CN118043473A - 用于治疗肾脏同种异体移植物纤维化和排斥反应以及诊断其风险的方法 - Google Patents
用于治疗肾脏同种异体移植物纤维化和排斥反应以及诊断其风险的方法 Download PDFInfo
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Abstract
公开了一种用于鉴定肾脏同种异体移植物接受者发生同种异体移植物纤维化和同种异体移植物丧失的风险的方法。该方法包括当预选基因标志集中的一种以上的基因的表达水平相对于对照血液样本中相同的一种以上的基因的表达水平发生改变时将同种异体移植物接受者鉴定为处于同种异体移植物纤维化和同种异体移植物丧失的风险,指示同种异体移植物接受者发生同种异体移植物纤维化和同种异体移植物丧失的风险。
Description
政府拨款条款
本发明是在由美国国立卫生研究院授予的补助金No.5U01AI070107下、在政府支持下完成的。政府享有本发明中的某些权利。
技术领域
本发明涉及分子生物学领域,并且更具体地涉及检测mRNA分子标志。更具体地,本发明涉及用于诊断肾脏同种异体移植物接受者发生同种异体移植物纤维化和同种异体移植物丧失的风险的方法。该方法包括通过确定包含9种基因的预选基因标志集的表达水平来分析肾脏同种异体移植物接受者的血液,从而鉴定和治疗此类患者。总结发生和没有发生纤维化的患者之间9种基因的表达值(例如来自下一代测序技术的基因的读段计数)的差异以得出统计学模型,可以由该统计学模型针对每个患者确定同种异体移植物纤维化和同种异体移植物丧失的累积风险评分。
背景技术
导致肾功能下降的进行性肾纤维化仍然是肾脏同种异体移植物丧失的主要原因。目前基于临床和病理参数的方法无法在发生不可逆的损伤之前识别出处于丧失风险的移植物。此类测试通常需要从患者中获得活检样本。通常,在意识到排斥反应时,做任何事情都为时已晚。血清肌酐的增加或尿液中蛋白质的增加可能会是排斥反应的警告,但不完全是预测性的。此外,患者活检样品的采集和测定是耗时且昂贵的。
因此,仍然需要用于预测肾脏同种异体移植物接受者发生同种异体移植物纤维化和同种异体移植物丧失的风险的改进的诊断方法。
发明内容
本文中公开了一种用于鉴定肾脏同种异体移植物接受者发生同种异体移植物纤维化和同种异体移植物丧失的风险的方法。该方法包括当预选基因标志集中的一种以上的基因的表达水平相对于对照血液样本中相同的一种以上的基因的表达水平发生改变时将同种异体移植物接受者鉴定为处于同种异体移植物纤维化和同种异体移植物丧失的风险,指示同种异体移植物接受者的发生同种异体移植物纤维化和同种异体移植物丧失的风险。
在一个方面,本发明提供用于治疗处于发生同种异体移植物纤维化的风险的人类肾脏同种异体移植物接受者的方法,其包括以下步骤:(a)选择基于检测到的由预选基因标志集编码的mRNA的表达水平而被鉴定为处于同种异体移植物纤维化的风险的人类肾脏同种异体移植物接受者,所述表达水品高于从没有发生同种异体移植物纤维化的第二肾脏同种异体移植物接受者获得的对照血液样本的表达水平,所述表达水平通过以下来获得:由从血液样本分离的mRNA合成cDNA,所述血液样本从所述肾脏同种异体移植物接受者获得,和检测cDNA中由基因标志InNLRC5和KIAA1683编码的mRNA的表达水平;并且向所选择的人类肾脏同种异体移植物接受者施用有效量的抗纤维化剂、抗排斥药物或二者。
在另一方面,该方法包括将在同种异体移植物接受者的样品中确定的表达水平应用于惩罚逻辑回归拟合模型以鉴定同种异体移植物接受者的纤维化的风险。
在本发明的进一步的方面,惩罚逻辑回归拟合模型利用下式:r=-(log10(p1)*g1+log10(p2)*g2+…+log10(pi)*gi+...+log10(p9)*g9),其中pi为训练集中发生和未发生纤维化的患者之间对于基因i(i=1…9)的表达值的t检验的显著性p值,gi为基因i(i=1…9)的逻辑数,1(如果基因i的表达值大于针对上调基因的训练集的纤维化组的中值表达值或者如果基因i的表达值小于针对下调基因的训练集的纤维化组的中值表达值)、或-1(如果基因i的表达值小于针对上调基因的训练集的非纤维化组的中值或者如果基因i的表达值大于针对下调基因的训练集的非纤维化组的中值)、或0(如果基因i的表达值在训练集的纤维化组的中值和非纤维化组的中值之间)。
在又一方面,抗排斥药物为免疫抑制剂或抗增殖剂。
在另一方面,免疫抑制剂为选自由霉酚酸酯(MMF)、泼尼松、霉酚酸钠和硫唑嘌呤组成的组中的成员。
在另一方面,抗纤维化药物为选自由吡非尼酮、松弛素、骨形态发生蛋白7(BMP-7)和肝生长因子(HGF)6组成的组中的成员。
在另一方面,检测mRNA的表达水平包括进行作为选自由qPCR分析、Nanostring分析和TREx分析组成的组中的成员的测定。
本发明的另一方面包括修改被鉴定为处于同种异体移植物纤维化的风险的同种异体移植物接受者的免疫抑制方案。
在另一方面,修改免疫抑制方案包括向同种异体移植物接受者施用有效量的选自由贝拉西普、雷帕霉素和霉酚酸酯组成的组中的抗排斥药物。
在另一方面,修改免疫抑制方案包括向同种异体移植物接受者施用选自由吡非尼酮、松弛素、骨形态发生蛋白7(BMP-7)和肝生长因子(HGF)6组成的组中的抗纤维化药物。
在另一方面,本发明提供用于选择人类肾脏同种异体移植物接受者进行治疗以降低同种异体移植物纤维化的风险的方法,其包括以下步骤:(a)检测从肾脏同种异体移植物接受者获得的血液样品中由基因标志集中的基因编码的mRNA的表达水平,其中所述基因为NTSR1、TSPAN14、CCR3、SEC22C、FCER1G、YBEY、CLDN18、NLRC5和KIAA1683,和(b)当由基因标志集中的基因编码的mRNA的表达水平高于对照中由相同基因编码的mRNA的表达水平时,将人类肾脏同种异体移植物接受者鉴定为处于同种异体移植物纤维化的风险。
本发明的另一方面包括通过以下来确定表达水平:由从血液样本分离的mRNA合成cDNA,所述血液样本从所述肾脏同种异体移植物接受者获得,并且检测cDNA中基因标志集中的基因的mRNA表达水平。
本发明的另一方面包括将在接受者的血液样品中确定的mRNA表达水平应用于惩罚逻辑回归拟合模型。
本发明的另一方面包括使用为选自由qPCR分析、Nanostring分析和TREx分析组成的组中的成员的测定来检测所述mRNA的表达水平。
在又另一方面,本发明提供用于鉴定处于同种异体移植物纤维化和同种异体移植物丧失的风险的肾脏同种异体移植物接受者的方法,其包括以下步骤:(a)从由肾脏同种异体移植物接受者获得的血液样品检测由包含基因NTSR1、TSPAN14、CCR3、SEC22C、FCER1G、YBEY、CLDN18、NLRC5和KIAA1683的基因标志集编码的mRNA的表达水平,和(b)当由标志集中的基因编码的mRNA的表达水平高于对照中由基因标志集基因编码的mRNA的表达水平时,将人类肾脏同种异体移植物接受者鉴定为处于同种异体移植物纤维化和同种异体移植物丧失的风险。
本发明的另一方面包括向被鉴定为处于同种异体移植物纤维化和同种异体移植物丧失的风险的同种异体移植物接受者施用有效量的抗排斥药物、免疫抑制剂、抗纤维化剂或其组合。
本发明的另一方面包括将在同种异体移植物接受者的样品中确定的表达水平应用于惩罚逻辑回归拟合模型以鉴定同种异体移植物接受者的纤维化的风险。
