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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-03-27
(54)【発明の名称】結腸直腸癌のための揮発性バイオマーカー
(51)【国際特許分類】
G01N 33/98 20060101AFI20240319BHJP
G01N 27/62 20210101ALN20240319BHJP
【ＦＩ】
G01N33/98
G01N27/62 V
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023558143
(86)(22)【出願日】2022-03-21
(85)【翻訳文提出日】2023-11-16
(86)【国際出願番号】 GB2022050701
(87)【国際公開番号】W WO2022200771
(87)【国際公開日】2022-09-29
(31)【優先権主張番号】2103951.6
(32)【優先日】2021-03-22
(33)【優先権主張国・地域又は機関】GB
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】519340400
【氏名又は名称】インペリアル・カレッジ・イノベーションズ・リミテッド
【氏名又は名称原語表記】ＩＭＰＥＲＩＡＬ ＣＯＬＬＥＧＥ ＩＮＮＯＶＡＴＩＯＮＳ ＬＩＭＩＴＥＤ
(74)【代理人】
【識別番号】110000671
【氏名又は名称】ＩＢＣ一番町弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】ハンナ，ジョージ
(72)【発明者】
【氏名】ウッドフィールド，ジョージア
(72)【発明者】
【氏名】ベルオモ，イラリア
【テーマコード（参考）】
2G041
2G045
【Ｆターム（参考）】
2G041CA01
2G041EA06
2G041FA07
2G041FA10
2G041LA08
2G045AA26
2G045CB22
2G045DA74
2G045DA78
2G045DA80
(57)【要約】
本発明は、バイオマーカー、および結腸直腸癌を診断するための新規な生物学的マーカーに関する。特に、本発明は、結腸直腸癌を検出するためのアッセイにおける診断マーカーおよび予後マーカーとしてのこれらのバイオマーカーの使用、ならびに対応する検出方法に関する。本発明はまた、治療剤を用いて結腸直腸癌を治療することの有効性を決定する方法、ならびにアッセイおよび方法を行うための装置に関する。アッセイは、定性的および／または定量的であり、大規模スクリーニングおよび臨床試験に適合可能である。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
結腸直腸癌もしくはその素因に罹患している対象を診断するため、または前記対象の状態の予後を提供するための方法であって、試験対象由来の身体試料中のシグネチャー化合物の濃度を分析すること、およびこの濃度と、結腸直腸癌に罹患していない個体における前記シグネチャー化合物の濃度に関する参照とを比較することを含み、前記参照と比較して、（ｉ）前記試験対象由来の前記身体試料中のＣ１～１２エステル、Ｃ３～２０シクロアルカン、Ｃ３～２０シクロアルケン、式（Ｉ）のアルコール、式（ＩＩ）のスルフィド、もしくはそれらの類似体もしくは誘導体から選択されるシグネチャー化合物の濃度の増加、または（ｉｉ）前記試験対象由来の前記身体試料中のＣ１～２０アルカン、Ｃ２～２０アルケン、Ｃ２～２０アルキン、および式（ＩＩＩ）のアルコール、もしくはそれらの類似体もしくは誘導体から選択される前記シグネチャー化合物の濃度の低下が、前記対象が結腸直腸癌に罹患しているか、もしくはその素因を有することを示唆するか、または前記対象の状態の負の予後を提供し、式（Ｉ）、（ＩＩ）および（ＩＩＩ）が、以下であり：
Ｒ１－Ｌ１－ＯＨ
（Ｉ）
Ｒ２ＳＲ３
（ＩＩ）
Ｒ４－Ｌ２－Ｌ３－ＯＨ
（ＩＩＩ）
式中、Ｒ１が、Ｃ１～２０アルキル、Ｃ２～２０アルケニル、Ｃ２～２０アルキニル、Ｃ３～１２シクロアルキル、Ｃ６～１２アリール、３～１２員複素環または５～１２員ヘテロアリールであり、
Ｌ１が、存在しないか、またはＣ１～６アルキレン、Ｃ２～６アルケニレンもしくはＣ２～６アルキニレンであり、
Ｒ２およびＲ３が、独立して、Ｃ１～６アルキル、Ｃ２～６アルケニルまたはＣ２～６アルキニルであり、
Ｒ４が、Ｃ１～２０アルキル、Ｃ２～２０アルケニル、Ｃ２～２０アルキニル、Ｃ３～１２シクロアルキル、Ｃ６～１２アリール、３～１２員複素環または５～１２員ヘテロアリールであり、
Ｌ２が、存在しないか、またはＯ、ＳもしくはＮＲ５であり、
Ｌ３が、存在しないか、またはＣ１～６アルキレン、Ｃ２～６アルケニレンもしくはＣ２～６アルキニレンであり、
Ｒ５が、ＨまたはＣ１～６アルキル、Ｃ２～６アルケニルもしくはＣ２～６アルキニルである方法。
【請求項2】
結腸直腸癌に罹患している対象を治療剤または特殊食を用いて治療することの有効性を決定する方法であって、試験対象由来の身体試料中のシグネチャー化合物の濃度を分析すること、およびこの濃度と、さらに早い時点で前記対象から採取された試料中の前記シグネチャー化合物の濃度に関する参照とを比較することを含み、（ｉ）前記参照と比較して、前記試験対象由来の前記身体試料中のＣ１～１２エステル、Ｃ３～２０シクロアルカン、Ｃ３～２０シクロアルケン、式（Ｉ）のアルコール、式（ＩＩ）のスルフィド、もしくはそれらの類似体もしくは誘導体から選択される前記シグネチャー化合物の濃度の低下、もしくは（ｉｉ）前記参照と比較して、前記試験対象由来の前記身体試料中のＣ１～２０アルカン、Ｃ２～２０アルケン、Ｃ２～２０アルキン、および式（ＩＩＩ）のアルコール、もしくはそれらの類似体もしくは誘導体から選択される前記シグネチャー化合物の濃度の増加が、前記治療剤もしくは前記特殊食による治療レジメンが有効であることを示唆するか、または（ｉ）前記参照と比較して、前記試験対象由来の前記身体試料中のＣ１～１２エステル、Ｃ３～２０シクロアルカン、Ｃ３～２０シクロアルケン、式（Ｉ）のアルコール、式（ＩＩ）のスルフィド、もしくはそれらの類似体もしくは誘導体から選択される前記シグネチャー化合物の濃度の増加、もしくは（ｉｉ）前記参照と比較して、前記試験対象由来の前記身体試料中のＣ１～２０アルカン、Ｃ２～２０アルケン、Ｃ２～２０アルキン、および式（ＩＩＩ）のアルコール、もしくはそれらの類似体もしくは誘導体から選択される前記シグネチャー化合物の濃度の低下が、前記治療剤もしくは前記特殊食による治療レジメンが無効であることを示唆し、式（Ｉ）、（ＩＩ）および（ＩＩＩ）が、以下であり：
Ｒ１－Ｌ１－ＯＨ
（Ｉ）
Ｒ２ＳＲ３
（ＩＩ）
Ｒ４－Ｌ２－Ｌ３－ＯＨ
（ＩＩＩ）
式中、Ｒ１が、Ｃ１～２０アルキル、Ｃ２～２０アルケニル、Ｃ２～２０アルキニル、Ｃ３～１２シクロアルキル、Ｃ６～１２アリール、３～１２員複素環または５～１２員ヘテロアリールであり、
Ｌ１が、存在しないか、またはＣ１～６アルキレン、Ｃ２～６アルケニレンもしくはＣ２～６アルキニレンであり、
Ｒ２およびＲ３が、独立して、Ｃ１～６アルキル、Ｃ２～６アルケニルまたはＣ２～６アルキニルであり、
Ｒ４が、Ｃ１～２０アルキル、Ｃ２～２０アルケニル、Ｃ２～２０アルキニル、Ｃ３～１２シクロアルキル、Ｃ６～１２アリール、３～１２員複素環または５～１２員ヘテロアリールであり、
Ｌ２が、存在しないか、またはＯ、ＳもしくはＮＲ５であり、
Ｌ３が、存在しないか、またはＣ１～６アルキレン、Ｃ２～６アルケニレンもしくはＣ２～６アルキニレンであり、
Ｒ５が、ＨまたはＣ１～６アルキル、Ｃ２～６アルケニルもしくはＣ２～６アルキニルである方法。
【請求項3】
前記シグネチャー化合物が、Ｃ１～Ｃ１２エステル、Ｃ３～８エステルまたはＣ５～６エステルである、請求項１または２に記載の方法。
【請求項4】
前記エステルが、式ＩＶのエステルである場合：Ｒ６Ｃ（Ｏ）ＯＲ７
（ＩＶ）
Ｒ６およびＲ７が、独立して、Ｃ１～６アルキル、Ｃ２～６アルケニルもしくはＣ２～６アルキニルであるか、
またはＲ６およびＲ７が、独立して、Ｃ１～４アルキル、Ｃ２～４アルケニルもしくはＣ２～４アルキニルであり、場合により、Ｒ６およびＲ７が、独立して、Ｃ１～３アルキル、Ｃ２～３アルケニルもしくはＣ２～３アルキニルである、請求項１～３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項5】
Ｒ６が、メチル、エチル、もしくは１－プロピニルであり、および／またはＲ７が、メチル、ｎ－プロパニル、もしくは２－プロペニルである、請求項４に記載の方法。
【請求項6】
前記Ｃ１～Ｃ１２エステルが、プロピオン酸プロピル、酢酸アリル、またはメチル２－ブチノエートである、請求項１～５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項7】
前記シグネチャー化合物が、Ｃ３～２０シクロアルカン、またはＣ３～２０シクロアルケン、またはＣ３～１５シクロアルカンもしくはＣ３～１５シクロアルケン、またはＣ３～１０シクロアルカンもしくはＣ３～１０シクロアルケン、またはＣ５～１０シクロアルケン、またはＣ８～１０シクロアルケンである、請求項１～６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項8】
前記Ｃ３～２０シクロアルカンまたはＣ３～２０シクロアルケンが、シクロプロパン、または３，４－ジメチル－１，５－シクロオクタジエンである、請求項１～７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項9】
前記シグネチャー化合物が、Ｃ１～２０アルカン、Ｃ２～２０アルケンまたはＣ２～２０アルキンであり、好ましくは、前記化合物が、Ｃ４～１２アルカン、Ｃ４～１２アルケンもしくはＣ４～１２アルキン、またはＣ６～１０アルカン、Ｃ６～１０アルケンもしくはＣ６～１０アルキン、またはＣ７～９アルカン、Ｃ７～９アルケンもしくはＣ７～９アルキン、またはＣ８アルカンである、請求項１～８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項10】
前記Ｃ１～２０アルカン、Ｃ２～２０アルケンまたはＣ２～２０アルキンが３－エチル－ヘキサンである、請求項１～９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項11】
前記シグネチャー化合物が式Ｉのアルコールである場合：Ｒ１－Ｌ１－ＯＨ
（Ｉ）
Ｒ１が、Ｃ１～２０アルキル、Ｃ２～２０アルケニル、Ｃ２～２０アルキニル、Ｃ３～１２シクロアルキル、Ｃ６～１２アリール、３～１２員複素環または５～１２員ヘテロアリールであり、
Ｌ１が、存在しないか、またはＣ１～６アルキレン、Ｃ２～６アルケニレンもしくはＣ２～６アルキニレンである、請求項１～１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項12】
Ｌ１が、存在しないか、またはＣ１～３アルキレン、Ｃ２～３アルケニレンもしくはＣ２～３アルキニレンであり、場合により、Ｌ１が、存在しないか、またはメチレンである、請求項１１に記載の方法。
【請求項13】
Ｒ１が、Ｃ３～１２シクロアルキルまたは３～１２員複素環であり、場合により、Ｒ１が、Ｃ５～６シクロアルキルまたは５～６員複素環である、請求項１～１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項14】
Ｒ１が５員複素環であり、好ましくは、Ｒ１が１，３－ジオキソラニルである、請求項１～１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項15】
Ｌ１が存在せず、Ｒ１が、Ｃ３～１８アルキル、Ｃ３～１８アルケニルまたはＣ３～１８アルキニルであり、場合により、Ｒ１が、Ｃ６～１０アルキル、Ｃ６～１２アルケニルもしくはＣ６～１０アルキニル、またはＣ７～９アルキル、Ｃ６～９アルケニルもしくはＣ６～９アルキニルであり、好ましくは、Ｒ１が２，２，４－トリメチル－３－ペンタニルである、請求項１～１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項16】
式（Ｉ）の前記アルコールが、１，３－ジオキソラン－２－メタノール、または２，２，４－トリメチル－３－ペンタノールである、請求項１～１５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項17】
前記シグネチャー化合物が式ＩＩＩのアルコールである場合：Ｒ４－Ｌ２－Ｌ３－ＯＨ
（ＩＩＩ）
Ｒ４が、Ｃ１～２０アルキル、Ｃ２～２０アルケニル、Ｃ２～２０アルキニル、Ｃ３～１２シクロアルキル、Ｃ６～１２アリール、３～１２員複素環または５～１２員ヘテロアリールであり、
Ｌ２が、存在しないか、またはＯ、ＳもしくはＮＲ５であり、
Ｌ３が、存在しないか、またはＣ１～６アルキレン、Ｃ２～６アルケニレンもしくはＣ２～６アルキニレンであり、
Ｒ５が、ＨまたはＣ１～６アルキル、Ｃ２～６アルケニルもしくはＣ２～６アルキニルである、請求項１～１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項18】
Ｌ２が、存在しないか、またはＯである、請求項１～１７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項19】
Ｌ３が、存在しないか、またはＣ１～３アルキレン、Ｃ２～３アルケニレンもしくはＣ２～３アルキニレンであり、場合により、Ｌ３が、存在しないか、メチレンもしくはエチレンであるか、またはＬ３が、存在しないか、もしくはエチレンである、請求項１～１８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項20】
Ｒ４が、Ｃ６～１２アリールまたは５～１２員ヘテロアリールであり、場合により、Ｒ４が、フェニルまたは５～６員ヘテロアリールである、請求項１～１９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項21】
Ｌ２およびＬ３が存在せず、Ｒ３が、Ｃ３～１８アルキル、Ｃ３～１８アルケニルもしくはＣ３～１８アルキニルであるか、またはＲ３が、Ｃ５～１７アルキル、Ｃ５～１７アルケニルもしくはＣ５～１７アルキニルであるか、またはＲ３が１－ウンデカニルである、請求項１～２０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項22】
式（ＩＩＩ）の前記アルコールが、２－フェノキシ－エタノール、１－ウンデカノール、またはフェノール、好ましくはフェノールである、請求項１～２１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項23】
前記シグネチャー化合物が式（ＩＩ）のスルフィドである場合：Ｒ２ＳＲ３
（ＩＩ）
Ｒ２およびＲ３が、独立して、Ｃ１～６アルキル、Ｃ２～６アルケニルまたはＣ２～６アルキニルである、請求項１～２２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項24】
Ｒ２およびＲ３が、独立して、Ｃ１～３アルキル、Ｃ２～３アルケニルもしくはＣ２～３アルキニルであるか、またはＲ２およびＲ３がいずれもメチルである、請求項１～２３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項25】
前記スルフィドがジメチルスルフィドである、請求項１～２４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項26】
前記シグネチャー化合物が揮発性有機化合物（ＶＯＣ）である、請求項１～２５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項27】
前記身体試料が、前記試験対象由来の呼気試料である、請求項１～２６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項28】
前記試料が、好ましくは経鼻吸入後に、口および／または鼻を通して呼息を行う前記対象によって収集される、請求項１～２７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項29】
前記シグネチャー化合物が、プロピオン酸プロピル、酢酸アリル、メチル２－ブチノエート、１，３－ジオキソラン－２－メタノール、２，２，４－トリメチル－３－ペンタノール、シクロプロパン、３，４－ジメチル－１，５－シクロオクタジエン、ジメチルスルフィド、２－フェノキシ－エタノール、１－ウンデカノール、フェノール、および３－エチル－ヘキサン、またはそれらの類似体もしくは誘導体からなる群から選択される、請求項１～２８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項30】
結腸直腸癌もしくはその素因に罹患している対象を診断するため、または前記対象の状態の予後を提供するための装置であって、（ｉ）試験対象由来の試料中のシグネチャー化合物の濃度を決定するための手段と、
（ｉｉ）結腸直腸癌に罹患していない個体由来の試料中の前記シグネチャー化合物の濃度に関する参照と、を備え、
前記装置が、前記参照と比較して、（ｉ）前記試験対象由来の前記身体試料中のＣ１～１２エステル、Ｃ３～２０シクロアルカン、Ｃ３～２０シクロアルケン、式（Ｉ）のアルコール、式（ＩＩ）のスルフィド、もしくはそれらの類似体もしくは誘導体から選択される前記シグネチャー化合物の濃度の増加、もしくは（ｉｉ）前記試験対象由来の前記身体試料中のＣ１～２０アルカン、Ｃ２～２０アルケン、Ｃ２～２０アルキン、および式（ＩＩＩ）のアルコール、もしくはそれらの類似体もしくは誘導体から選択される前記シグネチャー化合物の濃度の低下を同定し、それによって、前記対象が結腸直腸癌に罹患しているか、もしくはその素因を有することを示唆するために使用されるか、または前記対象の状態の負の予後を提供し、式（Ｉ）、（ＩＩ）および（ＩＩＩ）が、以下であり：
Ｒ１－Ｌ１－ＯＨ
（Ｉ）
Ｒ２ＳＲ３
（ＩＩ）
Ｒ４－Ｌ２－Ｌ３－ＯＨ
（ＩＩＩ）
式中、Ｒ１が、Ｃ１～２０アルキル、Ｃ２～２０アルケニル、Ｃ２～２０アルキニル、Ｃ３～１２シクロアルキル、Ｃ６～１２アリール、３～１２員複素環または５～１２員ヘテロアリールであり、
Ｌ１が、存在しないか、またはＣ１～６アルキレン、Ｃ２～６アルケニレンもしくはＣ２～６アルキニレンであり、
Ｒ２およびＲ３が、独立して、Ｃ１～６アルキル、Ｃ２～６アルケニルまたはＣ２～６アルキニルであり、
Ｒ４が、Ｃ１～２０アルキル、Ｃ２～２０アルケニル、Ｃ２～２０アルキニル、Ｃ３～１２シクロアルキル、Ｃ６～１２アリール、３～１２員複素環または５～１２員ヘテロアリールであり、
Ｌ２が、存在しないか、またはＯ、ＳもしくはＮＲ５であり、
Ｌ３が、存在しないか、またはＣ１～６アルキレン、Ｃ２～６アルケニレンもしくはＣ２～６アルキニレンであり、
Ｒ５が、ＨまたはＣ１～６アルキル、Ｃ２～６アルケニルもしくはＣ２～６アルキニルである装置。
【請求項31】
治療剤または特殊食を用いて結腸直腸癌に罹患している対象を治療することの有効性を決定するための装置であって、（ａ）試験対象由来の試料中のシグネチャー化合物の濃度を決定するための手段と、
（ｂ）さらに早い時点で前記対象から採取された試料中の前記シグネチャー化合物の濃度に関する参照と、を備え、
前記装置が、
