊断。在其它实施方式中，利用装有上述将IGF-1和IGFBP-3浓度转换为IGF-1PR SDS程序的计算机可读介质进行诊断。
在其它实施方式中，将上述算法应用到IGF-1、IGF-2和IGFBP-3血液浓度，以手动做出诊断。在其它实施方式中，用包括如上所述将IGF-1、IGF-2和IGFBP-3浓度转换为“经IGF-2校正的”IGF-1 PR SDS的程序的计算机可读介质进行诊断。
本发明的IGF-1 SDS算法可记录在计算机可读介质上，例如可被计算机直接或间接阅读或获取的任何介质。这些介质包括但不限于磁带；光存储器如光盘只读存储器(CD-ROM)和数字通用盘片(DVD)；电子存储介质如随机存取存储器(RAM)和只读存储器(ROM)；以及这些介质的杂合，如磁/光存储介质。本领域技术人员不难明白，如何利用目前已知的计算机可读介质来构建记录有进行上述方法的本发明程序/算法的制品。在某些实施方式中，该程序的特征还在于其提供用户界面，该用户界面使用户可在一种或多种不同的(包括多种不同的)参数(例如个体年龄、个体性别等)中进行选择。说明书可包括安装或启动指南。说明书可包括如何使用本发明(设备)的指南。
治疗方法本发明还提供治疗患有IGFD疾病的个体的方法。该方法一般包括确定个体是否可能响应IGF-1(一种增加GH血液浓度的试剂)治疗，或响应IGF-1和增加GH血液浓度的试剂的组合治疗；和，给予有效量的IGF-1、有效量的增加GH血液浓度的试剂、有效量的IGF-1和增加GH血液浓度的试剂的组合来治疗IGFD。在很多实施方式中，所述测定步骤包括如上所述测定个体的IGF-1 SDS。在其它实施方式中，在测定IGF-1血液浓度时，将IGFBP-3血液浓度考虑在内，以确定经IGFBP-3校正的IGF-1。在其它实施方式中，在测定IGF-1血液浓度时，将IGFBP-3和IGF-2血液浓度考虑在内，以确定经IGF-2/IGFBP-3校正的IGF-1。
因此，在一些实施方式中，本发明治疗方法包括a)根据个体生物学样品的IGF-1血液浓度来确定IGF-1 SDS，和/或根据个体生物学样品的IGF-1和IGFBP-3血液浓度来确定IGF-1 PR SDS，和/或根据个体生物学样品的IGF-1、IGF-2和IGFBP-3血液浓度来确定“经IGF-2校正的”IGF-1 PR SDS；b)根据a)中测定的值，给予该个体有效量的IGF-1、IGF-1类似物或IGF-1变体；给予该个体有效量的增加生长激素(GH)血液浓度的试剂；或联合给予该个体组合有效量的IGF-1、IGF-1类似物或IGF-1变体和增加GH血液浓度的试剂来治疗IGFD疾病。
在一个实施方式中，治疗IGF-1缺陷的患者是IGF-1血液浓度低于正常平均值至少-1.0、-1.5、-2.0、-2.5、-3.0或更多SD(其中“正常”一般定义为IGF-1血液浓度在正常平均值约-2.0至约+2.0 SD)。
如上所述，也可根据GH刺激测验的结果来选择治疗，该GH刺激试验检测响应于GH给药在生物学样品(例如血液)中产生的IGF-1的量，并采用SDS或产率SDS以及上述相应算法。分别测定IGF-1 SDS(或产率SDS)的基线水平和治疗后水平，然后可计算IGF-1 SDS变化。IGF-1 SDS(或产率SDS)的变化至少为+1.0，如+2.0或更多，表示该对象响应于GH治疗。但是，当IGF-1 SDS(或产率SDS)变化小于+1.0，则该对象不响应GH，表示可用IGF-1治疗。当IGF-1SDS(或产率SDS)变化处于临界线，例如+0.5至+1.5，则表示可用例如GH和IGF-1的联合治疗。
增加活性IGF-1血液水平的试剂在一些实施方式中，本发明治疗方法包括给予个体有效量的增加活性IGF-1血液水平的试剂。本文所用术语“IGF-1”包括具有天然存在的IGF-1多肽的至少一种生物学活性(例如结合于IGF-1受体并作为IGF-1受体激动剂)的任何天然存在或合成的分子。本文所用术语“IGF-1”包括天然存在的IGF-1；合成的IGF-1；IGF-1变体；生物学活性的IGF-1类似物；生物学活性的截短的IGF-1多肽；和IGF-1激动剂。
在另一个实施方式中，利用可有效抑制IGF-1与其结合蛋白的相互作用的IGF-1激动剂分子，使得IGF-1与IGF-1受体结合而发挥活性。见2001年6月26日颁发的美国专利号6,251,865，，本文将其全文特别纳入作为参考。这些IGF-1激动剂分子可有效取代结合于IGFBP的IGF-1。IGF结合蛋白(IGFBP)是一个至少由六种蛋白质组成的家族(参见Jones和Clemmons，1995，Endocr Rev，163-34；Bach和Rechler，1995，Diabetes Reviews，338-61)，其它相关蛋白质也可能与IGF结合。IGFBP与IGF-1和IGF-2结合的亲和力和特异性有所不同。参见Jones和Clemmons，同上；Bach和Rechler，同上。例如，IGFBP-3与IGF-1和IGF-2结合的亲和力相似，而IGFBP-2和IGFBP-6与IGF-2结合的亲和力比它们与IGF-1结合的亲和力高得多。参见Bach和Rechler，同上；Oh等，1993，Endocrinology，132，1337-1344。
WO 94/04569揭示了一种可结合IGF-1并增强IGF-1生物学活性的特异性结合分子，它不是天然的IGFBP。
与IGFBP-1或IGFBP-3结合，从而抑制内源性IGF-1与IGFBP相互作用的IGF-1点变体，如美国专利号6,509,443中所述。
由噬菌体展示技术发现的、本身是肽的IGF取代物，描述于美国专利号6,420,518；6,251,865和6,121,416，特别将其全文纳入本文作为参考。
小分子非肽抑制剂也可从IGF-1/IGFBP-3复合物中释放生物活性IGF-1。例如，发现异喹啉类似物有效(参见Chen C等，2001，J Med Chem 444001-10)。用高通量筛选和IGFBP放射性配体结合测定可发现其它化合物(参见，同前)。
其它IGF-1激动剂包括但不限于小分子；合成药物；肽；多肽；蛋白质；核酸(如DNA和RNA核苷酸，包括但不限于反义核苷酸序列、三链螺旋和编码生物活性蛋白质、多肽或肽的核苷酸序列)；抗体；合成或天然的无机分子；模拟物；和合成或天然的有机分子。WO 96/33216公开了一种具有真正IGF-1的残基1-69的截短的变体。欧洲专利号742,228公开了一种双链超激动剂，其为天然单链IGF-1的衍生物，具有截短的C结构域。IGF-1类似物具有下式BCnA，其中B是IGF-1的B结构域或其功能类似物，C是IGF-1的C结构域或其功能类似物，n是C结构域中氨基酸的数目，约为6-12，A是IGF-1的A结构域或其功能类似物。
适用于本发明的是1991年12月31日颁发的美国专利号5,077,276；5,164,370；5,470,828；1987年2月26日公开的PCT WO 87/01038和1989年6月29日公开的PCT WO 89/05822中描述的IGF-1变体，即在成熟分子的N末端3位上至少缺少谷氨酸残基或在N末端缺失多达五个氨基酸的分子。一种示范性变体缺失了N末端的前三个氨基酸(各称为脑IGF、tIGF-1、des(1-3)-IGF-1或des-IGF-1)。其它化合物如下所述，以及如美国专利号6,121,416、6,251,865和6,420,518所述的IGF-1取代化合物。
可设计IGF-1变体使其保持与I型IGF受体的有效结合，但与血清运载体蛋白，例如IGFBP的结合降低。在一个方面，这些变体的设计是根据胰岛素不与血清运载体蛋白结合的观察。参见1989年10月24日颁发的美国专利号4,876,242，特别将其全文纳入本文作为参考。来自合成的胰岛素样双链类似物的证据说明，IGF-1中负责运载体蛋白结合的氨基酸在IGF-1的B结构域内。因此，可修饰合成的人IGF-1基因以编码IGF-1变体，其中hIGF-1的前16个氨基酸被人胰岛素B链的前17个氨基酸所取代。然后将合成基因置于酵母重组DNA表达系统，并从其中提取由修饰的酵母细胞生产的肽类似物并进行纯化。对IGF-1分子进行再修饰产生其它类似物，所有类似物具有基本的IGF-1 I型受体结合性能，和与血清运载体蛋白的结合降低。
