CN105177119A - 用于测定抗egfr抗体在癌症治疗中的功效的生物标记和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及基于基因表达产物的生物标记和方法,用于确定抗EGFR抗体在EGFR表达性癌症的治疗中的功效。本发明进一步涉及预测患有EGFR表达性癌症的患者对用特定抗EGFR抗体进行的治疗的敏感性或抵抗性。本发明优选涉及相应生物标记的鉴定，该生物标记允许更好地预测在具有KRAS野生型肿瘤的患者中用抗EGFR抗体治疗的临床结果。在本文中，本发明特别涉及抗EGFR抗体c225/西妥昔单抗及其在患有结肠直肠癌(CRC)的患者中的用途。

Description

用于测定抗EGFR抗体在癌症治疗中的功效的生物标记和方法
本申请是申请人于2010年6月15日提交的题为“用于测定抗EGFR抗体在癌症治疗中的功效的生物标记和方法”的中国专利申请201080027063.6的分案申请。
发明领域：
本发明涉及基于基因或基因表达产物的生物标记和方法,用于测定抗EGFR抗体在EGFR表达性癌症的治疗中的功效。本发明进一步涉及预测患有EGFR表达性癌症的患者对用特定抗EGFR抗体进行的治疗的敏感性或抵抗性。本发明优选涉及相应生物标记的鉴定，该生物标记允许更好地预测在具有KRAS野生型肿瘤的患者中用抗EGFR抗体治疗的临床结果。在本文中，本发明特别涉及抗EGFR抗体c225/西妥昔单抗及其在患有特别是结肠直肠癌(CRC)的患者中的用途。
发明背景
单克隆抗体广泛地用于癌症的治疗中。因为抗体是由国家卫生保健机构付费的昂贵药物，并且常导致不期望的副作用从而对患有严重和通常晚期疾病的患者造成额外的负担和压力，所以非常希望预先了解用特定抗体药物治疗特定患者是否可以真正改善或甚至治愈患者的状况。已存在几个临床和组织学参数可以用于预后特定药物和/或治疗方案是否可以成功用于治疗疾病。然而，已显示肿瘤极为常常地引发多种多样的遗传模式，该模式可随个体而改变。因此，可以改善第一患者的临床状况的特定药物或特定治疗在患有相同癌症的第二患者中可能会功效不高或无效。例如，患有结肠直肠癌的患者可能对某一特定抗体药物表现出不同的反应。在最糟的情况下，取决于不同遗传肿瘤模式和素质，一个特定患者组完全不响应药物，而另一个患者组引发令人满意的治疗应答。
尽管现代分子生物学和生物化学已揭示数百个基因的活性影响肿瘤细胞的行为、其分化状态、及其对某些治疗药物例如抗体的敏感性或抵抗性，但这些基因的状态通常不用于对药物疗法例行做出临床决定的目的。一个例外是在乳腺癌中使用ErbB2(Her2)蛋白质表达来选择施用Her2拮抗剂药物(Genentech)的患者。另一个例外是发现——EGFR表达肿瘤的KRAS基因突变与缺乏针对抗EGFR抗体的敏感性或应答相关(Allegra等人2009，JClinOncol[印刷前的电子版])。
需要可以利于选择用于治疗的患者的新预后和预测标记，以在临床中更佳地预测患者对于治疗例如小分子或生物分子药物的反应。患者样品的分类是癌症诊断和治疗的关键方面。患者对于治疗的反应与分子和遗传标记的联系可以开启在非应答患者上获得治疗发展的新机会，或基于更高的功效可靠性而从其他治疗选择中区分出治疗的适应症。进一步地，预先选择可能良好响应药物或药物联合或特定方案的患者，可以减少临床研究中需要的患者数目或加速完成临床开发计划需要的时间。
表皮生长因子受体(EGFR)及其下游信号效应物，主要是Ras/Raf/MAP激酶途径的成员，在正常和恶性上皮细胞生物学中均起重要作用(Normanno等人，Gene366，2-16(2006))，并且因此成为用于治疗开发的已确立的靶点。
已开发了识别且抑制EGFR的几种单克隆嵌合、人源化或全人单克隆抗体。此时已推向市场的2个抗体例子是西妥昔单抗(cetuximab,)和帕尼单抗(panitumumab,)。
已经证实在体外抑制EGF介导的肿瘤细胞生长且在体内抑制人结肠直肠肿瘤生长的抗EGFR抗体c225(西妥昔单抗)，嵌合IgG1，在2003年获得市场批准。它的序列首次公开于WO96/40210中。该抗体以及一般地所有抗EGFR抗体看起来首要的是与某些化学治疗剂(即多柔比星、阿霉素、紫杉醇和顺铂)协同作用，从而在异种移植物小鼠模型中体内根除人肿瘤(例如EP0667165)。此外，可以证实，抗EGFR抗体c225与第二人源化抗EGFR抗体马妥珠单抗(matuzumab，Mabh425)的组合在体外模型中显示协同作用，说明这2种抗体尽管针对相同受体但与受体上的不同表位结合(WO2004/032960)。
过去证实，在用抗EGFR抗体，包括西妥昔单抗，或相应的小分子抑制剂治疗的患者中约75％在开始治疗后非常快速发展或多或少严重的皮疹。尽管时常这是可耐受和可处理的，但约10％的患者由于严重症状而需要剂量中断和/或剂量减少，并且少数患者中止治疗。EGFR抑制剂的皮肤毒性与有利临床结果之间越来越明显的关联性使得皮疹的“达成”在治疗受益患者中成为一个期望的但又潜在令人讨厌的毒性，有时限制这些药物的应用。然而，在抗EGFR抗体治疗过程中皮疹的出现可以视为对所述抗体例如西妥昔单抗治疗的治疗应答的一个可靠替代标记。
然而，选择皮疹出现作为替代标记，因为在将药物施用于患者较长时间前鉴定一般不响应抗EGFR抗体治疗的癌症患者是不可能的，故该选择不是最佳的。
因此，发现在EGFR表达肿瘤中KRAS基因(密码子12/13)和基因产物的突变对EGFR抑制剂治疗转移性结肠直肠癌的不敏感性负责，可以被认为是在预测治疗成功与否方面的进步。WO2008/112269报道帕尼单抗，人抗EGFR抗体，仅在KRAS野生型肿瘤患者中是有效的。Khambata-Ford等人(2007，J.Clin.Oncol.25，3230)描述了带有表皮调节素(epiregulin)和双调蛋白高水平基因表达的肿瘤的转移性结肠直肠癌患者以及具有野生型KRAS肿瘤的患者更可能以西妥昔单抗治疗进行疾病控制。
尽管上述近期进展，癌症治疗中的一个主要挑战仍是，针对具体的治疗方案，基于病理遗传学和/或遗传学标记，选择患者以优化结果。在用抑制这些肿瘤生长的抗EGFR抗体治疗EGFR表达肿瘤的情况下，了解且更好地理解哪些患者能够响应用这些抗体进行的预期治疗，将会是有帮助的，特别是考虑到最近的发现——即使在KRAS野生型肿瘤组中，也并非所有患者(约40％)都良好响应抗EGFR抗体和其他EGFR抑制剂的治疗。
因此，存在对使用生物标记的诊断试验、方法和工具的需要，所述生物标记(包括个体差异的肿瘤基因型)可以同时提供患者对多种治疗选项的反应的预测信息。
发明概述
本发明公开了用于确定抗EGFR抗体在癌症治疗中的功效的预测性生物标记。
在本发明的一个实施方案中，描述了特定生物标记，其可以用于在KRAS野生型患者或具有KRAS基因突变的患者中在将抗EGFR抗体施用给所述患者前预测抗EGFR抗体在肿瘤治疗中的功效。
在本发明的再一实施方案中，公开了特定生物标记，其可以用于更确切地预测抗EGFR抗体在KRAS基因无突变(KRAS野生型)的患者中进行肿瘤治疗的功效或功效程度，所述KRAS基因无突变的患者通常在统计学上(但不一定在单个体上)对抗EGFR抗体治疗具有阳性反应。