（ｉ）前記参照と比較して、前記試験対象由来の前記身体試料中のＣ１～１２エステル、Ｃ３～２０シクロアルカン、Ｃ３～２０シクロアルケン、式（Ｉ）のアルコール、式（ＩＩ）のスルフィド、もしくはそれらの類似体もしくは誘導体から選択される前記シグネチャー化合物の濃度の低下、もしくは前記参照と比較して、前記試験対象由来の前記身体試料中のＣ１～２０アルカン、Ｃ２～２０アルケン、Ｃ２～２０アルキン、および式（ＩＩＩ）のアルコール、もしくはそれらの類似体もしくは誘導体から選択される前記シグネチャー化合物の濃度の増加を同定し、それによって、前記治療剤もしくは前記特殊食による治療レジメンが有効であることを示唆するか、または
（ｉｉ）前記参照と比較して、前記試験対象由来の前記身体試料中のＣ１～１２エステル、Ｃ３～２０シクロアルカン、Ｃ３～２０シクロアルケン、式（Ｉ）のアルコール、式（ＩＩ）のスルフィド、もしくはそれらの類似体もしくは誘導体から選択される前記シグネチャー化合物の濃度の増加、もしくは前記参照と比較して、前記試験対象由来の前記身体試料中のＣ１～２０アルカン、Ｃ２～２０アルケン、Ｃ２～２０アルキン、および式（ＩＩＩ）のアルコール、もしくはそれらの類似体もしくは誘導体から選択される前記シグネチャー化合物の濃度の低下を同定し、それによって、前記治療剤もしくは前記特殊食による治療レジメンが無効であることを示唆するために使用され、式（Ｉ）、（ＩＩ）および（ＩＩＩ）が、以下であり：
Ｒ１－Ｌ１－ＯＨ
（Ｉ）
Ｒ２ＳＲ３
（ＩＩ）
Ｒ４－Ｌ２－Ｌ３－ＯＨ
（ＩＩＩ）
式中、Ｒ１が、Ｃ１～２０アルキル、Ｃ２～２０アルケニル、Ｃ２～２０アルキニル、Ｃ３～１２シクロアルキル、Ｃ６～１２アリール、３～１２員複素環または５～１２員ヘテロアリールであり、
Ｌ１が、存在しないか、またはＣ１～６アルキレン、Ｃ２～６アルケニレンもしくはＣ２～６アルキニレンであり、
Ｒ２およびＲ３が、独立して、Ｃ１～６アルキル、Ｃ２～６アルケニルまたはＣ２～６アルキニルであり、
Ｒ４が、Ｃ１～２０アルキル、Ｃ２～２０アルケニル、Ｃ２～２０アルキニル、Ｃ３～１２シクロアルキル、Ｃ６～１２アリール、３～１２員複素環または５～１２員ヘテロアリールであり、
Ｌ２が、存在しないか、またはＯ、ＳもしくはＮＲ５であり、
Ｌ３が、存在しないか、またはＣ１～６アルキレン、Ｃ２～６アルケニレンもしくはＣ２～６アルキニレンであり、
Ｒ５が、ＨまたはＣ１～６アルキル、Ｃ２～６アルケニルもしくはＣ２～６アルキニルである装置。
【請求項32】
前記シグネチャー化合物が、請求項３～２９のいずれか一項に定義される通りである、請求項３０または３１に記載の装置。
【請求項33】
結腸直腸癌もしくはその素因に罹患している対象を診断するための、または前記対象の状態の予後を提供するためのバイオマーカーとしての、Ｃ１～１２エステル、Ｃ３～２０シクロアルカン、Ｃ３～２０シクロアルケン、Ｃ１～２０アルカン、Ｃ２～２０アルケン、Ｃ２～２０アルキン、式（Ｉ）のアルコール、式（ＩＩ）のスルフィド、および式（ＩＩＩ）のアルコール、またはそれらの類似体もしくは誘導体からなる群から選択されるシグネチャー化合物の使用であって、式（Ｉ）、（ＩＩ）および（ＩＩＩ）が、以下であり：Ｒ１－Ｌ１－ＯＨ
（Ｉ）
Ｒ２ＳＲ３
（ＩＩ）
Ｒ４－Ｌ２－Ｌ３－ＯＨ
（ＩＩＩ）
式中、Ｒ１が、Ｃ１～２０アルキル、Ｃ２～２０アルケニル、Ｃ２～２０アルキニル、Ｃ３～１２シクロアルキル、Ｃ６～１２アリール、３～１２員複素環または５～１２員ヘテロアリールであり、
Ｌ１が、存在しないか、またはＣ１～６アルキレン、Ｃ２～６アルケニレンもしくはＣ２～６アルキニレンであり、
Ｒ２およびＲ３が、独立して、Ｃ１～６アルキル、Ｃ２～６アルケニルまたはＣ２～６アルキニルであり、
Ｒ４が、Ｃ１～２０アルキル、Ｃ２～２０アルケニル、Ｃ２～２０アルキニル、Ｃ３～１２シクロアルキル、Ｃ６～１２アリール、３～１２員複素環または５～１２員ヘテロアリールであり、
Ｌ２が、存在しないか、またはＯ、ＳもしくはＮＲ５であり、
Ｌ３が、存在しないか、またはＣ１～６アルキレン、Ｃ２～６アルケニレンもしくはＣ２～６アルキニレンであり、
Ｒ５が、ＨまたはＣ１～６アルキル、Ｃ２～６アルケニルもしくはＣ２～６アルキニルである使用。
【請求項34】
前記シグネチャー化合物が、請求項３～２９のいずれか一項に定義される通りである、請求項３３に記載の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、バイオマーカーに関し、特に、排他的ではないが、結腸直腸癌を診断するための新規な生物学的マーカーに関する。特に、本発明は、結腸直腸癌を検出するためのアッセイにおける診断マーカーおよび予後マーカーとしてのこれらのバイオマーカーまたはいわゆるシグネチャー化合物（ｓｉｇｎａｔｕｒｅ ｃｏｍｐｏｕｎｄ）の使用、ならびに対応する検出方法に関する。本発明はまた、治療剤を用いて結腸直腸癌を治療することの有効性を決定する方法、ならびにアッセイおよび方法を行うための装置に関する。アッセイは、定性的および／または定量的であり、大規模スクリーニングおよび臨床試験に適合可能である。
【背景技術】
【0002】
結腸直腸癌（ＣＲＣ）が最も早い病期で診断された場合、最も遅い病期で診断された場合１０人中１人未満であるのと比較して、ＣＲＣを有する１０人中９人超が５年以上にわたってそれらの疾患を生き延びる［１］。ＣＲＣの主要な診断基準としての腸症状の利用は、極めて不良な陽性適中率を有することが示されている［２］。症候性患者では、ＣＲＣのリスクは、様々な検査によって評価され得る。大腸内視鏡検査はゴールドスタンダードの検査であるが、その大規模な適用は資金的な意味合いを有し、その費用効果は様々な症状の適中率に依存する。グアヤク便潜血検査は、ＣＲＣ検出では８７～９８％という良好な感度を有するが、非常に変動が大きく、特異度が不十分であることが多く（１３～７９％）、複数の便試料に対する検査の繰返しを必要とする。今日まで、便潜血検査は、中間検査として使用するために推奨されているわけでも利用可能なわけでもない［３～６］。便免疫化学検査は、単一の便試料を必要とする。４つの系は、完全に自動化されており、ヘモグロビンの定量的尺度を提供し、特定の状況に適合する陽性の閾値の選択を可能にする。結果として、ＣＲＣに対する感度および特異度に関して利用可能な研究データは、少数の癌に基づく。このデータは、陽性について選択された閾値に応じて、ＣＲＣに対する感度が３５％～８６％の間で変動し、特異度が８５％～９５％の間で変動することを示唆している［５、６］。しかし、早期癌に対するさらに新しい定量的検査の感度に関するデータはない。マルチターゲット便ＤＮＡ検査は、大規模多施設試験における便免疫化学検査と比較して、特異度は良好であったが（９２対７３％）、感度（９０対９６％）は低かった［７］。
【0003】
便に基づく検査の代替手法には、検査の性質、および様々な揮発性有機化合物（ＶＯＣ）識別シグネチャーを用いて複数の疾患を検査する実現性のために、高い適合性の可能性を有する呼気検査がある［８、９］。ガスクロマトグラフィー質量分析（ＧＣ－ＭＳ）を使用する研究者らは、ＣＲＣに特異的な呼気ＶＯＣプロファイルの存在を示唆している［１０］。ＧＣ－ＭＳはＶＯＣ同定のための良好な技術であるが、本質的に半定量的であるため、異なる研究グループによって再現される研究結果の能力には限界がある。さらに、各試料についてかなりの分析時間があり、当然ながらハイスループット分析には適していない。選択イオンフローチューブ質量分析（ＳＩＦＴ－ＭＳ）は、定量的であるという利点を有し、リアルタイム分析を可能にする［１１、１２］。
【0004】
したがって、結腸直腸癌に罹患している患者を同定するための信頼性の高い非侵襲性マーカーが必要とされている。結腸直腸癌患者を同定するための診断方法は、患者にとって非常に有益であり、早期治療および予後改善の可能性を高める。
【発明の概要】
【0005】
［発明が解決しようとする課題］
本発明者らは、ここで、（診断的および予後予測的に）結腸直腸癌を示すいくつかのバイオマーカーまたはいわゆるシグネチャー化合物を決定した。
本発明者らは、ここで、（診断的および予後予測的に）結腸直腸癌を示すいくつかのバイオマーカーまたはいわゆるシグネチャー化合物を決定した。
【0006】
実施例に記載されるように、患者を登録し、２つの別個の群、ＣＲＣ患者と非ＣＲＣ患者（すなわち、対照群）とに分けた。対照群には、正常、良性病態、炎症性腸疾患、低リスクポリープ、中リスクポリープまたは高リスクポリープという大腸内視鏡検査診断を受けた患者を含めた。ＲｅＣＩＶＡシステムを使用して患者から呼気を収集し、ＧＣ－ＭＳを使用して分析を行った。同定されたシグネチャー揮発性有機化合物（ＶＯＣ）のうち、ジメチルスルフィド、フェノール、ならびにエステル、アルコール、アルカンおよび非芳香族環状炭化水素化学物質クラスからの化合物を含む１５個は、ＣＲＣ患者と非ＣＲＣ患者との間で統計学的に有意に異なっていた。本発明者らは、ＶＯＣの分析により、呼気を使用して陽性対照および陰性対照からＣＲＣの存在を堅牢に予測することができ、受信者動作特性（ＲＯＣ）曲線下面積が０．８７、感度が７７％、特異度が８７％、陰性適中率が９７％であることを実証した。ちょうど１５個のＶＯＣを使用して対照からＣＲＣを検出することができ、ＲＯＣ曲線下面積は０．８３であった。
【0007】
［課題を解決するための手段］
したがって、本発明の第１の態様では、結腸直腸癌もしくはその素因に罹患している対象を診断するため、または対象の状態の予後を提供するための方法であって、試験対象由来の身体試料中のシグネチャー化合物の濃度を分析すること、およびこの濃度と、結腸直腸癌に罹患していない個体におけるシグネチャー化合物の濃度に関する参照とを比較することを含む方法が提供され、
参照と比較して、（ｉ）試験対象由来の身体試料中のＣ１～１２エステル、Ｃ３～２０シクロアルカン、Ｃ３～２０シクロアルケン、式（Ｉ）のアルコール、式（ＩＩ）のスルフィド、もしくはそれらの類似体もしくは誘導体から選択されるシグネチャー化合物の濃度の増加、または（ｉｉ）試験対象由来の身体試料中のＣ１～２０アルカン、Ｃ２～２０アルケン、Ｃ２～２０アルキン、および式（ＩＩＩ）のアルコール、もしくはそれらの類似体もしくは誘導体から選択されるシグネチャー化合物の濃度の低下は、対象が結腸直腸癌に罹患しているか、もしくはその素因を有することを示唆するか、または対象の状態の負の予後（ｎｅｇａｔｉｖｅ ｐｒｏｇｎｏｓｉｓ）を提供し、式（Ｉ）、（ＩＩ）および（ＩＩＩ）は、以下であり：
Ｒ１－Ｌ１－ＯＨ
（Ｉ）
Ｒ２ＳＲ３
（ＩＩ）
Ｒ４－Ｌ２－Ｌ３－ＯＨ
（ＩＩＩ）
式中、Ｒ１は、Ｃ１～２０アルキル、Ｃ２～２０アルケニル、Ｃ２～２０アルキニル、Ｃ３～１２シクロアルキル、Ｃ６～１２アリール、３～１２員複素環または５～１２員ヘテロアリールであり、
Ｌ１は、存在しないか、またはＣ１～６アルキレン、Ｃ２～６アルケニレンもしくはＣ２～６アルキニレンであり、
Ｒ２およびＲ３は、独立して、Ｃ１～６アルキル、Ｃ２～６アルケニルまたはＣ２～６アルキニルであり、
Ｒ４は、Ｃ１～２０アルキル、Ｃ２～２０アルケニル、Ｃ２～２０アルキニル、Ｃ３～１２シクロアルキル、Ｃ６～１２アリール、３～１２員複素環または５～１２員ヘテロアリールであり、
Ｌ２は、存在しないか、またはＯ、ＳもしくはＮＲ５であり、
Ｌ３は、存在しないか、またはＣ１～６アルキレン、Ｃ２～６アルケニレンもしくはＣ２～６アルキニレンであり、
Ｒ５は、ＨまたはＣ１～６アルキル、Ｃ２～６アルケニルもしくはＣ２～６アルキニルである。
したがって、本発明の第１の態様では、結腸直腸癌もしくはその素因に罹患している対象を診断するため、または対象の状態の予後を提供するための方法であって、試験対象由来の身体試料中のシグネチャー化合物の濃度を分析すること、およびこの濃度と、結腸直腸癌に罹患していない個体におけるシグネチャー化合物の濃度に関する参照とを比較することを含む方法が提供され、
参照と比較して、（ｉ）試験対象由来の身体試料中のＣ１～１２エステル、Ｃ３～２０シクロアルカン、Ｃ３～２０シクロアルケン、式（Ｉ）のアルコール、式（ＩＩ）のスルフィド、もしくはそれらの類似体もしくは誘導体から選択されるシグネチャー化合物の濃度の増加、または（ｉｉ）試験対象由来の身体試料中のＣ１～２０アルカン、Ｃ２～２０アルケン、Ｃ２～２０アルキン、および式（ＩＩＩ）のアルコール、もしくはそれらの類似体もしくは誘導体から選択されるシグネチャー化合物の濃度の低下は、対象が結腸直腸癌に罹患しているか、もしくはその素因を有することを示唆するか、または対象の状態の負の予後（ｎｅｇａｔｉｖｅ ｐｒｏｇｎｏｓｉｓ）を提供し、式（Ｉ）、（ＩＩ）および（ＩＩＩ）は、以下であり：
Ｒ１－Ｌ１－ＯＨ
（Ｉ）
Ｒ２ＳＲ３
（ＩＩ）
Ｒ４－Ｌ２－Ｌ３－ＯＨ
（ＩＩＩ）
式中、Ｒ１は、Ｃ１～２０アルキル、Ｃ２～２０アルケニル、Ｃ２～２０アルキニル、Ｃ３～１２シクロアルキル、Ｃ６～１２アリール、３～１２員複素環または５～１２員ヘテロアリールであり、
Ｌ１は、存在しないか、またはＣ１～６アルキレン、Ｃ２～６アルケニレンもしくはＣ２～６アルキニレンであり、
Ｒ２およびＲ３は、独立して、Ｃ１～６アルキル、Ｃ２～６アルケニルまたはＣ２～６アルキニルであり、
Ｒ４は、Ｃ１～２０アルキル、Ｃ２～２０アルケニル、Ｃ２～２０アルキニル、Ｃ３～１２シクロアルキル、Ｃ６～１２アリール、３～１２員複素環または５～１２員ヘテロアリールであり、
Ｌ２は、存在しないか、またはＯ、ＳもしくはＮＲ５であり、
Ｌ３は、存在しないか、またはＣ１～６アルキレン、Ｃ２～６アルケニレンもしくはＣ２～６アルキニレンであり、
Ｒ５は、ＨまたはＣ１～６アルキル、Ｃ２～６アルケニルもしくはＣ２～６アルキニルである。
【0008】
第２の態様では、結腸直腸癌に罹患している対象を治療剤または特殊食（ｓｐｅｃｉａｌｉｓｅｄ ｄｉｅｔ）を用いて治療することの有効性を決定する方法であって、試験対象由来の身体試料中のシグネチャー化合物の濃度を分析すること、およびこの濃度と、さらに早い時点で対象から採取された試料中のシグネチャー化合物の濃度に関する参照とを比較することを含む方法が提供され、
（ｉ）参照と比較して、試験対象由来の身体試料中のＣ１～１２エステル、Ｃ３～２０シクロアルカン、Ｃ３～２０シクロアルケン、式（Ｉ）のアルコール、式（ＩＩ）のスルフィド、もしくはそれらの類似体もしくは誘導体から選択されるシグネチャー化合物の濃度の低下、もしくは（ｉｉ）参照と比較して、試験対象由来の身体試料中のＣ１～２０アルカン、Ｃ２～２０アルケン、Ｃ２～２０アルキン、および式（ＩＩＩ）のアルコール、もしくはそれらの類似体もしくは誘導体から選択されるシグネチャー化合物の濃度の増加は、治療剤もしくは特殊食による治療レジメンが有効であることを示唆するか、または（ｉ）参照と比較して、試験対象由来の身体試料中のＣ１～１２エステル、Ｃ３～２０シクロアルカン、Ｃ３～２０シクロアルケン、式（Ｉ）のアルコール、式（ＩＩ）のスルフィド、もしくはそれらの類似体もしくは誘導体から選択されるシグネチャー化合物の濃度の増加、もしくは（ｉｉ）参照と比較して、試験対象由来の身体試料中のＣ１～２０アルカン、Ｃ２～２０アルケン、Ｃ２～２０アルキン、および式（ＩＩＩ）のアルコール、もしくはそれらの類似体もしくは誘導体から選択されるシグネチャー化合物の濃度の低下は、治療剤もしくは特殊食による治療レジメンが無効であることを示唆し、式（Ｉ）、（ＩＩ）および（ＩＩＩ）は、以下であり：
Ｒ１－Ｌ１－ＯＨ
（Ｉ）
Ｒ２ＳＲ３
（ＩＩ）
Ｒ４－Ｌ２－Ｌ３－ＯＨ
（ＩＩＩ）
式中、Ｒ１は、Ｃ１～２０アルキル、Ｃ２～２０アルケニル、Ｃ２～２０アルキニル、Ｃ３～１２シクロアルキル、Ｃ６～１２アリール、３～１２員複素環または５～１２員ヘテロアリールであり、
Ｌ１は、存在しないか、またはＣ１～６アルキレン、Ｃ２～６アルケニレンもしくはＣ２～６アルキニレンであり、
Ｒ２およびＲ３は、独立して、Ｃ１～６アルキル、Ｃ２～６アルケニルまたはＣ２～６アルキニルであり、
Ｒ４は、Ｃ１～２０アルキル、Ｃ２～２０アルケニル、Ｃ２～２０アルキニル、Ｃ３～１２シクロアルキル、Ｃ６～１２アリール、３～１２員複素環または５～１２員ヘテロアリールであり、
Ｌ２は、存在しないか、またはＯ、ＳもしくはＮＲ５であり、
Ｌ３は、存在しないか、またはＣ１～６アルキレン、Ｃ２～６アルケニレンもしくはＣ２～６アルキニレンであり、
Ｒ５は、ＨまたはＣ１～６アルキル、Ｃ２～６アルケニルもしくはＣ２～６アルキニルである。
（ｉ）参照と比較して、試験対象由来の身体試料中のＣ１～１２エステル、Ｃ３～２０シクロアルカン、Ｃ３～２０シクロアルケン、式（Ｉ）のアルコール、式（ＩＩ）のスルフィド、もしくはそれらの類似体もしくは誘導体から選択されるシグネチャー化合物の濃度の低下、もしくは（ｉｉ）参照と比較して、試験対象由来の身体試料中のＣ１～２０アルカン、Ｃ２～２０アルケン、Ｃ２～２０アルキン、および式（ＩＩＩ）のアルコール、もしくはそれらの類似体もしくは誘導体から選択されるシグネチャー化合物の濃度の増加は、治療剤もしくは特殊食による治療レジメンが有効であることを示唆するか、または（ｉ）参照と比較して、試験対象由来の身体試料中のＣ１～１２エステル、Ｃ３～２０シクロアルカン、Ｃ３～２０シクロアルケン、式（Ｉ）のアルコール、式（ＩＩ）のスルフィド、もしくはそれらの類似体もしくは誘導体から選択されるシグネチャー化合物の濃度の増加、もしくは（ｉｉ）参照と比較して、試験対象由来の身体試料中のＣ１～２０アルカン、Ｃ２～２０アルケン、Ｃ２～２０アルキン、および式（ＩＩＩ）のアルコール、もしくはそれらの類似体もしくは誘導体から選択されるシグネチャー化合物の濃度の低下は、治療剤もしくは特殊食による治療レジメンが無効であることを示唆し、式（Ｉ）、（ＩＩ）および（ＩＩＩ）は、以下であり：
Ｒ１－Ｌ１－ＯＨ
（Ｉ）
Ｒ２ＳＲ３
（ＩＩ）
Ｒ４－Ｌ２－Ｌ３－ＯＨ
（ＩＩＩ）
式中、Ｒ１は、Ｃ１～２０アルキル、Ｃ２～２０アルケニル、Ｃ２～２０アルキニル、Ｃ３～１２シクロアルキル、Ｃ６～１２アリール、３～１２員複素環または５～１２員ヘテロアリールであり、
Ｌ１は、存在しないか、またはＣ１～６アルキレン、Ｃ２～６アルケニレンもしくはＣ２～６アルキニレンであり、
Ｒ２およびＲ３は、独立して、Ｃ１～６アルキル、Ｃ２～６アルケニルまたはＣ２～６アルキニルであり、
Ｒ４は、Ｃ１～２０アルキル、Ｃ２～２０アルケニル、Ｃ２～２０アルキニル、Ｃ３～１２シクロアルキル、Ｃ６～１２アリール、３～１２員複素環または５～１２員ヘテロアリールであり、
Ｌ２は、存在しないか、またはＯ、ＳもしくはＮＲ５であり、
Ｌ３は、存在しないか、またはＣ１～６アルキレン、Ｃ２～６アルケニレンもしくはＣ２～６アルキニレンであり、
Ｒ５は、ＨまたはＣ１～６アルキル、Ｃ２～６アルケニルもしくはＣ２～６アルキニルである。
【0009】
第３の態様では、結腸直腸癌もしくはその素因に罹患している対象を診断するため、または対象の状態の予後を提供するための装置であって、
（ｉ）試験対象由来の試料中のシグネチャー化合物の濃度を決定するための手段と、
（ｉｉ）結腸直腸癌に罹患していない個体由来の試料中のシグネチャー化合物の濃度に関する参照と、を備える装置が提供され、
装置は、参照と比較して、（ｉ）試験対象由来の身体試料中のＣ１～１２エステル、Ｃ３～２０シクロアルカン、Ｃ３～２０シクロアルケン、式（Ｉ）のアルコール、式（ＩＩ）のスルフィド、もしくはそれらの類似体もしくは誘導体から選択されるシグネチャー化合物の濃度の増加、もしくは（ｉｉ）試験対象由来の身体試料中のＣ１～２０アルカン、Ｃ２～２０アルケン、Ｃ２～２０アルキン、および式（ＩＩＩ）のアルコール、もしくはそれらの類似体もしくは誘導体から選択されるシグネチャー化合物の濃度の低下を同定し、それによって、対象が結腸直腸癌に罹患しているか、もしくはその素因を有することを示唆するために使用されるか、または対象の状態の負の予後を提供し、式（Ｉ）、（ＩＩ）および（ＩＩＩ）は、以下であり：