已揭示了其它IGF-1变体。例如，专利文献WO 96/33216描述了具有真正IGF-1的残基1-69的变体。EP 742,228描述了双链IGF-1超激动剂，其为天然单链IGF-1的衍生物，具有截短的C结构域。IGF-1类似物具有下式BCnA，其中B是IGF-1的B结构域或其功能类似物，C是IGF-1的C结构域或其功能类似物，n是C结构域中氨基酸的数目，约为6-12，A是IGF-1的A结构域或其功能类似物。
此外，Cascieri等(1988，Biochemistry 273229-3233)公开了IGF-1的四种突变体，其中三种对I型IGF受体的亲和力下降。这些突变体是(Phe23、Phe24、Tyr25)IGF-1(它对1型和2型IGF和胰岛素受体的亲和力与人IGF-1等效)、(Leu24)IGF-1和(Ser24)IGF-1(它们与人胎盘I型IGF受体、胎盘胰岛素受体和大鼠和小鼠细胞的I型IGF受体的亲和力比IGF-1低)，和脱八肽(Leu24)IGF-1(其中在24位丢失芳香氨基酸和缺失hIGF-1羧基端D区域，它对I型受体的亲和力比(Leu24)IGF-1低，对胰岛素受体的亲和力比(Leu24)IGF-1高)。这四种突变体对人血清结合蛋白的亲和力正常。
Bayne等(1988，J Biol Chem 26411004-11008)公开了IGF-1的三种结构类似物(1-62)IGF-1，它缺少IGF-1羧基端8个氨基酸的D区域；(1-27，Gly4，38-70)IGF-1，其中IGF-1的C区域的残基28-37被四个残基甘氨酸桥所取代；和(1-27，Gly4，38-62)IGF-1，C区域甘氨酸被取代和D区域缺失。Peterkofsky等(1991，Endocrinology，1281769-1779)公开了采用上述Bayne等的Gly4突变体的数据。美国专利号5,714,460涉及采用IGF-1或提高活性IGF-1浓度以治疗神经损伤的化合物。
Cascieri等(1989，J Biol Chem，2642199-2202)公开了三种IGF-1类似物，其中IGF-1的A区域中的特定残基被胰岛素A链中的相应残基所取代。这些类似物是(I1e41、Glu45、Gln46、Thr49、Ser50、IleSl、Ser53、Tyr55、Gln56)IGF-1，它是残基41从苏氨酸改变成异亮氨酸和A区域的残基42-56被取代的A链突变体；(Thr49、Ser50、Ile51)IGF-1；和(Tyr55、Gln56)IGF-1。
结合于IGFBP-1或IGFBP-3，从而抑制内源性IGF-1与IGFBP相互作用的IGF-1点变体描述于美国专利号6,509,443。
增加GH血液浓度的试剂在一些实施方式中，本发明治疗方法包括给予个体有效量的增加GH血液浓度的试剂。增加个体中GH血液浓度的试剂包括但不限于，GH、GH释放肽(GHRP)、GH释放因子(GHRF)，、GH释放激素(GHRH)、GH促泌素等。
用于此目的的促生长剂包括但不限于，促进哺乳动物内源性GH释放以提高IGF血液浓度的GH促泌素。例子包括TRH、二乙基己烯雌酚、茶碱、脑啡肽、E系列前列腺素，VIP-胰泌素-胰高血糖素-GRF家族的肽和其它GH促泌素如美国专利号4,411,890所述的GHRP-6、GHRP-1，和美国专利号5,206,235所公开的苯并稠合的内酰胺。也参见例如，1996年5月23日公开的WO 96/15148。其它促生长剂包括GHRP、GHRF、GH及其类似物。例如，在1995年6月29日公开的WO 95/17422和WO 95/17423；Bowers，J，1993，Pediatr Endocrinol，621-31；和Schoen等，1993，Annual Reports in Medicinal Chemistry，28177-186中描述了GHRP。例如，在1996年11月28日公开的WO 96/37514中描述了GHRF及其类似物。
在一些实施方式中，采用长效贮存GH制剂以获得稳定的GH血液水平。可采用获得稳定的GH血液水平的任何方法。长效或贮存hGH的示范性形式是Nutropin Depot[促生长激素的可注射悬浮液(rDNA来源)，Genentech，SouthSan Francisco，CA]，一种重组人生长激素(rhGH)的长效剂型。促生长激素有191个氨基酸残基，分子量为22，125道尔顿。该产品的氨基酸序列与脑下垂体产生的人生长激素相同。该蛋白由特定的大肠杆菌实验室菌株合成为前体，该前体由前面带有大肠杆菌蛋白质分泌信号(肽)的rhGH分子组成。该前体被引导进入细胞的细胞质膜。除去信号序列，天然蛋白被分泌入周质，从而该蛋白当其合成时被正确折叠。
Nutropin Depot制剂由包埋在生物相容性、生物可降解的聚乳酸-共乙交酯(PLG)微球中的rhGH微粉化颗粒组成。包装在小瓶中的Nutropin Depot为无菌、白色至米色、不含防腐剂、可自由流动的粉末。给药前，将该粉末悬浮在NutropinDepot的稀释液(一种无菌水溶液)中。
每13.5mg 3cc Nutropin Depot一次性小瓶含有13.5mg促生长激素、1.2mg乙酸锌、0.8mg碳酸锌和68.9mg PLG。每18mg 3cc Nutropin Depot一次性小瓶含有18mg促生长激素、1.6mg乙酸锌、1.1mg碳酸锌和91.8mg PLG。每22.5mg3cc Nutropin Depot一次性小瓶含有22.5mg促生长激素、2.0mg乙酸锌、1.4mg碳酸锌和114.8mg PLG。每剂含有过量的rhGH微球以保证按标示量递送。每1.5mL Nutropin Depot稀释液一次性小瓶装有30mg/mL羧甲基纤维素钠、1mg/mL聚山梨醇酯20、9mg/mL氯化钠，和注射用无菌水；pH5.8-7.2。
其它GH长效制剂包括PEG化形式，包括在半胱氨酸残基PEG化，如美国专利号6,608,183所述，本文纳入其全文作为参考；聚(D,L-乳酸-共-乙醇酸)(PLGA)微胶囊等。
可加入稳定剂，如聚氧乙烯-聚氧丙烯嵌段共聚物非离子表面活性剂、牛磺胆酸和甲基纤维素衍生物，如美国专利号6,593,296所述。可用于本发明治疗方法的GH制剂还包括包含在生物相容性聚合物的聚合基质中的GH，如美国专利号4,041,155、5,842,927、6,429,296和6,500,448所述。
联合治疗采用IGF-1和一种或多种其他合适的制剂，如提高总IGF-1血液浓度或增强IGF-1的效果、或提高IGFBP-3的血液浓度的制剂联合治疗，也是本发明的一部分。在一个实施方式中，这些额外试剂通常使IGF-1血液含量超过IGFBP血液含量或使IGFBP释放IGF-1，并包括促生长剂。
用于此目的的促生长剂包括但不限于，生长激素(GH)天然变体如20KhGH、胎盘GH或hGH的其它变体或活化hGH受体的分子、促进哺乳动物内源性GH释放以提高IGF血液浓度的GH促泌素。例子包括TRH、二乙基己烯雌酚、茶碱、脑啡肽、E系列前列腺素，VIP-胰泌素-胰高血糖素-GRF家族的肽和其它GH促泌素如美国专利号4,411,890所述的GHRP-6、GHRP-1，和美国专利号5,206,235所公开的苯并稠合内酰胺。也参见例如，1996年5月23日公开的WO96/15148。其它促生长剂包括GHRP、GHRH、GH及其类似物。例如，在1995年6月29日公开的WO 95/17422和WO 95/17423；Bowers，J，1993，PediatrEndocrinol，621-31；和Schoen等，1993，Annual Reports in Medicinal Chemistry，28177-186中描述了GHRP。例如，在1996年11月28日公开的WO 96/37514中描述了GHRH及其类似物。
所述制剂可以和IGF-1顺序地或同时地共同给予，可以与单用时相同、更高或更低的剂量给予，这取决于以下因素，如所用制剂类型、采用该制剂和化合物的目的和临床考虑。此外，也要考虑到操纵IGF状态的其它方式，如饮食或锻炼方案可用于联合治疗，作为本发明的一部分。
