JP2005536981A - Methods and compositions for diagnosing cancer susceptibility and defective DNA repair mechanisms, and methods and compositions for treating them - Google Patents

Methods and compositions for diagnosing cancer susceptibility and defective DNA repair mechanisms, and methods and compositions for treating them Download PDF

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アラン ディ. ドアンドレア、
トシヤス タニグチ、
シンシア ティマーズ、
マーカス グロンプ、
エドワード エイ. フォックス、
Original Assignee
ダナ ファーバー キャンサー インスティテュート
オレゴン ヘルス アンド サイエンス ユニバーシティ
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Abstract

癌感受性、欠陥のあるDNA修復機構の診断方法および組成物、ならびにそれらを治療するための方法および組成物が提供される。本明細書に提供した配列の中ではFANCD2遺伝子が同定されており、遺伝子に基づく試験において患者をスクリーニングするための、およびファンコニ貧血および癌について診断するための、プローブおよびプライマーが提供される。FANCD2遺伝子は、欠陥のあるDNA修復に関連する病態を治療するための新規治療薬をスクリーニングするのに使用するための実験マウスモデルを調製するために、インビボで標的とすることができる。FANCD2ポリペプチドが配列決定され、FANCD2−S型およびモノユビキチン化されたFANCD−L型と同定された2つのアイソフォームとして存在することが証明されている。2つのアイソフォームを識別するポリクローナル抗体およびモノクローナル抗体を含む抗体が調製され、対象が無傷ファンコニ貧血/BRCA経路を有するかどうかを決定するための診断学的検査において使用されている。Methods and compositions for diagnosing cancer susceptibility, defective DNA repair mechanisms, and methods and compositions for treating them are provided. Among the sequences provided herein, the FANCD2 gene has been identified, and probes and primers are provided for screening patients in gene-based tests and for diagnosing Fanconi anemia and cancer. The FANCD2 gene can be targeted in vivo to prepare experimental mouse models for use in screening novel therapeutics to treat conditions associated with defective DNA repair. The FANCD2 polypeptide has been sequenced and proven to exist as two isoforms identified as FANCD2-S and monoubiquitinated FANCD-L. Antibodies including polyclonal and monoclonal antibodies that discriminate between the two isoforms have been prepared and used in diagnostic tests to determine whether a subject has an intact Fanconi anemia / BRCA pathway.

Description

政府の支援
本明細書に記載した研究は、米国国立衛生研究所(NIH)助成金番号第RO1HL52725−04号、第RO1DK43889−09号、第1PO1HL48546号、および第PO1HL54785−04号により支援を受けた。米国政府は、本発明に対して一定の権利を有する。
Government support The work described here was supported by the National Institutes of Health (NIH) grant numbers RO1HL52725-04, RO1DK43889-09, 1PO1HL48546, and PO1HL54785-04 . The US government has certain rights to the invention.

背景
本発明は、FANCD2遺伝子に欠陥を有する対象における癌感受性の診断、および癌を発症した当該対象のために適切な治療プロトコールの決定に関する。FANCD2遺伝子に欠陥のある動物モデルを使用すると、治療薬をスクリーニングすることができる。
BACKGROUND The present invention relates to diagnosis of cancer susceptibility in a subject having a defect in the FANCD2 gene and determination of an appropriate treatment protocol for the subject who has developed cancer. Using animal models that are defective in the FANCD2 gene, therapeutic agents can be screened.

ファンコニ貧血症(FA)は、先天性欠陥、骨髄不全および癌の素因を特徴とする常染色体劣性癌感受性症候群である。FA患者由来細胞は、マイトマイシンCまたはジエポキシブタン等の鎖間DNA架橋を産生する物質に対して特有の過敏性を示す。FA患者は、急性骨髄性白血病ならびに皮膚、胃腸および婦人科系の癌を含む、数種のタイプの癌を発症する。皮膚および胃腸の腫瘍は、通例は扁平上皮細胞癌である。FA患者の少なくとも20%が癌を発症する。患者が癌を発症する平均年齢は、白血病については15歳、肝腫瘍については16歳、そして他の腫瘍については23歳である。(D’Andreaら,Blood,(1997)vol.90、p1725、Garcia−Higueraら,Curr.Opin.Hematol.,(1999)vol.2、p83〜88、およびHeijnaら,Am.J.Hum.Genet.vol.66、p1540〜1551を参照)。   Fanconi anemia (FA) is an autosomal recessive cancer susceptibility syndrome characterized by congenital defects, bone marrow failure and a predisposition to cancer. FA patient-derived cells exhibit unique hypersensitivity to substances that produce interstrand DNA crosslinks such as mitomycin C or diepoxybutane. FA patients develop several types of cancer, including acute myeloid leukemia and skin, gastrointestinal and gynecological cancers. Skin and gastrointestinal tumors are usually squamous cell carcinomas. At least 20% of FA patients develop cancer. The average age at which patients develop cancer is 15 years for leukemia, 16 years for liver tumors, and 23 years for other tumors. (D'Andrea et al., Blood, (1997) vol. 90, p1725, Garcia-Higuera et al., Curr. Opin. Hematol., (1999) vol. 2, p83-88, and Heijna et al., Am. J. Hum. Genet.vol.66, p1540-1551).

FAは、遺伝的に異質性である。体細胞融合研究では、少なくとも7つの別個の相補性群が同定されている(Joenjeら,(1997)Am.J.Hum.Genet.,vol.61、p940〜944、およびJoenjeら,(2000)Am.J.Hum.Genet,vol.67、p759〜762)。この観察から、FA遺伝子はDNA架橋に対する細胞応答に関係する多成分経路を定義するという仮説が生じた。5種のFA遺伝子(FANCA、FANCC、FANCE、FANCFおよびFANCG)がクローニングされ、FANCA、FANCCおよびFANCGタンパク質は主として核局在化を伴って分子複合体を形成することが証明されている。FANCCはまた、細胞質内にも局在する。種々のFAタンパク質は、無脊椎動物種において、FANCA、FANCC、FANCE、FANCF、およびFANCGタンパク質の強力な相同物を備えない、既知の配列モチーフをほとんどまたは全く有していない。FANCFは、大腸菌(E.Coli)RNA結合タンパク質に対して有意性が不明の弱い相同性を有する。最も頻回に見られる2つの相補性群は、合計するとFA患者の75〜80%を占めるFA−AおよびFA−Cである。多発性突然変異は、80kbに及び、少なくとも43個のエクソンからなるFANCA遺伝子において認識されている。FANCCは、14個のエクソンを有することが見いだされており、およそ80kbに及ぶ。FANCC遺伝子内の突然変異の数は同定されており、これは、重症度の相違するFAと相関する。FA−Dは、明確であるがまれな相補性群であると同定されている。FA−D患者は表現型により他のサブタイプの患者から区別することができるが、FAタンパク質複合体は、通常はFA−D細胞内に集合する(Yamashitaら,(1998)P.N.A.S.、vol.95、p13085〜13090)。   FA is genetically heterogeneous. In somatic cell fusion studies, at least seven distinct complementarity groups have been identified (Joenje et al., (1997) Am. J. Hum. Genet., Vol. 61, p940-944, and Joenje et al., (2000). Am. J. Hum. Genet, vol. 67, p759-762). This observation led to the hypothesis that the FA gene defines a multi-component pathway that is involved in cellular responses to DNA cross-linking. Five FA genes (FANCA, FANCC, FANCE, FANCF and FANCG) have been cloned and FANCA, FANCC and FANCG proteins have been demonstrated to form molecular complexes primarily with nuclear localization. FANCC is also localized in the cytoplasm. Various FA proteins have little or no known sequence motifs in invertebrate species, without strong homologues of FANCA, FANCC, FANCE, FANCF, and FANCG proteins. FANCF has a weak homology of unknown significance to E. coli RNA binding protein. The two complementarity groups most frequently seen are FA-A and FA-C, which together account for 75-80% of FA patients. Multiple mutations are recognized in the FANCA gene, which spans 80 kb and consists of at least 43 exons. FANCC has been found to have 14 exons and spans approximately 80 kb. The number of mutations within the FANCC gene has been identified, which correlates with FAs of varying severity. FA-D has been identified as a distinct but rare complementation group. Although FA-D patients can be distinguished from other subtypes of patients by phenotype, FA protein complexes usually assemble into FA-D cells (Yamashita et al. (1998) PNA). S., vol. 95, p13085-13090).

クローン化FAタンパク質は、相互に、またはGenBank内の他のタンパク質との配列類似性を備えないオーファンタンパク質をコードし、前記タンパク質配列内では機能的ドメインは明白ではない。これらのタンパク質の細胞機能または生化学機能に関してはほとんど何も知られていない。   Cloned FA proteins encode orphan proteins that do not have sequence similarity with each other or with other proteins in GenBank, in which functional domains are not evident. Little is known about the cellular or biochemical functions of these proteins.

FAの診断は、FA患者表現型における幅広い変動性によって複雑になる。さらに診断を混乱させることに、FA患者のおよそ33%は明白な先天性異常を有していない。その上、現行の診断テストでは一般集団からFAキャリアを弁別できない。診断に関連する問題は、D’Andreaら,(1997)に記載されている。FA細胞では多数の細胞表現型が報告されているが、最も一致しているのは、マイトマイシンCまたはジエポキシブタン等の二官能性アルキル化剤に対する過敏性である。これらの薬剤は、鎖間DNA架橋(DNA損傷の重要な種類)を産生する。   The diagnosis of FA is complicated by wide variability in the FA patient phenotype. To further confound the diagnosis, approximately 33% of FA patients have no apparent congenital abnormalities. Moreover, current diagnostic tests cannot distinguish FA carriers from the general population. Problems related to diagnosis are described in D'Andrea et al. (1997). Numerous cell phenotypes have been reported in FA cells, but the most consistent is hypersensitivity to bifunctional alkylating agents such as mitomycin C or diepoxybutane. These agents produce interstrand DNA crosslinks (an important type of DNA damage).

癌感受性の診断は、癌の形成には極めて多数の調節遺伝子および生化学的経路が関係しているために複雑になる。それらがどのように発生するかに依存する種々の癌および関連する遺伝的病変は、対象がいずれかの特定の治療処置にどのように反応するかを決定しうる。欠陥のある修復機構に関連する遺伝的病変は、欠陥のある細胞分割およびアポトーシスを生じさせることがあり、これは順に癌に対する患者の感受性を増加させる可能性がある。FAは、多数の病理学的転帰が、癌感受性に加えて欠陥のある修復機構にも関連している、疾患状態である。   Diagnosis of cancer susceptibility is complicated by the numerous regulatory genes and biochemical pathways involved in cancer formation. The various cancers and associated genetic lesions that depend on how they develop can determine how the subject responds to any particular therapeutic treatment. Genetic lesions associated with defective repair mechanisms can result in defective cell division and apoptosis, which in turn can increase the patient's susceptibility to cancer. FA is a disease state in which a number of pathological outcomes are associated with defective repair mechanisms in addition to cancer susceptibility.

ファンコニ貧血経路の分子遺伝学および細胞生物学について理解できれば、非FA患者ならびにFA患者において発症する、特定の種類の癌およびDNA修復機構における欠陥に関連する病態に関して、予後、診断および治療への洞察が得られる。   An understanding of the molecular genetics and cell biology of the Fanconi anemia pathway provides insights into prognosis, diagnosis, and treatment of pathologies associated with defects in certain types of cancer and DNA repair mechanisms that occur in non-FA patients and FA patients Is obtained.

発明の概要
本発明は、患者が癌を有するかどうか、もしくは患者の発癌リスクが増加しているかどうかを診断または決定する方法を特徴とし、前記方法は癌関連性欠陥の存在についてファンコニ貧血/BRCA経路遺伝子を検査することを含むが、このとき1以上の前記癌関連性欠陥の存在は前記患者における癌または癌リスクの増加を表示する。癌は、乳癌、卵巣癌、もしくは前立腺癌、または他の形態の癌であってよい。癌関連性欠陥は、ファンコニ貧血/BRCA経路遺伝子内において1以上の癌関連性欠陥を有していない患者における比率に比較してFANCD2−Sに対するFANCD2−Lの比率の低下を生じさせる、癌関連性欠陥であってよい。
SUMMARY OF THE INVENTION The invention features a method of diagnosing or determining whether a patient has cancer or whether the patient is at increased risk of developing cancer, said method comprising Fanconi anemia / BRCA for the presence of a cancer-related defect. Testing for pathway genes, wherein the presence of one or more cancer-related defects is indicative of an increased risk of cancer or cancer in the patient. The cancer may be breast cancer, ovarian cancer, or prostate cancer, or other forms of cancer. A cancer-related defect results in a decrease in the ratio of FANCD2-L to FANCD2-S compared to the ratio in patients who do not have one or more cancer-related defects in the Fanconi anemia / BRCA pathway gene It may be a sex defect.

本発明はまた、患者が癌を有するかどうか、もしくは患者の発癌リスクが増加しているかどうかを診断または決定する方法を特徴とし、前記方法は癌関連性欠陥の存在についてファンコニ貧血/BRCA経路タンパク質を検査することを含むが、このとき前記癌関連性欠陥の存在は前記患者における癌または癌リスクの増加を表示する。癌は、乳癌、卵巣癌、もしくは前立腺癌、または他の形態の癌であってよい。   The invention also features a method of diagnosing or determining whether a patient has cancer or whether the patient is at increased risk of developing cancer, said method comprising a Fanconi anemia / BRCA pathway protein for the presence of a cancer-related defect Wherein the presence of the cancer-related defect indicates an increase in cancer or cancer risk in the patient. The cancer may be breast cancer, ovarian cancer, or prostate cancer, or other forms of cancer.

別の側面においては、本発明は、患者の発癌リスクが増加しているかどうかを診断または決定する方法を特徴とし、前記方法は:(a)前記患者由来の組織サンプルを提供するステップと;(b)前記組織サンプルの細胞内でDNA損傷を誘発するステップと;および(c)前記細胞内のFANCD2−SおよびFANCD2−Lタンパク質の存在についてアッセイするステップ;とを含むが、このときFANCD2−L対FANCD2−Sの比率の低下は、前記患者の発癌リスクが増加していることを表示する。癌は、乳癌、卵巣癌、もしくは前立腺癌、または他の形態の癌であってよい。患者は、BRCA−1またはBRCA−2遺伝子内に以前より知られているいずれかの癌関連性欠陥を有することが、分かっていても分かっていなくてもよい。多数の当該組織サンプルは、アレイ上またはアレイ内に分配することができる。   In another aspect, the invention features a method of diagnosing or determining whether a patient has an increased risk of carcinogenesis, the method comprising: (a) providing a tissue sample from the patient; b) inducing DNA damage in cells of the tissue sample; and (c) assaying for the presence of FANCD2-S and FANCD2-L protein in the cells, wherein FANCD2-L A decrease in the ratio of FANCD2-S indicates that the patient has an increased risk of carcinogenesis. The cancer may be breast cancer, ovarian cancer, or prostate cancer, or other forms of cancer. Patients may or may not have any previously known cancer-related defects in the BRCA-1 or BRCA-2 genes. Multiple such tissue samples can be distributed on or within the array.

別の側面においては、本発明は、患者が癌を有するかどうか、もしくは患者の発癌リスクが増加しているかどうかを決定する方法を特徴とするが、このとき前記患者はBRCA−1またはBRCA−2遺伝子内の欠陥を引き起こす既知の癌を有しておらず、前記方法は:(a)前記患者からのDNAサンプルを提供するステップと;(b)配列番号115〜186のFANCD2遺伝子特異的ポリヌクレオチドプライマーを用いて、前記患者由来のFANCD2遺伝子を増幅させるステップと;(c)増幅したFANCD2遺伝子について配列決定するステップと;および(d)前記患者由来のFANCD2遺伝子配列を、対照標準FANCD2遺伝子配列と比較するステップとを含むが、このとき2つの遺伝子配列間の不一致は癌関連性欠陥の存在を示し、1以上の癌関連性欠陥の存在は、前記患者が癌であること、または患者の発癌リスクが増加していることを表示する。癌は、乳癌、卵巣癌、もしくは前立腺癌、または他の形態の癌であってよい。患者は、BRCA−1またはFANC−D1/BRCA−2遺伝子内に以前より知られているいずれかの癌関連性欠陥を有することが、分かっていても分かっていなくてもよい。多数の当該組織サンプルはアレイ上またはアレイ内に分配することができる。配列番号115〜186は、表7に示したように、一致したプライマーセットであり、奇数番号のプライマーはフォワードプライマーであり、偶数番号のプライマーはリバースプライマーである。プライマーはまた、新規のプライマー対を作成するために種々の対から使用することができ、例えば配列番号115を配列番号118と一緒に使用できる。「不一致(discrepancy)」とは、2つの配列間の相違を意味し、前記相違は癌と関連することが知られている。   In another aspect, the invention features a method for determining whether a patient has cancer or whether the patient has an increased risk of carcinogenesis, wherein the patient is BRCA-1 or BRCA- No known cancer causing a defect in two genes, the method comprising: (a) providing a DNA sample from the patient; and (b) a FANCD2 gene specific polyseq. Amplifying the patient-derived FANCD2 gene using nucleotide primers; (c) sequencing for the amplified FANCD2 gene; and (d) the patient-derived FANCD2 gene sequence as a reference FANCD2 gene sequence. Where the mismatch between the two gene sequences is a cancer-related deficiency. Indicates the presence of the presence of one or more cancer-associated defects, it said patient is a cancer, or the patient's cancer risk to indicate that has increased. The cancer may be breast cancer, ovarian cancer, or prostate cancer, or other forms of cancer. The patient may or may not have any previously known cancer-related defect in the BRCA-1 or FANC-D1 / BRCA-2 gene. Multiple such tissue samples can be distributed on or within the array. As shown in Table 7, SEQ ID NOS: 115 to 186 are matched primer sets, odd numbered primers are forward primers, and even numbered primers are reverse primers. Primers can also be used from various pairs to create a new primer pair, eg, SEQ ID NO: 115 can be used with SEQ ID NO: 118. By “discrepancy” is meant a difference between two sequences, which is known to be associated with cancer.

さらに別の側面においては、本発明は、化学増感剤をスクリーニングする方法を特徴とし、前記方法は:(a)ファンコニ貧血/BRCA経路の潜在的阻害剤を提供するステップと;(b)1以上の抗腫瘍剤に耐性である腫瘍細胞系を提供するステップと;(c)前記腫瘍細胞系、およびファンコニ貧血/BRCA経路の前記潜在的阻害剤、および1以上の前記抗腫瘍剤を接触させるステップと;および(d)ファンコニ貧血/BRCA経路の前記阻害剤および前記抗腫瘍剤の存在下において前記腫瘍細胞系の増殖率を測定するステップ;とを含むが、このとき前記抗腫瘍剤の存在下およびファンコニ貧血/BRCA経路の前記阻害剤の不存在下における腫瘍細胞系の細胞と比較した前記腫瘍細胞系の増殖率の低下は、前記潜在的阻害剤が化学増感剤であることを示している。ファンコニ貧血/BRCA経路の潜在的阻害剤はマイクロアレイ上でスクリーニングすることができるが、このときマイクロアレイは、1以上の抗腫瘍剤に耐性である1以上の細胞を含有するアドレスを含有する。ファンコニ貧血/BRCA経路の潜在的阻害剤は、FANCD2タンパク質のユビキチン化の阻害剤であってよい。抗腫瘍剤はシスプラチンであってよい。腫瘍細胞系は卵巣癌細胞系であってよい。   In yet another aspect, the invention features a method of screening a chemical sensitizer, the method comprising: (a) providing a potential inhibitor of Fanconi anemia / BRCA pathway; (b) 1 Providing a tumor cell line that is resistant to the anti-tumor agent; and (c) contacting the tumor cell line, the potential inhibitor of the Fanconi anemia / BRCA pathway, and one or more of the anti-tumor agents. And (d) measuring the growth rate of the tumor cell line in the presence of the inhibitor of the Fanconi anemia / BRCA pathway and the antitumor agent, wherein the presence of the antitumor agent A decrease in the growth rate of the tumor cell line compared to cells of the tumor cell line in the absence and in the absence of the inhibitor of the Fanconi anemia / BRCA pathway is attributed to the potential inhibitor. Shows that it is a sensitizer. Potential inhibitors of the Fanconi anemia / BRCA pathway can be screened on a microarray, where the microarray contains an address containing one or more cells that are resistant to one or more anti-tumor agents. A potential inhibitor of the Fanconi anemia / BRCA pathway may be an inhibitor of FANCD2 protein ubiquitination. The anti-tumor agent may be cisplatin. The tumor cell line may be an ovarian cancer cell line.

別の側面においては、本発明は、癌を有する患者を治療する方法を特徴とし、このとき前記癌は抗腫瘍剤に耐性であり、前記方法は治療的有効量のファンコニ貧血/BRCA経路の阻害剤を前記抗腫瘍剤と一緒に投与するステップを含む。抗腫瘍剤はシスプラチンであってよい。ファンコニ貧血/BRCA経路の潜在的阻害剤は、FANCD2タンパク質のユビキチン化の阻害剤であってよい。腫瘍細胞系は卵巣癌細胞系であってよい。   In another aspect, the invention features a method of treating a patient having cancer, wherein the cancer is resistant to an anti-tumor agent, said method comprising inhibiting a therapeutically effective amount of the Fanconi anemia / BRCA pathway Administering an agent together with said antitumor agent. The anti-tumor agent may be cisplatin. A potential inhibitor of the Fanconi anemia / BRCA pathway may be an inhibitor of FANCD2 protein ubiquitination. The tumor cell line may be an ovarian cancer cell line.

さらに別の側面においては、本発明は、癌治療薬をスクリーニングする方法を特徴とし、前記方法は:(a)1以上の癌関連性欠陥を有するファンコニ貧血/BRCA経路遺伝子を含有する1以上の細胞を提供するステップと;(b)潜在的癌治療薬の存在下で前記細胞を増殖させるステップと;および(c)前記潜在的癌治療薬の不存在下で増殖した相当する細胞の増殖率に比較して前記潜在的癌治療薬の存在下における前記細胞の増殖率を決定するステップ;とを含むが、このとき前記潜在的癌治療薬の不存在下で増殖した相当する細胞の増殖率に比較した前記潜在的癌治療薬の存在下における前記細胞の増殖率の低下は、前記潜在的癌治療薬が癌治療薬であることを示している。前記細胞は、1以上の癌関連性欠陥を有するファンコニ貧血/BRCA経路遺伝子、または数個のそのような遺伝子を含有していてよく、そしてアレイ内に分配されている。   In yet another aspect, the invention features a method of screening for a cancer therapeutic agent, the method comprising: (a) one or more containing a Fanconi anemia / BRCA pathway gene having one or more cancer-related defects. Providing cells; (b) growing the cells in the presence of a potential cancer therapeutic; and (c) a growth rate of corresponding cells grown in the absence of the potential cancer therapeutic. Determining the proliferation rate of the cells in the presence of the potential cancer therapeutic agent as compared to, wherein the proliferation rate of the corresponding cells grown in the absence of the potential cancer therapeutic agent A decrease in the proliferation rate of the cells in the presence of the potential cancer therapeutic agent compared to the above indicates that the potential cancer therapeutic agent is a cancer therapeutic agent. The cells may contain Fanconi anemia / BRCA pathway genes with one or more cancer-related defects, or several such genes, and are distributed in the array.

本発明はまた、癌患者における治療薬の有効性を予測する方法を特徴とし、前記方法は:(a)前記治療薬を用いて治療されている前記癌患者由来の組織サンプルを提供するステップと;(b)前記組織サンプルの細胞内でDNA損傷を誘発するステップと;および(c)前記細胞内におけるFANCD2−Lタンパク質の存在を検出するステップ;とを含むが、このときFANCD2−Lの存在は、前記癌患者における前記治療薬の有効性の低下を示す。治療薬は抗腫瘍剤であってよく、例えばシスプラチンであってよい。または、ステップ(c)では、FANC−D2−SおよびFANC−D2−Lの両方を検出することができ、非癌患者における比率と比較したFANCD2−Sに対するFANCD2−Lの比率の低下は、有効性の低下を示す。   The invention also features a method of predicting the effectiveness of a therapeutic agent in a cancer patient, the method comprising: (a) providing a tissue sample from the cancer patient being treated with the therapeutic agent; (B) inducing DNA damage in the cells of the tissue sample; and (c) detecting the presence of FANCD2-L protein in the cells, wherein the presence of FANCD2-L Indicates a decrease in the effectiveness of the therapeutic agent in the cancer patient. The therapeutic agent may be an antitumor agent, for example cisplatin. Alternatively, in step (c), both FANC-D2-S and FANC-D2-L can be detected, and a decrease in the ratio of FANCD2-L to FANCD2-S compared to the ratio in non-cancer patients is effective. Deterioration of sex.

本発明はまた、抗腫瘍剤に対する腫瘍細胞の耐性を決定する方法を特徴とし、:(a)抗腫瘍剤を用いて治療されている患者由来の組織サンプルを提供するステップと;(b)前記組織サンプルの細胞内でDNA損傷を誘発するステップと;および(c)ファンコニ貧血/BRCA経路遺伝子のメチル化状態を決定するステップ;とを含むが、このときファンコニ貧血/BRCA経路遺伝子のメチル化は抗腫瘍剤に対する腫瘍細胞の耐性を示す。ファンコニ貧血/BRCA遺伝子はFANCF遺伝子であってよい。抗腫瘍剤はシスプラチンであってよい。   The invention also features a method for determining resistance of tumor cells to an anti-tumor agent, comprising: (a) providing a tissue sample from a patient being treated with the anti-tumor agent; Inducing DNA damage in cells of the tissue sample; and (c) determining the methylation status of the Fanconi anemia / BRCA pathway gene; wherein the methylation of the Fanconi anemia / BRCA pathway gene is Shows resistance of tumor cells to antitumor agents. The Fanconi anemia / BRCA gene may be the FANCF gene. The anti-tumor agent may be cisplatin.

本発明はまた、FANCD2遺伝子に対して特異的なポリヌクレオチドプライマー対、対照標準FANCD2遺伝子配列およびそのためのパッケージング材料を含む、FANCD2遺伝子内の欠陥を検出するためのキットを特徴とする。   The invention also features a kit for detecting a defect in the FANCD2 gene comprising a polynucleotide primer pair specific for the FANCD2 gene, a reference FANCD2 gene sequence, and packaging material therefor.

本発明はまた、FANCD2−L特異的抗体およびそのためのパッケージング材料を含む、FANCD2−Lの存在を検出するためのキットを特徴とする。   The invention also features a kit for detecting the presence of FANCD2-L, comprising a FANCD2-L specific antibody and packaging material therefor.

本発明はまた、FANCD2ポリヌクレオチドプライマー対およびプローブ、コントロール非メチル化対照標準FANCD2遺伝子配列、およびそのためのパッケージング材料を含む、ファンコニ貧血/BRCA経路遺伝子のメチル化状態を決定するためのキットを特徴とする。   The invention also features a kit for determining the methylation status of a Fanconi anemia / BRCA pathway gene, comprising a FANCD2 polynucleotide primer pair and probe, a control unmethylated control FANCD2 gene sequence, and packaging material therefor And

本発明はまた、1以上の抗腫瘍剤に耐性である腫瘍細胞系およびそのためのパッケージング材料を含む、化学増感剤についてスクリーニングするためのキットを特徴とする。腫瘍細胞系は卵巣癌細胞系、例えばシスプラチン耐性卵巣癌細胞系であってよい。抗腫瘍剤はシスプラチンであってよい。   The invention also features a kit for screening for chemical sensitizers comprising a tumor cell line resistant to one or more anti-tumor agents and packaging materials therefor. The tumor cell line may be an ovarian cancer cell line, such as a cisplatin resistant ovarian cancer cell line. The anti-tumor agent may be cisplatin.

本発明はまた、1以上のファンコニ貧血/BRCA経路遺伝子からの1以上の核酸配列を含有する、マイクロアレイを特徴とする。前記遺伝子は、ATM、FANCA、FANCB、FANCC、FANCD1、FANCD2、FANCE、FANCFおよびFANCGからなる群から選択できる。   The invention also features a microarray containing one or more nucleic acid sequences from one or more Fanconi anemia / BRCA pathway genes. The gene can be selected from the group consisting of ATM, FANCA, FANCB, FANCC, FANCD1, FANCD2, FANCE, FANCF and FANCG.

本発明はまた、患者が癌を有するかどうか、もしくは患者の発癌リスクが増加しているかどうかを決定する方法における当該マイクロアレイの使用を特徴とし、前記方法は:(a)前記マイクロアレイを提供するステップと;(b)前記患者由来の核酸サンプルを提供するステップと;(c)前記マイクロアレイ上でファンコニ貧血/BRCA経路からの前記核酸配列へ前記核酸サンプルをハイブリダイズさせるステップと;および(d)前記患者由来の核酸サンプルにおいてファンコニ貧血/BRCA経路遺伝子内の突然変異の存在を検出するステップ;とを含むが、このとき突然変異の存在の検出は、癌を有する患者、もしくは発癌リスクが増加している患者を示す。   The invention also features the use of the microarray in a method for determining whether a patient has cancer or whether the patient has an increased risk of developing cancer, the method comprising: (a) providing the microarray (B) providing a nucleic acid sample from the patient; (c) hybridizing the nucleic acid sample to the nucleic acid sequence from the Fanconi anemia / BRCA pathway on the microarray; and (d) Detecting the presence of a mutation in the Fanconi anemia / BRCA pathway gene in a patient-derived nucleic acid sample, wherein the detection of the presence of the mutation increases the risk of developing cancer or a patient with cancer. Showing patients.

本発明のある実施形態では、(a)配列番号4に示したアミノ酸配列を有するポリペプチドをコードするヌクレオチド配列と;(b)(b)のポリヌクレオチドと少なくとも90%同一であるヌクレオチド配列と;(c)(b)のポリヌクレオチドと相補的であるヌクレオチド配列と;(d)配列番号5〜8、187〜188に示したヌクレオチド配列と少なくとも90%同一であるヌクレオチド配列と;および(e)(d)のヌクレオチド配列と相補的であるヌクレオチド配列;とから選択されるポリヌクレオチドを含む、単離された核酸分子が提供される。前記ポリヌクレオチドはRNA分子、またはcDNA等のDNA分子であってよい。   In one embodiment of the invention, (a) a nucleotide sequence encoding a polypeptide having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 4; (b) a nucleotide sequence that is at least 90% identical to the polynucleotide of (b); (C) a nucleotide sequence that is complementary to the polynucleotide of (b); (d) a nucleotide sequence that is at least 90% identical to the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NOs: 5-8, 187-188; and (e) An isolated nucleic acid molecule is provided comprising a polynucleotide selected from: a nucleotide sequence that is complementary to the nucleotide sequence of (d). The polynucleotide may be an RNA molecule or a DNA molecule such as cDNA.

本発明の別の実施形態では、DNA修復を促進するために細胞核内においてFANCD2の短鎖型から長鎖型への転換の生物学的特性を維持するために、配列番号4のアミノ酸配列と十分に類似するアミノ酸配列を有するポリペプチドをコードするヌクレオチド配列から本質的に成る、単離された核酸分子が提供される。または、単離された核酸分子は本質的に、配列番号9〜191と少なくとも90%同一であるヌクレオチド配列を有するポリヌクレオチド、もしくは配列番号9〜191に少なくとも90%同一であるヌクレオチド配列に相補的であるポリヌクレオチドからなる。   In another embodiment of the invention, the amino acid sequence of SEQ ID NO: 4 is sufficient to maintain the biological properties of FANCD2 conversion from short to long form in the cell nucleus to promote DNA repair. An isolated nucleic acid molecule consisting essentially of a nucleotide sequence encoding a polypeptide having an amino acid sequence similar to is provided. Alternatively, the isolated nucleic acid molecule is essentially complementary to a polynucleotide having a nucleotide sequence that is at least 90% identical to SEQ ID NOs: 9-191 or a nucleotide sequence that is at least 90% identical to SEQ ID NOs: 9-191 A polynucleotide which is

ある実施形態では、上述した単離核酸分子のいずれかをベクター内に挿入することを含む、組換えベクターを作成するための方法が提供される。この方法によって、組換えベクター産物を作成することができ、前記ベクターを宿主細胞へ導入して組換え宿主細胞を作成することができる。   In certain embodiments, a method is provided for making a recombinant vector comprising inserting any of the isolated nucleic acid molecules described above into the vector. By this method, a recombinant vector product can be produced, and the vector can be introduced into a host cell to produce a recombinant host cell.

本発明のある実施形態では、FA−D2細胞系を作成する方法であって、(a)FA−D2と関連する相補性群において二対立遺伝子突然変異を有する対象から細胞を入手するステップと;および(b)FA−D2細胞系を作成するために形質転換ウイルスで細胞を感染させるステップとを含んでおり、前記細胞が線維芽細胞およびリンパ球から選択され、そして形質転換ウイルスがエプスタインバーウイルスおよびレトロウイルスから選択される、方法が提供される。FA−D2細胞系は、例えば(i)FANCD2に対して特異的な抗体を使用するウェスタンブロット法または核免疫蛍光法および(ii)DNAハイブリダイゼーションアッセイから選択される診断アッセイを実施することによって、前記細胞系における欠陥のあるFANCD2の存在を決定することにより、特徴づけることができる。   In certain embodiments of the invention, a method of creating a FA-D2 cell line, comprising: (a) obtaining a cell from a subject having a biallelic mutation in a complementation group associated with FA-D2; And (b) infecting the cells with a transforming virus to create a FA-D2 cell line, wherein the cells are selected from fibroblasts and lymphocytes, and the transforming virus is Epstein-Barr virus And a method selected from retroviruses. The FA-D2 cell line can be obtained, for example, by performing a diagnostic assay selected from (i) Western blotting or nuclear immunofluorescence using antibodies specific for FANCD2 and (ii) DNA hybridization assays. It can be characterized by determining the presence of defective FANCD2 in the cell line.

本発明のある実施形態では、組換え宿主細胞を培養することを含む、ポリペプチドを産生するための組換え法が提供され、前記宿主細胞は上述した単離核酸分子のいずれかを含んでいる。   In certain embodiments of the invention, there is provided a recombinant method for producing a polypeptide comprising culturing a recombinant host cell, said host cell comprising any of the isolated nucleic acid molecules described above. .

本発明のある実施形態では、(a)配列番号4と;(b)(a)と少なくとも90%同一であるアミノ酸配列と;(c)配列番号5〜8、187〜188の少なくとも1つと少なくとも90%同一であるヌクレオチド配列を有するポリヌクレオチドによってコードされるアミノ酸配列と;(d)配列番号5〜8、187〜188の少なくとも1つに相補的な配列に少なくとも90%同一であるヌクレオチド配列を有するポリヌクレオチドによってコードされるアミノ酸配列と;および(e)(a)〜(d)のポリペプチドフラグメントであって、長さが少なくとも50アミノ酸であるフラグメント;とから選択されるアミノ酸配列を含む、単離されたポリペプチドが提供される。   In certain embodiments of the invention, (a) SEQ ID NO: 4; (b) an amino acid sequence that is at least 90% identical to (a); (c) at least one of SEQ ID NOs: 5-8, 187-188 and at least An amino acid sequence encoded by a polynucleotide having a nucleotide sequence that is 90% identical; and (d) a nucleotide sequence that is at least 90% identical to a sequence complementary to at least one of SEQ ID NOs: 5-8, 187-188 An amino acid sequence encoded by the polynucleotide having; and (e) a polypeptide fragment of (a)-(d), a fragment that is at least 50 amino acids in length; An isolated polypeptide is provided.

前記単離ポリペプチドは、nt 376A〜G、nt 3707G〜A、nt 904C〜Tおよびnt 958C〜Tから選択される突然変異を有するDNAによってコードされうる。または、前記ポリペプチドは前記ポリペプチドをコードするDNAにおける多形性によって特徴づけることができ、前記多形性は、nt 1122A〜O、nt 1440T〜C、nt 1509C〜T、nt 2141C〜T、nt 2259T〜C、nt 4098T〜G、nt 4453G〜Aから選択される。または、前記ポリペプチドはアミノ酸222またはアミノ酸561での突然変異によって特徴づけることができる。   The isolated polypeptide can be encoded by DNA having a mutation selected from nt 376A-G, nt 3707G-A, nt 904C-T and nt 958C-T. Alternatively, the polypeptide can be characterized by a polymorphism in the DNA encoding the polypeptide, the polymorphism being nt 1122A-O, nt 1440T-C, nt 1509C-T, nt 2141C-T, nt 2259T to C, nt 4098T to G, nt 4453G to A. Alternatively, the polypeptide can be characterized by a mutation at amino acid 222 or amino acid 561.

本発明のある実施形態では、FANCD2タンパク質に対する結合特異性を有する抗体の調製が記載されるが、ここで、前記抗体はモノクローナル抗体またはポリクローナル抗体であってよく、FANCD2はFANCD2−SまたはFANCD2−Lであってよい。   In one embodiment of the invention, the preparation of an antibody having binding specificity for FANCD2 protein is described, wherein said antibody may be a monoclonal antibody or a polyclonal antibody, wherein FANCD2 is FANCD2-S or FANCD2-L. It may be.

本発明のある実施形態では、生物学的サンプル内のFANCD2アイソフォームを測定する診断方法が提供されるが、ここで、前記方法は、(a)前記サンプルを、FANCD2−Lとの第1複合体を形成するために第1抗体へ、そして場合によってはFANCD2−Sとの第2複合体を形成するために第2抗体へ曝露させるステップと;および(b)マーカーを用いてサンプル内の第1複合体および第2複合体の量を検出するステップとを含む。前記サンプルは、無傷細胞または溶解物中の溶解細胞であってよい。生物学的サンプルは、癌への過敏性を有する、もしくは初期段階の癌を有するヒト被検者由来であってよい。サンプルはヒト対象における癌由来であってよいが、このとき前記癌は、黒色腫、白血病、星細胞腫(astocytoma)、グリア芽腫、リンパ腫、神経膠腫、ホジキンリンパ腫、慢性リンパ球性白血病ならびに膵臓癌、乳癌、甲状腺癌、卵巣癌、子宮癌、精巣癌、下垂体癌、腎臓癌、胃癌、食道癌および直腸癌から選択される。生物学的サンプルはヒト胎児またヒト成人由来であってよく、そして対象からの血液サンプル、生検組織サンプルおよび細胞系のいずれか由来であってよい。生物学的サンプルは、心臓、脳、胎盤、肝臓、骨格筋、腎臓、膵臓、脾臓、胸腺、前立腺、精巣、子宮、小腸、結腸、末梢血またはリンパ球由来であってよい。マーカーは蛍光マーカー、場合によってはFANCD2−L抗体と共役した蛍光マーカー、場合によってはFANCD2−L抗体と共役した化学発光マーカーであってよく、そして第1および第2複合体を、基質へ共役した第3抗体へ結合させることができる。サンプルが溶解物である場合、前記サンプルはFANCD2アイソフォームを分離するための分離方法にかけ、分離されたアイソフォームは、第1または第2FANCD2抗体への結合を決定することにより同定することができる。   In certain embodiments of the invention, a diagnostic method for measuring FANCD2 isoforms in a biological sample is provided, wherein the method comprises: (a) treating the sample with a first complex with FANCD2-L. Exposing to a first antibody to form a body and optionally to a second antibody to form a second complex with FANCD2-S; and (b) using a marker in the sample Detecting the amount of the first complex and the second complex. The sample may be intact cells or lysed cells in lysate. The biological sample may be from a human subject who has hypersensitivity to cancer or who has an early stage cancer. The sample may be derived from a cancer in a human subject, wherein said cancer is melanoma, leukemia, astrocytoma, glioblastoma, lymphoma, glioma, Hodgkin lymphoma, chronic lymphocytic leukemia and Selected from pancreatic cancer, breast cancer, thyroid cancer, ovarian cancer, uterine cancer, testicular cancer, pituitary cancer, kidney cancer, gastric cancer, esophageal cancer and rectal cancer. The biological sample can be from a human fetus or a human adult, and can be from any of a blood sample, a biopsy tissue sample, and a cell line from a subject. The biological sample may be from the heart, brain, placenta, liver, skeletal muscle, kidney, pancreas, spleen, thymus, prostate, testis, uterus, small intestine, colon, peripheral blood or lymphocytes. The marker may be a fluorescent marker, optionally a fluorescent marker conjugated with FANCD2-L antibody, optionally a chemiluminescent marker conjugated with FANCD2-L antibody, and the first and second complexes are conjugated to the substrate. It can be conjugated to a third antibody. If the sample is a lysate, the sample can be subjected to a separation method to separate FANCD2 isoforms, and the separated isoforms can be identified by determining binding to the first or second FANCD2 antibody.