本发明的另一个实施方案涉及生物标记，其在患有结肠直肠癌(CRC)，优选转移性结肠直肠癌(mCRC)、鳞状细胞头颈癌(SCCHN)或非小细胞肺癌(NSCLC)的患者中指示对于抗EGFR抗体治疗产生好的(阳性生物标记)或坏的(负生物标记)应答的高可能性。
在本发明的一个具体实施方案中，公开了预测用抗EGFR抗体西妥昔单抗的肿瘤相关(实体或转移性肿瘤)治疗的功效或无功效的生物标记。
在本发明的一个优选实施方案中，公开了预测用抗EGFR抗体西妥昔单抗的肿瘤相关(实体或转移性肿瘤)治疗的功效或无功效的生物标记，其中所述肿瘤是CRC、mCRC、SCCHN或NSCLC。
在本发明的一个优选实施方案中，公开了预测用抗EGFR抗体西妥昔单抗的肿瘤相关(实体或转移性肿瘤)治疗的功效或无功效的生物标记，其中所述肿瘤是CRC、mCRC、SCCHN或NSCLC，并且患有所述癌症的患者优选显示个体KRAS野生型基因模式。
在另一个实施方案中，本发明涉及通过诊断工具和/或诊断装置用于预测患有KRAS野生型EGFR表达肿瘤的患者将响应或不响应所述EGFR抗体治疗的可能性的体外方法，其中所述患者是用EGFR抗体治疗的候选者。
根据本发明，该方法包括测定得自所述患者的组织样品中一种或多种预后基因或其基因表达产物的表达水平，其中与临床相关参考值比较，基因/基因产物的高或低表达指示患者可能响应所述治疗或可能不响应治疗。
在对抗EGFR抗体优选西妥昔单抗治疗具有高响应可能性或确实产生响应的肿瘤患者的样品中高表达的基因或基因产物，根据本发明，选自由以下基因组成的组：ADAMDEC1、BSDC1、C1orf144、CAPZB、CDC42、DHCR7、DNAJC8、ECSIT、EXOSC10、FADS1、GBA、GLT25D1、GOSR2、IMPDH1、KLHL21、KPNA6、KPNB1、LSM12、MAN1B1、MIDN、PPAN、SH3BP2、SQLE、SSH3、TNFRSF1B、URM1、ZFYVE26、RGMB、SPIRE2、ABCC5、ACSL5、AOAH、AXIN2、CD24、CEACAM5、CEACAM6、ETS2、FMNL2、GPSM2、HDAC2、JUN、ME3、MED17、MYB、MYC、NEBL,NOSIP、PITX2、POF1B、PPARG、PPP1R14C、PRR15、PSMG1、RAB15、RAB40B、RNF43、RPS23、SLC44A3、SOX4、THEM2、VAV3、ZNF337、EPDR1、KCNK5、KHDRBS3、PGM2L1、STK38和SHROOM2。
在对抗EGFR抗体优选西妥昔单抗治疗具有低响应可能性或不产生响应的肿瘤患者的样品中高表达的基因或基因产物，根据本发明，选自由以下基因组成的组：C7orf46、CAST、DCP2、DIP2B、ERAP1、INSIG2、KIF21A、KLK6、NGRN、NRIP1、PHGDH、PPP1R9A、QPCT、RABEP1、RPA1,RPL22L1、SKP1、SLC25A27、SLC25A46、SOCS6、TPD52、ZDHHC2、ZNF654、ASB6、ATM、BMI1、CDC42EP2、EDEM3、PLLP、RALBP1、SLC4A11、TNFSF15、TPK1、C11orf9、C1QC、CABLES1、CDK6、EHBP1、EXOC6、EXT1、FLRT3、GCNT2、MTHFS、PIK3AP1、ST3GAL1、TK2、ZDHHC14、ARFGAP3、AXUD1、CAPZB、CHSY1、DNAJB9、GOLT1B、HSPA5、LEPROTL1、LIMS1、MAPK6、MYO6、PROSC、RAB8B、RAP2B、RWDD2B、SERTAD2、SOCS5、TERF2IP、TIAL1、TIPARP、TRIM8、TSC22D2、TGFA、VAPA和UBE2K，与参考值比较，指示患者可能不响应所述治疗。
在本发明的另一个实施方案中，高于平均表达且指示患者可能响应或可能优良响应相应抗EGFR抗体(例如西妥昔单抗)治疗的优选生物标记选自下组：EPDR1、KCNK5、KHDRBS3、PGM2L1、SHROOM2、STK38、RGMB、SPIRE2和VAV3或所述组的相应基因表达产物。
在本发明的另一个实施方案中，高于平均表达且指示患者可能不响应或可能不优良响应相应抗EGFR抗体(例如西妥昔单抗)治疗的优选生物标记选自下组：ASB6、ATM、BMI1、CDC42EP2、EDEM3、PLLP、RALBP1、SLC4A11、TNFSF15、TPK1、ARFGAP3、AXUD1、CAPZB、CHSY1、DNAJB9、GOLT1B、HSPA5、LEPROTL1、LIMS1、MAPK6、MYO6、PROSC、RAB8B、RAP2B、RWDD2B、SERTAD2、SOCS5、TERF2IP、TIAL1、TIPARP、TRIM8、TSC22D2、TGFA、VAPA和UBE2K、或所述组的相应基因表达产物。
在再一实施方案中，根据本发明用于预测患者对于抗EGFR抗体的阳性应答的优选生物标记是VAV3，根据本发明用于预测患者对于抗EGFR抗体的负应答或可忽略不计应答的优选生物标记是TGFa。
在另一个实施方案中，应用相应方法，其中使用如上文和权利要求中所述的至少一种相当大的或高度表达的第一生物标记，其指示患者将可能良好地或格外好地或优良地响应用抗EGFR抗体优选西妥昔单抗的治疗(与临床平均或标准反应和/或由相应的平均患者群组(cohort)计算的表达值比较)；并且使用如上文和权利要求中所述的至少一种相当大的或高度表达的第二生物标记，其指示患者将可能不会良好或格外好或优良地响应用抗EGFR抗体(优选西妥昔单抗)的治疗(与临床平均或标准反应和/或由相应的平均患者群组计算的表达值比较)。
在另一个实施方案中，在体外方法中应用相应方法，以预测患者响应所述抗EGFR抗体治疗的可能性，其中所述患者患有KRAS野生型EGFR表达肿瘤且是用EGFR抗体治疗的候选者，其中在用抗EGFR抗体优选西妥昔单抗治疗肿瘤患者的情况中，对AREG和/或EREG与一种或多种上文和下文述及的生物标记的表达水平进行组合测定。
优选地，应用相应方法，其中在用抗EGFR抗体优选西妥昔单抗治疗肿瘤患者优选CRC或mCRC肿瘤患者的情况中，测定VAV3以及ARAG或EREG的基因或基因产物表达水平。
在再一具体的实施方案中，应用相应方法，其中在用抗EGFR抗体优选西妥昔单抗治疗肿瘤患者优选CRC或mCRC肿瘤患者的情况中，测定VAV3和ARAG或EREG的基因或基因产物表达水平。
在根据本发明的另一个优选实施方案中，应用相应方法，其中在用抗EGFR抗体优选西妥昔单抗治疗肿瘤患者优选CRC或mCRC肿瘤患者的情况中，测定TGFa和ARAG或EREG的基因或基因产物表达水平。
在根据本发明的另一个优选实施方案中，应用相应方法，其中在用抗EGFR抗体优选西妥昔单抗治疗肿瘤患者优选CRC或mCRC肿瘤患者的情况中，测定VAV3和TGFa的基因或基因产物表达水平。
在根据本发明的另一个优选实施方案中，应用相应方法，其中在用抗EGFR抗体优选西妥昔单抗治疗肿瘤患者优选CRC或mCRC肿瘤患者的情况中，测定VAV3、TGFa、和ARAG或EREG的基因或基因产物表达水平。