Ｒ１－Ｌ１－ＯＨ
（Ｉ）
Ｒ２ＳＲ３
（ＩＩ）
Ｒ４－Ｌ２－Ｌ３－ＯＨ
（ＩＩＩ）
式中、Ｒ１は、Ｃ１～２０アルキル、Ｃ２～２０アルケニル、Ｃ２～２０アルキニル、Ｃ３～１２シクロアルキル、Ｃ６～１２アリール、３～１２員複素環または５～１２員ヘテロアリールであり、
Ｌ１は、存在しないか、またはＣ１～６アルキレン、Ｃ２～６アルケニレンもしくはＣ２～６アルキニレンであり、
Ｒ２およびＲ３は、独立して、Ｃ１～６アルキル、Ｃ２～６アルケニルまたはＣ２～６アルキニルであり、
Ｒ４は、Ｃ１～２０アルキル、Ｃ２～２０アルケニル、Ｃ２～２０アルキニル、Ｃ３～１２シクロアルキル、Ｃ６～１２アリール、３～１２員複素環または５～１２員ヘテロアリールであり、
Ｌ２は、存在しないか、またはＯ、ＳもしくはＮＲ５であり、
Ｌ３は、存在しないか、またはＣ１～６アルキレン、Ｃ２～６アルケニレンもしくはＣ２～６アルキニレンであり、
Ｒ５は、ＨまたはＣ１～６アルキル、Ｃ２～６アルケニルもしくはＣ２～６アルキニルである。
（ｉ）試験対象由来の試料中のシグネチャー化合物の濃度を決定するための手段と、
（ｉｉ）結腸直腸癌に罹患していない個体由来の試料中のシグネチャー化合物の濃度に関する参照と、を備える装置が提供され、
装置は、参照と比較して、（ｉ）試験対象由来の身体試料中のＣ１～１２エステル、Ｃ３～２０シクロアルカン、Ｃ３～２０シクロアルケン、式（Ｉ）のアルコール、式（ＩＩ）のスルフィド、もしくはそれらの類似体もしくは誘導体から選択されるシグネチャー化合物の濃度の増加、もしくは（ｉｉ）試験対象由来の身体試料中のＣ１～２０アルカン、Ｃ２～２０アルケン、Ｃ２～２０アルキン、および式（ＩＩＩ）のアルコール、もしくはそれらの類似体もしくは誘導体から選択されるシグネチャー化合物の濃度の低下を同定し、それによって、対象が結腸直腸癌に罹患しているか、もしくはその素因を有することを示唆するために使用されるか、または対象の状態の負の予後を提供し、式（Ｉ）、（ＩＩ）および（ＩＩＩ）は、以下であり：
Ｒ１－Ｌ１－ＯＨ
（Ｉ）
Ｒ２ＳＲ３
（ＩＩ）
Ｒ４－Ｌ２－Ｌ３－ＯＨ
（ＩＩＩ）
式中、Ｒ１は、Ｃ１～２０アルキル、Ｃ２～２０アルケニル、Ｃ２～２０アルキニル、Ｃ３～１２シクロアルキル、Ｃ６～１２アリール、３～１２員複素環または５～１２員ヘテロアリールであり、
Ｌ１は、存在しないか、またはＣ１～６アルキレン、Ｃ２～６アルケニレンもしくはＣ２～６アルキニレンであり、
Ｒ２およびＲ３は、独立して、Ｃ１～６アルキル、Ｃ２～６アルケニルまたはＣ２～６アルキニルであり、
Ｒ４は、Ｃ１～２０アルキル、Ｃ２～２０アルケニル、Ｃ２～２０アルキニル、Ｃ３～１２シクロアルキル、Ｃ６～１２アリール、３～１２員複素環または５～１２員ヘテロアリールであり、
Ｌ２は、存在しないか、またはＯ、ＳもしくはＮＲ５であり、
Ｌ３は、存在しないか、またはＣ１～６アルキレン、Ｃ２～６アルケニレンもしくはＣ２～６アルキニレンであり、
Ｒ５は、ＨまたはＣ１～６アルキル、Ｃ２～６アルケニルもしくはＣ２～６アルキニルである。
【0010】
第４の態様では、本発明は、治療剤または特殊食を用いて結腸直腸癌に罹患している対象を治療することの有効性を決定するための装置であって、
（ａ）試験対象由来の試料中のシグネチャー化合物の濃度を決定するための手段と、
（ｂ）さらに早い時点で対象から採取された試料中のシグネチャー化合物の濃度に関する参照と、を備える装置を提供し、
装置は、
（ｉ）参照と比較して、試験対象由来の身体試料中のＣ１～１２エステル、Ｃ３～２０シクロアルカン、Ｃ３～２０シクロアルケン、式（Ｉ）のアルコール、式（ＩＩ）のスルフィド、もしくはそれらの類似体もしくは誘導体から選択されるシグネチャー化合物の濃度の低下、もしくは参照と比較して、試験対象由来の身体試料中のＣ１～２０アルカン、Ｃ２～２０アルケン、Ｃ２～２０アルキン、および式（ＩＩＩ）のアルコール、もしくはそれらの類似体もしくは誘導体から選択されるシグネチャー化合物の濃度の増加を同定し、それによって、治療剤もしくは特殊食による治療レジメンが有効であることを示唆するか、または
（ｉｉ）参照と比較して、試験対象由来の身体試料中のＣ１～１２エステル、Ｃ３～２０シクロアルカン、Ｃ３～２０シクロアルケン、式（Ｉ）のアルコール、式（ＩＩ）のスルフィド、もしくはそれらの類似体もしくは誘導体から選択されるシグネチャー化合物の濃度の増加、もしくは参照と比較して、試験対象由来の身体試料中のＣ１～２０アルカン、Ｃ２～２０アルケン、Ｃ２～２０アルキン、および式（ＩＩＩ）のアルコール、もしくはそれらの類似体もしくは誘導体から選択されるシグネチャー化合物の濃度の低下を同定し、それによって、治療剤もしくは特殊食による治療レジメンが無効であることを示唆するために使用され、式（Ｉ）、（ＩＩ）および（ＩＩＩ）は、以下であり：
Ｒ１－Ｌ１－ＯＨ
（Ｉ）
Ｒ２ＳＲ３
（ＩＩ）
Ｒ４－Ｌ２－Ｌ３－ＯＨ
（ＩＩＩ）
式中、Ｒ１は、Ｃ１～２０アルキル、Ｃ２～２０アルケニル、Ｃ２～２０アルキニル、Ｃ３～１２シクロアルキル、Ｃ６～１２アリール、３～１２員複素環または５～１２員ヘテロアリールであり、
Ｌ１は、存在しないか、またはＣ１～６アルキレン、Ｃ２～６アルケニレンもしくはＣ２～６アルキニレンであり、
Ｒ２およびＲ３は、独立して、Ｃ１～６アルキル、Ｃ２～６アルケニルまたはＣ２～６アルキニルであり、
Ｒ４は、Ｃ１～２０アルキル、Ｃ２～２０アルケニル、Ｃ２～２０アルキニル、Ｃ３～１２シクロアルキル、Ｃ６～１２アリール、３～１２員複素環または５～１２員ヘテロアリールであり、
Ｌ２は、存在しないか、またはＯ、ＳもしくはＮＲ５であり、
Ｌ３は、存在しないか、またはＣ１～６アルキレン、Ｃ２～６アルケニレンもしくはＣ２～６アルキニレンであり、
Ｒ５は、ＨまたはＣ１～６アルキル、Ｃ２～６アルケニルもしくはＣ２～６アルキニルである。
（ａ）試験対象由来の試料中のシグネチャー化合物の濃度を決定するための手段と、
（ｂ）さらに早い時点で対象から採取された試料中のシグネチャー化合物の濃度に関する参照と、を備える装置を提供し、
装置は、
（ｉ）参照と比較して、試験対象由来の身体試料中のＣ１～１２エステル、Ｃ３～２０シクロアルカン、Ｃ３～２０シクロアルケン、式（Ｉ）のアルコール、式（ＩＩ）のスルフィド、もしくはそれらの類似体もしくは誘導体から選択されるシグネチャー化合物の濃度の低下、もしくは参照と比較して、試験対象由来の身体試料中のＣ１～２０アルカン、Ｃ２～２０アルケン、Ｃ２～２０アルキン、および式（ＩＩＩ）のアルコール、もしくはそれらの類似体もしくは誘導体から選択されるシグネチャー化合物の濃度の増加を同定し、それによって、治療剤もしくは特殊食による治療レジメンが有効であることを示唆するか、または
（ｉｉ）参照と比較して、試験対象由来の身体試料中のＣ１～１２エステル、Ｃ３～２０シクロアルカン、Ｃ３～２０シクロアルケン、式（Ｉ）のアルコール、式（ＩＩ）のスルフィド、もしくはそれらの類似体もしくは誘導体から選択されるシグネチャー化合物の濃度の増加、もしくは参照と比較して、試験対象由来の身体試料中のＣ１～２０アルカン、Ｃ２～２０アルケン、Ｃ２～２０アルキン、および式（ＩＩＩ）のアルコール、もしくはそれらの類似体もしくは誘導体から選択されるシグネチャー化合物の濃度の低下を同定し、それによって、治療剤もしくは特殊食による治療レジメンが無効であることを示唆するために使用され、式（Ｉ）、（ＩＩ）および（ＩＩＩ）は、以下であり：
Ｒ１－Ｌ１－ＯＨ
（Ｉ）
Ｒ２ＳＲ３
（ＩＩ）
Ｒ４－Ｌ２－Ｌ３－ＯＨ
（ＩＩＩ）
式中、Ｒ１は、Ｃ１～２０アルキル、Ｃ２～２０アルケニル、Ｃ２～２０アルキニル、Ｃ３～１２シクロアルキル、Ｃ６～１２アリール、３～１２員複素環または５～１２員ヘテロアリールであり、
Ｌ１は、存在しないか、またはＣ１～６アルキレン、Ｃ２～６アルケニレンもしくはＣ２～６アルキニレンであり、
Ｒ２およびＲ３は、独立して、Ｃ１～６アルキル、Ｃ２～６アルケニルまたはＣ２～６アルキニルであり、
Ｒ４は、Ｃ１～２０アルキル、Ｃ２～２０アルケニル、Ｃ２～２０アルキニル、Ｃ３～１２シクロアルキル、Ｃ６～１２アリール、３～１２員複素環または５～１２員ヘテロアリールであり、
Ｌ２は、存在しないか、またはＯ、ＳもしくはＮＲ５であり、
Ｌ３は、存在しないか、またはＣ１～６アルキレン、Ｃ２～６アルケニレンもしくはＣ２～６アルキニレンであり、
Ｒ５は、ＨまたはＣ１～６アルキル、Ｃ２～６アルケニルもしくはＣ２～６アルキニルである。
【0011】
本発明の第５の態様によれば、結腸直腸癌に罹患している個体を治療する方法であって、
（ｉ）試料中のシグネチャー化合物の濃度を試験対象濃度から決定する工程であって、参照と比較して、（ｉ）試験対象由来の身体試料中のＣ１～１２エステル、Ｃ３～２０シクロアルカン、Ｃ３～２０シクロアルケン、式（Ｉ）のアルコール、式（ＩＩ）のスルフィド、もしくはそれらの類似体もしくは誘導体から選択されるシグネチャー化合物の濃度の増加、または（ｉｉ）試験対象由来の身体試料中のＣ１～２０アルカン、Ｃ２～２０アルケン、Ｃ２～２０アルキン、および式（ＩＩＩ）のアルコール、もしくはそれらの類似体もしくは誘導体から選択されるシグネチャー化合物の濃度の低下が、対象が結腸直腸癌に罹患しているか、もしくはその素因を有するか、または負の予後を有することを示唆し、式（Ｉ）、（ＩＩ）および（ＩＩＩ）が、以下であり：
Ｒ１－Ｌ１－ＯＨ
（Ｉ）
Ｒ２ＳＲ３
（ＩＩ）
Ｒ４－Ｌ２－Ｌ３－ＯＨ
（ＩＩＩ）
式中、Ｒ１が、Ｃ１～２０アルキル、Ｃ２～２０アルケニル、Ｃ２～２０アルキニル、Ｃ３～１２シクロアルキル、Ｃ６～１２アリール、３～１２員複素環または５～１２員ヘテロアリールであり、
Ｌ１が、存在しないか、またはＣ１～６アルキレン、Ｃ２～６アルケニレンもしくはＣ２～６アルキニレンであり、
Ｒ２およびＲ３が、独立して、Ｃ１～６アルキル、Ｃ２～６アルケニルまたはＣ２～６アルキニルであり、
Ｒ４が、Ｃ１～２０アルキル、Ｃ２～２０アルケニル、Ｃ２～２０アルキニル、Ｃ３～１２シクロアルキル、Ｃ６～１２アリール、３～１２員複素環または５～１２員ヘテロアリールであり、
Ｌ２が、存在しないか、またはＯ、ＳもしくはＮＲ５であり、
Ｌ３が、存在しないか、またはＣ１～６アルキレン、Ｃ２～６アルケニレンもしくはＣ２～６アルキニレンであり、
Ｒ５が、ＨまたはＣ１～６アルキル、Ｃ２～６アルケニルもしくはＣ２～６アルキニルである工程と、
（ｉｉ）試験対象に治療剤を投与するか、もしくは投与したことがあるか、または試験対象を特殊食に供する工程であって、治療剤または特殊食が、結腸直腸癌の進行を予防するか、減少させるか、または遅延させる工程と、を含む方法が提供される。
（ｉ）試料中のシグネチャー化合物の濃度を試験対象濃度から決定する工程であって、参照と比較して、（ｉ）試験対象由来の身体試料中のＣ１～１２エステル、Ｃ３～２０シクロアルカン、Ｃ３～２０シクロアルケン、式（Ｉ）のアルコール、式（ＩＩ）のスルフィド、もしくはそれらの類似体もしくは誘導体から選択されるシグネチャー化合物の濃度の増加、または（ｉｉ）試験対象由来の身体試料中のＣ１～２０アルカン、Ｃ２～２０アルケン、Ｃ２～２０アルキン、および式（ＩＩＩ）のアルコール、もしくはそれらの類似体もしくは誘導体から選択されるシグネチャー化合物の濃度の低下が、対象が結腸直腸癌に罹患しているか、もしくはその素因を有するか、または負の予後を有することを示唆し、式（Ｉ）、（ＩＩ）および（ＩＩＩ）が、以下であり：
Ｒ１－Ｌ１－ＯＨ
（Ｉ）
Ｒ２ＳＲ３
（ＩＩ）
Ｒ４－Ｌ２－Ｌ３－ＯＨ
（ＩＩＩ）
式中、Ｒ１が、Ｃ１～２０アルキル、Ｃ２～２０アルケニル、Ｃ２～２０アルキニル、Ｃ３～１２シクロアルキル、Ｃ６～１２アリール、３～１２員複素環または５～１２員ヘテロアリールであり、
Ｌ１が、存在しないか、またはＣ１～６アルキレン、Ｃ２～６アルケニレンもしくはＣ２～６アルキニレンであり、
Ｒ２およびＲ３が、独立して、Ｃ１～６アルキル、Ｃ２～６アルケニルまたはＣ２～６アルキニルであり、
Ｒ４が、Ｃ１～２０アルキル、Ｃ２～２０アルケニル、Ｃ２～２０アルキニル、Ｃ３～１２シクロアルキル、Ｃ６～１２アリール、３～１２員複素環または５～１２員ヘテロアリールであり、
Ｌ２が、存在しないか、またはＯ、ＳもしくはＮＲ５であり、
Ｌ３が、存在しないか、またはＣ１～６アルキレン、Ｃ２～６アルケニレンもしくはＣ２～６アルキニレンであり、
Ｒ５が、ＨまたはＣ１～６アルキル、Ｃ２～６アルケニルもしくはＣ２～６アルキニルである工程と、
（ｉｉ）試験対象に治療剤を投与するか、もしくは投与したことがあるか、または試験対象を特殊食に供する工程であって、治療剤または特殊食が、結腸直腸癌の進行を予防するか、減少させるか、または遅延させる工程と、を含む方法が提供される。
【0012】
第６の態様では、結腸直腸癌もしくはその素因に罹患している対象を診断するための、または対象の状態の予後を提供するためのバイオマーカーとしての、Ｃ１～１２エステル、Ｃ３～２０シクロアルカン、Ｃ３～２０シクロアルケン、Ｃ１～２０アルカン、Ｃ２～２０アルケン、Ｃ２～２０アルキン、式（Ｉ）のアルコール、式（ＩＩ）のスルフィド、および式（ＩＩＩ）のアルコール、またはそれらの類似体もしくは誘導体からなる群から選択されるシグネチャー化合物の使用が提供され、式（Ｉ）、（ＩＩ）および（ＩＩＩ）は、以下であり：
Ｒ１－Ｌ１－ＯＨ
（Ｉ）
Ｒ２ＳＲ３
（ＩＩ）
Ｒ４－Ｌ２－Ｌ３－ＯＨ
（ＩＩＩ）
式中、Ｒ１は、Ｃ１～２０アルキル、Ｃ２～２０アルケニル、Ｃ２～２０アルキニル、Ｃ３～１２シクロアルキル、Ｃ６～１２アリール、３～１２員複素環または５～１２員ヘテロアリールであり、
Ｌ１は、存在しないか、またはＣ１～６アルキレン、Ｃ２～６アルケニレンもしくはＣ２～６アルキニレンであり、
Ｒ２およびＲ３は、独立して、Ｃ１～６アルキル、Ｃ２～６アルケニルまたはＣ２～６アルキニルであり、
Ｒ４は、Ｃ１～２０アルキル、Ｃ２～２０アルケニル、Ｃ２～２０アルキニル、Ｃ３～１２シクロアルキル、Ｃ６～１２アリール、３～１２員複素環または５～１２員ヘテロアリールであり、
Ｌ２は、存在しないか、またはＯ、ＳもしくはＮＲ５であり、
Ｌ３は、存在しないか、またはＣ１～６アルキレン、Ｃ２～６アルケニレンもしくはＣ２～６アルキニレンであり、
Ｒ５は、ＨまたはＣ１～６アルキル、Ｃ２～６アルケニルもしくはＣ２～６アルキニルである。
Ｒ１－Ｌ１－ＯＨ
（Ｉ）
Ｒ２ＳＲ３
（ＩＩ）
Ｒ４－Ｌ２－Ｌ３－ＯＨ
（ＩＩＩ）
式中、Ｒ１は、Ｃ１～２０アルキル、Ｃ２～２０アルケニル、Ｃ２～２０アルキニル、Ｃ３～１２シクロアルキル、Ｃ６～１２アリール、３～１２員複素環または５～１２員ヘテロアリールであり、
Ｌ１は、存在しないか、またはＣ１～６アルキレン、Ｃ２～６アルケニレンもしくはＣ２～６アルキニレンであり、
Ｒ２およびＲ３は、独立して、Ｃ１～６アルキル、Ｃ２～６アルケニルまたはＣ２～６アルキニルであり、
Ｒ４は、Ｃ１～２０アルキル、Ｃ２～２０アルケニル、Ｃ２～２０アルキニル、Ｃ３～１２シクロアルキル、Ｃ６～１２アリール、３～１２員複素環または５～１２員ヘテロアリールであり、
Ｌ２は、存在しないか、またはＯ、ＳもしくはＮＲ５であり、
Ｌ３は、存在しないか、またはＣ１～６アルキレン、Ｃ２～６アルケニレンもしくはＣ２～６アルキニレンであり、
Ｒ５は、ＨまたはＣ１～６アルキル、Ｃ２～６アルケニルもしくはＣ２～６アルキニルである。
【0013】
「濃度を決定する」という表現は、ピーク面積によって与えられる半定量的な、試料中のシグネチャー化合物の相対的な存在量もしくはレベルを決定すること、またはシグネチャー化合物の実際の量を決定することのいずれかを含み得る。実施例に記載されるように、本発明者らは、驚くべきことに、プロピオン酸プロピル、酢酸アリル、メチル２－ブチノエート（ｂｕｔｙｎｏａｔｅ）、１，３－ジオキソラン－２－メタノール、２，２，４－トリメチル－３－ペンタノール、シクロプロパン、３，４－ジメチル－１，５－シクロオクタジエン、またはジメチルスルフィドの濃度の増加が結腸直腸癌を示すことを実証した。さらに、本発明者らは、驚くべきことに、２－フェノキシ－エタノール、１－ウンデカノール、フェノール、または３－エチル－ヘキサンの濃度の低下が結腸直腸癌を示すことを示した。本明細書に記載の方法、装置および使用はまた、本明細書に記載のシグネチャー化合物の類似体または誘導体の濃度、存在量またはレベルを分析することを含み得る。アッセイされ得る化学基の好適な類似体または誘導体の例には、アルコール、ケトン、芳香族、有機酸およびガス（ＣＯ、ＣＯ２、ＮＯ、ＮＯ２、Ｈ２Ｓ、ＳＯ２およびＣＨ４など）が挙げられる。
【0014】
シグネチャー化合物がＣ１～Ｃ１２エステルである実施形態では、好ましくは、化合物は、Ｃ３～８エステル、最も好ましくはＣ５～６エステルである。
【0015】
エステルは、式ＩＶのエステルであり得：
Ｒ６Ｃ（Ｏ）ＯＲ７
（ＩＶ）
式中、Ｒ６およびＲ７は、独立して、Ｃ１～６アルキル、Ｃ２～６アルケニルまたはＣ２～６アルキニルである。
Ｒ６Ｃ（Ｏ）ＯＲ７
（ＩＶ）
式中、Ｒ６およびＲ７は、独立して、Ｃ１～６アルキル、Ｃ２～６アルケニルまたはＣ２～６アルキニルである。
【0016】
いくつかの実施形態では、Ｒ６およびＲ７は、独立して、Ｃ１～４アルキル、Ｃ２～４アルケニルまたはＣ２～４アルキニルである。さらに好ましくは、Ｒ６およびＲ７は、独立して、Ｃ１～３アルキル、Ｃ２～３アルケニルまたはＣ２～３アルキニルである。Ｒ６およびＲ７は、独立して、メチル、エチル、プロピル、エテニル、プロペニル、エチニルまたはプロピニルであり得る。最も好ましくは、Ｒ６は、メチル、エチル、または１－プロピニルである。最も好ましくは、Ｒ７は、メチル、ｎ－プロパニル、または２－プロペニルである。
【0017】
好ましい実施形態では、Ｃ１～Ｃ１２エステルは、プロピオン酸プロピル、酢酸アリル、またはメチル２－ブチノエートである。
【0018】
シグネチャー化合物がＣ３～２０シクロアルカンまたはＣ３～２０シクロアルケンである実施形態では、好ましくは、化合物は、Ｃ３～１５シクロアルカンまたはＣ３～１５シクロアルケンであり、さらに好ましくはＣ３～１０シクロアルカンまたはＣ３～１０シクロアルケンである。いくつかの実施形態では、化合物は、Ｃ３～６シクロアルカン、さらに好ましくはＣ３～４シクロアルカンであり得る。いくつかの実施形態では、化合物は、Ｃ５～１０シクロアルケン、さらに好ましくはＣ８～１０シクロアルケンであり得る。
【0019】
好ましくは、Ｃ３～２０シクロアルカンまたはＣ３～２０シクロアルケンは、シクロプロパン、または３，４－ジメチル－１，５－シクロオクタジエンである。
【0020】
シグネチャー化合物がＣ１～２０アルカン、Ｃ２～２０アルケンまたはＣ２～２０アルキンである実施形態では、好ましくは、化合物は、Ｃ４～１２アルカン、Ｃ４～１２アルケンまたはＣ４～１２アルキンであり、さらに好ましくはＣ６～１０アルカン、Ｃ６～１０アルケンまたはＣ６～１０アルキンであり、さらになお好ましくはＣ７～９アルカン、Ｃ７～９アルケンまたはＣ７～９アルキンであり、最も好ましくはＣ８アルカンである。アルカン、アルケンまたはアルキンは、好ましくは、分岐鎖アルカン、分岐鎖アルケンまたは分岐鎖アルキンである。
【0021】
好ましい実施形態では、Ｃ１～２０アルカン、Ｃ２～２０アルケンまたはＣ２～２０アルキンは３－エチル－ヘキサンである。
【0022】
シグネチャー化合物が式Ｉのアルコールである実施形態では：
Ｒ１－Ｌ１－ＯＨ
（Ｉ）