本発明のある実施形態では、FANCD2タンパク質に対する抗体を選択することと、野生型細胞集団内の量と比較して前記細胞集団内でFANCD2−Lアイソフォームの量が低下しているかどうかを決定することとを含む、対象からの細胞集団内のファンコニ貧血経路における欠陥を同定するための診断学的検査が提供されるが、FANCD2−Lタンパク質の量が低下している場合は、野生型細胞集団内と比較して前記細胞集団内において、FANCA、FANCB、FANCC、FANCD1、FANCE、FANCFまたはFANCGタンパク質のいずれかの量が変化しているかどうかを決定し、前記細胞集団内のファンコニ貧血経路における欠陥を同定することができる。1つの例では、アイソフォームの量はFANCD2−LおよびFANCD2−Sアイソフォームの分離に左右され、このとき前記分離は、ゲル電気泳動法または移動結合バンド表示テストストリップ(migration binding banded test strip)によって達成できる。   In certain embodiments of the invention, selecting an antibody against a FANCD2 protein and determining whether the amount of FANCD2-L isoform is reduced in said cell population as compared to the amount in a wild type cell population. A diagnostic test to identify a defect in the Fanconi anemia pathway within a cell population from a subject, but if the amount of FANCD2-L protein is reduced, a wild-type cell population Determining whether the amount of any of FANCA, FANCB, FANCC, FANCD1, FANCE, FANCF or FANCG protein is altered in the cell population as compared to Can be identified. In one example, the amount of isoform depends on the separation of FANCD2-L and FANCD2-S isoforms, where the separation is by gel electrophoresis or migration binding banded test strip. Can be achieved.

本発明のある実施形態では、FAND2−Lが低減量で生成される細胞集団を選択することと;前記細胞集団を候補治療分子ライブラリーの個別メンバーへ曝露させることと;および前記細胞集団内でFANCD2−Lの量の増加を誘発する個別メンバー分子を同定することとを含む、治療薬を同定するためのスクリーニングアッセイが提供される。1つの例では、前記細胞集団はインビトロ細胞集団である。また別の例では、前記細胞集団はインビボ細胞集団であり、前記インビボ細胞集団は実験動物内にあり、前記実験動物は突然変異FANCD2遺伝子を有する。さらに別の例では、前記実験動物は、マウスFAND2遺伝子がヒト突然変異FANCD2遺伝子で置換されているノックアウトマウスである。別の例では、FANCD2が低減量で生成される細胞集団へ化学発癌物質が添加され、化学発癌物質の有害作用から細胞を保護できるように、いずれかのメンバー分子がFANCD2−Lの量の増加を誘発できるかどうかが決定される。   In certain embodiments of the invention, selecting a cell population in which FAND2-L is produced in reduced amounts; exposing the cell population to individual members of a candidate therapeutic molecule library; and within the cell population A screening assay for identifying therapeutic agents is provided comprising identifying individual member molecules that induce an increase in the amount of FANCD2-L. In one example, the cell population is an in vitro cell population. In another example, the cell population is an in vivo cell population, the in vivo cell population is in an experimental animal, and the experimental animal has a mutated FANCD2 gene. In yet another example, the experimental animal is a knockout mouse in which the mouse FAND2 gene is replaced with a human mutant FANCD2 gene. In another example, a chemical carcinogen is added to a cell population in which FANCD2 is produced in a reduced amount, and any member molecule increases the amount of FANCD2-L so that the cells can be protected from the adverse effects of the chemical carcinogen. Whether it can be triggered.

本発明のある実施形態では、動物FANCD2遺伝子が取り除かれており、場合によっては上述したいずれかの核酸分子で置換されている、実験動物モデルが提供される。   In certain embodiments of the invention, an experimental animal model is provided in which the animal FANCD2 gene has been removed and optionally replaced with any of the nucleic acid molecules described above.

本発明のある実施形態では、対象由来の細胞サンプル内で、疑われる突然変異FANCD2対立遺伝子内の突然変異FANCD2ヌクレオチド配列を同定する方法であって、疑われる突然変異FANCD2対立遺伝子のヌクレオチド配列を野生型FANCD2ヌクレオチド配列と比較するステップを含む方法が提供されるが、このとき、疑われる突然変異配列と野生型配列との相違が前記細胞サンプル内の突然変異FANCD2ヌクレオチド配列を同定する。ある例では、疑われる突然変異対立遺伝子は生殖細胞系対立遺伝子である。また別の例では、突然変異FANCD2ヌクレオチド配列の同定は、対象における癌の素因またはファンコニ貧血を有する子孫を持つ対象のリスクの増加についての診断に役立つ。別の例では、疑われる突然変異対立遺伝子は腫瘍タイプにおける体細胞対立遺伝子であり、そして突然変異FANCD2ヌクレオチド配列を同定するステップは、腫瘍タイプについての診断に役立つ。別の例では、野生型のヌクレオチド配列および疑われる突然変異FANCD2ヌクレオチド配列は、遺伝子、mRNAおよびmRNAから作成されたcDNAから選択される。別の例では、疑われる突然変異FANCD2対立遺伝子のポリヌクレオチド配列を野生型FANCD2ポリヌクレオチド配列と比較するステップは、突然変異FANCD2ヌクレオチド配列へ特異的にハイブリダイズするFANCD2プローブを選択するステップと、そしてプローブを用いたハイブリダイゼーションにより突然変異配列の存在を検出するステップと、をさらに含む。別の例では、疑われる突然変異FANCD2対立遺伝子のポリヌクレオチド配列を野生型FANCD2ポリヌクレオチド配列と比較するステップは、増幅したFANCD2 DNAを産生するために野生型FANCD2 DNAに対して特異的なプライマーセットを使用してFANCD2遺伝子の全部または一部を増幅させるステップと、前記突然変異配列を同定できるようにFANCD2 DNAについて配列決定するステップと、をさらに含む。別の例では、突然変異FANCD2ヌクレオチド配列がヒト対象のFANCD2対立遺伝子内における生殖細胞系の変化である場合は、前記変化は表3に記載した変化から選択され、そして、突然変異FANCD2ヌクレオチド配列がヒト対象のFANCD2対立遺伝子内における体細胞の変化である場合は、前記変化は表3に記載した変化から選択される。   In one embodiment of the invention, a method for identifying a mutant FANCD2 nucleotide sequence within a suspected mutant FANCD2 allele in a cell sample from a subject, wherein the nucleotide sequence of the suspected mutant FANCD2 allele is wild-type. A method is provided comprising a step comprising comparing to a type FANCD2 nucleotide sequence, wherein the difference between the suspected mutant sequence and the wild type sequence identifies the mutant FANCD2 nucleotide sequence in the cell sample. In one example, the suspected mutant allele is a germline allele. In yet another example, identification of a mutated FANCD2 nucleotide sequence is useful in diagnosing an increased risk for a subject having a predisposition to cancer or a progeny with Fanconi anemia in the subject. In another example, the suspected mutant allele is a somatic allele in the tumor type, and the step of identifying the mutant FANCD2 nucleotide sequence is useful for diagnosis of the tumor type. In another example, the wild-type nucleotide sequence and the suspected mutant FANCD2 nucleotide sequence are selected from genes, mRNA and cDNA made from mRNA. In another example, comparing the polynucleotide sequence of a suspected mutant FANCD2 allele to a wild type FANCD2 polynucleotide sequence, selecting a FANCD2 probe that specifically hybridizes to the mutant FANCD2 nucleotide sequence; and Detecting the presence of the mutant sequence by hybridization with a probe. In another example, comparing the polynucleotide sequence of a suspected mutant FANCD2 allele with a wild type FANCD2 polynucleotide sequence is a primer set specific for wild type FANCD2 DNA to produce amplified FANCD2 DNA. Amplifying all or part of the FANCD2 gene using and sequencing the FANCD2 DNA so that the mutant sequence can be identified. In another example, if the mutant FANCD2 nucleotide sequence is a germline change within a FANCD2 allele of a human subject, the change is selected from the changes listed in Table 3, and the mutant FANCD2 nucleotide sequence is If the change is a somatic cell within the FANCD2 allele of the human subject, the change is selected from the changes listed in Table 3.

本発明のある実施形態では、対象における癌への感受性を診断する方法であって、前記対象由来の組織サンプル内におけるFANCD2遺伝子の生殖細胞系配列またはそのmRNAの配列を、FANCD2遺伝子の生殖細胞系配列またはそのmRNAの配列と比較するステップを含む方法が提供されるが、このとき前記対象のFANCD2遺伝子の生殖細胞系配列またはそのmRNAの配列における変化は、前記癌への感受性を示す。変化は、FANCD2遺伝子の調節領域において検出できる。生殖細胞系配列内の変化は、(a)非変性ポリアクリルアミドゲル上の一本鎖DNAの電気泳動移動度における変化を観察するステップと;(b)FANCD2遺伝子プローブを組織サンプルから単離されたゲノムDNAにハイブリダイズするステップと;(c)組織サンプルのゲノムDNAに対立遺伝子特異的プローブをハイブリダイズするステップと;(d)増幅配列を作成するために組織サンプルからのFANCD2遺伝子の全部または一部を増幅させ、そして増幅配列について配列決定するステップと;(e)特異的FANCD2突然変異対立遺伝子に対するプライマーを使用して、組織サンプルからのFANCD2遺伝子の全部または一部を増幅させるステップと;(f)クローン化配列を作成するために組織サンプルからのFANCD2遺伝子の全部または一部を分子クローニングし、そしてクローン化配列について配列決定するステップと;(g)(i)組織サンプルから単離されたFANCD2遺伝子またはFANCD2 mRNAと、(ii)ヒト野生型FANCD2遺伝子配列に相補的な核酸プローブとが相互にハイブリダイズして二本鎖を形成する場合に、分子(i)と(ii)との間のミスマッチを同定するステップと;(h)組織サンプル内のFANCD2遺伝子配列を増幅させるステップ、および野生型FANCD2遺伝子配列を含む核酸プローブヘ増幅配列をハイブリダイズするステップと;(i)組織サンプル内のFANCD2遺伝子配列を増幅させるステップ、および突然変異FANCD2遺伝子配列を含む核酸プローブヘ増幅配列をハイブリダイズするステップと;(j)組織サンプル内の欠失突然変異についてスクリーニングするステップと;(k)組織サンプル内の点突然変異についてスクリーニングするステップと;(l)組織サンプル内の挿入突然変異についてスクリーニングするステップと;および(m)FANCD2遺伝子を含む核酸プローブを用いて前記組織サンプルのFANCD2遺伝子をin situハイブリダイズするステップ;とからなる群から選択された、アッセイによって決定できる。   In one embodiment of the present invention, a method for diagnosing susceptibility to cancer in a subject, wherein the germline sequence of the FANCD2 gene or the mRNA sequence thereof in a tissue sample from the subject is the germline of the FANCD2 gene. A method is provided comprising a step comprising comparing the sequence or its mRNA sequence, wherein a change in the germline sequence of the subject FANCD2 gene or its mRNA sequence is indicative of susceptibility to the cancer. Changes can be detected in the regulatory region of the FANCD2 gene. Changes in the germline sequence consisted of (a) observing a change in electrophoretic mobility of single stranded DNA on a non-denaturing polyacrylamide gel; and (b) a FANCD2 gene probe was isolated from a tissue sample. Hybridizing to genomic DNA; (c) hybridizing an allele-specific probe to genomic DNA of the tissue sample; (d) all or one of the FANCD2 genes from the tissue sample to generate an amplified sequence. (E) amplifying all or part of the FANCD2 gene from a tissue sample using primers for a specific FANCD2 mutant allele; f) FA from tissue samples to generate cloned sequences Molecularly cloning all or part of the CD2 gene and sequencing for the cloned sequence; (g) (i) FANCD2 gene or FANCD2 mRNA isolated from a tissue sample; and (ii) human wild type FANCD2 Identifying a mismatch between molecules (i) and (ii) when a nucleic acid probe complementary to the gene sequence hybridizes to each other to form a duplex; (h) in a tissue sample; Amplifying the FANCD2 gene sequence in the tissue sample and hybridizing the nucleic acid probe comprising the wild type FANCD2 gene sequence to the nucleic acid probe; and (i) amplifying the FANCD2 gene sequence in the tissue sample and Hybridizer containing amplified sequence to nucleic acid probe (J) screening for deletion mutations in the tissue sample; (k) screening for point mutations in the tissue sample; and (l) screening for insertion mutations in the tissue sample. And (m) in situ hybridizing the FANCD2 gene of the tissue sample with a nucleic acid probe comprising the FANCD2 gene; and an assay selected from the group consisting of:

本発明のある実施形態では、対象における癌に対する感受性を診断する方法であって:(a)欠陥のあるDNA修復を決定できるように、対象からの遺伝物質を入手するステップと;(b)遺伝子セット内の突然変異の存在を決定するステップであって、前記セットがFAND2ならびにFANCA、FANCB、FANCC、FANCD1、FANCDE、FANDF、FANDG、BRACA1およびATMのうちの少なくとも1つを含むステップと;および(c)前記遺伝子セット内で、突然変異の存在から癌への感受性を診断するステップ;とを含む方法が提供される。   In one embodiment of the invention, a method of diagnosing susceptibility to cancer in a subject comprising: (a) obtaining genetic material from the subject so that a defective DNA repair can be determined; and (b) a gene. Determining the presence of a mutation in the set, the set comprising FAND2 and at least one of FANCA, FANCB, FANCC, FANCD1, FANCDE, FANDF, FANDG, BRACA1 and ATM; and ( c) diagnosing susceptibility to cancer from the presence of a mutation within said gene set.

本発明のある実施形態では、ヒト対象におけるFANCD2遺伝子での腫瘍病変における突然変異を検出する方法であって:対象の病変由来組織サンプル内のFANCD2遺伝子の配列またはそのmRNAの配列を、野生型FANCD2遺伝子の配列またはそのmRNAの配列と比較するステップであって、このとき、前記対象のFANCD2遺伝子の配列またはそのmRNAの配列における変化が前記腫瘍病変のFANCD2遺伝子での突然変異を示す、ステップを含む方法が提供される。前記腫瘍病変のFANCD2遺伝子での突然変異による腫瘍病変を治療するための、治療プロトコールを提供することができる。   In one embodiment of the present invention, a method of detecting a mutation in a tumor lesion with a FANCD2 gene in a human subject comprising: Comparing to the sequence of the gene or its mRNA, wherein a change in the sequence of the subject FANCD2 gene or its mRNA is indicative of a mutation in the FANCD2 gene of the tumor lesion A method is provided. A therapeutic protocol can be provided for treating tumor lesions due to mutations in the FANCD2 gene of the tumor lesions.

本発明のある実施形態では、ヒト対象由来の腫瘍病変におけるFANCD2突然変異の欠如を確認する方法であって:前記対象の病変由来組織サンプル内のFANCD2遺伝子の配列またはそのmRNAの配列を、野生型FANCD2遺伝子の配列またはそのmRNAの配列と比較するステップであって、このとき、前記組織サンプル内の野生型配列の存在がFANCD2遺伝子での突然変異の欠如を示す、ステップを含む方法が提供される。   In one embodiment of the present invention, a method for confirming the absence of a FANCD2 mutation in a tumor lesion from a human subject, wherein the sequence of the FANCD2 gene or the mRNA sequence thereof in the subject lesion-derived tissue sample A method is provided comprising the step of comparing to the sequence of the FANCD2 gene or its mRNA, wherein the presence of a wild type sequence in the tissue sample indicates a lack of mutation in the FANCD2 gene .

本発明のある実施形態では、癌を有する対象のための治療プロトコールを決定する方法であって:(a)特異的抗体を使用してFANCD2アイソフォームを測定することにより、FANCD2−Lにおける欠損が対象由来細胞サンプル内で発生するかどうかを決定するステップと;(b)(a)において欠損が検出された場合に、前記欠損が非癌細胞における遺伝的欠陥の結果であるかどうかを決定するステップと;および(c)(b)が陽性である場合に、対象における正常組織を保護するためにDNA損傷の増大を誘発する治療プロトコールの使用を減少させ、そして(b)が陰性であって前記欠損が癌細胞における遺伝的欠陥内にのみ含有される場合には、前記癌細胞に不都合な影響を及ぼすことができるようにDNA損傷の増加を誘発する治療プロトコールの使用を増加させるステップ;とを含む方法が提供される。   In one embodiment of the invention, a method for determining a treatment protocol for a subject having cancer, comprising: Determining whether it occurs in a subject-derived cell sample; and (b) if a defect is detected in (a), determining whether the defect is the result of a genetic defect in a non-cancer cell. Reducing the use of a treatment protocol that induces an increase in DNA damage to protect normal tissue in the subject if and (c) (b) is positive, and (b) is negative If the defect is only contained within a genetic defect in the cancer cell, increase the DNA damage so that it can adversely affect the cancer cell. Step of increasing the use of treatment protocols emanating; method and a is provided.

本発明のある実施形態では、細胞標的内のFA経路欠陥を治療する方法であって:前記標的に有効量のFANCD2タンパク質または外因性核酸を投与するステップを含む方法が提供される。FA経路欠陥は欠陥のあるFANCD2遺伝子であってよく、そして外因性核酸ベクターは上述したものによるベクターを導入するステップをさらに含んでいてよい。ベクターは、突然変異ヘルペスウイルス、E1/E4欠失組換えアデノウイルス、突然変異レトロウイルスから選択することができ、前記ウイルスベクターは、本質的に感染性新規ウイルス粒子を産生するためのウイルス遺伝子に関して欠陥がある。前記ベクターは脂質ミセル中に含有されていてよい。   In certain embodiments of the invention, there is provided a method of treating a FA pathway defect in a cellular target comprising: administering to the target an effective amount of a FANCD2 protein or exogenous nucleic acid. The FA pathway defect may be a defective FANCD2 gene and the exogenous nucleic acid vector may further comprise introducing a vector according to those described above. The vector can be selected from a mutant herpesvirus, an E1 / E4 deleted recombinant adenovirus, a mutant retrovirus, said virus vector being essentially related to a viral gene for producing infectious novel viral particles. There is a defect. The vector may be contained in a lipid micelle.

本発明のある実施形態では、欠陥のあるFANCD2遺伝子を有する患者を治療する方法であって、欠陥のあるFANCD2遺伝子から生じる病態から発生する欠陥を機能的に治すために、配列番号4に記載したポリペプチドを提供するステップを含む、方法が提供される。   In one embodiment of the invention, a method for treating a patient having a defective FANCD2 gene, as set forth in SEQ ID NO: 4 to functionally cure a defect arising from a condition resulting from a defective FANCD2 gene A method is provided that includes providing a polypeptide.

本発明のある実施形態では、FA経路欠陥を検出するための、細胞に基づくアッセイであって:対象から細胞サンプルを入手するステップと;前記細胞サンプルをDNA損傷剤へ曝露させるステップと;およびFANCD2−Lがアップレギュレートされるかどうかを検出するステップであって、アップレギュレーションの欠如がFA経路欠陥を示すステップ;とを含むアッセイが提供される。細胞に基づくアッセイでは、FANCD2の量は:核内フォーカスを検出する免疫ブロット法と;FANCD2アイソフォームの量を検出するウェスタンブロット法と;およびDNAプローブを用いてハイブリダイズすることによるmRNAの定量;とから選択される分析技術によって測定できる。   In certain embodiments of the invention, a cell-based assay for detecting a FA pathway defect comprising: obtaining a cell sample from a subject; exposing the cell sample to a DNA damaging agent; and FANCD2. -Detecting whether L is up-regulated, wherein the lack of up-regulation indicates FA pathway defects; In cell-based assays, the amount of FANCD2 is: immunoblotting to detect nuclear foci; Western blot to detect the amount of FANCD2 isoform; and quantification of mRNA by hybridizing with a DNA probe; And can be measured by an analytical technique selected from

本発明のある実施形態では、生物学的サンプル内の癌細胞を検出する際に使用するキットであって:(a)FANCD2遺伝子内の配列へ高ストリンジェンシー条件下で結合するプライマー対であって、前記プライマー対が表7に記載された変化した核酸配列を特異的に増幅させるために選択されるプライマー対と;および前記プライマーの各々のための容器;とを含むキットが提供される。   In one embodiment of the invention, a kit for use in detecting cancer cells in a biological sample comprising: (a) a primer pair that binds to a sequence in the FANCD2 gene under high stringency conditions. A kit comprising: a primer pair selected to specifically amplify the altered nucleic acid sequence set forth in Table 7; and a container for each of said primers.

本明細書で使用する「ファンコニ貧血/BRCA経路(Fanconi Anemia/BRCA pathway)」もしくは「ファンコニ貧血経路(Fanconi Anemia Pathway)」とは、7つの相補性群(FA−A〜FA−G)内の遺伝子、BRCA−1遺伝子およびATM遺伝子、ならびに、本明細書でファンコニ貧血/BRCA経路と呼ぶ経路において相互作用し、DNA損傷への細胞応答を調節するそれらの各タンパク質を意味する(図22を参照)。   As used herein, “Fanconi Anemia / BRCA pathway” or “Fanconi Anemia Pathway” refers to 7 complementarity groups (FA-A to FA-G). Refers to the genes, BRCA-1 and ATM genes, and their respective proteins that interact in a pathway referred to herein as the Fanconi anemia / BRCA pathway and regulate cellular responses to DNA damage (see FIG. 22) ).

ファンコニ貧血/BRCA経路の遺伝子は以下の通りである:
1)FANC−A(例、Genbankアクセッション番号:NM 000135)
2)FANC−B(まだクローン化されていない)
3)FANC−C(例、Genbankアクセッション番号:NM 000136)
4)FANC−D1/BRCA−2(例、Genbankアクセッション番号:U43746)
5)FANC−D2(例、Genbankアクセッション番号:NM 033084)
6)FANC−E(例、Genbankアクセッション番号:NM 021922)
7)FANC−F(例、Genbankアクセッション番号:NM 022725)
8)FANC−G(例、Genbankアクセッション番号:BC000032)
9)BRCA−1(例、Genbankアクセッション番号:U14680)
10)ATM(例、Genbankアクセッション番号:U33841)
The genes for the Fanconi anemia / BRCA pathway are as follows:
1) FANC-A (eg, Genbank accession number: NM) 000135)
2) FANC-B (not yet cloned)
3) FANC-C (eg, Genbank accession number: NM) 000136)
4) FANC-D1 / BRCA-2 (eg, Genbank accession number: U43746)
5) FANC-D2 (eg, Genbank accession number: NM) 030884)
6) FANC-E (eg, Genbank accession number: NM) 021922)
7) FANC-F (eg, Genbank accession number: NM) 022725)
8) FANC-G (eg, Genbank accession number: BC000034)
9) BRCA-1 (eg, Genbank accession number: U14680)
10) ATM (eg, Genbank accession number: U33841)

本明細書で使用する「ファンコニ貧血/BRCA経路タンパク質を癌関連性欠陥の存在について試験すること(testing a Fanconi Anemia/BRCA pathway protein for the presence of a cancer−associated defect)」とは、本明細書で定義されたようにファンコニ貧血/BRCA経路遺伝子によってコードされたタンパク質が、本明細書で定義されたように、患者において癌を誘発または癌と関連する欠陥を持っているかどうかを決定する方法を意味する。   “Testing a Fanconi Anemia / BRCA pathway of the presence of the cancer-associated doc”, as used herein. A method for determining whether a protein encoded by a Fanconi anemia / BRCA pathway gene as defined in claim 1 induces cancer or has a defect associated with cancer as defined herein. means.

本明細書で使用する用語「欠陥(defect)」とは、ファンコニ貧血/BRCA経路内における未変化の遺伝子またはタンパク質に関して、ファンコニ貧血/BRCA経路内の遺伝子またはタンパク質、および/またはタンパク質のいずれかの変化を意味する。   As used herein, the term “defect” refers to any gene or protein in the Fanconi anemia / BRCA pathway and / or any of the proteins in the Fanconi anemia / BRCA pathway. It means change.

遺伝子の「変化(alteration)」には:a)DNA配列自体の変化、すなわちDNAの突然変異、欠失、挿入、置換と;b)調節領域突然変異等の遺伝子発現の調節に影響を及ぼすDNA修飾、関連する染色質における修飾、mRNAスプライシングに影響を及ぼすイントロン配列の修飾、遺伝子配列のメチル化/脱メチル化状態に影響を及ぼす修飾と;c)タンパク質翻訳またはmRNA輸送またはmRNAスプライシングに影響を及ぼすmRNA修飾;とが含まれるが、それらに限定されない。   “Alternation” of a gene: a) changes in the DNA sequence itself, ie, DNA mutations, deletions, insertions, substitutions; b) DNA that affects the regulation of gene expression such as regulatory region mutations Modifications, modifications in the associated chromatin, modifications of intron sequences that affect mRNA splicing, modifications that affect the methylation / demethylation status of gene sequences; and c) affect protein translation or mRNA transport or mRNA splicing. But not limited thereto.

タンパク質の「変化」には、アミノ酸の欠失、挿入、置換;タンパク質のリン酸化またはグリコシル化に影響を及ぼす修飾;タンパク質の輸送または局在化に影響を及ぼす修飾;1以上の関連タンパク質とタンパク質複合体を形成する能力に影響を及ぼす修飾、またはアミノ酸をコードするDNA配列における変化により惹起されたアミノ酸配列の変化が含まれるが、それらに限定されない。   Protein "changes" include amino acid deletions, insertions, substitutions; modifications that affect protein phosphorylation or glycosylation; modifications that affect protein transport or localization; one or more related proteins and proteins Modifications that affect the ability to form a complex, or changes in amino acid sequence caused by changes in the DNA sequence encoding an amino acid include, but are not limited to.

本明細書で使用する用語「増加したリスク(increased risk)」または「上昇したリスク(elevated risk)」とは、ファンコニ貧血/BRCA経路遺伝子もしくはタンパク質における変化を有していない患者と比較して、ファンコニ貧血/BRCA経路遺伝子もしくはタンパク質が変化している患者における癌発生率がより高いことを意味する。「増加したリスク」はまた、既に癌であると診断され、異なる形態の癌の発生率が増加した可能性のある患者も意味する。本発明によると、癌の「増加したリスク」とは、ファンコニ貧血/BRCA経路遺伝子内の癌関連性欠陥を有していない患者と比較して、癌を獲得する確率において50%、好ましくは90%、より好ましくは99%以上の増加をもたらす、ファンコニ貧血/BRCA経路遺伝子内の癌関連性欠陥に関連する。   As used herein, the term “increased risk” or “elevated risk” refers to a patient that does not have a change in a Fanconi anemia / BRCA pathway gene or protein, It means higher cancer incidence in patients with altered Fanconi anemia / BRCA pathway genes or proteins. “Increased risk” also means patients who have already been diagnosed with cancer and may have increased the incidence of different forms of cancer. According to the present invention, an “increased risk” of cancer is 50%, preferably 90% in the probability of acquiring cancer compared to a patient who does not have a cancer-related defect in the Fanconi anemia / BRCA pathway gene. Related to a cancer-related defect in the Fanconi anemia / BRCA pathway gene that results in an increase of%, more preferably 99% or more.

本明細書で使用する、本発明による「ファンコニ貧血/BRCA経路の阻害剤(inhibitor of the Fanconi Anemia/BRCA pathway)」とは、直接的または間接的のいずれかでFANCD2−Lタンパク質機能を崩壊させるあらゆる化合物を意味する。FANCD2−Lタンパク質機能の崩壊は、経路内のFANCD2タンパク質の上流の他のFANCタンパク質のいずれかの崩壊、FANCD2−LアイソフォームへのFANCD2−Sのユビキチン化の阻害、続いて起こるFANCD2−Lタンパク質の核輸送の阻害、またはFANCD2−Lタンパク質の核BRCA DNA修復タンパク質複合体との結合の崩壊、のいずれかを通して達成できる。本発明による「阻害剤(inhibitor)」は、FANCD2−Lに特異的に結合してFANCD2−Lタンパク質機能を崩壊させる核酸(アンチセンスRNAまたはDNAオリゴヌクレオチド)、タンパク質(ヒト化抗体)、ペプチドまたは低分子薬であってよい。最も好ましい実施形態では、ファンコニ貧血/BRCA経路の阻害剤は、FANCD2タンパク質のモノユビキチン化の低分子阻害剤である。   As used herein, an “inhibitor of the Fanconi Anemia / BRCA pathway” according to the present invention disrupts FANCD2-L protein function either directly or indirectly Any compound is meant. Disruption of FANCD2-L protein function is due to disruption of any other FAN protein upstream of FANCD2 protein in the pathway, inhibition of FANCD2-S ubiquitination to FANCD2-L isoforms, and subsequent FANCD2-L protein Either through inhibition of nuclear transport or disruption of FANCD2-L protein binding to the nuclear BRCA DNA repair protein complex. An “inhibitor” according to the present invention is a nucleic acid (antisense RNA or DNA oligonucleotide), protein (humanized antibody), peptide or peptide that specifically binds to FANCD2-L and disrupts FANCD2-L protein function. It may be a small molecule drug. In the most preferred embodiment, the inhibitor of the Fanconi anemia / BRCA pathway is a small molecule inhibitor of monoubiquitination of the FANCD2 protein.

本明細書で使用する「FANCD2−L対FANCD2−Sの比率の低下(reduction in the ratio of FANCD2−L relative to FANCD2−S)」とは、FANCD2−Lアイソフォーム内のFANCD2タンパク質総量のパーセンテージの減少を意味する。ある好ましい実施形態では、FANCD2−Lアイソフォーム内にあるFANCD2タンパク質の総量は、多くとも25%、好ましくは10%、より好ましくは1%および最も好ましくは0%である。このような低下は、本明細書で定義したように、ファンコニ貧血/BRCA経路の1以上の遺伝子またはタンパク質における欠陥を示す。   As used herein, “reduction in the ratio of FANCD2-L relative to FANCD2-S” is a percentage of the total amount of FANCD2 protein in the FANCD2-L isoform. Means decrease. In certain preferred embodiments, the total amount of FANCD2 protein present in the FANCD2-L isoform is at most 25%, preferably 10%, more preferably 1% and most preferably 0%. Such a decrease indicates a defect in one or more genes or proteins of the Fanconi anemia / BRCA pathway, as defined herein.

本明細書で使用する「ファンコニ貧血/BRCA経路タンパク質を癌関連性欠陥の存在について試験すること(testing a Fanconi Anemia/BRCA pathway protein for the presence of a cancer−associated defect)」とは、本明細書で定義されたように、ファンコニ貧血/BRCA遺伝子経路を含む7つの相補性群(A、B、C、D、E、FおよびG)内でコードされたタンパク質が、患者において癌を誘発または癌の一因となる欠陥またはその他の突然変異を持っているかどうかを決定する方法を意味する。   “Testing a Fanconi Anemia / BRCA pathway of the presence of the cancer-associated doc”, as used herein. Proteins encoded within the seven complementarity groups (A, B, C, D, E, F and G), including the Fanconi anemia / BRCA gene pathway, induce cancer or cancer in patients as defined in Means a method to determine if it has a defect or other mutation that contributes to

本明細書で使用する用語「DNA損傷を誘発すること(inducing DNA damage)」とは、DNAを損傷させる化学的方法および物理的方法の両方を意味する。DNAを損傷させる化学薬品には、臭化エチジウム、アクリジンオレンジ、ならびにフリーラジカル等の酸/塩基および様々な突然変異原が含まれるが、それらに限定されない。物理的方法には、X線およびγ線等の電離放射線、および紫外(UV)放射線が含まれるが、それらに限定されない。「DNA損傷を誘発する」どちらの方法も、典型的には一本鎖切断、二本鎖切断、塩基の変化、DNA鎖の挿入、欠失または架橋が含まれるが、それらに限定されない、DNA突然変異を生じうる。   As used herein, the term “inducing DNA damage” refers to both chemical and physical methods of damaging DNA. Chemicals that damage DNA include, but are not limited to, ethidium bromide, acridine orange, and acids / bases such as free radicals and various mutagens. Physical methods include, but are not limited to, ionizing radiation such as X-rays and gamma rays, and ultraviolet (UV) radiation. Both methods of “inducing DNA damage” typically include, but are not limited to, single strand breaks, double strand breaks, base changes, DNA strand insertions, deletions or cross-links, Mutations can occur.

本明細書で使用する用語「生検組織(tissue biopsy)」とは、患者から単離された生体材料を意味する。本明細書で使用する用語「組織(tissue)」は、生体内で特定機能を実行する細胞凝集体であり、例えば血液、血漿、痰、尿、脳脊髄液等の生体液、洗浄液、および白血球泳動法サンプルを含むがそれらに限定されない、細胞系およびその他の細胞物質源を含む。   As used herein, the term “tissue biopsy” means a biomaterial isolated from a patient. The term “tissue” as used herein is a cell aggregate that performs a specific function in a living body, for example, biological fluid such as blood, plasma, sputum, urine, cerebrospinal fluid, washing fluid, and white blood cell Includes cell lines and other sources of cellular material, including but not limited to electrophoresis samples.

本明細書で使用する用語「増幅させること(amplifying)」は、核酸配列に適用したときには、好ましくはポリメラーゼ連鎖反応方法によって、それにより特定の核酸配列の1以上のコピーがテンプレート核酸から生成される工程を意味する(Mullis and Faloona,1987,Methods Enzymol.,155:335)。「ポリメラーゼ連鎖反応(polymerase chain reaction)」すなわち「PCR」とは、特異的核酸テンプレート配列を増幅させるためのインビトロ法を意味する。PCR反応には、一連の繰り返し温度サイクルが含まれ、典型的には50〜100μLの容量で実施される。反応混合物は、dNTP(4つのデオキシヌクレオチドdATP、dCTP、dGTP、およびdTTPの各々)、プライマー、バッファー、DNAポリメラーゼ、および核酸テンプレートを含む。PCR反応は、1組のポリヌクレオチドプライマーを提供するステップ(第1プライマーは核酸テンプレート配列の1本の鎖における1領域に相補的な配列を含有し、相補的DNA鎖の合成を準備し、そして第2プライマーは標的核酸配列の第2鎖における1領域に相補的な配列を含有し、相補的DNA鎖の合成を準備する)と、および、(i)テンプレート配列内に含有される標的核酸配列に増幅に必要なプライマーをアニーリングするステップと、(ii)前記プライマーを伸長させるステップ(核酸ポリメラーゼはプライマー伸長産物を合成する)とからなるPCRサイクリングステップを許容する条件下においてテンプレート依存性重合化剤として核酸ポリメラーゼを使用して核酸テンプレート配列を増幅させるステップと、を含む。「1組のポリヌクレオチドプライマー(a set of polynucleotide primers)」もしくは「1組のPCRプライマー(a set of PCR primers)」は、2、3、4またはそれ以上のプライマーを含むことができる。   The term “amplifying” as used herein, when applied to a nucleic acid sequence, preferably results in one or more copies of the particular nucleic acid sequence from the template nucleic acid by the polymerase chain reaction method. Refers to the process (Mullis and Faloona, 1987, Methods Enzymol., 155: 335). “Polymerase chain reaction” or “PCR” means an in vitro method for amplifying a specific nucleic acid template sequence. A PCR reaction includes a series of repeated temperature cycles, typically performed in a volume of 50-100 μL. The reaction mixture includes dNTPs (each of the four deoxynucleotides dATP, dCTP, dGTP, and dTTP), a primer, a buffer, a DNA polymerase, and a nucleic acid template. The PCR reaction provides a set of polynucleotide primers (the first primer contains a sequence complementary to a region in one strand of a nucleic acid template sequence, ready for the synthesis of a complementary DNA strand, and The second primer contains a sequence complementary to one region in the second strand of the target nucleic acid sequence and prepares the synthesis of the complementary DNA strand), and (i) the target nucleic acid sequence contained within the template sequence A template-dependent polymerization agent under conditions allowing a PCR cycling step comprising: annealing a primer necessary for amplification; and (ii) extending the primer (nucleic acid polymerase synthesizes a primer extension product) Amplifying a nucleic acid template sequence using a nucleic acid polymerase asA “a set of polynucleotide primers” or “a set of PCR primers” can include 2, 3, 4 or more primers.

その他の増幅方法には、リガーゼ連鎖反応(LCR)、ポリヌクレオチド特異的塩基増幅法(NSBA)、または当該技術分野において知られている他の方法が含まれるが、それらに限定されない。   Other amplification methods include, but are not limited to, ligase chain reaction (LCR), polynucleotide specific base amplification (NSBA), or other methods known in the art.

本明細書で使用する用語「ポリヌクレオチドプライマー(polynucleotide primer)」とは、核酸テンプレートに相補的なプライマー伸長産物の合成が標的核酸テンプレートに相補的なプライマー伸長産物を産生するために触媒される条件下で、核酸テンプレートにハイブリダイズして酵素による合成のための基質として機能できる、DNAまたはRNA分子を意味する。開始および伸長のための条件には、適切なバッファー(「バッファー(buffer)」には、補因子である、またはpH、イオン強度等に影響を及ぼす置換体が含まれる)中における、4つの異なるデオキシリボヌクレオシド三リン酸、およびDNAポリメラーゼもしくは逆転写酵素等の重合化誘導剤の存在、ならびに適切な温度が含まれる。プライマーは、好ましくは、増幅における最高効率のために一本鎖である。本発明において有用な「プライマー(primers)」は、一般に長さが約10〜35ヌクレオチド、好ましくは長さが約15〜30ヌクレオチド、および最も好ましくは長さが約18〜25ヌクレオチドである。   As used herein, the term “polynucleotide primer” refers to conditions under which synthesis of a primer extension product complementary to a nucleic acid template is catalyzed to produce a primer extension product complementary to the target nucleic acid template. Below is meant a DNA or RNA molecule that can hybridize to a nucleic acid template and serve as a substrate for enzymatic synthesis. The conditions for initiation and extension are four different in appropriate buffers ("buffers" include cofactors or substitutes that affect pH, ionic strength, etc.). This includes the presence of deoxyribonucleoside triphosphates and polymerization inducers such as DNA polymerase or reverse transcriptase, and appropriate temperatures. The primer is preferably single stranded for maximum efficiency in amplification. “Primers” useful in the present invention are generally about 10-35 nucleotides in length, preferably about 15-30 nucleotides in length, and most preferably about 18-25 nucleotides in length.

本明細書に定義された「腫瘍(a tumor)」は、悪性または非悪性のどちらであってもよい腫瘍である。同一組織タイプの腫瘍は同一組織に由来し、それらの生物学的特徴に基づいて様々なサブタイプに分類できる。   A “tumor” as defined herein is a tumor that may be either malignant or non-malignant. Tumors of the same tissue type originate from the same tissue and can be classified into various subtypes based on their biological characteristics.

本明細書で使用する用語「癌(cancer)」は、正常の増殖制御に対する感受性を消失した細胞の増殖により惹起された、またはそれを特徴とする悪性疾患を意味する。「悪性疾患(malignant disease)」は、起源組織に侵入する、または起源組織から除去されて離れた部位へ移動する能力を獲得した細胞によって誘発される疾患を意味する。   The term “cancer” as used herein refers to a malignant disease caused by or characterized by the growth of cells that have lost their sensitivity to normal growth control. “Malignant disease” means a disease induced by a cell that has acquired the ability to invade the source tissue or be removed from the source tissue and migrate to a distant site.