在再一方面，本发明涉及体外方法，用于预测患有KRAS野生型EGFR表达癌症的患者将在治疗上响应抗EGFR抗体(优选西妥昔单抗)治疗的可能性，该方法包括：(a)通过诊断工具和/或诊断装置在来自所述患者的肿瘤组织或血浆的活检组织样品中测量一种或多种生物标记的表达水平，所述生物标记选自：(i)由ADAMDEC1、BSDC1、C1orf144、CAPZB、CDC42、DHCR7、DNAJC8、ECSIT、EXOSC10、FADS1、GBA、GLT25D1、GOSR2、IMPDH1、KLHL21、KPNA6、KPNB1、LSM12、MAN1B1、MIDN、PPAN、SH3BP2、SQLE、SSH3、TNFRSF1B、URM1、ZFYVE26、RGMB、SPIRE2、ABCC5、ACSL5、AOAH、AXIN2、CD24、CEACAM5、CEACAM6、ETS2、FMNL2、GPSM2、HDAC2、JUN、ME3、MED17、MYB、MYC、NEBL,NOSIP、PITX2、POF1B、PPARG、PPP1R14C、PRR15、PSMG1、RAB15、RAB40B、RNF43、RPS23、SLC44A3、SOX4、THEM2、VAV3、ZNF337、EPDR1、KCNK5、KHDRBS3、PGM2L1、STK38、SHROOM2组成的组，和/或(ii)由C7orf46、CAST、DCP2、DIP2B、ERAP1、INSIG2、KIF21A、KLK6、NGRN、NRIP1、PHGDH、PPP1R9A、QPCT、RABEP1、RPA1,RPL22L1、SKP1、SLC25A27、SLC25A46、SOCS6、TPD52、ZDHHC2、ZNF654、ASB6、ATM、BMI1、CDC42EP2、EDEM3、PLLP、RALBP1、SLC4A11、TNFSF15、TPK1、C11orf9、C1QC、CABLES1、CDK6、EHBP1、EXOC6、EXT1、FLRT3、GCNT2、MTHFS、PIK3AP1、ST3GAL1、TK2、ZDHHC14、ARFGAP3、AXUD1、CAPZB、CHSY1、DNAJB9、GOLT1B、HSPA5、LEPROTL1、LIMS1、MAPK6、MYO6、PROSC、RAB8B、RAP2B、RWDD2B、SERTAD2、SOCS5、TERF2IP、TIAL1、TIPARP、TRIM8、TSC22D2、TGFA、VAPA和UBE2K组成的组，
(b)使来自所述患者的肿瘤或血浆的组织样品离体暴露于所述抗EGFR抗体，(c)在步骤(b)的所述暴露的组织样品中再次测量步骤(a)中所述的一种或多种生物标记的表达水平，和(d)计算在步骤(b)和(c)中测量的表达水平的差异，
其中与步骤(a)比较，在步骤(c)中获得的组(i)的生物标记的表达水平的增加指示所述患者在治疗上响应所述抗EGFR抗体治疗的可能性增加，并且其中与步骤(a)比较，在步骤(c)中获得的组(ii)的生物标记的表达水平的增加指示所述患者在治疗上响应所述抗EGFR抗体治疗的可能性降低。
在另一个方面，本发明涉及如上文和下文公开的相应体外方法，其中患者不仅患有KRAS野生型EGFR表达肿瘤，还另外显示在肿瘤组织的EGFR基因中的突变。在一个具体实施方案中，这个突变负责与抗EGFR抗体优选西妥昔单抗施用相关的皮疹。这个突变优选引起EGFR中的R521K多态性。
在另一个方面，本发明涉及如上文和下文公开的相应体外方法，其中患者不仅患有KRAS野生型EGFR表达肿瘤，特别是CRC/mCRC，还另外显示在肿瘤组织的BRAF基因中的突变。
在再一方面，本发明涉及包含一种或多种下述基因所呈现的多核苷酸的排列或与一种或多种下述基因杂交的多核苷酸的排列的DNA或RNA阵列：
ADAMDEC1，BSDC1，C1oRF144，CAPZB，CDC42，DHCR7，DNAJC8，ECSIT，EXOSC10，
FADS1，GBA，GLT25D1，GOSR2，IMPDH1，KLHL21，KPNA6，KPNB1，LSM12，MAN1B1，
MIDN，PPAN，SH3BP2，SQLE，SSH3，TNFRSF1B，URM1，ZFYVE26，RGMB，SPIRE2，
ABCC5，ACSL5，AOAH，AXIN2，CD24，CEACAM5，CEACAM6，ETS2，FMNL2，GPSM2，
HDAC2，JUN，ME3，MED17，MYB，MYC，NEBL，NOSIP，PITX2，POF1B，PPARG，
PPP1R14C，PRR15，PSMG1，RAB15，RAB40B，RNF43，RPS23，SLC44A3，SOX4，THEM2，
VAV3，ZNF337，EPDR1，KCNK5，KHDRBS3，PGM2L1，STK38，SHROOM2，C7orf46，CAST，
DCP2，DIP2B，ERAP1，INSIG2，KIF21A，KLK6，NGRN，NRIP1，PHGDH，PPP1R9A，QPCT，
RABEP1，RPA1，RPL22L1，SKP1，SLC25A27，SLC25A46，SOCS6，TPD52，ZDHHC2，
ZNF654，ASB6，ATM，BMI1，CDC42EP2，EDEM3，PLLP，RALBP1，SLC4A11，TNFSF15，
TPK1，C11orf9，C1QC，CABLES1，CDK6，EHBP1，EXOC6，EXT1，FLRT3，GCNT2，MTHFS，
PIK3AP1，ST3GAL1，TK2，ZDHHC14，ARFGAP3，AXUD1，CAPZB，CHSY1，DNAJB9，
GOLT1B，HSPA5，LEPROTL1，LIMS1，MAPK6，MYO6，PROSC，RAB8B，RAP2B，RWDD2B，
SERTAD2，SOCS5，TERF2IP，TIAL1，TIPARP，TRIM8，TSC22D2，TGFA，VAPA，和UBE2K，
其中所述基因或基因产物固定在固体表面上。
在一个优选实施方案中，DNA或RNA阵列包含一种或多种下述基因或与所述基因杂交：TNFRSF1B、DNAJC8、ECSIT、GOSR2、PPP1R9A、KLK6、C7orf46、SSH3、SERTAD2、AXIN2、C10orf99、ETS2、PITX2、PRR15、VAV3、编码IKK相互作用蛋白质的基因、EDEM3、LY6G6D，和任选地加上AREG和/或EREG和/或TGFA。
在另一个优选实施方案中，根据本发明的DNA或RNA阵列由以下多核苷酸的排列组成，其中所述多核苷酸由下述基因呈现或与下述基因杂交：
(a)TNFRSF1B、DNAJC8、ECSIT、GOSR2、PPP1R9A、KLK6、C7orf46、SSH3、SERTAD2、AXIN2、C10orf99、ETS2、PITX2、PRR15、VAV3、编码IKK相互作用蛋白质的基因、EDEM3、LY6G6D、AREG、EREG和TGFA；或
(b)TNFRSF1B、DNAJC8、VAV3、ARAG或EREG、TNFa；或
(c)VAV3；ARAG或EREG、TNFa；或
(d)VAV3、TNFa；或
(e)ARAG或EREG、TNFa。
附图简述：
图1：在具有野生型KRAS基因的患者中，在基线样品中的表达与在西妥昔单抗单一治疗6周后的疾病控制显著相关的基因(p<0.002，调节性t检验(moderatedt-test))。基于研究EMR62202-045(转移性CRC的一线治疗)。