好ましくは、Ｒ１は、Ｃ１～２０アルキル、Ｃ２～２０アルケニル、Ｃ２～２０アルキニル、Ｃ３～１２シクロアルキル、Ｃ６～１２アリール、３～１２員複素環または５～１２員ヘテロアリールであり、
Ｌ１は、存在しないか、またはＣ１～６アルキレン、Ｃ２～６アルケニレンもしくはＣ２～６アルキニレンである。
Ｒ１－Ｌ１－ＯＨ
（Ｉ）
好ましくは、Ｒ１は、Ｃ１～２０アルキル、Ｃ２～２０アルケニル、Ｃ２～２０アルキニル、Ｃ３～１２シクロアルキル、Ｃ６～１２アリール、３～１２員複素環または５～１２員ヘテロアリールであり、
Ｌ１は、存在しないか、またはＣ１～６アルキレン、Ｃ２～６アルケニレンもしくはＣ２～６アルキニレンである。
【0023】
Ｌ１は、存在しなくてもよいか、またはＣ１～３アルキレン、Ｃ２～３アルケニレンもしくはＣ２～３アルキニレンであってよい。好ましくは、Ｌ１は、存在しないか、またはメチレンである。
【0024】
Ｒ１は、Ｃ３～１２シクロアルキルまたは３～１２員複素環であり得る。さらに好ましくは、Ｒ１は、Ｃ５～６シクロアルキルまたは５～６員複素環である。最も好ましくは、Ｒ１は５員複素環である。Ｒ１は１，３－ジオキソラニルであり得る。
【0025】
代替的な実施形態では、Ｌ１は存在せず、Ｒ１は、Ｃ３～１８アルキル、Ｃ３～１８アルケニルまたはＣ３～１８アルキニルである。Ｒ１は、Ｃ４～１５アルキル、Ｃ４～１５アルケニルまたはＣ４～１５アルキニルであり得る。さらに好ましくは、Ｒ１は、Ｃ６～１０アルキル、Ｃ６～１２アルケニルまたはＣ６～１０アルキニルであり、最も好ましくはＣ７～９アルキル、Ｃ６～９アルケニルまたはＣ６～９アルキニルである。アルキル、アルケニルまたはアルキニルは、好ましくは分岐鎖アルキル、分岐鎖アルケニルまたは分岐鎖アルキニルである。Ｒ１は２，２，４－トリメチル－３－ペンタニルであってよい。
【0026】
好ましい実施形態では、式（Ｉ）のアルコールは、１，３－ジオキソラン－２－メタノール、または２，２，４－トリメチル－３－ペンタノールである。
【0027】
シグネチャー化合物が式ＩＩＩのアルコールである実施形態では：
Ｒ４－Ｌ２－Ｌ３－ＯＨ
（ＩＩＩ）
好ましくは、Ｒ４は、Ｃ１～２０アルキル、Ｃ２～２０アルケニル、Ｃ２～２０アルキニル、Ｃ３～１２シクロアルキル、Ｃ６～１２アリール、３～１２員複素環または５～１２員ヘテロアリールであり、
Ｌ２は、存在しないか、またはＯ、ＳもしくはＮＲ５であり、
Ｌ３は、存在しないか、またはＣ１～６アルキレン、Ｃ２～６アルケニレンもしくはＣ２～６アルキニレンであり、
Ｒ５は、ＨまたはＣ１～６アルキル、Ｃ２～６アルケニルもしくはＣ２～６アルキニルである。
Ｒ４－Ｌ２－Ｌ３－ＯＨ
（ＩＩＩ）
好ましくは、Ｒ４は、Ｃ１～２０アルキル、Ｃ２～２０アルケニル、Ｃ２～２０アルキニル、Ｃ３～１２シクロアルキル、Ｃ６～１２アリール、３～１２員複素環または５～１２員ヘテロアリールであり、
Ｌ２は、存在しないか、またはＯ、ＳもしくはＮＲ５であり、
Ｌ３は、存在しないか、またはＣ１～６アルキレン、Ｃ２～６アルケニレンもしくはＣ２～６アルキニレンであり、
Ｒ５は、ＨまたはＣ１～６アルキル、Ｃ２～６アルケニルもしくはＣ２～６アルキニルである。
【0028】
Ｌ２は、存在しなくてもよいか、またはＯであってよい。
【0029】
Ｌ３は、存在しなくてもよいか、またはＣ１～３アルキレン、Ｃ２～３アルケニレンもしくはＣ２～３アルキニレンであってよい。好ましくは、Ｌ３は、存在しないか、メチレンまたはエチレンである。最も好ましくは、Ｌ３は、存在しないか、またはエチレンである。
【0030】
Ｒ４は、Ｃ６～１２アリールまたは５～１２員ヘテロアリールであり得る。さらに好ましくは、Ｒ４は、フェニルまたは５～６員ヘテロアリールである。最も好ましくは、Ｒ４はフェニルである。
【0031】
代替的な実施形態では、Ｌ２およびＬ３は存在せず、Ｒ３は、Ｃ３～１８アルキル、Ｃ３～１８アルケニルまたはＣ３～１８アルキニルである。Ｒ３は、Ｃ５～１７アルキル、Ｃ５～１７アルケニルまたはＣ５～１７アルキニルであり得る。さらに好ましくは、Ｒ３は、Ｃ７～１４アルキル、Ｃ７～１４アルケニルまたはＣ７～１４アルキニルであり、最も好ましくはＣ１０～１２アルキル、Ｃ１０～１２アルケニルまたはＣ１０～１２アルキニルである。好ましくは、アルキル、アルケニルまたはアルキニルは、直鎖アルキル、直鎖アルケニルまたは直鎖アルキニルである。Ｒ３は１－ウンデカニルであり得る。
【0032】
好ましい実施形態では、式（ＩＩＩ）のアルコールは、２－フェノキシ－エタノール、１－ウンデカノール、またはフェノールである。最も好ましくは、式（ＩＩＩ）のアルコールはフェノールである。
【0033】
シグネチャー化合物が式（ＩＩ）のスルフィドである実施形態では：
Ｒ２ＳＲ３
（ＩＩ）
好ましくは、Ｒ２およびＲ３は、独立して、Ｃ１～６アルキル、Ｃ２～６アルケニルまたはＣ２～６アルキニルである。
Ｒ２ＳＲ３
（ＩＩ）
好ましくは、Ｒ２およびＲ３は、独立して、Ｃ１～６アルキル、Ｃ２～６アルケニルまたはＣ２～６アルキニルである。
【0034】
好ましくは、Ｒ２およびＲ３は、独立して、Ｃ１～３アルキル、Ｃ２～３アルケニルまたはＣ２～３アルキニルである。最も好ましくは、Ｒ２およびＲ３はいずれもメチルである。
【0035】
好ましい実施形態では、スルフィドはジメチルスルフィドである。
【0036】
代替的な実施形態では、シグネチャー化合物は、その保持時間によって定義され得る。保持時間は、化合物がクロマトグラフィーカラム内で費やす時間の尺度であり、その揮発性と、カラムに対する親和性とに依存する。揮発性化合物が多いほど保持時間が短くなり、揮発性化合物が少ないほど保持時間が長くなる。
【0037】
シグネチャー化合物がＣ１～Ｃ１２エステルである実施形態では、好ましくは、化合物は、２０～２６分、さらに好ましくは２１～２５分、さらに好ましくは２２～２４分の保持時間を有する。最も好ましくは、化合物は、２２．０２、２２．２４または２３．５３分の保持時間を有する。あるいは、化合物は、３０～３５分、さらに好ましくは３１～３４分、さらに好ましくは３２～３３分の保持時間を有する。最も好ましくは、化合物は、３２．６９分の保持時間を有する。
【0038】
シグネチャー化合物がＣ３～２０シクロアルカンまたはＣ３～２０シクロアルケンである実施形態では、好ましくは、化合物は、２～７分、さらに好ましくは３～６分、さらに好ましくは４～５分の保持時間を有する。最も好ましくは、化合物は、４．７５分の保持時間を有する。あるいは、化合物は、２９～３４分、さらに好ましくは３０～３３分、さらに好ましくは３１～３２分の保持時間を有する。最も好ましくは、化合物は、３１．１４分の保持時間を有する。
【0039】
シグネチャー化合物が式（Ｉ）のアルコールである実施形態では、好ましくは、化合物は、４～９分、さらに好ましくは５～８分、さらに好ましくは６～７分の保持時間を有する。最も好ましくは、化合物は、６．６８分の保持時間を有する。あるいは、化合物は、２９～３４分、さらに好ましくは３０～３３分、さらに好ましくは３１～３２分の保持時間を有する。最も好ましくは、化合物は、３１．７１分の保持時間を有する。
【0040】
シグネチャー化合物が式（ＩＩ）のスルフィドである実施形態では、好ましくは、化合物は、７～１２分、さらに好ましくは８～１１分、さらに好ましくは９～１０分の保持時間を有する。最も好ましくは、化合物は、９．２７分の保持時間を有する。
【0041】
シグネチャー化合物がＣ１～２０アルカン、Ｃ２～２０アルケンまたはＣ２～２０アルキンである実施形態では、好ましくは、化合物は、１９～２４分、さらに好ましくは２０～２３分、さらに好ましくは２１～２２分の保持時間を有する。最も好ましくは、化合物は、２１．２６分の保持時間を有する。あるいは、化合物は、３７～４２分、さらに好ましくは３８～３９分、または４０～４１分の保持時間を有する。最も好ましくは、化合物は、３８．７４分または４０．１２分の保持時間を有する。
【0042】
シグネチャー化合物が式（ＩＩＩ）のアルコールである実施形態では、好ましくは、化合物は、１６～２１分、さらに好ましくは１７～２０分、さらに好ましくは１８～１９分の保持時間を有する。最も好ましくは、化合物は、１８．１１分の保持時間を有する。あるいは、化合物は、２２～２７分、さらに好ましくは２３～２６分、さらに好ましくは２４～２５分の保持時間を有する。最も好ましくは、化合物は、２４．６５分の保持時間を有する。あるいは、化合物は、３８～４３分、さらに好ましくは３９～４２分、さらに好ましくは４０～４１分の保持時間を有する。最も好ましくは、化合物は、４０．５２分の保持時間を有する。
【0043】
したがって、最も好ましい実施形態では、第１の態様は、結腸直腸癌もしくはその素因に罹患している対象を診断するため、または対象の状態の予後を提供するための方法であって、試験対象由来の身体試料中のシグネチャー化合物の濃度を分析すること、およびこの濃度と、結腸直腸癌に罹患していない個体におけるシグネチャー化合物の濃度に関する参照とを比較することを含む方法を含み、参照と比較して、（ｉ）試験対象由来の身体試料中のプロピオン酸プロピル、酢酸アリル、メチル２－ブチノエート、１，３－ジオキソラン－２－メタノール、２，２，４－トリメチル－３－ペンタノール、シクロプロパン、３，４－ジメチル－１，５－シクロオクタジエンもしくはジメチルスルフィド、もしくはそれらの類似体もしくは誘導体から選択されるシグネチャー化合物の濃度の増加、または（ｉｉ）試験対象由来の身体試料中の２－フェノキシ－エタノール、１－ウンデカノール、フェノールもしくは３－エチル－ヘキサン、もしくはそれらの類似体もしくは誘導体から選択されるシグネチャー化合物の濃度の低下は、対象が結腸直腸癌に罹患しているか、もしくはその素因を有することを示唆するか、または対象の状態の負の予後を提供する。
【0044】
それらの最も好ましい実施形態では、態様は、前の段落で定義されたのと同じシグネチャー化合物の増加および／または減少を検出することを伴うことが理解される。
【0045】
疾患の診断および予後診断に使用される任意の有用なバイオマーカーの重要な特徴は、所与の疾患に対して高い感度および特異度を示すことである。実施例で説明されるように、本発明者らは、驚くべきことに、試験対象由来の呼気中に見られる多数のシグネチャー化合物が、結腸直腸癌の堅牢なバイオマーカーとして機能し、したがって、この疾患の検出および予後診断に使用することができることを実証した。さらに、本発明者らは、疾患のバイオマーカーとしてそのようなシグネチャー化合物を使用することにより、簡単で再現性があり、非侵襲的で安価であり、患者の不便が最小限であるアッセイが使用されることを示した。
【0046】
有利には、本発明の方法および装置は、結腸直腸癌を診断するための非侵襲的手段を提供する。第１の態様による方法は、結腸直腸癌に現在罹患しているか、または結腸直腸癌に罹患している可能性がある対象の治療の最良過程に関して臨床医が決定を下すことを可能にするのに有用である。第１の態様の方法は、結腸直腸癌に現在罹患している対象をどのように治療するかを臨床医が決定することを可能にするのに有用であることが好ましい。さらに、第１および第２の態様の方法は、結腸直腸癌の推定上の治療の有効性をモニタリングするのに有用である。例えば、治療は、化学療法、手術を伴うもしくは伴わない化学放射線療法、または内視鏡的切除術の施行を含み得る。
【0047】
したがって、第３および第４の態様による装置は、臨床医が第５の態様による治療を行うことができるように、対象の状態の予後を提供するのに有用である。第３の態様の装置は、結腸直腸癌の推定上の治療の有効性をモニタリングするために使用され得る。したがって、方法および装置は、臨床医のために治療レジメンを導き、そのような治療レジメンの有効性をモニタリングするために非常に有用である。臨床医は、診断の精度を向上させるために、本発明の装置を既存の診断検査と併せて使用してもよい。
【0048】
対象は、獣医学的に関心対象の任意の動物、例えば、ネコ、イヌ、ウマなどであり得る。ただし、対象は、哺乳動物、例えば、男性または女性のいずれかのヒトであることが好ましい。
【0049】
好ましくは、試料が対象から採取され、次いで、身体試料中のシグネチャー化合物の濃度が測定される。
【0050】
検出されるシグネチャー化合物は、発酵プロファイルをもたらす揮発性有機化合物（ＶＯＣ）として公知であり得、様々な技術によって身体試料中に検出され得る。一実施形態では、これらの化合物は、それらが溶解している液体試料または半固体試料内で検出され得る。ただし、好ましい実施形態では、化合物は、ガスまたは蒸気から検出される。例えば、シグネチャー化合物はＶＯＣであるため、それらは試料から、または試料の一部から発出し得、したがって、気体または蒸気の形態で検出され得る。
【0051】
第３または第４の態様の装置は、試験対象から試料を得るための試料抽出手段を備えてもよい。試料抽出手段は、針またはシリンジなどを備えてもよい。装置は、抽出された試料を受容するための試料収集容器を備えてもよく、抽出された試料は、液体、気体または半固体であってよい。
【0052】
好ましくは、試料は、シグネチャー化合物が存在するかまたは分泌される任意の身体試料である。例えば、試料は、尿、糞便、毛髪、汗、唾液、血液または涙を含み得る。本発明者らは、ＶＯＣが、血液内に見られる他の化合物の分解生成物であると考えている。一実施形態では、血液試料は、シグネチャー化合物のレベルについて直ちにアッセイされ得る。あるいは、血液は、低温で、例えば、冷蔵庫内で保存されてもよいか、またはシグネチャー化合物の濃度が決定される前に凍結されてもよい。身体試料中のシグネチャー化合物の測定は、全血または処理血液に対して行われ得る。
【0053】
他の実施形態では、試料は尿試料であり得る。身体試料中のシグネチャー化合物の濃度は、対象から採取された尿試料からインビトロで測定されることが好ましい。化合物は、尿試料から発出するガスまたは蒸気から検出され得る。尿から放出された気相中の化合物の検出が好ましいことが理解される。
【0054】
「新鮮な」身体試料は、対象から採取された直後に分析され得ることも理解される。あるいは、試料は、凍結および保存されてもよい。次いで、試料は、除霜され、後日分析されてもよい。
【0055】
ただし、最も好ましくは、身体試料は、試験対象由来の呼気試料であり得る。試料は、好ましくは経鼻吸入後に、口および／または鼻を通して呼息を行う対象によって収集され得る。好ましくは、試料は、対象の肺胞気を含む。好ましくは、終末呼気（ｅｎｄ－ｅｘｐｉｒａｔｏｒｙ ｂｒｅａｔｈ）を捕捉することによって、死腔気上に肺胞気を収集した。次いで、チューブに呼気を移すことによって熱的脱着チューブ上に呼気バッグからのＶＯＣを好ましくは予備濃縮した。
【0056】
したがって、好ましい実施形態では、Ｃ１～１２エステル、Ｃ３～２０シクロアルカン、Ｃ３～２０シクロアルケン、式（Ｉ）のアルコール、式（ＩＩ）のスルフィド、Ｃ１～２０アルカン、Ｃ２～２０アルケン、Ｃ２～２０アルキン、および式（ＩＩＩ）のアルコール、またはそれらの類似体もしくは誘導体から選択されるシグネチャー化合物の濃度は、呼気試料に対して分析される。いくつかの実施形態では、プロピオン酸プロピル、酢酸アリル、メチル２－ブチノエート、１，３－ジオキソラン－２－メタノール、２，２，４－トリメチル－３－ペンタノール、シクロプロパン、３，４－ジメチル－１，５－シクロオクタジエン、ジメチルスルフィド、２－フェノキシ－エタノール、１－ウンデカノール、フェノール、もしくは３－エチル－ヘキサン、またはそれらの類似体もしくは誘導体から選択されるシグネチャー化合物の濃度は、呼気試料に対して分析される。好ましくは、３－エチル－ヘキサンの濃度は、呼気試料に対して分析される。
【0057】
第１の態様の方法または第３の態様の装置におけるシグネチャー化合物の濃度の差は、参照と比較した増加または低下であり得る。実施例に記載されるように、本発明者らは、結腸直腸癌に罹患した多数の患者におけるシグネチャー化合物の濃度をモニタリングし、それらを結腸直腸癌に罹患していない個体（すなわち、参照または対照）におけるこれらの同じ化合物の濃度と比較した。本発明者らは、結腸直腸癌に罹患している患者では、これらの化合物の濃度の統計学的に有意な増加または低下があったことを実証した。
【0058】
結腸直腸癌に罹患している患者におけるシグネチャー化合物の濃度は、多数の要因、例えば、癌がどの程度進行しているか、ならびに対象の年齢および性別に大きく依存することが理解される。結腸直腸癌に罹患していない個体におけるシグネチャー化合物の参照濃度はある程度変動し得るが、所与の期間にわたって平均して、濃度は実質的に一定である傾向があることも理解される。さらに、結腸直腸癌に罹患している個体のある群におけるシグネチャー化合物の濃度は、結腸直腸癌に罹患していない個体の別の群におけるその化合物の濃度と異なり得ることを理解されたい。ただし、癌に罹患していない個体におけるシグネチャー化合物の平均濃度を決定することが可能であり、これは、シグネチャー化合物の参照または「正常な」濃度と呼ばれる。正常な濃度は、上述の参照値に相当する。
【0059】
一実施形態では、本発明の方法は、呼気試料などの試料内の化学物質の比を決定する（すなわち、その中の他の成分を参照として使用する）ことを好ましくは含み、次いで、これらのマーカーを疾患と比較して、それらが上昇しているかまたは減少しているかを示す。
【0060】
シグネチャー化合物は、好ましくは、発酵プロファイルをもたらす揮発性有機化合物（ＶＯＣ）であり、様々な技術によって身体試料中に、または身体試料から検出され得る。したがって、これらの化合物は、ガス分析器を使用して検出され得る。シグネチャー化合物を検出するための好適な検出器の例には、電気化学センサ、半導電性金属酸化物センサ、水晶振動子マイクロバランスセンサ、光学色素センサ（ｏｐｔｉｃａｌ ｄｙｅ ｓｅｎｓｏｒ）、蛍光センサ、導電性高分子センサ、複合高分子センサまたは光学分光法が好ましくは挙げられる。
【0061】
本発明者らは、ＧＣ－ＭＳまたはＧＣ－ＴＯＦを使用してシグネチャー化合物を確実に検出することができることを実証した。検出工程には、専用のセンサを使用することができる。
【0062】
参照値は、統計学的に有意な数の対照試料（すなわち、結腸直腸癌に罹患していない対象由来の試料）をアッセイすることによって得られ得る。したがって、本発明の第３または第４の態様の装置による参照（ｉｉ）は、対照試料（アッセイ用）であり得る。
【0063】
装置は、シグネチャー化合物に相当する陽性対照（最も好ましくは容器に提供される）を好ましくは備える。装置は、陰性対照（好ましくは容器に提供される）を好ましくは備える。好ましい実施形態では、装置は、参照、陽性対照および陰性対照を備え得る。装置はまた、必要に応じて、濃度の参照を提供するための「スパイクイン（ｓｐｉｋｅ－ｉｎ）」対照などのさらなる対照と、シグネチャー化合物またはそれらの類似体もしくは誘導体の各々に対するさらなる陽性対照とを備え得る。
【0064】
したがって、本発明者らは、試験対象の結腸直腸癌の存在を示唆する生理学的マーカーとして、参照正常値（すなわち、対照）と増加／低下したレベルとの間のシグネチャー化合物の濃度の差を使用することができることを認識した。対象が、参照対照値におけるその化合物の「正常な」濃度よりもかなり高い／低い、１つ以上のシグネチャー化合物の増加／低下した濃度を有する場合、その化合物の濃度が「正常な」濃度よりもわずかに高い／低い場合よりも、癌、またはさらに進行した状態を有するリスクが高いことが理解される。
【0065】