本明細書で使用する用語「抗体(antibody)」は、所定の抗原に特異的に結合する能力を有する免疫グロブリンを意味する。本明細書で使用する用語「抗体」は、いずれかのアイソタイプの全抗体(IgG、IgA、IgM、IgE等)、および同様に例えば哺乳動物のような脊椎動物のタンパク質に特異的に反応性であるそれらのフラグメントを含むことが意図されている。抗体は、従来技術を用いてフラグメント化することができ、そして前記フラグメントは全抗体と同一方法で有用性についてスクリーニングすることができる。そこで、この用語には、所定のタンパク質と選択的に反応することができる抗体分子のタンパク質分解により開裂した部分、または組換え作成された部分のセグメントが含まれる。このようなタンパク質分解性および/または組換えフラグメントの非限定的な例には、ペプチドリンカーにより結合されたV[L]および/またはV[H]ドメインを含有するFab、F(ab’)2、Fab、Fv、および一本鎖抗体(scFv)が含まれる。scFvは、共有結合的または非共有結合的に連結して、2以上の結合部位を有する抗体を形成することができる。抗体は、当業者により、検出可能な部分を用いて標識できる。いくつかの実施形態では、測定することが望まれる実体へ結合する抗体(一次抗体)は標識されず、その代わりに標識された二次抗体が一次抗体へ特異的に結合することにより検出される。   The term “antibody” as used herein means an immunoglobulin that has the ability to specifically bind to a given antigen. As used herein, the term “antibody” refers to any antibody of any isotype (IgG, IgA, IgM, IgE, etc.) and also specifically reactive to vertebrate proteins such as mammals. It is intended to include some of those fragments. Antibodies can be fragmented using conventional techniques, and the fragments can be screened for utility in the same manner as whole antibodies. Thus, this term includes segments of antibody molecules that are selectively cleaved with a given protein, cleaved by proteolysis or recombined portions. Non-limiting examples of such proteolytic and / or recombinant fragments include Fab, F (ab ′) 2 containing V [L] and / or V [H] domains joined by a peptide linker. , Fab, Fv, and single chain antibodies (scFv). The scFv can be linked covalently or non-covalently to form an antibody having two or more binding sites. The antibody can be labeled with a detectable moiety by those skilled in the art. In some embodiments, the antibody that binds to the entity desired to be measured (primary antibody) is not labeled, but instead is detected by the specific binding of the labeled secondary antibody to the primary antibody. .

患者は、本明細書に記載した癌の1つもしくは好ましくはそれ以上の症状が除去されるか、または重症度が低下するか、またはそれ以上進行もしくは発達することが防止される場合に、本発明によって「治療される(treated)」。   A patient may be treated if the one or more symptoms of the cancer described herein are eliminated or the severity is reduced or further progression or development is prevented. “Treated” by the invention.

本明細書で使用する用語「治療的有効量(therapeutically effective amount)」は、重要な患者に利益、すなわち関連する医学的状態の治療、治癒、予防もしくは改善、または当該病態の治療率、治癒率、予防率もしくは改善率の増加を示すに十分である、医薬組成物もしくは方法の各活性成分の総量を意味する。   As used herein, the term “therapeutically effective amount” refers to the benefit of an important patient, ie treatment, cure, prevention or amelioration of the associated medical condition, or the therapeutic rate, cure rate of the condition. Means the total amount of each active ingredient of a pharmaceutical composition or method that is sufficient to show an increase in the prevention or improvement rate.

本明細書で使用する用語「癌治療薬(cancer therapeutic)」とは、癌の発病もしくは進行を予防する、または癌転移を予防する、または癌の症状を減少させる、遅延させる、もしくは除去する化合物を意味する。   The term “cancer therapeutic” as used herein refers to a compound that prevents the onset or progression of cancer, or prevents cancer metastasis, or reduces, delays or eliminates the symptoms of cancer. Means.

本明細書で使用する用語「モノユビキチン化の阻害剤(inhibitor of the mono−ubiquitination)」とは、FANCD2遺伝子のユビキチン化を防止または阻害する化合物を意味する。「ユビキチン化(ubiquitination)」は、E3モノユビキチンリガーゼによる、ユビキチンのタンパク質への共有結合であると定義されている。1つの好ましい実施形態では、「モノユビキチン化の阻害剤」とは、FANCD2モノユビキチンリガーゼ活性が阻害されるような、E3FANCD2モノユビキチンリガーゼ活性を備えるFANCタンパク質複合体のあらゆる阻害剤を意味する。   The term “inhibitor of the mono-ubiquitination” as used herein refers to a compound that prevents or inhibits ubiquitination of the FANCD2 gene. “Ubiquitination” is defined as the covalent binding of ubiquitin to a protein by an E3 monoubiquitin ligase. In one preferred embodiment, “inhibitor of monoubiquitination” means any inhibitor of a FANC protein complex with E3FANCD2 monoubiquitin ligase activity, such that FANCD2 monoubiquitin ligase activity is inhibited.

本明細書で使用する用語「シスプラチン(cisplatin)」とは、以下の化学構造を備える物質を意味する:

Figure 2005536981
As used herein, the term “cisplatin” means a substance with the following chemical structure:

Figure 2005536981


シス−ジアミンジクロロ白金(II)とも呼ばれるシスプラチンは、最も頻回に使用される抗癌剤の1つである。シスプラチンは、様々な充実性腫瘍を治療するために使用される幾つかの異なる薬物併用療法プロトコールの有効成分である。これらの薬物は、精巣癌(ブレオマイシンおよびビンブラスチンを使用)、膀胱癌、頭頸部癌(ブレオマイシンおよびフルオロウラシルを使用)、卵巣癌(シクロホスファミドまたはドキソルビシンを使用)および肺癌(エトポシド)の治療に使用される。シスプラチンは、これらの腫瘍の大多数に対して単剤で最も活性であることが見いだされている。シスプラチンは、Bristol Myers Squibb社から「Platinol」として市販で入手できる。シスプラチンは、抗腫瘍活性を備える多数の白金配位複合体の1つである。白金化合物は、アルキル化剤に類似するが同一ではないDNA架橋剤である。白金化合物は、塩化物イオンを様々な種類の求核基と置換する。シス異性体およびトランス異性体はどちらもこれを行うが、しかしトランス異性体は、その理由は完全には理解されていないが、生物学的不活性であることが知られている。抗腫瘍活性を持つためには、白金化合物は、2つの相対的に不安定なシス配向性脱離基を有していなければならない。主要な反応部位は、グアニンおよびアデニンのN7原子である。主要な相互作用は、薬物と隣接グアニンとの鎖間架橋の形成である。鎖間架橋は、シスプラチン療法への臨床反応と相関することが証明されている。DNA/タンパク質架橋もまた発生するが、これは細胞毒性とは相関しない。2つの薬物グループ間の交差耐性は通例見られず、これは作用機序が同一ではないことを表している。DNAとの架橋のタイプは、白金化合物と典型的なアルキル化剤との間で相違しうる。

Cisplatin, also called cis-diamine dichloroplatinum (II), is one of the most frequently used anticancer agents. Cisplatin is an active ingredient in several different drug combination therapy protocols used to treat a variety of solid tumors. These drugs are used to treat testicular cancer (using bleomycin and vinblastine), bladder cancer, head and neck cancer (using bleomycin and fluorouracil), ovarian cancer (using cyclophosphamide or doxorubicin) and lung cancer (etoposide) Is done. Cisplatin has been found to be the most active single agent against the majority of these tumors. Cisplatin is commercially available as “Platinol” from Bristol Myers Squibb. Cisplatin is one of many platinum coordination complexes with antitumor activity. Platinum compounds are DNA cross-linking agents that are similar but not identical to alkylating agents. Platinum compounds replace chloride ions with various types of nucleophilic groups. Both the cis and trans isomers do this, but the trans isomer is known to be biologically inactive for reasons that are not fully understood. In order to have antitumor activity, the platinum compound must have two relatively unstable cis-oriented leaving groups. The main reaction site is the N7 atom of guanine and adenine. The main interaction is the formation of interchain bridges between the drug and adjacent guanine. Interchain crosslinking has been shown to correlate with clinical response to cisplatin therapy. DNA / protein cross-linking also occurs, but this does not correlate with cytotoxicity. No cross-resistance between the two drug groups is usually seen, indicating that the mechanism of action is not identical. The type of crosslinking with DNA can differ between platinum compounds and typical alkylating agents.

本明細書で使用する「1以上の抗腫瘍剤に対する耐性(resistance to one or more anti−neoplastic agents)」とは、抗癌剤への耐性を発生させる癌細胞の能力を意味する。薬物耐性の機序には、薬物流出の増加もしくは内部への輸送の低下によって惹起される細胞内薬物レベルの低下、薬物不活性化の増加、薬物の活性型への変換の減少、標的酵素もしくは受容体の量の変化(遺伝子増幅)、標的酵素もしくは受容体の薬物に対する親和性の低下、薬物誘発性欠陥の修復の増強、殺滅作用(トポイソメラーゼII)に必要な酵素活性の低下が含まれる。本発明の好ましい実施形態では、薬物耐性とは、1以上の抗腫瘍剤によって誘発されたDNA損傷の修復の強化を意味する。本発明の別の好ましい実施形態では、1以上の抗腫瘍剤によって誘発されたDNA損傷の修復の強化は、構成的に活性なファンコニ貧血/BRCA DNA修復経路による。   As used herein, “resistance to one or more anti-neoplastic agents” refers to the ability of a cancer cell to develop resistance to an anti-cancer agent. The mechanism of drug resistance includes decreased intracellular drug levels caused by increased drug efflux or decreased inward transport, increased drug inactivation, decreased conversion of the drug to the active form, target enzyme or Includes changes in receptor quantity (gene amplification), reduced affinity of target enzyme or receptor for drug, enhanced repair of drug-induced defects, reduced enzyme activity required for killing (topoisomerase II) . In a preferred embodiment of the present invention, drug resistance means enhanced repair of DNA damage induced by one or more anti-tumor agents. In another preferred embodiment of the invention, the enhanced repair of DNA damage induced by one or more anti-tumor agents is by a constitutively active Fanconi anemia / BRCA DNA repair pathway.

本明細書で使用する用語「抗腫瘍剤(anti−neoplastic agent)」とは、癌を治療するために使用される化合物を意味する。本発明によると、「抗腫瘍剤」には化学療法化合物ならびに当該技術分野において知られているその他の抗癌剤が含まれる。好ましい実施形態では、「抗腫瘍剤」はシスプラチンである。本発明による抗腫瘍剤にはまた、放射線療法および/または手術と共に化学療法化合物を使用する癌療法プロトコールが含まれる。放射線療法は、細胞DNAを崩壊させる電離放射線による癌細胞の局所的破壊に依存する。放射線療法は、高線量もしくは低線量で体外または体内から開始でき、そして腫瘍部位へコンピュータに支援された精度で送達できる。小線源療法、もしくは組織内放射線治療は、放射線源を、植え込まれた「シード(seeds)」として直接腫瘍内に配置することができる。   The term “anti-neoplastic agent” as used herein means a compound used to treat cancer. According to the present invention, “anti-tumor agents” include chemotherapeutic compounds as well as other anti-cancer agents known in the art. In a preferred embodiment, the “antitumor agent” is cisplatin. Anti-tumor agents according to the present invention also include cancer therapy protocols that use chemotherapeutic compounds in conjunction with radiation therapy and / or surgery. Radiation therapy relies on the local destruction of cancer cells by ionizing radiation that disrupts cellular DNA. Radiation therapy can be initiated externally or from within the body at high or low doses and can be delivered to the tumor site with computer-assisted accuracy. Brachytherapy, or intra-tissue radiation therapy, can place the radiation source directly into the tumor as implanted “seeds”.

本明細書で使用する用語「低下した増殖率(a reduced growth rate)」とは、ファンコニ貧血/BRCA経路の潜在的阻害剤および1以上の化学療法化合物を用いて治療されていない腫瘍細胞系の細胞に比較して、ファンコニ貧血/BRCA経路の潜在的阻害剤および1以上の化学療法化合物を用いて治療されている腫瘍細胞系の細胞増殖率において、50%、好ましくは90%、より好ましくは99%および最も好ましくは100%の減少を意味する。   As used herein, the term “a reduced growth rate” refers to a tumor cell line that has not been treated with a potential inhibitor of the Fanconi anemia / BRCA pathway and one or more chemotherapeutic compounds. 50%, preferably 90%, more preferably in cell growth rate of tumor cell lines being treated with potential inhibitors of Fanconi anemia / BRCA pathway and one or more chemotherapeutic compounds compared to cells A reduction of 99% and most preferably 100% is meant.

本明細書で使用する用語「化学感作剤(chemosensitizing agent)」とは、細胞または細胞集団を化学療法化合物に対して感受性にさせ、本明細書で定義した「低下した増殖率」を生じさせるあらゆる化合物を意味する。化学感作剤は、一般にそれ自体は細胞毒性ではないが、宿主細胞または腫瘍細胞を修飾して抗癌療法を強化する化合物である。本発明によると、化学療法化合物に対する細胞耐性は、化学感作剤が存在すると逆転する。ある好ましい実施形態では、化学感作剤はファンコニ貧血/BRCA経路の阻害剤である。最も好ましい実施形態では、化学感作剤はFANCD2タンパク質のモノユビキチン化の阻害剤である。   As used herein, the term “chemosensitizing agent” sensitizes a cell or population of cells to a chemotherapeutic compound and produces a “reduced growth rate” as defined herein. Any compound is meant. Chemosensitizers are compounds that are generally not cytotoxic per se but modify host cells or tumor cells to enhance anticancer therapy. According to the present invention, cellular resistance to chemotherapeutic compounds is reversed in the presence of chemosensitizers. In certain preferred embodiments, the chemosensitizer is an inhibitor of the Fanconi anemia / BRCA pathway. In the most preferred embodiment, the chemosensitizer is an inhibitor of monoubiquitination of the FANCD2 protein.

本明細書で使用する「ファンコニ貧血/BRCA経路遺伝子のメチル化状態(methylation state of a Fanconi Anemia/BRCA pathway gene)」とは、ファンコニ貧血/BRCA経路遺伝子内の1以上のメチル化シトシン(5m−C)の存在に関連しており、メチル化されていない遺伝子に比較して遺伝子発現の90%、99%または好ましくは100%の減少または阻害を生じる。好ましい実施形態では、メチル化シトシンはCpG島内に存在する。本発明によると、遺伝子は、1以上のCpG残基がメチル化されると、「メチル化(された)(methylated)」と言われる。   As used herein, “methylation status of Fanconi anemia / BRCA pathway gene” refers to one or more methylated cytosines in the Fanconi anemia / BRCA pathway gene (5 m−). Associated with the presence of C), resulting in a 90%, 99% or preferably 100% reduction or inhibition of gene expression compared to the unmethylated gene. In a preferred embodiment, the methylated cytosine is present within the CpG island. According to the present invention, a gene is said to be “methylated” when one or more CpG residues are methylated.

本明細書で使用する「マイクロアレイ(microarray)」、もしくは「アレイ(array)」は、固体支持体の1つの表面に付着した多数の固有の生体分子を意味する。好ましくは、本発明の生体分子は、本明細書に記載したファンコニ貧血/BRCA経路の潜在的阻害剤である。この実施形態では、本発明のマイクロアレイは、固体支持体上に、一般には高密度で固定化された、核酸、タンパク質、ポリペプチド、ペプチド、融合タンパク質または低分子を含む。生体分子各々は、前もって選択した領域内の固体支持体の表面に付着させられる。適切な固体支持体は市販で入手でき、当業者には明白であろう。これらの支持体は、ガラス、セラミック、シリカおよびシリコン等の材料から製造できる。支持体は通例、平坦な(平面的な)表面、または少なくとも、検査すべき分子が同一平面にあるアレイを含む。1つの実施形態では、アレイはマイクロビーズ上にある。1つの実施形態では、前記アレイは、固体支持体の1つの表面に付着した少なくとも10、500、1,000、10,000の異なる生体分子を含む。   As used herein, “microarray” or “array” means a number of unique biomolecules attached to one surface of a solid support. Preferably, the biomolecules of the present invention are potential inhibitors of the Fanconi anemia / BRCA pathway described herein. In this embodiment, the microarray of the invention comprises nucleic acids, proteins, polypeptides, peptides, fusion proteins or small molecules immobilized on a solid support, generally at a high density. Each biomolecule is attached to the surface of a solid support in a preselected region. Suitable solid supports are commercially available and will be apparent to those skilled in the art. These supports can be made from materials such as glass, ceramic, silica and silicon. The support typically comprises a flat (planar) surface, or at least an array in which the molecules to be examined are coplanar. In one embodiment, the array is on microbeads. In one embodiment, the array comprises at least 10, 500, 1,000, 10,000 different biomolecules attached to one surface of a solid support.

詳細な説明
「FANCD2−L治療薬(FANCD2−L therapeutic agent)」は、いずれかのタンパク質アイソフォームを意味し、FANCD2−Lタンパク質のペプチド、ペプチド誘導体、類似体または異性体を含み、そしてFANCD2−Lと機能的に等価であるあらゆる低分子誘導体、類似体、異性体またはアゴニストをさらに含む。この定義にまた含まれるのは、完全長もしくは部分長の遺伝子配列またはcDNAである可能性があり、または、遺伝子発現を調節するように作用できるアンチセンス分子のアプタマーを含む遺伝子活性化核酸もしくは核酸結合分子である可能性がある、FANCD2をコードする核酸である。
Detailed Description “FANCD2-L therapeutic agent” means any protein isoform, including peptides, peptide derivatives, analogs or isomers of FANCD2-L protein, and FANCD2- Further included are any small molecule derivatives, analogs, isomers or agonists that are functionally equivalent to L. Also included in this definition is a gene-activated nucleic acid or nucleic acid that may be a full-length or partial-length gene sequence or cDNA, or that contains an aptamer of an antisense molecule that can act to regulate gene expression A nucleic acid encoding FANCD2, which may be a binding molecule.

「FANCD−2をコードする核酸(nucleic acid encoding FANCD−2)」には、上記に定義したように、FANCD2−Lタンパク質を発現させるためのFANCD2またはその部分の完全cDNAまたはゲノム配列が含まれる。核酸は、核酸担体もしくはベクター内にさらに含まれていてもよく、標的部位への効果的送達のために適切に修飾されている核酸を含む。   “Nucleic acid encoding FANCD-2” includes the complete cDNA or genomic sequence of FANCD2 or a portion thereof for expressing FANCD2-L protein, as defined above. Nucleic acids may be further contained within a nucleic acid carrier or vector and include nucleic acids that are appropriately modified for effective delivery to a target site.

「ハイブリダイゼーションのストリンジェント条件(stringent conditions of hybridization)」には、一般に、30℃を超える、典型的には37℃を超え、好ましくは45℃を超える温度が含まれる。ストリンジェント塩条件は、通常は1,000mM未満、典型的には500mM未満、および好ましくは200mM未満である。   “Stringent conditions of hybridization” generally includes temperatures above 30 ° C., typically above 37 ° C., preferably above 45 ° C. Stringent salt conditions are usually less than 1,000 mM, typically less than 500 mM, and preferably less than 200 mM.

核酸についての「実質的相同性または類似性(substantial homology or similarity)」とは、核酸もしくはそのフラグメントが別の核酸もしくはそのフラグメントと「実質的に相同(substantially homologous)」(または「実質的に類似(substantially similar)」)な場合であって、他の核酸(またはその相補鎖)と最適に(適切なヌクレオチド挿入もしくは欠失を含めて)アラインメントされた場合に、ヌクレオチド塩基の少なくとも約60%、通常は少なくとも約70%、より通常は少なくとも約80%においてヌクレオチド配列同一性があることをいう。   “Substantially homology or similarity” with respect to a nucleic acid means that the nucleic acid or fragment thereof is “substantially homologous” to another nucleic acid or fragment thereof (or “substantially similar”). At least about 60% of the nucleotide bases when optimally aligned (including appropriate nucleotide insertions or deletions) with other nucleic acids (or their complementary strands), Usually refers to nucleotide sequence identity at least about 70%, more usually at least about 80%.

「抗体(antibodies)」には、一本鎖抗体およびFabフラグメントを含む、ポリクローナルおよび/またはモノクローナル抗体およびそのフラグメント、ならびにタンパク質のアイソフォームを識別するために十分な結合特異性を有するそれらの免疫学的結合等価物が含まれる。これらの抗体は、アッセイならびに医薬品において有用であろう。   “Antibodies” includes polyclonal and / or monoclonal antibodies and fragments thereof, including single chain antibodies and Fab fragments, and their immunology with sufficient binding specificity to identify protein isoforms. The static coupling equivalent is included. These antibodies will be useful in assays as well as pharmaceuticals.

「単離(された)(isolated)」は、その自然状態でそれに付随する成分から分離されている、タンパク質、ポリペプチドまたは核酸を記載するために使用される。「単離された」タンパク質または核酸は、サンプルの少なくとも約60〜75%が単一のアミノ酸またはヌクレオチド配列を示す場合には、実質的に純粋である。   “Isolated” is used to describe a protein, polypeptide, or nucleic acid that is separated from components that naturally accompany it. An “isolated” protein or nucleic acid is substantially pure if at least about 60-75% of the sample exhibits a single amino acid or nucleotide sequence.

「調節配列(regulatory sequences)」とは、通常は遺伝子座の100kbのコーディング領域内にある配列を意味するが、それらはまた、遺伝子の発現(遺伝子の転写、およびメッセンジャーRNAの翻訳、スプライシング、安定性等を含む)に影響を及ぼすコーディング領域からもっと離れていてもよい。   “Regulatory sequences” means sequences that are usually within the 100 kb coding region of a locus, but they also express gene expression (transcription of genes, and translation, splicing, stabilization of messenger RNA) It may be further away from the coding region that affects the

「ポリヌクレオチド(polynucleotide)」には、センス鎖およびアンチセンス鎖両方のRNA、cDNA、ゲノムDNA、合成型、および混合ポリマーが含まれ、そして当業者には容易に理解されるように、化学的または生化学的に修飾することができ、または非天然もしくは誘導体化ヌクレオチド塩基を含有する可能性がある。そのような修飾には、例えば、標識、メチル化、1以上の天然型ヌクレオチドの類似体との置換、非荷電連鎖(例、ホスホン酸メチル、ホスホトリエステル、ホスホアミデート、カルバメート等)・荷電連鎖(例、ホスホロチオエート、ホスホロジチオエート等)・ペンダント部分(例、ポリペプチド)・および修飾連鎖(例、αアノマー核酸等)等のヌクレオチド間修飾が含まれる。同様に、水素結合および他の化学的相互作用を介して指定の配列に結合する能力において核酸を模倣する、合成分子も含まれる。   “Polynucleotide” includes both sense and antisense strand RNA, cDNA, genomic DNA, synthetic, and mixed polymers and, as will be readily appreciated by those skilled in the art, chemical Or it may be biochemically modified or may contain non-natural or derivatized nucleotide bases. Such modifications include, for example, labeling, methylation, substitution with one or more analogs of natural nucleotides, uncharged chains (eg, methyl phosphonate, phosphotriester, phosphoamidate, carbamate, etc.) and charge. Internucleotide modifications such as linkages (eg, phosphorothioate, phosphorodithioate, etc.), pendant moieties (eg, polypeptides), and modified linkages (eg, alpha anomeric nucleic acids, etc.) are included. Similarly, synthetic molecules that mimic nucleic acids in their ability to bind to specified sequences via hydrogen bonding and other chemical interactions are also included.

「突然変異(mutation)」は、野生型に比較した調節配列における遺伝子内または遺伝子外のヌクレオチド配列における変化である。変化は、発現および機能性が通常発生する範囲にある場合に、機能的細胞内で正常に発現した遺伝子の核酸もしくはタンパク質配列とその核酸もしくはタンパク質配列とに差異を生じさせる、欠失、置換、点突然変異、複数のヌクレオチドの突然変異、転位、逆位、フレームシフト突然変異、ナンセンス突然変異、またはその他の異常の形態であってよい。   A “mutation” is a change in a nucleotide sequence within or outside of a regulatory sequence compared to the wild type. A change is a deletion, substitution, which makes a difference between the nucleic acid or protein sequence of a gene that is normally expressed in a functional cell and the nucleic acid or protein sequence when expression and functionality are in the normal range. It may be in the form of point mutations, multiple nucleotide mutations, transpositions, inversions, frameshift mutations, nonsense mutations, or other abnormalities.

「対象(subject)」とは、ヒトを含んだ哺乳類を含む動物を意味する。   “Subject” means an animal, including mammals, including humans.

「野生型FANCD2(wild type FANCD2)」とは、細胞内のFANCD−SからFANCD2−Lを生成するためにモノユビキチン化され得るタンパク質または発現タンパク質をコードする、遺伝子を意味する。   By “wild type FANCD2” is meant a gene that encodes a protein or expressed protein that can be monoubiquitinated to produce FANCD2-L from FANCD-S in a cell.

本発明者らは、一部のファンコニ貧血が毛細血管拡張性運動失調症(AT)、色素性乾皮症(XP)、コケーン症候群(CS)、ブルーム症候群、骨髄異形成症候群、再生不良性貧血、癌感受性症候群およびHNPCC(遺伝性非ポリポーシス大腸癌)を含む1群の症候群との類似性を有することを見いだした(表2を参照)。これらの症候群は、DNA修復における基礎的欠陥を有しており、染色体完全性の維持における欠陥と関連している。DNA修復および染色体完全性の維持に関連する経路における欠陥は、ゲノム不安定性、および、鎖間架橋を誘発する二官能性アルキル化剤等のDNA損傷剤に対する細胞感受性を引き起こす。さらに、DNA修復機構における欠陥は、遺伝子再配列によりある範囲の癌を開始する確率を実質的に増加させると思われる。この観察は、マイトマイシンC、シスプラチン、シクロホスファミド、ソラレンおよびUVA照射を含む、DNA架橋薬の臨床使用に関して妥当である。   The inventors have found that some Fanconi anemias are telangiectasia ataxia (AT), xeroderma pigmentosum (XP), Cocaine syndrome (CS), Bloom syndrome, myelodysplastic syndrome, aplastic anemia. We found similarities with a group of syndromes, including cancer susceptibility syndrome and HNPCC (hereditary nonpolyposis colorectal cancer) (see Table 2). These syndromes have fundamental defects in DNA repair and are associated with defects in maintaining chromosomal integrity. Defects in pathways associated with DNA repair and maintenance of chromosomal integrity cause genomic instability and cellular sensitivity to DNA damaging agents such as bifunctional alkylating agents that induce interstrand cross-linking. Furthermore, defects in the DNA repair machinery appear to substantially increase the probability of initiating a range of cancers by gene rearrangement. This observation is valid for clinical use of DNA cross-linking drugs, including mitomycin C, cisplatin, cyclophosphamide, psoralen and UVA radiation.

ファンコニ貧血はまれな疾患であるが、FAの多形質発現作用は、ゲノム安定性、アポトーシス、細胞周期制御およびDNA架橋への耐性を含む、様々な細胞プロセスのための経路におけるFAタンパク質の野生型機能の重要性を表している。FAにおける細胞異常には、架橋剤への感受性、細胞周期のG2期の延長;周囲Oでの不良な増殖、Oラジカルの過剰産生、不十分なOラジカル防衛、スーパーオキシドジスムターゼの欠損を含む酸素への感受性;電離放射線への感受性(G2期特異的);腫瘍壊死因子の過剰産生、DNA付加物の蓄積を含むDNA修復における直接的欠陥、およびDNA架橋の修復における欠陥、自発性染色体切断を含むゲノム不安定性、および欠失機序による超突然変異性、アポトーシス増加、欠陥のあるp53誘導、インビトロでのコロニー増殖低下を含む内因性幹細胞欠陥;および性腺幹細胞生存の減少が含まれる。 Fanconi anemia is a rare disease, but the multi-phenotypic effects of FA are wild-type of FA protein in pathways for various cellular processes, including genome stability, apoptosis, cell cycle control and resistance to DNA cross-linking It represents the importance of the function. The cell abnormalities in FA, susceptibility to crosslinking agents, extension of the G2 phase of the cell cycle; poor growth at ambient O 2, overproduction of O 2 radical, insufficient O 2 radical defense, loss of superoxide dismutase Sensitivity to ionizing radiation (G2 phase specific); tumor necrosis factor overproduction, direct defects in DNA repair including accumulation of DNA adducts, and defects in repair of DNA bridges, spontaneous Includes genomic instability, including chromosomal breakage, and hypermutability due to deletion mechanisms, increased apoptosis, defective p53 induction, endogenous stem cell defects including reduced colony growth in vitro; and decreased gonadal stem cell survival .

これらの特徴は、造血幹細胞および性腺幹細胞の維持、ならびに骨格系および泌尿生殖器系を含む多数の様々な構造の正常胚発達にFAが関与することを反映している。患者由来細胞サンプルは、FA−D相補性群における欠陥を決定するために分析された。患者1例由来のリンパ芽球はPD20細胞系を産生したが、PD20細胞系は、D相補性群における欠陥を有する別の患者由来のHSC62からの相違する遺伝子においては突然変異していることが見いだされた。両方の患者からの突然変異はD相補性群ではあるが相違する遺伝子へマッピングされたので、2つのFANCDタンパク質の名称−FANCD1(HSC62)およびFANCD2(PD20)が生じた(Timmersら,(2001)Molecular Cell、vol.7、p241〜248)。本発明者らは、FANCD2がFA経路の終点であり、FA核複合体の一部ではなく、さらにそのアセンブリーのためにも安定性のためにも必要でないこと、そしてFANCD2はFANCD2−SおよびFANCD2−Lの2種のアイソフォームで存在することを示した。本発明者らはまた、FA複合体に反応して短鎖型タンパク質(FANCD2−S)から長鎖型タンパク質(FANCD2−L)への形質転換が発生することも示した(図8)。FA経路に関連する特定のタンパク質における欠陥は、FANCD2−Lであると同定されたFANCD2の重要な翻訳後修飾型の作成の失敗を生じさせる。FANCD2の2種のアイソフォームは、短鎖型および長鎖型であると同定されている。   These features reflect the involvement of FA in the maintenance of hematopoietic and gonadal stem cells and in the development of normal embryos in a number of different structures, including the skeletal and genitourinary systems. Patient-derived cell samples were analyzed to determine defects in the FA-D complementation group. Lymphoblasts from one patient produced the PD20 cell line, which may be mutated in a different gene from HSC62 from another patient with a defect in the D complementation group. I found it. Since the mutations from both patients were mapped to different genes in the D complementation group, two FANCD protein names—FANCD1 (HSC62) and FANCD2 (PD20) were generated (Timers et al., (2001)). Molecular Cell, vol. 7, p241-248). We have found that FANCD2 is the endpoint of the FA pathway, is not part of the FA nuclear complex, and is not required for its assembly or stability, and FANCD2 is FANCD2-S and FANCD2 It was shown to exist in two isoforms of -L. The inventors have also shown that transformation from a short chain protein (FANCD2-S) to a long chain protein (FANCD2-L) occurs in response to the FA complex (FIG. 8). Defects in specific proteins associated with the FA pathway result in failure to create important post-translationally modified forms of FANCD2 identified as FANCD2-L. Two isoforms of FANCD2 have been identified as short and long chain forms.

FANCD2−Lの作成の失敗は、上記に列挙した疾患に関連するDNA修復および細胞周期異常におけるエラーと相関している。   Failure to create FANCD2-L correlates with errors in DNA repair and cell cycle abnormalities associated with the diseases listed above.

上述した症候群におけるFANCD2の役割についてより詳細に理解するために、本発明者らは、FANCD2遺伝子をクローニングしてタンパク質配列を決定した。FANCD2遺伝子は、予想分子量が166kDである新規の1,451アミノ酸核タンパク質をコードする、4,353塩基対および44個のエクソンからなるオープンリーディングフレームを有する。ウェスタンブロット分析により、162および155kDの2つのタンパク質アイソフォームの存在が明らかになった。44イントロン/エクソン接合部に対応する配列は表6に示した(配列番号9〜94)。   To understand in more detail the role of FANCD2 in the above mentioned syndromes, we cloned the FANCD2 gene and determined the protein sequence. The FANCD2 gene has an open reading frame of 4,353 base pairs and 44 exons encoding a novel 1,451 amino acid nucleoprotein with a predicted molecular weight of 166 kD. Western blot analysis revealed the presence of two protein isoforms, 162 and 155 kD. The sequences corresponding to the 44 intron / exon junction are shown in Table 6 (SEQ ID NOs: 9-94).

以前にクローニングしたFAタンパク質とは相違して、数種の無脊椎動物真核細胞由来のFANCD2タンパク質は、D.メラノガスター(キイロショウジョウバエ)、A.タリアーナ(シロイヌナズナ)、およびC.エレガンス(線虫の一種)におけるタンパク質と高度に有意なアラインメントスコアを示した。ショウジョウバエ相同物は、FANCD2との28%アミノ酸同一性および50%類似性を有するが(図および配列番号1〜3)、それぞれの種において機能的研究は実施されていない。大腸菌(E.coli)またはS.セレビジエでは、FANCD2と類似するタンパク質は見いだされなかった。   Unlike previously cloned FA proteins, FANCD2 proteins from several invertebrate eukaryotic cells are Melanogaster (Drosophila melanogaster), A. Taliana (Arabidopsis thaliana), and C.I. It showed a highly significant alignment score with the protein in elegance. Drosophila homologs have 28% amino acid identity and 50% similarity to FANCD2 (Figure and SEQ ID NO: 1-3), but no functional studies have been performed in each species. E. coli or S. coli. In cerevisiae, no protein similar to FANCD2 was found.

本発明者らは、PD20およびVU008における染色体3P遺伝子座を分析することによりFANCD2 DNA配列(配列番号5)を得たが、2つのFA細胞系はFANCD2遺伝子において二対立遺伝子突然変異を有する(図10)。これらの細胞系は、患者由来のリンパ芽球がD群に対する基準細胞系であるHSC62を相補化できなかったので、D相補性群とした。FANCD2突然変異はこのD群基準細胞系では検出されなかったが、これはHSC62内で突然変異した遺伝子がFANCD1をコードする遺伝子であり、PD20およびVU008内ではFANCD2であることを表している(図11)。突然変異を同定するために、マイクロセル媒介染色体導入法を使用した(Whitneyら,Blood,(1995)、vol.88、p49〜58)。遺伝子座を含む小さな重複欠失を含有する5つのマイクロセルハイブリッドの詳細な分析により、FANCD2遺伝子の候補領域は200kbに狭まった。FANCD2遺伝子を以下の通りに単離した:3つの候補ESTは、このFANCD2臨界領域内またはその近くに局在していた。完全長cDNAを得るために5’および3’RACEを使用して遺伝子を配列決定し、各々の発現パターンをノーザンブロット法により分析した。EST SCC34603は、以前にクローニングしたFA遺伝子に類似する5kbおよび7kbのmRNAの、偏在性かつ低レベルの発現を有した。TIGR−A004X28、AA609512およびSGC34603に対するオープンリーディングフレームが見いだされ、長さは各々234,531および4413bpであった。3つすべてを、クローニングしたRT−PCR産物を配列決定することにより、PD20細胞における突然変異について分析した。TIGR−A004X28およびAA609512において配列変化は検出されなかったが、SGC34603では5つの配列変化が見いだされた。次に、本発明者らは、臨界領域由来のBAC 177N7上のcDNAシーケンシングプライマーを使用することにより、SGC34603遺伝子の構造を決定した。   We obtained the FANCD2 DNA sequence (SEQ ID NO: 5) by analyzing the chromosomal 3P locus in PD20 and VU008, but the two FA cell lines have biallelic mutations in the FANCD2 gene (FIG. 10). These cell lines were designated as D complementation group because patient-derived lymphoblasts could not complement HSC62, which is the reference cell line for group D. No FANCD2 mutation was detected in this D group reference cell line, indicating that the gene mutated in HSC62 is a gene encoding FANCD1, and in PD20 and VU008 it is FANCD2 (FIG. 11). To identify mutations, a microcell-mediated chromosomal transfer method was used (Whitney et al., Blood, (1995), vol. 88, p49-58). Detailed analysis of five microcell hybrids containing small overlapping deletions including loci narrowed the candidate region of the FANCD2 gene to 200 kb. The FANCD2 gene was isolated as follows: Three candidate ESTs were located in or near this FANCD2 critical region. Genes were sequenced using 5 'and 3' RACE to obtain full-length cDNAs, and each expression pattern was analyzed by Northern blotting. EST SCC34603 had a ubiquitous and low level expression of 5 kb and 7 kb mRNA similar to the previously cloned FA gene. Open reading frames for TIGR-A004X28, AA609512 and SGC34603 were found and the lengths were 234,531 and 4413 bp, respectively. All three were analyzed for mutations in PD20 cells by sequencing the cloned RT-PCR product. No sequence changes were detected in TIGR-A004X28 and AA609512, but 5 sequence changes were found in SGC34603. Next, we determined the structure of the SGC34603 gene by using cDNA sequencing primers on BAC 177N7 from the critical region.

ゲノム配列情報に基づいて、PCRプライマー対を設計し(表7)、推定される突然変異を含有するエクソンを増幅させ、PD20ファミリーならびに568コントロール染色体をスクリーニングするために、対立遺伝子特異的アッセイを開発した。3つの対立遺伝子は共通の多型であった;しかしながら、対照では2つの変化は見いだされず、したがって潜在的突然変異を示していた(表3)。第1はnt376での母系遺伝A→G変化であった。アミノ酸(S126G)を変化させることに加えて、この変化はミス・スプライシングおよびイントロン5からmRNAへの13bpの挿入と関連していた。母性突然変異を含む43/43(100%)の独立してクローン化されるRT−PCR産物はこの挿入を含有していたが、対照cDNAクローン中の3%(1/31)だけがミススプライスmRNAを示した。13bpの挿入はフレームシフトを生成し、長さがわずかに180アミノ酸の重度に短いタンパク質を予測させる。第2の変化は、位置1236(R1236H)での父性遺伝ミスセンス変化であった。PD20コアファミリーにおける突然変異の分離は図10に示した。PD20のSGC34603遺伝子は568コントロール染色体上に存在しない母性および父性両方の対立遺伝子を含有しており、そして母性突然変異は分析したcDNAの100%においてミス・スプライシングと関連していたので、本発明者らは、SGC34603がFANCD2遺伝子であると結論づけた。   Based on genomic sequence information, PCR primer pairs are designed (Table 7), allons containing the putative mutations are amplified, and allele-specific assays are developed to screen the PD20 family as well as the 568 control chromosome did. The three alleles were common polymorphisms; however, no two changes were found in the controls, thus indicating a potential mutation (Table 3). The first was a maternally inherited A → G change at nt376. In addition to changing the amino acid (S126G), this change was associated with mis-splicing and insertion of 13 bp from intron 5 into the mRNA. 43/43 (100%) independently cloned RT-PCR products containing maternal mutations contained this insert, but only 3% (1/31) in the control cDNA clone were misspliced. mRNA was shown. The 13 bp insertion produces a frameshift, predicting a severely short protein of only 180 amino acids in length. The second change was a paternal genetic missense change at position 1236 (R1236H). Isolation of mutations in the PD20 core family is shown in FIG. Since the SGC34603 gene of PD20 contains both maternal and paternal alleles that are not present on the 568 control chromosome, and the maternal mutation was associated with mis-splicing in 100% of the analyzed cDNA, Concluded that SGC34603 is a FANCD2 gene.

FANCD2によってコードされたタンパク質はPD20には不在である:SGC34603がFANCD2であるとの同一性をさらに確認するために、前記タンパク質に対して抗体を生じさせ、ウェスタンブロット分析を実施した(図11)。抗体の特異性は、PD20細胞におけるレトロウイルス形質導入およびFANCD2の安定的発現によって証明された(図11)。野生型細胞では、この抗体によって、本発明者らがFANCD2−Sおよび−Lと呼ぶ2つのバンド(155および162kD)を検出した(図11において最も明白である)。FANCD2タンパク質レベルは、患者PD20由来のすべてのMMC感受性細胞系では顕著に低下していたが(図11a、レーン2、4)、野生型細胞系および他の相補性群由来のFA細胞では存在した。さらに、染色体3のマイクロセル媒介導入により補正したPD20細胞もまた、正常量のタンパク質を生成した(図11a、レーン3)。   The protein encoded by FANCD2 is absent in PD20: To further confirm the identity of SGC34603 as FANCD2, antibodies were raised against the protein and Western blot analysis was performed (FIG. 11). . Antibody specificity was demonstrated by retroviral transduction and stable expression of FANCD2 in PD20 cells (FIG. 11). In wild type cells, this antibody detected two bands (155 and 162 kD) that we called FANCD2-S and -L (most obvious in FIG. 11). FANCD2 protein levels were significantly reduced in all MMC sensitive cell lines from patient PD20 (FIG. 11a, lanes 2, 4), but were present in FA cells from wild type cell lines and other complementation groups. . Furthermore, PD20 cells corrected by microcell-mediated introduction of chromosome 3 also produced normal amounts of protein (FIG. 11a, lane 3).