图2：在基线样品中的表达与在西妥昔单抗单一治疗6周后的疾病控制显著相关的基因(p<0.002，调节性t检验)。基于研究EMR62202-045(转移性CRC的一线治疗)。
图3:研究EMR62202-502(依立替康难治性转移性CRC患者的西妥昔单抗加依立替康治疗)，具有野生型KRAS基因的患者分析：在基线样品中的表达与最佳总体应答显著相关的基因(p<0.002，Welcht检验)。
图4:研究EMR62202-502(依立替康难治性转移性CRC患者的西妥昔单抗加依立替康治疗)：在基线样品中的表达与最佳总体应答显著相关的基因(p<0.002，Welcht检验)。
图5:研究EMR62202-502(在依立替康难治性转移性CRC患者中的西妥昔单抗加依立替康治疗)，具有野生型KRAS基因的患者分析：在基线样品中的表达与总体生存时间显著相关的基因(p<0.002，Cox比例风险回归)。
图6：研究EMR62202-502(在依立替康难治性转移性CRC患者中的西妥昔单抗加依立替康治疗)：在基线样品中的表达与总体生存时间显著相关的基因(p<0.002，Cox比例风险回归)。
图7：研究EMR62202-502(在依立替康难治性转移性CRC患者中的西妥昔单抗加依立替康治疗)：在基线样品中的表达与无进展生存时间显著相关的基因(p<0.002，Cox比例风险回归)。
图8：研究EMR62202-502(在依立替康难治性转移性CRC患者中的西妥昔单抗加依立替康治疗)，具有野生型KRAS基因的患者分析：在基线样品中的表达与无进展生存时间显著相关的基因(p<0.002，Cox比例风险回归)。
图9:用于评估肿瘤活检组织的肝组织污染程度的Affymetrix探针组。
图10：在具有KRAS野生型肿瘤的患者中，基线表达数据与在第6周时的疾病控制的相关性：具有p<.002的57个探针组。Log比值是具有疾病控制的患者的平均log2表达水平减去具有进展性疾病的患者的平均log2表达水平，针对样品的肝污染程度进行调整。
图11：47个探针组显示从基线到第4周表达的治疗中(on-treatment)变化与最佳总体应答相关。Log比值代表具有部分应答的患者的治疗中变化的平均值减去具有稳定或进展性疾病的患者的治疗中变化的平均值，针对样品的肝污染程度进行调整。
图12：从基线到第4周候选基因表达的治疗中变化与最佳总体应答的相关性。Log比值代表具有部分应答的患者的治疗中变化的平均值减去具有稳定或进展性疾病的患者的治疗中变化的平均值，针对样品的肝污染程度进行调整。
图13：在具有KRAS野生型状态的肿瘤中，候选基因的基线表达与在第6周时的疾病控制的相关性。Log比值是具有疾病控制的患者的平均log2表达水平减去具有进展性疾病的患者的平均log2表达水平，针对样品的肝污染程度进行调整。
图14：Luminex血浆蛋白质组学数据的统计学分析结果。分析指的是，在所有患者中以及在具有KRAS野生型肿瘤的患者中，基线和第4周样品之间的一般改变、治疗中改变与在第6周时的应答的相关性。对于这些分析之每一个，针对每一种测量的蛋白质，给出log2比值、p值和q值。Log2比值指的是在第4周和基线样品之间log2浓度的平均差异(一般改变)，或在应答者和非应答者之间的这些平均差异之间的差异(与应答的相关性)。
图15：抗体试剂和免疫组织化学测定条件。
图16：基于在结肠直肠癌(蓝色框)和正常肝(紫色框)中优势表达的基因的表达，鉴定具有高(绿色)、中(红色)或低(黑色)肝污染的RNA样品。色度反映在标准化后的绝对元素信号强度。
图17：从基线到第4周表达的治疗中改变与最佳总体应答的相关性(部分应答与稳定疾病加进展性疾病比较)。显示了具有P<0.002的47个探针组。在图右侧上给出基因名称，随后为元素ID(elementID)。元素强度代表在第4周时的基因表达超过在基线时的基因表达的log2比。缩写；PD，进展性疾病；SD，稳定疾病；PR，部分应答。
图18：从基线到第4周候选基因表达的治疗中改变与最佳总体应答的相关性(部分应答与稳定疾病加进展性疾病比较)。在图右侧上给出基因名称，随后为元素ID。元素强度代表在第4周时的基因表达超过在基线时的基因表达的log2比。
缩写；PD，进展性疾病；SD，稳定疾病；PR，部分应答。
图19：在具有KRAS野生型状态的肿瘤中候选基因的基线表达与疾病控制的相关性(部分应答加稳定疾病与进展性疾病比较)。在图右侧上给出基因名称，随后为元素ID。强度程度反映，相对于每个探针组在所有样品上的平均值，每种元素的log2比值。缩写；PD，进展性疾病；SD，稳定疾病；PR，部分应答。
图20：在用西妥昔单抗(Erbitux)治疗的mCRC患者中KRAS状态与应答率和无进展生存的相关性。
图21.在皮肤(A)和肿瘤(B)样品中所选EGFR信号途径相关标记的表达的免疫组织化学分析：在配对的第4周/基线样品之间的改变。
图22.根据KRAS肿瘤突变状态，相对于无进展生存时间(以月表示)，无疾病进展的患者的比例。
图23.在具有KRAS野生型肿瘤的患者中，基线基因表达数据与在第6周时的疾病控制的相关性(部分应答加稳定疾病与进展性疾病比较)。显示了具有P<0.002的57个探针组。在图右侧上给出基因名称，随后为元素ID。色度反映，相对于每个探针组在所有样品上的平均值，每种元素的log2比值。缩写；PD，进展性疾病；SD，稳定疾病；PR，部分应答。
图24.在所有患者中(分别为图A、C和E)和在肿瘤具有野生型KRAS的患者中(分别为图B、D和F)，根据第6周时的应答，在基线样品中的AREG(element205239_at)、EREG(element205767_at)和TGFA(element205016_at)的表达水平。P值指与疾病控制的相关性(部分应答PR和稳定疾病SD与进展性疾病PD比较)。
图25.在意向治疗(ITT)群体中的45个患者(图A)中和在具有KRAS野生型肿瘤的24个ITT患者(图B)中，从基线到第4周血浆蛋白质浓度的治疗中改变与在第6周时的应答的相关性(部分应答PR与稳定疾病SD加进展性疾病PD比较)。显示了具有P<.01的所有蛋白质。元素强度代表在第4周时的蛋白质浓度超过在基线时的蛋白质浓度的log2比。
图26：盒图(boxplot)显示VAV3与应答的相关性。PD：进展性疾病，PR：部分应答，SD：稳定疾病。绿点：具有KRAS和BRAF野生型肿瘤的患者，红点：具有KRAS突变的患者，黑点：具有BRAF突变的患者，蓝点：突变状态未知。P值基于Welcht检验。
图27：Kaplan-Meier曲线显示通过VAV3表达分层的估计的无进展生存分布函数。取决于患者的基线VAV3表达水平是高于还是低于全部患者的中值水平，已将患者分类为高或低VAV3表达者。p值衍生自Cox比例风险模型。
图28：Kaplan-Meier曲线显示通过VAV3表达分层的估计的总体生存分布函数。取决于患者的基线VAV3表达水平是高于还是低于全部患者的中值水平，已将患者分类为高或低VAV3表达者。p值衍生自Cox比例风险模型。
图29：Kaplan-Meier曲线显示通过VAV3表达和KRAS突变状态分层的估计的无进展生存分布函数。患者已分为4层，代表KRAS突变状态和基线VAV3表达(高于或低于中值)的所有可能组合。