本発明者らは、試験個体における本明細書で言及されるシグネチャー化合物の濃度が、（実施例に記載される方法を使用して計算した場合に）参照濃度よりも統計学的に高かったことに注目した。これは、本明細書では、シグネチャー化合物の「増加した」濃度と呼ばれ得る。
【0066】
当業者であれば、統計学的に有意な数の対照個体におけるシグネチャー化合物の濃度と、試験対象における化合物の濃度とを測定し、次いで、これらのそれぞれの数字を使用して、試験対象が、化合物の濃度の統計学的に有意な増加／低下を有するかどうかを決定し、したがって、その対象が結腸直腸癌に罹患しているかどうかを推測する方法を理解するであろう。
【0067】
第２の態様の方法および第４の態様の装置では、参照中の対応する濃度と比較した、身体試料中のシグネチャー化合物の濃度の差は、対象の結腸直腸癌を治療剤および外科的切除を用いて治療することの有効性を示す。差は、参照値と比較した、身体試料中のシグネチャー化合物の濃度の増加または低下であり得る。この実施形態では、参照試料は、さらに早い時点で対象から採取された試料である。参照試料は、治療開始前に対象から採取されていてもよい。したがって、方法および／または装置は、治療開始後に対象に改善が生じたかどうかを示し得る。
【0068】
代替的または追加的に、参照試料は、治療開始後に対象から採取される試料を含み得る。いくつかの実施形態では、参照試料は、治療開始後の異なる時点で対象から採取された複数の試料を含み得る。例えば、複数の試料は、１日以上離れていてもよいか、１週間以上離れていてもよいか、１ヶ月以上離れていてもよいか、または１年以上離れていてもよい。例えば、試料は、毎週、毎月または毎年少なくとも１回、少なくとも２回または少なくとも３回、対象から採取され得る。試料は、等間隔またはランダム間隔で採取され得る。複数の試料はまた、治療開始前または治療が開始された後に対象から採取された試料を含み得る。したがって、第２の態様の方法および第４の態様の装置は、改善が進行中であるかどうかを決定することができる。
【0069】
身体試料中の化合物の濃度が参照中の対応する濃度よりも低い実施形態では、これは、治療剤が試験対象の癌を首尾よく治療していることを示し得る。これは、Ｃ１～１２エステル、Ｃ３～２０シクロアルカン、Ｃ３～２０シクロアルケン、式（Ｉ）のアルコール、式（ＩＩ）のスルフィド、またはそれらの類似体もしくは誘導体から選択されるシグネチャー化合物に適用され得る。
【0070】
逆に、身体試料中のシグネチャー化合物の濃度が参照中の対応する濃度よりも高い場合、これは、治療剤が癌を首尾よく治療していないことを示し得る。これは、Ｃ１～２０アルカン、Ｃ２～２０アルケン、Ｃ２～２０アルキン、および式（ＩＩＩ）のアルコール、またはその類似体もしくは誘導体から選択されるシグネチャー化合物に適用される。
【0071】
別の態様では、結腸直腸癌に罹患している対象を治療剤または特殊食を用いて治療することの有効性を決定する方法であって、試験対象由来の身体試料中のシグネチャー化合物の濃度を分析すること、およびこの濃度と、結腸直腸癌に罹患していない個体におけるシグネチャー化合物の濃度に関する参照とを比較することを含む方法が提供され、
（ｉ）参照と比較して、試験対象由来の身体試料中のＣ１～１２エステル、Ｃ３～２０シクロアルカン、Ｃ３～２０シクロアルケン、式（Ｉ）のアルコール、式（ＩＩ）のスルフィド、もしくはそれらの類似体もしくは誘導体から選択されるシグネチャー化合物の濃度の低下、もしくは（ｉｉ）参照と比較して、試験対象由来の身体試料中のＣ１～２０アルカン、Ｃ２～２０アルケン、Ｃ２～２０アルキン、および式（ＩＩＩ）のアルコール、もしくはそれらの類似体もしくは誘導体から選択されるシグネチャー化合物の濃度の増加は、治療剤もしくは特殊食による治療レジメンが有効であることを示唆するか、または（ｉ）参照と比較して、試験対象由来の身体試料中のＣ１～１２エステル、Ｃ３～２０シクロアルカン、Ｃ３～２０シクロアルケン、式（Ｉ）のアルコール、式（ＩＩ）のスルフィド、もしくはそれらの類似体もしくは誘導体から選択されるシグネチャー化合物の濃度の増加、もしくは（ｉｉ）参照と比較して、試験対象由来の身体試料中のＣ１～２０アルカン、Ｃ２～２０アルケン、Ｃ２～２０アルキン、および式（ＩＩＩ）のアルコール、もしくはそれらの類似体もしくは誘導体から選択されるシグネチャー化合物の濃度の低下は、治療剤もしくは特殊食による治療レジメンが無効であることを示唆し、式（Ｉ）、（ＩＩ）および（ＩＩＩ）は、以下であり：
Ｒ１－Ｌ１－ＯＨ
（Ｉ）
Ｒ２ＳＲ３
（ＩＩ）
Ｒ４－Ｌ２－Ｌ３－ＯＨ
（ＩＩＩ）
式中、Ｒ１は、Ｃ１～２０アルキル、Ｃ２～２０アルケニル、Ｃ２～２０アルキニル、Ｃ３～１２シクロアルキル、Ｃ６～１２アリール、３～１２員複素環または５～１２員ヘテロアリールであり、
Ｌ１は、存在しないか、またはＣ１～６アルキレン、Ｃ２～６アルケニレンもしくはＣ２～６アルキニレンであり、
Ｒ２およびＲ３は、独立して、Ｃ１～６アルキル、Ｃ２～６アルケニルまたはＣ２～６アルキニルであり、
Ｒ４は、Ｃ１～２０アルキル、Ｃ２～２０アルケニル、Ｃ２～２０アルキニル、Ｃ３～１２シクロアルキル、Ｃ６～１２アリール、３～１２員複素環または５～１２員ヘテロアリールであり、
Ｌ２は、存在しないか、またはＯ、ＳもしくはＮＲ５であり、
Ｌ３は、存在しないか、またはＣ１～６アルキレン、Ｃ２～６アルケニレンもしくはＣ２～６アルキニレンであり、
Ｒ５は、ＨまたはＣ１～６アルキル、Ｃ２～６アルケニルもしくはＣ２～６アルキニルである。
（ｉ）参照と比較して、試験対象由来の身体試料中のＣ１～１２エステル、Ｃ３～２０シクロアルカン、Ｃ３～２０シクロアルケン、式（Ｉ）のアルコール、式（ＩＩ）のスルフィド、もしくはそれらの類似体もしくは誘導体から選択されるシグネチャー化合物の濃度の低下、もしくは（ｉｉ）参照と比較して、試験対象由来の身体試料中のＣ１～２０アルカン、Ｃ２～２０アルケン、Ｃ２～２０アルキン、および式（ＩＩＩ）のアルコール、もしくはそれらの類似体もしくは誘導体から選択されるシグネチャー化合物の濃度の増加は、治療剤もしくは特殊食による治療レジメンが有効であることを示唆するか、または（ｉ）参照と比較して、試験対象由来の身体試料中のＣ１～１２エステル、Ｃ３～２０シクロアルカン、Ｃ３～２０シクロアルケン、式（Ｉ）のアルコール、式（ＩＩ）のスルフィド、もしくはそれらの類似体もしくは誘導体から選択されるシグネチャー化合物の濃度の増加、もしくは（ｉｉ）参照と比較して、試験対象由来の身体試料中のＣ１～２０アルカン、Ｃ２～２０アルケン、Ｃ２～２０アルキン、および式（ＩＩＩ）のアルコール、もしくはそれらの類似体もしくは誘導体から選択されるシグネチャー化合物の濃度の低下は、治療剤もしくは特殊食による治療レジメンが無効であることを示唆し、式（Ｉ）、（ＩＩ）および（ＩＩＩ）は、以下であり：
Ｒ１－Ｌ１－ＯＨ
（Ｉ）
Ｒ２ＳＲ３
（ＩＩ）
Ｒ４－Ｌ２－Ｌ３－ＯＨ
（ＩＩＩ）
式中、Ｒ１は、Ｃ１～２０アルキル、Ｃ２～２０アルケニル、Ｃ２～２０アルキニル、Ｃ３～１２シクロアルキル、Ｃ６～１２アリール、３～１２員複素環または５～１２員ヘテロアリールであり、
Ｌ１は、存在しないか、またはＣ１～６アルキレン、Ｃ２～６アルケニレンもしくはＣ２～６アルキニレンであり、
Ｒ２およびＲ３は、独立して、Ｃ１～６アルキル、Ｃ２～６アルケニルまたはＣ２～６アルキニルであり、
Ｒ４は、Ｃ１～２０アルキル、Ｃ２～２０アルケニル、Ｃ２～２０アルキニル、Ｃ３～１２シクロアルキル、Ｃ６～１２アリール、３～１２員複素環または５～１２員ヘテロアリールであり、
Ｌ２は、存在しないか、またはＯ、ＳもしくはＮＲ５であり、
Ｌ３は、存在しないか、またはＣ１～６アルキレン、Ｃ２～６アルケニレンもしくはＣ２～６アルキニレンであり、
Ｒ５は、ＨまたはＣ１～６アルキル、Ｃ２～６アルケニルもしくはＣ２～６アルキニルである。
【0072】
別の態様では、本発明は、治療剤または特殊食を用いて結腸直腸癌に罹患している対象を治療することの有効性を決定するための装置であって、
（ａ）試験対象由来の試料中のシグネチャー化合物の濃度を決定するための手段と、
（ｂ）結腸直腸癌に罹患していない個体由来の試料中のシグネチャー化合物の濃度に関する参照と、を備える装置を提供し、
装置は、
（ｉ）参照と比較して、試験対象由来の身体試料中のＣ１～１２エステル、Ｃ３～２０シクロアルカン、Ｃ３～２０シクロアルケン、式（Ｉ）のアルコール、式（ＩＩ）のスルフィド、もしくはそれらの類似体もしくは誘導体から選択されるシグネチャー化合物の濃度の低下、もしくは参照と比較して、試験対象由来の身体試料中のＣ１～２０アルカン、Ｃ２～２０アルケン、Ｃ２～２０アルキン、および式（ＩＩＩ）のアルコール、もしくはそれらの類似体もしくは誘導体から選択されるシグネチャー化合物の濃度の増加を同定し、それによって、治療剤もしくは特殊食による治療レジメンが有効であることを示唆するか、または
（ｉｉ）参照と比較して、試験対象由来の身体試料中のＣ１～１２エステル、Ｃ３～２０シクロアルカン、Ｃ３～２０シクロアルケン、式（Ｉ）のアルコール、式（ＩＩ）のスルフィド、もしくはそれらの類似体もしくは誘導体から選択されるシグネチャー化合物の濃度の増加、もしくは参照と比較して、試験対象由来の身体試料中のＣ１～２０アルカン、Ｃ２～２０アルケン、Ｃ２～２０アルキン、および式（ＩＩＩ）のアルコール、もしくはそれらの類似体もしくは誘導体から選択されるシグネチャー化合物の濃度の低下を同定し、それによって、治療剤もしくは特殊食による治療レジメンが無効であることを示唆するために使用され、式（Ｉ）、（ＩＩ）および（ＩＩＩ）は、以下であり：
Ｒ１－Ｌ１－ＯＨ
（Ｉ）
Ｒ２ＳＲ３
（ＩＩ）
Ｒ４－Ｌ２－Ｌ３－ＯＨ
（ＩＩＩ）
式中、Ｒ１は、Ｃ１～２０アルキル、Ｃ２～２０アルケニル、Ｃ２～２０アルキニル、Ｃ３～１２シクロアルキル、Ｃ６～１２アリール、３～１２員複素環または５～１２員ヘテロアリールであり、
Ｌ１は、存在しないか、またはＣ１～６アルキレン、Ｃ２～６アルケニレンもしくはＣ２～６アルキニレンであり、
Ｒ２およびＲ３は、独立して、Ｃ１～６アルキル、Ｃ２～６アルケニルまたはＣ２～６アルキニルであり、
Ｒ４は、Ｃ１～２０アルキル、Ｃ２～２０アルケニル、Ｃ２～２０アルキニル、Ｃ３～１２シクロアルキル、Ｃ６～１２アリール、３～１２員複素環または５～１２員ヘテロアリールであり、
Ｌ２は、存在しないか、またはＯ、ＳもしくはＮＲ５であり、
Ｌ３は、存在しないか、またはＣ１～６アルキレン、Ｃ２～６アルケニレンもしくはＣ２～６アルキニレンであり、
Ｒ５は、ＨまたはＣ１～６アルキル、Ｃ２～６アルケニルもしくはＣ２～６アルキニルである。
（ａ）試験対象由来の試料中のシグネチャー化合物の濃度を決定するための手段と、
（ｂ）結腸直腸癌に罹患していない個体由来の試料中のシグネチャー化合物の濃度に関する参照と、を備える装置を提供し、
装置は、
（ｉ）参照と比較して、試験対象由来の身体試料中のＣ１～１２エステル、Ｃ３～２０シクロアルカン、Ｃ３～２０シクロアルケン、式（Ｉ）のアルコール、式（ＩＩ）のスルフィド、もしくはそれらの類似体もしくは誘導体から選択されるシグネチャー化合物の濃度の低下、もしくは参照と比較して、試験対象由来の身体試料中のＣ１～２０アルカン、Ｃ２～２０アルケン、Ｃ２～２０アルキン、および式（ＩＩＩ）のアルコール、もしくはそれらの類似体もしくは誘導体から選択されるシグネチャー化合物の濃度の増加を同定し、それによって、治療剤もしくは特殊食による治療レジメンが有効であることを示唆するか、または
（ｉｉ）参照と比較して、試験対象由来の身体試料中のＣ１～１２エステル、Ｃ３～２０シクロアルカン、Ｃ３～２０シクロアルケン、式（Ｉ）のアルコール、式（ＩＩ）のスルフィド、もしくはそれらの類似体もしくは誘導体から選択されるシグネチャー化合物の濃度の増加、もしくは参照と比較して、試験対象由来の身体試料中のＣ１～２０アルカン、Ｃ２～２０アルケン、Ｃ２～２０アルキン、および式（ＩＩＩ）のアルコール、もしくはそれらの類似体もしくは誘導体から選択されるシグネチャー化合物の濃度の低下を同定し、それによって、治療剤もしくは特殊食による治療レジメンが無効であることを示唆するために使用され、式（Ｉ）、（ＩＩ）および（ＩＩＩ）は、以下であり：
Ｒ１－Ｌ１－ＯＨ
（Ｉ）
Ｒ２ＳＲ３
（ＩＩ）
Ｒ４－Ｌ２－Ｌ３－ＯＨ
（ＩＩＩ）
式中、Ｒ１は、Ｃ１～２０アルキル、Ｃ２～２０アルケニル、Ｃ２～２０アルキニル、Ｃ３～１２シクロアルキル、Ｃ６～１２アリール、３～１２員複素環または５～１２員ヘテロアリールであり、
Ｌ１は、存在しないか、またはＣ１～６アルキレン、Ｃ２～６アルケニレンもしくはＣ２～６アルキニレンであり、
Ｒ２およびＲ３は、独立して、Ｃ１～６アルキル、Ｃ２～６アルケニルまたはＣ２～６アルキニルであり、
Ｒ４は、Ｃ１～２０アルキル、Ｃ２～２０アルケニル、Ｃ２～２０アルキニル、Ｃ３～１２シクロアルキル、Ｃ６～１２アリール、３～１２員複素環または５～１２員ヘテロアリールであり、
Ｌ２は、存在しないか、またはＯ、ＳもしくはＮＲ５であり、
Ｌ３は、存在しないか、またはＣ１～６アルキレン、Ｃ２～６アルケニレンもしくはＣ２～６アルキニレンであり、
Ｒ５は、ＨまたはＣ１～６アルキル、Ｃ２～６アルケニルもしくはＣ２～６アルキニルである。
【0073】
本明細書に記載のすべての特徴（添付の特許請求の範囲、要約および図面を含む）、および／またはそのように開示された任意の方法もしくはプロセスの工程のすべては、そのような特徴および／または工程の少なくともいくつかが相互に排他的である組合せを除いて、任意の組合せで上記の態様のいずれかと組み合わされ得る。
【0074】
本発明をさらによく理解するために、および本発明の実施形態がどのように実施され得るかを示すために、ここで、例として、添付の図面を参照する。
【図面の簡単な説明】
【0075】
【図1】ＣＲＣ患者（ｎ＝１６２）および非ＣＲＣ患者（ｎ＝１２７０）由来の検出されたあらゆるＶＯＣを使用した、ＣＲＣの予測のための受信者動作特性（ＲＯＣ）曲線を示す。ＲＯＣ下面積は０．８７である。
【図2】非ＣＲＣ患者からＣＲＣ患者を決定する際の１５個の有意なＶＯＣの予測力を示すＲＯＣ曲線を示し、曲線下面積は０．８３である。
【図3A】非ＣＲＣ患者対ＣＲＣ患者の呼気中の４つのエステルの存在量を示す。
【図3B】非ＣＲＣ患者対ＣＲＣ患者の呼気中の４つのエステルの存在量を示す。
【図3C】非ＣＲＣ患者対ＣＲＣ患者の呼気中の４つのエステルの存在量を示す。
【図3D】非ＣＲＣ患者対ＣＲＣ患者の呼気中の４つのエステルの存在量を示す。全４つのエステル、プロピオン酸プロピル（ＶＯＣ１、図３Ａ）、酢酸アリル（ＶＯＣ８、図３Ｂ）、酢酸アリルと重複するエステル（ＶＯＣ９、図３Ｃ）、およびメチル２－ブチノエート（ＶＯＣ１２、図３Ｄ）は、ＣＲＣを有しない患者と比較してＣＲＣを有する患者の呼気中の方に高い存在量を示した。中央値は実線の水平線によって表され、ひげは最小値および最大値を表し、箱は四分位範囲を表す。
【図4】呼気中のジメチルスルフィドの存在量が、ＣＲＣを有しない患者と比較してＣＲＣを有する患者では有意に高かったことを示す。中央値は実線の水平線によって表され、ひげは最小値および最大値を表し、箱は四分位範囲を表す。
【図5A】非ＣＲＣ患者対ＣＲＣ患者の呼気中の３つのアルカンの存在量を示す。
【図5B】非ＣＲＣ患者対ＣＲＣ患者の呼気中の３つのアルカンの存在量を示す。
【図5C】非ＣＲＣ患者対ＣＲＣ患者の呼気中の３つのアルカンの存在量を示す。アルカン（ＶＯＣ３、図５Ａ）、アルカン（ＶＯＣ１１、図５Ｂ）および３－エチル－ヘキサン（ＶＯＣ１５、図５Ｃ）はいずれも、ＣＲＣを有しない患者と比較して、ＣＲＣを有する患者の呼気中に有意に低い存在量で存在した。中央値は実線の水平線によって表され、ひげは最小値および最大値を表し、箱は四分位範囲を表す。
【図6A】非ＣＲＣ患者対ＣＲＣ患者の呼気中の４つのアルコールの存在量を示す。
【図6B】非ＣＲＣ患者対ＣＲＣ患者の呼気中の４つのアルコールの存在量を示す。
【図6C】非ＣＲＣ患者対ＣＲＣ患者の呼気中の４つのアルコールの存在量を示す。
【図6D】非ＣＲＣ患者対ＣＲＣ患者の呼気中の４つのアルコールの存在量を示す。１，３－ジオキソラン－２－メタノール（ＶＯＣ４、図６Ａ）および２，２，４－トリメチル－３－ペンタノール（ＶＯＣ１０、図６Ｃ）は、ＣＲＣを有しない患者と比較して、ＣＲＣを有する患者の呼気中に有意に高い存在量で存在することが分かった。２－フェノキシ－エタノール（ＶＯＣ５、図６Ｂ）および１－ウンデカノール（ＶＯＣ１３、図６Ｄ）は、ＣＲＣ患者の方が存在量が低いことが分かった。中央値は実線の水平線によって表され、ひげは最小値および最大値を表し、箱は四分位範囲を表す。
【図7】ＣＲＣを有しない患者と比較してＣＲＣ患者の呼気中のフェノール（ＶＯＣ１４）の存在量が少なかったことを示す。中央値は実線の水平線によって表され、ひげは最小値および最大値を表し、箱は四分位範囲を表す。
【図8A】非ＣＲＣ患者対ＣＲＣ患者の呼気中の２つの非芳香族環状炭化水素の存在量を示す。
【発明を実施するための形態】
【0076】
表１は、１４４４例の患者の大腸内視鏡検査での診断を示す。
【0077】
表２は、含めた患者の背景因子を主な病態群別に示す。
【0078】
表３は、ＴＤチューブ保存時間（日）を示す（ｎ＝１４３２）。
【0079】
表４は、ランダムフォレスト（ＲＦ）およびＡＮＯＶＡ特徴選択（ＡＮＯＶＡ ｆｅａｔｕｒｅ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ）に従ってランク付けされた、ＣＲＣ患者（ｎ＝１６２）と陽性対照患者および陰性対照患者全例（ｎ＝１２７０）との区別に寄与する上位の識別特徴のリストを示す（各方法からの上位２５個の特徴を列挙する）。
【0080】
表５は、統計的スコアリングとともに、ＣＲＣバイオマーカーである可能性があるものとして定義された上位１５個のＶＯＣの実施形態を示す。
【0081】
表６は、ＣＲＣを有する患者（ｎ＝１６２）とＣＲＣを有しない患者（ｎ＝１２７０）との間でＴＤ－ＧＣ－ＭＳによって測定された４つの有意なエステルの存在量（ピーク面積カウントで測定）を示す。
【0082】
表７は、ＣＲＣを有する患者（ｎ＝１６２）とＣＲＣを有しない患者（ｎ＝１２７０）との間でＴＤ－ＧＣ－ＭＳによって測定されたジメチルスルフィドの存在量（ピーク面積カウントで測定）を示す。
【0083】
表８は、ＣＲＣを有する患者（ｎ＝１６２）とＣＲＣを有しない患者（ｎ＝１２７０）との間でＴＤ－ＧＣ－ＭＳによって測定された３つの有意なアルカンの存在量（ピーク面積カウントで測定）を示す。
【0084】
表９は、ＣＲＣを有する患者（ｎ＝１６２）とＣＲＣを有しない患者（ｎ＝１２７０）との間でＴＤ－ＧＣ－ＭＳによって測定された４つの有意なアルコールの存在量（ピーク面積カウントで測定）を示す。
【0085】
表１０は、ＣＲＣを有する患者（ｎ＝１６２）とＣＲＣを有しない患者（ｎ＝１２７０）との間でＴＤ－ＧＣ－ＭＳによって測定されたフェノールの存在量（ピーク面積カウントで測定）を示す。
【0086】
表１１は、ＣＲＣを有する患者（ｎ＝１６２）とＣＲＣを有しない患者（ｎ＝１２７０）との間でＴＤ－ＧＣ－ＭＳによって測定された２つの有意な非芳香族環状炭化水素の存在量（ピーク面積カウントで測定）を示す。
【0087】
［実施例］
本発明者らは、結腸直腸癌（ＣＲＣ）および腺腫性ポリープの予測のための、呼気中に存在する揮発性有機化合物（ＶＯＣ）の使用を調査した。
本発明者らは、結腸直腸癌（ＣＲＣ）および腺腫性ポリープの予測のための、呼気中に存在する揮発性有機化合物（ＶＯＣ）の使用を調査した。
【0088】