FANCD2 cDNAを用いたFA−D2細胞の機能的相補化:次に本発明者らは、クローン化FANCD2 cDNAがFA−D2細胞のMMC感受性を相補化する能力を評価した(図12)。完全長FANCD2 cDNAは、以前に記載されたように、レトロウイルス発現ベクターであるpMMP−puro内にサブクローニングした(Pulsipherら,(1998),Mol.Med.,vol.4、p468〜479)。形質導入されたPD−20細胞は、FANCD2タンパク質の両方のアイソフォームであるFANCD2−SおよびFANCD2−Lを発現した(図12c)。pMMP−FANCD2によるPA−D2(PD20)細胞の形質導入は細胞のMMC感受性を補正した。これらの結果はさらに、クローン化FANCD2 cDNAが、翻訳後修飾してFANCD2−Lアイソフォームにすることができる、FANCD2−Sタンパク質をコードすることを証明している。この重要な修飾については、下記においてより詳細に検討する。   Functional complementation of FA-D2 cells with FANCD2 cDNA: We next evaluated the ability of the cloned FANCD2 cDNA to complement the MMC sensitivity of FA-D2 cells (FIG. 12). Full length FANCD2 cDNA was subcloned into the retroviral expression vector pMMP-puro as previously described (Pulsipher et al., (1998), Mol. Med., Vol. 4, p468-479). Transduced PD-20 cells expressed FANCD2-S and FANCD2-L, both isoforms of FANCD2 protein (FIG. 12c). Transduction of PA-D2 (PD20) cells with pMMP-FANCD2 corrected the MMC sensitivity of the cells. These results further demonstrate that the cloned FANCD2 cDNA encodes a FANCD2-S protein that can be post-translationally modified to a FANCD2-L isoform. This important modification is discussed in more detail below.

表現型復帰突然変異PD20クローンの分析:次に本発明者らは、PD20細胞中の配列変化が機能的に中立な多型ではないことを証明する、追加の証拠を生成した。このような目的で、本発明者らは、もはやMMCに対して感受性ではない、患者PD20由来の復帰突然変異リンパ芽球クローン(PD20−cl.1)の分子分析を実施した。表現型復帰突然変異および体細胞モザイク現象はFAにおいてたびたび見られる所見であり、有糸分裂組換えまたは代償性フレームシフト等の遺伝子内事象と関連していた。実際に、母性由来SGC34603 cDNAの〜60%は、通常観察される13bpではなく36bpのイントロン5配列を挿入する新規スプライス変異体を有していた(図13)。このインフレームスプライス変異体の発生は、位置IVS5+6におけるGからAへの新規塩基変化と相関しており、正確なリーディングフレームの回復はウェスタンブロット分析により確認された。患者PD20由来のすべてのMMC感受性線維芽細胞およびリンパ芽球とは対照的に、PD20−cl.1は、正常タンパク質よりわずかに大きな分子量を持つ、容易に検出可能な量のFANCD2タンパク質を産生した。   Analysis of phenotypic backmutated PD20 clones: We next generated additional evidence demonstrating that sequence changes in PD20 cells are not functionally neutral polymorphisms. For this purpose, we performed a molecular analysis of a revertant lymphoblast clone (PD20-cl.1) from patient PD20, which is no longer sensitive to MMC. Phenotypic backmutation and somatic mosaicism are frequent findings in FA and have been associated with intragenic events such as mitotic recombination or compensatory frameshifts. Indeed, ˜60% of maternally derived SGC34603 cDNA had a novel splice variant that inserts a 36 bp intron 5 sequence rather than the 13 bp normally observed (FIG. 13). The occurrence of this in-frame splice variant correlated with a new base change from G to A at position IVS5 + 6, and correct reading frame recovery was confirmed by Western blot analysis. In contrast to all MMC sensitive fibroblasts and lymphoblasts from patient PD20, PD20-cl. 1 produced an easily detectable amount of FANCD2 protein with a slightly higher molecular weight than the normal protein.

他の「FANCD」患者由来の細胞系の分析:抗体はまた、FA−D群についての基準細胞系、HSC、および欧州ファンコニ貧血登録(EUFAR)によってD群と同定された他の2つの細胞系を含む、追加のFA患者細胞系をスクリーニングするために使用した。VU008はFANCD2タンパク質を発現せず、どちらもエクソン12にあるミスセンスおよびナンセンス突然変異を含む、化合物の異型接合体であることが見いだされたが、370コントロール染色体上では見いだされなかった(表3、図11)。ミスセンス突然変異は、VU008細胞からの溶解物中ではFANCD2タンパク質が検出不能であるので、FANCD2タンパク質を不安定化させると思われる。第3の患者由来のPD733もまた、FANCD2タンパク質を欠如しており(図11b、レーン3)、エクソン17の欠如および前記タンパク質の内部欠失を導くスプライス突然変異が見いだされた。突然変異とこれらの患者由来の細胞溶解物中におけるFANCD2タンパク質の欠如との相関は、FANCD2のFA遺伝子との同一性を実証している。これとは対照的に、HSC62中では、容易に検出可能な量のFANCD2タンパク質の両方のアイソフォームが見いだされ(図11a、レーン8)、そして、両方の細胞系からのVU423 cDNAおよびゲノムDNAが突然変異について広範囲に分析されたが、何も見いだされなかった。さらに、VU423とPD20線維芽細胞との間の全細胞融合は、染色体切断表現型の相補性を示した(表5)。これらのデータをまとめると、FA−D群は遺伝的に異質であり、HSC62およびVU423において欠損している遺伝子はFANCD2とは別個であることが証明されている。   Analysis of cell lines from other “FANCD” patients: antibodies are also the reference cell line for the FA-D group, HSC, and two other cell lines identified as group D by the European Fanconi Anemia Registry (EUFAR) Were used to screen additional FA patient cell lines. VU008 did not express FANCD2 protein, both were found to be heterozygotes for the compound, including missense and nonsense mutations in exon 12, but not found on the 370 control chromosome (Table 3, FIG. 11). The missense mutation appears to destabilize the FANCD2 protein because it cannot be detected in lysates from VU008 cells. PD733 from the third patient also lacked the FANCD2 protein (FIG. 11b, lane 3), and splice mutations were found that led to the absence of exon 17 and an internal deletion of the protein. The correlation between the mutation and the lack of FANCD2 protein in cell lysates from these patients demonstrates the identity of FANCD2 with the FA gene. In contrast, in HSC62, easily detectable amounts of both isoforms of FANCD2 protein were found (FIG. 11a, lane 8), and VU423 cDNA and genomic DNA from both cell lines were found. The mutation was extensively analyzed but nothing was found. Furthermore, whole cell fusion between VU423 and PD20 fibroblasts showed complementation of the chromosomal breakage phenotype (Table 5). Taken together, these data demonstrate that the FA-D group is genetically heterogeneous and that the genes missing in HSC62 and VU423 are distinct from FANCD2.

FANCD2遺伝子およびタンパク質の同定および配列決定は、表2に列挙したものを含むがそれらに限定されないDNA修復不全および細胞周期異常に関連する疾患のための、治療薬開発、診断学的検査およびスクリーニングアッセイにとっての新規標的を提供する。   FANCD2 gene and protein identification and sequencing includes therapeutic drug development, diagnostic tests and screening assays for diseases associated with DNA repair deficiencies and cell cycle abnormalities, including but not limited to those listed in Table 2 Provides a new target for

以下の説明は、上記の症候群を診断および治療するための基盤となる、FA経路におけるFANCD2の生物学的役割に関する新規かつ有用な洞察を提供する。   The following description provides new and useful insights regarding the biological role of FANCD2 in the FA pathway, which is the basis for diagnosing and treating the above syndromes.

FA細胞が細胞周期調節における基礎的な分子的欠陥を有することの証拠には、次のものが含まれる:(a)FA細胞は、化学的架橋剤による処置によって強化される、4N DNA含量を含む細胞周期遅延を示す;(b)細胞周期停止およびFA細胞の増殖低下は、タンパク質のサイクリンファミリーのメンバーであるタンパク質SPHARの過剰発現によって、部分的に補正できる;および(c)カフェインはFA細胞のG2期停止を取り消す。これらの結果と一致して、カフェインは構成的にcdc2を活性化し、FA細胞内の正常G2期細胞周期チェックポイントを無効にする可能性がある。最後に、FANCCタンパク質はサイクリン依存性キナーゼのcdc2へ結合する。本発明者らは、FA複合体がサイクリンB/cdc2複合体の基質または調節因子である可能性があると提案する。   Evidence that FA cells have a fundamental molecular defect in cell cycle regulation includes: (a) FA cells have a 4N DNA content that is enhanced by treatment with chemical crosslinkers. (B) cell cycle arrest and decreased proliferation of FA cells can be partially corrected by overexpression of protein SPHAR, a member of the cyclin family of proteins; and (c) caffeine is FA Cancels G2 phase arrest of cells. Consistent with these results, caffeine constitutively activates cdc2 and may invalidate the normal G2 phase cell cycle checkpoint in FA cells. Finally, the FANCC protein binds to the cyclin-dependent kinase cdc2. We propose that the FA complex may be a substrate or regulator of the cyclin B / cdc2 complex.

さらに、FA細胞がDNA修復において基礎的欠陥を有するという証拠は、(a)架橋DNAの修復または二本鎖切断における特異的欠陥を示唆する、DNA架橋剤および電離放射線(IR)に対して感受性のFA細胞;(b)欠陥のある修復ではあるが無傷のチェックポイント活動が存在することを示唆する、非常に活発なp53応答を生じさせるFA細胞のDNA損傷;および(c)非相同末端結合の適合度における欠陥および相同組換えの比率増加を伴うFA細胞、によって示唆されている(Garcia−Higueraら,Mol.Cell.,(2001)、vol.7、p249〜262)、(Grompeら,Hum.Mol.Genet.,(2001)、vol.10、p1〜7)。   Furthermore, evidence that FA cells have a fundamental defect in DNA repair is (a) sensitive to DNA crosslinkers and ionizing radiation (IR), suggesting specific defects in cross-linked DNA repair or double-strand breaks. FA cells; (b) DNA damage in FA cells resulting in a highly active p53 response, suggesting that there is a defective but intact checkpoint activity; and (c) non-homologous end joining FA cells with defects in fitness and increased proportion of homologous recombination, (Garcia-Higuera et al., Mol. Cell., (2001), vol. 7, p249-262), (Grompe et al., Hum. Mol. Genet., (2001), vol. 10, p1-7).

細胞周期およびDNA修復におけるこれらの一般的異常にもかかわらず、FA経路がこれらの活動を調節する機序についてはこれまで理解しがたかった。本発明者らは、本明細書において、FANCD2タンパク質がFAタンパク質複合体の下流で機能することを証明する。集合したFAタンパク質複合体の存在下では、FANCD2タンパク質は、S期特異的DNA修復反応を調節すると思われる高分子量のモノユビキチン化アイソフォームへと活性化される。活性化FANCD2タンパク質は、DNA損傷剤に反応して核内フォーカス内に集積し、既知のDNA修復タンパク質であるBRCA1と共局在化および共免疫沈降する。これらの結果は、以前の矛盾するFA経路モデル(D’Andreaら,1997)を解決し、FAタンパク質がDNA修復への細胞応答において協働することを示している。   Despite these common abnormalities in cell cycle and DNA repair, the mechanism by which the FA pathway regulates these activities has been difficult to understand. We herein demonstrate that the FANCD2 protein functions downstream of the FA protein complex. In the presence of the assembled FA protein complex, FANCD2 protein is activated to a high molecular weight monoubiquitinated isoform that appears to modulate the S phase specific DNA repair reaction. Activated FANCD2 protein accumulates in the nuclear focus in response to DNA damaging agents and co-localizes and co-immunoprecipitates with the known DNA repair protein BRCA1. These results resolve the previous conflicting FA pathway model (D'Andrea et al., 1997) and indicate that FA proteins cooperate in cellular responses to DNA repair.

FA経路には、本発明者らが証明したA/C/Gに加えて複合体のサブユニットとしてFANCFをもまた含む、FAマルチサブユニット核複合体の形成が含まれる(図8)。FA経路は、S期中に「活性」になり、S期特異的修復反応またはチェックポイント反応を生じさせる。FAマルチサブユニット複合体に依存するFA経路の正常な活性化は、リン酸化ステップを介して、FANCD−2Lと同定された高分子量活性化アイソフォームへのリンタンパク質−FANCD2の調節モノユビキチン化を生じさせる(図1)。モノユビキチン化は細胞トラフィッキングと関連している。FANCD2−LはS期特異的DNA修復反応を調節すると思われる(図3)。FA細胞によるFANCD2のS期特異的活性化の活性化の失敗は、細胞周期特異的異常と関連している。活性化FANCD2タンパク質は、DNA損傷剤、MMCおよびIRに反応して核内フォーカス内に集積し、既知のDNA修復タンパク質であるBRCA1とともに共局在化および共免疫沈降する(図4〜6)。これらの結果は、以前のFAタンパク質機能の矛盾するモデル(D’Andreaら,1997)を解決し、DNA修復においてFA経路が果たす役割を強力に支持する。   The FA pathway involves the formation of an FA multi-subunit nuclear complex that also includes FANCF as a subunit of the complex in addition to the A / C / G proven by the inventors (FIG. 8). The FA pathway becomes “active” during S phase, producing an S phase specific repair or checkpoint response. Normal activation of the FA pathway, which is dependent on the FA multi-subunit complex, leads to a regulated monoubiquitination of phosphoprotein-FANCD2 into a high molecular weight activated isoform identified as FANCD-2L via a phosphorylation step. (Fig. 1). Monoubiquitination is associated with cell trafficking. FANCD2-L appears to regulate the S phase specific DNA repair reaction (FIG. 3). Failure to activate S phase specific activation of FANCD2 by FA cells is associated with cell cycle specific abnormalities. Activated FANCD2 protein accumulates in the nuclear focus in response to DNA damaging agents, MMC and IR and co-localizes and co-immunoprecipitates with the known DNA repair protein BRCA1 (FIGS. 4-6). These results resolve a conflicting model of previous FA protein function (D'Andrea et al., 1997) and strongly support the role played by the FA pathway in DNA repair.

本発明者らは、初めて、FA経路に関わるFANCD2アイソフォームと様々な癌について知られている診断分子であるタンパク質との関連を同定した。S期においてまたはDNA損傷に反応して高分子量の翻訳後修飾アイソフォームへと活性化されるBRCA1タンパク質についてのDNA損傷に関する類似の経路は、活性化FANCD2タンパク質がBRCA1と相互作用することを示唆している。より詳しくは、FANCD2の調節モノユビキチン化は、FANCD2タンパク質の標的を、BRCA1を含有する核内フォーカスにすると思われる。FANCD2はBRCA1と共免疫沈降し、そしてさらにRAD50、Mre11、NBS、またはRAD51等の他の「ドット(dot)」タンパク質と結合しうる。近年の研究は、BRCA1フォーカスが大きな(2メガダルトン)のマルチタンパク質複合体から構成されることを証明している(Wangら,Genes Dev.,(2001)vol.14、p927〜939)。この複合体には、ATM、DNA修復機能に関係するATM基質(BRCA1)、およびチェックポイント機能に関係するATM基質(NBS)が含まれる。さらに、FA経路の損傷認識および活性化には、ATM、ATR、CHK1、またはCHK2を含むDNA損傷に反応するキナーゼが関係することが示唆されている。   The inventors for the first time identified an association between FANCD2 isoforms involved in the FA pathway and proteins, which are known diagnostic molecules for various cancers. Similar pathways for DNA damage for BRCA1 protein activated to high molecular weight post-translationally modified isoforms in S phase or in response to DNA damage suggest that activated FANCD2 protein interacts with BRCA1 ing. More specifically, regulatory monoubiquitination of FANCD2 appears to target the FANCD2 protein target to a nuclear focus containing BRCA1. FANCD2 can co-immunoprecipitate with BRCA1 and further bind to other “dot” proteins such as RAD50, Mre11, NBS, or RAD51. Recent studies have demonstrated that the BRCA1 focus is composed of a large (2 megadalton) multiprotein complex (Wang et al., Genes Dev., (2001) vol. 14, p927-939). This complex includes ATM, an ATM substrate related to DNA repair function (BRCA1), and an ATM substrate related to checkpoint function (NBS). Furthermore, damage recognition and activation of the FA pathway has been suggested to involve kinases that respond to DNA damage, including ATM, ATR, CHK1, or CHK2.

本発明者らは、DNA損傷剤、IRおよびMMCがFANCD2の独立した翻訳後修飾を活性化させ、その結果として別個の機能的結果を生じさせることを見いだした。IRは、セリン222でFANCD2のATM依存性リン酸化を活性化してS期チェックポイント反応を生じさせる。MMCは、リジン561でFANCD2のBRACA−1依存性およびFA経路依存性のモノユビキチン化を活性化し、FANCD2/BRCA1核内フォーカスのアセンブリーおよびMMC耐性を生じさせる。このためFANCD2は、共通経路内で2つの追加の癌感受性遺伝子(ATMおよびBRCA1)間の連結を提供する2つの別個の翻訳後修飾の結果として生じる染色体安定性の維持において、2つの独立した機能的役割を有している。いくつかの追加の証拠は、FANCD2とBRCA1との相互作用を支持している。第1に、BRCA1(−/−)細胞系であるHCC1937(Scullyら,Mol.Cell,(1999)、vol.4、p1093〜1099)は、染色体不安定性ならびに三放射線および四放射線染色体形成の増加とともに、「ファンコニ貧血様」表現型を有する。第2に、FA細胞は、通常IRに反応してBRCA1フォーカス(およびRAD51フォーカス)を形成するが、BRCA1(−/−)細胞は検出可能なBRCA1フォーカスを有しておらず、正常細胞と比較してFANCD2フォーカスの数が大きく減少している。BRCA1(−/−)細胞の機能的相補性は、BRCA1フォーカスおよびFANCD2フォーカスを正常レベルへ回復させ、そして正常MMC耐性を回復させた。   We have found that DNA damaging agents, IR and MMC activate independent post-translational modifications of FANCD2, resulting in distinct functional results. IR activates ATM-dependent phosphorylation of FANCD2 at serine 222 to produce an S phase checkpoint reaction. MMC activates BRACA-1-dependent and FA pathway-dependent monoubiquitination of FANCD2 at lysine 561, resulting in FANCD2 / BRCA1 nuclear focus assembly and MMC resistance. Thus, FANCD2 has two independent functions in maintaining chromosomal stability resulting from two separate post-translational modifications that provide a link between two additional cancer susceptibility genes (ATM and BRCA1) within a common pathway. Have a social role. Some additional evidence supports the interaction between FANCD2 and BRCA1. First, the BRCA1 (− / −) cell line, HCC 1937 (Scully et al., Mol. Cell, (1999), vol. 4, p1093-1099), has increased chromosomal instability and triradiation and tetraradiation chromosome formation. Along with the "Fanconi anemia-like" phenotype. Second, FA cells usually form a BRCA1 focus (and RAD51 focus) in response to IR, but BRCA1 (− / −) cells do not have a detectable BRCA1 focus and are compared to normal cells. As a result, the number of FANCD2 focuses is greatly reduced. Functional complementation of BRCA1 (− / −) cells restored BRCA1 focus and FANCD2 focus to normal levels and restored normal MMC resistance.

FANCD2−Lの量は、部分的にはfancd2遺伝子から合成されたFAND2−Sの量によって、そして部分的にはFANCD2−Lを形成するためのモノユビキチン化FANCD2−SへのFA複合体の利用可能性によって決定される。FANCD2−LとBRCAおよびATMを含む核内フォーカスとの関連、ならびにDNA修復におけるFANCD2−Lの役割を決定することは、このタンパク質を広範囲の癌について患者における潜在的癌発症を考察するための強力な標的にする。そのような癌には、染色体3p上の損傷により発生する癌、ならびに、突然変異がFANCG、FANCCまたはFANCA等のFA経路の上流メンバーの産生の妨害を生じさせるような、他の染色体上の癌が含まれる。癌細胞系および腫瘍生検組織を含む癌患者由来の初代細胞は、FANCD−Lについてスクリーニングされ、このタンパク質の異常レベルは疾患の早期診断と相関すると予想されている。FANCD2タンパク質はDNA修復への経路における最終ステップであるので、FANCD2−SからFANCD−Lへの転換を引き起こす1以上の経路におけるタンパク質の何らかの異常は、FANCD2のレベルを測定することによって容易に検出されると考えられる。さらに、FANCD2のレベルは、BRCAおよびATMのような他のタンパク質がいかに核内で機能的に相互作用するかに影響を及ぼし、患者にとって重大な結果をもたらす。患者におけるFANCD2のレベルの分析は、前記患者が示す癌のクラスの理解に関して医師が臨床決定を下すのに役立つと予想される。例えば、癌細胞がモノユビキチン化FANCD2−Lアイソフォームを生成できない場合、その細胞は染色体不安定性の増加を有しており、おそらく放射線照射または化学療法薬への感受性の増加を有する可能性がある。この情報は、医師が患者の治療を改善する際に助けとなるであろう。   The amount of FANCD2-L depends in part on the amount of FAND2-S synthesized from the fancd2 gene, and in part, the use of the FA complex to monoubiquitinated FANCD2-S to form FANCD2-L Determined by possibility. Determining the association of FANCD2-L with nuclear focus, including BRCA and ATM, and the role of FANCD2-L in DNA repair is a powerful tool to consider potential cancer development in patients for a wide range of cancers To the right target. Such cancers include cancers that arise due to damage on chromosome 3p, as well as cancers on other chromosomes where the mutation results in disruption of production of upstream members of the FA pathway, such as FANCG, FANCC, or FANCA. Is included. Primary cells from cancer patients, including cancer cell lines and tumor biopsy tissues, have been screened for FANCD-L and abnormal levels of this protein are expected to correlate with early diagnosis of the disease. Since FANCD2 protein is the final step in the pathway to DNA repair, any abnormalities in the protein in one or more pathways that cause the conversion of FANCD2-S to FANCD-L are easily detected by measuring FANCD2 levels. It is thought. In addition, the level of FANCD2 affects how other proteins such as BRCA and ATM interact functionally in the nucleus, with serious consequences for patients. Analysis of the level of FANCD2 in a patient is expected to help physicians make clinical decisions regarding the understanding of the class of cancer that the patient exhibits. For example, if a cancer cell is unable to produce a monoubiquitinated FANCD2-L isoform, the cell has increased chromosomal instability and may have increased sensitivity to radiation or chemotherapeutic drugs . This information will help doctors improve patient care.

ファンコニ貧血は、広範囲のスペクトルの様々な癌だけではなく先天性異常とも関連している。胎児の発達は複雑ではあるが秩序立ったプロセスである。ある種のタンパク質は、この秩序立った発達の進行を崩壊させるため、特に広範囲のスペクトルの作用を及ぼす。FA経路は、FA経路の発達および崩壊に重大な役割を果たし、数多くの有害作用を引き起こす。FA経路におけるエラーは、胎児細胞由来のFAND2−Lタンパク質の分析を通して検出できる。FANCD2は、正常胎児発達の診断マーカーであり、治療的介入にとって可能性のある標的である。   Fanconi anemia is associated not only with a wide spectrum of various cancers but also with congenital abnormalities. Fetal development is a complex but orderly process. Certain proteins have a particularly broad spectrum of effects, as they disrupt this orderly developmental progression. The FA pathway plays a critical role in the development and disruption of the FA pathway and causes numerous adverse effects. Errors in the FA pathway can be detected through analysis of FAND2-L protein from fetal cells. FANCD2 is a diagnostic marker for normal fetal development and a potential target for therapeutic intervention.

上記と一致して、本発明者らは、FANCD2が生育可能な精子の産生においてある役割を果たすことを証明した。FANCD2は、後期太糸期および複糸期マウス精母細胞におけるXY二価染色体の不対軸上でフォーカスを形成する(図7)。興味深いことに、FANCD2フォーカスは複糸期における常染色体テロメアでも見られる。FA患者およびFA−Cノックアウトマウスにおいて知られている生殖能力の欠陥と結び付けて考察すると、本発明者らの観察は、減数分裂第I期を通しての精母細胞の正常な発達のためには活性化FANCD2タンパク質が必要であることを示唆している。XY軸上で見られるFANCD2フォーカスの大半はBRCA1フォーカスと共局在することが見いだされており、これは、2つのタンパク質が減数分裂細胞中で一緒に機能することを示唆している。BRCA1と同様に、FANCD2は、発達中のシナプトネマ構造の軸(非接合(unsynapsed))エレメント上で検出された。組換えはシナプス領域で発生するので、FANCD2は、おそらくシナプシスのために染色体を準備するのに役立つように、またはその後の組換え事象を調節するために、組換えが開始される前に機能できる。それによりFANCD2が減数分裂染色体上で集合し、減数分裂細胞中でドット構造を形成する、比較的同調的な方法は、FANCD2が有糸分裂期および減数分裂期両方の細胞周期制御において役割を果たすことを示唆している。   Consistent with the above, the inventors have demonstrated that FANCD2 plays a role in the production of viable sperm. FANCD2 forms a focus on the unpaired axis of the XY bivalent chromosome in late mitotic and multifilament mouse spermatocytes (FIG. 7). Interestingly, FANCD2 focus is also seen in autosomal telomeres at the doublet stage. Considered in conjunction with known deficits in fertility in FA patients and FA-C knockout mice, our observations are active for normal development of spermatocytes throughout meiosis I This suggests that a modified FANCD2 protein is required. Most of the FANCD2 focus found on the XY axis has been found to co-localize with the BRCA1 focus, suggesting that the two proteins function together in meiotic cells. Similar to BRCA1, FANCD2 was detected on the axial (unsynapted) element of the developing synaptonemal structure. Since recombination occurs in the synaptic region, FANCD2 can function before recombination is initiated, possibly to help prepare the chromosome for synapsis or to regulate subsequent recombination events. . A relatively synchronous method whereby FANCD2 assembles on meiotic chromosomes and forms dot structures in meiotic cells, FANCD2 plays a role in cell cycle control during both mitosis and meiosis Suggests that.

本発明の実施形態は、FA経路の完全性を決定するための診断的標的としての翻訳後修飾アイソフォームであるFANCD−2Lの使用を指向する。FANCD2のユビキチン化およびFANCD2核内フォーカスの形成は、FA経路における下流事象であり、いくつかのFA遺伝子の機能を必要とする。本発明者らは、上流FA遺伝子(FANCA、FANCB、FANCC、FANCE、FANCFおよびFANCG)のいずれかの二対立遺伝子突然変異が、非ユビキチン化FANCD2(FANCD2−S)型からユビキチン化FANCD2(FANCD2−L)型へのFANCD2の翻訳後修飾を阻止することを見いだした。これらの上流欠陥のいずれも、FANCD2 cDNAを用いて細胞をトランスフェクトすることにより取り消すことができる(図1a)。   Embodiments of the present invention are directed to the use of FANCD-2L, a post-translationally modified isoform, as a diagnostic target to determine FA pathway integrity. FANCD2 ubiquitination and FANCD2 intranuclear focus formation are downstream events in the FA pathway and require the function of several FA genes. The inventors have found that biallelic mutations in any of the upstream FA genes (FANCA, FANCB, FANCC, FANCE, FANCF and FANCG) are caused by non-ubiquitinated FANCD2 (FANCD2-S) type to ubiquitinated FANCD2 (FANCD2-). L) found to block post-translational modification of FANCD2 to form. Any of these upstream defects can be reversed by transfecting the cells with FANCD2 cDNA (FIG. 1a).

本発明者らは、初めて、FANCD2の存在およびFA経路におけるそれの果たす役割を証明した。本発明者らは、FANCD2がBRCA1およびATM等の他のDNA修復タンパク質と関連している場合、FANCD2はDNA損傷剤に反応して核内フォーカス内に集積することを証明した。本発明者らはまた、FANCD2が細胞中で2つのアイソフォームで存在しており、これら2つのアイソフォームの1つであるFANCD2−Lの低下がファンコニ貧血および癌感受性の増加と相関することも証明した。本発明者らは、これらの所見を使用して、患者のケアに役立つように臨床使用するための多数の診断学的検査を提案してきた。   We have demonstrated for the first time the presence of FANCD2 and its role in the FA pathway. We have demonstrated that when FANCD2 is associated with other DNA repair proteins such as BRCA1 and ATM, FANCD2 accumulates in the nuclear focus in response to DNA damaging agents. We also note that FANCD2 exists in cells in two isoforms, and a decrease in FANCD2-L, one of these two isoforms, correlates with increased Fanconi anemia and cancer susceptibility. certified. We have used these findings to propose a number of diagnostic tests for clinical use to help patient care.

これらの検査には:(a)将来の子孫または現在の妊娠において遺伝性ファンコニ貧血について懸念がある親たちに対する遺伝学的および出生前カウンセリング;(b)欠陥のあるFA経路に相関する癌感受性の増加を決定するためのヒト成人のための遺伝学的カウンセリングおよび免疫学的診断検査;および(c)副作用を最小限に抑えながら対象にとって最も有効である治療プロトコールを開発する機会を提供するために対象においてすでに存在する癌の診断をすること、が含まれる。   These tests include: (a) Genetic and prenatal counseling for future offspring or parents concerned about hereditary Fanconi anemia in the current pregnancy; (b) Cancer susceptibility correlated with a defective FA pathway Genetic counseling and immunodiagnostic testing for human adults to determine the increase; and (c) to provide an opportunity to develop a treatment protocol that is most effective for the subject with minimal side effects Diagnosing cancer already present in the subject.

ここに記載する診断学的検査は、当技術分野において知られている標準プロトコールに基づいており、このため本発明者らは、FANCD2タンパク質およびヌクレオチド配列について検査するための新規試薬を提供した。これらの試薬には、FANCD2アイソフォームに特異的な抗体、FANCD2遺伝子内の遺伝的変化を検出するためにベクター、プローブおよびプライマーがそれに由来するヌクレオチド配列、ならびにFA経路における欠陥を保存および検査するための細胞系および組換え細胞が含まれる。   The diagnostic tests described here are based on standard protocols known in the art, so we have provided new reagents for testing for FANCD2 protein and nucleotide sequences. These reagents include antibodies specific for FANCD2 isoforms, nucleotide sequences from which vectors, probes and primers are derived to detect genetic changes within the FANCD2 gene, and to preserve and examine defects in the FA pathway. Cell lines and recombinant cells.

本発明者らは、FANCD2−LおよびFANCD2−Sタンパク質に対して特異的である、実施例1に記載したモノクローナルおよびポリクローナル抗体調製物を調製した。さらに、FANCD2アイソフォーム特異的抗体フラグメントおよび一本鎖抗体は、標準的な技術を使用して調製できる。本発明者らは、例えばウェスタンブロット法のような免疫沈降アッセイ等の湿式化学的アッセイにおいてこれらの抗体を使用して、生物学的サンプル内でFANCD2アイソフォームを同定した(図1)。酵素結合免疫吸着アッセイ(ELISA)、ラジオイムノアッセイ(RIA)、免疫放射定量測定法(IRMA)および免疫酵素アッセイ(IEMA)を含み、さらにサンドイッチアッセイを含む、従来型イムノアッセイもまた使用できる。その他のイムノアッセイは、溶液中の抗体と反応させられ、場合によってはリザーバー内の液状で分析される、全細胞または溶解細胞のサンプルを利用できる。FANCD2のアイソフォームは、免疫蛍光細胞を検出するために、例えば蛍光活性化セルソーティング、およびレーザーまたは光線顕微鏡を使用する免疫学的技術によって、細胞系、生検組織および血液を含む無傷細胞中においてin situで同定することができる(図1〜7、9〜14)。例えば、パラフィン中に包埋された、または凍結組織切片等の保存された状態でスライド上において調製された生検組織または細胞単層は、FANCD2−Lを検出するために抗体に曝露させ、その後に蛍光顕微鏡によって検査することができる。   We prepared monoclonal and polyclonal antibody preparations described in Example 1 that are specific for FANCD2-L and FANCD2-S proteins. In addition, FANCD2 isoform-specific antibody fragments and single chain antibodies can be prepared using standard techniques. We used these antibodies in wet chemical assays, such as immunoprecipitation assays such as Western blotting, to identify FANCD2 isoforms in biological samples (Figure 1). Conventional immunoassays can also be used, including enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA), radioimmunoassay (RIA), immunoradiometric assay (IRMA) and immunoenzyme assay (IEMA), and further including sandwich assays. Other immunoassays can utilize samples of whole cells or lysed cells that are reacted with antibodies in solution and optionally analyzed in liquid form in a reservoir. FANCD2 isoforms are detected in intact cells, including cell lines, biopsy tissues and blood, by immunological techniques using, for example, fluorescence activated cell sorting and laser or light microscopy to detect immunofluorescent cells. It can be identified in situ (FIGS. 1-7, 9-14). For example, a biopsy tissue or cell monolayer embedded in paraffin or prepared on a slide in a preserved state, such as a frozen tissue section, is exposed to an antibody to detect FANCD2-L, and then It can be examined with a fluorescence microscope.

本発明の実施形態では、患者由来の細胞系または癌細胞系が、FANCD2アイソフォームの量の変化を検出するための新規の単純な診断学的検査を提供するために、免疫ブロッティング法および免疫蛍光法によって分析される。診断学的検査はまた、FA経路における上流にある欠損についてスクリーニングするための手段および現在使用されているFAについてのDEB/MMC染色体切断検査の実際的代替法を提供するが、それはFA経路における上流にある欠損を有する個人はFANCD2をユビキチン化できないからである。表2に記載した症候群のいずれか、特にFAであると新規に診断された患者の迅速なサブタイプ分析を提供するために、形質転換した患者由来細胞系を形成するためのレトロウイルス遺伝子導入を、FANCD2免疫ブロッティングと一緒に組み合わせるアッセイ(Pulsipherら,Mol.Med.,(1998)vol.4、p468〜79)を含む、他のアッセイを使用できる。   In an embodiment of the present invention, immunoblotting and immunofluorescence methods are used to provide a new simple diagnostic test for patient-derived cell lines or cancer cell lines to detect changes in the amount of FANCD2 isoforms. Analyzed by law. Diagnostic tests also provide a means to screen for upstream defects in the FA pathway and a practical alternative to the DEB / MMC chromosomal breakage test for currently used FA, which is upstream in the FA pathway This is because individuals with certain deficiencies cannot ubiquitinate FANCD2. Retroviral gene transfer to form transformed patient-derived cell lines to provide rapid subtype analysis of patients newly diagnosed with any of the syndromes listed in Table 2, particularly FA. Other assays can be used, including assays combined with FANCD2 immunoblotting (Pulsipher et al., Mol. Med., (1998) vol. 4, p468-79).

上記のアッセイは、診断研究所によって実施すること、または診断キットを製造して医療提供者または自己診断のために個人へ販売することができる。これらの検査の結果およびその解釈から得られる情報は、医療提供者が患者の病態を診断および治療する際に有用である。   The above assay can be performed by a diagnostic laboratory or a diagnostic kit can be manufactured and sold to health care providers or individuals for self-diagnosis. The information obtained from the results of these tests and their interpretation is useful for health care providers in diagnosing and treating a patient's condition.

遺伝学的検査は、対象について、疫学的ベースラインに比較して特定状態についての迅速で確実なリスク分析を提供できる。本発明者らのデータは、FANCD2相補性群内のFAを有する患者において遺伝的異質性が発生することを示唆している。本発明者らは、遺伝的異質性と疾患との間、ならびに遺伝的異質性とFANCD2−Lの存在または不存在を生じさせる異常な翻訳後修飾との間に相関関係を見いだした。この相関は、異常なDNA修復を特徴とする症候群のいずれかについての予後の検査ならびに診断学的検査および治療の基盤を提供する。例えば、採血から入手した細胞サンプルまたは対象由来の他の細胞からの核酸をFANCD2遺伝子内の突然変異について分析し、そして対象は癌への感受性の増加を有すると診断されうる。   Genetic testing can provide a quick and reliable risk analysis for a particular condition for a subject compared to an epidemiological baseline. Our data suggest that genetic heterogeneity occurs in patients with FA within the FANCD2 complementation group. The inventors have found a correlation between genetic heterogeneity and disease, and between genetic heterogeneity and abnormal post-translational modifications that result in the presence or absence of FANCD2-L. This correlation provides the basis for prognostic testing and diagnostic testing and treatment for any of the syndromes characterized by abnormal DNA repair. For example, nucleic acid from a cell sample obtained from blood collection or from other cells from the subject can be analyzed for mutations in the FANCD2 gene and the subject can be diagnosed as having increased susceptibility to cancer.

本発明者らは、癌の高頻発と相関する領域における染色体3p上の3p25.3においてFANCD2遺伝子の局在を確認した。細胞遺伝学的研究およびヘテロ接合性消失(LOH)研究は、染色体3pの欠失がすべての形態の肺癌において高頻度で発生することを証明している(Toddら,Cancer Res.、vol.57、p1344〜52)。例えば、ホモ接合性欠失は、3p21の領域内の3つの扁平上皮細胞系で見いだされた。ホモ接合性欠失はまた、小細胞癌において3p12および3p14.2で見いだされた(Franklinら,Cancer Res.(1997)、vol.57、p1344〜52)。本発明でのFANCD2のマッピングは、この染色体領域が重要な腫瘍サプレッサー遺伝子を含有するという理論を支持している。これについてのまた別の支持は、家族性卵巣癌についての新規感受性遺伝子の染色体3p22−p25への局在化を報告している、Sekineらの最近の出版物、Human Molecular Genetics,(2001)、vol.10、p1421〜1429によって提供されている。FANCD2−Lの減少または欠如は、本明細書においては、FANCD2部位(3p25.3)だけではなく、環境作用物質への曝露および正常な加齢プロセスから発生する細胞損傷後のDNA修復における欠陥からおそらく発生する染色体の他の部位においても、突然変異の結果として生じる腫瘍のリスクの増加について診断的であると提案されている。   The present inventors confirmed the localization of the FANCD2 gene at 3p25.3 on chromosome 3p in a region correlated with high frequency of cancer. Cytogenetic and loss of heterozygosity (LOH) studies have demonstrated that deletion of chromosome 3p occurs frequently in all forms of lung cancer (Todd et al., Cancer Res., Vol. 57). , P 1344-52). For example, homozygous deletions were found in 3 squamous cell lines within the 3p21 region. Homozygous deletions were also found at 3p12 and 3p14.2 in small cell carcinomas (Franklin et al., Cancer Res. (1997), vol. 57, p 1344-52). The mapping of FANCD2 in the present invention supports the theory that this chromosomal region contains an important tumor suppressor gene. Another support for this is the recent publication of Sekine et al., Human Molecular Genetics, (2001), which reports the localization of a novel susceptibility gene for familial ovarian cancer to chromosome 3p22-p25. vol. 10, p 1421-1429. The reduction or lack of FANCD2-L is not limited to the FANCD2 site (3p25.3) herein, but also from defects in DNA repair after cell damage resulting from exposure to environmental agents and normal aging processes. It has been proposed to be diagnostic about the increased risk of tumors that occur as a result of mutations, possibly also in other parts of the chromosome that occur.

FANCD2遺伝子内の遺伝的欠陥についてより多数の個人および家系がスクリーニングされるにつれて、様々な突然変異に対する集団頻度が収集されたデータベースが開発され、遺伝的分析の予測値が引き続き改善されるように、これらの突然変異と個人にとっての健康プロフィールとの相関付けが行われるであろう。FANCD2についての対立遺伝子特異的家系分析の例は、図10において2つの家系について提供されている。   As more individuals and families are screened for genetic defects in the FANCD2 gene, a database is developed that collects population frequencies for various mutations and continues to improve the predictive value of genetic analysis. There will be a correlation between these mutations and the health profile for the individual. An example of an allele-specific family analysis for FANCD2 is provided for two families in FIG.

FANCD2遺伝子内の突然変異の診断は、最初は、FANCD2−Lタンパク質の量の低下を検出するために迅速な免疫学的アッセイによって検出できる。陽性のサンプルは、その後、PA経路におけるいずれかの遺伝子内の欠陥について利用できるプローブおよびプライマーを用いてスクリーニングできる。FANCD2遺伝子内の欠陥が関係している場合は、表7に示したようなプライマーまたはプローブを使用して突然変異を検出できる。それらのサンプル内では、そのようなプライマーまたはプローブによって突然変異が検出されない場合、前記遺伝子内の突然変異の存在および局在位置を決定するために全FANCD2遺伝子を配列決定することができる。   Diagnosis of a mutation in the FANCD2 gene can be detected initially by a rapid immunological assay to detect a decrease in the amount of FANCD2-L protein. Positive samples can then be screened using available probes and primers for defects in any gene in the PA pathway. If a defect in the FANCD2 gene is involved, mutations can be detected using primers or probes as shown in Table 7. Within those samples, if no mutation is detected by such a primer or probe, the entire FANCD2 gene can be sequenced to determine the presence and location of the mutation within the gene.