在一个实施方式中，宜将以下制剂与IGF-1一起给药GH，如人天然序列、N末端有或没有甲硫氨酸的成熟GH、重组(即用重组DNA技术生产的)hGH、重组hGH(rhGH)、大肠杆菌产生的甲硫氨酰化人生长激素(met-hGH)，例如1988年7月5日颁发的美国专利号4,755,465和Goeddel等，Nature，282544(1979)所述的方法。含有IGF-1和GH的制剂进一步描述于美国专利号5,374,620和5,597,802，全文纳入本文作为参考。
一般，胃肠外给药的每剂IGF-1和GH的总药学有效量范围为患者体重的约1μg/kg/天-100mg/kg/天，虽然该剂量还要进行很多治疗判断。在某些实施方式中，该剂量为至少0.1mg/kg/天，包括各激素至少1mg/kg/天。如果连续给药，IGF-1和GH通常各以约1μg/kg/小时-50μg/kg/小时的剂量给药，每天注射1-4次或例如利用微泵连续皮下输注。
在一个
具体实施例方式
中，组合物包含IGF-1GH重量比约2∶1-100∶1(w/w)的IGF-1和GH、约0.05mM-0.3mM的等渗剂(osmolyte)如无机盐和/或糖醇、约0.1mg/ml-10mg/ml的至少一种稳定剂、约1mg/ml-5mg/ml的表面活性剂、和约5mM-100mM的pH5-6的缓冲剂。在某些实施方式中，该组合物中IGF-1和GH的量为约2mg/ml-20mg/ml IGF-1和约0.2mg/ml-10mg/ml GH。在另外的实施方式中，IGF-1∶GH重量比约为3∶1-50∶1，包括约3∶1-30∶1，例如约3∶1-25∶1和约5∶1-20∶1。
在另外的实施方式中，含有IGF-1和GH的组合物如下约7mg/ml-10mg/mlIGF-1、约0.2mg/ml-1.5mg/ml GH(IGF-1∶GH重量比约3∶1-20∶1)、约5mg/ml-7mg/ml氯化钠、约0.1mg/ml-3mg/ml苯酚和/或约6mg/ml-10mg/ml苯甲醇、约1mg/ml-3mg/ml聚山梨酯、约2.5mg/ml-4mg/ml乙酸钠和约0.1mg/ml-1mg/ml柠檬酸钠，pH约5.4。
在另一个实施方式中，宜将IGF-1与其结合蛋白的任何一种或多种，例如IGFBP-1、IGFBP-2、IGFBP-3、IGFBP-4、IGFBP-5或IGFBP-6一起给药。不受限于机理，共同给予IGF-1和IGFBP可通过延长IGF-1半衰期提供比单独给予IGF-1更大的治疗响应。
适用的结合蛋白是IGFBP-3，如美国专利号5,258,287以及Martin和Baxter，1986，J Biol Chem，2618754-8760所述。这种糖基化的IGFBP-3蛋白存在于人血浆中发现的运载大多数内源性IGF的125-150Kd糖蛋白复合物中，在非还原SDS-PAGE凝胶上为53Kd的酸稳定性组分，也受GH调节。
可用美国专利号5,187,151所述的方法实施IGF结合蛋白和IGF-1的给药。简要说，通过皮下推注给予有效量的IGF-1和IGFBP，其摩尔比约为0.5∶1-3∶1，包括约0.75∶1-2∶1，如约1∶1。
制剂、剂量和给药途径将与药学上可接受的赋形剂一起配制的活性试剂(例如IGF-1，一种增加GH血液水平的试剂，等)给予个体。术语“活性试剂”、“试剂”和“治疗性试剂”本文可互换使用。本领域已知多种药学上可接受的赋形剂，本文无需赘述。很多文献中已描述了药学上可接受的赋形剂，包括例如A.Gennaro(2000)“雷明顿药物科学和实践”(″RemingtonThe Science and Practice ofPharmacy,″) 第20版，Lippincott，Williams，& Wilkins；“药物剂型和药物递送系统”(Pharmaceutical Dosage Forms and Drug Delivery Systems)(1999)H.C.Ansel等，主编，第7版，Lippincott，Williams，& Wilkins；以及“药物赋形剂手册”(Handbook of Pharmaceutical Excipients)(2000)A.H.Kibbe等，主编，第3版，Amer.Pharmaceutical Assoc。
公众可很容易地获得药学上可接受的赋形剂，例如运载体、佐剂、载体或稀释剂。而且，公众可很容易地获得药学上可接受的辅助物如pH调节剂和缓冲剂、张力调节剂、稳定剂、湿润剂等。
在本发明方法中，可用能够产生所需治疗效果的任何方便方法给予宿主活性试剂。因此，可将这些试剂掺入到各种制剂中作治疗性给药。更具体地，可将本发明的试剂与合适的药学上可接受的载体或稀释剂一起配制成药物组合物，可配制成固体、半固体、液体或气体形式的制品，例如片剂、胶囊、粉剂、粒剂、软膏、溶液、栓剂、注射剂、吸入剂和气溶胶。
因此，可用很多方式给予本发明试剂，包括口服、口含(buccal)、直肠、胃肠外、腹膜内、皮内、皮下、肌内、透皮、气管内给药等。在一些实施方式中，采用两种不同的给药途径。例如，当本发明治疗方法是联合治疗时，皮下注射给予IGF-1，同时以贮存(depot)方式给予GH或GH促泌素。
可用标准方法和装置完成治疗性试剂(例如IGF-1，一种增加GH血液浓度的试剂)的皮下给药，例如用注射器和针、皮下注射接口(port)递送系统等。见，例如，美国专利号3,547,119；4,755,173；4,531,937；4,311,137；和6,017,328。皮下注射接口和通过该接口给予治疗性试剂的装置的组合本文称为“皮下注射接口递送系统”。在一些实施方式中，用装置的组合来完成皮下给药，例如，用注射器和针进行推注，然后用连续递送系统递送药物。
可用任何合适的技术给予活性试剂(例如，IGF-1，一种增加GH血液水平的试剂，等)，这些技术包括口服、胃肠外(例如，肌内、腹膜内、静脉内、皮下注射或灌注，或植入)、经鼻、肺、阴道、直肠、舌下给药或局部给药，并且这些活性试剂可配方入适于各种给药途径的剂型中。具体的给药途径取决于例如，患者的病史，包括用所述肽治疗时观察到的(perceived)或预计的副作用，给予的肽类型，以及所治疗的具体疾病。在一些实施方式中，通过连续输注(采用，例如，缓释装置或微泵，例如渗透泵或皮肤贴片)或注射(例如静脉内或皮下途径)给药。
在一些实施方式中，通过连续递送系统递送治疗性试剂(例如，IGF-1，一种增加GH血液水平的试剂，等)。术语“连续递送系统”、“控递系统”和“药物控递装置”可互换使用，指药物的控制递送装置，包括带有导管的泵、注射装置等，本领域已知很多这种装置。
机械或机电灌注泵可适用于本发明。这类装置的例子包括美国专利号4,692,147；4,360,019；4,487,603；4,360,019；4,725,852；5,820,589；5,643,207；6,198,966中描述的那些；等等。一般可用各种可再填充的泵系统来完成递送本发明药物。泵可在一段时间内以恒定和可控的方式释放药物。通常将药物装在液体剂型不可透过的容器中以连续方式递送给个体。
在一个实施方式中，所述药物递送系统是一种至少其一部分可植入体内的装置。可用本领域熟知的方法和装置在任何合适的植入部位植入该可植入装置。植入部位是对象体内部位，在该部位引入和放置药物递送装置。植入部位包括但不一定限于，真皮下(subdermal)、皮下(subcutaneous)、肌内或对象体内的其它合适部位。常用皮下植入部位，因为此部位植入和取出药物递送装置都方便。
适用于本发明的药物释放装置可基于多种操作方式之一。例如，药物释放装置可以是扩散系统、对流系统或可侵蚀系统(例如根据侵蚀的系统)。例如，药物释放系统可以是电子化学泵、渗透泵、电子渗透泵、气压泵或渗透爆发(释放)基质(osmotic bursting matrix)，例如，当将药物掺入聚合物时，随着浸渍药物的聚合物材料(例如，生物可降解的、药物浸渍的聚合物材料)降解，聚合物释放出药物制剂。在其它实施方式中，药物释放装置是电子扩散系统，电解质泵、泡腾(effervescent)泵、压电泵、水解系统等。