在又另一方面,本发明提供用于鉴定处于同种异体移植物纤维化和同种异体移植物丧失的风险的肾脏同种异体移植物接受者的方法,其包括以下步骤:(a)从由肾脏同种异体移植物接受者获得的血液样品检测由包含基因NTSR1、TSPAN14、CCR3、SEC22C、FCER1G、YBEY、CLDN18、NLRC5和KIAA1683的基因标志集编码的mRNA的表达水平,和(b)当由基因标志集编码的mRNA的表达水平高于对照中由基因标志集基因编码的mRNA的表达水平时,将人类肾脏同种异体移植物接受者鉴定为处于同种异体移植物纤维化和同种异体移植物丧失的风险。
本发明的另一方面包括向被鉴定为处于同种异体移植物纤维化和同种异体移植物丧失的风险的同种异体移植物接受者施用有效量的抗排斥药物、免疫抑制剂、抗纤维化剂或其组合。
本发明的另一方面包括将在同种异体移植物接受者的样品中确定的表达水平应用于惩罚逻辑回归拟合模型以鉴定同种异体移植物接受者的纤维化的风险。
在另一方面,本发明提供用于治疗基于检测到的由预选基因标志集编码的mRNA的表达水平而被鉴定为处于同种异体移植物纤维化的风险的人类肾脏同种异体移植物接受者的方法,所述表达水平高于对照中基因标志集的mRNA表达水平,所述表达水平通过以下来获得:由从血液样本分离的mRNA合成cDNA,所述血液样本从所述肾脏同种异体移植物接受者获得,和检测cDNA中由包含基因NTSR1、TSPAN14、CCR3、SEC22C、FCER1G、YBEY、CLDN18、NLRC5和KIAA1683的基因标志集编码的mRNA的表达水平;和(b)向所选择的人类肾脏同种异体移植物接受者施用有效量的抗纤维化剂、抗排斥药物或二者。
在本发明的另一方面,对照水平基于基因标志集的mRNA表达水平来计算。
由说明书、附图和权利要求,本发明的这些方面和其它方面以及实施方案对于本领域普通技术人员将是显而易见的。
附图说明
图1示出发现集(N=55,20 vs 35)、验证集1(N=30,10 vs 20)和验证集2(N=48,31 vs 17)的数据集选择。
图2:用于发现本发明的9成员基因标志集的工作流程。
图3:建立用于估计训练集(N=55)中的风险评分的统计学模型:a)用训练集中9个基因集预测纤维化的ROC曲线(AUC=0.9);b)训练集中风险评分的散点图。在三分位截止值{-4.98,1.57}处,PPV和NPV分别为0.88和1。
图4:用于估计验证集1(V1:N=30)中的风险评分的统计学模型的验证:a)用V1中的9个基因集预测纤维化的ROC曲线(AUC=0.79);b)训练集中风险评分的散点图。在训练集中定义的相同的三分位截止值处,PPV和NPV分别为0.85和0.81。
具体实施方式
概述
本发明涉及用于诊断肾脏同种异体移植物接受者发生同种异体移植物纤维化和同种异体移植物丧失的风险的方法。纤维化可以导致同种异体移植物的丧失。本文中所述的方法可用于鉴定肾脏同种异体移植物接受者是否处于发生同种异体移植物纤维化和同种异体移植物丧失的风险。换言之,本文中所述的方法可用于确定肾脏同种异体移植物接受者发生同种异体移植物纤维化和同种异体移植物丧失的风险的概率。该方法依赖于从接受者获得的mRNA的相对量(例如,表达水平)的差异,其中发生同种异体移植物纤维化和同种异体移植物丧失的概率如本文中所述来确定。
本发明的方法包括确定来自同种异体移植物接受者的测试样品中9种基因标志集的表达水平的改变。在特别优选的实施方案中,基因标志集包含基因NTSR1、TSPAN14、CCR3、SEC22C、FCER1G、YBEY、CLDN18、NLRC5和KIAA1683。基因标志集中一种以上的基因的表达水平相对于对照样品中相同的一种以上的基因的表达水平的增加指示同种异体移植物接受者发生同种异体移植物纤维化和同种异体移植物丧失的风险。
根据本发明,发生同种异体移植物纤维化和同种异体移植物丧失的风险增加对应于12个月慢性同种异体移植物损伤指数(12-month Chronic Allograft Damage Index)CADI-12评分为1以上。针对肾移植的CADI评分基于a)弥漫性或局灶性炎症、b)同种异体移植物间质中的纤维化、c)系膜基质的增加、d)肾小球硬化、e)内膜增生和f)肾小管萎缩的各组成部分评分。如文献(Yilmaz等人,2003,Journal of the American Society ofNephrology:JASN.14:773-779)中所述,各个体参数评分为0至3。
在实施本发明时,鉴定同种异体移植物接受者的风险包括通过将在接受者的样品中确定的表达水平应用于总结了接受者与对照之间9种基因的差异的累积统计学模型来计算接受者的风险(r)。风险评估采用的公式为r=-(log10(p1)*g1+log10(p2)*g2+…+log10(pi)*gi+...+log10(p9)*g9),其中pi为训练集中发生和未发生纤维化的患者之间对于基因i(i=1…9)的表达值的t检验的显著性p值,gi为基因i(i=1…9)的逻辑数,1(如果基因i的表达值大于针对上调基因的训练集的纤维化组的中值表达值或则如果基因i的表达值小于针对下调基因的训练集的纤维化组的中值表达值)、或-1(如果基因i的表达值小于针对上调基因的训练集的非纤维化组的中值或者如果基因i的表达值大于针对下调基因的训练集的非纤维化组的中值)、或0(如果基因i的表达值在训练集的纤维化组的中值和非纤维化组的中值之间)。
加权累积评分(r)可以用作各患者发生纤维化的风险评分。如果患者的风险评分高于从训练数据集定义的三分位表达值截止值,则患者处于发生纤维化的风险。在某些实施方案中,该方法进一步包括基于诊断给予治疗。
本文中公开的测定方法为基于血液的测定,其避免了对活检样本的需要。可以使用本文中公开的测定在移植时、移植后早期以及此后定期地监测同种异体移植物接受者。当确定同种异体移植物接受者发生同种异体移植物纤维化和同种异体移植物丧失的风险增加时,可以例如通过修改同种异体移植物接受者的免疫抑制方案,如,例如施用、停止施用或调整免疫抑制药物(例如,抗排斥药物)的剂量、或者通过施用一种以上的抗纤维化剂来治疗同种异体移植物接受者。
本文中公开的方法解决了对用于鉴定处于发生同种异体移植物纤维化和同种异体移植物丧失的风险的肾脏同种异体移植物接受者的改进的方法的需要,并且提供了容易反复施用于移植接受者的基于血液的测定。肾移植患者在移植后非常频繁地接受他们的医师的检查,在大多数情况下,移植后第一个月每周两次,变为每周一次,然后每隔一周一次,4至5个月后变为每月一次,此后访视之间的时间间隔逐渐增加。在此期间,监测患者的肾功能和免疫抑制水平。类固醇通常在术后3个月逐渐减少至5mg,并且,如果移植后过程没有并发症并且患者不处于高免疫风险,则将他克莫司(抑制免疫系统并且用于预防移植器官的排斥反应的药物)水平在6-12个月逐渐降低至稳定水平。下述表达谱可以用作在临床访视时进行的标准测试。阳性测试结果(即,如果9基因标志集的表达水平相对于同一标志集的对照水平增加)表明同种异体移植物接受者发生同种异体移植物纤维化和同种异体移植物丧失的风险增加,并且将通过增加修改患者的免疫抑制给药方案和/或通过施用抗纤维化药物来治疗。重复测试(可以经济地进行,这是因为测定优选为基于血液的测试)将指导对患者的免疫抑制给药方案的持续修改(如果有的话)。