FANCD2遺伝子座における遺伝的欠陥を同定するために使用する核酸スクリーニングアッセイには、突然変異を検出するためのPCR型および非PCR型アッセイが含まれうる。特定の対立遺伝子内の突然変異の存在について細胞ゲノムを分析するためには、多数のアプローチ法がある。例えば、点突然変異、欠失または挿入のいずれであっても、野生型FANCD2対立遺伝子の変化は、プローブを使用する標準的な方法を用いて検出できる(米国特許第6,033,857号)。標準的な方法には:(a)全無傷細胞上で使用できる蛍光in situ・ハイブリダイゼーション(FISH);および(b)単離された核酸上でハイブリダイゼーション技術を使用して突然変異を検出するのに使用できる、対立遺伝子特異的オリゴヌクレオチド(ASO)が含まれる(Connerら,Hum.Genet.,(1989)、vol.85、p55〜74)。その他の技術には、(a)非変性ポリアクリルアミドゲル上で一本鎖DNAの電気泳動度における変化を観察する方法、(b)組織サンプルから単離したゲノムDNAへFANCD2遺伝子プローブをハイブリダイズさせる方法、(c)組織サンプルのゲノムDNAへ対立遺伝子特異的プローブをハイブリダイズさせる方法、(d)増幅配列を作成するために組織サンプルからのFANCD2遺伝子の全部または一部を増幅させ、増幅配列を配列決定する方法、(e)特異的FANCD2突然変異体対立遺伝子についてのプライマーを使用して、組織サンプル由来のFANCD2遺伝子の全部または一部を増幅させる方法、(f)クローン化配列を作成するために組織サンプル由来FANCD2遺伝子の全部または一部を分子クローニングし、クローン化配列を配列決定する方法、(g)(i)組織サンプルから単離したFANCD2遺伝子またはFANCD2 mRNAと(ii)ヒト野生型FANCD2遺伝子配列と相補的である核酸プローブとの間のミスマッチを、分子(i)および(ii)が二本鎖を形成するために相互にハイブリダイズされた場合に同定する方法、(h)組織サンプル内のFANCD2遺伝子配列の増幅、および野生型FANCD2遺伝子配列を含む核酸プローブヘの増幅配列のハイブリダイゼーション、(i)組織サンプル内のFANCD2遺伝子配列の増幅、および突然変異FANCD2遺伝子配列を含む核酸プローブヘの増幅配列のハイブリダイゼーション、(j)組織サンプル内の欠失突然変異についてのスクリーニング、(k)組織サンプル内の点突然変異についてのスクリーニング、(l)組織サンプル内の挿入突然変異についてのスクリーニング、ならびに(m)FANCD2遺伝子を含む核酸プローブを用いた組織サンプルのFANCD2遺伝子のin situ・ハイブリダイゼーション、が含まれる。   Nucleic acid screening assays used to identify genetic defects at the FANCD2 locus can include PCR-type and non-PCR-type assays for detecting mutations. There are a number of approaches to analyze the cellular genome for the presence of mutations within a particular allele. For example, wild type FANCD2 allele changes, whether point mutations, deletions or insertions, can be detected using standard methods using probes (US Pat. No. 6,033,857). . Standard methods include: (a) Fluorescent in situ hybridization (FISH) that can be used on whole intact cells; and (b) detecting mutations using hybridization techniques on isolated nucleic acids. Allele-specific oligonucleotides (ASO) that can be used are included (Conner et al., Hum. Genet., (1989), vol. 85, p55-74). Other techniques include (a) a method of observing changes in the electrophoretic mobility of single-stranded DNA on a non-denaturing polyacrylamide gel, and (b) hybridizing a FANCD2 gene probe to genomic DNA isolated from a tissue sample. A method, (c) a method of hybridizing an allele-specific probe to genomic DNA of a tissue sample, (d) amplifying all or part of the FANCD2 gene from the tissue sample to produce an amplified sequence, A method for sequencing, (e) a method for amplifying all or part of the FANCD2 gene from a tissue sample using primers for a specific FANCD2 mutant allele, (f) for creating a cloned sequence Molecular cloning of all or part of the FANCD2 gene derived from tissue samples A method of sequencing a cloned sequence, (g) mismatch between a (i) FANCD2 gene or FANCD2 mRNA isolated from a tissue sample and (ii) a nucleic acid probe complementary to a human wild type FANCD2 gene sequence, A method of identifying when molecules (i) and (ii) are hybridized to each other to form a duplex, (h) amplification of a FANCD2 gene sequence in a tissue sample, and wild type FANCD2 gene sequence Hybridization of amplified sequence to nucleic acid probe, (i) Amplification of FANCD2 gene sequence in tissue sample, and Hybridization of amplified sequence to nucleic acid probe containing mutant FANCD2 gene sequence, (j) Deletion mutation in tissue sample Screening for (k) in tissue samples Screening for point mutations, (l) screening for insertional mutations in tissue samples, and (m) in situ hybridization of FANCD2 genes in tissue samples using nucleic acid probes containing FANCD2 genes. .

点突然変異については、遺伝子またはゲノムの比較的に短い領域を調べるのがしばしば望ましい:配列内のすべての潜在的部位を検査するために必要とされる多数のオリゴヌクレオチドは、効率的なコンビナトリアル法によって作成できる(Southern,E.Mら、Nucleic Acids Res.,(1994)vol.22、p1368〜1373)。標的配列におけるすべての部位で突然変異について探索するために、リガーゼまたはポリメラーゼと組み合わせて、アレイを使用できる(米国特許第6,307,039号)。ハイブリダイゼーションによる突然変異の分析は、例えばゲル、アレイ、またはドット・ブロットによって実施できる。   For point mutations, it is often desirable to examine a relatively short region of a gene or genome: the large number of oligonucleotides required to examine all potential sites within a sequence is an efficient combinatorial method (Southern, EM et al., Nucleic Acids Res., (1994) vol. 22, pp. 1368 to 1373). Arrays can be used in combination with ligases or polymerases to search for mutations at all sites in the target sequence (US Pat. No. 6,307,039). Analysis of mutations by hybridization can be performed, for example, by gel, array, or dot blot.

全遺伝子は、配列決定して突然変異を同定することができる(米国特許第6,033,857号)。FANCD2遺伝子座の配列決定は、標的配列に付着させたときに固相支持体上の補体に付着する最小限クロスハイブリダイジングセットからのオリゴヌクレオチドタグを使用して達成できる(米国特許第6,280,935号)。   All genes can be sequenced to identify mutations (US Pat. No. 6,033,857). Sequencing of the FANCD2 locus can be accomplished using an oligonucleotide tag from a minimal cross-hybridizing set that attaches to complement on a solid support when attached to a target sequence (US Pat. No. 6 , 280, 935).

FANCD2遺伝子内の突然変異を検出するための他の方法には、米国特許第6,297,010号、米国特許第6,287,772号および米国特許第6,300,076号に記載された方法が含まれる。さらにまた、これらのアッセイにおいて核酸マイクロチップ・テクノロジーまたはラボ・オン・チップを使用した複数サンプルの分析を使用できることも考えられている。その後、これらの突然変異と、乳癌、卵巣癌または前立腺癌患者に関する遺伝学的研究の結果との相関を使用すると、FANCD2遺伝子内で同定された欠陥が本発明による癌関連性欠陥であるかどうかを決定することができる。   Other methods for detecting mutations in the FANCD2 gene were described in US Pat. No. 6,297,010, US Pat. No. 6,287,772 and US Pat. No. 6,300,076. Methods are included. It is further envisaged that analysis of multiple samples using nucleic acid microchip technology or lab-on-chip can be used in these assays. Subsequently, using the correlation of these mutations with the results of genetic studies on breast cancer, ovarian cancer or prostate cancer patients, whether the defects identified in the FANCD2 gene are cancer-related defects according to the present invention Can be determined.

腫瘍を発症した対象は、FANCD2−Lタンパク質におけるFANCD2遺伝子突然変異または欠損症を検出するために、核酸診断学的検査または抗体に基づく検査を使用してスクリーニングすることができる。このようなスクリーニングに基づき、サンプルは、黒色腫、白血病、星細胞腫、グリア芽腫、リンパ腫、神経膠腫、ホジキンリンパ腫、慢性リンパ球性白血病ならびに膵臓癌、乳癌、甲状腺癌、卵巣癌、子宮癌、精巣癌、下垂体癌、腎臓癌、胃癌、食道癌および直腸癌を含む広範囲の癌を有する患者から入手できる。臨床医は、前記患者のための治療有益性を最大化するために適切な治療プロトコールを選択する向上した能力を有する。特に、FANCD2−Lタンパク質における遺伝的損傷または欠損症の存在は、様々な現行の化学療法薬および放射線療法への反応性と相関付けることができる。   Subjects who have developed a tumor can be screened using nucleic acid diagnostic tests or antibody-based tests to detect FANCD2 gene mutations or deficiencies in the FANCD2-L protein. Based on such screening, the samples are melanoma, leukemia, astrocytoma, glioblastoma, lymphoma, glioma, Hodgkin lymphoma, chronic lymphocytic leukemia and pancreatic cancer, breast cancer, thyroid cancer, ovarian cancer, uterus Available from patients with a wide range of cancers including cancer, testicular cancer, pituitary cancer, kidney cancer, gastric cancer, esophageal cancer and rectal cancer. The clinician has an improved ability to select an appropriate treatment protocol to maximize treatment benefit for the patient. In particular, the presence of genetic damage or deficiencies in the FANCD2-L protein can be correlated with responsiveness to various current chemotherapeutic drugs and radiation therapy.

新規治療法は、細胞アッセイ(実施例11〜12)およびノックアウトマウスモデル(実施例10)においてFANCD2−Lを産生するFANCD2−Sのモノユビキチン化を調節する分子をスクリーニングすることによって開発することができる。そのような分子には、FANCD2、または順にFANCD2によって活性化されると思われるBRACA−1と相互作用すると思われるBRACA−2等の分子に直接結合する分子が含まれる。   New therapies may be developed by screening molecules that modulate FANCD2-S monoubiquitination that produces FANCD2-L in cellular assays (Examples 11-12) and knockout mouse models (Example 10). it can. Such molecules include molecules that bind directly to molecules such as FRANCD2, or BRACA-2, which in turn appears to interact with BRACA-1, which is believed to be activated by FANCD2.

FANCD2遺伝子またはタンパク質における欠陥に基づくスクリーニングアッセイに加えて、FANCD2−S自体を含むFANCD2の翻訳後修飾に先行するいずれかの時点でのFA経路における欠陥の結果として、FANCD2−Lの形成のために必要なユビキチン化反応の失敗が観察されることがある。反応における最終ステップが明らかになると、破損した経路を修復させる分子が見いだされるまで、「破損したFA経路」を含有する低分子が細胞内またはインビトロでスクリーニングされるスクリーニングアッセイを調製することが可能になる。その後この分子は、欠陥の性質を同定するためのプローブとして利用できる。この分子は、欠陥を修復するための治療薬としてさらに使用できる。例えば、本発明者らは、細胞周期停止およびFA細胞の増殖低下が、一部にはタンパク質のサイクリンファミリーのメンバーであるタンパク質SPHARの過剰発現によって補正できることを証明した。これは、治療的低分子を同定するためのスクリーンとして適切であるアッセイの基礎を形成できる。   For the formation of FANCD2-L as a result of defects in the FA pathway at any time prior to post-translational modification of FANCD2, including FANCD2-S itself, in addition to defects based screening assays in the FANCD2 gene or protein Failure of the required ubiquitination reaction may be observed. Once the final step in the reaction is revealed, it is possible to prepare screening assays in which small molecules containing the “broken FA pathway” are screened intracellularly or in vitro until a molecule that repairs the broken pathway is found. Become. This molecule can then be used as a probe to identify the nature of the defect. This molecule can be further used as a therapeutic agent to repair defects. For example, the inventors have demonstrated that cell cycle arrest and reduced proliferation of FA cells can be corrected in part by overexpression of the protein SPHAR, a member of the cyclin family of proteins. This can form the basis of an assay that is suitable as a screen for identifying therapeutic small molecules.

翻訳後修飾されたFANCD2が不十分である細胞は、DNA損傷に対して特に感受性である。これらの細胞は、化合物(毒性分子を含む)がDNAを損傷させる能力を有するかどうかを決定するための感受性スクリーンとして機能できる。逆に言えば、これらの細胞はまた、化合物がDNA損傷から細胞を保護できるかどうかを決定するための感受性スクリーンとしても機能できる。   Cells that are deficient in post-translationally modified FANCD2 are particularly sensitive to DNA damage. These cells can serve as a sensitivity screen to determine whether a compound (including toxic molecules) has the ability to damage DNA. Conversely, these cells can also function as a sensitivity screen to determine whether a compound can protect cells from DNA damage.

FA患者およびDNA修復欠陥に関連する症候群に罹患している患者は、骨髄不全の合併症のために死亡する。遺伝子導入は、この欠陥を補正するための治療選択肢である。FA経路を通して多数の欠陥が発生することがある。本発明者らは、細胞および生体が適正に機能するために最終ステップが極めて重要であることを証明した。本発明の実施形態では、FA経路のいずれかでの欠陥の修正は、この形質転換が首尾よく達成されるようにFANCD2−LへのFANCD2−Sの形質転換を標的とする遺伝子療法または治療薬によって、十分に達成できる。   FA patients and patients suffering from syndromes associated with DNA repair defects die from complications of bone marrow failure. Gene transfer is a treatment option to correct this deficiency. Many defects may occur through the FA path. The inventors have demonstrated that the final step is crucial for the proper functioning of cells and organisms. In an embodiment of the invention, the correction of a defect in any of the FA pathways is a gene therapy or therapeutic that targets FANCD2-S transformation to FANCD2-L so that this transformation is successfully achieved. Can be achieved sufficiently.

遺伝子療法は、例えばFriedmanが「遺伝疾患の治療(Therapy for Genetic Disease)」、T.Friedman編集、Oxford University Press(1991)、p105〜121で記載したような、一般に容認された方法によって実施できる。エクスビボ(ex vivo)またはインビボ遺伝子療法の標的とする組織には、たとえば骨髄、貧血発症前の造血幹細胞、および発達異常に関係している胎児組織が含まれる。遺伝子療法は、突然変異FANCD2対立遺伝子を有する細胞に野生型FAND2−L機能を提供することができる。そのような機能の提供は、レシピエント細胞の腫瘍増殖を抑制する、またはファンコニ貧血の症状を改善するはずである。   Gene therapy is described, for example, by Friedman in “Therapeutic for Genetic Disease”, T.M. It can be performed by generally accepted methods such as those described by Friedman, Oxford University Press (1991), p105-121. Tissues targeted for ex vivo or in vivo gene therapy include, for example, bone marrow, hematopoietic stem cells before the onset of anemia, and fetal tissue associated with developmental abnormalities. Gene therapy can provide wild type FAND2-L function to cells with a mutated FANCD2 allele. Providing such a function should suppress the tumor growth of the recipient cells or improve the symptoms of Fanconi anemia.

野生型FANCD−2遺伝子または前記遺伝子の一部は、前記遺伝子が染色体外にとどまるようにベクターで細胞に導入することができる。そのような状況では、前記遺伝子は染色体外の位置からの細胞によって発現させることができる。遺伝子の一部分が突然変異FANCD−2対立遺伝子を有する細胞に導入されてその中で発現する場合、前記遺伝子の一部分は、細胞の非腫瘍増殖のために必要なFANCD−2タンパク質の一部をコードすることができる。あるいは、野生型FANCD−2遺伝子または前記遺伝子の一部は、それが細胞内に存在する内因性突然変異FANCD−2遺伝子と再結合するような方法で、前記突然変異細胞内に導入することができる。   The wild type FANCD-2 gene or part of the gene can be introduced into the cell with a vector such that the gene remains extrachromosomal. In such situations, the gene can be expressed by cells from an extrachromosomal location. When a portion of the gene is introduced into and expressed in a cell having a mutated FANCD-2 allele, the portion of the gene encodes a portion of the FANCD-2 protein that is required for non-tumor growth of the cell can do. Alternatively, the wild type FANCD-2 gene or part of the gene can be introduced into the mutant cell in such a way that it recombines with the endogenous mutant FANCD-2 gene present in the cell. it can.

ウイルスベクターは、遺伝子療法を達成するための1クラスのベクターである。ウイルス媒介性遺伝子導入は、リポソーム送達を使用する直接的インビボ遺伝子導入と組み合わせることができ、周囲の細胞分裂しない細胞内にではなく腫瘍細胞にウイルスベクターを差し向けることが可能になる。あるいは、ウイルスベクタープロデューサー細胞を腫瘍内へ注入することができる(Culverら,1992)。プロデューサー細胞の注入は、その後、ベクター粒子の持続的な供給源を提供するであろう。この技術は、手術不能の脳腫瘍を有するヒトにおける使用のために承認されている。   Viral vectors are a class of vectors for achieving gene therapy. Virus-mediated gene transfer can be combined with direct in vivo gene transfer using liposome delivery, allowing viral vectors to be directed to tumor cells rather than into surrounding non-dividing cells. Alternatively, viral vector producer cells can be injected into the tumor (Culver et al., 1992). The injection of producer cells will then provide a sustained source of vector particles. This technique has been approved for use in humans with inoperable brain tumors.

ベクターは、腫瘍部位へ局所的に、または(他の部位へ転移した可能性があるあらゆる腫瘍細胞に到達するために)全身性のいずれかで、患者に注入することができる。トランスフェクトされた遺伝子が標的腫瘍細胞各々のゲノム内に永久的に取り込まれなければ、治療は定期的に繰り返されなければならない。   The vector can be injected into the patient either locally to the tumor site or systemic (to reach any tumor cells that may have metastasized to other sites). If the transfected gene is not permanently incorporated into the genome of each target tumor cell, treatment must be repeated periodically.

組換えまたは染色体外での維持の両方のための遺伝子導入用ベクターは、当技術分野において知られており(たとえば、米国特許第5,252,479号、国際特許出願第93/07282号および米国特許第6,303,379号)、レトロウイルス、ヘルペスウイルス(米国特許第6,287,557号)もしくはアデノウイルス(米国特許第6,281,010号)等のウイルスベクターまたはFANCD2−Lを含有するプラスミドベクターが含まれる。   Gene transfer vectors for both recombination or extrachromosomal maintenance are known in the art (see, eg, US Pat. No. 5,252,479, International Patent Application No. 93/07282, and US Pat. Patent No. 6,303,379), viral vectors such as retrovirus, herpes virus (US Pat. No. 6,287,557) or adenovirus (US Pat. No. 6,281,010) or FANCD2-L Plasmid vectors are included.

治療遺伝子配列または前記遺伝子もしくは前記遺伝子の部分をコードするDNAを有するベクターは、腫瘍の部位で局所的に、または転移した腫瘍細胞に到達できるように全身性のいずれかで、患者に注入することができる。ターゲティングは、ベクターをそれ以上操作することなく達成でき、あるいは、ベクターは、腫瘍に対して結合特異性を有する分子に結合させることができ、ここで、そのような分子は受容体アゴニストもしくはアンタゴニストである可能性があり、そして、ペプチド、脂質(リポソームを含む)またはオリゴ多糖もしくは多糖を含む糖、ならびに合成ターゲティング分子をさらに含むことができる。DNAはポリリジンを介して結合リガンドに結合させることができる。トランスフェクトされた遺伝子が標的腫瘍細胞各々のゲノム内に永久的に取り込まれなければ、治療は定期的に繰り返されなければならない。   A vector having a therapeutic gene sequence or a DNA encoding said gene or part of said gene is injected into a patient either locally at the site of the tumor or systemically so that it can reach metastasized tumor cells Can do. Targeting can be accomplished without further manipulation of the vector, or the vector can be bound to a molecule that has binding specificity for the tumor, where such a molecule is a receptor agonist or antagonist. There can be and can further include peptides, lipids (including liposomes) or sugars including oligo- or polysaccharides, and synthetic targeting molecules. DNA can be bound to the binding ligand via polylysine. If the transfected gene is not permanently incorporated into the genome of each target tumor cell, treatment must be repeated periodically.

患者への導入前に細胞内にDNAを導入する方法は、当技術分野において記載されているように(米国特許第6,033,857号)、エレクトロポレーション、リン酸カルシウム共沈法およびウイルス形質導入法等の技術を使用して遂行でき、そしてその方法の選択は当業者の能力の範囲内にある。   Methods for introducing DNA into cells prior to introduction into a patient are described in the art (US Pat. No. 6,033,857), electroporation, calcium phosphate coprecipitation and viral transduction. It can be accomplished using techniques such as law, and the choice of the method is within the ability of one skilled in the art.

野生型FANCD2遺伝子または突然変異FANCD2遺伝子を用いて形質転換された細胞は、欠陥のあるDNA修復の結果として生じる疾患の寛解およびそのような寛解を促進する薬物療法について研究するためのモデル系として使用できる。   Cells transformed with the wild-type or mutant FANCD2 gene are used as a model system to study disease remission resulting from defective DNA repair and drug therapy that promotes such remission it can.

上記で一般的に検討したように、FANCD2遺伝子、またはフラグメント(適用できれば)は、異常な細胞内のそのような遺伝子の発現産物の量を増加させるために、遺伝子療法において使用できる。そのような遺伝子療法は、FANCD2−Lポリペプチドのレベルが正常細胞と比較して欠如または減少している場合、そしてFANCD2−Lのレベルの増強が欠陥のあるDNA修復から発生する欠陥の蓄積を遅延化させ、したがって癌状態の開始を延期できる場合には、前癌細胞において使用するために特に適切である。このような遺伝子療法はまた、突然変異遺伝子が「正常」レベルで発現しているが、FANCD2−Lアイソフォームのレベルが低下している細胞においてさえ、FANCD2遺伝子の発現レベルを増加させるために有用なことがある。正常DNA修復におけるFANCD2−Lの極めて重要な役割は、FANCD2−Lのレベルにおける減少を誘発する欠陥を補正する治療薬を開発するための機会を提供することにある。新規治療薬を開発するための1つのアプローチは、合理的な薬物デザインを通してのアプローチである。合理的な薬物デザインは、生物学的に活性な対象となるポリペプチドまたはそれと相互作用する低分子(例、アゴニスト、アンタゴニスト、阻害剤または増強剤)の構造的類似体を、前記ポリペプチドのより活性または安定性の形態を作成するために、またはインビボでのポリペプチドの機能を増強または妨害する低分子を設計するために、提供することができる。合理的な薬物デザインは、FANCD2−L活性もしくは安定性を改善した、またはFANCD2−L活性の増強剤、阻害剤、アゴニスト、またはアンタゴニストとして機能する、低分子または修飾ポリペプチドを提供することができる。クローン化FANCD2配列の入手可能性によって、X線結晶学等の分析試験を実施するために十分な量のFANCD2−Lポリペプチドを利用できるようにすることができる。さらに、ここに提供したFANCD2−Lタンパク質配列に関する知識により、X線結晶学の代わりに、またはそれに加えて、コンピュータ支援モデリング法を使用する方法が導かれる。   As generally discussed above, the FANCD2 gene, or fragment (if applicable) can be used in gene therapy to increase the amount of expression product of such gene in abnormal cells. Such gene therapy reduces the accumulation of defects that occur when FANCD2-L polypeptide levels are absent or reduced compared to normal cells, and where increased FANCD2-L levels result from defective DNA repair. It is particularly suitable for use in precancerous cells if it can be delayed and thus delay the onset of the cancerous condition. Such gene therapy is also useful for increasing the expression level of the FANCD2 gene, even in cells where the mutant gene is expressed at “normal” levels, but the level of the FANCD2-L isoform is reduced. There is something wrong. A crucial role of FANCD2-L in normal DNA repair is to provide an opportunity to develop therapeutic agents that correct defects that induce a decrease in the level of FANCD2-L. One approach to developing new therapeutics is through rational drug design. A rational drug design is a structural analog of a biologically active subject polypeptide or a small molecule (eg, agonist, antagonist, inhibitor or enhancer) that interacts with it. It can be provided to create an active or stable form or to design a small molecule that enhances or prevents the function of a polypeptide in vivo. Rational drug design can provide small molecules or modified polypeptides that have improved FANCD2-L activity or stability or function as enhancers, inhibitors, agonists, or antagonists of FANCD2-L activity. . The availability of cloned FANCD2 sequences can make available a sufficient amount of FANCD2-L polypeptide to perform analytical tests such as X-ray crystallography. Furthermore, the knowledge about the FANCD2-L protein sequence provided herein guides how to use computer-aided modeling methods instead of or in addition to X-ray crystallography.

FANCD2−L活性を有するペプチドまたはその他の分子は、治療調製物においてタンパク質が不足している細胞に供給することができる。FANCD2−Lタンパク質の配列は、数種の生物(ヒト、ハエおよび植物)について開示されている(配列番号1〜3)。FANCD2は、例えば追加の翻訳後修飾を用いて既知の発現ベクターを使用して、細菌においてcDNA配列を発現させることにより産生できる。あるいは、FANCD2−LポリペプチドはFANCD2−L産生哺乳類細胞から抽出できる。さらに、合成化学の技術を使用してFANCD2−Lタンパク質を合成することができる。FANCD2−L活性を備える他の分子(例えば、ペプチド、薬物または有機化合物)を治療薬として使用することもできる。ペプチド療法には、実質的に類似する機能を有する修飾ポリペプチドもまた使用される。   Peptides or other molecules having FANCD2-L activity can be supplied to cells that are deficient in protein in therapeutic preparations. The sequence of the FANCD2-L protein has been disclosed for several organisms (human, fly and plant) (SEQ ID NO: 1-3). FANCD2 can be produced, for example, by expressing a cDNA sequence in bacteria using known expression vectors with additional post-translational modifications. Alternatively, FANCD2-L polypeptide can be extracted from FANCD2-L producing mammalian cells. Furthermore, FANCD2-L protein can be synthesized using synthetic chemistry techniques. Other molecules with FANCD2-L activity (eg, peptides, drugs or organic compounds) can also be used as therapeutic agents. For peptide therapy, modified polypeptides having substantially similar functions are also used.

同様に、変異体FANCD2対立遺伝子を有する、または不十分なレベルのFANCD2−Lを産生する、細胞および動物は、治療薬としての可能性を有する物質について研究および試験するためのモデル系として使用できる。体細胞系または生殖細胞系のいずれであってもよい細胞は、FANCD2−Lのレベルが低下している個人から単離できる。あるいは、上記に記載したように、FANCD2−Lのレベルが減少している細胞系を遺伝子工学的に作成することができる。試験物質が細胞に適用された後、DNA修復が損なわれている、細胞の形質転換表現型が決定される。   Similarly, cells and animals that have mutant FANCD2 alleles or that produce insufficient levels of FANCD2-L can be used as model systems for studying and testing for potential therapeutic agents. . Cells that can be either somatic or germline can be isolated from individuals with reduced levels of FANCD2-L. Alternatively, as described above, cell lines with reduced levels of FANCD2-L can be engineered. After the test substance is applied to the cell, the transformed phenotype of the cell in which DNA repair is impaired is determined.

新規の候補治療分子の有効性は、有効性および毒性の欠如について実験動物において試験できる。標準的な技術を使用すると、全動物の突然変異誘発後に、または生殖細胞系細胞もしくは接合体の遺伝子操作後に、トランスジェニック動物を形成するために動物を選択できる。そのような処理には、通常は第2動物種からの突然変異FANCD2対立遺伝子の挿入、ならびに破壊した相同遺伝子の挿入が含まれる。あるいは、動物の内因性FANCD2遺伝子は、従来型技術を使用して、挿入もしくは欠失突然変異またはその他の遺伝的変化によって破壊することができる(Capecchi,Science,(1989)、vol.244、p1288〜1292)(Valancius and Smithies,1991)。試験物質を動物に投与した後、腫瘍の増殖を評価しなければならない。試験物質が、欠陥のあるDNA修復から発生した病理を防止または抑制した場合は、前記試験物質はここで同定した疾患を治療するための候補治療薬である。   The efficacy of the new candidate therapeutic molecule can be tested in laboratory animals for efficacy and lack of toxicity. Using standard techniques, animals can be selected to form transgenic animals after mutagenesis of all animals or after genetic manipulation of germline cells or zygotes. Such treatment usually includes the insertion of a mutated FANCD2 allele from a second animal species, as well as the insertion of a disrupted homologous gene. Alternatively, the animal's endogenous FANCD2 gene can be disrupted by insertion or deletion mutations or other genetic changes using conventional techniques (Capecchi, Science, (1989), vol. 244, p1288). ~ 1292) (Valancius and Smithies, 1991). After the test substance is administered to the animals, tumor growth must be assessed. If the test substance prevents or suppresses a pathology arising from defective DNA repair, the test substance is a candidate therapeutic for treating the disease identified here.

本発明は、患者が癌を有するかどうか、または患者において癌のリスクが増加しているかどうかを決定するための、ファンコニ貧血/BRCAに基づく診断アッセイを提供する。本発明はまた、ファンコニ貧血/BRCA経路の阻害剤である新規癌治療薬を発見するためのスクリーニング方法を特徴とする。最後に、本発明は、1以上の化学療法化合物に対して耐性となっている腫瘍細胞の化学的感作方法、ならびに化学療法薬の有効性を決定するためのアッセイを提供する。   The present invention provides a Fanconi anemia / BRCA based diagnostic assay to determine whether a patient has cancer or whether the patient is at increased risk of cancer. The invention also features screening methods for discovering novel cancer therapeutics that are inhibitors of the Fanconi anemia / BRCA pathway. Finally, the present invention provides methods of chemosensitizing tumor cells that are resistant to one or more chemotherapeutic compounds, as well as assays for determining the effectiveness of chemotherapeutic agents.

本発明の実施には、他に特に指示しない限り、分子生物学、細胞生物学、微生物学の従来型技術および当技術分野の範囲内にある組換えDNA技術が使用されるであろう。そのような技術は、文献で十分に説明されている。例えば、Sambrook,Fritsch & Maniatis,1989,「分子クローニング:実験マニュアル、第2版(Molecular Cloning:A Laboratory Manual,Second Edition)」;「オリゴヌクレオチドの合成(Oligonucleotide Synthesis)」(M.J.Gait編集,1984);「核酸ハイブリダイゼーション(Nucleic Acid Hybridization)」(B.D.Harnes & S.J.Higgins編集,1984);「分子クローニングの実践ガイド(A Practical Guide to Molecular Cloning)」(B.Perbal,1984);(Harlow,E. and Lane,D.)「抗体の使用:実験マニュアル(Using Antibodies:A Laboratory Manual)(1999),Cold Spring Harbor Laboratory Press;および「酵素学における方法(Methods in Enzymology)(Academic Press,Inc.)シリーズ;「分子生物学におけるショートプロトコール(Short Protocols In Molecular Biology)(Ausubelら編集,1995)を参照されたい。上記および下記のどちらにおいても、本明細書で言及したすべての特許、特許出願、および出版物は、参照されることによりそれらの全体が組み込まれる。   The practice of the present invention will employ, unless otherwise indicated, conventional techniques of molecular biology, cell biology, microbiology and recombinant DNA techniques within the skill of the art. Such techniques are explained fully in the literature. For example, Sambrook, Fritsch & Maniatis, 1989, “Molecular Cloning: Experimental Manual, 2nd Edition (Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Second Edition)”; “Synthesis of Oligonucleotides Science”. , 1984); "Nucleic Acid Hybridization" (BD Harnes & S. J. Higgins, 1984); "A Practical Guide to Molecular Cloning (A Practical Guide to Molecular Cloning)" (B. Perbal). , 1984); (Harlow, E. and La e, D.) “Use of Antibodies: Experimental Manuals: A Laboratory Manual (1999), Cold Spring Harbor Laboratory Press; and“ Methods in Enzymology (Ac.); “See Short Protocols in Molecular Biology (edited by Ausubel et al., 1995). All patents, patent applications, and publications mentioned herein, both above and below. Are incorporated by reference in their entirety.

生検組織
本発明は、脳、心臓、肺、リンパ節、眼、関節、皮膚およびこれらの器官と関連する腫瘍を含むがそれらに限定されない、患者の生検組織由来の細胞抽出物の調製を提供する。「生検組織(tissue biopsy)」にはまた、血液、血漿、痰、尿、脳脊髄液、洗浄液および白血球泳動サンプルを含むがそれらに限定されない、生物学的液体の収集物も含まれる。好ましい実施形態では、本発明による「生検組織」は、乳癌、卵巣癌、または前立腺癌から採取される。「生検組織」は、針吸引および皮膚のパンチ生検を含む当技術分野においてよく知られている技術を使用して入手される。
The present invention relates to the preparation of cell extracts from patient biopsy tissue, including but not limited to brain, heart, lung, lymph node, eye, joint, skin and tumors associated with these organs. provide. “Tissue biopsy” also includes collections of biological fluids, including but not limited to blood, plasma, sputum, urine, cerebrospinal fluid, lavage fluid and leukophoresis samples. In a preferred embodiment, a “biopsy tissue” according to the present invention is taken from breast cancer, ovarian cancer, or prostate cancer. “Biopsy tissue” is obtained using techniques well known in the art, including needle aspiration and skin punch biopsy.

シスプラチン
シスプラチンは、転移性の精巣癌もしくは卵巣癌、進行性の膀胱癌、頭頸部癌、子宮頸癌、肺癌またはその他の腫瘍等の癌を治療するために広く使用されてきた。シスプラチンは、臨床用途において使用される有効量である15〜20mg/mで、単独でまたは他の薬剤と併用して、3週間毎に5日間ずつ合計3コースにわたり使用できる。典型的な用量は、0.50mg/m、1.0mg/m、1.50mg/m、1.75mg/m、2.0mg/m、3.0mg/m、4.0mg/m、5.0mg/m、10mg/mであってよい。当然ながら、これらの用量はすべて例であり、これらのポイント間のあらゆる用量は本発明で使用できると予想されている。シスプラチンは、経口吸収されないため、静脈内、皮下、腫瘍内、または腹腔内への注射を介して送達しなければならない。抗癌剤の適切な取扱いおよび処分の手順を考慮に入れなければならない。この問題に関するいくつかのガイドラインは公表されており、当技術分野においてよく知られている。
Cisplatin Cisplatin has been widely used to treat cancers such as metastatic testicular cancer or ovarian cancer, advanced bladder cancer, head and neck cancer, cervical cancer, lung cancer or other tumors. Cisplatin is an effective amount used in clinical applications, 15-20 mg / m 2 and can be used alone or in combination with other drugs for a total of 3 courses, 5 days every 3 weeks. Typical dose, 0.50mg / m 2, 1.0mg / m 2, 1.50mg / m 2, 1.75mg / m 2, 2.0mg / m 2, 3.0mg / m 2, 4. It may be 0 mg / m 2 , 5.0 mg / m 2 , 10 mg / m 2 . Of course, these doses are all examples and any dose between these points is expected to be used in the present invention. Cisplatin is not absorbed orally and must be delivered via intravenous, subcutaneous, intratumoral, or intraperitoneal injection. Proper handling and disposal procedures for anticancer drugs must be taken into account. Several guidelines on this issue have been published and are well known in the art.

例えば、PLATINOL−AQ,(シスプラチン注射)NDC 0015−3220−22(Bristol Myers Squibb社)は、保存料を含まない無菌の多用量バイアルとして供給されている。それぞれの多用量バイアルは50mgのシスプラチンNDC 0015−3221−22を含有しており、15〜25℃で遮光して保管しなければならない。初回使用後にアンバーバイアル内に残留しているシスプラチンは、遮光下では28日間、室内蛍光灯下では7日間安定性である。   For example, PLATINOL-AQ, (cisplatin injection) NDC 0015-3220-22 (Bristol Myers Squibb) is supplied as a sterile multi-dose vial without preservatives. Each multi-dose vial contains 50 mg of cisplatin NDC 0015-3221-22 and must be stored protected from light at 15-25 ° C. The cisplatin remaining in the amber vial after the first use is stable for 28 days under shading and for 7 days under indoor fluorescent light.

PLATINOL−AQ,(シスプラチン注射)NDC 0015−3220−22に関する処方情報は、Bristol Myers Squibb社から入手できる。血漿中シスプラチン濃度は、50または100mg/mの用量でのボーラス投与後には、約20〜30分間の半減期で単一指数関数的に減少する。100mg/mの2時間または7時間注射の後にも、単一指数関数的減少および約0.5時間の血漿中半減期が見られる。後者の後、シスプラチンの全身クリアランスおよび定常状態での分布量は、約15〜16L/h/mおよび11〜12L/mである。 Prescription information for PLATINOL-AQ, (cisplatin injection) NDC 0015-3220-22 is available from Bristol Myers Squibb. Plasma cisplatin concentration decreases monoexponentially after a bolus dose of 50 or 100 mg / m 2 with a half-life of about 20-30 minutes. A single exponential decrease and a plasma half-life of about 0.5 hours are also seen after a 2 or 7 hour injection of 100 mg / m 2 . Following the latter, systemic clearance and steady state distribution of cisplatin is about 15-16 L / h / m 2 and 11-12 L / m 2 .

シスプラチンの用量および適用
癌治療のためのシスプラチンの用量および適用は、当技術分野においてよく知られている。PLATINOL−AQ(Bristol Myers Squibb社)の処方情報は、用量および適用について次のガイドラインを推奨している:「調製または投与には、PLATINOL−AQと接触する可能性があるアルミニウムパーツを含有する注射針または静注セットを使用しないこと。アルミニウムはPLATINOL−AQと反応して、沈殿物生成および有効性の消失を引き起こす」。
Cisplatin dosage and application The dosage and application of cisplatin for cancer treatment is well known in the art. The prescription information for PLATINOL-AQ (Bristol Myers Squibb) recommends the following guidelines for dose and application: “Injections containing aluminum parts that may come into contact with PLATINOL-AQ for preparation or administration Do not use needles or intravenous sets. Aluminum reacts with PLATINOL-AQ causing precipitation and loss of effectiveness. "

転移性精巣癌:他の承認された化学療法薬と併用して精巣癌を治療するためのPLATINOL−AQの常用量は、1サイクルにつき5日間にわたり1日20mg/m(I.V.)である。 Metastatic testicular cancer: The usual dose of PLATINOL-AQ for treating testicular cancer in combination with other approved chemotherapeutic agents is 20 mg / m 2 (IV) daily for 5 days per cycle. It is.

転移性卵巣癌:CYTOXAN(シクロホスファミド)と併用して転移性卵巣癌を治療するためのPLATINOL−AQの常用量は、4週間毎に1回(第1日)、1サイクルにつき75〜100mg/m(I.V.)である。PLATINOL−AQと併用する場合のCYTOXANの用量は、4週間毎に1回(第1日)、600mg/m(I.V.)である。CYTOXANの投与方法については、CYTOXANの添付文書を参照されたい。併用療法では、PLATINOL−AQおよびCYTOXANは連続投与すること。単剤療法では、PLATINOL−AQは4週間毎に1回、1サイクルにつき100mg/m(I.V.)の用量で投与しなければならない。 Metastatic ovarian cancer: The usual dose of PLATINOL-AQ for treating metastatic ovarian cancer in combination with CYTOXAN (cyclophosphamide) is once every 4 weeks (Day 1), 75- 100 mg / m 2 (IV). The dose of CYTOXAN when used in combination with PLATINOL-AQ is 600 mg / m 2 (IV) once every four weeks (Day 1). Refer to the package insert of CYTOXAN for the administration method of CYTOXAN. In combination therapy, PLATINOL-AQ and CYTOXAN should be administered sequentially. In monotherapy, PLATINOL-AQ must be administered once every 4 weeks at a dose of 100 mg / m 2 (IV) per cycle.