根据机械或机电灌注泵的药物释放装置也可适用于本发明。这些装置的例子包括例如美国专利号4,692,147；4,360,019；4,487,603；4,360,019；4,725,852中所述的那些，等等。一般，可用各种可再填充的、不可互换的泵系统来完成本发明药物递送方法。常采用泵和其它对流系统，因为它们可在一段时间内以恒定和可控的方式释放药物。在一些实施方式中采用渗透泵，因为它们综合了恒定可控方式释放和体积较小的优点(见，例如，PCT公开申请WO 97/27840和美国专利号5,985,305和5,728,396)。适用于本发明的示范性的渗透压驱动装置包括但不一定限于美国专利号3,760,984；3,845,770；3,916,899；3,923,426；3,987,790；3,995,631；3,916,899；4,016,880；4,036,228；4,111,202；4,111,203；4,203,440；4,203,442；4,210,139；4,327,725；4,627,850；4,865,845；5,057,318；5,059,423；5,112,614；5,137,727；5,234,692；5,234,693；5,728,396中描述的那些，等等。
在一些实施方式中，药物递送装置是可植入装置。可用本领域熟知的方法和装置在任何合适的植入位点植入所述药物递送装置。如上所述，植入位点是对象身体的位点，在该位点引入和放置药物递送装置。植入位点包括但不一定限于，真皮下(subdermal)、皮下(subcutaneous)、肌内或对象身体的其它合适位点。
在一些实施方式中，用可植入性药物递送系统，例如通过编程提供治疗性试剂给药的系统，来递送治疗性试剂(例如，IGF-1，一种增加GH血液水平的试剂，等)。示范性的可编程植入系统包括可植入性灌注泵。示范性的可植入灌注泵或可与这些泵联用的装置描述于，例如美国专利号4,350,155；5,443,450；5,814,019；5,976,109；6,017,328；6,171,276；6,241,704；6,464,687；6,475,180；和6,512,954。另一种可适用于本发明的示范性装置是自动定时(Synchromed)灌注泵(Medtronic)。
在药物剂型中，活性试剂可以其药学上可接受的盐的形式给药，或可单用或与其它药学活性化合物联用。下述方法和赋形剂只是示范性的，不用于限制。
可将这些药物配制在注射时可而用水性溶剂或非水性溶剂(例如植物油或其它类似的油、合成的脂肪酸甘油酯、丙二醇或高级脂肪酸的酯)溶解、悬浮或乳化的制品中；如果需要，可加入常规添加剂，如增溶剂、等渗剂、悬浮剂、乳化剂、稳定剂和防腐剂。
对于口服制剂，将活性试剂(例如，IGF-1，一种增加GH血液水平的试剂，等)单独配方或与合适的添加剂一起配制成例如片剂、粉剂、粒剂或胶囊，可加入常规添加剂如乳糖、甘露醇、玉米淀粉或马铃薯淀粉；粘合剂，例如微晶纤维素、纤维素衍生物、阿拉伯胶、玉米淀粉或明胶；崩解剂，如玉米淀粉、马铃薯淀粉或羟甲基纤维素钠；润滑剂，例如滑石或硬脂酸镁；如果需要，还可加入稀释剂、缓冲剂、润湿剂、防腐剂和调味剂。
而且，可将活性试剂与各种基质例如乳化基质或水溶性基质混合制成栓剂。可通过栓剂经直肠给予活性试剂。栓剂可包含运载体，例如可可脂、碳蜡和聚乙二醇，这些载体在体温下融化，但在室温是固体的。
可提供口服或直肠给药的单位剂型，例如糖浆、酏剂和悬浮剂，一个剂量单位，例如一茶匙、一勺、一片剂或栓剂含有预定量的所述组合物，该组合物中含有一种或多种活性试剂。类似地，注射用或静脉内给药的单位剂型可含有包含在组合物中的活性试剂，以无菌水、生理盐水或其它药学上可接受的载体配溶液。
剂量本文所用术语“单位剂型”指适合人和动物对象用的单一剂量的物理上分散的单位，每一单位含有预定量的本发明化合物和药学上可接受的稀释剂、载体或运载体，该预设定量经计算足以产生所需效果。本发明单位剂型的具体规格取决于所用的具体化合物和要达到的效果，以及各化合物在宿主体内的药效。
以符合良好药物实践的方式配制和给予治疗用所述肽的剂量时，要考虑个体患者的临床状况(尤其是用该肽治疗时的副作用)、药物递送部位、给药方法、给药时间方案或临床医师已知的其它因素。因此，用于此目的时肽的“有效量”由很多因素决定，必须是能为哺乳动物生物利用并产生所需效果的药物量。
就确定剂量的上述方法而言，肽的用量估计约为10μg/kg/天-200μg/kg/天(按千克患者体重计)，虽然如上所述，确定该剂量还要进行很多治疗判断。
宜用持释系统给予所述肽。持释组合物的合适例子包括成形制品形式的半渗透性聚合物基质，例如膜或微胶囊。持释基质包括聚乳酸化合物(美国专利号3,773,919,EP 58,481)、L-谷氨酸和γ-乙基-L-谷氨酸的共聚物(Sidman等，Biopolymers，22，547-556(1983)、聚(2-甲基丙烯酸2-羟基乙酯)(Langer等，J.Biomed.Mater.Res.，15167-277(1981)，和Langer，Chem.Tech.，1298-105(1982)、乙炔乙酸乙烯酯(Langer等，如上)或聚-D-(-)-3-羟基丁酸(EP133,988)。持释组合物还包括脂质体包裹的肽。用下述已知方法制备含有肽的脂质体DE 3,218,121；Epstein等，Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.，823688-3692(1985)；Hwang等，Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.，774030-4034(1980)；EP52,322；EP 36,676；EP 88,046；EP 143,949；EP 142,641；日本专利申请83-118008；美国专利号4,485,045和4,544,545；以及EP 102,324。一般，脂质体为小的(约200-800)单层形式，其中脂质胆固醇含量大于约30mol.％，应调整所选部分的比例以提供最有效的治疗。
也可采用基于偶联技术的半衰期更长的PEG化肽，例如1995年11月30日公开的WO 95/32003中所述。
对于胃肠外给药，在一个实施方式中，通常将所述肽以所需纯度与药学上可接受的或胃肠外给药可接受的运载体(即所用剂量和浓度对接受者无毒性并且与制剂中其它成份相容的运载体)混合，配制成可注射单位剂型(溶液、悬浮液或乳液)。例如，这类制剂通常不含氧化剂和已知对该多肽有害的其它肽。
一般，将所述肽均匀和紧密地与液体载体或精细分散的固体载体或二者接触，以制备这类制剂。然后，如果需要，将该产物制成所需形状的制剂。在一些实施方式中，载体是胃肠外给药载体，例如与接受者的血液等渗的溶液。这类载体的例子包括水、盐水、林格氏溶液、缓冲溶液、葡萄糖溶液。非水性运载体例如不挥发性油和油酸乙酯也可用于本发明。
载体宜含有少量添加剂例如增强等渗性和化学稳定性的物质。这类物质在其使用剂量和浓度时对接受者无毒性，包括缓冲剂，如磷酸盐、柠檬酸盐、琥珀酸盐、乙酸盐和其它有机酸或其盐；抗氧化剂，如抗坏血酸；低分子量(小于约10个残基)多肽，例如聚精氨酸或三肽；蛋白质，如血清白蛋白、明胶或免疫球蛋白；亲水聚合物，如聚乙烯吡咯烷酮；甘氨酸；氨基酸，如谷氨酸、天冬氨酸、组氨酸或精氨酸；单糖，二糖和其它碳水化合物包括纤维素及其衍生物、葡萄糖、甘露糖、海藻糖或糊精；螯合剂，如EDTA；糖醇如甘露醇或山梨醇；抗衡离子如钠；非离子表面活性剂如聚山梨醇、泊洛沙姆或聚乙二醇(PEG)；和/或中性盐，例如NaCl、KCl、MgCl2、CaCl2、等。
常用pH约4.5-8的这类载体配制所述肽。应理解，当用前述某些赋形剂、载体或稳定剂时会形成所述肽的盐。最终制品可为稳定的液体或冻干的固体。
作为药物组合物的典型的肽制剂见下述。如公认的制药实施方案要求的那样，可将约0.5-500mg的肽或肽混合物(以游离酸或碱形式，或药学上可接受的盐)与生理上可接受的运载体、载体、赋形剂、粘合剂、防腐剂、稳定剂、调味剂等混合。这些组合物中活性成份的含量是获得所述(剂量)范围的合适剂量。