根据本发明,mRNA谱分析(profiling)鉴定了用于预测肾脏同种异体移植物纤维化和同种异体移植物丧失的发生的基因标志集。特别是,发现包含基因NTSR1、TSPAN14、CCR3、SEC22C、FCER1G、YBEY、CLDN18、NLRC5、KIAA1683t的9基因标志集可以用于以高预测价值鉴定处于发生同种异体移植物纤维化和同种异体移植物丧失的风险的同种异体移植物接受者。在具有高CADI(例如,CADI-12评分)的同种异体移植物接受者中,基因标志集中9种基因中的4种上调并且5种基因下调(表1)。因此,基于该数据开发了基因标志,其将患者鉴定为处于发生同种异体移植物纤维化和同种异体移植物丧失的风险。可选地,可以确定基因标志集中任何单个基因的表达水平以评估同种异体移植物接受者的纤维化和同种异体移植物丧失的风险。
用于本治疗方法的特别优选的单个基因包括例如包含基因NTSR1、TSPAN14、CCR3、SEC22C、FCER1G、YBEY、CLDN18、NLRC5、KIAA1683的基因标志集。
在其它实施方案中,将同种异体移植物接受者的9基因标志集的表达水平与基因的参考值或参考集(对照)进行比较,并且基于统计学分析来评估同种异体移植物接受者的相对风险。
根据一些实施方案,该方法包括确定基因标志集中的一组9种基因内的每个(即,所有)基因的表达水平(即,确定水平、测量量、或测量水平)。
在其它实施方案中,共同分析基因,并且发生同种异体移植物纤维化和同种异体移植物丧失的相对风险基于将同种异体移植物接受者的基因谱与参考谱(例如,源自或基于已知不处于发生同种异体移植物纤维化和同种异体移植物丧失的风险的同种异体移植物接受者的队列的水平)进行比较来评估,其中该比较包括考虑本文中公开的9基因标志集的表达谱。
定义
如本文中所使用的,处于发生同种异体移植物纤维化和同种异体移植物丧失的“风险”或“增加的风险”的同种异体移植物接受者在不进行干预的情况下显著地更可能发生纤维化和同种异体移植物失败。
在一些实施方案中,mRNA表达的检测和定量需要从样品例如血液、血浆、细胞或组织中分离核酸。核酸,包括RNA,特别是mRNA,可以使用本领域已知的任何合适的技术来分离。例如,基于酚的提取是用于分离RNA的常用方法。基于酚的试剂包含变性剂和RNA酶抑制剂的组合,用于细胞和组织破坏以及随后将RNA从杂质中分离。此外,例如使用TRIZOLTM或TRI REAGENTTM的那些等提取过程将纯化所有大的和小的RNA,并且是从包含mRNA的生物样品分离总RNA的有效方法。还考虑了例如使用QIAGEN-ALL制备试剂盒的那些等提取过程。
PCR通常用于确定样品中是否存在遗传序列、以及如果存在则确定样品中的拷贝数的目的。可以确定包括mRNA的核酸分子的表达的任何PCR方法均落在本发明的范围内。存在qRT-PCR方法的数种变化,其是本领域普通技术人员众所周知的。
如本文中所使用的,术语“约”或“大约”通常意指对于值的类型和测量方法在可接受的误差范围内。例如,其可以意指在给定值或范围的20%之内,更优选在10%之内,并且仍最优选在5%之内。可选地,尤其是在生物系统中,术语“约”意指在约对数(即,一个数量级)内,优选在给定值的两倍之内。
如本文中所使用的,“获得(obtain)”或“获得(obtaining)”可以为通过“直接”或“间接”方式拥有样品的任何方式。直接获得样品意指进行处理(例如,进行物理方法例如提取)以获得样品。间接获得样品是指从另一方或来源(例如,直接获取样品的第三方实验室)接收样品。直接获得样品包括进行包括物理物质(例如,起始物料,例如血液,例如,先前从患者分离的血液)的物理变化的过程。因此,获得用于意指从受试者收集和/或取出样品。此外,“获得”也用于意指一个人从先前拥有样品的另一个人处接收样品。
如本文中所使用的,“确定表达的水平”、“确定表达水平”或“检测表达的水平”,例如在“确定mRNA的表达水平”中,是指量化存在于样品中的mRNA的量。可以使用本领域已知的或本文中所述的任何方法来实现检测特异性mRNA的表达。通常,mRNA检测方法涉及序列特异性检测,例如通过RT-PCR。可以使用本领域已知的前体和成熟mRNA核酸序列来设计mRNA特异性引物和探针。
如本文中所使用的,与参考水平或对照水平相比,mRNA表达的“改变的”水平为mRNA表达水平的至少0.5倍(例如,至少:1倍;2倍;3倍;4倍;5倍;6倍;7倍;8倍;9倍;10倍;15倍;20倍;30倍;40倍;50倍;75倍;100倍;200倍;500倍;1,000倍;2000倍;5,000倍;或10,000倍)的改变。根据本发明,应当理解,该改变为表达水平的增加。可选地,将改变的表达水平定义为使用从训练患者组建立的逻辑回归模型中的参数,将概率评分与从训练集得出的截止值进行比较,风险概率评分的增加。
术语“增加的”、“增加”或“上调”在本文中通常全部用于意指增加了统计学上显著的量;为避免任何疑问,术语“增加的”或“增加”意指与参考水平相比增加至少10%,例如增加至少约20%、或至少约30%、或至少约40%、或至少约50%、或至少约60%、或至少约70%、或至少约80%、或至少约90%或高达并包括100%的增加、或者与参考水平相比在10-100%之间的任何增加、或者与参考水平相比至少约0.5倍(例如,至少:1倍;2倍;3倍;4倍;5倍;6倍;7倍;8倍;9倍;10倍;15倍;20倍;30倍;40倍;50倍;75倍;100倍;200倍;500倍;1,000倍;2000倍;5,000倍;或10,000倍)以上。
如本文中所使用的,术语“选择性地靶向”,例如,在用于检测mRNA表达的探针的上下文中,意指靶向剂特异性地结合至靶点,并且不会非特异性地结合至其它靶点。
贯穿本申请和在所附权利要求中,应当理解并且旨在理解术语“药物(drug)”、“药物(medication)”、“剂(agent)”和“治疗剂”的使用是定义相同或相似实体的可互换表达。
“药物”通常是指当适当地施用于受试者时能够诱导期望的治疗或预防效果的化学化合物、小分子或其它生物组合物,例如反义化合物、抗体、蛋白酶抑制剂、激素、趋化因子或细胞因子。
如本文中所使用的,状态、病症或病况的“治疗(treating)”或“治疗(treatment)”包括:(1)预防或延迟在哺乳动物中发生的状态、病症或病况的临床或亚临床症状的出现,所述哺乳动物可能患有该状态、病症或病况或易患有该状态、病症或病况但是尚未经历或表现出该状态、病症或病况的临床或亚临床症状(例如,肾脏同种异体移植物纤维化和/或同种异体移植物丧失);和/或(2)抑制状态、病症或病况,即,阻止、减少或延迟疾病的发展或其复发(在维持治疗的情况下)或其至少一种临床或亚临床症状;和/或(3)缓解疾病,即,引起状态、病症或病况或其至少一种临床或亚临床症状的消退;和/或(4)使疾病的一种或多种症状的严重程度降低。对于要治疗的受试者的益处是统计学上显著的或者至少是患者或医师可察觉的。
如本文中所使用的,术语“抑制”疾病或病况(例如,肾脏同种异体移植物纤维化和/或同种异体移植物丧失)意指例如在疾病的一种或多种症状发生或者例如可由患者或患者的医生检测到之前在受试者中终止疾病的一种或多种症状的发展。优选地,疾病或病况根本不发生,即,没有检测到疾病的症状。然而,其也可以导致延迟或减缓疾病的一种或多种症状的发展。可选地,或者此外,其可以导致一种或多种随后出现的症状的严重程度的降低。