图30：Vav3与活化的EGFR相互作用。在用VAV3和EGFR单独地或组合地转染HEK293细胞后，使细胞裂解且实施免疫沉淀(IP)和蛋白质印迹(WB)。
发明详述
EGFR靶向免疫球蛋白(Ig)G1单克隆抗体西妥昔单抗是批准用于治疗实体瘤的第一个单克隆抗体。
已进行了关于预测西妥昔单抗应答的有用生物标记的深入研究，以鉴定将从西妥昔单抗治疗中最显著获益的那些患者。对于CRC中的EGFR靶向治疗功效，通过免疫组织化学评价的肿瘤EGFR表达已被证明为是一个令人失望的生物标记。对于KRAS基因突变，已报道了更有希望的数据，所述KRAS基因编码GDP/GTP结合蛋白，其将EGFR信号级联的配体依赖性受体激活与细胞内途径联系在一起。在多个临床研究中KRAS突变状态的回顾性分析，包括在转移性CRC(mCRC)中的一线治疗的2个随机化研究EMR62202-047和EMR62202-013，以及随机化C0.17研究(研究在先化疗失败的mCRC患者中的西妥昔单抗单一治疗)，已证实KRAS密码子12/13突变状态对CRC中的西妥昔单抗活性具有预测性。在其肿瘤为KRAS野生型的患者亚组中主要观察到肿瘤应答，携带KRAS密码子12/13突变的患者不获益于西妥昔单抗治疗。KRAS的突变状态因此看起来是CRC中西妥昔单抗活性的一个有力预测生物标记，允许从治疗中排除不可能获得显著利益的亚群。
然而，具有KRAS野生型肿瘤的CRC患者中约60％，并非所有，获益于西妥昔单抗治疗。约40％的KRAS野生型肿瘤患者不响应西妥昔单抗治疗，并且在这些患者中一个相当大的部分早期进展且具有短的总体生存。
因此，需要鉴定和使用进一步的生物标记，加上KRAS突变状态，其可以用于更好地预测CRC患者中西妥昔单抗治疗的临床结果。还需要鉴定除KRAS突变状态外允许更好地预测西妥昔单抗在CRC治疗中的功效的生物标记。
在2个西妥昔单抗CRC研究EMR62202-502和EMR62202-045中，执行了新鲜冷冻的肝转移灶活检组织的微阵列分析，以鉴定在一般患者群体或具有KRAS野生型肿瘤的患者中，其表达与应答、无进展生存或总体生存相关的基因。这些基因的表达可以用作西妥昔单抗在CRC中的治疗功效的预测性生物标记，和用于更好地鉴定将在CRC中从西妥昔单抗治疗中获得最大利益的那些患者。
上述基因的表达被用作生物标记，用于预测西妥昔单抗和其他抗EGFR定向治疗抗体在具有CRC的患者中的功效、和用于促进临床中的治疗决定，即患者是否将接受西妥昔单抗或其他抗EGFR定向治疗抗体。临床实践中的应用是：
1.自福尔马林固定的石蜡包埋的(FFPE)或新鲜的肿瘤活检组织(后者必须直接在液氮中冷冻或用RNA-later处理以保存RNA完整性)分析这些基因的mRNA表达。活检组织可以得自原发性肿瘤或转移灶。mRNA表达的分析可以通过基于PCR的方法(例如实时PCR，qPCR)使用基因特异性引物扩增目的基因而执行，或通过目的基因的mRNA与基因阵列上的基因特异性的固定化杂交探针杂交而执行。
2.自FFPE或新鲜肿瘤活检组织(后者必须直接在液氮中冷冻或用RNA-later处理以保存RNA完整性)分析这些基因的蛋白质表达。活检组织可以得自原发性肿瘤或转移灶。蛋白质表达的分析包括方法例如免疫组织化学、酶联免疫吸附测定(ELISA)、Luminex、在膜上的蛋白质印迹和检测、质谱法。
对于可溶性蛋白质：自血浆或血清分析蛋白质表达，包括方法例如ELISA、Luminex、质谱法。
为了建立用于临床实践的诊断试验，候选基因(一种或多种)或蛋白质(一种或多种)的表达水平需要针对另一基因或蛋白质(或多种基因或多种蛋白质的组合)的表达进行标准化，所述另一基因或蛋白质用相同测定法从相同活检组织中进行评价。这些“标准化”基因或蛋白质可以包括已知在患者之间展示极低变异的细胞持家基因。可替代地，可以测定来自“良好预后”(或不管最终使用的术语如何(例如“敏感性”))组的基因或蛋白质(或多种基因或多种蛋白质的组合)的表达水平和来自“不良预后”(或例如“抗性”)组的基因或蛋白质(或多种基因或多种蛋白质的组合)的表达水平的比值。后面一种方法提供了优点——仅使用与抗EGFR疗法的功效直接相关的基因或蛋白质的表达水平。这种方法导致高动态范围，不依赖于适宜的持家基因或蛋白质。
在实施诊断试验前，必须定义阈值，其是：为了触发使用相应抗EGFR疗法治疗患者的正决定，必须达到的所应用标记(如上所述)的表达水平的比值。这个阈值应以最佳可能方式区分从抗EGFR治疗中获益的患者和不获益的患者。此阈值必须源自用抗EGFR疗法治疗的患者的肿瘤样品的“训练集”。随后阈值必须在来自足够数目的患者的一个不同肿瘤样品集合中进行前瞻性验证，以证明其能够选出将获得最大利益的患者或能够排除将不从治疗中获益的患者。
在用西妥昔单抗治疗CRC患者的2个独立的临床研究中(EMR62202-502和EMR62202-045)，发现上文和下文描述的基因的表达与应答和/或无进展生存和/或总体生存相关。
·EGFR基因扩增可以预测对于抗EGFR治疗的有利结果
·后续研究发现EGFR基因扩增的较低发生率。
·方法学/可比较性问题
·K-Ras突变“压倒”EGFR基因扩增在患者中的益处
·皮疹迄今为止可能是Erbitux活性(mCRC，NSCLC)的最佳预测性生物标记
·Erbitux的PhIII研究FLEX：皮疹的早期发作(前21天)与延长的总体生存(OS)相关
·在5％患者中发现BRAF突变
·BRAF和KRAS突变是相互排斥的
·BRAF突变看起来是一个不良预后标记，而非Erbitux功效的预测标记
·mCRC中的AREG和EREG表达不依赖于KRAS突变状态
·通过组合AREG和EREG表达状态与KRAS突变状态的额外预测力
根据本发明的实验，西妥昔单抗处理与基底角质化细胞(basalkeratinocytes)中p-EGFR、p-MAPK和增殖的实质性下调以及p27Kip1和p-STAT3水平的实质性上调相关。对于不同的施用方案和剂量水平，未注意到在这些效应中的显著差异。在西妥昔单抗单一治疗阶段中，仅在其肿瘤是KRAS野生型的患者中实现了应答(8/29与KRAS突变型肿瘤的0/19相比；P＝.015)。与KRAS突变型肿瘤比较，无进展生存对于KRAS野生型的患者更长(logrank，P＝.048)。基因组学/蛋白质组学分析鉴定了与应答相关的候选标记。
在西妥昔单抗单一治疗的I期剂量递增试验中进行的这个转化研究(translationalstudy)，据我们所知，是使用药理基因组学和药理蛋白质组学分析在一线背景中鉴定西妥昔单抗应答性mCRC的预测性治疗前生物标记的首次尝试。
此临床研究(在其他地方报道)证实西妥昔单抗可以作为第一线疗法每两周以400-700mg/m2的剂量安全地施用于具有mCRC的患者。以此最高剂量水平未达到MTD，并且以不同剂量水平在不良事件的发生率或严重性或西妥昔单抗的活性上不存在显著差异。使用皮肤测量靶影响，药效生物标记评估中的IHC数据显示在所有这些剂量递增组中EGFR途经内信号蛋白质的一致抑制。这些数据提供了支持每周和每两周给药方案在功能上等价的生物学基础。