用于治疗性给药的肽必须无菌。可通过除菌滤膜(例如0.2微米膜)过滤很容易地除菌。治疗性组合物一般置于带无菌入口的容器中，例如静脉输注溶液袋(bag)或具有可用皮下注射针刺破的塞子的小瓶。
一般，肽存贮在单剂量或多剂量容器中，例如密封的安培或小瓶，为水溶液或可重建的冻干制剂。冻干制剂的一个例子是装有5ml过滤除菌的1％(w/v)肽水溶液的10mL小瓶，将获得的混合液冻干。可用抑菌的注射用水重建冻干的肽，来制备输注溶液。
如上所述，将计算出的所产生的IGF-1的量与同年龄和性别正常个体产生的IGF-1的量比较，根据该比较结果，可计算各患者的IGF-1替代剂量。这可根据正常个体的μg/kg/hr产率和患者μg/kg/hr产率之间的差异确定。所述替代可以是每天一次或每天两次皮下注射rhIGF-1，或给予缓释形式的rhIGF-1(可每天一次或频率更低)。
适于治疗的对象适于用本发明治疗方法治疗的对象包括患有IGFD疾病或矮小症的个体。
可用本发明方法治疗的IGFD疾病包括矮小症(儿童)；和代谢疾病(例如，成年人)。在一些实施方式中，对象是长骨骺板敞开的儿童，该对象对生长促进治疗的响应是增加高度。在一些实施方式中，上述个体的任何一个具有＜-2的相对于其年龄的身高标准偏差分数。在一些实施方式中，上述个体的任何一个在上一年的生长速度显示不到其年龄(正常平均值)的50％(50thpercentile)。通常，检测不到生长不足的其它原因，例如，生长不足的其它原因如营养不良等被排除。
可用本发明治疗方法治疗的其它IGFD疾病包括但不限于，例如，肺病、下述高血糖疾病、肾病(例如急性和慢性肾功能不全、末期慢性肾衰竭、肾小球肾炎、间质肾炎、肾盂肾炎、肾小球硬化症，例如糖尿病患者的毛细管间性肾小球硬化症和肾移植后的肾衰竭)、肥胖症、GH-缺陷、GH抗性、特纳氏综合征、Laron氏综合征、矮小症、与衰老相关的不良症状例如肥胖和脂肪量与瘦肉比率增加、免疫疾病例如免疫缺陷包括CD4+T细胞计数减少和免疫耐受性下降或化疗引起的组织损伤、骨髓移植、心脏结构或功能的疾病或机能不全例如心机能不全和充血性心力衰竭、神经元、神经或神经肌肉疾病(例如中枢神经系统疾病包括阿尔茨海默病或帕金森病或多发性硬化，以及外周神经系统和肌肉组织疾病，包括外周神经病、肌肉萎缩症或肌强直性营养不良)，代谢疾病(包括由疾病如外伤或创伤或感染(如细菌或人病毒例如HIV感染)、伤口、皮肤病、需要恢复的肠结构和功能等引起的消瘦相关的代谢疾病)。儿童骨或软骨生长疾病，包括矮小症，儿童和成人软骨和骨疾病包括关节炎和骨关节炎。所治疗的疾病可以是两种或多种上述疾病的组合。作为本发明治疗目标的感兴趣的具体疾病是糖尿病和肥胖症、心机能不全、肾病、神经障碍、骨疾病、全身生长疾病和免疫疾病。
实施例提出以下实施例，以将如何制备和使用本发明的完整公开和描述提供给本领域普通技术人员，它们不应限制发明人所认为的发明范围，也不应代表以下实验是所进行的全部和仅有的实验。我们努力保证了所用数字(例如量、温度等)的准确度，但是应该允许一些实验误差和偏差。除非另有说明，份是以重量计算的份，分子量是重均分子量，温度是摄氏度，压力是大气压或近大气压。可使用标准缩写，例如bp，碱基对；kb，千碱基；pl，皮升；s或sec，秒；min，分钟；h或hr，小时；aa，氨基酸；kb，千碱基；bp，碱基对；nt，核苷酸；i.m.，肌内；Lp.，腹膜内；s.c，皮下；等。
实例1IGF-1 SDS产生试验识别GH-响应性患者和GH-非响应性患者的诊断试验。
IGF-1是身高生长的中心介质。IGF-1缺陷(IGFD)与矮小症相关。虽然IGFD可能由GH不敏感(原发性IGFD)或GH缺陷(继发性)所引起，但临床表型和血清中IGF-1的含量常不足以区分这两种IGFD。由于血清IGFD-1受GH控制，IGF-1产生试验应该很适合区分患原发性IGFD的rhGH非响应性患者和患继发性IGFD的rhGH响应性患者。Buckway等((2001)J Clin Endocrinol Metab.86(11)5176-83)曾做出结论，在原发性IGFD(GHI)和继发性IGFD(GHD)两组之间的生成试验结果中IGF-1浓度存在重叠。用实例4中描述的SDS计算器先将所有基线和刺激后的IGF-1水平转换至标准偏差分数(SDS)后重新分析这些数据。
方法23个患典型GHD的对象，22个带有GH受体E180剪接突变的GHI纯合子的对象，65个含此突变的杂合子对象，以及72个正常对象以随机顺序进行IGF-1产生试验，分别给予低剂量(25μg/kg/d)和高剂量(50μg/kg/d)rhGH七天。开始rhGH治疗后5天和8天取血样。用接收者操作特征(ROC)分析评估IGF-1 SD评分方法的灵敏度和特异性，以区分GHD患者组和GH抗性患者组。
结果ROC分析显示第八天后高剂量组的所有基线和rhGH-刺激后IGF-1SDS与杂合和正常对象相比完全能区分原发性IGFD患者(AUC值为1.00)。表1显示区分原发性IGFD和继发性IGFD的ROC AUC值。因而，以-2.5 IGF-1 SDS截断值用高rhGH剂量治疗组5天和8天时，区分原发性和继发性IGFD的最大灵敏度为95.7％，特异性为95.7％。因而，建议如果IGF-1 SDS值增加不超过-2.5，可诊断患者为原发性IGFD，不应该用GH治疗。以相似方式，可见如果IGF-1 SDS值不以固定量变化，也可做出相似诊断。
表1
结论在IGFD矮小症的儿童中，ROC分析显示出对患原发性IGFD的rhGH非响应性患者和患继发性IGFD的rhGH响应性患者近乎完美的区分。在这个例子当中，如果IGF-1 SDS增加不超过-2.0，则可诊断为原发性IGFD。而且，当IGF-1SDS增加不超过-2.5，可以近乎确定地诊断为原发性IGFD。如果IGF-1 SDS增加未能使IGF-1 SDS值达到特定的变化亦可得到相同的结论。“IGF-1 SDS产生试验”是一种确定哪些患者应能从rhGH治疗获益和哪些不可能从rhGH治疗获益而应考虑另一种治疗如rhIGF-1的有用工具。
实施例2进行药物动力学研究以评估控制IGF-1清除率和患者尤其是那些患原发性IGF-1缺陷(IGFD)的患者对重组人IGF-1(rhIGF-1)剂量要求的参数。
对患原发性IGFD(定义为存在充足生长激素分泌时仍矮小并且IGF-1血液浓度低)的儿童用rhIGF-1作生理置换治疗应能将其IGF-1浓度纠正到与年龄和性别相适应的水平。在IGFD家谱中，IGF-1和IGFBP-3的血清浓度直接相关。IGFBP-3与rhIGF-1清除也存在负相关(细节讨论见下；数据示于图5A)。因而，可能需要将rhIGF-1剂量调整到优于(prevailing)IGFBP-3水平。在具有宽浓度的IGF-1和IGFP-3的对象群中进行了单剂量rhIGF-1 PK研究。
研究目的是测定皮下注射重组人IGF-1(rhIGF-1)的药物动力学参数；测定PK参数对血清IGFBP-3(浓度)的依赖性；以及测定一次皮下(sc)注射rhIGF-1剂量的安全性。
方法十二个患有极端形式的原发性IGFD(Laron综合症；LS；患严重IGFD，IGF-1 SDS＜-3)的对象，12个中度原发性IGFD(IGF-1 SDS＜-2，GH分泌正常)，以及12个正常对象(IGF-1 SDS＞-2)随机接受15，30，60或120μg/kg rhIGF-1的一次SC剂量。关键归属标准包括体重≥10kg；年龄＜5岁。每个对象的PK参数用WinNonlin(Pharsight公司，Mountain View，CA)估计。开发了一个可说明内源IGF-1产生(或生成)和IGFBP-3对维持血清IGF-1(水平)影响的模型。用模型模拟各对象的PK参数来估测BID给药两周后的IGF-1浓度。用实施例4特异于IGF-1试验所述的SDS计算器将IGF-1浓度转换成IGF-1 SD分数。
对象的组别、剂量和数目见表2。
表2
群体PK模型开发。用具有一级(动力学)的SC吸收和消除的单-区室模型来分析IGF-1的药物动力学特征，如图6所示。用零级(动力学)的输入速率(Kin)分析内源IGF-1形成速率的特征。