如本文中所使用的,“组合疗法”意指用某种组合物或药物治疗需要治疗的受试者,其中针对疾病,结合第一疗法和/或结合一种以上的其它疗法,例如如免疫抑制疗法或其它抗排斥疗法,治疗所述受试者或给予所述受试者一种以上的其它组合物或药物。此类组合疗法可以是序贯疗法,其中首先用一种治疗方式(例如,药物或疗法)治疗患者,然后用另一种治疗方式(例如,药物或疗法)等,或者可以同时施用所有药物和/或疗法。无论哪种情况,这些药物和/或疗法都被称为“共同施用”。应当理解,“共同施用”并不一定意指药物和/或疗法以组合形式施用(即,它们可以分别施用或在相同或不同的时间一起施用至相同或不同的部位)。
如本文中所使用的术语“药学上可接受的衍生物”意指本发明的化合物的任何药学上可接受的盐、溶剂化物或前药,例如酯,其在施用于接受者后能够(直接地或间接地)提供本发明的化合物、或其活性代谢物或残基。此类衍生物是本领域技术人员可识别的,无需过多的实验。尽管如此,仍参考Burger的Medicinal Chemistry and Drug Discovery,第5版,第1卷:Principles and Practice的教导,其通过引用并入本文至教导此类衍生物的程度。药学上可接受的衍生物包括盐、溶剂化物、酯、氨基甲酸酯和/或磷酸酯。
如本文中所使用的,可互换使用、应用于剂量或量的术语“治疗有效”和“有效量”是指在施用于有需要的动物后足以产生所需活性的组合物、化合物或药物制剂的量。在本发明的上下文中,术语“治疗有效”是指足以减轻或消除本文所述的疾病或病况的至少一种症状(例如,同种异体移植物纤维化和/或同种异体移植物丧失)的组合物、化合物或药物制剂的量。
当施用活性成分的组合时,组合的有效量可以包括或可以不包括如果单独施用也会有效的各成分的量。治疗性制剂的剂量将根据疾病或病况的性质、患者的病史、施用频率、施用方式、和药剂从宿主的清除率等而变化。初始剂量可以较大,然后是较小的维持剂量。可以例如每周、每两周、每天、每半周等施用该剂量以维持有效剂量水平。
治疗有效剂量可以通过例如以下的方法的组合逐步确定:(i)在体外细胞培养测定中使用肿瘤细胞生长和/或存活作为读数来表征组合物或化合物的有效剂量,然后(ii)在动物研究中使用肿瘤生长抑制和/或动物存活作为读数来表征,然后(iii)在人体试验中使用减少的纤维化和/或减少的同种异体移植物排斥反应作为读数来表征。
诊断方法
本发明涉及可用于基于某些分析物(例如,mRNA)的水平或出现情况来鉴定(例如,临床评价、诊断、分类、预测、分析)处于发生同种异体移植物纤维化和/或同种异体移植物丧失的风险的同种异体移植物接受者的方法。
在一个实施方案中,提供评估同种异体移植物接受者何时具有高于正常的发生同种异体移植物纤维化和/或同种异体移植物丧失的风险的方法,其包括以下步骤:将样品中9基因标志集中的一种以上的基因的表达水平与对照(例如,来自健康个体的样品)中相同的一种以上的基因的表达水平进行比较。
如本文中所使用的,水平是指样品(例如,血浆或血清样品)或受试者中分析物的量或浓度,而出现情况是指样品中存在或不存在可检测到的分析物。因此,水平是量的连续指示物,而出现情况是分析物的二元指示物(binary indicator)。在一些情况下,出现情况可以使用阈值水平来确定,超过该阈值水平,生物标志物存在,低于该阈值水平,生物标志物不存在。
本文中所述的9基因标志集对于鉴定(例如,评估或评价)处于发生同种异体移植物纤维化和/或同种异体移植物丧失的风险的同种异体移植物接受者是特别有用的。此外,本文中所述的方法可用于鉴定处于发生同种异体移植物纤维化和/或同种异体移植物丧失的风险的同种异体移植物接受者。如本文中所使用的,鉴定包括诊断和辅助诊断二者。因此,可以结合该方法的结果来评估其它诊断标准以做出诊断。
根据一些实施方案,该方法包括确定基因标志集中一组9种基因中的每个(即,所有)基因的表达水平(即,确定水平、测量量、或测量水平)。
在一些实施方案中,本文中公开的方法包括将表达水平或出现情况与参考进行比较。参考可以采取多种多样的形式。在一些情况下,参考包括多个基因产物(例如,多个mRNA中的每一者)的预定值。预定值可以采取多种多样的形式。其可以为从先前诊断为处于同种异体移植物纤维化和同种异体移植物丧失的风险的同种异体移植物接受者获得或者从已知不处于同种异体移植物纤维化和同种异体移植物丧失的风险的同种异体移植物接受者(例如,无症状受试者)获得的分析物的水平或出现情况。其可以为从尚未接受肾脏同种异体移植物的受试者获得的水平或出现情况。其可以为例如在不同的时间点同一接受者中的水平或出现情况。
表示分析物的水平的预定值在本文中称为预定水平。预定水平可以为单个截止值,例如中值或平均值。其可以为一系列截止值(或阈值),例如置信区间。其可以基于比较组来建立,例如,在所述比较组中,一个定义组中的风险比另一个定义组中的风险高1倍(例如,约2倍、4倍、8倍、16倍以上)。其可以是一个范围,例如,其中将受试者群体(例如,对照受试者)均等地(或不均等地)分组,例如低风险组、中风险组和高风险组,或者分为四分位,最低的四分位为具有最低风险的受试者并且最高的四分位为具有最高风险的受试者,或者分为n分位(即,n个规则间隔),n分位中最低的为具有最低风险的受试者并且n分位中最高的为具有最高风险的受试者。此外,参考可以为计算出的参考,最优选包括要研究的受试者的一群个体的分析物的相对量或绝对量的平均值或中值。
群体的所述个体的分析物的绝对量或相对量可以如本文中别处所规定的那样来确定。如何计算合适的参考值(优选平均值或中值)是本领域众所周知的。之前提及的受试者群体应当包括多个受试者,优选至少5、10、50、100、1,000个受试者。应当理解,要通过本发明的方法来诊断的受试者和所述多个受试者中的受试者为相同物种。
与预定值相关的受试者通常称为对照受试者(或对照)。对照受试者可以已接受或可以尚未接受肾脏同种异体移植物。在一些情况下,可能会期望对照受试者为有症状受试者,并且在其它情况下,可能会期望对照受试者为无症状受试者。
一些实施方案中的水平自身可以为反映两种状态之间的水平比较的相对水平。反映两种状态(例如,健康和患病)之间的比较(例如,比率、差异、对数差异、百分比变化等)的相对水平可以称为δ值。在一些情况下,使用相对水平是有益的,这是因为在某种程度上,它们排除了与测量相关的变异(例如,实验室人员、实验室、测量装置、试剂批次/制剂、测定试剂盒等)。然而,本发明不限于此。
表达水平和/或参考表达水平可以存储在合适的数据存储介质(例如,数据库)中,并且因此也可用于将来的诊断。这也使得有效地诊断疾病的流行,这是因为一旦(将来)确认获得相应参考样品的受试者确实发生了同种异体移植物纤维化和/或经历了同种异体移植物排斥反应,就可以在数据库中鉴定出合适的参考结果。
如本文中所使用的,“数据库”包括在合适的存储介质上收集的数据(例如,分析物和/或参考水平信息和/或患者信息)。此外,数据库可以进一步包括数据库管理系统。数据库管理系统优选为基于网络的、分层的或面向对象的数据库管理系统。更优选地,数据库将被实现为分布式(联邦)系统,例如,作为客户端服务器系统。更优选地,将数据库构造为允许搜索算法以比较测试数据集与数据收集所包括的数据集。具体地,通过使用此类算法,可以在数据库中搜索指示肾脏同种异体移植物排斥反应风险的相似或相同数据集。因此,如果可以在数据收集中鉴定出相同或相似的数据集,则测试数据集将与肾脏同种异体移植物排斥反应风险相关。
因此,从数据收集中获得的信息可以用于鉴定处于发生同种异体移植物纤维化和/或同种异体移植物丧失的风险的同种异体移植物接受者或者基于从受试者获得的测试数据集。更优选地,数据收集包括上述任一组所包含的所有分析物的特征值。