この試験の目的は、（ｉ）大腸内視鏡検査を用いて診断された、ＣＲＣ、腺腫性ポリープ、結腸の良性疾患を有する患者、および結腸疾患を有しない患者の大規模コホートから呼気ＶＯＣを収集および比較すること；（ｉｉ）ＶＯＣを極微量レベルで検出することを可能にする技術を使用すること；（ｉｉｉ）診断モデルを構築することによって、良性疾患または正常な結腸を有する対象と比較して、ＣＲＣおよび腺腫性ポリープを有する患者の群を対象とした呼気検査の診断精度を調査すること；ならびに（ｉｖ）任意の有意なイオンを同定し、生物学的に特性評価することであった。
【0089】
材料および方法
倫理的承認
Ｃｏｌｏｒｅｃｔａｌ Ｂｒｅａｔｈ Ａｎａｌｙｓｉｓ（ＣＯＢＲＡ）試験は、２０１７年４月２８日にＲＥＣによって承認され（１７ＥＥ０１１２）、２０１７年５月２日にＨＲＡによって承認された（Ｅａｓｔ ｏｆ Ｅｎｇｌａｎｄ－Ｅｓｓｅｘ ＲＥＣ）。治験依頼者の承認を得て、７つの参加病院すべてで施設特異的評価も行った。
倫理的承認
Ｃｏｌｏｒｅｃｔａｌ Ｂｒｅａｔｈ Ａｎａｌｙｓｉｓ（ＣＯＢＲＡ）試験は、２０１７年４月２８日にＲＥＣによって承認され（１７ＥＥ０１１２）、２０１７年５月２日にＨＲＡによって承認された（Ｅａｓｔ ｏｆ Ｅｎｇｌａｎｄ－Ｅｓｓｅｘ ＲＥＣ）。治験依頼者の承認を得て、７つの参加病院すべてで施設特異的評価も行った。
【0090】
Ｅｎｇｌｉｓｈ Ｂｏｗｅｌ Ｃａｎｃｅｒ Ｓｃｒｅｅｎｉｎｇ Ｐｒｏｇｒａｍｍｅ（ＢＣＳＰ）に登録された患者から呼気を採取するために、ＣＯＢＲＡは、ＢＣＳＰ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ａｄｖｉｓｏｒｙ ｃｏｍｍｉｔｔｅｅから特定の承認を受けた（ＢＣＳＰ ＩＤ１８９、２０１７年１月１８日に承認）。さらに、ＣＯＢＲＡは、Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｈｅａｌｔｈ Ｒｅｓｅａｒｃｈ（ＮＩＨＲ）のポートフォリオに採用された。これにより、ＮＩＨＲ所属のリサーチナースによる登録が可能となった。
【0091】
この試験は、第１８回世界医師総会（ヘルシンキ、１９６４）およびその後の改訂版によって採用された被験者に関する研究に関与する医師のための勧告に従って行われた。
【0092】
方法
ＣＯＢＲＡは、２０１７年６月５日から３年間にわたって、ロンドンの７つの病院での二次医療で、結腸直腸検査を受けた患者の呼気を採取するようにデザインされた前向き非無作為化コホート試験であった。
ＣＯＢＲＡは、２０１７年６月５日から３年間にわたって、ロンドンの７つの病院での二次医療で、結腸直腸検査を受けた患者の呼気を採取するようにデザインされた前向き非無作為化コホート試験であった。
【0093】
適格基準
書面によるインフォームドコンセントを提供することができた、ルーチンの臨床ケアの一部として下部消化管内視鏡検査（大腸内視鏡検査）を受けた、または組織学的に確認された結腸直腸腺癌の待機的切除を受ける予定の１８歳～９０歳の参加者を適格とした。
書面によるインフォームドコンセントを提供することができた、ルーチンの臨床ケアの一部として下部消化管内視鏡検査（大腸内視鏡検査）を受けた、または組織学的に確認された結腸直腸腺癌の待機的切除を受ける予定の１８歳～９０歳の参加者を適格とした。
【0094】
除外基準
インフォームドコンセントを提供する能力が欠如しているか、またはインフォームドコンセントを提供することができなかった患者、および１８歳未満または９０歳を超える患者。
インフォームドコンセントを提供する能力が欠如しているか、またはインフォームドコンセントを提供することができなかった患者、および１８歳未満または９０歳を超える患者。
【0095】
患者選択－内視鏡検査ユニット
４つの参加しているロンドンベースのＢＣＳＰ内視鏡検査センターのうちの１つの内視鏡検査ユニットで計画された大腸内視鏡検査を待っている間、患者を試験に参加するように促した。ＢＣＳＰ大腸内視鏡検査を待っている患者に優先的に打診し、これは、結腸ポリープを有する可能性が約４０％であり［１３］、ＣＲＣの可能性が一般集団よりも高いと推定されたためである（全ＢＣＳＰ参加者が試料採取時に定義上便潜血検査陽性であったと仮定する）。ただし、２週間待機（２ＷＷ）または監視大腸内視鏡検査に参加している患者を含む、大腸内視鏡検査に参加している他の患者も適格であった。内視鏡検査ユニットで試料採取された患者は、その日の前に事前選択されず、患者は来場時に試料採取され、試験主催者も呼気試料採取者も、試料採取前に患者の病歴または記録のいずれも見ていなかった。患者はいずれも、通常の医療従事者による臨床的な根拠に基づいて大腸内視鏡検査のために紹介されていたか、またはＢＣＳＰの一部として参加していた。患者はいずれも、絶飲食とし、通常の内視鏡検査ガイドラインに従って最低６時間絶食させた。内視鏡検査処置室に入る前に、他の患者から離れた横の部屋で、座った姿勢の患者に対して試料採取を行った。これは、内視鏡検査室自体に存在する鎮静薬または麻酔薬喉スプレーの影響を回避するために行った。
４つの参加しているロンドンベースのＢＣＳＰ内視鏡検査センターのうちの１つの内視鏡検査ユニットで計画された大腸内視鏡検査を待っている間、患者を試験に参加するように促した。ＢＣＳＰ大腸内視鏡検査を待っている患者に優先的に打診し、これは、結腸ポリープを有する可能性が約４０％であり［１３］、ＣＲＣの可能性が一般集団よりも高いと推定されたためである（全ＢＣＳＰ参加者が試料採取時に定義上便潜血検査陽性であったと仮定する）。ただし、２週間待機（２ＷＷ）または監視大腸内視鏡検査に参加している患者を含む、大腸内視鏡検査に参加している他の患者も適格であった。内視鏡検査ユニットで試料採取された患者は、その日の前に事前選択されず、患者は来場時に試料採取され、試験主催者も呼気試料採取者も、試料採取前に患者の病歴または記録のいずれも見ていなかった。患者はいずれも、通常の医療従事者による臨床的な根拠に基づいて大腸内視鏡検査のために紹介されていたか、またはＢＣＳＰの一部として参加していた。患者はいずれも、絶飲食とし、通常の内視鏡検査ガイドラインに従って最低６時間絶食させた。内視鏡検査処置室に入る前に、他の患者から離れた横の部屋で、座った姿勢の患者に対して試料採取を行った。これは、内視鏡検査室自体に存在する鎮静薬または麻酔薬喉スプレーの影響を回避するために行った。
【0096】
患者の選択－手術室
腫瘍の近い将来の外科的切除が計画された、現在活動性のＣＲＣ、具体的にはインサイチュ（結腸内）の結腸直腸腺癌を有することが知られていた患者の追加のコホートに、試験について打診した。これらの患者は、ロンドンの３つの参加病院のうちの１つで特定された。含めた患者は手術時に化学療法を受けていなかった。患者に手術の朝に打診して、手術前に呼気試料が得られるかどうかを尋ねた。患者はいずれも、絶飲食とし、通常の手術室ガイドラインに従って最低６時間絶食させた。他の患者から離れて、手術室から分離された外科学教室の横の部屋で、座った姿勢の患者に対して試料採取を行った。呼気試料はいずれも、麻酔処置または外科的処置の前、麻酔室に移送する前に回収した。
腫瘍の近い将来の外科的切除が計画された、現在活動性のＣＲＣ、具体的にはインサイチュ（結腸内）の結腸直腸腺癌を有することが知られていた患者の追加のコホートに、試験について打診した。これらの患者は、ロンドンの３つの参加病院のうちの１つで特定された。含めた患者は手術時に化学療法を受けていなかった。患者に手術の朝に打診して、手術前に呼気試料が得られるかどうかを尋ねた。患者はいずれも、絶飲食とし、通常の手術室ガイドラインに従って最低６時間絶食させた。他の患者から離れて、手術室から分離された外科学教室の横の部屋で、座った姿勢の患者に対して試料採取を行った。呼気試料はいずれも、麻酔処置または外科的処置の前、麻酔室に移送する前に回収した。
【0097】
呼気試料収集
内視鏡検査または手術室から登録されたかどうかにかかわらず、同一の様式で患者に対して試料採取を行った。呼気検査は、公開された最適化された設定［１４］に従って、ＲｅＣＩＶＡ（商標）ＣＥマークの手持ち式呼気検査装置（Ｏｗｌｓｔｏｎｅ，Ｍｅｄｉｃａｌ Ｌｔｄ，Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ，ＵＫ）に取り付けられた滅菌ゴム製フェイスマスク（使い捨て）を着用しながら参加者が通常の呼吸を行うことを伴った。要約すると、呼息中、内蔵ポンプを使用して、２００ｍｌ／分の流量で、チューブ当たり５００ｍｌの最終容量を有する４つの熱的脱着（ＴＤ）チューブ（Ｍａｒｋｅｓ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，Ｌｌａｎｔｒｉｓａｎｔ，ＵＫ）を介してマスクから呼気を同伴させた（二酸化炭素レベルの上昇によって引き起こされる）。ＴＤチューブには、ＶＯＣを保持するように設計されたＣａｒｂｏｇｒａｐｈ／Ｔｅｎａｘ吸着相を充填した。呼気画分について「全呼気」設定を選択した。呼気検査（約５分間続いた）の後、呼気ＶＯＣがＴＤチューブ内の吸着剤に捕捉され、脱着し漏れ出ることができないことを確実にするために、特定のスパナを用いて真鍮キャップを各端部にねじ込むことによってＴＤチューブを密封した。研究者らはまた、臨床詳細フォームに記入し、過去の病歴、肥満度指数（ＢＭＩ）、投薬、ならびに喫煙状態および最後の食事などの重要な情報を詳述した。次いで、４つのキャップ付きＴＤチューブのセットをプラスチック製の密封試料採取バッグに入れ、固有の試験識別子、ならびに採取の日付、時間および場所をラベル付けした。
内視鏡検査または手術室から登録されたかどうかにかかわらず、同一の様式で患者に対して試料採取を行った。呼気検査は、公開された最適化された設定［１４］に従って、ＲｅＣＩＶＡ（商標）ＣＥマークの手持ち式呼気検査装置（Ｏｗｌｓｔｏｎｅ，Ｍｅｄｉｃａｌ Ｌｔｄ，Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ，ＵＫ）に取り付けられた滅菌ゴム製フェイスマスク（使い捨て）を着用しながら参加者が通常の呼吸を行うことを伴った。要約すると、呼息中、内蔵ポンプを使用して、２００ｍｌ／分の流量で、チューブ当たり５００ｍｌの最終容量を有する４つの熱的脱着（ＴＤ）チューブ（Ｍａｒｋｅｓ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，Ｌｌａｎｔｒｉｓａｎｔ，ＵＫ）を介してマスクから呼気を同伴させた（二酸化炭素レベルの上昇によって引き起こされる）。ＴＤチューブには、ＶＯＣを保持するように設計されたＣａｒｂｏｇｒａｐｈ／Ｔｅｎａｘ吸着相を充填した。呼気画分について「全呼気」設定を選択した。呼気検査（約５分間続いた）の後、呼気ＶＯＣがＴＤチューブ内の吸着剤に捕捉され、脱着し漏れ出ることができないことを確実にするために、特定のスパナを用いて真鍮キャップを各端部にねじ込むことによってＴＤチューブを密封した。研究者らはまた、臨床詳細フォームに記入し、過去の病歴、肥満度指数（ＢＭＩ）、投薬、ならびに喫煙状態および最後の食事などの重要な情報を詳述した。次いで、４つのキャップ付きＴＤチューブのセットをプラスチック製の密封試料採取バッグに入れ、固有の試験識別子、ならびに採取の日付、時間および場所をラベル付けした。
【0098】
検体分析
２つの質量分析技術、すなわち、プロトン移動反応質量分析（ＰＴＲ－ＭＳ）およびガスクロマトグラフィー質量分析（ＧＣ－ＭＳ）を使用して、呼気ＶＯＣを分析した。各患者から得られた４つのＴＤチューブのうちの３つをＰＴＲ－ＭＳを使用して（３つの異なる試薬イオンＨ３Ｏ＋、ＮＯ＋、Ｏ２ ＋を使用して）分析し、ＧＣ－ＭＳを使用して１つのＴＤチューブを分析した。Ｍａｒｋｅｓ ＴＤ－１００（Ｍａｒｋｅｓ Ｌｔｄ，Ｌｌａｎｔｒｉｓａｎｔ ＵＫ）ＴＤユニットと組み合わせて、５９７７Ａ ＭＳＤを有するＧＣ－ＭＳ Ａｇｉｌｅｎｔ ７８９０Ｂ ＧＣ（Ａｇｉｌｅｎｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，Ｃｈｅｓｈｉｒｅ，ＵＫ）を使用した。５０ｍｌ／分の一定流量のヘリウムと、低温トラップシステムとを使用する（Ｕ－Ｔ１２ＭＥ－２Ｓ、Ｍａｒｋｅｓ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｌｔｄ，Ｌｌａｎｔｒｉｓａｎｔ，ＵＫ）二段階脱着法を用いて、ＧＣ－ＭＳ分析を行った。次いで、試料を２００°Ｃに加熱したキャピラリーによってＧＣシステムに移した。化合物分離に使用したクロマトグラフィーカラムは、Ｚｅｂｒｏｎ ＺＢ－６４２キャピラリーカラム（６０ｍ×０．２５ｍｍ ＩＤ×１．４０μｍ ｄｆ；Ｐｈｅｎｏｍｅｎｅｘ Ｉｎｃ，Ｔｏｒｒａｎｃｅ，ＵＳＡ）であった。
２つの質量分析技術、すなわち、プロトン移動反応質量分析（ＰＴＲ－ＭＳ）およびガスクロマトグラフィー質量分析（ＧＣ－ＭＳ）を使用して、呼気ＶＯＣを分析した。各患者から得られた４つのＴＤチューブのうちの３つをＰＴＲ－ＭＳを使用して（３つの異なる試薬イオンＨ３Ｏ＋、ＮＯ＋、Ｏ２ ＋を使用して）分析し、ＧＣ－ＭＳを使用して１つのＴＤチューブを分析した。Ｍａｒｋｅｓ ＴＤ－１００（Ｍａｒｋｅｓ Ｌｔｄ，Ｌｌａｎｔｒｉｓａｎｔ ＵＫ）ＴＤユニットと組み合わせて、５９７７Ａ ＭＳＤを有するＧＣ－ＭＳ Ａｇｉｌｅｎｔ ７８９０Ｂ ＧＣ（Ａｇｉｌｅｎｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，Ｃｈｅｓｈｉｒｅ，ＵＫ）を使用した。５０ｍｌ／分の一定流量のヘリウムと、低温トラップシステムとを使用する（Ｕ－Ｔ１２ＭＥ－２Ｓ、Ｍａｒｋｅｓ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｌｔｄ，Ｌｌａｎｔｒｉｓａｎｔ，ＵＫ）二段階脱着法を用いて、ＧＣ－ＭＳ分析を行った。次いで、試料を２００°Ｃに加熱したキャピラリーによってＧＣシステムに移した。化合物分離に使用したクロマトグラフィーカラムは、Ｚｅｂｒｏｎ ＺＢ－６４２キャピラリーカラム（６０ｍ×０．２５ｍｍ ＩＤ×１．４０μｍ ｄｆ；Ｐｈｅｎｏｍｅｎｅｘ Ｉｎｃ，Ｔｏｒｒａｎｃｅ，ＵＳＡ）であった。
【0099】
ＭａｓｓＨｕｎｔｅｒソフトウェアバージョンＢ．０７ ＳＰ１（Ａｇｉｌｅｎｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ）を使用してＧＣ－ＭＳデータを抽出し、カスタム設計の社内で構築されたソフトウェアＭＳＨｕｂを使用してさらに分析を行った［１５、１６］。ＮＩＳＴ質量スペクトルライブラリ（Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｓｔａｎｄａｒｄｓ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙバージョン２．０）を使用して、ＶＯＣピーク同定を行った［１７］。
【0100】
ＧＣ－ＭＳは、呼気中のＶＯＣを分析するためのゴールドスタンダードと考えられている。このため、本発明者らは、高い信頼性および良好なＶＯＣ同定性能を特徴とするこのプラットフォームを使用することを選択した。ＰＴＲ－ＭＳは、環境研究に使用される新規な技術である。ＰＴＲ－ＭＳは、ハイスループットと、リアルタイムの結果とを特徴とする。ＧＣ－ＭＳとは対照的に、ＰＴＲ－ＭＳは、外部較正を必要とせずに、化合物の直接的な定量を提供する。これらの態様は、この２つの技術を相補的に使用する。ＧＣ－ＭＳは信頼性の高い化合物同定を提供し、ＰＴＲ－ＭＳはハイスループット分析および定量的結果を提供する。このため、ＧＣ－ＭＳを「発見」技術として使用し、ＰＴＲ－ＭＳを高速リアルタイム法を提供するために使用した。バイオマーカー同定の目的では、ＧＣ－ＭＳデータのみを考察する。ＲｅＣＩＶＡ（登録商標）呼気試料採取器は、４つの呼気試料を同時に収集する能力を有し、患者に対して追加の呼気採取時間を追加することなく２つの質量分析プラットフォームを使用することを可能にする。
【0101】
データ分析
背景因子および臨床データ
連続変数についてはマン・ホイットニーのＵ検定、離散変数についてはχ２検定を使用して、ＣＲＣ群および対照群にわたる潜在的な交絡因子を評価した。Ｐ＜０．０５を使用して統計学的有意性を割り当てた。この統計分析は、統計ソフトウェアＳＰＳＳ（バージョン２５、ＩＢＭ）を使用して行った。
背景因子および臨床データ
連続変数についてはマン・ホイットニーのＵ検定、離散変数についてはχ２検定を使用して、ＣＲＣ群および対照群にわたる潜在的な交絡因子を評価した。Ｐ＜０．０５を使用して統計学的有意性を割り当てた。この統計分析は、統計ソフトウェアＳＰＳＳ（バージョン２５、ＩＢＭ）を使用して行った。
【0102】
呼気ＶＯＣデータ
Ｉｍｐｅｒｉａｌ Ｃｏｌｌｅｇｅ Ｌｏｎｄｏｎで作成されたカスタムメイドのスペクトル処理プログラムであるＭＳＨｕｂを用いて、ＴＤ－ＧＣ－ＭＳ分析からの生データを処理した［１５、１６］。これは、Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｔｕｒａｌ Ｐｒｏｄｕｃｔ Ｓｏｃｉａｌ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｎｅｔｗｏｒｋｉｎｇ（ＧＮＰＳ）環境内で使用するためのデータセットベースのスペクトルデコンボリューションツールであった。ＭＳＨｕｂが生データを処理する工程は、試料内／試料間質量ドリフト補正、ノイズフィルタリングおよびベースライン補正、試料間ピークアライメント、ピーク検出および積分、ＮＭＦデコンボリューション、次いでピークデコンボリューションであった［１５、１６］。これにより、番号付けされた特徴としてラベル付けされた複数のイオン（またはＶＯＣ）、それらの保持時間、および各患者の呼気試料中の各特徴のピーク面積カウントからなる出力が得られた。すべての特徴がすべての試料に存在するわけではなかった。さらに、少数の試料に存在する、所与の保持時間の総ピークのごくわずかな割合を構成するイオンであるいくつかの特徴が同定された。総ピークの２０％未満を構成するイオンを統計分析に含めたが、異なる臨床患者群の比較における上位の差別化特徴のリストでは考慮しなかった。電位同定のためのオンラインＮＩＳＴライブラリを使用して、得られたスペクトルからの標的イオンをマッチングした［１７］。ＭＳＨｕｂは、ＧＣデコンボリューションのために１層ニューラルネットワークを利用し、これにより、（一度に単一のスペクトルではなく）データセット全体にわたって情報を抽出することが可能になり、したがって、データ内の全スペクトル情報が利用され、これは、大規模試験では特に成功している戦略である。