PK参数、吸收速率常数(Ka)、IGF-1产生速率(Kin)、分布体积(Vd)和清除率(CL)的模型Ka＝θ1*exp(BSV1)Kin＝θ2*exp(BSV2)CL＝θ3*exp(BSV3)Vd＝θ4*exp(BSV4)Kel＝CL/Vd这里，θi是固定的效果参数，BSVi是用NONMEM估计的对象之间的随机效果参数。用指数误差模型分析对象间Ka，Kin，CL和Vd的变异。
结果按组别和剂量计算的PK参数值显示于表3和4中。IGF-1 AUC与剂量(r＝0.53，r＝0.001)和IGFBP-3水平(r＝0.44，r＝0.008)直接相关。其中‘r’是反映组别调整的部分相关系数。IGFBP-3的对数与IGF-1清除率(r＝-0.91)和Kel(r＝-0.92)呈负相关，二者p＜0.001。与严重原发性IGFD对象相比，原发性IGFD对象具有更高的AUC和更低的Kel，提示较低rhIGF-1剂量可作为替代治疗。Kel值低，因此模拟BID给药两周预计会导致IGF-1积累。
表3按组别和剂量计算的AUC
表4PK参数值
结论(检测)IGFBP-3水平可能有助于选择能够在所有对象组中产生IGF-1生理性偏移(excursion)的剂量。根据每种剂量得到的时间依赖性血清IGF-1总浓度曲线(图7)，该PK模型也显示患IGFD的儿童可作为rhIGF-1每日一次给药的候选人。
实施例3IGF-1和IGFBP-3浓度和清除率的群体药物动力学分析此项研究包括36个对象，19名女性和17名男性。所有对象都是西班牙和葡萄牙人，年龄9-25岁，其中11个对象不到18岁。三个IGF-1组平均年龄良好平衡。与中等IGFD组(33％)和IGF-1正常组(50％)相比，严重IGFD组的女性比例较高(75％)。表5总结了36个随机(选择)对象的关键人员组成和基线特征。
表5人员组成和基线特征所有随机(选择)对象
数据源列表16.2.3。
如预期那样，对象的平均身高和体重在严重IGFD组中明显比其它两组低。严重IGFD组对象的身高在4.8SD和7.6SD之间，低于按该年龄和性别校正后的平均值。与研究合格标准相符，基线IGF-1血清浓度从IGF-1正常组到严重IGFD组呈现进行性下降，而且严重IGFD组的IGFBP-3平均基线水平比中等IGFD组或IGF-1正常组低。没有对象在筛检时发现临床上有显著的T4或TSH。少数对象筛检时发现ECG不正常，没有一位认为具有临床意义。
由NONMEM程序估计的整个IGF-1群体平均药物动力学参数显示于表6；在这个表中，参数的精确度以变异系数(％CV)表示。
表6IGFD对象(模型16)总IGF-1水平的群体药物动力学参数
残留误差9.0％数据源aBSV＝对象间的变异。
b在rhIGF剂量为45μg/kg时所估计的Vd/F。
c在3μg/mL IGFBP-3时所估计的CL/F。
估计了在rhIGF-1一次SC给药后年龄、性别、IGFBP-3水平和rhIGF-1剂量共同变化对血清IGF-1药物动力学的可能影响。如预期那样，内源性产生血清IGF的速率在三组对象中显著不同，并且与IGFD水平呈负相关。严重IGFD、中等IGFD和IGF-1正常组产生血清IGF-1的生成速率分别是0.95、1.81和2.81μg/kg/h。年龄对IGF-1生成速率没有显著影响，可能是因为参加这个研究的对象年龄范围窄。在整个研究群体中男性和女性几乎相等(17男性，19女性)。没有发现IGF-1药物动力学有任何显著的性别差异。
表3显示，当IGFBP-3为3μg/mL时，IGF-1的清除率是0.0103L/h/kg(0.165mL/min/kg)，随着IGFBP-3水平的升高而降低。随着rhIGF-1剂量上升，IGF-1分布体积增加(见图5A)。
利用以上实施例的等式，IGFBP-3和rhIGF-1剂量的影响表示为幂函数。两轴的log转换使IGFBP-3与CL/F的关系和rhIGF-1剂量与Vd/F的关系分别成为线性关系。而且，IGFBP-3的对数与IGF-1半衰期及IGF-1 Cmax的对数负相关分别显示于图5B和5C中。
实施例4血清IGF-1标准偏差分数的计算。
IGF-1水平随年龄和性别而不同。可利用对给定年龄和性别对象的IGF-1平均值和标准偏差(SD)的估计来计算SD值并且建立IGF-1缺陷的确定诊断。由于IGF-1值分布不正常，对平均值和标准偏差的精确的估计需要先进行数据转换。SD值的年龄和性别统计学分布理想情况下平均值是0，标准偏差是1，斜率是0，峭度是0。
方法从四个主要的商业实验室得到正常IGF-1值。使用标准方法和各个实验室提供的方法计算得到的SD分数分布图显示变异和/或峭度不均一。在检查这些图后，看到了改进SD值公式的机会。为了获得改进的SD分数，每次试验和性别采用了七个步骤(1)选择幂转换(例如，如Brabant等.(2003)HormRes.60(2)53-60所述；Kuczmarski等.(2002)Vital Health Stat 11(246)1-190；和Lofqvist等(2001)J Clin Endochrnol Metab.86(12)5870-6)来处理任何年龄和性别测定值的峭度。(2)用SAS中的“loess”程序，通过转换的IGF-1值拟合作为年龄函数的平均值校平曲线。(3)用loess拟合校平平均值的平均绝对偏差，从此产生各年龄(组)的标准偏差。(4)计算各对象正常样品的SD分数，即SDS＝(幂转换的IGF-1值-该年龄的校平平均值)/该年龄的校平标准偏差。(5)将得到的SD分数按年龄作图，用他们的总体平均值、标准偏差、斜率和峭度(所有都应当是0)和用Wilk-Shapiro检验评价这些SD分数的特征是否符合正常分布。(6)重复步骤1-5几次不同的幂转换和不同的校平水平。(7)对于所述试验和性别，保留所产生的SD分数特征最接近于标准正常分布的幂转换。
结果四个实验室估计的用初始SDS计算器产生的SD值分数以及从上述幂转换SDS计算器产生的SD分数分布显示于图8-11和表7(初始计算器)和表8(新计算器)。
表7
表8
结论IGF-1血清浓度幂转换导致产生一种有效的方法根据年龄和性别特异性平均值和标准偏差来估计IGF-1 SD分数。
实例5IGF-1产率SDS试验鉴定rhGH-响应性患者和rhGH非响应性患者的诊断试验IGF-1是身高生长的中心介质。IGF-1缺陷(IGFD)与矮小症相关。虽然IGFD可能由GH不敏感(原发性IGFD)或GH缺陷(继发性)引起，但临床症状和血清中IGF-1的含量常不足以区分这两种IGFD。血清IGFD-1受GH和IGFBP-3控制，因而考虑了IGFBP-3浓度的IGF-1产率SDS试验应该很适合区分患原发性IGFD的rhGH非响应性患者和患继发性IGFD的rhGH响应性患者。此前，Buckway等((2001)J Clin Endocrinol Metab.86(11)5176-83)曾作出结论，在原发性IGFD(GHI)和继发性IGFD(GHD)两组之间的生成试验结果中IGF-1浓度存在重叠。在计算基线和GH刺激后IGF-1产生的量(微克/kg/hr)后重新分析这些数据。
方法23个患典型GHD的对象，22个带有GH受体E180剪接突变的GHI纯合子对象，72个正常对象以随机顺序进行IGF-1产生试验，以低剂量(25μg/kg/d)和高剂量(50μg/kg/d)rhGH治疗7天。开始给予rhGH治疗后第5和第8天采取血液样品，测定IGF-1和IGFBP-3的血液浓度。用接收者操作特征(ROC)分析来评估IGF-1 SD分数灵敏度和特异性以区分GHD患者组和GH抗性患者组。
结果ROC分析，如上完成IGF-1 SDS评分，显示第八天后高剂量组的所有基线和rhGH-刺激后IGF-1 SDS值与杂合和正常对象相比完全能区分出原发性IGFD患者。
结论在IGFD矮小症儿童中，ROC分析显示出对患原发性IGFD的rhGH非响应性患者和患继发性IGFD的rhGH响应性患者近乎完美的区分。“IGF-1 SDS产生试验”是一种确定哪些患者应能从rhGH治疗获益和哪些不可能从rhGH治疗获益而应考虑另一种治疗(如rhIGF-1)的有用工具。