还提供不同移植类别的基因表达/蛋白质标志的数据库,例如,AR、STA和NS等。基因表达/蛋白质标志及其数据库可以在多种多样的介质中提供以便于它们的使用(例如,以用户可访问/可读的格式)。
“介质”是指包含本发明的表达谱信息的制品。本发明的数据库可以记录在例如可以由使用计算机的用户直接读取和访问的任何介质等计算机可读介质上。此类介质包括但不限于:磁存储介质,例如软盘、硬盘存储介质和磁带;光存储介质,例如CD-ROM;电存储介质,例如RAM和ROM;以及这些类别的混合体,例如磁/光存储介质。本领域普通技术人员可以容易地理解可以如何使用任何当前已知的计算机可读介质来创建包括当前数据库信息的记录的制品。
“记录”是指使用如本领域中已知的任何此类方法在计算机可读介质上存储信息的过程。基于用于访问所存储的信息的手段,可以选择任何方便的数据存储结构。多种多样的数据处理器程序和格式可以用于存储,例如文字处理文本文件、数据库格式等。因此,用户可访问受试者表达谱数据库,即,数据库文件以用户可读格式(例如,计算机可读格式)保存。
如本文中所使用的,“基于计算机的系统”是指用于分析本发明的信息的硬件装置、软件装置和数据存储装置。本发明的基于计算机的系统的最小硬件包括中央处理单元(CPU)、输入装置、输出装置和数据存储装置。本领域技术人员可以容易地理解,任何一种目前可用的基于计算机的系统都适用于本发明。数据存储装置可以包括如上所述的包含当前信息的记录的任何制品、或可以访问此类制品的存储器访问装置。
输入和输出装置的多种多样的结构格式可以用于在本发明的基于计算机的系统中例如向用户输入信息和从用户输出信息。输出装置的一种格式对与参考表达谱具有不同程度的相似性的表达谱进行排序。此类呈现为本领域技术人员提供了相似性的排序并且鉴定了测试表达谱中包含的相似性程度。
在典型的实施方案中,临床实验室将使用患者的样品来获得表达值并且将其发送给患者的医生。然后,医生将该值传达给他的基于网络的服务提供商。服务提供商将在生物信息学系统中输入该值,所述生物信息学系统已经具有预选基因集的各基因的系数和来自训练集的累积风险评分估计模型的截止值。生物信息学系统将使用该信息来计算患者的概率评分。计算出的评分将反映患者的风险状态。
本发明进一步提供向例如技术人员、医师或患者传达测定结果或诊断或二者。在某些实施方案中,将使用计算机经互联网或借助硬连线或无线电话网络向感兴趣的各方(例如,医师和他们的患者)传达测定结果或诊断或二者。
在一些实施方案中,本文中公开的方法进一步包括修改接受者的临床记录以将接受者鉴定为处于发生同种异体移植物纤维化和/或同种异体移植物丧失的风险。临床记录可以存储在任何合适的数据存储介质(例如计算机可读介质)中。
在一些实施方案中,在获得诊断之后尽快将基于本文中提供的方法的诊断传达给同种异体移植物接受者。可以由接受者的主治医师将诊断传达给接受者。可选地,可以通过电子邮件将诊断发送给接受者,或者通过电话将诊断传达给受试者。诊断可以以报告的形式发送给接受者。可以使用计算机通过电子邮件或电话来传达诊断。在某些实施方案中,包含诊断测试结果的消息可以使用电信技术人员将熟悉的计算机硬件和软件的组合来自动生成并发送给接受者。
本发明的方面包括用于鉴定已接受肾脏同种异体移植物并且处于发生同种异体移植物纤维化和同种异体移植物丧失的风险的受试者的计算机程序产品,其中当将计算机程序产品加载到计算机上时,其被配置为采用来自源自受试者的样品的mRNA表达结果,以确定已接受肾脏同种异体移植物的受试者是否处于发生同种异体移植物纤维化和同种异体移植物丧失的风险,其中基因表达结果包括本文中提供的9基因套组(panel)的表达数据。
本发明还提供用于评价受试者(例如肾脏同种异体移植物接受者)中mRNA表达水平的试剂盒。本发明的试剂盒可以采取多种多样的形式。通常,试剂盒将包括适合于确定样品中mRNA表达水平(例如,本文中公开的那些)的试剂。任选地,试剂盒可以包含一种以上的对照样品。此外,在一些情况下,试剂盒将包括提供参考(例如,预定值)的书面信息(标记),其中受试者中的mRNA表达水平和参考(预定值)之间的比较指示临床状态。
在一些情况下,试剂盒包括可用于将mRNA表达水平或出现情况与参考(例如,预测模型)进行比较的软件。通常,软件将以例如光盘等计算机可读格式提供,但是也可以通过互联网下载。然而,试剂盒不限于此,并且其它变化对于本领域普通技术人员将是显而易见的。
本方法还可以用于基于mRNA(例如,本文中公开的那些)的出现情况或水平为受试者选择治疗和/或确定治疗计划。在一些实施方案中,使用本文中公开的方法,医疗保健提供者(例如,医师)将接受者鉴定为处于发生同种异体移植物纤维化和/或同种异体移植物丧失的风险,并且,基于该鉴定,医疗保健提供者为受试者确定适当的管理计划。
在一些实施方案中,使用本文中公开的方法,医疗保健提供者(例如,医师)基于从受试者获得的临床样品中某些基因的出现情况或水平和/或基于从受试者获得的临床样品的分类将接受者鉴定为处于发生同种异体移植物纤维化和/或同种异体移植物丧失的风险。通过该诊断,医疗保健提供者为如本文中所述的受试者确定适当的治疗或治疗计划。在一些实施方案中,该方法进一步包括对受试者施用治疗。
以下提供描述应用如本文中所述的9基因套组来鉴定处于发生同种异体移植物纤维化和同种异体移植物丧失的风险的肾脏同种异体移植物接受者的示例性过程:
1)选择训练组:将仔细选择具有高风险病例和低风险病例的一组肾移植患者(总数N=~100)。培训组应当具有经至少两名病理学家审查的明确的人口统计数据和临床指征。
2)测量9种mRNA的表达:由从训练组中的各患者的移植后血液样品分离的9基因标志集转录的mRNA的表达水平将通过RT-PCR Nanostring或TREx技术来测量。在以下实例中描述了这些技术的使用。
3)建立回归模型和截止值:将从训练集建立总结病例和对照之间9种基因的差异的累积统计学模型。风险评估采用的公式为r=-(log10(p1)*g1+log10(p2)*g2+…+log10(pi)*gi+...+log10(p9)*g9),其中pi为训练集中发生和未发生纤维化的患者之间对于基因i(i=1…9)的表达值的t检验的显著性p值,gi为基因i(i=1…9)的逻辑数,1(如果基因i的表达值大于针对上调基因的训练集的纤维化组的中值表达值或者如果基因i的表达值小于针对下调基因的训练集的纤维化组的中值表达值)、或-1(如果基因i的表达值小于针对上调基因的训练集的非纤维化组的中值或者如果基因i的表达值大于针对下调基因的训练集的非纤维化组的中值)、或0(如果基因i的表达值在训练集的纤维化组的中值和非纤维化组的中值之间)。加权累积评分(r)可以用作每个患者的发生纤维化的风险评分。如果患者的风险评分高于由训练数据集定义的三分位表达值截止值,则患者处于发生纤维化的风险。
基于概率评分,将确定预测统计量例如真阳性率与假阳性的ROC(接收者操作特征)曲线的预测AUC(曲线下面积)、敏感性/特异性、阳性值(PPV)和阴性预测值(NPV)。在给定的特异性(90%)下,将建立概率评分截止值,其最佳地预测纤维化的发生。这可以为分成两组的明确截止值,这是因为如果他们位于最高组,则他们发生纤维化的可能性高,并且将测试确定为阳性,但是如果他们位于底部,则他们发生纤维化的可能性非常低,并且将测试确定为阴性。可选的是,基于如上所述确定的患者的概率评分,可以将患者分为三分位。在这种情况下,如果患者位于(1)最高的三分位中,则他们发生纤维化的可能性高,并且将测试确定为阳性;(2)他们位于第二个三分位或中间组中,他们的风险无法准确地确定;和(3)他们位于底部,则他们发生纤维化的可能性非常低,并且将测试确定为阴性。