Ｉｍｐｅｒｉａｌ Ｃｏｌｌｅｇｅ Ｌｏｎｄｏｎで作成されたカスタムメイドのスペクトル処理プログラムであるＭＳＨｕｂを用いて、ＴＤ－ＧＣ－ＭＳ分析からの生データを処理した［１５、１６］。これは、Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｔｕｒａｌ Ｐｒｏｄｕｃｔ Ｓｏｃｉａｌ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｎｅｔｗｏｒｋｉｎｇ（ＧＮＰＳ）環境内で使用するためのデータセットベースのスペクトルデコンボリューションツールであった。ＭＳＨｕｂが生データを処理する工程は、試料内／試料間質量ドリフト補正、ノイズフィルタリングおよびベースライン補正、試料間ピークアライメント、ピーク検出および積分、ＮＭＦデコンボリューション、次いでピークデコンボリューションであった［１５、１６］。これにより、番号付けされた特徴としてラベル付けされた複数のイオン（またはＶＯＣ）、それらの保持時間、および各患者の呼気試料中の各特徴のピーク面積カウントからなる出力が得られた。すべての特徴がすべての試料に存在するわけではなかった。さらに、少数の試料に存在する、所与の保持時間の総ピークのごくわずかな割合を構成するイオンであるいくつかの特徴が同定された。総ピークの２０％未満を構成するイオンを統計分析に含めたが、異なる臨床患者群の比較における上位の差別化特徴のリストでは考慮しなかった。電位同定のためのオンラインＮＩＳＴライブラリを使用して、得られたスペクトルからの標的イオンをマッチングした［１７］。ＭＳＨｕｂは、ＧＣデコンボリューションのために１層ニューラルネットワークを利用し、これにより、（一度に単一のスペクトルではなく）データセット全体にわたって情報を抽出することが可能になり、したがって、データ内の全スペクトル情報が利用され、これは、大規模試験では特に成功している戦略である。
【0103】
統計分析
単変量データ分析技術および多変量データ分析技術の両方を結果に適用して、（ｉ）群間の最良の識別能力を有するＶＯＣ成分を同定し、（ｉｉ）多変量識別分析モデルを開発した。
単変量データ分析技術および多変量データ分析技術の両方を結果に適用して、（ｉ）群間の最良の識別能力を有するＶＯＣ成分を同定し、（ｉｉ）多変量識別分析モデルを開発した。
【0104】
マン・ホイットニーのＵ検定を使用して、選択された群、すなわち、ＣＲＣ群と非ＣＲＣ群との間で測定されたＶＯＣレベルを比較するか、または試料採取環境、もしくは腫瘍の解剖学的部位などの潜在的な交絡因子を調査した。ｐ値＜０．０５を統計学的有意性を示すレベルとした。
【0105】
ノンパラメトリック（クラスカル・ウォリス）ＡＮＯＶＡ検定を使用して、全７つの含めた試験病態群（大腸内視鏡検査結果による診断に従ってグループ分けした）間で測定されたＶＯＣレベル（イオンとして表されるＶＯＣ）を比較した。これは、７つの患者群のいずれかが、群間を差別化する点で統計学的に有意なＶＯＣの存在量を含有するかどうかを決定するために行われた。ｐ値＜０．０５を統計学的有意性を示すレベルとした。この基本的な統計分析は、統計ソフトウェアＳＰＳＳ（バージョン２５、ＩＢＭ）を使用して行った［１８］。
【0106】
ピアソンの相関係数（絶食時間の場合）を用いて、および腫瘍Ｔ期比較の場合、ＶＯＣ存在量の傾向をプロットすることによって、ＶＯＣ存在量に対する何らかの交絡影響、例えば、絶食時間および腫瘍Ｔ期を確立するためのさらなる調査を必要とする臨床パラメータを調査した。これは、ＳＰＳＳ（バージョン２５、ＩＢＭ）およびＭｉｃｒｏｓｏｆｔ Ｅｘｃｅｌ ｖ１６．４３を使用して行った。
【0107】
機械学習予測モデル
Ｉｍｐｅｒｉａｌ Ｃｏｌｌｅｇｅ Ｌｏｎｄｏｎの高性能コンピュータ設備を利用して機械学習パイプラインを実行して、各患者の呼気試料中の未同定の特徴（各試料で１０２４個の特徴を同定した）の全存在量データと、各患者の広範囲なメタデータとを処理した。データを正規化し、分散を安定化し、機械学習パイプラインの一部として対数変換した。ランダムフォレスト、アルファネット、ＳＶＭ、ラッソおよびｅｌａｓｔｉｃ機械学習予測方法を独立して使用して、病態群のあらゆる組合せおよび順列を比較した。年齢がＶＯＣデータを交絡させているかどうかを調査するために、４０～５９歳、４５～６５歳、５０～６９歳および７０～８９歳の患者、ならびに全年齢の患者についても同じ分析を繰り返した。予測モデルでは、群間の広範囲の臨床変数を考慮に入れた。これらには、患者因子、すなわち、年齢、絶食時間数、ＢＭＩ、民族的起源、性別、喫煙状態、毎週のアルコール摂取、大腸内視鏡検査／外科的切除前に摂取した腸用調製物の種類、およびＣＲＣの家族歴を含めた。試料採取関連因子、すなわち、試料採取前にＴＤチューブを洗浄した方法（標準ＴＣ２０調整ユニットを使用するか、またはＰＴＲ－ＭＳ機器自体を使用する）、調整から呼気採取までのＴＤチューブの保存時間、ＭＳ分析までの試料採取後の保存時間、およびＴＤチューブを冷凍庫に保存した日数（該当する場合）も含めた。転帰に直接関連する因子、例えば、大腸内視鏡検査の理由、試料採取場所、および大腸内視鏡検査所見に関連する任意のデータを予測モデルから除外した。回答が不均一すぎることから、過去の病歴および投薬の詳細はモデルに入力しなかった。
Ｉｍｐｅｒｉａｌ Ｃｏｌｌｅｇｅ Ｌｏｎｄｏｎの高性能コンピュータ設備を利用して機械学習パイプラインを実行して、各患者の呼気試料中の未同定の特徴（各試料で１０２４個の特徴を同定した）の全存在量データと、各患者の広範囲なメタデータとを処理した。データを正規化し、分散を安定化し、機械学習パイプラインの一部として対数変換した。ランダムフォレスト、アルファネット、ＳＶＭ、ラッソおよびｅｌａｓｔｉｃ機械学習予測方法を独立して使用して、病態群のあらゆる組合せおよび順列を比較した。年齢がＶＯＣデータを交絡させているかどうかを調査するために、４０～５９歳、４５～６５歳、５０～６９歳および７０～８９歳の患者、ならびに全年齢の患者についても同じ分析を繰り返した。予測モデルでは、群間の広範囲の臨床変数を考慮に入れた。これらには、患者因子、すなわち、年齢、絶食時間数、ＢＭＩ、民族的起源、性別、喫煙状態、毎週のアルコール摂取、大腸内視鏡検査／外科的切除前に摂取した腸用調製物の種類、およびＣＲＣの家族歴を含めた。試料採取関連因子、すなわち、試料採取前にＴＤチューブを洗浄した方法（標準ＴＣ２０調整ユニットを使用するか、またはＰＴＲ－ＭＳ機器自体を使用する）、調整から呼気採取までのＴＤチューブの保存時間、ＭＳ分析までの試料採取後の保存時間、およびＴＤチューブを冷凍庫に保存した日数（該当する場合）も含めた。転帰に直接関連する因子、例えば、大腸内視鏡検査の理由、試料採取場所、および大腸内視鏡検査所見に関連する任意のデータを予測モデルから除外した。回答が不均一すぎることから、過去の病歴および投薬の詳細はモデルに入力しなかった。
【0108】
受信者動作特性（ＲＯＣ）曲線を使用して、結腸直腸疾患を有する者と有しない者とを分類する際の診断検査の精度を決定した。２５回の実行、すなわち、分割間の再シャッフリングを伴う５倍層別化Ｋ倍分割の５回の反復に基づいて、ＲＯＣ曲線を生成した。これは、試料をシャッフルし、次いで、５つの群に分割したことを意味する。次いで、各群を試験セットとして順に使用したのに対して、他の４つは訓練セットであった。特徴選択およびモデル構築（機械学習）を毎回訓練セット（データの８０％）に対して行い、次いで、試験セット（データの２０％）に適用して統計を生成した。これを５回繰り返し、次いで、様々な実行からの結果を平均して、ＲＯＣ曲線および誤差推定値を得た。この分析方法を選択したため、データを分割するたびに、有意な特徴の選択はわずかに変動した。
【0109】
予測／有意な特徴として任意の所与の特徴が選択された平均回数を特徴選択スコアとして表示した。データがどのように分割されたかにかかわらず、特徴が差別化特徴となるように独立して選択された場合、選択スコアはさらに高くなる。したがって、スコアが高くなることは、当該の特徴が、偶然の発見とは対照的に、ＣＲＣと非ＣＲＣとに関する真の特徴差別化マーカーである可能性がさらに高いことを意味した。
【0110】
さらに、ランダムフォレスト（ＲＦ）法の場合、各特徴が予測モデルに与える寄与度をＲＦスコアによって表した。予測モデルの生成に寄与するあらゆる特徴のスコアは、常に合計１になる（定義による）。したがって、最も高いスコアリング特徴は、比較群を差別化することに関して最も重要であることを表した。その特徴（ジニ重要度としても知られる）によってもたらされる基準の正規化された総減少を計算することによって、スコアを計算した［１９］。
【0111】
結果
患者群の割当て
患者が参加日に受けた大腸内視鏡検査の所見に従って、患者をグループ分けした。良性病態群は、軽微な非炎症性所見、すなわち、痔核、良性非炎症性肛門裂傷、憩室性疾患または良性憩室狭窄を有した。炎症性腸疾患（ＩＢＤ）群は、いずれかの重症度の潰瘍性大腸炎（ＵＣ）、クローン病、不明の大腸炎、または感染性大腸炎からなった。一部の患者は、その記録ではＩＢＤの病歴を有したが、大腸内視鏡検査では正常であり、生検も正常であった。これらの患者を正常群に割り当てた。Ｂｒｉｔｉｓｈ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ｇａｓｔｒｏｅｎｔｅｒｏｌｏｇｙのポリープ監視ガイドライン２００２、および２０１７年の無茎性鋸歯状ポリープに関するさらに近年のガイダンス［２０、２１］から採用された基準を使用して、ポリープをＣＲＣの発生の高リスク、中リスクおよび低リスクに層別化した。
患者群の割当て
患者が参加日に受けた大腸内視鏡検査の所見に従って、患者をグループ分けした。良性病態群は、軽微な非炎症性所見、すなわち、痔核、良性非炎症性肛門裂傷、憩室性疾患または良性憩室狭窄を有した。炎症性腸疾患（ＩＢＤ）群は、いずれかの重症度の潰瘍性大腸炎（ＵＣ）、クローン病、不明の大腸炎、または感染性大腸炎からなった。一部の患者は、その記録ではＩＢＤの病歴を有したが、大腸内視鏡検査では正常であり、生検も正常であった。これらの患者を正常群に割り当てた。Ｂｒｉｔｉｓｈ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ｇａｓｔｒｏｅｎｔｅｒｏｌｏｇｙのポリープ監視ガイドライン２００２、および２０１７年の無茎性鋸歯状ポリープに関するさらに近年のガイダンス［２０、２１］から採用された基準を使用して、ポリープをＣＲＣの発生の高リスク、中リスクおよび低リスクに層別化した。
【0112】
低リスクポリープ患者は、低悪性度の異形成を伴う１～２個の小さい（１ｃｍ未満）管状腺腫、または異形成を伴わない１ｃｍ未満の無茎性鋸歯状ポリープ（ＳＳＰ）を有する患者であった。中リスクポリープ患者は、低悪性度の異形成を伴う３～４個の小さい管状腺腫、または低悪性度の異形成を伴う１ｃｍ超の少なくとも１つの腺腫、または異形成を伴わない１ｃｍ超のＳＳＰを有する患者であった。高リスクポリープ患者は、５個以上の腺腫、または少なくとも１つが１ｃｍ以上である３個以上の腺腫、または高悪性度の異形成を伴う何らかの腺腫、または何らかの絨毛変化を伴う何らかの腺腫（腺管繊毛腺腫を含む）、または異形成の証拠を伴う何らかのＳＳＰを有する患者であった。
【0113】
ＣＲＣ患者はいずれも結腸直腸腺癌を有し、腫瘍のサイズ、部位、グレードおよびＴＮＭ期を記録した。ポリポーシス患者は、ポリポーシスの既存の診断（結腸切除術が拒絶された家族性腺腫性ポリポーシス（ＦＡＰ）、鋸歯状ポリポーシス、リンチ症候群、若年性ポリポーシスまたはＭＵＹＴＨ関連ポリポーシス）を有する患者であった。これは、一部の患者ではその日の大腸内視鏡検査で１００個を超えるポリープが存在していたが、他の患者は、主に非常に頻繁な監視およびポリープ切除のために１つまたは２つのポリープしか有さず、かなりの数の患者が既に結腸の一部の切除を受けていたため、不均一な患者群であった。一部の患者は、上部消化管ポリープも有した可能性があった。この群内の大腸内視鏡検査所見のばらつき、および多くのポリープを有する患者ではＣＲＣを確実に除外することが困難であることから、ポリポーシス群を統計分析から除外した。
【0114】
大腸内視鏡検査所見
ＧＣ－ＭＳによって、１４４４例の患者の呼気試料を分析した（診断については表１を参照）。１６２例がＣＲＣ（１１％）を有し、６３１例（４３．７％）がポリープを有した。上記で説明したように、ポリポーシス群は小さく、非常に不均一であったため、その後の分析から除外した。したがって、１４３２例の患者を統計分析に含めた（特に明記しない限り）。
ＧＣ－ＭＳによって、１４４４例の患者の呼気試料を分析した（診断については表１を参照）。１６２例がＣＲＣ（１１％）を有し、６３１例（４３．７％）がポリープを有した。上記で説明したように、ポリポーシス群は小さく、非常に不均一であったため、その後の分析から除外した。したがって、１４３２例の患者を統計分析に含めた（特に明記しない限り）。
【0115】
最も顕著な所見に従って、大腸内視鏡診断を決定した。診断群の階層は、ＣＲＣ、ポリポーシス、高リスクポリープ、中リスクポリープ、低リスクポリープ、ＩＢＤ、良性病変、正常であった。これは、患者がＩＢＤおよびポリープを有する場合、それが活動性ＩＢＤであるかどうかにかかわらず、患者が適切なポリープ群に入れられたことを意味する。同様に、高リスクポリープに分類された患者は、憩室症または痔核を有する可能性もある。活動性ＩＢＤは呼気中のＶＯＣを変化させ得ることが知られており［２２］、そのため、これは交絡因子であり得るが、実際にはポリープとＩＢＤとの間の交差はほとんどなく、１３例の患者に影響を及ぼしたのみであった。
【0116】
背景因子
対照群（ｎ＝１２７０）には、ＣＲＣ群（ｎ＝１６２）との統計的比較のために組み合わせた全陽性対照および全陰性対照を含めた。この試験の登録者の５７．８％は男性であり、ＣＲＣ群と対照群との間で性別分布に有意差はなかった。ＣＲＣ患者は、それぞれ６３歳と比較して６６．５歳で、対照患者よりも有意に高齢であった（ｐ＜０．００１）。患者の大部分は英国またはヨーロッパ系の白人であり、大部分は非喫煙者であり、アルコールを現在消費しており、ＢＭＩの中央値は２６であった。ＣＲＣ群と対照群との間でこれらの変数の分布の間に統計学的に有意な差はなかった。ＣＲＣ群および対照群の絶食時間の中央値は類似していたが、群間に統計学的に有意な差があり、ＣＲＣ群の方が短い時間絶食した（ｐ＜０．００１）。大部分の患者は、大腸内視鏡検査または手術室での処置の前に腸用調製物としてＭｏｖｉｐｒｅｐを服用した。主に、比較的狭い範囲の腸用調製物を手術室前患者に使用したため、および３７例のＣＲＣ患者が呼気検査前に腸用調製物を服用しなかったため、癌群と対照群との間で腸用調製物分布に有意差があった（ｐ＜０．００１）。「大腸内視鏡検査／来院の理由」および「試料採取された場所」の結果は、有意な割合のＣＲＣ患者が手術室からの登録に由来したため、ＣＲＣ群と対照群との間で統計学的に有意であった。
対照群（ｎ＝１２７０）には、ＣＲＣ群（ｎ＝１６２）との統計的比較のために組み合わせた全陽性対照および全陰性対照を含めた。この試験の登録者の５７．８％は男性であり、ＣＲＣ群と対照群との間で性別分布に有意差はなかった。ＣＲＣ患者は、それぞれ６３歳と比較して６６．５歳で、対照患者よりも有意に高齢であった（ｐ＜０．００１）。患者の大部分は英国またはヨーロッパ系の白人であり、大部分は非喫煙者であり、アルコールを現在消費しており、ＢＭＩの中央値は２６であった。ＣＲＣ群と対照群との間でこれらの変数の分布の間に統計学的に有意な差はなかった。ＣＲＣ群および対照群の絶食時間の中央値は類似していたが、群間に統計学的に有意な差があり、ＣＲＣ群の方が短い時間絶食した（ｐ＜０．００１）。大部分の患者は、大腸内視鏡検査または手術室での処置の前に腸用調製物としてＭｏｖｉｐｒｅｐを服用した。主に、比較的狭い範囲の腸用調製物を手術室前患者に使用したため、および３７例のＣＲＣ患者が呼気検査前に腸用調製物を服用しなかったため、癌群と対照群との間で腸用調製物分布に有意差があった（ｐ＜０．００１）。「大腸内視鏡検査／来院の理由」および「試料採取された場所」の結果は、有意な割合のＣＲＣ患者が手術室からの登録に由来したため、ＣＲＣ群と対照群との間で統計学的に有意であった。
【0117】
内視鏡検査ユニットでは、試験は、主にＢＣＳＰ患者を対象とした。ＢＣＳＰ大腸内視鏡検査では３０個のＣＲＣが検出され、ＢＣＳＰ患者からのＣＲＣ捕捉率は４．５％であり、文献よりも低かった［１３］。これは、２ＷＷ患者群のＣＲＣ捕捉率よりもわずかに低かった（９６の大腸内視鏡検査のうち５＝５．２％）。他のＣＲＣは、監視（ｎ＝３）、緊急症状（２ＷＷではない）（ｎ＝４）、およびポリープ除去群の再スコープ（ｒｅ－ｓｃｏｐｅ）（ｎ＝１）で検出され、日常的な症状群では検出されなかった。試験のために事前に特定され、強化されたコホートを表す癌症例の残り（ｎ＝１１９）については、手術室前に試料採取した。予測通り、ＢＣＳＰ群およびポリープ監視群から、最も多くのポリープ患者が得られた。ポリープ捕捉率はＢＣＳＰ患者では６３％であり、文献よりも高かった（この計算には、大腸内視鏡検査でポリープも認められた１７例のＢＣＳＰ診断ＣＲＣ患者を含めた）［１３］。
【0118】
過去の病歴および投薬使用も記録した。ＣＲＣ群では、過去にＣＲＣを有した患者の数に統計学的に有意な差があった。したがって、これらの１３例の患者は、ＣＲＣ内腔再発を示した（場合によっては腸外の再発に加えて）。ＣＲＣ群に関する他の統計学的に有意に増加した併存症因子は、既知の心疾患の有病率、緩下剤の使用、最近の抗生物質の使用、およびワルファリン（または他の抗凝固薬）の使用であった。他の併存症および使用された投薬は、ＣＲＣ群と対照群との間で同等であった（表２を参照）。
【0119】
結腸直腸癌患者の臨床詳細
ＣＲＣ患者全例について、癌特異的詳細を記録した。大部分のＣＲＣは左側（６２％）であり、半数超（６４％）が末期癌Ｔ３およびＴ４であり、主にＮスコアが０～１であり、主に転移がなかった。腫瘍のサイズの範囲は、６ｍｍ～１３０ｍｍ、サイズの中央値は３８．５ｍｍ（最大腫瘍直径）であった。８０％が中等度に分化した腺癌であった。
ＣＲＣ患者全例について、癌特異的詳細を記録した。大部分のＣＲＣは左側（６２％）であり、半数超（６４％）が末期癌Ｔ３およびＴ４であり、主にＮスコアが０～１であり、主に転移がなかった。腫瘍のサイズの範囲は、６ｍｍ～１３０ｍｍ、サイズの中央値は３８．５ｍｍ（最大腫瘍直径）であった。８０％が中等度に分化した腺癌であった。
【0120】
ＣＲＣの診断経路は、ＣＲＣがどの病期であったかに影響を及ぼした。ＢＣＳＰでは、捕捉されたＣＲＣはＴ期に関して非常に均一に分布していたが、早期癌の割合はこの群では他のどの群よりも高かった（ＢＣＳＰ癌の４８％がＴ期１または２であった）。これは、手術室経路を介して登録されたＣＲＣ患者とは対照的であった。これらの患者は症候性である傾向があり、非常に高い割合（７２％）がＴ期３または４の癌を有した。これは、ＢＣＳＰが無症候性個体に対して大腸内視鏡検査を行うことを目的としていることを考慮すると、予測される所見であった。ＣＲＣと診断された患者では、その年齢は、その患者が診断されたＴ期と必ずしも相関していないようであった。
【0121】
試料処理時間
試料採取前の洗浄したＴＤチューブの保存時間、およびＧＣ－ＭＳによる分析前のＴＤチューブを用いた呼気試料の保存時間を表３に詳述する。全試料について、採取前（ｐ＝０．８４）または採取後（ｐ＝０．９３）のＴＤチューブの保存に関して、クラスカル・ウォリス比較（ＩＢＭ、ＳＰＳＳ統計バージョン２５）では７つの病態群間に有意差はなかった。採取前にＴＤチューブを凍結しなかったが、採取後、機器の停止時間／利用不可能のため、分析前に１９９個のＴＤチューブを１～１１４日間（中央値１７日、標準偏差４０日）凍結した。凍結チューブについても、ＣＲＣ群と対照群との間で採取後保存時間に有意差はなかった（ｐ＝０．２３）。患者試料に使用したチューブ（患者１例当たり４つのチューブ）はいずれも、常に同時に調整／洗浄した。