实施例6确定标准偏差分数的算法对于某给定个体，可利用所测定的SDS值来判断该个体的IGF-1血浓度是否就其年龄而言处于正常范围内或者正常范围外。个体的SDS值用如下公式计算SDS年龄＝(Xp-平均值年龄)÷SD年龄其中X是IGF-1血液浓度，p是幂转换，SD年龄得自校平平均值曲线，该曲线是IGF-1血液浓度作为年龄的函数作图产生的。通常，假定用于确定某给定变量的SD分数的平均值(如分析物IGF-1的浓度)以非线性和可能是非单调的方式依赖于另一独立变量(如年龄)。另外，也假定对于该独立变量的任何给定值，此变量值(如IGF-1浓度)的统计学分布不一定正常，并且在建立合适的平均值和标准偏差值之前需要数据转换。最初始开发的SAS宏(macro)，是为给定性别对象的IGF-1浓度和年龄定义的(见附录A)。这个SAS宏从读取记录正常男性和女性对象IGF-1血浓度和年龄的数据文件开始。用以下SAS程序调用关于男性对象的初始SAS宏*malesp40.sas；％inc“_init.sas”；％newsds(sm＝0.3，pow＝0.40，sex＝Males，sexa＝M，sexb＝1，sexc＝males，minage＝0.12，maxage＝97)；用以下SAS程序调用关于女性对象的初始SAS宏*femalesp40.sas；％inc“_init.sas”；％newsds(sm＝0.3，pow＝0.40，sex＝Females，sexa＝F，sexb＝2，sexc＝females，minage＝0.0358，maxage＝95.57)；
基于这些数据，初始SAS宏确定了合适的数据转换幂，使平均值适合作为年龄函数的转换后的数据，并使标准偏差适合作为年龄的函数。执行SAS程序的文本输出，男性在附录B中提供，女性在附录C中提供。执行SAS宏的SAS程序的技术对数输出，男性在附录D中提供，女性在附录E中提供。
关于年龄，平均值和SDage的转换规模的男性的SAS宏的数据输出文件在附录F中提供。男性SD值水平从-5到+3的IGF-1血浓度的正常数据的图像输出提供于图12A。图12B是显示年龄0-16岁SD值水平从-5到+3的男性IGF-1血浓度的正常数据的图。图12C显示男性正常数据的IGF-1 SD分数值。
关于年龄、平均值和SD年龄的转换规模的女性的SAS宏的数据输出文件在附录F中提供。女性SD值水平从-5到+3的IGF-1血浓度正常数据的图像输出提供于图13A。图13B是显示年龄0-16岁SD值水平从-5到+3的女性IGF-1血浓度的正常数据的图。图13C显示女性正常数据的IGF-1 SD分数值。
根据男性和女性的正常数据，开发了患者的SDS宏来计算患者的SD值。患者的SDS宏提供在证据(Exhibit)H中。开发患者的SDS宏以读取用于确定该转换比例上的SD分数的特定性别的平均值和标准偏差值文件(男性 附录F，女性附录G)。根据该特定数据输出文件和与特定患者的IGF-1浓度、年龄和性别相关的数据文件，将患者SDS宏经编程用于计算患者的SD分数。
虽然已参照具体实施方式
描述了本发明，但本领域技术人员应理解，可进行很多变化，也可用等价物替代，而不脱离本发明的精神和范围。此外，可进行很多调整以使具体情况、材料、组合物、方法、方法步骤适应本发明的目的、精神和范围。所有这些修改都在本发明所附权利要求书范围内。
权利要求
1.一种计算机程序产品，包括存贮有计算机程序的计算机可读存贮介质，其中所述计算机程序用计算机阅读时将胰岛素样生长因子-1(IGF-1)血液浓度转换为IGF-1标准偏差分数(SDS)。
2.如权利要求1所述的计算机程序产品，其特征在于，所述程序用下式计算IGF-1 SDSIGF-1 SDS＝(xp-平均值年龄)÷SD年龄，其中x是IGF-1血液浓度。
3.如权利要求1所述的计算机程序产品，其特征在于，所述将IGF-1血液浓度转换为IGF-1 SDS包括利用IGF-1结合蛋白-3(IGFBP-3)血液浓度将IGF-1血液浓度转换为IGF-1血液清除率。
4.如权利要求3所述的计算机程序产品，其特征在于，所述IGF-1血液浓度或血液中的IGF-1产率经胰岛素样生长因子-2(IGF-2)血液浓度校正。
5.如权利要求3所述的计算机程序产品，其特征在于，该计算机程序进一步将IGF-1清除率转换为IGF-1产率。
6.如权利要求5所述的计算机程序产品，其特征在于，用下式计算所述IGF-1产率IGF-1产率＝(IGF-1血液浓度)((IGF-1)清除率)。
7.如权利要求5所述的计算机程序产品，其特征在于，所述计算机程序将IGF-1产率转换为IGF-1产率SDS(IGF-1 PR SDS)。
8.如权利要求7所述的计算机程序产品，其特征在于，所述计算机程序用以下算法计算IGF-1 PR SDSIGF-1 PR SDS＝(xp-平均值年龄)÷SD年龄，其中x是血液中的IGF-1产率。
9.如权利要求1所述的计算机程序产品，其特征在于，所述计算机程序还包括以下算法计算基线IGF-1血液浓度以提供第一IGF-1 SDS，计算响应于生长激素(GH)给药的IGF-1血液浓度以提供第二IGF-1 SDS，和计算所述第一和第二IGF-1 SDS之间的IGF-1 SDS变化。
10.如权利要求7所述的计算机程序，其特征在于，所述计算机程序还包括以下算法计算基线IGF-1血液产率以提供第一IGF-1 PR SDS，计算响应于生长激素(GH)给药的IGF-1产率以提供第二IGF-1 PR SDS，和计算所述第一和第二IGF-1 PR SDS之间的IGF-1 PR SDS变化。
11.一种诊断患者的胰岛素样生长因子-1缺陷(IGFD)的诊断系统，该系统包括中央计算环境；输入装置，其操作性连接于所述计算环境，以接收患者数据，其中所述患者数据包括年龄和胰岛素样生长因子-1(IGF-1)血液浓度；输出装置，其操作性连接于所述计算环境，以向用户提供信息；和所述中央计算环境执行的算法，其中根据通过输入装置接收的数据执行该算法，执行该算法将IGF-1血液浓度转换为IGF-1标准偏差分数(SDS)，其中该SDS被输送到所述输出装置。
12.如权利要求11所述的系统，其特征在于，所述算法是下式IGF-1 SDS＝(xp-平均数年龄)÷SD年龄，其中x是IGF-1血液浓度。
13.如权利要求11所述的系统，其特征在于，所述中央计算环境根据IGF-1结合蛋白-3(IGFBP-3)的血液浓度将IGF-1血液浓度转换为IGF-1血液清除率。
14.如权利要求13所述的系统，其特征在于，所述IGF-1血液浓度或血液中的IGF-1产率经胰岛素样生长因子-2(IGF-2)血液浓度校正。
15.如权利要求13所述的系统，其特征在于，所述中央计算环境将IGF-1清除率转换为IGF-1产率。
16.如权利要求15所述的系统，其特征在于，所述中央计算环境用下式计算IGF-1产率∶IGF-1产率＝(IGF-1血液浓度)((IGF-1)清除率)。
17.如权利要求15所述的系统，其特征在于，所述中央计算环境将IGF-1产率转换为IGF-1产率SDS(IGF-1 PR SDS)。
18.如权利要求17所述的系统，其特征在于，所述中央计算环境用下式计算IGF-1 PR SDSIGF-1 PR SDS＝(xp-平均值年龄)÷SD年龄，其中x是血液中的IGF-1产率。
19.如权利要求11所述的系统，其特征在于，所述中央计算环境还包括以下算法计算基线IGF-1血液浓度以提供第一IGF-1 SDS，计算响应于生长激素(GH)给药的IGF-1血液浓度以提供第二IGF-1 SDS，和计算所述第一和第二IGF-1 SDS之间的IGF-1 SDS变化。
20.如权利要求19所述的系统，其特征在于，所述输出装置还包括差异诊断装置，其中IGF-1 SDS变化至少+1.0表示诊断为响应GH治疗，并表示可用GH治疗，IGF-1 SDS变化小于+1.0表示不响应GH治疗并表示可用IGF-1治疗；IGF-1 SDS变化约+0.5至+1.5表示应用GH和IGF-1联合治疗。