将系数(log10(pi))、病例组和对照组的中位表达值和源自训练组的截止值输入并存储至基于网络的生物信息学系统中,该系统可以通过互联网从临床实验室/医生办公室访问。
4)诊断标准:对于新患者,9基因标志集的表达水平将在临床实验室中通过与用于训练集相同的技术来测量。)通过使用基于网络的生物信息学系统,概率评分将使用源自训练集的参数由公式来计算,并且将概率评分与截止值进行比较以确定发生纤维化的可能性。临床实验室将测试结果发送给医生,如果样品的结果超过纤维化可能性高的截止值,则将其报告为阴性。
5)治疗:如果测试表明患者具有高的发生同种异体移植物纤维化和同种异体移植物丧失的风险,则可以例如并且不限于通过向同种异体移植物接受者施用抗纤维化药物或转换免疫抑制方案来治疗。
在一些实施方案中,治疗包括修改同种异体移植物接受者的免疫抑制方案,如,例如,通过施用、停止施用一种以上的免疫抑制药物(包括例如一种以上的抗排斥药物)或调整其剂量。
免疫抑制可以用包括类固醇、靶向抗体和CNI如他克莫司的许多不同的药物来实现。CNI的非限制性实例包括例如钙调神经磷酸酶抑制剂(CNI),例如环孢菌素或他克莫司,或纤维形成性较低的免疫抑制药物例如霉酚酸酯(MMF)或西罗莫司。免疫抑制剂的主要类别为钙调神经磷酸酶抑制剂(CNI),其包括他克莫司(和/>/AstagrafXL(Astellas Pharma Inc.)和/>的仿制药)和环孢菌素(/>和(Novartis AG)和仿制药)。也可以施用类固醇例如泼尼松以治疗处于发生同种异体移植物纤维化和同种异体移植物丧失的风险的患者。抗增殖剂例如霉酚酸酯、霉酚酸钠和硫唑嘌呤也可用于此类治疗。其中,就抑制免疫系统而言,他克莫司是更强效的药物之一。抗排斥药物贝拉西普(Bristol Myers Squibb)也可以用于治疗处于排斥反应或纤维化的风险的患者。
鉴定为发生同种异体移植物纤维化和同种异体移植物丧失的风险增加的同种异体移植物接受者也可以例如并且不限于通过施用抗纤维化药物或通过修改同种异体移植物接受者的免疫抑制方案来治疗。因此,治疗同种异体移植物接受者可以包括施用、停止施用一种以上的抗纤维化药物或调整其剂量。在一些方面,抗纤维化药物可以包括抗纤维化剂,如,例如,吡非尼酮、松弛素、骨形态发生蛋白7(BMP-7)和肝生长因子(HGF)6。
向此类患者施用血管紧张素转换酶抑制剂(ACEI)例如赖诺普利或血管紧张素II受体阻断剂例如氯沙坦也在本公开的范围内。
在一些方面,该方法包括将免疫抑制从钙调神经磷酸酶抑制剂转换为与纤维化的发生不相关的药物,例如抗排斥药物为贝拉西普、雷帕霉素或霉酚酸酯。
在某些实施方案中,提供试剂盒用于确定肾脏同种异体移植物接受者发生同种异体移植物纤维化和同种异体移植物丧失的风险。在非限制性实例中,试剂盒中包括用于分离mRNA、标记mRNA和/或评价mRNA群体的试剂。试剂盒可以进一步包括用于产生或合成基因探针的试剂。因此,试剂盒将在合适的容器装置中包含用于通过引入标记的核苷酸或随后标记的未标记的核苷酸来标记mRNA的酶。其还可以包括一种以上的缓冲液,例如反应缓冲液、标记缓冲液、洗涤缓冲液、或杂交缓冲液、用于制备mRNA探针的化合物和用于分离mRNA的组分。
对于任何试剂盒实施方案,可以存在包含与本文中的任何序列的全部或一部分相同或互补的序列的核酸分子。
上述试剂盒可以包括与基因NTSR1、TSPAN14、CCR3、SEC22C、FCER1G、YBEY、CLDN18、NLRC5、KIAA1683中的一种以上特异性杂交的条码探针(例如,用于Nanostring分析)。试剂盒可以进一步包含一种以上的mRNA提取试剂和/或退火试剂。
在一些实施方案中,试剂盒将包含用于扩增基因NTSR1、TSPAN14、CCR3、SEC22C、FCER1G、YBEY、CLDN18、NLRC5、KIAA1683的引物,并且任选地包含用于扩增控制序列的引物,如,例如,用于扩增β肌动蛋白(ACTB)的引物和甘油醛3-磷酸脱氢酶(GAPDH)、18S核糖体RNA(用于qPCR测定)及其片段。
在其它实施方案中,试剂盒可以包含mRNA抑制剂(例如,靶向在处于发生同种异体移植物纤维化和同种异体移植物丧失的高风险的同种异体移植物接受者中上调的mRNA(例如,基因NTSR1、TSPAN14、CCR3、SEC22C、FCER1G、YBEY、CLDN18、NLRC5、KIAA1683)。
无论类型如何,试剂盒将通常包括一个以上的容器,生物制剂被放置在其中并且优选被适当地等分。试剂盒的组分可以以水性介质或以冻干形式包装。试剂盒还可以包含一种以上的药学上可接受的赋形剂、稀释剂和/或。
药学上可接受的赋形剂、稀释剂和/或载体的非限制性实例包括无RNA酶的水、蒸馏水、缓冲水、生理盐水、PBS、林格氏液、右旋糖溶液、反应缓冲液、标记缓冲液、洗涤缓冲液、和杂交缓冲液。
试剂盒还可以包括使用试剂盒组分以及使用试剂盒中未包括的任何其它试剂的说明。说明可以包括可以实施的变体。考虑此类试剂为本发明的试剂盒的实施方案。此外,试剂盒不限于以上确定的特定项目并且可以包括用于基因的操作或表征的任何试剂。
本文中考虑的试剂盒可以进一步包含一种以上的mRNA提取试剂和/或用于cDNA合成的试剂。
考虑了用于治疗、预后或诊断应用和此类用途的试剂盒。此外,在某些实施方案中,试剂盒中可以包括对照RNA或DNA。对照RNA可以为可以用作本文中公开的诊断测定的阳性对照的mRNA。用于与本发明的试剂盒一起使用的管家基因的非限制性列表在以下实施例6中列出。
以下在实施例中描述本发明,实施例旨在进一步描述本发明而不限制其范围。
实施例1:RNA测序测定:9基因集的鉴定及其预测纤维化的应用。
RNA测序测定试剂盒包括:
1)Illumina TruSeq mRNA文库制备试剂盒
2)TruSeq RNA单索引集
3)QIAGEN试剂盒,用于提取高质量的总RNA
RNA测序和数据处理的方法:
在移植(基线)前,使用QIAGEN试剂盒从由肾移植接受者采集的全血中提取总RNA,并且用TruSeq mRNA文库制备试剂盒生成文库,并且与TruSeq RNA单索引进一步复用。索引文库在Illumina HiSeq4000测序仪上测序。首先使用BWA比对算法将具有良好质量的读段与人类参考数据库进行比对,所述人类参考数据库包括hg19人类基因组、外显子、剪接连接片段和包括核糖体和线粒体序列的污染数据库。在过滤映射至污染数据库的读段之后,然后将与每个转录本的具有最多2个错配的外显子和剪接连接片段唯一对齐的读段计为每个相应转录本的表达水平。为了比较样品之间的转录水平,将读段计数进行log2转换并且以相等的全局中值标准化。
结果:
a)患者队列描述:该研究包括总计133名接受RNA测序的具有良好质量基线血液RNA的患者(图1)。在133名患者中,85名患者具有植入前良好的肾脏,植入前CADI<2或伴有CADI增加的纤维化进展(m12 CADI>=2)。在85名进行早期监测活检的患者中,随机选择55名用作发现集,以鉴定用于预测纤维化发生的基因标志集,纤维化发生基于来自移植后12个月肾活检的病理切片的CADI评分>=2来诊断。具有明确的纤维化进展的发现集和V1集(病例组:移植后CADI增加)和非进展(移植前CADI<2和m12 CADI<2)非纤维化诊断用于鉴定和验证基因集并且得出纤维化组和非纤维化组的p值和中值表达,用于基因风险评分计算。将其余30名患者用作第一验证队列(V1)。将48名具有高的植入前供体肾CADI评分(植入前CADI>2)或无病理分级的患者用作第二验证集2(V2)。