单臂和随机化mCRC研究的回顾分析已证实，肿瘤中KRAS在密码子12和13上的突变状态是西妥昔单抗活性的强预测物，其中治疗益处与野生型状态紧密联系4,7-13。本研究首次解决了在mCRC患者的第一线治疗中KRAS突变状态对西妥昔单抗单一治疗的影响。与来自用西妥昔单抗治疗(作为单一活性剂或与化学疗法组合)的先前一系列化疗难治性患者的数据一致8,11,13，在研究的单一治疗部分中的客观应答仅在具有KRAS野生型肿瘤的那些患者中观察到(29个患者中的8个，28％)，在具有该基因携带突变的肿瘤的患者中未见到应答(19中的0个)(P＝.015)。在具有KRAS野生型肿瘤(55％)和KRAS突变肿瘤(32％)的患者中最佳的总体应答率(包括在加入FOLFIRI后的应答)与CRYSTAL和OPUS研究(其中西妥昔单抗分别与FOLFIRI和FOLFOX组合作为第一线治疗4,12)中获得的结果相当。在本研究中，在接受与化学疗法组合的西妥昔单抗作为第一线治疗的具有KRAS突变肿瘤的mCRC患者中观察到的应答十分可能归因于化学疗法的效应。总体PFS对于其肿瘤为KRAS野生型的患者明显更长，证实KRAS肿瘤突变状态作为与西妥昔单抗治疗相关的预测性生物标记的临床意义。
具有KRAS野生型肿瘤的一个患者亚集看起来不获益于西妥昔单抗治疗。因此可以鉴定进一步的预测生物标记，以便于使治疗更准确地针对将响应西妥昔单抗的那些患者。近来，已初步描述了BRAF18和PI3K19,20突变以及PTEN去调节19-21的负向预测价值。已推定与西妥昔单抗的临床活性相关的其他分子标记包括VEGF、IL8、EGFR和PTGS2(COX2)的肿瘤表达水平22；在治疗过程中VEGF的循环水平23；PTGS2和EGFR的组成多态性(constitutionalpolymorphisms)24和TP53肿瘤突变状态25。
对于一系列抗癌剂，高通量基因组学技术越来越多地被用于预测性生物标记的搜索中26-29。在西妥昔单抗的情况下，通过微阵列10,30(未选择的群体和具有KRAS野生型肿瘤的群体)和定量逆转录酶-PCR31(接受西妥昔单抗加依立替康的患者)方法，已经证实，在肿瘤中编码EGFR配体AREG(双调蛋白)和EREG(表皮调节素)的基因的高水平表达与mCRC患者中的临床活性相关。类似地，在本申请的一线研究中，在总群体和KRAS野生型肿瘤亚组中，AREG和EREG表达看起来在无疾病进展的患者的肿瘤中是升高的。相比之下，TGFa(编码TGF-α)在无疾病进展的患者中显示更低水平的表达。KRAS野生型肿瘤的此全面基因表达分析鉴定到推定与在第6周时的疾病控制相关的57种基因(P<.002)。在这些候选物中，发现6种基因(TNFRSF1B、DNAJC8、ECSIT、GOSR2、PPP1R9A和KLK6)具有<0.1假发现率。用于改善KRAS野生型mCRC中西妥昔单抗功效预测的这些推定生物标记的价值需要进一步研究。
血浆蛋白质的Luminex分析揭示，在西妥昔单抗单一疗法的治疗过程中双调蛋白和TGF-α水平的强增加，对于EGF也观察到了此趋势。这些EGFR配体的上调可能是对于EGFR抑制的补偿反应。有趣的是，双调蛋白水平的增加在响应西妥昔单抗治疗的患者中明显更低。在应答者中在西妥昔单抗单一治疗下观察到癌胚抗原和癌抗原125和19-9的明显降低。还值得注意的是，IL-8水平的降低与所有肿瘤以及KRAS野生型肿瘤中的应答明显相关。IL-8是促进肿瘤细胞增殖和生存且对肿瘤微环境具有深远作用的促炎细胞因子32。IL-8看起来是西妥昔单抗功效的预测生物标记。
此外，根据本发明，当EGFR和VAV3在HEK293细胞中表达时，可以检测到EGFR和VAV3的直接相互作用。这说明VAV3在EGFR信号中的直接和显著作用以及在观察到的高VAV3表达水平和西妥昔单抗的抗EGFR治疗活性的调节之间的直接联系。
本发明首次证实，在第一线情况中用抗EGFR抗体优选西妥昔单抗(每两周和每周施用)作为单一活性剂进行治疗，将有益于具有KRAS野生型肿瘤的mCRC患者。此外，在此早期研究中的全面基因表达分析已产生了与某些基因的表达和西妥昔单抗的临床活性相关的许多有意义的结果。这些观察促使可以使用不同方法学在更大的患者系列上进行验证。这些研究的结果，为优化在患有不同癌症特别是CRC或mCRC的患者中用西妥昔单抗或具有类似活性的抗EGFR抗体进行的治疗，提供了合理的基础。
EGFR途径组分的免疫组织化学分析
从多达35个患者中获得可评估的配对基线/第4周皮肤活检组织，以分析所评价的标记的药效学改变。与基线样品比较，在第4周中观察到p-EGFR、p-MAPK和增殖的实质性下调(如通过Ki67染色评价的)。平行地，观察到p27Kip1和p-STAT3的实质性上调。在不同的施用方案和剂量水平的分析中，对于基线到治疗中时间点，患者组间在这些标记的水平的改变上不存在相关差异(图21A)。
从高达17个患者中获得可评估的配对基线/第4周肿瘤活检组织。在治疗后在肿瘤细胞中观察到增殖的减少以及p-EGFR和p-MAPK的显著下调(图21B)。然而，p27Kip1、p-STAT3和p-AKT水平通过西妥昔单抗治疗未发生显著改变(数据未显示)。此小数目的可得配对肿瘤活检组织不允许将剂量组和应答变量与生物标记水平的改变进行比较。
KRAS突变分析
KRAS密码子12或13突变在19/48(40％)患者样品中检测到(G12V，9个患者；G13D，5个患者；G12D，4个患者；G12A，1个患者)。在西妥昔单抗单一治疗阶段中，在此48个患者中存在8个部分应答(PRs)。所有均在其肿瘤为KRAS野生型的患者中(8/29；28％)。在其肿瘤携带KRAS突变的19个患者中未报道应答(P＝.015)(表1)。在总体研究(单一治疗和联合治疗阶段)中，应答在具有KRAS野生型的16/29(55％)患者和具有KRAS突变型肿瘤的6/19(32％)患者中见到(P＝.144)。与其肿瘤携带突变的那些患者比较，PFS在其肿瘤为KRAS野生型的患者中明显更长(图22；中值9.4对5.6个月，风险比0.47；logrankP＝.048)。
基因表达的微阵列分析
来自基线和第4周时间点的总共106个肿瘤来源样品与AffymetrixGeneChipHG-U133Plus2.0阵列杂交。基于一般的质量控制参数，4个阵列从进一步分析中排除，并且由于正常肝组织污染的存在，24个样品被排除(图16；补充材料)并且未进一步分析。在此成对排除后，来自42个ITT患者(36个基线，26个第4周：20对)的62个阵列数据集保留用于分析。
对于分析的肿瘤样品，基于变异性、信号强度和探针组注释(参见补充方法)，预过滤来自54,675个探针组的数据。此方法使肿瘤表达分析局限于15,230个探针组，代表10,538个基因。根据应答：进展性疾病(PD；n＝12)相对于在第6周时的疾病控制(n＝23；1个患者不可评估)，以及针对最佳总体应答：PD和稳定疾病(SD)(n＝19)相对于PR(n＝14；3个患者不可评估)，全局比较基线预过滤后的数据，在此全局比较中，P值的分布(数据未显示)基本上与偶然预期的一样，提示对于全体群体未鉴定到预测应答的基因表达谱。然而，使分析局限于KRAS野生型肿瘤(具有PD的8个患者相对于具有疾病控制的11个患者)，鉴定到57个探针组，其表达模式推定与在第6周时的疾病控制相关(P<.002；图23)。利用0.1的假发现率(FDR)阈值(关于FDR定义，参见补充方法部分)，发现6种基因与疾病控制显著相关(TNFRSF1B，P＝6.90E-07；DNAJC8，P＝1.60E-06；ECSIT，P＝6.80E-06；GOSR2，P＝3.90E-05，在显示疾病控制的患者中具有更高表达；以及PPP1R9A，P＝8.90E-07和KLK6，P＝3.00E-05，在具有PD的患者中具有更高表达)。