進行性膀胱癌:PLATINOL−AQ(シスプラチン注射)は、照射療法への事前の曝露および/または事前の化学療法の程度に依存して、3〜4週間毎に1回、1サイクルにつき50〜70mg/m(I.V.)の用量で単剤として投与すべきである。多量に前治療を受けていた患者については、4週間毎に1サイクルにつき50mg/mの初期用量を繰り返すことが推奨されている。PLATINOL−AQ投与の8〜12時間前に1〜2リットルの液体を輸注することによる前処置である水分負荷(hydration)が推奨される。その後、37.5gのマンニトールを含有する1/2もしくは1/3生理食塩水中の2リットルの5%デキストロース中に薬剤を希釈し、6〜8時間をかけて注入する。希釈液を6時間以内に使用しない場合は、溶液を遮光すること。5%ちょうどのデキストロース注射液中にPLATINOL−AQを希釈しないこと。その後24時間中は、適正な水分負荷および尿量を維持しなければならない。血清クレアチニンが1.5mg/100mL未満になるまで、および/またはBUNが25mg/100mL未満になるまでは、PLATINOL−AQの反復コースを実施してはならない。反復コースは、循環血液要素が容認できるレベルになるまでは実施してはならない(血小板>100,000/mm、WBC>4,000/mm)。聴力分析結果が聴力が正常限界内にあることを表示するまでは、引き続いてのPLATINOL−AQの投与を実施してはならない。他の潜在的毒性化合物を用いる場合と同様に、水溶液の取扱いにおいては注意を払わなければならない。シスプラチンへの偶発的曝露に関連する皮膚反応が発生することがある。手袋の使用が推奨される。この水溶液は静脈内投与でのみ使用すべきで、6〜8時間をかけたIV注射で投与しなければならない。 Advanced bladder cancer: PLATINOL-AQ (cisplatin injection) is once every 3-4 weeks, depending on the prior exposure to radiation therapy and / or the degree of prior chemotherapy, 50-70 mg per cycle / M 2 (IV) should be administered as a single agent. For patients who have received large amounts of prior treatment, it is recommended to repeat an initial dose of 50 mg / m 2 per cycle every 4 weeks. Hydration, a pretreatment by infusion of 1-2 liters of liquid 8-12 hours prior to PLATINOL-AQ administration, is recommended. The drug is then diluted in 2 liters of 5% dextrose in 1/2 or 1/3 saline containing 37.5 g mannitol and infused over 6-8 hours. If the diluted solution is not used within 6 hours, protect the solution from light. Do not dilute PLATINOL-AQ in just 5% dextrose injection. For the next 24 hours, proper water load and urine output must be maintained. Repeated PLATINOL-AQ courses should not be performed until serum creatinine is below 1.5 mg / 100 mL and / or BUN is below 25 mg / 100 mL. Repeated courses should not be performed until circulating blood elements are at acceptable levels (platelets> 100,000 / mm 2 , WBC> 4,000 / mm 2 ). Subsequent doses of PLATINOL-AQ should not be performed until the hearing analysis results indicate that hearing is within normal limits. As with other potentially toxic compounds, care must be taken when handling aqueous solutions. Skin reactions associated with accidental exposure to cisplatin may occur. The use of gloves is recommended. This aqueous solution should be used only by intravenous administration and should be administered by IV injection over 6-8 hours.

化学感作剤の用量および用法
癌化学感作の方法は、米国特許第5,776,925号で報告されており、その全体が本明細書に組み込まれる。本発明による癌治療は、それ自体は必ずしも細胞毒性ではないが抗癌療法を強化できるように宿主または腫瘍を修飾する化合物と併用する、1以上の抗腫瘍剤の使用を構想している。そのような薬剤は化学感作剤と呼ばれている。
Chemosensitizer Dosages and Usage Methods of cancer sensitization are reported in US Pat. No. 5,776,925, which is incorporated herein in its entirety. The cancer treatment according to the present invention envisions the use of one or more anti-tumor agents in combination with a compound that modifies the host or tumor so that it is not necessarily cytotoxic per se, but can enhance anti-cancer therapy. Such agents are called chemosensitizers.

化学感作剤を用いた治療は、本発明によると、抗腫瘍剤および対応する化学感作剤の存在下において、抗腫瘍剤存在下ではあるが対応する化学感作剤が存在しない場合における治療の後の腫瘍サイズに比較して、腫瘍サイズが10%、好ましくは25%、好ましくは50%、より好ましくは75%、最も好ましくは100%低下した場合には、癌患者において治療的に有効である。   Treatment with a chemosensitizer is according to the invention treatment in the presence of an antitumor agent and the corresponding chemosensitizer in the presence of an antitumor agent but no corresponding chemosensitizer. If the tumor size is reduced by 10%, preferably 25%, preferably 50%, more preferably 75%, most preferably 100% compared to the subsequent tumor size, it is therapeutically effective in cancer patients It is.

本発明は、本明細書に開示したように、治療有効量の化学感作剤を医薬上許容される担体または賦形剤と組み合わせて含む、医薬組成物を提供する。本発明による化学感作剤は、局所的に、または静脈内、皮下、筋肉内、非経口的、腹腔内もしくは経口的のいずれかの全身性の方法で患者へ投与することができる。好ましくは、投与は、1以上の抗腫瘍剤の投与と共にまたはその投与前に全身性で行われる。好ましい実施形態では、抗腫瘍剤は、当技術分野においてよく知られており、そして本明細書に記載したようなプロトコールによって投与されるシスプラチンである。   The present invention provides a pharmaceutical composition comprising a therapeutically effective amount of a chemosensitizer in combination with a pharmaceutically acceptable carrier or excipient as disclosed herein. The chemosensitizer according to the present invention can be administered to a patient locally or in a systemic manner either intravenously, subcutaneously, intramuscularly, parenterally, intraperitoneally or orally. Preferably, administration is systemic with or prior to administration of one or more anti-tumor agents. In a preferred embodiment, the anti-tumor agent is cisplatin, which is well known in the art and is administered by a protocol as described herein.

経口投与のためには、本発明において有用な化学感作剤は一般に、錠剤もしくはカプセル剤の形態で、粉剤もしくは顆粒として、または水溶液もしくは懸濁液として、提供できる。経口投与のための錠剤には、不活性の希釈剤、崩壊剤、結合剤、潤沢剤、甘味剤、矯味剤、着色剤および保存剤等の医薬上許容される賦形剤と混合された活性成分を含むことができる。適切な不活性希釈剤には、炭酸ナトリウム、炭酸カルシウム、リン酸ナトリウム、リン酸カルシウム、および乳糖が含まれ、適切な崩壊剤はコーンスターチおよびアルギン酸である。結合剤にはでんぷんおよびゼラチンが含まれ、潤沢剤は、存在する場合には、一般にステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸またはタルクである。錠剤は、所望であれば、消化管内での吸収を遅延させるために、モノステアリン酸グリセリンまたはジステアリン酸グリセリン等の物質でコーティングされてよい。   For oral administration, chemosensitizers useful in the present invention can generally be provided in the form of tablets or capsules, as powders or granules, or as an aqueous solution or suspension. Tablets for oral administration are mixed with pharmaceutically acceptable excipients such as inert diluents, disintegrants, binders, lubricants, sweeteners, flavoring agents, coloring agents and preservatives. Ingredients can be included. Suitable inert diluents include sodium carbonate, calcium carbonate, sodium phosphate, calcium phosphate, and lactose, and suitable disintegrants are corn starch and alginic acid. Binders include starch and gelatin, and the lubricant, if present, is generally magnesium stearate, stearic acid or talc. Tablets may be coated with a substance such as glyceryl monostearate or glyceryl distearate, if desired, to delay absorption in the gastrointestinal tract.

経口投与するためのカプセル剤には、活性成分が固形希釈剤と混合されている硬質ゼラチンカプセル、および活性成分が水またはピーナッツ油、液状パラフィンもしくはオリーブ油等の油脂と混合されている軟質ゼラチンカプセルが含まれる。   Capsules for oral administration include hard gelatin capsules in which the active ingredient is mixed with a solid diluent, and soft gelatin capsules in which the active ingredient is mixed with water or fats such as peanut oil, liquid paraffin or olive oil. included.

皮下および静脈内使用のためには、本発明の化学感作剤は、適切なpHおよび等張性に緩衝剤で処理された無菌水溶液もしくは懸濁液に溶解させて提供できる。適切な水性賦形剤には、リンゲル液および等張性塩化ナトリウムが含まれる。本発明による水性懸濁液には、セルロース誘導体、アルギン酸ナトリウム、ポリビニル−ピロリドンおよびトラガカントゴム等の懸濁化剤、ならびにレシチン等の湿潤剤が含まれうる。水性懸濁液のための適切な保存剤には、p−ヒドロキシ安息香酸エチルおよびp−ヒドロキシ安息香酸n−プロピルが含まれる。   For subcutaneous and intravenous use, the chemosensitizers of the invention can be provided dissolved in a sterile aqueous solution or suspension treated with a buffer to an appropriate pH and isotonicity. Suitable aqueous excipients include Ringer's solution and isotonic sodium chloride. Aqueous suspensions according to the present invention may include suspending agents such as cellulose derivatives, sodium alginate, polyvinyl-pyrrolidone and tragacanth gum, and wetting agents such as lecithin. Suitable preservatives for aqueous suspensions include ethyl p-hydroxybenzoate and n-propyl p-hydroxybenzoate.

本発明による有用な化学感作剤はまた、リポソーム製剤として提示することもできる。   Useful chemosensitizers according to the present invention can also be presented as liposomal formulations.

一般に、適切な用量は、1日当たりレシピエントの体重1kg当たり0.01〜100mgの範囲内、好ましくは1日当たり体重1kg当たり0.2〜10mgの範囲内である。所望の用量は、好ましくは1日1回提供されるが、1日を通して適切な間隔をあけて2、3、4、5、6回以上の分割用量として投与することもできる。これらの分割用量は、例えば単位用量の剤形につき10〜1,500mg、好ましくは20〜1,000mg、および最も好ましくは50〜700mgの活性成分を含有する、単位用量剤形で投与できる。本発明による有用な化学感作剤の用量は、治療または予防される状態および使用される化学感作剤の性質に依存して変動するであろう。本発明に含まれる個別の化合物についての有効用量およびインビボ半減期の推定値は、本明細書に記載したマウスモデル等の動物モデルを使用したインビボ試験またはより大型の哺乳類への当該方法の適合に基づいて見積もられうる。   In general, a suitable dose is in the range of 0.01-100 mg / kg of recipient's body weight per day, preferably in the range of 0.2-10 mg / kg body weight per day. The desired dose is preferably provided once a day, but may be administered as 2, 3, 4, 5, 6 or more divided doses at appropriate intervals throughout the day. These divided doses can be administered in unit dosage forms containing, for example, 10 to 1,500 mg, preferably 20 to 1,000 mg, and most preferably 50 to 700 mg of active ingredient per unit dosage form. The dose of chemosensitizer useful according to the invention will vary depending on the condition being treated or prevented and the nature of the chemosensitizer used. Effective doses and in vivo half-life estimates for individual compounds included in the present invention are useful for in vivo testing using animal models such as the mouse model described herein or for adapting the method to larger mammals. Can be estimated based on

それらの個々の投与に加えて、本発明による有用な化合物は、本明細書に記載したように、他の知られている化学感作剤および抗腫瘍剤と併用して投与することができる。いずれにせよ、薬剤を投与する医師は、当技術分野において知られている癌活性の標準尺度を使用して観察された結果に基づいて、薬物投与の用量および時期を調整できる。   In addition to their individual administration, the compounds useful according to the present invention can be administered in combination with other known chemosensitizers and antitumor agents as described herein. In any case, the physician administering the drug can adjust the dose and timing of drug administration based on the results observed using standard measures of cancer activity known in the art.

抗腫瘍剤
抗腫瘍剤の非限定的例には、例えば抗微小管剤、トポイソメラーゼ阻害剤、代謝拮抗剤、有糸分裂阻害剤、アルキル化剤、挿入剤、シグナル伝達経路を妨害できる薬剤、アポトーシスを促進する薬剤、放射線療法、および他の腫瘍関連抗原に対する抗体(裸の抗体、免疫毒素および放射性コンジュゲート(radioconjugates)を含む)が含まれる。特定のクラスの抗癌剤の例を以下の通り詳細に提供する:例えばパクリタキセル、ビンクリスチン、ビンブラスチン、ビンデシン、ビノレルビン、タキソテレ等の抗チューブリン剤/抗微小管剤;例えばトポテカン、カンプトテシン、ドキソルビシン、エトポシド、ミトキサントロン、ダウノルビシン、イダルビシン、テニポシド、アムサクリン、エピルビシン、メルバロン、塩酸ピロキサントロン等のトポイソメラーゼI阻害剤;例えば5−フルオロウラシル(5−FU)、メトトレキセート、6−メルカプトプリン、6−チオグアニン、リン酸フルダラビン、シタラビン/Ara−C、トリメトレキセート、ゲムシタビン、アシビシン、アラノシン、ピラゾフリン、N−ホスホルアセチル−L−アスパラギン酸(すなわちPALA)、ペントスタチン、5−アザシチジン、5−アザ2’−デオキシシチジン、ara−A、クラドリビン、5−フルオロウリジン、FUDR、チアゾフリン、N−[5−[N−(3,4−ジヒドロ−2−メチル−4−オキソキナゾリン−6−イルメチル)−N−メチルアミノ]−2−テノイル]−L−グルタミン酸等の代謝拮抗剤;例えばシスプラチン、カルボプラチン、マイトマイシンC、BCNU(すなわちカルムスチン)、メルファラン、チオテパ、ブスルファン、クロラムブシル、プリカマイシン、ダカルバジン、リン酸イホスファミド、シクロホスファミド、ナイトロジェン・マスタード、ウラシル・マスタード、ピポブロマン、4−イポメノール等のアルキル化剤;例えばジヒドロレンペロン、スピロムスチンおよびデシペプチド等の他の作用機序を介して作用する薬剤;例えばインターフェロン等の抗腫瘍反応を強化する生物学的反応修飾剤;アクチノマイシンD等のアポトーシス剤;および、例えばタモキシフェン等の抗エストロゲン剤、または4’−シアノ−3−(4−フルオロフェニルスルホニル)−2−ヒドロキシ−2−メチル−3’−(トリフルオロメチル)プロピオンアニリド等の抗アンドロゲン剤のような抗ホルモン剤。
Non-limiting examples of antineoplastic agents antineoplastic agents, such as anti-microtubule agents, topoisomerase inhibitors, antimetabolites, mitotic inhibitors, alkylating agents, intercalating agents, agents capable of interfering with a signal transduction pathway, apoptosis , Drugs, and antibodies to other tumor-associated antigens (including naked antibodies, immunotoxins and radioconjugates). Examples of specific classes of anticancer agents are provided in detail as follows: eg antitubulin / antimicrotubule agents such as paclitaxel, vincristine, vinblastine, vindesine, vinorelbine, taxotere; eg topotecan, camptothecin, doxorubicin, etoposide, mitoxine Topoisomerase I inhibitors such as santron, daunorubicin, idarubicin, teniposide, amsacrine, epirubicin, melvalon, pyroxanthrone hydrochloride; for example 5-fluorouracil (5-FU), methotrexate, 6-mercaptopurine, 6-thioguanine, fludarabine phosphate Cytarabine / Ara-C, trimetrexate, gemcitabine, acivicin, alanosine, pyrazofurin, N-phosphorylacetyl-L-aspartic acid (ie PALA), pe Tostatin, 5-azacytidine, 5-aza 2′-deoxycytidine, ara-A, cladribine, 5-fluorouridine, FUDR, thiazofurin, N- [5- [N- (3,4-dihydro-2-methyl-4 -Oxoquinazolin-6-ylmethyl) -N-methylamino] -2-thenoyl] -L-glutamic acid and the like; for example cisplatin, carboplatin, mitomycin C, BCNU (ie carmustine), melphalan, thiotepa, busulfan, Alkylating agents such as chlorambucil, pricamycin, dacarbazine, ifosfamide phosphate, cyclophosphamide, nitrogen mustard, uracil mustard, pipbloman, 4-ipomenol; Agents that act via a mechanism of action; biological response modifiers that enhance anti-tumor responses such as interferon; apoptotic agents such as actinomycin D; and antiestrogens such as tamoxifen, or 4′-cyano Antihormonal agents such as antiandrogens such as -3- (4-fluorophenylsulfonyl) -2-hydroxy-2-methyl-3 '-(trifluoromethyl) propionanilide.

抗腫瘍剤は、本発明によると、抗腫瘍剤による治療開始前の腫瘍サイズに比較して、腫瘍サイズが10%、好ましくは25%、好ましくは50%、より好ましくは75%、最も好ましくは100%低下した場合には、癌患者において治療に役立つ。   The antitumor agent, according to the present invention, has a tumor size of 10%, preferably 25%, preferably 50%, more preferably 75%, most preferably compared to the tumor size before the start of treatment with the antitumor agent. If it falls 100%, it is useful for treatment in cancer patients.

また別の実施形態では、抗腫瘍剤は、本発明によると、癌患者が癌から解放されたままであれば、すなわち癌治療の開始後、好ましくは6ヵ月間、好ましくは1年間、より好ましくは2年間、および最も好ましくは5年間以上検出可能な腫瘍がなければ、治療的に有効である。   In yet another embodiment, the anti-tumor agent is according to the present invention preferably if the cancer patient remains released from the cancer, i.e. after the start of cancer treatment, preferably for 6 months, preferably for 1 year, more preferably If there is no detectable tumor for 2 years, and most preferably 5 years or more, it is therapeutically effective.

本発明によるファンコニ貧血/BRCA経路の阻害剤
ファンコニ貧血/BRCA経路の潜在的な阻害剤には、本明細書において定義したように、ファンコニ貧血/BRCA経路遺伝子またはタンパク質の発現または機能を崩壊させる生体分子が含まれるがそれらに限定されない。ファンコニ貧血/BRCA経路の潜在的な阻害剤には、ファンコニ貧血/BRCA経路遺伝子アンチセンス核酸(アンチセンス・ファンコニ貧血/BRCA経路遺伝子RNA、オリゴヌクレオチド、修飾オリゴヌクレオチド、RNAi)、ファンコニ貧血/BRCA経路遺伝子の優性ネガティブ突然変異体、ならびにファンコニ貧血/BRCA経路遺伝子の転写、mRNAプロセシング、mRNA輸送、タンパク質翻訳、タンパク質修飾、タンパク質輸送、核輸送およびファンコニ貧血/BRCAタンパク質複合体形成の阻害剤が含まれるが、それらに限定されない。
Inhibitors of Fanconi Anemia / BRCA Pathway According to the Invention Potential inhibitors of Fanconi anemia / BRCA pathway include organisms that disrupt expression or function of the Fanconi anemia / BRCA pathway gene or protein, as defined herein. Includes but is not limited to molecules. Potential inhibitors of Fanconi anemia / BRCA pathway include Fanconi anemia / BRCA pathway gene antisense nucleic acid (antisense Fanconi anemia / BRCA pathway gene RNA, oligonucleotide, modified oligonucleotide, RNAi), Fanconi anemia / BRCA pathway Includes dominant negative mutants of genes, and inhibitors of Fanconi anemia / BRCA pathway gene transcription, mRNA processing, mRNA transport, protein translation, protein modification, protein transport, nuclear transport, and Fanconi anemia / BRCA protein complex formation However, it is not limited to them.

最も好ましい実施形態では、本発明はFANC−D2ユビキチンE3リガーゼの低分子阻害剤を提供する。   In the most preferred embodiment, the present invention provides small molecule inhibitors of FANC-D2 ubiquitin E3 ligase.

本発明によるマイクロアレイ
癌治療薬または化学感作剤を同定するために、本発明はマイクロアレイの使用を提供する。
To identify a microarray cancer therapeutic or chemosensitizer according to the present invention, the present invention provides the use of a microarray.

ある実施形態では、本発明のマイクロアレイは、化学感作剤を同定するために使用される。   In certain embodiments, the microarrays of the invention are used to identify chemosensitizers.

別の実施形態では、本発明のマイクロアレイは、ファンコニ貧血/BRCA経路遺伝子内の癌関連性欠陥の存在について生検組織サンプルを試験するために使用される。   In another embodiment, the microarray of the invention is used to test a biopsy tissue sample for the presence of a cancer-related defect within a Fanconi anemia / BRCA pathway gene.

別の実施形態では、本発明のマイクロアレイは、ファンコニ貧血/BRCA遺伝子経路の阻害剤についてスクリーニングするために使用される。   In another embodiment, the microarrays of the invention are used to screen for inhibitors of Fanconi anemia / BRCA gene pathway.

別の実施形態では、本発明のマイクロアレイは、FANC−D2ユビキチンE3リガーゼの阻害剤についてスクリーニングするために使用される。   In another embodiment, the microarrays of the invention are used to screen for inhibitors of FANC-D2 ubiquitin E3 ligase.

別の実施形態では、本発明は、本明細書において定義したように、ファンコニ貧血/BRCA遺伝子経路内の癌関連性欠陥の存在についてスクリーニングする、癌を有するかまたは癌のリスクがある可能性がある患者に由来する生検組織サンプルを含む、組織マイクロアレイを提供する。好ましい実施形態では、本発明の組織マイクロアレイは、モノユビキチン化FANCD2−Lの存在についてスクリーニングするために使用される。   In another embodiment, the invention may have cancer or be at risk of cancer screening for the presence of a cancer-related defect within the Fanconi anemia / BRCA gene pathway, as defined herein. A tissue microarray is provided that includes a biopsy tissue sample from a patient. In a preferred embodiment, the tissue microarray of the invention is used to screen for the presence of monoubiquitinated FANCD2-L.

また別の実施形態では、本発明は、BRCA−1およびBRCA−2/FANCD−1癌関連性欠陥を有する患者由来の生検組織サンプルを含む、組織マイクロアレイを提供する。   In yet another embodiment, the present invention provides a tissue microarray comprising biopsy tissue samples from patients having BRCA-1 and BRCA-2 / FANCD-1 cancer-related defects.

また別の実施形態では、本発明は、BRCA−1およびBRCA−2/FANCD−1癌関連性欠陥を有していない患者由来の生検組織サンプルを含む、組織マイクロアレイを提供する。   In yet another embodiment, the present invention provides a tissue microarray comprising biopsy tissue samples from patients who do not have BRCA-1 and BRCA-2 / FANCD-1 cancer-related defects.

「配列決定アレイ(sequencing array)」は、臨床サンプル内の突然変異を探索するために、当該遺伝子の全オープンリーディングフレームの領域を含有する。「転写プロファイリングアレイ(transcriptional profiling array)」は、臨床サンプル内のmRNAの発現を測定するために、当該遺伝子の3’末端からの配列を有することができる。   A “sequencing array” contains a region of the entire open reading frame of the gene to search for mutations in a clinical sample. A “transcriptional profiling array” can have sequences from the 3 ′ end of the gene to measure mRNA expression in a clinical sample.

転写プロファイリングアレイを使用して、経路における遺伝子各々に対応するmRNAレベルを調べることができる。例えば、例えばFANCFに対応する転写産物の1つが低下する乳癌または卵巣癌は、FANCF発現の低下に起因するファンコニ貧血/BRCA経路における欠陥があることを示す。   A transcription profiling array can be used to examine the mRNA levels corresponding to each gene in the pathway. For example, breast cancer or ovarian cancer in which one of the transcripts corresponding to, for example, FANCF is reduced indicates that there is a defect in the Fanconi anemia / BRCA pathway due to reduced FANCF expression.

マイクロアレイの構築
マイクロアレイの基質
本発明のある実施形態では、マイクロアレイまたはアレイは、様々な分子的手法を通してマイクロアレイの取扱いを容易にする基質を含んでいる。本明細書で使用するように、「分子的手法(molecular procedure)」とは、マイクロアレイを抗体、核酸プローブ、酵素、色原体、標識等の検査試薬または分子プローブと接触させることを意味する。ある実施形態では、分子的手法は、複数のハイブリダイゼーション、インキュベーション、固定ステップ、温度の変化(4℃から100℃まで)、溶媒への曝露、および/または洗浄ステップを含んでいる。
Construction of microarray
Microarray Substrate In certain embodiments of the invention, the microarray or array includes a substrate that facilitates handling of the microarray through various molecular techniques. As used herein, “molecular procedure” means contacting a microarray with a test reagent such as an antibody, nucleic acid probe, enzyme, chromogen, label, or molecular probe. In certain embodiments, the molecular approach includes multiple hybridizations, incubations, fixation steps, temperature changes (from 4 ° C. to 100 ° C.), solvent exposure, and / or washing steps.

本発明のまた別の実施形態では、マイクロアレイは、生検組織サンプルをファンコニ貧血/BRCA経路の様々な潜在的阻害剤、癌治療薬または化学感作剤に曝露させることを容易にするための基質を含んでいる。   In yet another embodiment of the invention, the microarray is a substrate for facilitating exposure of a biopsy tissue sample to various potential inhibitors of the Fanconi anemia / BRCA pathway, cancer therapeutics or chemosensitizers. Is included.

本発明のある実施形態では、マイクロアレイの基質は溶媒耐性である。本発明の別の実施形態では、基質は透明である。基質は、粒子、ストランド、沈降物、ゲル、シート、チューブ、球、ビーズ、容器、キャピラリー、パッド、スライス、フィルム、プレート、スライド、チップ等として存在する、生物学的、非生物学的、有機、無機、またはこれらのいずれかの組み合わせであってよい。基質は、好ましくは平坦または平面状であるが、別の様々な表面構造を取ってもよい。基質は、重合化ラングミュア・ブロジェット(Langmuir Blodgett)膜、機能化ガラス、Si、Ge、GaAs、GaP、Si0、SIN4、変性シリコン、またはその他の非多孔性基質;ポリオレフィン、ポリアミド、ポリアクリルアミド、ポリエステル、ポリアクリルエステル、ポリカーボネート、ポリテトラフルオロエチレン、ポリ酢酸ビニル等のプラスチック;ならびに、充填剤(ガラス充填剤等)、増量剤、安定剤、および/または酸化防止剤を含有するプラスチック組成物;セルロイド、セロファンもしくはウレアホルムアルデヒド樹脂、または酢酸セルロース、エチルセルロース等の他の合成樹脂、または他の透明ポリマーであってよい。他の基質材料は、本開示を検討すれば当業者には容易に明白になるであろう。 In certain embodiments of the invention, the substrate of the microarray is solvent resistant. In another embodiment of the invention, the substrate is transparent. Substrates exist as particles, strands, sediments, gels, sheets, tubes, spheres, beads, containers, capillaries, pads, slices, films, plates, slides, chips, biological, non-biological, organic , Inorganic, or any combination thereof. The substrate is preferably flat or planar, but may take on a variety of other surface structures. Substrate is polymerized Langmuir-Blodgett (Langmuir Blodgett) film, functionalized glass, Si, Ge, GaAs, GaP , Si0 2, SIN4, modified silicone or other non-porous substrates; polyolefins, polyamides, polyacrylamides, Plastics such as polyester, polyacrylic ester, polycarbonate, polytetrafluoroethylene, polyvinyl acetate; and plastic compositions containing fillers (such as glass fillers), extenders, stabilizers, and / or antioxidants; It may be a celluloid, cellophane or urea formaldehyde resin, or other synthetic resin such as cellulose acetate, ethyl cellulose, or other transparent polymer. Other substrate materials will be readily apparent to those of skill in the art upon reviewing the present disclosure.

ある実施形態では、マイクロアレイ基質は剛性である;しかしながら、別の実施形態では、プロファイルアレイ基質は半剛性または柔軟性である(例えば、ポリカーボネート、酢酸セルロース、ポリ塩化ビニル等)。また別の実施形態では、アレイ基質は光学的に不透明であり、実質的には非蛍光性である。ナイロンまたはニトロセルロース膜もまたアレイ基質として使用でき、ポリカーボネート、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリスルホン、セルロースとニトロセルロースの混合エステル等が含まれる。   In some embodiments, the microarray substrate is rigid; however, in other embodiments, the profile array substrate is semi-rigid or flexible (eg, polycarbonate, cellulose acetate, polyvinyl chloride, etc.). In yet another embodiment, the array substrate is optically opaque and substantially non-fluorescent. Nylon or nitrocellulose membranes can also be used as array substrates, including polycarbonate, polyvinylidene fluoride (PVDF), polysulfone, mixed esters of cellulose and nitrocellulose, and the like.

基質のサイズおよび形状は、一般に様々であってよい。基質は、円板形、四角形、球形、円形等の便宜的な形状を有していてよい。しかしながら、好ましくは、基質は顕微鏡のステージ上に完全に適合する。1つの実施形態では、プロファイルアレイ基質は平面状である。本発明のある実施形態では、マイクロアレイ基質は1インチ×3インチ、77×50mm、または22×50mmである。本発明の別の実施形態では、マイクロアレイ基質は少なくとも10〜200mm×10〜200mmである。   The size and shape of the substrate can generally vary. The substrate may have a convenient shape such as a disc shape, a quadrangle, a sphere, or a circle. Preferably, however, the substrate fits perfectly on the microscope stage. In one embodiment, the profile array substrate is planar. In certain embodiments of the invention, the microarray substrate is 1 inch × 3 inches, 77 × 50 mm, or 22 × 50 mm. In another embodiment of the invention, the microarray substrate is at least 10-200 mm x 10-200 mm.

基質の追加的な特徴
本発明のある実施形態では、基質は、識別因子(例、色鉛筆またはクレヨンのマーク、エッチングされたマーク、標識、バーコード、無線信号または電気信号を送信するためのマイクロチップ等)を配置するための場所を含んでいる。1つの実施形態では、その場所はすりガラスを含んでいる。ある実施形態では、マイクロチップは、同一性およびアレイ上のサブ位置のアドレスに関連する、および/または、例えば予後、診断、病歴、家族の病歴、薬物療法、死亡年齢および死因等の組織が採取された個人に関する情報を含む、保存された情報を含んでいるかまたはそれらにアクセスすることができるプロセッサーと連絡している。
Additional features of the substrate In certain embodiments of the invention, the substrate is a microchip for transmitting an identification factor (e.g., colored pencil or crayon mark, etched mark, sign, bar code, radio signal or electrical signal). Etc.) including a place to place. In one embodiment, the location includes ground glass. In certain embodiments, the microchip is associated with identity and sub-location addresses on the array and / or collected by tissues such as prognosis, diagnosis, medical history, family medical history, drug therapy, age of death and cause of death Communicating with a processor that contains or has access to stored information, including information about the person who has been placed.

サブ位置
マイクロアレイは複数のサブ位置を含んでいる。各サブ位置は、それらと安定性に結び付いている(例えば、少なくとも1つの分子的手法に曝露させた後に別のサブ位置に比較してその位置を保持することができる)組織を含んでいる。ある実施形態では、組織は、細胞レベル下の特徴(例えば、核、無傷細胞膜、オルガネラ、および/または他の細胞学的特徴)を識別するために少なくとも顕微鏡下で視認できる、すなわち組織が溶解していない、実質的に無傷の形態学的特徴を有する組織である。
The sub-position microarray includes a plurality of sub-positions. Each sub-position contains tissue associated with them (eg, that position can be retained relative to another sub-position after exposure to at least one molecular approach). In certain embodiments, the tissue is visible at least under a microscope to distinguish subcellular features (eg, nuclei, intact cell membranes, organelles, and / or other cytological features), ie, the tissue is lysed. Tissue with substantially intact morphological characteristics.

本発明のある実施形態では、マイクロアレイは2〜1,000個のサブ位置を含んでいる。また別の実施形態では、マイクロアレイは2、5、10、20、25、30、45、50、55、60、65、75、100、150、200、250、500、550、600、650、700、750、800、850、900、950または1,000個以上のサブ位置を含んでいる。本発明のある実施形態では、各サブ位置は2〜10mm離れている。本発明のまた別の実施形態では、各サブ位置は、20〜600mmである少なくとも1つの寸法を含んでいる。サブ位置は、あらゆるパターンで構成されてよく、そして各サブ位置は一般にあらゆる形状(四角形、円形、楕円形、長円形、円板形、長方形、三角形等)であってよい。   In some embodiments of the invention, the microarray includes 2-1,000 sub-positions. In yet another embodiment, the microarray is 2, 5, 10, 20, 25, 30, 45, 50, 55, 60, 65, 75, 100, 150, 200, 250, 500, 550, 600, 650, 700. , 750, 800, 850, 900, 950 or more than 1,000 sub-positions. In some embodiments of the invention, each sub-position is 2-10 mm apart. In yet another embodiment of the invention, each sub-position includes at least one dimension that is 20-600 mm. The sub-positions can be configured in any pattern, and each sub-position can generally be any shape (square, circular, elliptical, oval, disk-shaped, rectangular, triangular, etc.).

好ましい実施形態では、サブ位置は、組織タイプに関する各サブ位置の同定がアレイ探知装置の使用によって確実にできるように、規則的繰り返しパターン(例、行および列)で配置されている。ある実施形態では、アレイ探知装置は、各形状がアレイ内の各サブ位置の形状に対応する複数の形状を有しており、アレイ上の各サブ位置と同一の関係を維持しているテンプレートである。アレイ探知装置は、使用者が固有の座標によってアレイ上のサブ位置を容易に同定できる座標によってマークされる。本発明のある実施形態では、アレイ探知装置は透明なシート(例、プラスチック、アセテート等)である。本発明の別の実施形態では、アレイ探知装置は、それぞれの穴が形状およびアレイ上の各サブ位置への位置に対応する、複数の穴を含むシートである。   In a preferred embodiment, the sub-positions are arranged in a regular repeating pattern (eg, rows and columns) to ensure the identification of each sub-position with respect to tissue type can be ensured by use of an array detector. In one embodiment, the array detector is a template that has a plurality of shapes, each shape corresponding to the shape of each sub-position in the array, and maintains the same relationship with each sub-position on the array. is there. The array detector is marked with coordinates that allow the user to easily identify sub-positions on the array with unique coordinates. In some embodiments of the invention, the array detector is a transparent sheet (eg, plastic, acetate, etc.). In another embodiment of the present invention, the array detector is a sheet that includes a plurality of holes, each hole corresponding to a shape and position to each sub-position on the array.

ある側面では、本発明はアレイを提供するが、ここで前記アレイを含む化合物は、例えばロボット型GMS417アレイヤー(Affymetrix社、カリフォルニア州)を使用してスポッティングされるように、固体支持体上にスポッティングされる。あるいは、スポッティングは、コンタクトプリンティング技術または当技術分野において知られている他の方法を使用して実施できる。   In one aspect, the invention provides an array, wherein the compound comprising the array is spotted on a solid support, such as spotted using a robotic GMS417 arrayer (Affymetrix, CA). Is done. Alternatively, spotting can be performed using contact printing techniques or other methods known in the art.

本発明によるマイクロアレイのタイプ
低分子アレイ
本発明の低分子マイクロアレイもしくはアレイでは、低分子は固体支持体の表面と安定的に結び付いており、このとき支持体は柔軟性または剛性の固体支持体であってよい。「安定的に結び付いている(stably associated)」とは、各低分子が結合および洗浄条件下で固体支持体に比して固有の位置を維持することを意味する。そこで、サンプルは支持体表面と非共有的または共有的に安定的に結び付いている。非共有的結合の例には、非特異的吸着、静電的相互作用(例、イオン対相互作用)に基づく結合、疎水性相互作用、水素結合相互作用、支持体表面に共有的に付着した特異的結合対メンバーを介しての特異的結合などが含まれる。共有結合の例には、低分子と剛性支持体の表面上に存在する官能基(例、−−OH)との間で形成された共有結合が含まれ、このとき前記官能基は天然型であってよい。基質の表面には、好ましくはリンカー分子の層を備えることができるが、リンカー分子は本発明の要求される要素でないことが理解されるであろう。リンカー分子は、好ましくは、本発明のおよび基質上の低分子が低分子に結合および前記基質に曝露された分子と自由に相互作用するために十分な長さである。
Microarray types according to the invention
Small molecule array In the small molecule microarray or array of the present invention, the small molecule is stably associated with the surface of the solid support, wherein the support may be a flexible or rigid solid support. “Stablely associated” means that each small molecule maintains a unique position relative to a solid support under binding and wash conditions. Thus, the sample is stably and non-covalently or covalently associated with the support surface. Examples of non-covalent binding include non-specific adsorption, binding based on electrostatic interactions (eg, ion-pair interactions), hydrophobic interactions, hydrogen bonding interactions, covalently attached to the support surface Specific binding via a specific binding pair member and the like are included. Examples of covalent bonds include covalent bonds formed between a small molecule and a functional group (eg, --OH) present on the surface of the rigid support, where the functional group is in its native form. It may be. It will be understood that although the surface of the substrate can preferably be provided with a layer of linker molecules, the linker molecules are not a required element of the present invention. The linker molecule is preferably of sufficient length for the small molecules of the invention and on the substrate to bind freely to and interact with molecules exposed to the substrate.

各組成物中に存在する低分子の量は、前記アレイが使用されるアッセイ中に標的低分子の適正な結合および検出を提供するのに十分であろう。一般に、アレイの固体支持体と安定的に結び付いている各低分子の量は、少なくとも約0.1pg、好ましくは少なくとも約0.5pg、およびより好ましくは少なくとも約1pgであるが、このときこの量は1,000pg以上と多くてもよいが、通常は約100pgを超えない。好ましい実施形態では、マイクロアレイは1、2、5、7、10、15または20低分子/cm以上を超える密度を有する。 The amount of small molecule present in each composition will be sufficient to provide proper binding and detection of the target small molecule during the assay in which the array is used. Generally, the amount of each small molecule that is stably associated with the solid support of the array is at least about 0.1 pg, preferably at least about 0.5 pg, and more preferably at least about 1 pg, but this amount May be as high as 1,000 pg or more, but usually does not exceed about 100 pg. In preferred embodiments, the microarray has a density greater than 1, 2, 5, 7, 10, 15 or 20 small molecules / cm 2 or more.

組織マイクロアレイ
本発明の好ましい実施形態では、マイクロアレイもしくはアレイは、ヒト組織サンプルを含む。本発明によるマイクロアレイは、各サブ位置が少なくとも1つの既知の生物学的特徴(例、組織タイプ等)を有する組織サンプルを含む、複数のサブ位置を含む。本発明の好ましい実施形態では、複数のサブ位置は様々な腫瘍病期にある癌性組織を含む。
Tissue Microarray In a preferred embodiment of the invention, the microarray or array comprises a human tissue sample. A microarray according to the present invention includes a plurality of sub-locations, each containing a tissue sample having at least one known biological characteristic (eg, tissue type, etc.). In a preferred embodiment of the invention, the plurality of sub-locations comprises cancerous tissue in various tumor stages.

本発明のある実施形態では、個々のサブ位置にある癌性細胞は基礎をなす癌または癌を有する素因を有する個人由来である。   In certain embodiments of the invention, the cancerous cells in the individual sub-locations are from an underlying cancer or an individual who is predisposed to have cancer.

本発明のある実施形態では、個々のサブ位置にある癌性細胞は、BRCA−1および/またはFANCD1/BRCA−2遺伝子内の癌関連性欠陥を有する個人由来である。   In certain embodiments of the invention, the cancerous cells in individual sub-locations are from individuals with a cancer-related defect in the BRCA-1 and / or FANCD1 / BRCA-2 genes.

ある実施形態では、マイクロアレイは、単一患者由来の癌性細胞を含む少なくとも1つのサブ位置を含み、そして同一患者由来の他の組織および器官からの細胞を含む複数のサブ位置を含む。別の実施形態では、全員が同一の病理が原因で死亡した複数の個人由来、または同一薬剤を用いて治療されている個人(疾患から回復した、および/または回復していない個人を含む)由来の細胞を含むマイクロアレイが提供される。   In certain embodiments, the microarray includes at least one sub-location that includes cancerous cells from a single patient and includes a plurality of sub-locations that include cells from other tissues and organs from the same patient. In another embodiment, from multiple individuals who all died due to the same pathology, or from individuals being treated with the same drug, including individuals who have recovered from and / or have not recovered from the disease A microarray comprising a plurality of cells is provided.

本発明の別の実施形態では、マイクロアレイは癌に加えて、形質を共有する個人由来の細胞を含む複数のサブ位置を含む。本発明のある実施形態では、共有する形質は性別、年齢、病理、病理への素因、感染性疾患(例、HIV)への曝露、血縁関係、同一疾患に起因する死亡、同一薬剤による治療、化学療法または照射療法への曝露、ホルモン療法への曝露、手術への曝露、同一環境条件への曝露、同一の遺伝的変化または変化群、同一遺伝子または同一遺伝子群の発現である。   In another embodiment of the present invention, the microarray includes a plurality of sub-locations that include cells from individuals who share traits in addition to cancer. In certain embodiments of the invention, the shared trait is gender, age, pathology, predisposition to pathology, exposure to infectious disease (eg, HIV), relatedness, death from the same disease, treatment with the same drug, Exposure to chemotherapy or radiation therapy, exposure to hormonal therapy, exposure to surgery, exposure to the same environmental conditions, identical genetic changes or groups of changes, expression of the same genes or groups of genes.