b)9基因集的鉴定:9基因集鉴定的工作流程在图2中描绘。简言之,对55名患者的发现集进行RNA测序。在一系列读段质量控制之后,对原始序列读段进行映射和标准化步骤(4),将标准化的读段计数表示为基因的表达值。发现集(N=55)中纤维化组和非纤维化组的表达值通过使用众所周知的LIMMA(5)测试来比较,以鉴定发生纤维化和不发生纤维化的患者之间的差异表达基因(DEG)。通过调整人口统计数据和临床因素来进一步过滤基因列表,最终得到25种基因。总结纤维化组和非纤维化组之间25种DEG的表达值的差异以得出针对纤维化发生的累积风险评分,并且将正向部分迭代应用于25种基因,以确定具有最大预测准确性的最终的9基因集(AUC=0.9图3a,表1)。用于风险评估的公式为r=-(log10(p1)*g1+log10(p2)*g2+…+log10(pi)*gi+...+log10(p9)*g9),其中pi为训练集中发生和未发生纤维化的患者之间对于基因i(i=1…9)的表达值的t检验的显著性p值,gi为基因i(i=1…9)的逻辑数,1(如果基因i的表达值大于针对上调基因的训练集的纤维化组的中值表达值或者如果基因i的表达值小于针对下调基因的训练集的纤维化组的中值表达值)、或-1(如果基因i的表达值小于针对上调基因的训练集的非纤维化组的中值或者如果基因i的表达值大于针对下调基因的训练集的非纤维化组的中值)、或0(如果基因i的表达值在训练集的纤维化组的中值和非纤维化组的中值之间)。
表1:用于预测纤维化发生的9基因集
c)为了估计预测准确性:定义了用于基因风险评分的两个三分位截止值(1.57或-4.98)并且证明了对于发现集中纤维化发生的预测阳性预测值(PPV)>0.88且阴性预测值(NPV)=1(图3b)。
d)在两个验证集上应用9基因集来预测纤维化:通过9基因集对早期急性排斥反应的预测使用V1数据集(N=30,AUC=0.79,PPV=0.85,NPV=0.81),在从发现集定义的三分位截止值处)(图4a、b)来验证,这优于在具有较差的植入前肾脏或未知的植入前CADI(n=30,AUC=0.58,PPV=0.56和NPV=0.71)的V2上预测纤维化发生。
实施例2:Nanostring测定
Nanostring测定试剂盒包括:
1)定制的CodeSet(用于9种基因套组、管家基因套组和阴性对照的条码探针集,由Nanostring提供)。
2)主试剂盒,包括nCounter盒、nCounter平板包和nCounter制备包。
3)QIAGEN试剂盒,用于提取高质量的总RNA。
Nanostring实验:
按照制造商的方案,使用QIAGEN试剂盒提取总RNA。在数据收集时,将条码探针在溶液中退火为总RNA。杂交后,将样品转移至nCounter制备站并且将探针/靶标固定在nCounter盒上。然后通过nCounter数字分析仪对探针进行计数。
mRNA转录组数据分析
在以下过程中处理来自Nanostring分析仪的原始计数数据:首先将原始计数数据标准化为管家基因mRNA的计数,并且过滤掉计数低于阴性对照的计数的中值加上3标准差的mRNA。由于从试剂批次产生的数据变异,来自不同试剂批次的各mRNA的计数通过乘以不同试剂批次上样品的平均计数的比例的因子来校准。通过ComBat包来进一步调整来自不同实验批次的经校准的计数。
实施例4:qPCR测定或qPCR
qPCR测定试剂盒包括:
1)引物容器(12个试管,对于9种基因中的每一者,每个试管进行一个qPCR测定,其包括9基因套组和2种管家基因(ACTB和GAPDH)和对照探针(18S核糖体RNA)。测定从LifeTech获得。
2)Universal Master Mix II:用于qPCR反应的试剂
3)ARRAY 96孔板(6x23)。
4)Agilent AffinityScript QPCR cDNA合成试剂盒:用于将RNA转换为cDNA的最高效率,并且针对实时定量PCR(QPCR)应用进行全面优化。
实验过程和数据分析
使用ALL制备试剂盒(QIAGEN-ALL制备试剂盒,Valencia,CA USA)从同种异体移植物活检样品中提取总RNA。使用具有oligo dT引物的AffinityScript RT试剂盒(AgilentInc.Santa Clara,CA)来合成cDNA。用于9基因标志集、2种管家基因(ACTB、GAPDH)和18S核糖体RNA的TaqMan qPCR测定购自ABI Life Technology(Grand Island,NY)。使用TAQMAN通用混合物对cDNA进行qPCR实验,并且使用ABI7900HT系统来监测和获取PCR反应。样品一式三份进行测量。生成用于预测基因集以及2种管家基因的循环时间(CT)值。各基因的ΔCT值通过从各基因的CT值减去管家基因的平均CT值来计算。
实施例5:靶向RNA测序(TREx)测定
TREx测定试剂盒包括:
1)定制的测定(用于9基因套组(包括管家基因套组)的条码探针集)
2)RNA样品制备试剂盒v2
3)QIAGEN试剂盒,用于提取高质量的总RNA
TREx实验
使用QIAGEN试剂盒来提取总RNA。使用/>RNA样品制备试剂盒v2按照制造商的方案生成测序文库:简言之,首先纯化含有polyA的mRNA,并且从总RNA中将其片段化。使用随机六聚体引物和逆转录酶进行第一链cDNA合成,然后进行第二链cDNA合成。在将粘性末端转换为平末端的cDNA的末端修复过程之后,向双链cDNA的末端添加多个索引衔接子,并且使用对基因套组和管家基因具有特异性的引物对进行PCR以富集靶标。最后,对索引文库进行验证、标准化和合并,以在MiSEQ测序仪上进行测序。
TREx数据处理
通过以下程序处理由MiSEQ测序仪产生的原始RNAseq数据:首先使用BWA比对算法将具有良好质量的读段与数个人类参考数据库进行比对,所述人类参考数据库包括hg19人类基因组、外显子、剪接连接和包括核糖体和线粒体RNA序列的污染数据库。在过滤映射至污染数据库的读段之后,将与所需扩增子(即,来自配对引物的PCR产物)区域最多有2个错配的唯一对齐的读段计为相应基因的表达水平,并且在使用R统计程序进行log2转换之后进一步进行样品间的分位数标准化。
实施例6:用于本发明的管家基因套组:
以下呈现的是10种管家基因,其可以用作基因套组来监测本发明的测定的质量。每个套组的10种基因用于监测反应的质量。试剂盒还包含用于管家基因的引物。10种管家基因选自由DERL1、PPID、PRKAG1、PRPF38A、PSMD6、RNF34、RRAGA、TINF2、UBE2G1、UBE2K、USP39和ZNF394组成的组。
已经描述了本文中公开的方法的多个实施方案。然而,应当理解,可以在不偏离本发明的精神和范围的情况下进行各种修改。因此,其它实施方案在所附权利要求的范围内。
还应当理解,所有值均为近似值,并且被提供用于描述。贯穿本申请,引用了专利、专利申请、出版物、产品描述和方案,其公开内容出于所有目的通过引用以其整体并入本文。
Claims (23)