使用从具有来自基线和第4周时间点的可用样品的患者得到的数据，检查与应答相关的治疗中改变。与PD(n＝8)比较，未鉴定到看起来与在第6周时的疾病控制(n＝12)紧密相关的表达改变。考虑与化学疗法的组合，PR(n＝7)相对于SD/PD(n＝13)在表达谱上的比较揭示了47个探针组显示出在治疗中改变上的差异(P<.002，调节性t检验，参见图17)。
在具有KRAS野生型肿瘤的患者中，以及在所分析患者的全集中，基线EREG(表皮调节素)和AREG(双调蛋白)表达水平在响应西妥昔单抗的那些肿瘤中更高(图24；图18)。这些发现与Khambata-Ford等人报道的结果一致10。有趣的是，TGFA(TGF-α)表现出了相反表达模式(图24；图18)。在已知直接或间接参与EGFR信号传导的其他基因中，例如ERBB受体以及配体ERBB3(HER3)和ERBB2(HER2)显示出在具有PR作为最佳总体应答的肿瘤中更强下调的趋势(图19)。
血浆蛋白质组学
使用Luminex技术在血浆样品中分析了97种不同蛋白质的浓度。该组蛋白质包括EGFR配体、其他生长因子、白细胞介素和各种其他候选蛋白质。在西妥昔单抗单一治疗阶段中，在基线和第4周之间白细胞介素(IL)-8、巨噬细胞炎性蛋白(MIP)-1α以及肿瘤标记癌胚抗原、癌抗原125和19-9的血浆水平降低与在第6周时的应答显著地相关(P<.01)(图25A)。双调蛋白血浆浓度的一般性强增加在对于西妥昔单抗单一治疗具有部分应答的患者中显著更弱(P<.01)(图25A)。当分析局限于具有KRAS野生型肿瘤的患者时，也在癌胚抗原、癌抗原19-9、IL-8和双调蛋白上发现了与在第6周时的应答的相关性(来自24个患者的数据，图25B)。此外，在西妥昔单抗单一治疗治疗的前4周过程中在血浆中观察到TGF-α和EGF水平的一般性增加(不依赖于应答)和可溶性EGFR的降低。
在所研究的基因和候选物(显示出表达水平和接受西妥昔单抗的转移性结肠直肠癌(mCRC)患者中的治疗成功性相关)中，VAV3是特别有意义的。在研究EMR62202-502中，高肿瘤VAV3mRNA表达水平不仅与对西妥昔单抗与依立替康的组合的更佳应答强相关(图26)，还与无进展生存(PFS)(图27)和总体生存(OS)(图28)强相关。此外，发现高肿瘤VAV3表达水平与具有KRAS野生型肿瘤的患者中的应答和延长的PFS尤其相关(参见图1和图29)。因此，VAV3表达看起来是用于在具有KRAS野生型肿瘤的患者中预测西妥昔单抗疗法在CRC中的临床结果的良好生物标记候选物，其将帮助进一步优化对如下患者的选择，所述患者将从西妥昔单抗治疗中获得最大利益。
有趣的是，当EGFR和VAV3在HEK293细胞中表达时，可以检测到EGFR和VAV3的直接相互作用(图30)。这提示VAV3在EGFR信号传导中的直接作用、以及VAV3表达水平和抗EGFR治疗的活性变化之间的直接联系。
实施例
临床研究：
EMR62202-502：该随机化研究在具有EGFR表达性mCRC(包括依立替康的治疗失败)的患者(pts)中调查西妥昔单抗的剂量递增。患者在开始西妥昔单抗(400mg/m2初始剂量，随后250mg/m2/周[w])和I(180mg/m2q2w)后22天，如果他们未经历>1度(G)皮肤反应、任何其他>G2西妥昔单抗相关不良事件并且对于I耐受，则进行随机化分组。随机化分入标准西妥昔单抗剂量组(A组；250mg/m2/w)或剂量递增组(B组；西妥昔单抗剂量以50mg/m2q2w增加，直至>G2毒性、肿瘤应答或剂量＝500mg/m2)。未随机化的患者(C组)继续用标准西妥昔单抗剂量。主要终点是：在治疗前和治疗过程中采集的皮肤和肿瘤活检组织中，与标准西妥昔单抗方案比较剂量递增对EGFR和下游信号标记的影响。次要终点是：PK、功效、安全性、耐受性、在肿瘤活检组织和血浆样品上的生物标记分析。从肿瘤活检组织分析KRAS突变状态。
EMR62202-045：此研究调查在具有转移性结肠直肠癌的患者中西妥昔单抗的每两周施用的安全性和药物代谢动力学。第二目的包括药效学生物标记分析。患者接受西妥昔单抗单一治疗6周，随后为西妥昔单抗加FOLFIRI直至疾病进展。患者在对照组中以400mg/m2初始剂量随后250mg/m2/周接受西妥昔单抗，在剂量递增组中以400-700mg/m2，每两周，接受西妥昔单抗。从肿瘤活检组织分析KRAS突变状态。
用于基因表达(微阵列)分析的肿瘤材料：
EMR62202-502：在基线时(治疗前)、在第22天时、以及可能的话在剂量递增组(B组)中在患者的疾病进展时，通过开放手术、内窥镜术或Core针/细针活检，获得肿瘤材料。样品在液氮中进行速冻。
EMR62202-045：在基线时、在第4周时、以及可能的话在疾病进展时，通过开放手术、内窥镜术或Core针/细针活检，获得肿瘤材料。样品在液氮中进行速冻。
RNA表达谱分析
在补充方法部分中详述了与微阵列分析有关的实验程序。简言之，速冻的肿瘤活检组织进行匀浆化，并且使用RNeasyMicro(Qiagen，Hilden)提取总RNA。根据AffymetrixTwo-CycleEukaryoticTarget标记方案，从所有样品中制备用于阵列杂交实验的生物素化的靶cRNAs。对于分析的每一肿瘤，在此cRNA扩增/标记法的第一cDNA合成反应中包括了起始50ng总RNA。标记的cRNA随后与AffymetrixGeneChipHG-U133Plus2.0基因表达阵列在45℃以60rpm杂交16小时。在杂交后，在AffymetrixFluidicsStation450上染色阵列，并且使用GeneChipScanner定量信号。使用AffymetrixGCOS专利软件和Bioconductor包，affyPLM，执行原始表达数据的质量控制和预处理。
EMR62202-502：在已执行所有质量控制检查和预处理步骤后，来自意向治疗(ITT)群体的47个受试者的总共68个阵列数据集对于进一步分析是合格的。基线样品从35个受试者获得。
EMR62202-045：在已执行所有质量控制检查和预处理步骤后，来自42个ITT患者的总共62个阵列数据集对于进一步分析是合格的。基线样品从36个受试者获得。
对于在2个研究的至少一个中基于变异性和信号强度通过了初始过滤的具有可靠基因注释的所有Affymetrix探针组(代表10785种基因的16414个Affymetrix探针组)，进行了统计分析。
在应答者和非应答者之间(EMR62202-502)比较，或在西妥昔单抗单一治疗6周后具有疾病控制的患者与具有进展性疾病的患者之间(EMR62202-045)比较，用Welcht检验鉴定了其表达与临床应答相关的基因。使用Cox比例风险回归，鉴定了其表达与无进展生存或总体生存相关的基因(EMR62202-502)。针对患者全集以及仅针对具有KRAS野生型肿瘤的患者，执行了这些分析。
使用单研究单侧p值的乘积作为检验统计量和来自这些乘积的零分布(nulldistribution)的衍生p值，进行了跨此2个研究的元分析(meta-analysis)以鉴定应答相关基因。