本発明のまた別の実施形態では、マイクロアレイの各サブ位置は癌の家族歴を共有する家系の様々なメンバー(例えば兄弟姉妹、双生児、従兄弟(従姉妹)、母親、父親、祖母、祖父、伯父(叔父)、伯母(叔母)等からなる群から選択される)由来の細胞を含む。本発明のまた別の実施形態では、「家系マイクロアレイ(pedigree microarray)」は環境が適合した対照(例、夫、妻、養子、継父・継母等)を含む。本発明のさらにまた別の実施形態では、マイクロアレイは、例えば過体重の喫煙者、末梢血管疾患のある糖尿病患者、疾患(例、鎌状赤血球貧血、テイ・サックス病、重症複合型免疫不全症)への特定素因を有する個人等の、対象となる特定患者の人口統計上の集団を表す複数の形質の反映であるが、このとき各群に含まれる個人は癌を有する。   In yet another embodiment of the present invention, each sub-location of the microarray includes various members of the family that share a family history of cancer (eg, siblings, twins, cousins (cousins), mother, father, grandmother, grandfather, uncle ( Cell) derived from a group consisting of (uncle), aunt (aunt) and the like. In yet another embodiment of the invention, a “pedigree microarray” includes environmentally matched controls (eg, husband, wife, adopted child, stepfather / stepmother, etc.). In yet another embodiment of the invention, the microarray is, for example, an overweight smoker, a diabetic patient with peripheral vascular disease, a disease (eg, sickle cell anemia, Tay-Sachs disease, severe combined immunodeficiency). This is a reflection of a plurality of traits that represent a demographic population of a particular patient of interest, such as an individual with a specific predisposition to, but at this time the individuals included in each group have cancer.

本発明の好ましい実施形態では、マイクロアレイはヒト生検組織を含む。   In a preferred embodiment of the present invention, the microarray includes human biopsy tissue.

本明細書に開示したFANCD2−/−。1つの実施形態では、マイクロアレイはそのようなマウス由来の複数の組織を含んでいる。本発明の別の実施形態では、マイクロアレイは、本明細書に開示したFANCD2−/−であり、そして癌治療(例、薬物、抗体、タンパク質療法、遺伝子療法、アンチセンス療法等)で治療されている、マウス由来の組織を含む。   FANCD2 − / − as disclosed herein. In one embodiment, the microarray includes a plurality of tissues from such mice. In another embodiment of the invention, the microarray is FANCD2 − / − as disclosed herein and is treated with a cancer treatment (eg, drug, antibody, protein therapy, gene therapy, antisense therapy, etc.). Including mouse-derived tissue.

化学感作剤および新規癌治療薬のスクリーニング
本発明のマイクロアレイは、化学感作剤および癌治療薬をスクリーニングするために使用される。使用されるスクリーニング方法は、実施例15および16に開示した。
Screening for chemosensitizers and novel cancer therapeutics The microarrays of the present invention are used to screen for chemosensitizers and cancer therapeutics. The screening method used is disclosed in Examples 15 and 16.

化学感作剤への耐性の測定
シスプラチンにより治療される腫瘍細胞内のFANCF遺伝子のメチル化は、FANCF遺伝子発現の抑制を生じさせ、そしてこれにより腫瘍細胞のDNA損傷修復機構の崩壊を引き起こし、シスプラチンへの耐性を生じさせる。このため本発明は、ファンコニ貧血/BRCA経路遺伝子のいずれかのメチル化状態の決定方法を提供する(実施例19を参照)。好ましい実施形態では、本発明は、1以上の化学療法用化合物への腫瘍の耐性の程度の測定値としてファンコニ貧血/BRCA遺伝子のメチル化状態を決定するために、1以上の化学療法用化合物を用いて治療されている患者由来の生検組織サンプルのマイクロアレイを提供する。遺伝子のDNAメチル化を測定する方法は、当技術分野においてよく知られている(米国特許第6,200,756号;第6,331,393号;第6,251,594を参照)。
Measurement of resistance to chemosensitizer Methylation of the FANCF gene in tumor cells treated with cisplatin results in suppression of FANCF gene expression and thereby disrupts the DNA damage repair mechanism of the tumor cells, Give rise to tolerance. Thus, the present invention provides a method for determining the methylation status of any of the Fanconi anemia / BRCA pathway genes (see Example 19). In a preferred embodiment, the present invention uses one or more chemotherapeutic compounds to determine the methylation status of Fanconi anemia / BRCA gene as a measure of the degree of tumor resistance to one or more chemotherapeutic compounds. A microarray of biopsy tissue samples from a patient being treated is provided. Methods for measuring DNA methylation of genes are well known in the art (see US Pat. Nos. 6,200,756; 6,331,393; 6,251,594).

本発明によるキット
本発明は、化学感作剤および癌治療薬についてスクリーニングするために有用なキット、ならびにファンコニ貧血/BRCA遺伝子経路における癌関連性欠陥に関係する、癌または癌に対する素因について診断するために有用なキットを提供する。本発明による有用なキットには、ファンコニ貧血/BRCA経路の単離FANCD2ポリヌクレオチドプライマー対、プローブおよび阻害剤ならびにFANCD2−特異的抗体が含まれる。さらに、このキットは対照の非メチル化FANCD2遺伝子を含有することができる。また別の実施形態では、本発明によるキットは卵巣癌の腫瘍細胞系を含有することができる。本発明によるすべてのキットは、上記の品目または品目の組み合わせおよびそのためのパッケージング材料を含む。キットにはまた、取扱説明書が含まれる。
Kits According to the Invention The present invention is a kit useful for screening for chemosensitizers and cancer therapeutics, and for diagnosing a cancer or predisposition to cancer associated with a cancer-related defect in the Fanconi anemia / BRCA gene pathway. Useful kits are provided. Useful kits according to the invention include isolated FANCD2 polynucleotide primer pairs, probes and inhibitors of the Fanconi anemia / BRCA pathway, and FANCD2-specific antibodies. In addition, the kit can contain a control unmethylated FANCD2 gene. In yet another embodiment, a kit according to the invention may contain an ovarian cancer tumor cell line. All kits according to the present invention comprise the above items or combinations of items and packaging materials therefor. The kit also includes instructions for use.

本発明は以下の実施例を参照しながら説明するが、これらの実施例は例示するために提供するものであり、決して本発明を限定することを意図していない。当技術分野において知られている標準的な技術または以下に詳細に記載する技術を利用した。   The present invention will be described with reference to the following examples, which are provided by way of illustration and are not intended to limit the invention in any way. Standard techniques known in the art or the techniques described in detail below were utilized.

実施例
実施例1:実施例2〜8で使用した実験プロトコル
細胞系および培養条件。エプスタイン・バーウイルス(EBV)形質転換リンパ芽球は15%熱不活化ウシ胎仔血清(FCS)を添加したRPMI培地中で維持し、5%COを含有する37℃の加湿大気中で増殖させた。対照リンパ芽球系(PD7)およびFAリンパ芽球系(FA−A(HSC72)、FA−C(PD−4)、FA−D(PD−20)、FA−F(EUFA121)、およびFA−G(EUFA316))については以前に記載されている(de Winterら,Nat.Genet.,(1998)、vol.20、p281〜283)(Whitneyら,Nat.Genet.,(1995)vol.11、341〜343)(Yamashitaら,P.N.A.S.,(1994)vol.91、6712〜6716)(de Winterら,Am.J.Hum.Genet.,(2001)、vol.57、1306〜1308)。PD81は、FA−A患者由来のリンパ芽球細胞系である。SV40形質転換FA線維芽細胞のGM6914、PD426、FAG326SVおよびPD20FならびにHeLa細胞は、15%FCSを添加したDMEM中で増殖させた。FA細胞(リンパ芽球および線維芽細胞の両方)は、対応するFANC cDNAを含有するpMMPレトロウイルスベクターを用いて機能的に相補化し、そして機能的相補性はMMCアッセイによって確認した(Garcia−Higueraら,Mol.Cell.Biol.,(1999)vol.19、p4866〜4873)(Kuangら,Blood,(2000),vol.96、p1625〜1632)。
Example
Example 1: Experimental protocol used in Examples 2-8 Cell line and culture conditions. Epstein-Barr virus (EBV) transformed lymphoblasts are maintained in RPMI medium supplemented with 15% heat-inactivated fetal calf serum (FCS) and grown in a humidified atmosphere at 37 ° C. containing 5% CO 2. It was. Control lymphoblastic line (PD7) and FA lymphoblastic lineage (FA-A (HSC72), FA-C (PD-4), FA-D (PD-20), FA-F (EUFA121)), and FA- G (EUFA316)) has been previously described (de Winter et al., Nat. Genet., (1998), vol. 20, p281-283) (Whitney et al., Nat. Genet., (1995) vol.11. 341-343) (Yamashita et al., PNS AS, (1994) vol. 91, 6712-6716) (de Winter et al., Am. J. Hum. Genet., (2001), vol. 57). 1306-1308). PD81 is a lymphoblast cell line derived from a FA-A patient. SV40 transformed FA fibroblasts GM6914, PD426, FAG326SV and PD20F and HeLa cells were grown in DMEM supplemented with 15% FCS. FA cells (both lymphoblasts and fibroblasts) were functionally complemented with the pMMP retroviral vector containing the corresponding FANC cDNA, and functional complementation was confirmed by the MMC assay (Garcia-Higuera Et al., Mol.Cell.Biol., (1999) vol.19, p4866-4873) (Kuang et al., Blood, (2000), vol.96, p1625-1632).

細胞周期の同調化。HeLa細胞、GM6914細胞、およびpMMP−FANCAレトロウイルスを用いて補正したGM6914細胞は、小さな変更を加えて、以前に記載された二重チミジンブロック法によって同調化した(Kupferら,Blood,(1997)、vol.90、p1047〜1054)。簡単に言えば、細胞は、G1/S境界期で細胞周期を停止させるために、2mMチミジンを用いて18時間、チミジン無含有培地を用いて10時間、および追加の2mMチミジンを用いて18時間処理した。細胞はPBSを用いて2回洗浄し、次にDMEM+15%FCS中に遊離させ、種々の時間間隔で分析した。   Cell cycle synchronization. HeLa cells, GM6914 cells, and GM6914 cells corrected with pMMP-FANCA retrovirus were synchronized by the previously described double thymidine block method with minor modifications (Kupfer et al., Blood, (1997). , Vol. 90, p1047-1054). Briefly, cells are 18 hours with 2 mM thymidine, 10 hours with thymidine-free medium, and 18 hours with additional 2 mM thymidine to arrest the cell cycle at the G1 / S boundary phase. Processed. Cells were washed twice with PBS, then released in DMEM + 15% FCS and analyzed at various time intervals.

あるいは、HeLa細胞は、後期G1期において同調化させるために0.5mMミモシン(Sigma)を用いて24時間処理し(Krude,1999)、PBSを用いて2回洗浄し、DMEM+15%FCS中に遊離させた。M期における同調化のためには、ノコダゾールブロック法を使用した(Ruffnerら,Mol.Cell.Biol.,(1999)、vol.19、p4843〜4854)。細胞は0.1μg/mLノコダゾール(Sigma)を用いて15時間処理し、そして非付着性細胞はPBSを用いて2回洗浄し、DMEM+15%FCS中で再プレーティングした。   Alternatively, HeLa cells are treated with 0.5 mM mimosine (Sigma) for 24 hours to synchronize in late G1 phase (Krude, 1999), washed twice with PBS and released in DMEM + 15% FCS I let you. The nocodazole block method was used for synchronization in the M phase (Ruffner et al., Mol. Cell. Biol., (1999), vol. 19, p4843-4854). Cells were treated with 0.1 μg / mL nocodazole (Sigma) for 15 hours, and non-adherent cells were washed twice with PBS and re-plated in DMEM + 15% FCS.

細胞周期の分析。トリプシン処理細胞を0.5mLのPBS中に再懸濁させ、5mLの氷温エタノールを加えることにより固定した。次に細胞は1%ウシ血清アルブミン分画V(1%BSA/PBS)(Sigma)を含むPBSを用いて2回洗浄し、0.24mLの1%BSA/PBS中に再懸濁させた。38mMクエン酸ナトリウム(pH7.0)および30μLの10mg/mL DNaseフリーRNaseA(Sigma)中に溶解させた30μLの500μ/mLヨウ化プロピジウム(Sigma)を加えた後、サンプルを37℃で30分間インキュベートした。FACScan(Beckton Dickinson)によりDNA含量を測定し、データをCellQuestおよびModfit LTプログラム(Becton Dickinson)によって分析した。   Cell cycle analysis. Trypsinized cells were resuspended in 0.5 mL PBS and fixed by adding 5 mL ice-cold ethanol. The cells were then washed twice with PBS containing 1% bovine serum albumin fraction V (1% BSA / PBS) (Sigma) and resuspended in 0.24 mL of 1% BSA / PBS. After adding 30 μL of 500 μ / mL propidium iodide (Sigma) dissolved in 38 mM sodium citrate (pH 7.0) and 30 μL of 10 mg / mL DNase-free RNase A (Sigma), the sample was incubated at 37 ° C. for 30 minutes did. DNA content was measured by FACScan (Beckton Dickinson) and data was analyzed by CellQuest and Modfit LT program (Becton Dickinson).

抗FANCD2抗血清の生成。FANCD2に対するウサギポリクローナル抗血清は、抗原源としてGST−FANCD2(N末端)融合タンパク質を使用して生成した。5’フラグメントは、プライマー(配列番号95)DF4EcoRI(5’AGCCTCgaattcGTTTCCAAAAGAAGACTGTCA−3’)および(配列番号96)DR816Xh(5’−GGTATCctcgagTCAAGACGACAACTTATCCATCA−3’)を用いて、完全長FANCD2 cDNAからポリメラーゼ連鎖反応(PCR)によって増幅させた。結果として生じた、FANCD2ポリペプチドのアミノ末端272アミノ酸をコードする841bpのPCR産物は、EcoRI/XhoIを用いて消化し、プラスミドpGEX4T−1(Pharmacia)のEcoRI/XhoI部位内にサブクローニングした。予想サイズが(54kD)のGST−FANCD2(N−末端)融合タンパク質を大腸菌(E.coli)株DH5γ中で発現させ、グルタチオン−S−セファロースで精製し、ニュージーランドホワイト・ウサギを免役するために使用した。FANCD2特異的免疫抗血清は、GSTタンパク質を装填したAminoLink Plusカラム(Pierce)を通過させ、そしてGST−FANCD2(N−末端)融合タンパク質を装填したAminoLink Plusカラムを通過させることによりアフィニティー精製した。   Generation of anti-FANCD2 antiserum. Rabbit polyclonal antisera against FANCD2 was generated using GST-FANCD2 (N-terminal) fusion protein as the antigen source. The 5 ′ fragment was obtained from the full-length PCR polymerase using the primers (SEQ ID NO: 95) DF4EcoRI (5′AGCCTCgaattcGTTCTCAAAAGAAGACTGTCA-3 ′) and (SEQ ID NO: 96) DR816Xh (5′-GGTATCctcgagTCAAGACGACACTTATCCATCA-3 ′) ). The resulting 841 bp PCR product encoding the amino terminal 272 amino acids of the FANCD2 polypeptide was digested with EcoRI / XhoI and subcloned into the EcoRI / XhoI site of plasmid pGEX4T-1 (Pharmacia). A GST-FANCD2 (N-terminal) fusion protein of expected size (54 kD) is expressed in E. coli strain DH5γ, purified with glutathione-S-Sepharose and used to immunize New Zealand white rabbits did. FANCD2-specific immune antisera were affinity purified by passing through an AminoLink Plus column (Pierce) loaded with GST protein and through an AminoLink Plus column loaded with GST-FANCD2 (N-terminal) fusion protein.

抗FANCD2 MoAbsの生成。2つの抗FANCD2モノクローナル抗体を以下の通りに生成した。Balb/cマウスはGST−FANCD2(N−末端)融合タンパク質を用いて免役したが、これはFANCD2に対するウサギポリクローナル抗血清(E35)を生成するために使用したものと同一の融合タンパク質であった。動物は融合前4日間にわたり免疫原を用いて追加免役し、脾細胞を採取し、骨髄腫細胞を用いたハイブリダイゼーションを実施した。ハイブリドーマ上清を収集し、初期スクリーンとして標準ELISAアッセイを使用し、二次スクリーンとしてFANCD2の免疫ブロット分析法を使用してアッセイした。その後の研究のために、2つの抗ヒトFANCD2モノクローナル抗体(MoAbs)(FI17およびFI14)を選択した。2つの陽性細胞系由来のハイブリドーマ上清は、遠心により清澄化した。上清はウェスタンブロット法のためのMoAbsとして使用した。MoAbsはIgGに対するアフィニティーカラムを使用して精製した。MoAbsは、リン酸緩衝生理食塩水(PBS)中の0.5mg/mLストックとして保管した。抗HA抗体(HA.11)はBabco製であった。   Generation of anti-FANCD2 MoAbs. Two anti-FANCD2 monoclonal antibodies were generated as follows. Balb / c mice were immunized with a GST-FANCD2 (N-terminal) fusion protein, which was the same fusion protein used to generate rabbit polyclonal antiserum (E35) to FANCD2. Animals were boosted with immunogen for 4 days prior to fusion, splenocytes were harvested, and hybridization with myeloma cells was performed. Hybridoma supernatants were collected and assayed using a standard ELISA assay as an initial screen and FANCD2 immunoblot analysis as a secondary screen. Two anti-human FANCD2 monoclonal antibodies (MoAbs) (FI17 and FI14) were selected for subsequent studies. Hybridoma supernatants from two positive cell lines were clarified by centrifugation. The supernatant was used as MoAbs for Western blotting. MoAbs were purified using an affinity column for IgG. MoAbs were stored as a 0.5 mg / mL stock in phosphate buffered saline (PBS). Anti-HA antibody (HA.11) was from Babco.

免疫ブロッティング。細胞は1×サンプルバッファー(50mMのTris−HC1(pH6.8)、86mMの2−メルカプトエタノール、2%ドデシル硫酸ナトリウム(SDS))を用いて溶解させ、5分間沸騰させ、そして7.5%ポリアクリルアミドSDSゲル電気泳動にかけた。電気泳動後、タンパク質は、25mMのTrisベース、200mMグリシン、20%メタノールを充填したサブマージドトランスファー装置(BioRad)を使用してニトロセルロースへ移した。TBS−T(50mMのTris−HC1(pH8.0)、150mMのNaCl、0.1%のTween 20)中の5%脱脂粉乳を用いてブロックした後、TBS−T(アフィニティー精製抗FANCD2ポリクローナル抗体(E35)もしくは抗HA(HA.11)に対して1:1000の希釈率、抗FANCD2マウスモノクローナル抗体FI17に対して1:200の希釈率)中に希釈した一次抗体と一緒に膜をインキュベートし、しっかりと洗浄し、適切なホースラディッシュペルオキシダーゼ結合二次抗体(Amersham)と一緒にインキュベートした。検出には化学ルミネセンスを使用した。   Immunoblotting. Cells were lysed using 1 × sample buffer (50 mM Tris-HCl (pH 6.8), 86 mM 2-mercaptoethanol, 2% sodium dodecyl sulfate (SDS)), boiled for 5 minutes, and 7.5% Polyacrylamide SDS gel electrophoresis was performed. After electrophoresis, proteins were transferred to nitrocellulose using a submerged transfer device (BioRad) filled with 25 mM Tris base, 200 mM glycine, 20% methanol. After blocking with 5% non-fat dry milk in TBS-T (50 mM Tris-HCl (pH 8.0), 150 mM NaCl, 0.1% Tween 20), TBS-T (affinity purified anti-FANCD2 polyclonal antibody) Incubate the membrane with primary antibody diluted in (E35) or 1: 1000 dilution for anti-HA (HA.11), 1: 200 dilution for anti-FANCD2 mouse monoclonal antibody FI17). Washed thoroughly and incubated with appropriate horseradish peroxidase conjugated secondary antibody (Amersham). Chemiluminescence was used for detection.

DNA損傷の生成。Gamma cell 40装置を使用してγ線照射を行った。UV曝露は、培養培地を静かに吸引した後にStratalinker(Stratagene)を使用して達成した。マイトマイシンC処理のために、細胞は、表示した時間にわたり持続的にこの薬剤に曝露させた。ヒドロキシウレア(Sigma)を最終濃度が1mMとなるまで24時間にわたり添加した。   Generation of DNA damage. Gamma irradiation was performed using a Gamma cell 40 apparatus. UV exposure was achieved using Stratalinker (Stratagene) after gently aspirating the culture medium. For mitomycin C treatment, cells were exposed to this drug continuously for the indicated times. Hydroxyurea (Sigma) was added over 24 hours until the final concentration was 1 mM.

モノユビキチン化FANCD2の検出。HeLa細胞(またはFA−G線維芽細胞、FAG326SV)は、FuGENE6(Roche)を用いて、製造業者のプロトコールにしたがってトランスフェクトした。HeLa細胞を15cm組織培養皿上でプレーティングし、培養皿1枚につき15μgのHA−タグ標識ユビキチン発現ベクター(pMT 123)(Treierら,Cell,(1994)、vol.78、p787〜798)を用いてトランスフェクトした。トランスフェクションの12時間後、細胞は表示した濃度のMMC(0、10、40、160ng/mL)または表示した線量のIR(0、5、10、10、20Gy)を用いて処理した。MMCを用いた24時間のインキュベーション後、またはIR処理2時間後、全細胞抽出物は、プロテアーゼ阻害剤(1μg/mLのロイペプチンおよびペプスタチン、2μg/mLのアプロチニン、1mMのフェニルメチルスルホニルフルオリド)およびホスファターゼ阻害剤(1mMのオルトバナジウム酸ナトリウム、10mMフッ化ナトリウム)を添加した溶解バッファー(50mMのTris−HCl(pH7.4)、150mMのNaCl、1%(v/v)TritonX−100)中で調製した。FANCD2(E35)に対するポリクローナル抗体を使用して、免疫沈降(IP)は、各IPが4mgのタンパク質を含有するように標準化したことを除き、本質的には以前に記載された(Kupferら,1997)通りに実施した。IP反応における陰性対照として、同一ウサギからの免疫前血清を使用した。免疫ブロッティングは、抗HA(HA.11)または抗FANCD2(FI17)モノクローナル抗体を使用して実施した。   Detection of monoubiquitinated FANCD2. HeLa cells (or FA-G fibroblasts, FAG326SV) were transfected with FuGENE6 (Roche) according to the manufacturer's protocol. HeLa cells were plated on 15 cm tissue culture dishes, and 15 μg of HA-tag labeled ubiquitin expression vector (pMT 123) (Treaier et al., Cell, (1994), vol. 78, p787-798) per culture dish. Used to transfect. Twelve hours after transfection, cells were treated with indicated concentrations of MMC (0, 10, 40, 160 ng / mL) or indicated doses of IR (0, 5, 10, 10, 20 Gy). After 24 hours incubation with MMC, or 2 hours after IR treatment, whole cell extracts were obtained from protease inhibitors (1 μg / mL leupeptin and pepstatin, 2 μg / mL aprotinin, 1 mM phenylmethylsulfonyl fluoride) and In lysis buffer (50 mM Tris-HCl (pH 7.4), 150 mM NaCl, 1% (v / v) Triton X-100) supplemented with a phosphatase inhibitor (1 mM sodium orthovanadate, 10 mM sodium fluoride) Prepared. Using a polyclonal antibody against FANCD2 (E35), immunoprecipitation (IP) was essentially described previously (Kupfer et al., 1997), except that each IP was standardized to contain 4 mg of protein. ). Pre-immune serum from the same rabbit was used as a negative control in the IP reaction. Immunoblotting was performed using anti-HA (HA.11) or anti-FANCD2 (FI17) monoclonal antibodies.

ユビキチンアルデヒド処理。HeLa細胞は1mMのヒドロキシウレアを用いて24時間処理し、全細胞抽出物はプロテアーゼ阻害剤およびホスファターゼ阻害剤を添加した溶解バッファー中で調製した。DMSO中6.7μLの25μMユビキチンアルデヒド(Boston Biochem)または6.7μLのDMSOを含む67μLの反応液中の200μgの細胞溶解物を、表示した期間にわたり30℃または37℃でインキュベートした。各サンプルに67μLの2×サンプルバッファーを添加し、これらのサンプルを5分間沸騰させ、7.5%SDS−PAGEによって分離し、FI17モノクローナル抗ヒトFANCD2抗体を使用してFANCD2に対して免疫ブロッティングした。   Ubiquitin aldehyde treatment. HeLa cells were treated with 1 mM hydroxyurea for 24 hours and whole cell extracts were prepared in lysis buffer supplemented with protease inhibitors and phosphatase inhibitors. 200 μg of cell lysate in 67 μL reaction containing 6.7 μL of 25 μM ubiquitinaldehyde (Boston Biochem) or 6.7 μL DMSO in DMSO was incubated at 30 ° C. or 37 ° C. for the indicated period. To each sample was added 67 μL of 2 × sample buffer, the samples were boiled for 5 minutes, separated by 7.5% SDS-PAGE, and immunoblotted against FANCD2 using FI17 monoclonal anti-human FANCD2 antibody. .

免疫蛍光顕微鏡検査。細胞は、PBS中の2%パラホルムアルデヒドを用いて20分間かけて固定し、続いてPBS中の0.3%のTriton−X−100を用いて透過化処理した(10分間)。PBSに溶解した10%のヤギ血清、0.1%のNP−40(ブロッキングバッファー)中でブロックした後、ブロッキングバッファー中の適切な希釈率で特異的抗体を添加し、室温で2〜4時間インキュベートした。FANCD2は、アフィニティー精製E35ポリクローナル抗体(1/100)を使用して検出した。BRCA1を検出するためには、市販のモノクローナル抗体(D−9、Santa Cruz)を2μg/mLで使用した。引き続いて細胞をPBS+0.1% NP−40中で3回洗浄し(各洗浄につき10〜15分間)、種特異的フルオレセインまたはテキサスレッド複合二次抗体(Jackson Immunoresearch)をブロッキングバッファー中に希釈し(抗マウス1/200、抗ウサギ1/1000)、添加した。室温に1時間おいた後、さらに10〜15分間の洗浄を3回実施し、Vectashield(Vector laboratories)にスライドを載せた。Nikon製顕微鏡で画像を記録し、Adobe Photoshopソフトウェアを使用して画像処理した。   Immunofluorescence microscopy. Cells were fixed with 2% paraformaldehyde in PBS for 20 minutes followed by permeabilization with 0.3% Triton-X-100 in PBS (10 minutes). After blocking in 10% goat serum, 0.1% NP-40 (blocking buffer) dissolved in PBS, the specific antibody was added at an appropriate dilution in blocking buffer and allowed to stand at room temperature for 2-4 hours Incubated. FANCD2 was detected using affinity purified E35 polyclonal antibody (1/100). In order to detect BRCA1, a commercially available monoclonal antibody (D-9, Santa Cruz) was used at 2 μg / mL. Cells are subsequently washed 3 times in PBS + 0.1% NP-40 (10-15 min for each wash), and species-specific fluorescein or Texas Red conjugate secondary antibody (Jackson Immunoresearch) is diluted in blocking buffer ( Anti-mouse 1/200, anti-rabbit 1/1000). After 1 hour at room temperature, another 10-15 minute wash was performed three times and the slide was placed on a Vectashield (Vector laboratories). Images were recorded with a Nikon microscope and processed using Adobe Photoshop software.

減数分裂染色体の染色。16〜28日齢のオスのマウス由来の太糸期および複糸期精母細胞の表面塗抹標本は、(Petersら,1997)が記載した通りに調製した。マウスSCP3タンパク質に対するポリクローナルヤギ抗体を使用して、減数分裂調製物中の軸状構造およびシナプトネマ構造を視覚化した。マウスBRCA1に対するM118マウスモノクローナル抗体は、マウスをマウスBRCA1タンパク質により免役することによる標準的な技術によって生成した。FANCDを検出するために、アフィニティー精製E35ウサギポリクローナル抗体を1:200の希釈率で使用した。抗体インキュベーションおよび検出方法は、(Keeganら,Genes Dev.,(1996)、vol.10、p2423〜2437)によって記載された通りに、(Moensら,J.Cell.Biol.,(1987)、vol.105、p93〜103)のプロトコルの変法であった。検出のためには、ロバ−抗マウスIgG−FITC−複合、ロバ−抗ウサギIgG−TRITC−複合、およびロバ−抗ヤギIgG Cy5−複合二次抗体の組み合わせを使用した(Jackson ImmunoResearch Laboratories)。すべての調製物は、4’,6’ジアミノ−2−フェニルインドール(DAPI、Sigma)を用いて対比染色し、DABCO(Sigma)アンチフェード液中に置いた。調製物は、Nikon E1000顕微鏡(60X CFIプランアポクロマートおよび100X CRプランフルオール油浸対物レンズ)で検査した。各蛍光色素(FITC、TRITC、Cy5およびDAPI)画像は、冷却CCDカメラ(Princeton Instruments MicroMax)を制御するIPLabソフトウェア(Scanalytics)を介して800×1000ピクセル12−ビットのソース画像として個別に記録し、個別の12ビットのグレースケール画像をリサンプルし、24−ビット疑似カラー画像化し、Adobe Photoshopを使用して結合した。   Staining of meiotic chromosomes. Surface smears of thick and double thread spermatocytes from 16-28 day old male mice were prepared as described (Peters et al., 1997). Polyclonal goat antibodies against mouse SCP3 protein were used to visualize axial and synaptonemal structures in meiotic preparations. M118 mouse monoclonal antibody against mouse BRCA1 was generated by standard techniques by immunizing mice with mouse BRCA1 protein. To detect FANCD, affinity purified E35 rabbit polyclonal antibody was used at a dilution of 1: 200. Antibody incubation and detection methods are as described by (Keegan et al., Genes Dev., (1996), vol. 10, p2423- 2437) (Moens et al., J. Cell. Biol., (1987), vol. 105, p93-103). For detection, a combination of donkey-anti-mouse IgG-FITC-conjugated, donkey-anti-rabbit IgG-TRITC-conjugated, and donkey-anti-goat IgG Cy5-conjugated secondary antibody was used (Jackson ImmunoResearch Laboratories). All preparations were counterstained with 4 ', 6' diamino-2-phenylindole (DAPI, Sigma) and placed in DABCO (Sigma) antifade solution. The preparations were examined with a Nikon E1000 microscope (60X CFI plan apochromat and 100X CR planfluor oil immersion objective). Each fluorochrome (FITC, TRITC, Cy5 and DAPI) image was recorded individually as a 800 × 1000 pixel 12-bit source image via IPLab software (Scannalytics) controlling a cooled CCD camera (Princeton Instruments MicroMax), Individual 12-bit grayscale images were resampled, 24-bit pseudo color images, and combined using Adobe Photoshop.

実施例2:FA遺伝子は共通細胞経路において相互作用する
正常リンパ芽球は、短鎖型(FANCD2−S、155kD)および長鎖型(FANCD2−L、162kD)の、FANCD2タンパク質の2つのアイソフォームを発現する。図1には、全細胞抽出物をリンパ芽球系から調製し、抗FANCD2抗血清を用いて細胞タンパク質を免疫沈降させたときに何が起こるのかを示した図である。正常野生型細胞は、FANCD2タンパク質の2つのアイソフォームである低分子量アイソフォームFANCD2−S(155kDアイソフォーム)および高分子量アイソフォームFANCD2−L(162kDアイソフォーム)を発現する。FANCD2−Sは、クローン化FANCD2 cDNAの一次翻訳産物である。本発明者らは、次にFANCD2アイソフォームの発現について一連の大規模なFAリンパ芽球および線維芽細胞を評価した(表5)。対応するFA cDNAを用いたこれらのFA細胞系の補正は、高分子量アイソフォームFANCD2−Lの機能的相補化および修復を生じさせた。
Example 2: FA gene interacts in a common cellular pathway Normal lymphoblasts are two isoforms of FANCD2 protein, short chain (FANCD2-S, 155 kD) and long chain (FANCD2-L, 162 kD) Is expressed. FIG. 1 shows what happens when a whole cell extract is prepared from a lymphoblast system and cellular proteins are immunoprecipitated using anti-FANCD2 antiserum. Normal wild type cells express two isoforms of the FANCD2 protein, the low molecular weight isoform FANCD2-S (155 kD isoform) and the high molecular weight isoform FANCD2-L (162 kD isoform). FANCD2-S is the primary translation product of cloned FANCD2 cDNA. We next evaluated a series of large FA lymphoblasts and fibroblasts for expression of the FANCD2 isoform (Table 5). Correction of these FA cell lines with the corresponding FA cDNA resulted in functional complementation and repair of the high molecular weight isoform FANCD2-L.

以前に記載されたように、FA細胞はDNA架橋剤であるMMCに、そして一部の場合には電離放射線(IR)に感受性である。興味深いことに、複数の相補性群(A、C、G、およびF)由来のFA細胞は、FANCD2−Sアイソフォームしか発現しなかった(図1A、レーン3、7、9、11)。BおよびE相補性群由来のFA細胞もまたFANCD2−Sしか発現しない。対応するFANC cDNAを用いたこれらのFA細胞のMMCおよびIR感受性の機能的補正は、FAタンパク質複合体を回復させ(Garcia−Higueraら,1999)、そして高分子量アイソフォーム(FANCD2−L)を回復させた(図1A、レーン4、8、10、12)。これらを総合すると、これらの結果は、FANCA、FANCC、FANCF、およびFANCGを含有するFAタンパク質複合体がFANCD2の2つのアイソフォームの発現を直接的または間接的に調節することを証明している。このため、6つのクローン化FA遺伝子が共通経路で相互作用すると思われる。   As previously described, FA cells are sensitive to the DNA cross-linking agent MMC, and in some cases to ionizing radiation (IR). Interestingly, FA cells from multiple complementation groups (A, C, G, and F) expressed only the FANCD2-S isoform (FIG. 1A, lanes 3, 7, 9, 11). FA cells from the B and E complementation groups also express only FANCD2-S. Functional correction of MMC and IR sensitivity of these FA cells with the corresponding FANC cDNA restores the FA protein complex (Garcia-Higuera et al., 1999) and restores the high molecular weight isoform (FANCD2-L) (FIG. 1A, lanes 4, 8, 10, 12). Taken together, these results demonstrate that the FA protein complex containing FANCA, FANCC, FANCF, and FANCG directly or indirectly regulates the expression of the two isoforms of FANCD2. For this reason, six cloned FA genes appear to interact in a common pathway.

実施例3:FAタンパク質複合体はFANCD2のモノユビキチン化のために必要である
FANCD2の高分子量アイソフォームは、FANCD2 mRNAの選択的スプライシングまたはFANCD2タンパク質の翻訳後修飾を含む、1以上の機序から生じさせることができた。ホスファターゼを用いた処理はFANCD2−LをFANCD2−Sへと転換させず、これはリン酸化だけではそれらの分子量において観察された差の原因とはならないことを証明している。
Example 3: FA protein complex is required for monoubiquitination of FANCD2 High molecular weight isoforms of FANCD2 include alternative splicing of FANCD2 mRNA or post-translational modification of FANCD2 protein from one or more mechanisms Could be generated. Treatment with phosphatase does not convert FANCD2-L to FANCD2-S, demonstrating that phosphorylation alone does not contribute to the observed differences in their molecular weight.

FANCD2の他の可能性のある翻訳後修飾を同定するために、本発明者らは最初に、FANCD2−SからFANCD2−Lへの転換を調節する細胞条件を探った(図1B、C)。FA細胞はMMCおよびIRに対して感受性であるので、これらの物質が正常細胞中でのFANCD2−SからFANCD2−Lへの転換を調節する可能性があると推論した。興味深いことに、MMC(図1B、レーン1〜6)またはIR(図1C、レーン1〜6)を用いて処理したHeLa細胞は、FANCD2−Lアイソフォームの発現において用量依存性増加を示した。   To identify other possible post-translational modifications of FANCD2, we first explored cellular conditions that regulate the conversion of FANCD2-S to FANCD2-L (FIGS. 1B, C). Since FA cells are sensitive to MMC and IR, it was inferred that these substances may regulate the conversion of FANCD2-S to FANCD2-L in normal cells. Interestingly, HeLa cells treated with MMC (FIG. 1B, lanes 1-6) or IR (FIG. 1C, lanes 1-6) showed a dose-dependent increase in the expression of FANCD2-L isoforms.

FANCD2−LがFANCD2−Sのユビキチン化アイソフォームであるかどうかを決定するために、本発明者らは、HA−ユビキチンをコードするcDNAを用いてHeLa細胞をトランスフェクトした(Treierら,1994)。MMC(図1B、レーン7〜10)またはIR(図1C、レーン7〜10)への細胞の曝露は、FANCD2のHA−ユビキチン結合における用量依存性増加を生じさせた。FANCD2−Lアイソフォームだけが抗HA抗体と免疫反応性であり、FANCD2−Sアイソフォームは免疫反応性ではなかった。FANCD2はFA細胞中でユビキチン化されなかったが、これらの細胞が機能的に相補化されるとFANCD2ユビキチン化が回復した。FANCD2はFA細胞中でユビキチン化されなかったが、これらの細胞が機能的に相補化されるとFANCD2ユビキチン化が回復した。FANCD2−SアイソフォームおよびFANCD2−Lアイソフォームは7kD相違するので、FANCD2−LはおそらくFANCD2の内部のリジン残基へのアミド結合によって共有的に結合した単一のユビキチン部分(76アミノ酸)を含有している。   In order to determine whether FANCD2-L is a ubiquitinated isoform of FANCD2-S, we transfected HeLa cells with cDNA encoding HA-ubiquitin (Treier et al., 1994). . Exposure of cells to MMC (FIG. 1B, lanes 7-10) or IR (FIG. 1C, lanes 7-10) caused a dose-dependent increase in FANCD2 HA-ubiquitin binding. Only the FANCD2-L isoform was immunoreactive with the anti-HA antibody and the FANCD2-S isoform was not immunoreactive. FANCD2 was not ubiquitinated in FA cells, but FANCD2 ubiquitination was restored when these cells were functionally complemented. FANCD2 was not ubiquitinated in FA cells, but FANCD2 ubiquitination was restored when these cells were functionally complemented. Since the FANCD2-S and FANCD2-L isoforms differ by 7 kD, FANCD2-L probably contains a single ubiquitin moiety (76 amino acids) covalently linked by an amide bond to the internal lysine residue of FANCD2. doing.

モノユビキチン化を確認するために、本発明者らは、HeLa細胞からFANCD2−Lタンパク質を単離し、質量分析によってそのトリプシンフラグメントを分析した(Wuら,Science,(2000)、vol.289、p11a)。ユビキチン・トリプシンフラグメントは明確に同定でき、さらにモノユビキチン化部位(FANCD2のK561)も同定できた。興味深いことに、このリジン残基はヒト、ショウジョウバエ、およびC.エレガンス(線虫の一種)由来のFANCD2配列間で保存されており、これはこの部位のユビキチン化が複数の生物におけるFA経路に重要であることを示唆している。このリジン残基、FANCD2(K561R)の突然変異は、FANCD2モノユビキチン化の消失を生じさせた。   To confirm monoubiquitination, we isolated FANCD2-L protein from HeLa cells and analyzed its trypsin fragment by mass spectrometry (Wu et al., Science, (2000), vol. 289, p11a). ). The ubiquitin / trypsin fragment could be clearly identified, and the monoubiquitination site (K561 of FANCD2) could also be identified. Interestingly, this lysine residue is human, Drosophila, and C.I. Conserved among the FANCD2 sequences from elegance (a type of nematode), this suggests that ubiquitination at this site is important for the FA pathway in multiple organisms. Mutation of this lysine residue, FANCD2 (K561R), resulted in loss of FANCD2 monoubiquitination.

実施例4:FANCD2を含有する核内フォーカスの形成は無傷FA経路を必要とする
本発明者らは、補正されていないMMC感受性FA線維芽細胞および機能的相補化線維芽細胞中でのFANCD2タンパク質の免疫蛍光パターンを試験した(図2)。
Example 4: Intranuclear focus formation containing FANCD2 requires an intact FA pathway We have found that FANCD2 protein in uncorrected MMC-sensitive FA fibroblasts and functionally complemented fibroblasts Were tested for immunofluorescence patterns (FIG. 2).