1.一种用于治疗处于发生同种异体移植物纤维化的风险的人类肾脏同种异体移植物接受者的方法,其包括以下步骤:
(a)选择基于检测到的由预选基因标志集编码的mRNA的表达水平而被鉴定为处于同种异体移植物纤维化的风险的人类肾脏同种异体移植物接受者,所述表达水平高于从没有发生同种异体移植物纤维化的第二肾脏同种异体移植物接受者获得的对照血液样本的表达水平,所述表达水平通过以下来获得:
i.由从血液样本分离的mRNA合成cDNA,所述血液样本从所述肾脏同种异体移植物接受者获得,和
ii.检测所述cDNA中由包含基因NTSR1、TSPAN14、CCR3、SEC22C、FCER1G、YBEY、CLDN18、NLRC5和KIAA1683的基因标志集编码的mRNA的表达水平;和
(b)向所选择的人类肾脏同种异体移植物接受者施用有效量的抗纤维化剂、抗排斥药物或二者。
2.根据权利要求1所述的方法,其包括将在所述同种异体移植物接受者的样品中确定的表达水平应用于惩罚逻辑回归拟合模型以鉴定所述同种异体移植物接受者的纤维化的风险。
3.根据权利要求2所述的方法,其中所述惩罚逻辑回归拟合模型利用下式:
r=-(log10(p1)*g1+log10(p2)*g2+…+log10(pi)*gi+...+log10(p9)*g9),
其中pi为训练集中发生和未发生纤维化的患者之间对于基因i(i=1…9)的表达值的t检验的显著性p值,gi为基因i(i=1…9)的逻辑数,1(如果基因i的表达值大于针对上调基因的训练集的纤维化组的中值表达值或者如果基因i的表达值小于针对下调基因的训练集的纤维化组的中值表达值)、或-1(如果基因i的表达值小于针对上调基因的训练集的非纤维化组的中值或者如果基因i的表达值大于针对下调基因的训练集的非纤维化组的中值)、或0(如果基因i的表达值在训练集的纤维化组的中值和非纤维化组的中值之间)。
4.根据权利要求1所述的方法,其中所述抗排斥药物为免疫抑制剂或抗增殖剂。
5.根据权利要求4所述的方法,其中所述抗排斥药物为西罗莫司。
6.根据权利要求5所述的方法,其中所述免疫抑制剂为选自由霉酚酸酯(MMF)、泼尼松、霉酚酸钠和硫唑嘌呤组成的组中的成员。
7.根据权利要求1所述的方法,其中所述抗纤维化药物为选自由吡非尼酮、松弛素、骨形态发生蛋白7(BMP-7)和肝生长因子(HGF)6组成的组中的成员。
8.根据权利要求1所述的方法,其中检测所述mRNA的表达水平包括进行作为选自由qPCR分析、Nanostring分析和TREx分析组成的组中的成员的测定。
9.根据权利要求1所述的方法,其进一步包括修改被鉴定为处于同种异体移植物纤维化的风险的同种异体移植物接受者的免疫抑制方案。
10.根据权利要求9所述的方法,其中修改免疫抑制方案包括向所述同种异体移植物接受者施用有效量的选自由贝拉西普、雷帕霉素和霉酚酸酯组成的组中的抗排斥药物。
11.根据权利要求10所述的方法,其中修改免疫抑制方案包括向所述同种异体移植物接受者施用选自由吡非尼酮、松弛素、骨形态发生蛋白7(BMP-7)和肝生长因子(HGF)6组成的组中的抗纤维化药物。
12.一种用于选择人类肾脏同种异体移植物接受者进行治疗以降低同种异体移植物纤维化的风险的方法,其包括以下步骤:
(a)检测从肾脏同种异体移植物接受者获得的血液样品中由基因标志集中的基因编码的mRNA的表达水平,其中所述基因为NTSR1、TSPAN14、CCR3、SEC22C、FCER1G、YBEY、CLDN18、NLRC5和KIAA1683,和
(b)当由基因标志集中的基因编码的mRNA的表达水平高于对照中由相同基因编码的mRNA的表达水平时,将人类肾脏同种异体移植物接受者鉴定为处于同种异体移植物纤维化的风险。
13.根据权利要求12所述的方法,其包括通过以下来确定所述表达水平:由从血液样本分离的mRNA合成cDNA,所述血液样本从所述肾脏同种异体移植物接受者获得,并且检测所述cDNA中所述基因标志集中的基因的mRNA表达水平。
14.根据权利要求13所述的方法,其包括将在所述接受者的血液样品中确定的mRNA表达水平应用于惩罚逻辑回归拟合模型。
15.根据权利要求14所述的方法,其包括使用为选自由qPCR分析、Nanostring分析和TREx分析组成的组中的成员的测定来检测所述mRNA的表达水平。
16.一种用于鉴定处于同种异体移植物纤维化和同种异体移植物丧失的风险的肾脏同种异体移植物接受者的方法,其包括以下步骤:
(a)从由肾脏同种异体移植物接受者获得的血液样品检测由包含基因NTSR1、TSPAN14、CCR3、SEC22C、FCER1G、YBEY、CLDN18、NLRC5和KIAA1683的基因标志集编码的mRNA的表达水平,和
(b)当由所述标志集中的基因编码的mRNA的表达水平高于对照中由所述基因标志集基因编码的mRNA的表达水平时,将人类肾脏同种异体移植物接受者鉴定为处于同种异体移植物纤维化和同种异体移植物丧失的风险。
17.根据权利要求16所述的方法,其包括向被鉴定为处于同种异体移植物纤维化和同种异体移植物丧失的风险的同种异体移植物接受者施用有效量的抗排斥药物、免疫抑制剂、抗纤维化剂或其组合。
18.根据权利要求17所述的方法,其包括将在所述同种异体移植物接受者的样品中确定的表达水平应用于惩罚逻辑回归拟合模型以鉴定所述同种异体移植物接受者的纤维化的风险。
19.一种用于鉴定处于同种异体移植物纤维化和同种异体移植物丧失的风险的肾脏同种异体移植物接受者的方法,其包括以下步骤:
(a)从由肾脏同种异体移植物接受者获得的血液样品检测由包含基因NTSR1、TSPAN14、CCR3、SEC22C、FCER1G、YBEY、CLDN18、NLRC5和KIAA1683的基因标志集编码的mRNA的表达水平,和
(b)当由所述基因标志集编码的mRNA的表达水平高于对照中由基因标志集基因编码的mRNA的表达水平时,将人类肾脏同种异体移植物接受者鉴定为处于同种异体移植物纤维化和同种异体移植物丧失的风险。
20.根据权利要求19所述的方法,其包括向被鉴定为处于同种异体移植物纤维化和同种异体移植物丧失的风险的同种异体移植物接受者施用有效量的抗排斥药物、免疫抑制剂、抗纤维化剂或其组合。
21.根据权利要求19所述的方法,其包括将在所述同种异体移植物接受者的样品中确定的表达水平应用于惩罚逻辑回归拟合模型以鉴定所述同种异体移植物接受者的纤维化的风险。
22.一种用于治疗处于发生同种异体移植物纤维化的风险的人类肾脏同种异体移植物接受者的方法,其包括以下步骤:
(a)选择基于检测到的由预选基因标志集编码的mRNA的表达水平而被鉴定为处于同种异体移植物纤维化的风险的人类肾脏同种异体移植物接受者,所述表达水平高于对照中所述基因标志集的mRNA表达水平,所述表达水平通过以下来获得:
i.由从血液样本分离的mRNA合成cDNA,所述血液样本从所述肾脏同种异体移植物接受者获得,和
ii.检测所述cDNA中由包含基因NTSR1、TSPAN14、CCR3、SEC22C、FCER1G、YBEY、CLDN18、NLRC5和KIAA1683的基因标志集编码的mRNA的表达水平;和
(b)向所选择的人类肾脏同种异体移植物接受者施用有效量的抗纤维化剂、抗排斥药物或二者。
23.根据权利要求22所述的方法,其中对照水平基于所述基因标志集的mRNA表达水平来计算。
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