在低于0.01和0.0001的范围中的P值，特别是低于0.01，优选0.005、更优选0.002、最优选0.0005或0.0001(来自与临床应答的相关性的元分析，和来自与无进展生存和总体生存的相关性的EMR62202-502分析)，视为统计上显著的。对于代表179种已知基因的200个Affymetrix探针组，在至少一个比较中满足了这个标准。
患者合格性和研究设计
在分开的手稿中已全面地报道了合格性标准和研究设计。简言之，研究分成2个部分；持续6周的西妥昔单抗单一治疗阶段和联合治疗阶段，在联合治疗阶段中患者接受与单一治疗阶段相同剂量/方案的西妥昔单抗和方案基于依立替康的FOLFIRI。患者顺次被分到标准每周方案和剂量的西妥昔单抗组(400mg/m2，随后为250mg/m2的每周剂量)，或每两周方案的西妥昔单抗剂量递增组(具有从400到700mg/m2的不同群组)。在西妥昔单抗单一治疗6周后，作为最佳总体应答(单一治疗和联合治疗阶段)，报道了临床应答。
患者材料的收集和贮存
在基线时和在第26-28天(第4周)时获得皮肤活检组织。如果出现皮疹，那么从无疹区域中获得样品。将活检组织立即浸入4℃≥20倍其体积的中性缓冲甲醛溶液内，并且在室温保持8-16小时。使用梯度乙醇系列使固定的样品脱水至二甲苯，并且在真空下在60℃纵向包埋到石蜡中。在基线时、在第4周时和可能的话在疾病进展时，通过开放手术、内窥镜术或Core针/细针活检，获得肿瘤材料。如先前所述13a，1个样品/时间点进行甲醛固定和石蜡包埋，3个样品在液氮中速冻。为了提供正常DNA，在基线时从每个患者中获得10ml全血，并且贮存于-20℃或更低直至使用。对于Luminex分析，在基线和第4周时收集血浆(2.5ml)，并且贮存于-80℃。
免疫组织化学
甲醛固定石蜡包埋的(FFPE)组织的免疫组织化学(IHC)分析用于研究下述蛋白质的表达：EGFR、磷酸(p)-EGFR、p-MAPK、Ki67(MIB1)、p27Kip1(CDKN1B)和p-STAT3(皮肤和肿瘤活检组织)；HER2、p-HER2和p-AKT(肿瘤活检组织)。如先前描述的执行免疫组织化学分析。13a使用的抗体和方法的细节在补充方法部分中提供。
KRAS突变分析
FFPE患者来源的存档肿瘤组织从意向治疗(ITT)群体的48个患者中获得。提取DNA且就KRAS密码子12和13突变的存在进行筛选，其中使用由Chen等人，200414(LightMix，k-rasGly12，TIBMOLBIOL，Berlin，德国)改良的聚合酶链反应(PCR)发夹和熔解曲线技术(PCRclampingandmeltingcurve，如先前描述的12)。
RNA表达谱分析
在补充方法部分中详述了与微阵列分析有关的实验程序。简言之，速冻的肿瘤活检组织进行匀浆化，并且使用RNeasyMicro(Qiagen，Hilden)提取总RNA。根据AffymetrixTwo-CycleEukaryoticTarget标记方案，从所有样品中制备用于阵列杂交实验的生物素化的靶cRNAs。对于分析的每一肿瘤，在此cRNA扩增/标记过程的第一cDNA合成反应中包括了起始50ng总RNA。标记的cRNA随后与AffymetrixGeneChipHG-U133Plus2.0基因表达阵列在45℃以60rpm杂交16小时。在杂交后，在AffymetrixFluidicsStation450上染色阵列，并且使用GeneChipScanner定量信号。使用AffymetrixGCOS专利软件和Bioconductor包affyPLM，执行原始表达数据的质量控制。15如果从样品个体获得重复阵列，那么选择具有最佳质量控制评价的数据集用于分析。使用GCRMA算法执行原始探针水平强度数据的预处理。16
蛋白质组学分析
在Rules-BasedMedicine(Austin，Texas，US)，使用Luminex技术平台(如补充方法部分中所述)，对来自血浆的97种蛋白质(HumanMAP版本1.6加双调蛋白、β-cellulin、EGFR、肝素结合(HB)-EGF、表皮调节素、白细胞介素-18、转化生长因子(TGF)-α和血小板反应蛋白-1)的多重分析。在来自随后入选试验的患者的23个样品中仅评价了β-cellulin、EGFR和HB-EGF。
统计学分析
对于肿瘤是KRAS野生型或突变型的患者，分别使用Fisher确切检验和logrank检验，比较了应答率和无进展生存(PFS)——定义为从西妥昔单抗的第一次输注直到在西妥昔单抗和FOLFIRI组合下首次放射学证实疾病进展的持续时间。
使用Bioconductor软件15和SAS版本9.1执行IHC、微阵列和蛋白质组学数据的所有统计分析(参见补充方法)。这些探索性分析被认为生成假设。
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Claims (11)

1.用于体外测定包括AREG基因或EREG基因的至少一个生物标记物的表达水平的试剂在制备用于预测KRAS野生型的、表达EGFR和该至少一个生物标记物的肿瘤的患者响应抗egfr抗体西妥昔单抗(c225)治疗的可能性的诊断工具中的用途，其中所述诊断工具用于在得自所述患者的组织样品中、通过PCR或RNA或DNA阵列或相当的诊断工具，测定该AREG基因或EREG基因，或其基因表达产物，并测定TGFa基因或其基因表达产物的表达水平，其中与参考值比较，该AREG基因或EREG基因，或基因产物的高表达指示所述患者可能响应所述治疗。
2.权利要求1的用途，其中所述测定至少一个生物标记物还包括，通过相同的方式，在获自所述患者的肿瘤组织样品中，体外测定VAV3基因或基因表达产物的表达水平，其中与参考值比较，所述VAV3基因的高表达以及TGFa基因或基因产物的低表达指示所述患者可能响应所述治疗。
3.权利要求1或2的用途，其中参考值
(i)通过得自参考患者或参考患者组的一种或多种特定功能临床特性和/或特定表达谱进行定义，其中所述参考患者或患者组不表达或几乎不表达所述基因或基因产物；或
(ii)是由待测定的特定临床应答参数或由特定处理前或处理条件定义的表达阈值。
4.权利要求3的用途，其中待测定的临床应答参数是无进展生存(PFS)、总体生存时间(OS)、部分应答(PR)、稳定疾病(SD)、进展性疾病(PD)或其组合。
5.权利要求1的用途，其中在用所述抗EGFR抗体治疗前自所述患者获得组织样品，或在用所述抗EGFR抗体治疗时从所述患者获得组织样品。
6.权利要求1的用途，其中患者样品源自肿瘤组织。
7.权利要求1的用途，其中患者样品源自血浆。
8.权利要求1的用途，其中用所述抗EGFR抗体的治疗是在所述患者已发展了化疗难治性肿瘤后与化学治疗剂的联合治疗。
9.权利要求1的用途，其中患有KRAS野生型EGFR表达肿瘤的所述患者还在肿瘤组织中具有EGFR突变。
10.权利要求9的用途，其中所述EGFR突变是R521K多态性。
11.权利要求1的用途，其中患者患有的肿瘤是结肠直肠癌(CRC)或转移性结肠直肠癌(mCRC)。
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