試料採取前の洗浄したＴＤチューブの保存時間、およびＧＣ－ＭＳによる分析前のＴＤチューブを用いた呼気試料の保存時間を表３に詳述する。全試料について、採取前（ｐ＝０．８４）または採取後（ｐ＝０．９３）のＴＤチューブの保存に関して、クラスカル・ウォリス比較（ＩＢＭ、ＳＰＳＳ統計バージョン２５）では７つの病態群間に有意差はなかった。採取前にＴＤチューブを凍結しなかったが、採取後、機器の停止時間／利用不可能のため、分析前に１９９個のＴＤチューブを１～１１４日間（中央値１７日、標準偏差４０日）凍結した。凍結チューブについても、ＣＲＣ群と対照群との間で採取後保存時間に有意差はなかった（ｐ＝０．２３）。患者試料に使用したチューブ（患者１例当たり４つのチューブ）はいずれも、常に同時に調整／洗浄した。
【0122】
初期単変量統計の結果
呼気中の１０２４個の特徴（ＶＯＣ）を同定し、それらのピーク面積カウントをＭＳＨｕｂプログラムによって集計した［１５、１６］。
呼気中の１０２４個の特徴（ＶＯＣ）を同定し、それらのピーク面積カウントをＭＳＨｕｂプログラムによって集計した［１５、１６］。
【0123】
まず、クラスカル・ウォリス検定を行って、７つの患者群のいずれかが、群間を差別化する点で統計学的に有意なＶＯＣの存在量を含有するかどうかを決定した。差別化のために２９１個のイオンを見出した（ｐ＜０．０５）。
【0124】
ＣＲＣ（ｎ＝１６２）患者対対照（ｎ＝１２７０）患者について、マン・ホイットニーのＵ分析を行った。差別化のために３３６個の特徴（イオン）を見出した（ｐ＜０．０５）。クラスカル・ウォリス検定によって識別的であるとして検出された特徴の９５％が、マン・ホイットニーのＵ分析によって見出された特徴と重複しており、ほとんどの場合、癌群が有意差を構成していることが示唆された。したがって、臨床メタデータも変数として組み込んだ高度な機械学習予測モデルを使用して、各群を詳細に調べた。
【0125】
機械学習予測モデルの結果－ＣＲＣ対非ＣＲＣ
行われた第１の機械学習分析では、ＧＣ－ＭＳデータを使用して、ＣＲＣ患者（ｎ＝１６２）由来のあらゆる検出されたＶＯＣと、非ＣＲＣ（対照）患者（ｎ＝１２７０）由来のあらゆる検出されたＶＯＣとを比較した。ＣＲＣ対非ＣＲＣの予測のための最も強力なモデルは機械学習ｅｌａｓｔｉｃ法であり、これにより、０．７７（＋－０．０２）の感度、０．８７（＋－０．０１）の特異度、０．９７（＋－０．００）の陰性適中率、および０．８６（＋－０．０１）の精度でＣＲＣ患者を予測することができた。受信者動作曲線下面積（ＲＯＣ）は０．８７（＋－０．０１）であった。図１を参照されたい。
行われた第１の機械学習分析では、ＧＣ－ＭＳデータを使用して、ＣＲＣ患者（ｎ＝１６２）由来のあらゆる検出されたＶＯＣと、非ＣＲＣ（対照）患者（ｎ＝１２７０）由来のあらゆる検出されたＶＯＣとを比較した。ＣＲＣ対非ＣＲＣの予測のための最も強力なモデルは機械学習ｅｌａｓｔｉｃ法であり、これにより、０．７７（＋－０．０２）の感度、０．８７（＋－０．０１）の特異度、０．９７（＋－０．００）の陰性適中率、および０．８６（＋－０．０１）の精度でＣＲＣ患者を予測することができた。受信者動作曲線下面積（ＲＯＣ）は０．８７（＋－０．０１）であった。図１を参照されたい。
【0126】
陽性対照および陰性対照の両方から非ＣＲＣ患者群を構成した。陰性対照（内視鏡検査で正常な結腸を有する）には３５７例を含めた。内視鏡検査で良性疾患、ＩＢＤまたは低／中／高リスクポリープを有する陽性対照には９１３例を含めた。
【0127】
図１のこのＲＯＣ曲線は、再シャッフリングを伴う５倍層別化Ｋ倍分割の５サイクルの交差検証法の結果に基づいて計算した。これは、ＲＯＣ曲線が、それぞれわずかに異なる特徴選択および機械学習モデルを有する個々の実行からのＲＯＣ曲線の平均（ａｖｅｒａｇｅ）（平均（ｍｅａｎ））であったことを意味する。個々のサイクルごとの曲線下面積（ＡＵＣ）が要所に示されている。機械学習アルゴリズムによって決定された場合、最大９９個の特徴を使用してこのＲＯＣ曲線が生成され、「特徴」は、個々のイオンだけでなく、個々の臨床変数、すなわち、各群の分離に寄与した任意の成分も指す。使用された特徴の数は、ＲＦ選択スコア（任意の所与の特徴が方法のために選択された平均回数）によって実証され、１のスコアは、当該の特徴が１００％の確率で選択されたことを意味する。
【0128】
上位２５個の化学的特徴、およびＣＲＣ対非ＣＲＣの最も高い識別スコアを達成した２つの臨床的特徴を表４に列挙する。これらは、ＲＯＣ曲線の作成に最も大きく寄与した特徴であった（図１）。ＲＦ選択およびＡＮＯＶＡの両方を使用して特徴をランク付けしたため、どの方法を選択したかに応じて上位２５個のイオンのリストがわずかに異なっていた。これは、ＡＮＯＶＡは各特徴を一度に１つずつ処理し、特徴相互相関または他の情報を考慮に入れなかったが、ＲＦは特徴の集合全体に基づいてモデルを構築し、したがって、特徴相互作用を考慮に入れることができたため、予測された。両リストの特徴を照合した。得られた質量スペクトルを、ＮＩＳＴデータベースによって示唆された可能な一致と比較することによって、特徴を同定した［１７］。２つの質量スペクトルがイオンの同じ分布および強度を示した場合、これは一致しており、化合物を良好な信頼度で同定することができた。不完全であるが近いスペクトル一致がある場合、化合物同定は暫定的であった。
【0129】
ＧＣ－ＭＳ分析デコンボリューション中、任意の所与の保持時間で、異なる断片化パターンを有する２つ（またはそれ以上）のピークにピークを分割することができた。表４の「ピークのパーセンテージ」の列は、この新たなデコンボリューションされたピークによって元のピークがどれだけ説明されたかを示している。パーセンテージが低いほど、このピークの寄与が少なく、分解が少なかった。値が１００％であれば、単一のピークが存在し、完全に分解された。元のピークの２０％未満に寄与したピークは除外した。
【0130】
２つの異なる機械学習予測モデル（ＡＮＯＶＡおよびＲＦ）からの２５個の上位の癌差別化イオンの構成リスト（表４）から、短いリストを作成した。以下の基準により、これらの短い列挙されたイオンを手動で選択した：（ｉ）内因性と見なすことができた（ｉｉ）ＣＲＣへの関与を説明し得る生理学的役割を有した。３－メチル－ブタンニトリルは、タバコ植物に存在するために潜在的に重要な化合物とは考えられず［２３］、ＣＯＢＲＡデータセットの照合につながった。マン・ホイットニーのＵ検定を使用して非喫煙者（ｎ＝７８１）と比較して、喫煙者（ｎ＝１８５）では、この化合物は有意に高い存在量で存在した（ｐ＝０００００９）。ＮＩＳＴライブラリを使用したこの化合物の同定は、本発明者らが良好なスペクトル重複を得たため、良好な信頼度を示した。したがって、３－メチル－ブタンニトリルは、潜在的なＣＲＣマーカーとして除外された。表５は、さらなる調査のための潜在的なＶＯＣバイオマーカーとして提示された１５個のイオンをそれらの統計的スコアリングとともに詳述している。データセットにこれらの上位１５個の特徴のみを分離して適用すると、０．８３のＡＵＣおよび０．７９～０．８６の９５％信頼区間を有するＲＯＣ曲線が得られた（図２を参照）。
【0131】
ＣＲＣ対結腸直腸病理分析なし
ＣＲＣ群（ｎ＝１６２）対正常／良性結腸直腸病態群のみ（ｎ＝５４５）について、上記で行ったのと同じ機械学習分析を繰り返した。この群は、正常な大腸内視鏡検査または良性所見、例えば、痔核、憩室性疾患または良性非ＩＢＤ関連肛門裂傷のいずれかを有した。興味深いことに、ＲＦ選択を使用して得られた上位２５個の特徴のうち２３個は、上記のさらに大きなＣＲＣ対非ＣＲＣ比較の上位２５個の特徴と重複しており、発見されたマーカーが真にＣＲＣ特異的であり得、ＩＢＤおよびポリープなどの他の結腸直腸病変による影響を受けない可能性があることが示唆された。既存のリストになかった２つの新たなＶＯＣは、ＣＲＣ対非ＣＲＣ比較で見られる他のフッ素化化合物と同様にペンタフルオロエタン（表４を参照）、および２－メチル－２－プロパノールであった。ＣＲＣについて上位１５個の識別イオンの各々を、それらの化学基内で詳細に調べた。
ＣＲＣ群（ｎ＝１６２）対正常／良性結腸直腸病態群のみ（ｎ＝５４５）について、上記で行ったのと同じ機械学習分析を繰り返した。この群は、正常な大腸内視鏡検査または良性所見、例えば、痔核、憩室性疾患または良性非ＩＢＤ関連肛門裂傷のいずれかを有した。興味深いことに、ＲＦ選択を使用して得られた上位２５個の特徴のうち２３個は、上記のさらに大きなＣＲＣ対非ＣＲＣ比較の上位２５個の特徴と重複しており、発見されたマーカーが真にＣＲＣ特異的であり得、ＩＢＤおよびポリープなどの他の結腸直腸病変による影響を受けない可能性があることが示唆された。既存のリストになかった２つの新たなＶＯＣは、ＣＲＣ対非ＣＲＣ比較で見られる他のフッ素化化合物と同様にペンタフルオロエタン（表４を参照）、および２－メチル－２－プロパノールであった。ＣＲＣについて上位１５個の識別イオンの各々を、それらの化学基内で詳細に調べた。
【0132】
エステル
ＶＯＣ１、８、９および１２をプロピオン酸プロピル、酢酸アリル、酢酸アリルと同様の重複するエステル、およびメチル２－ブチノエートとして暫定的に同定した。得られたエステルの４つ全部は、ＣＲＣを有しない患者（ｎ＝１２７０）と比較して、ＣＲＣを有する患者（ｎ＝１６２）の呼気中に有意に高い存在量で存在した。両群についてイオンピーク面積カウントを表６に示し、各群における分布の代表的な箱ひげ図を図３Ａ～図３Ｄに示す。
ＶＯＣ１、８、９および１２をプロピオン酸プロピル、酢酸アリル、酢酸アリルと同様の重複するエステル、およびメチル２－ブチノエートとして暫定的に同定した。得られたエステルの４つ全部は、ＣＲＣを有しない患者（ｎ＝１２７０）と比較して、ＣＲＣを有する患者（ｎ＝１６２）の呼気中に有意に高い存在量で存在した。両群についてイオンピーク面積カウントを表６に示し、各群における分布の代表的な箱ひげ図を図３Ａ～図３Ｄに示す。
【0133】
硫黄化合物
ＶＯＣ２をジメチルスルフィドとして同定し、得られた質量スペクトルとＮＩＳＴデータベースとは良好に一致した。これは、Ｃ２Ｈ６Ｓ２の化学式と、６３のｍ／ｚとを有する。ジメチルスルフィドは、ＣＲＣを有しない患者（ｎ＝１２７０）と比較して、ＣＲＣを有する患者（ｎ＝１６２）の呼気中に有意に高い存在量で存在することが分かった。両群について２つの試験群について得られたピーク面積カウントを表７に示し、各群における分布の代表的な箱ひげ図を図４に示す。箱ひげ図は、ジメチルスルフィドの存在量はＣＲＣ患者の方が高かったが、いくらかの重複があったことを示す。
ＶＯＣ２をジメチルスルフィドとして同定し、得られた質量スペクトルとＮＩＳＴデータベースとは良好に一致した。これは、Ｃ２Ｈ６Ｓ２の化学式と、６３のｍ／ｚとを有する。ジメチルスルフィドは、ＣＲＣを有しない患者（ｎ＝１２７０）と比較して、ＣＲＣを有する患者（ｎ＝１６２）の呼気中に有意に高い存在量で存在することが分かった。両群について２つの試験群について得られたピーク面積カウントを表７に示し、各群における分布の代表的な箱ひげ図を図４に示す。箱ひげ図は、ジメチルスルフィドの存在量はＣＲＣ患者の方が高かったが、いくらかの重複があったことを示す。
【0134】
アルカン
ＶＯＣ３、１１および１５をそれぞれ２つの未同定のアルカンおよび３－エチル－ヘキサンとして同定した。これらのアルカンの３つ全部は、非ＣＲＣ患者よりもＣＲＣ患者の方が有意に低かった。ただし、ＧＣ－ＭＳを使用した質量スペクトルは（ＶＯＣ３および１１の質量スペクトルによって実証されるように）非常に類似しているため、アルカンを同定することは困難であることは有名であり、そのため、スペクトルのみでは明確な同定を与えることができるほど十分ではない。これを助けるために、Ｃ８～Ｃ２０（オクタン、ノナン、デカンなど）の１２個の直鎖アルカンの標準的な混合物をＧＣ－ＭＳによって分析して、同定目的のための特定の保持時間を得た。保持時間は、揮発性と、カラムに対する親和性とに依存し、揮発性化合物が多ければ保持時間が短くなる。アルカン標準の保持時間は、予測通り、分子の揮発性が低くなるにつれて順番にアライメントした。ＣＯＢＲＡ試験で発見された２つの未同定のアルカンの保持時間ピークは、Ｃ１３アルカンおよびＣ１４アルカンの保持時間ピークの中間に位置した。これにより、それらがＣ１４アルカンである可能性が非常に高くなるが、分岐した炭素鎖を有し、それらの立体化学のためにわずかに保持性が低いため、それらをＣ１４非分岐アルカンよりもわずかに早くカラムから溶出させる。したがって、結論は、両ＶＯＣがＣ１４の分岐鎖アルカンである可能性が高いということであった。
ＶＯＣ３、１１および１５をそれぞれ２つの未同定のアルカンおよび３－エチル－ヘキサンとして同定した。これらのアルカンの３つ全部は、非ＣＲＣ患者よりもＣＲＣ患者の方が有意に低かった。ただし、ＧＣ－ＭＳを使用した質量スペクトルは（ＶＯＣ３および１１の質量スペクトルによって実証されるように）非常に類似しているため、アルカンを同定することは困難であることは有名であり、そのため、スペクトルのみでは明確な同定を与えることができるほど十分ではない。これを助けるために、Ｃ８～Ｃ２０（オクタン、ノナン、デカンなど）の１２個の直鎖アルカンの標準的な混合物をＧＣ－ＭＳによって分析して、同定目的のための特定の保持時間を得た。保持時間は、揮発性と、カラムに対する親和性とに依存し、揮発性化合物が多ければ保持時間が短くなる。アルカン標準の保持時間は、予測通り、分子の揮発性が低くなるにつれて順番にアライメントした。ＣＯＢＲＡ試験で発見された２つの未同定のアルカンの保持時間ピークは、Ｃ１３アルカンおよびＣ１４アルカンの保持時間ピークの中間に位置した。これにより、それらがＣ１４アルカンである可能性が非常に高くなるが、分岐した炭素鎖を有し、それらの立体化学のためにわずかに保持性が低いため、それらをＣ１４非分岐アルカンよりもわずかに早くカラムから溶出させる。したがって、結論は、両ＶＯＣがＣ１４の分岐鎖アルカンである可能性が高いということであった。
【0135】
３つのアルカンはいずれも、ＣＲＣを有しない患者（ｎ＝１２７０）と比較して、ＣＲＣを有する患者（ｎ＝１６２）の呼気中に有意に低い存在量で存在することが分かった。２つの試験群について得られたピーク面積カウントを表８に示し、各群における分布の代表的な箱ひげ図を図５Ａ～図５Ｃに示す。
【0136】
アルコール
ＶＯＣ４、５、１０および１３をそれぞれ１，３－ジオキソラン－２－メタノール、２－フェノキシ－エタノール、２，２，４－トリメチル－３－ペンタノール、および１－ウンデカノールとして同定した。これらはいずれもアルコールであり、特にＶＯＣ４、５および１４の場合、いずれも対応するＮＩＳＴライブラリ質量スペクトルとの良好な一致を有し、それらの暫定的な同一性をさらに確実にした。
ＶＯＣ４、５、１０および１３をそれぞれ１，３－ジオキソラン－２－メタノール、２－フェノキシ－エタノール、２，２，４－トリメチル－３－ペンタノール、および１－ウンデカノールとして同定した。これらはいずれもアルコールであり、特にＶＯＣ４、５および１４の場合、いずれも対応するＮＩＳＴライブラリ質量スペクトルとの良好な一致を有し、それらの暫定的な同一性をさらに確実にした。
【0137】
ＶＯＣ４および１０は、ＣＲＣを有しない患者（ｎ＝１２７０）と比較して、ＣＲＣを有する患者（ｎ＝１６２）の呼気中に有意に高い存在量で存在することが分かった。ＶＯＣ５および１３は、ＣＲＣでは存在量が低いことが分かった。２つの試験群について得られたピーク面積カウントを表９に示し、各群における分布の代表的な箱ひげ図を図６Ａ～図６Ｄに示す。
【0138】
フェノール
ＶＯＣ１４をフェノールとして同定した。フェノールは、対照と比較してＣＲＣ患者では存在量が低いことが分かった。２つの試験群について得られたピーク面積カウントを表１０に示し、各群における分布の代表的な箱ひげ図を図７に示すエラー！参照元が見つかりません。
ＶＯＣ１４をフェノールとして同定した。フェノールは、対照と比較してＣＲＣ患者では存在量が低いことが分かった。２つの試験群について得られたピーク面積カウントを表１０に示し、各群における分布の代表的な箱ひげ図を図７に示すエラー！参照元が見つかりません。
【0139】
非芳香族環状炭化水素
ＶＯＣ６および７をシクロプロパンおよび３，４－ジメチル－１，５－シクロオクタジエンとして同定した。シクロプロパンおよび３，４－ジメチル－１，５－シクロオクタジエンはともに、ＣＲＣを有しない患者（ｎ＝１２７０）と比較して、ＣＲＣを有する患者（ｎ＝１６２）の呼気中に有意に高い存在量で存在することが分かった。２つの試験群について得られたピーク面積カウントを表１１に示し、各群における分布の代表的な箱ひげ図を図８Ａおよび図８Ｂに示す。
ＶＯＣ６および７をシクロプロパンおよび３，４－ジメチル－１，５－シクロオクタジエンとして同定した。シクロプロパンおよび３，４－ジメチル－１，５－シクロオクタジエンはともに、ＣＲＣを有しない患者（ｎ＝１２７０）と比較して、ＣＲＣを有する患者（ｎ＝１６２）の呼気中に有意に高い存在量で存在することが分かった。２つの試験群について得られたピーク面積カウントを表１１に示し、各群における分布の代表的な箱ひげ図を図８Ａおよび図８Ｂに示す。
【0140】
結論
この所見は、呼気中のＶＯＣの数と結腸直腸癌の存在との間の明確な関連を裏付けている。特に、結果は、大腸内視鏡検査のために、または手術室でのＣＲＣ切除のために入院している１４３２例の患者では、陽性対照および陰性対照からあらゆる病期のＣＲＣの存在を検出するために呼気を使用することができることを実証しており、ＲＯＣ曲線下面積は０．８７、感度は７７％、特異度は８７％、陰性適中率は９７％である。
この所見は、呼気中のＶＯＣの数と結腸直腸癌の存在との間の明確な関連を裏付けている。特に、結果は、大腸内視鏡検査のために、または手術室でのＣＲＣ切除のために入院している１４３２例の患者では、陽性対照および陰性対照からあらゆる病期のＣＲＣの存在を検出するために呼気を使用することができることを実証しており、ＲＯＣ曲線下面積は０．８７、感度は７７％、特異度は８７％、陰性適中率は９７％である。
【0141】
表５では、有意なＣＲＣバイオマーカーとして同定された１５個のＶＯＣには、ジメチルスルフィド、フェノール、ならびにエステル、アルコール、アルカンおよび非芳香族環状炭化水素化学物質クラスからの化合物が含まれていた。これらの１５個のＶＯＣはともに、呼気を使用して、陽性対照および陰性対照からＣＲＣの存在を予測することができ、ＲＯＣ曲線下面積は０．８３であった。したがって、結果は、結腸直腸癌の診断ツールとしての呼気ＶＯＣ検査の有望な可能性を示し、信頼性が高く非侵襲的なＣＲＣおよびポリープ検出のためのこの革新的で極めて許容可能なツールを臨床診療に実装するのに一歩近づける、さらに大規模な多施設試験の基礎を提供する。
【0142】
Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ
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【0143】
【表1】
【0144】
【表2-1】
【0145】
【表2-2】
【0146】
【表2-3】
【0147】
【表2-4】
【0148】
【表3】
【0149】
【表4-1】
【0150】
【表4-2】
【0151】
【表4-3】
【0152】
【表4-4】
【0153】
【表5】
【0154】
【表6】
【0155】
【表7】
【0156】
【表8】
【0157】
【表9】
【0158】
【表10】
【0159】
【表11】
【図1】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図3C】
【図3D】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図6A】
【図6B】
【図6C】
【図6D】
【図7】
【図8A】
【図8B】
【国際調査報告】