21.如权利要求17所述的系统，其特征在于，所述中央计算环境还包括以下算法计算基线IGF-1血液产率以提供第一IGF-1 PR SDS，计算响应于生长激素(GH)给药的IGF-1产率以提供第二IGF-1 PR SDS，和计算所述第一和第二IGF-1 PR SDS之间的IGF-1 PR SDS变化。
22.如权利要求21所述的系统，其特征在于，所述输出装置还包括差异诊断装置，其中IGF-1 PR SDS变化至少+1.0表示诊断为响应GH治疗，并表示可用GH治疗，IGF-1 PR SDS变化小于+1.0表示不响应GH治疗并表示可用IGF-1治疗；IGF-1 PR SDS变化约+0.5至+1.5表示应用GH和IGF-1联合治疗。
23.如权利要求11所述的系统，其特征在于，还包括数据存贮装置。
24.一种诊断患者的胰岛素样生长因子-1缺陷(IGFD)的便携式设备，该设备包括用于接收和存贮患者数据的装置，其中所述数据包括患者年龄和患者生物学样品中的胰岛素样生长因子-1(IGF-1)浓度；数据输出装置；和存贮在该设备中的算法，执行该算法将接收装置接收的IGF-1血液浓度转换为IGF-1标准偏差分数(SDS)，该SDS被传输到数据输出装置，输出装置再将SDS展示给用户。
25.如权利要求24所述的设备，还包括检测生物学样品中的IGF-1浓度的装置；和将检测到的IGF-1浓度输送给接收和存贮装置的装置。
26.如权利要求25所述的设备，其特征在于，所述装置包括酶联免疫吸附试验、化学发光试验或放射性免疫试验装置。
27.如权利要求24所述的设备，其特征在于，所述程序用以下算法计算IGF-1 SDSIGF-1 SDS＝(xp-平均数年龄)÷SD年龄，其中x是IGF-1血液浓度。
28.如权利要求24所述的设备，其特征在于，还包括算法，该算法根据IGF-1结合蛋白-3(IGFBP-3)血液浓度将IGF-1血液浓度转换为IGF-1血液清除率。
29.如权利要求28所述的设备，其特征在于，所述IGF-1血液浓度或血液中的IGF-1产率经胰岛素样生长因子-2(IGF-2)血液浓度校正。
30.如权利要求28所述的设备，其特征在于，所述算法将IGF-1清除率转换为IGF-1产率。
31.如权利要求30所述的设备，其特征在于，计算IGF-1产率的算法是IGF-1产率＝(IGF-1血液浓度)((IGF-1)清除率)。
32.如权利要求30所述的设备，其特征在于，所述程序将IGF-1产率转换为IGF-1产率SDS(IGF-1 PR SDS)。
33.如权利要求32所述的设备，其特征在于，计算IGF-1 PR SDS的算法是IGF-1 PR SDS＝(xp-平均值年龄)÷SD年龄，其中x是血液中的IGF-1产率。
34.如权利要求24所述的设备，还包括以下算法计算基线IGF-1血液浓度以提供第一IGF-1 SDS，计算响应于生长激素(GH)给药的IGF-1血液浓度以提供第二IGF-1 SDS，和计算所述第一和第二IGF-1 SDS之间的IGF-1 SDS变化。
35.如权利要求32所述的设备，还包括以下算法计算基线IGF-1血液产率以提供第一IGF-1 PR SDS，计算响应于生长激素(GH)给药的IGF-1产率以提供第二IGF-1 PR SDS，和计算所述第一和第二IGF-1 PR SDS之间的IGF-1 PR SDS变化。
36.一种诊断对象的原发性和继发性胰岛素样生长因子-1缺陷(IGFD)的方法，该方法包括将胰岛素样生长因子-1(IGF-1)血液浓度转换为IGF-1标准偏差分数(SDS)，其中该转换包括采用下式算法IGF-1 SDS＝(xp-平均值年龄)÷SD年龄；其中x是IGF-1血液浓度；和根据该SDS做出原发性或继发性IGFD诊断。
37.如权利要求36所述的方法，其特征在于，用权利要求11所述系统产生所述IGF-1 SDS。
38.如权利要求36所述的方法，还包括将IGF-1血液浓度转换为IGF-1产率，然后用以下算法将IGF-1产率转换为IGF-1产率标准偏差分数(IGF-1 PR SDS)IGF-1 PR SDS＝(xp-平均值年龄)÷SD年龄，其中x是血液中的IGF-1产率。
39.如权利要求38所述的方法，其特征在于，用以下算法将IGF-1血液浓度转换为IGF-1产率IGF-1产率＝(IGF-1血液浓度)((IGF-1)清除率)。
40.一种治疗个体的胰岛素样生长因子-1缺陷(IGFD)病的方法，该方法包括测定标准偏差分数，其中该标准偏差分数是利用个体生物学样品中的IGF-1血液浓度计算得到的IGF-1标准偏差分数(SDS)；根据该标准偏差分数，给予个体治疗有效量的IGF-1、IGF-1类似物、IGF-1变体或提高生长激素(GH)血液浓度的试剂，或它们的组合，所述给药可有效治疗患者的IGFD。
41.如权利要求40所述方法，其特征在于，所述标准偏差分数是IGF-1产率标准偏差分数(IGF-1 PR SDS)，此IGF-1 PR SDS是根据个体生物学样品的IGF-1血液浓度计算得到的IGF-1产率计算的。
42.如权利要求40所述方法，其特征在于，所述给药包括给予个体提高GH血液浓度的试剂和IGF-1、IGF-1类似物及IGF-1变体中的至少一种。
43.如权利要求40所述方法，其特征在于，所述IGFD疾病是矮小症。
44.如权利要求40所述方法，其特征在于，所述IGFD疾病是代谢疾病。
45.一种诊断对象的原发性和继发性胰岛素样生长因子-1缺陷(IGFD)的方法，该方法包括测定基线胰岛素样生长因子-1(IGF-1)标准偏差分数(SDS)，其中该基线IGF-1 SDS是用个体的第一血液样品中的IGF-1血液浓度和IGF-1清除率计算出的IGF-1产率标准偏差分数(IGF-1 SDS基线产率)；给予个体有效量的能刺激与该个体同年龄和同性别的正常对象产生IGF-1的生长激素(GH)；测定GH治疗后的IGF-1 SDS，该GH治疗后的IGF-1 SDS是IGF-1产率标准偏差分数(IGF-1 SDS治疗后产率)，是利用在所述给予GH后、在正常对象中响应所述GH给药而刺激IGF-1产生的某时间点从所述个体取得的第二血液样品的IGF-1血液浓度和IGF-1清除率计算出来的；和根据IGF-1 SDS基线产率和IGF-1 SDS治疗后产率的比较，诊断个体是原发性或继发性IGFD。
46.如权利要求45所述方法，其特征在于，所述比较是从IGF-1 SDS治疗后产率中减去IGF-1 SDS基线产率以获得IGF-1 PR SDS变化。
47.如权利要求46所述方法，其特征在于，IGF-1 PR SDS变化小于+1.0表示诊断为原发性IGFD。
48.如权利要求47所述方法，其特征在于，还包括给予对象有效量的治疗对象原发性IGFD的IGF-1的步骤。
49.如权利要求46所述方法，其特征在于，IGF-1 PR SDS变化为+0.5至+1.5表示诊断为同时患有原发性和继发性IGFD。
50.如权利要求49所述方法，其特征在于，还包括给予对象治疗对象原发性和继发性IGFD的有效量的IGF-1和GH组合的步骤。
51.如权利要求46所述方法，其特征在于，IGF-1 PR SDS变化至少为+1.0表示诊断为继发性IGFD。
52.如权利要求51所述方法，其特征在于，还包括给予对象有效量的治疗对象继发性IGFD的GH的步骤。
53.如权利要求45-52任一项所述方法，其特征在于，用权利要求18所述系统分别计算IGF-1 SDS基线产率和IGF-1 SDS治疗后产率。
全文摘要
本发明提供标准偏差分数(SDS)计算器，该SDS计算器可用于将胰岛素样生长因子－1(IGF－1)浓度转换为IGF－1标准偏差分数。在一个实施方式中，通过计算IGF－1血液水平时考虑IGFBP－3血液水平(和，任选地，IGF－2血液水平)来提供IGF－1产率，可用该产率计算出IGF－1产率SDS。IGF－1SDS和IGF－1产率SDS具体可用于评价响应于(例如)生长激素治疗的IGF－1刺激产率。
文档编号G01N33/00GK101022820SQ200580029048
公开日2007年8月22日 申请日期2005年8月29日 优先权日2004年8月30日
发明者R·G·克拉克, J·W·弗兰恩 申请人:特西卡股份有限公司