補正されたFA細胞はFANCD2−SアイソフォームおよびFANCD2−Lアイソフォームのどちらも発現した(図2A、レーン2、4、6、8)。内因性FANCD2タンパク質は、ヒト細胞の核内でもっぱら観察され、細胞質染色は明白ではなかった(図2B、a〜h)。PD−20(FA−D)細胞は、免疫ブロッティングによるこれらの細胞中のFANCD2タンパク質の発現低下(図2A、レーン7)に一致して、核の免疫蛍光を低下させた(図2B、d)。染色体導入法によりFANCD2遺伝子を用いて機能的に補正したPD20細胞では、FANCD2タンパク質は2つの核パターンで染色した。補正された大多数の細胞は、染色の拡散性核パターンを有しており、細胞の小さな分画は核内フォーカスについて染色した(ドットを参照、パネルh)。両方の核パターンは、3つの独立して得られた抗FANCD2抗血清を用いて観察された(1つはポリクローナル、2つはモノクローナル抗血清)。サブタイプA、G、およびCからのFA線維芽細胞は、FANCD2核免疫蛍光の拡散性パターンだけを示した。FANCA、FANCG、またはFANCC cDNAを用いたこれらの細胞の機能的相補化は、それぞれ、これらの細胞のMMC耐性を回復させ(表6)、そして一部の細胞における核内フォーカスを回復させた。このため、高分子量FANCD2−Lアイソフォームの存在はFANCD2核内フォーカスの存在と相関しており、これはモノユビキチン化FANCD2−Lアイソフォームだけがこれらのフォーカスに選択的に局在することを示唆している。   Corrected FA cells expressed both FANCD2-S and FANCD2-L isoforms (FIG. 2A, lanes 2, 4, 6, 8). Endogenous FANCD2 protein was observed exclusively in the nuclei of human cells and cytoplasmic staining was not evident (FIG. 2B, ah). PD-20 (FA-D) cells reduced nuclear immunofluorescence (FIG. 2B, d), consistent with reduced expression of FANCD2 protein in these cells by immunoblotting (FIG. 2A, lane 7). . In PD20 cells functionally corrected using the FANCD2 gene by the chromosomal transfer method, the FANCD2 protein was stained with two nuclear patterns. The majority of corrected cells had a diffusible nuclear pattern of staining, and a small fraction of cells stained for intranuclear focus (see dots, panel h). Both nuclear patterns were observed using three independently obtained anti-FANCD2 antisera (one polyclonal and two monoclonal antisera). FA fibroblasts from subtypes A, G, and C showed only a diffusive pattern of FANCD2 nuclear immunofluorescence. Functional complementation of these cells with FANCA, FANCG, or FANCC cDNA restored the MMC resistance of these cells, respectively (Table 6) and restored nuclear focus in some cells. Thus, the presence of high molecular weight FANCD2-L isoforms correlates with the presence of FANCD2 intranuclear foci, suggesting that only monoubiquitinated FANCD2-L isoforms are selectively localized to these foci. doing.

実施例5:FANCD2タンパク質は細胞周期のS期中に核内フォーカスへ局在化する
FANCD2核内フォーカスを含有していたのは非同調化機能的相補化細胞の1分画だけであるので、本発明者らは、これらのフォーカスが細胞周期中の不連続の時点に集合する可能性があると推測した。この仮説を試験するため、本発明者らは、同調化細胞内のFANCD2−LアイソフォームおよびFANCD2核内フォーカスの生成について試験した(図3)。HeLa細胞はG1/S境界期で同調化させ、S期へ遊離させ、そしてFANCD2−Lアイソフォームの生成について分析した(図3A)。FANCD2−Lアイソフォームは、後期G1期中およびS期を通して特異的に発現した。同調化した、相補化されていないFA細胞(FA−A線維芽細胞、GM6914)は正常レベルから増加レベルのFANCD2−Sタンパク質を発現したが、細胞周期中のいずれの時点においてもFANCD2−Lを発現することはできなかった。FANCA cDNAを用いた安定性トランスフェクションによるこれらのFA−A細胞の機能的相補化はFANCD2−LのS期特異的発現を回復させた。FANCD2−LアイソフォームのS期特異的発現は、HeLa細胞がノコダゾール停止(図3B)またはミモシン曝露(図3B)等の他の方法によって同調化されたときに確認された。有糸分裂期に停止した細胞はFANCD2−Lを発現しなかったが、これはFANCD2−Lアイソフォームが細胞分割前に取り除かれているか、または分解されていることを示唆している(図3B、有糸分裂)。これをまとめると、これらの結果は、FANCD2タンパク質のモノユビキチン化が細胞周期中に高度に調節されること、そしてこの修飾には無傷FA経路が必要とされることを証明している。
Example 5: The FANCD2 protein localizes to the nuclear focus during the S phase of the cell cycle. Since only one fraction of asynchronously functionally complemented cells contained FANCD2 nuclear focus, this The inventors speculated that these foci may gather at discrete points in the cell cycle. To test this hypothesis, we tested for the generation of FANCD2-L isoforms and FANCD2 nuclear foci in synchronized cells (FIG. 3). HeLa cells were synchronized at the G1 / S boundary phase, released to S phase, and analyzed for the generation of FANCD2-L isoform (FIG. 3A). The FANCD2-L isoform was specifically expressed during late G1 and throughout S phase. Synchronized, uncomplemented FA cells (FA-A fibroblasts, GM6914) expressed normal to increased levels of FANCD2-S protein, but did not express FANCD2-L at any time during the cell cycle. It could not be expressed. Functional complementation of these FA-A cells by stable transfection with FANCA cDNA restored S phase specific expression of FANCD2-L. S phase specific expression of the FANCD2-L isoform was confirmed when HeLa cells were synchronized by other methods such as nocodazole arrest (FIG. 3B) or mimosine exposure (FIG. 3B). Cells arrested at mitosis did not express FANCD2-L, suggesting that the FANCD2-L isoform has been removed or degraded prior to cell division (FIG. 3B). Mitosis). Taken together, these results demonstrate that the monoubiquitination of the FANCD2 protein is highly regulated during the cell cycle and that this modification requires the intact FA pathway.

FANCD2−Lアイソフォームの細胞周期依存性発現はまた、FANCD2核内フォーカスの生成と相関していた(図3C)。ノコダゾール停止(有糸分裂期)細胞はFANCD2−Lアイソフォームを発現せず、FANCD2核内フォーカスを示さない(図3C、0時間)。これらの同調化細胞にS期を超えさせると(15〜18時間)、FANCD2核内フォーカスの増加が観察された。   Cell cycle-dependent expression of the FANCD2-L isoform was also correlated with the generation of FANCD2 nuclear foci (FIG. 3C). Nocodazole-arrested (mitotic) cells do not express the FANCD2-L isoform and do not show FANCD2 nuclear focus (FIG. 3C, 0 hours). When these synchronized cells were moved beyond S phase (15-18 hours), an increase in FANCD2 nuclear focus was observed.

実施例6:FANCD2タンパク質はDNA損傷に反応して核内フォーカスに局在化する
本発明者らは、DNA損傷に反応したFANCD2−LアイソフォームおよびFANCD2核内フォーカスの蓄積について試験した(図4)。以前の研究は、FA細胞はDNA鎖間架橋(MMC)または二本鎖切断(IR)を惹起する物質に感受性であるが、紫外線(UV)および単官能性アルキル化剤に対しては比較的耐性であることを証明している。MMCは、非同調化HeLa細胞中でのFANCD2−SからFANCD2−Lへの転換を活性化させた(図4A)。FANCD2−Lへの最高の転換はMMC曝露の12〜24時間後に発生し、これは最高FANCD2核内フォーカス生成の時間と相関していた。FANCD2−Lの増加に対応するFANCD2核内フォーカスの増加が生じた。電離放射線はまた、FANCD2フォーカスにおける対応する増加とともに、HeLa細胞中のFANCD2−Lにおける時間依存性および用量依存性増加を活性化した(図4B)。意外にも、紫外(UV)光線は、FANCD2フォーカスにおける対応する増加とともに、FANCD2−SからFANCD2−Lへの時間依存性および用量依存性増加を活性化した(図4C)。
Example 6: FANCD2 protein localizes to nuclear foci in response to DNA damage We tested for the accumulation of FANCD2-L isoforms and FANCD2 nuclear foci in response to DNA damage (FIG. 4). ). Previous studies have shown that FA cells are sensitive to substances that cause DNA interstrand cross-linking (MMC) or double-strand breaks (IR), but are relatively insensitive to ultraviolet (UV) and monofunctional alkylating agents. Proven to be resistant. MMC activated FANCD2-S to FANCD2-L conversion in unsynchronized HeLa cells (FIG. 4A). The highest conversion to FANCD2-L occurred 12-24 hours after MMC exposure, which correlated with the time of highest FANCD2 nuclear focus generation. An increase in FANCD2 nuclear focus corresponding to an increase in FANCD2-L occurred. Ionizing radiation also activated a time-dependent and dose-dependent increase in FANCD2-L in HeLa cells, with a corresponding increase in FANCD2 focus (FIG. 4B). Surprisingly, ultraviolet (UV) light activated a time-dependent and dose-dependent increase from FANCD2-S to FANCD2-L with a corresponding increase in FANCD2 focus (FIG. 4C).

本発明者らは、DNA損傷がFA細胞に及ぼす効果を試験した(図4D)。複数の相補性群(A、C、およびG)由来のFA細胞は、MMCまたはIR曝露に反応してFANCD2−Lアイソフォームを活性化できず、さらにFANCD2核内フォーカスを活性化できなかった。これらのデータは、FA細胞の細胞感受性は、少なくとも一部には、それらがFANCD2−LおよびFANCD2核内フォーカスを活性化するのに失敗することから生じることを示唆している。   We tested the effect of DNA damage on FA cells (FIG. 4D). FA cells from multiple complementation groups (A, C, and G) failed to activate the FANCD2-L isoform in response to MMC or IR exposure, and failed to activate the FANCD2 nuclear focus. These data suggest that the cellular sensitivity of FA cells arises, at least in part, from their failure to activate FANCD2-L and FANCD2 nuclear foci.

実施例7:活性化FANCD2およびBRCA1タンパク質の共局在化
FANCD2と同様に、乳癌感受性タンパク質であるBRCA1は増殖性細胞中でアップレギュレートされ、S期中の翻訳後修飾によって、またはDNA損傷に反応して活性化される。BRCAは、高度に酸性のHMG様ドメインを含有するカルボキシ末端20アミノ酸を有しており、これはクロマチン修復について可能性のある機序を示唆している。BRCA1タンパク質は、RAD51またはNBS/Mre11/RAD50複合体等のDNA修復に関係する他のタンパク質と共に、IR誘導性フォーカス(IRIF)に共局在化する。BRCA1における二対立遺伝子突然変異をもつ細胞は、DNA修復における欠陥を有しており、IRおよびMMC等のDNA損傷剤に感受性である(表5)。これらをまとめると、これらのデータは、FANCD2タンパク質とBRCA1タンパク質との間の可能性のある機能的相互作用を示唆している。BRCAフォーカスは、DNA修復(BRCA1)およびチェックポイント機能(NBS)に関係するATMおよびATM基質を含む、大きな(2mDa)複数タンパク質複合体である。
Example 7: Co-localization of activated FANCD2 and BRCA1 proteins Like FANCD2, the breast cancer sensitive protein BRCA1 is upregulated in proliferating cells and responds to post-translational modifications during S phase or to DNA damage Activated. BRCA has a carboxy-terminal 20 amino acid containing a highly acidic HMG-like domain, suggesting a possible mechanism for chromatin repair. The BRCA1 protein co-localizes with IR-induced focus (IRIF) along with other proteins involved in DNA repair such as RAD51 or NBS / Mre11 / RAD50 complex. Cells with biallelic mutations in BRCA1 have defects in DNA repair and are sensitive to DNA damaging agents such as IR and MMC (Table 5). Taken together, these data suggest a possible functional interaction between FANCD2 and BRCA1 proteins. The BRCA focus is a large (2 mDa) multiple protein complex containing ATM and ATM substrates involved in DNA repair (BRCA1) and checkpoint function (NBS).

活性化FANCD2タンパク質がBRCA1タンパク質と共局在化するかどうかを決定するために、本発明者らは、HeLa細胞の二重免疫標識法を実施した(図5)。電離放射線の不存在下では、約30〜50%の細胞がBRCA1核内フォーカスを含有していた(図5A)。これとは対照的に、FANCD2ドットを含有していたのは、S期を超えるまれな細胞だけであった(b、e)。これらの核内フォーカスはまた、BRCA1およびFANCD2の両方に対する抗血清と免疫反応性でもあった(c、f)。IR曝露後には、核内フォーカスを含有する細胞数および1細胞当たりのフォーカスの数の増加が生じた。これらの核内フォーカスは、IRの不存在下で観察されたフォーカスより大きく、より蛍光性であった。さらに、これらの核内フォーカスはBRCA1およびFANCD2タンパク質の両方を含有していた(i、l)。FANCD2−LとBRCA1との相互作用は、IRに曝露された指数関数的に増殖するHeLa細胞からのタンパク質の共免疫沈降反応(図5B)によってもさらに確認された。   To determine whether the activated FANCD2 protein co-localizes with the BRCA1 protein, we performed a double immunolabeling method for HeLa cells (FIG. 5). In the absence of ionizing radiation, approximately 30-50% of cells contained BRCA1 nuclear foci (FIG. 5A). In contrast, only rare cells beyond S phase contained FANCD2 dots (b, e). These nuclear foci were also immunoreactive with antisera to both BRCA1 and FANCD2 (c, f). After IR exposure, an increase in the number of cells containing nuclear foci and the number of foci per cell occurred. These intranuclear foci were larger and more fluorescent than those observed in the absence of IR. In addition, these nuclear foci contained both BRCA1 and FANCD2 proteins (i, l). The interaction between FANCD2-L and BRCA1 was further confirmed by protein co-immunoprecipitation reaction from exponentially growing HeLa cells exposed to IR (FIG. 5B).

本発明者らは、BRCA1発現がFANCD2−Lおよび核内フォーカスの生成に及ぼす効果について試験した(図6)。BRCA1(−/−)細胞系であるHCC1937は、カルボキシ末端切断を含むBRCA1タンパク質の突然変異型を発現する。これらの細胞は低レベルのFANCD2−Lを発現したが(図6A)、IRはFANCD2−Lレベルの増加を活性化できなかった。さらに、これらの細胞はIR誘導性FANCD2フォーカスの数を低下させた(図6B、パネルc、d)。BRCA1 cDNAを用いた安定性トランスフェクションによるこれらのBRCA1(−/−)細胞の補正は、IR誘導性FANCD2ユビキチン化および核内フォーカスを回復させた(図6B、パネルk、l)。これらのデータは、野生型BRCA1タンパク質がIR誘導性FANCD2ドット生成の「形成体(organizer)」として必要であることを示唆しており、さらに、これらのタンパク質間の機能的相互作用を示唆している。   We tested the effect of BRCA1 expression on the generation of FANCD2-L and nuclear focus (FIG. 6). The BRCA1 (− / −) cell line, HCC1937, expresses a mutated form of the BRCA1 protein containing a carboxy terminal truncation. Although these cells expressed low levels of FANCD2-L (FIG. 6A), IR was unable to activate the increase in FANCD2-L levels. Furthermore, these cells reduced the number of IR-induced FANCD2 foci (FIG. 6B, panels c, d). Correction of these BRCA1 (− / −) cells by stable transfection with BRCA1 cDNA restored IR-induced FANCD2 ubiquitination and nuclear focus (FIG. 6B, panels k, l). These data suggest that wild-type BRCA1 protein is required as an “organizer” for IR-induced FANCD2 dot generation, and further suggest a functional interaction between these proteins Yes.

実施例8:FANCD2およびBRCA1の減数分裂染色体上における共局在化
減数分裂細胞中のFANCD2とBRCA1との結び付きは、これらのタンパク質がまた、減数分裂前期中に共局在化する可能性があることを示唆した。以前の研究は、BRCA1タンパク質が接合期および太糸期精母細胞中のヒト・シナプトネマ構造の非シナプス/軸状構造上に集中していることを証明した。減数分裂細胞中のFANCD2およびBRCA1の可能性のある共局在化について試験するために、本発明者らは、FANCD2およびBRCA1タンパク質の存在について後期太糸期および早期複糸期のマウス精母細胞の表面塗抹標本を試験した(図7)。本発明者らは、ウサギポリクローナル抗FANCD2抗体E35が後期太糸期(図7a)および複糸期(図7d、7eおよび7g)におけるXおよびY染色体の不対軸を特異的に染色することを見いだした。同一実験条件下で、免疫前血清はシナプトネマ構造を染色しなかった(図7bおよび7c)。M118抗BRCA1抗体はマウス太糸期および複糸期精母細胞中の不対性染色体を染色した(図7fおよび7h)。性染色体の非シナプス軸のFANCD2 Ab染色は中断され、数珠玉構造の外観を示した(図7g)。20の太糸期核の連続試験は、これらの抗FANCD2フォーカスの大半(〜65%)が強度の抗BRCA1染色の領域と共局在することを示し、さらにこれらのタンパク質間の相互作用を支持している(図7g、7h、および7i)。これらの結果は、クロマチンに結合するFANCタンパク質(活性化FANCD2)の最初の例を提供する。
Example 8: Co-localization of FANCD2 and BRCA1 on meiotic chromosomes The association of FANCD2 and BRCA1 in meiotic cells may also cause these proteins to co-localize during premeiosis. I suggested that. Previous studies have demonstrated that BRCA1 protein is concentrated on the non-synaptic / axial structure of human synaptonemal structures in the mating and thick spermatocytes. In order to test for possible co-localization of FANCD2 and BRCA1 in meiotic cells, we were able to determine the presence of FANCD2 and BRCA1 protein in late mitotic and early bifilament mouse spermatocytes. The surface smear was tested (FIG. 7). We have shown that the rabbit polyclonal anti-FANCD2 antibody E35 specifically stains the unpaired axes of the X and Y chromosomes at the late typhoon stage (FIG. 7a) and the double thread stage (FIGS. 7d, 7e and 7g). I found it. Under the same experimental conditions, preimmune serum did not stain synaptonemal structures (FIGS. 7b and 7c). M118 anti-BRCA1 antibody stained unpaired chromosomes in mouse thick and double thread spermatocytes (FIGS. 7f and 7h). FANCD2 Ab staining of the non-synaptic axis of the sex chromosome was interrupted, showing a beaded appearance (Fig. 7g). Serial testing of 20 mitotic nuclei shows that the majority (~ 65%) of these anti-FANCD2 foci co-localize with regions of intense anti-BRCA1 staining and further support the interaction between these proteins (FIGS. 7g, 7h, and 7i). These results provide the first example of a FANC protein (activated FANCD2) that binds to chromatin.

実施例9:FANCD2についてDNAおよびタンパク質配列を入手および分析するための実験プロトコル
ノーザンハイブリダイゼーション。ヒト成人および胎児複数組織mRNAブロットは、Clontech(Palo Alto、カリフォルニア州)から購入した。ブロットは、ESTクローンSGC34603由来の32P標識DNAを用いて調査した。標準的なハイブリダイゼーションおよび洗浄条件を使用した。アクチンcDNAプローブを用いてブロットを再ハイブリダイズすることにより同等の負荷を確認した。
Example 9: Experimental protocol Northern hybridization for obtaining and analyzing DNA and protein sequences for FANCD2 . Human adult and fetal multiple tissue mRNA blots were purchased from Clontech (Palo Alto, Calif.). The blot was investigated using 32P labeled DNA from EST clone SGC34603. Standard hybridization and wash conditions were used. Equivalent loading was confirmed by rehybridizing the blot with an actin cDNA probe.

突然変異分析。全細胞RNAは市販キット(Gibco/BRL)を使用して逆転写させた。FANCD2の5’末端部分は、ネステッドPCRプロトコルを用いて、結果として生じた患者および対照cDNAから増幅させた。第1ラウンドは、プライマー(配列番号97)MG471 5’−AATCGAAAACTACGGGCG−3’および(配列番号98)MG457 5’−GAGAACACATGAATGAACGC−3’を用いて実施した。このラウンドからのPCR産物は、プライマー(配列番号99)MG492 5’−GGCGACGGCTTCTCGGAAGTAATTTAAG−3’および(配列番号100)MG472 5’−AGCGGCAGGAGGTTTATG−3’を用いた次のラウンドのために1:50で希釈した。PCR条件は次の通りであった:94℃で3分間、その後94℃で45秒間、50℃で45秒間、72℃で3分間を25サイクルおよび最後に72℃で5分間。この遺伝子の3’部分は、プライマー(配列番号101)MG474 5’−TGGCGGCAGACAGAAGTG−3’および(配列番号102)MG475 5’−TGGCGGCAGACAGAAGTG−3’を用いた以外は上記の通りに増幅させた。第2ラウンドは、(配列番号103)MG491 5’−AGAGAGCCAACCTGAGCGATG−3’および(配列番号104)MG476 5’−GTGCCAGACTCTGGTGGG−3’を用いて実施した。PCR産物をゲル精製し、pT−Advベクター(Clontech)内にクローニングし、内部プライマーを用いて配列決定した。   Mutation analysis. Total cellular RNA was reverse transcribed using a commercial kit (Gibco / BRL). The 5 'end portion of FANCD2 was amplified from the resulting patient and control cDNAs using a nested PCR protocol. The first round was performed with primers (SEQ ID NO: 97) MG471 5'-AATCGAAAACTACGGGG-3 'and (SEQ ID NO: 98) MG457 5'-GAGAACACATGAATGAACGC-3'. The PCR product from this round was diluted 1:50 for the next round with primers (SEQ ID NO: 99) MG492 5′-GGCGGACGGCTCTCCGGAAGTAATTTAAG-3 ′ and (SEQ ID NO: 100) MG472 5′-AGCGGCAGGAGGTTTATG-3 ′ did. PCR conditions were as follows: 94 ° C. for 3 minutes, followed by 25 cycles of 94 ° C. for 45 seconds, 50 ° C. for 45 seconds, 72 ° C. for 3 minutes and finally 72 ° C. for 5 minutes. The 3 'portion of this gene was amplified as described above except that the primers (SEQ ID NO: 101) MG474 5'-TGGCCGCAGACAGAAGTG-3' and (SEQ ID NO: 102) MG475 5'-TGGGCGCAGACAGAAGTG-3 'were used. The second round was performed with (SEQ ID NO: 103) MG491 5'-AGAGAGCCAACCTGAGCGGATG-3 'and (SEQ ID NO: 104) MG476 5'-GTGCCCAGACTCTGGTGGG-3'. PCR products were gel purified, cloned into the pT-Adv vector (Clontech) and sequenced using internal primers.

対立遺伝子特異的アッセイ。対立遺伝子特異的アッセイは、PD20ファミリーおよび290の対照サンプル(=580染色体)中で実施した。PD20ファミリーは混合北欧家系のファミリーであり、VU008はオランダのファミリーである。対照DNAサンプルはCEPHファミリーの非血縁個人(n=95)由来サンプル、外胚葉性異形成(n=95)またはファンコニ貧血(n=94)のどちらかの非血縁の北米ファミリー由来のサンプルであった。このPD20ファミリーにおける母性nt376a→g突然変異は、新規MspI制限部位を作り出した。ゲノムDNAについては、このアッセイは、エクソン4に局在するプライマー(配列番号105)MG792 5’−AGGAGACACCCTTCCTATCC−3’およびイントロン5にあるプライマー(配列番号106)M0803 5’−GAAGTTGGCAAAACAGACTG−3’を使用してゲノムDNAを増幅させるステップを含んでいた。PCR産物のサイズは340bpであり、突然変異が存在する場合はMspI消化後に2つのフラグメントである283bpおよび57bpを産生した。復帰突然変異cDNAクローンを分析するために、PCRはプライマー(配列番号107)MG924 5’−TGTCTTGTGAGCGTCTGCAGG−3’および(配列番号108)MG753 5’−AGGTTTTGATAATGGCAGGC−3’を用いて実施した。PD20における父性エクソン37突然変異(R1236H)およびVU008におけるエクソン12ミスセンス突然変異(R302W)を、対立遺伝子特異的オリゴヌクレオチド(ASO)ハイブリダイゼーションによって試験した(Wuら,DNA,(1989)、vol.8、p135〜142)。エクソン12アッセイのために、ゲノムDNAはプライマー(配列番号109)MG979 5’−ACTGGACTGTGCCTACCCACTATG−3’および(配列番号110)MG984 5’−CCTGTGTGAGGATGAGCTCT−3’を用いて増幅させた。エクソン37のためには、プライマー(配列番号171)MG818 5’−AGAGGTAGGGAAGGAAGCTAC−3’および(配列番号172)MG813 5’−CCAAAGTCCACTTCTTGAAG−3’を使用した。野生型(配列番号111)(R302Wのためには5’−TTCTCCCGAAGCTCAG−3’およびR1236Hのためには(配列番号112)5’−TTTCTTCCGTGTGATGA−3’)、ならびに突然変異型(配列番号111)(R302Wのためには5’−TTCTCCCAAAGCTGAG−3’およびR1236Hのためには(配列番号112)5’−TYTCTTCCATGTGATGA−3’)オリゴヌクレオチドは、γ32P−[ATP]を用いて末端標識し、以前に記載した新規のDdeI部位としてドット・ブロットされた標的PCR産物にハイブリダイズした。野生型PCR産物は117および71bp産物へと消化するが、他方、突然変異型対立遺伝子は長さ56、61および71bpの3つのフラグメントを産生する。上記のアッセイすべてにおけるPCRは、94℃で25秒間、50℃で25秒間および72℃で35秒間からなる37サイクルについて50ngのゲノムDNAを用いて実施した。   Allele specific assay. Allele-specific assays were performed in the PD20 family and 290 control samples (= 580 chromosomes). The PD20 family is a mixed Nordic family, and VU008 is a Dutch family. Control DNA samples were samples from unrelated individuals in the CEPH family (n = 95), samples from unrelated North American families, either ectodermal dysplasia (n = 95) or Fanconi anemia (n = 94). It was. This maternal nt376a → g mutation in the PD20 family created a novel MspI restriction site. For genomic DNA, this assay uses a primer located in exon 4 (SEQ ID NO: 105) MG792 5′-AGGAGACACCCTTCCTATCC-3 ′ and a primer in intron 5 (SEQ ID NO: 106) M0803 5′-GAAGTTGGCAAAACAGACTTG-3 ′ And amplifying the genomic DNA. The size of the PCR product was 340 bp, and when the mutation was present, two fragments, 283 bp and 57 bp, were produced after MspI digestion. To analyze the backmutated cDNA clones, PCR was performed using primers (SEQ ID NO: 107) MG924 5'-TGTCTTGTTGAGCGTCTGCAGG-3 'and (SEQ ID NO: 108) MG753 5'-AGGTTTGATAATGGCAGGGC-3'. The paternal exon 37 mutation (R1236H) in PD20 and the exon 12 missense mutation (R302W) in VU008 were tested by allele-specific oligonucleotide (ASO) hybridization (Wu et al., DNA, (1989), vol. 8). , P135-142). For the exon 12 assay, genomic DNA was amplified using primers (SEQ ID NO: 109) MG979 5'-ACTGGACTGTGCCCACCACCACTTG-3 'and (SEQ ID NO: 110) MG984 5'-CCTGTGTGGAGATGAGCTCT-3'. For exon 37, primers (SEQ ID NO: 171) MG818 5'-AGAGGTTAGGAGAGAGACTAC-3 'and (SEQ ID NO: 172) MG813 5'-CCAAAGTCCCACTTCTTGAAG-3' were used. Wild type (SEQ ID NO: 111) (5′-TTCTCCCCAGAGCTCAG-3 ′ for R302W and (SEQ ID NO: 112) 5′-TTTCTCCCGTGTGATGA-3 ′) for R302W and mutant (SEQ ID NO: 111) ( For R302W 5′-TTCTCCCAAAGCTGAG-3 ′ and for R1236H (SEQ ID NO: 112) 5′-TYTCTCTCGTTGATGA-3 ′) Oligonucleotides were end-labelled with γ32P- [ATP] and previously described Hybridized to the target PCR product dot blotted as a new DdeI site. The wild type PCR product is digested into 117 and 71 bp products, while the mutant allele produces three fragments of length 56, 61 and 71 bp. PCR in all of the above assays was performed with 50 ng genomic DNA for 37 cycles consisting of 94 ° C. for 25 seconds, 50 ° C. for 25 seconds and 72 ° C. for 35 seconds.

抗FANCD2抗血清の生成。FANCD2に対するウサギポリクローナル抗血清は、抗原源としてGST−FANCD2(N末端)融合タンパク質を使用して生成した。5’フラグメントは、プライマー(配列番号113)DF4EcoRJ(5’−AGCCTCgaattcGUTCCAAAAGAAGACTGTCA−3’)および(配列番号114)DR816Xh(5’−GGTATCctcgagTCAAGACGACAACTTATCCATCA−3’)を用いて、完全長FANCD2 cDNAからポリメラーゼ連鎖反応(PCR)によって増幅させた。結果として生じた、FANCD2ポリペプチドのアミノ末端272アミノ酸をコードする841bpのPCR産物は、EcoRI/XhoIを用いて消化し、プラスミドpGEX4T−1(Pharmacia)のEcoRI/XhoI部位内にサブクローニングした。予想サイズが(54kD)のGST−FANCD2(N−末端)融合タンパク質を大腸菌株DH5中で発現させ、グルタチオン−S−セファロースで精製し、ニュージーランドホワイト・ウサギを免役するために使用した。FANCD2特異的免疫抗血清は、GSTタンパク質を装填したAminoLink Plusカラム(Pierce)を通過させ、GST−FANCD2(N−末端)融合タンパク質を装填したAminoLink Plusカラムを通過させることによりアフィニティー精製した。   Generation of anti-FANCD2 antiserum. Rabbit polyclonal antisera against FANCD2 was generated using GST-FANCD2 (N-terminal) fusion protein as the antigen source. The 5 ′ fragment was linked to the full length of the cDNA using the primers (SEQ ID NO: 113) DF4EcoRJ (5′-AGCCTCgaattcGUTCCAAAAAGAAGACTGTCA-3 ′) and (SEQ ID NO: 114) DR816Xh (5′-GGTATCctcgagTCAAGAGAGAACTACTATTCCATCA-3 ′) to the full length of cDNA from FA PCR). The resulting 841 bp PCR product encoding the amino terminal 272 amino acids of the FANCD2 polypeptide was digested with EcoRI / XhoI and subcloned into the EcoRI / XhoI site of plasmid pGEX4T-1 (Pharmacia). A GST-FANCD2 (N-terminal) fusion protein of expected size (54 kD) was expressed in E. coli strain DH5, purified with glutathione-S-Sepharose, and used to immunize New Zealand white rabbits. The FANCD2-specific immune antiserum was affinity purified by passing through an AminoLink Plus column (Pierce) loaded with GST protein and through an AminoLink Plus column loaded with GST-FANCD2 (N-terminal) fusion protein.

免疫ブロッティングは、実施例1に記載の通りである。   Immunoblotting is as described in Example 1.

細胞系およびトランスフェクション。PD20iは不死化されたFA線維芽細胞系、PD733は一次FA線維芽細胞系であって、Oregon Health Sciencesファンコニ貧血細胞貯蔵所によって生成されたものである(Jakobsら,Somat.Cell.Mol.Genet.,(1996)、vol.22、p151〜157)。PD20リンパ芽球は骨髄サンプル由来であった。VU008はリンパ芽球であり、VU423は線維芽細胞系であって、欧州ファンコニ貧血登録(EUFAR)によって生成されたものである。VU423iは、SV40 T−抗原(Jakobsら,1996)およびテロメラーゼ(Bodnarら,Science,(1998)、vol.279、p349〜352)を用いたトランスフェクションにより誘導された、不死化細胞系であった。他のFA細胞系については以前に記載されている。ヒト線維芽細胞は、MEMおよび20%ウシ胎仔血清中で培養した。形質転換リンパ芽球は、15%熱不活化ウシ胎仔血清を添加したRPMI1640中で培養した。   Cell lines and transfection. PD20i is an immortalized FA fibroblast cell line and PD733 is a primary FA fibroblast cell line produced by the Oregon Health Sciences Fanconi anemia cell reservoir (Jakobs et al., Somat. Cell. Mol. Genet. , (1996), vol. 22, p151-157). PD20 lymphoblasts were derived from bone marrow samples. VU008 is a lymphoblast and VU423 is a fibroblast cell line produced by the European Fanconi Anemia Registry (EUFAR). VU423i was an immortalized cell line induced by transfection with SV40 T-antigen (Jakobs et al., 1996) and telomerase (Bodnar et al., Science, (1998), vol. 279, p349-352). . Other FA cell lines have been previously described. Human fibroblasts were cultured in MEM and 20% fetal calf serum. Transformed lymphoblasts were cultured in RPMI 1640 supplemented with 15% heat-inactivated fetal calf serum.

FANCD2発現構築物を生成するために、完全長cDNAはpBluescript内のクローン化RT−PCR産物から構築し、PCR誘導性突然変異の欠如は配列決定により確認した。発現ベクターpIRES−Neo、pEGFP−Nl、pRevTREおよびpRevTet−offは、ClonTech(Palo Alto、カリフォルニア州)から入手した。FANCD2は、これらのベクターの適切なマルチクローニング部位内へ挿入した。発現構築物は、標準的な条件を使用して細胞系PD20および正常対照線維芽細胞系GM639内にエレクトロポレートした(van den Hoffら,1992)。ネオマイシン選択は、400μg/mLの活性G418(Gibco)を用いて実施した。   To generate a FANCD2 expression construct, full length cDNA was constructed from the cloned RT-PCR product in pBluescript, and the absence of PCR-induced mutations was confirmed by sequencing. Expression vectors pIRES-Neo, pEGFP-Nl, pRevTRE and pRevTet-off were obtained from ClonTech (Palo Alto, Calif.). FANCD2 was inserted into the appropriate multicloning site of these vectors. The expression construct was electroporated into cell line PD20 and normal control fibroblast line GM639 using standard conditions (van den Hoff et al., 1992). Neomycin selection was performed with 400 μg / mL active G418 (Gibco).

全細胞融合。全細胞融合試験のために、ヒグロマイシンBに対して耐性で、HPRT遺伝子座が欠失しているPD20細胞系(PD20i)を使用した(Jakobsら,Somat.Cell.Mol.Genet.,(1997)、vol.23、p1〜7)。対照はPD24(PD20の感染した姉妹細胞由来の一次線維芽細胞)およびPD319i(Jakobsら,1997)(非A、C、DまたはG型FA患者由来の不死化線維芽細胞)を含んでいた。各細胞系由来の2.5×10個の細胞をT25フラスコ内で混合し、24時間にわたり回復させた。細胞は無血清培地を用いて洗浄し、次に50%PEGを用いて1分間融合させた。PEGの除去後、細胞は無血清培地を用いて3回洗浄し、選択せずに完全培地中で一晩回復させた。翌日、細胞は、400μg/mLのヒグロマイシンB(Roche Molecular)および1×HATを含有する選択培地内に1:10で分割した。選択が完了した後、ハイブリッドを1回培養し、その後以下に記載した通りに分析した。 Whole cell fusion. For whole cell fusion studies, the PD20 cell line (PD20i) that is resistant to hygromycin B and lacks the HPRT locus was used (Jakobs et al., Somat. Cell. Mol. Genet., (1997). , Vol.23, p1-7). Controls included PD24 (primary fibroblasts from sister cells infected with PD20) and PD319i (Jakobs et al., 1997) (immortalized fibroblasts from non-A, C, D or G type FA patients). 2.5 × 10 5 cells from each cell line were mixed in a T25 flask and allowed to recover for 24 hours. Cells were washed with serum free medium and then fused with 50% PEG for 1 minute. After removal of PEG, cells were washed 3 times with serum-free medium and allowed to recover overnight in complete medium without selection. The next day, cells were split 1:10 in selective medium containing 400 μg / mL hygromycin B (Roche Molecular) and 1 × HAT. After selection was complete, the hybrids were cultured once and then analyzed as described below.

FA−D2細胞のレトロウイルス形質導入および相補性分析。完全長FANCD2 cDNAをベクターpMMP−puro(Pulsipherら,1998)内にサブクローニングした。レトロウイルス上清を使用してPD20Fに形質導入し、ピューロマイシン耐性細胞を選択した。細胞をクリスタルバイオレットアッセイ(Nafら,1998)によってMMC感受性について分析した。   Retroviral transduction and complementation analysis of FA-D2 cells. Full length FANCD2 cDNA was subcloned into the vector pMMP-puro (Pulsipher et al., 1998). Retrovirus supernatant was used to transduce PD20F and puromycin resistant cells were selected. Cells were analyzed for MMC sensitivity by crystal violet assay (Naf et al., 1998).

染色体切断の分析。染色体切断の分析は、Cytogenetics Core Lab at OHSU(Portland、オレゴン州)によって実施された。分析(Cohenら,1982)のために、細胞をT25フラスコ内にプレーティングし、回復させ、その後2日間にわたり300ng/mLのDEBを用いて処理した。処理後、細胞はコルセミドに3時間曝露させ、0.075MのKClおよび3:1のメタノール:酢酸を用いて採取した。スライドはライト染色液を用いて染色し、50〜100の(有糸分裂の)中期をラジアルについてスコア付けした。   Analysis of chromosome breaks. Analysis of chromosome breaks was performed by Cytogenetics Core Lab at OHSU (Portland, Oregon). For analysis (Cohen et al., 1982), cells were plated in T25 flasks, allowed to recover and then treated with 300 ng / mL DEB for 2 days. After treatment, cells were exposed to colcemid for 3 hours and harvested using 0.075 M KCl and 3: 1 methanol: acetic acid. Slides were stained with Wright stain and scored 50-100 metaphase (for mitosis) for radial.

実施例10:潜在的治療薬をスクリーニングする際に使用するFAのためのマウスモデル
FANCD2のマウスモデルは、D’Andreaら,(1997)90:1725〜1736およびYangら,Blood,(2001)、vol.98、p1〜6に記載された、胚性幹細胞における相同組換えまたは標的破壊を使用して作成できる。マウスにおけるFANCD2遺伝子座のノックアウトは致死性突然変異ではない。これらのノックアウト動物は癌に対する感受性が増大しており、さらにFAに特徴的な他の症状を示す。ノックアウトマウスに一定の治療薬を投与するとそれらの癌への感受性が減少すると予想される。さらに、特定の遺伝的欠陥の結果として癌を発症したノックアウトマウスを治療するためにより有効である一定の確立した化学療法薬が同定されることが予想され、これは、癌に対する感受性を有する、またはFANCD2遺伝子座における突然変異の結果として癌を発症した、ヒト対象を治療する際にも有用であろう。
Example 10: Mouse model for FA to be used in screening potential therapeutics A mouse model of FANCD2 is D'Andrea et al., (1997) 90: 1725-1736 and Yang et al., Blood, (2001) vol. 98, p1-6, can be made using homologous recombination or targeted disruption in embryonic stem cells. Knockout of the FANCD2 locus in mice is not a lethal mutation. These knockout animals have increased susceptibility to cancer and also exhibit other symptoms characteristic of FA. Administration of certain therapeutic agents to knockout mice is expected to reduce their sensitivity to cancer. In addition, it is expected that certain established chemotherapeutic drugs that are more effective for treating knockout mice that have developed cancer as a result of certain genetic defects will be identified, which have susceptibility to cancer, or It may also be useful in treating human subjects who have developed cancer as a result of mutations at the FANCD2 locus.

本発明者らは、例えばFANCCについて、遺伝子のエクソンにおける破壊を作り出したChenら,Nat.Genet.,(1996)、vol.12、p448〜451、および相同組換えを使用して遺伝子のエクソンの破壊を作り出したWhitneyら,(1996)、vol.88、p49〜58によって記載されたアプローチを使用すると、FANCD2の標的破壊を用いて実験用マウスモデルを作成することができる。どちらの動物モデルでも、二官能性アルキル化剤に反応して、脾リンパ球における自発性染色体切断、および染色体切断の増加が観察される。どちらのモデルでも、FANCD2−/−マウスは生殖細胞の欠陥および生殖能力の低下を有する。FANCD2マウスノックアウトモデルは、(1)DNA損傷への造血性細胞の生理的反応におけるFANCD2遺伝子の役割、(2)FA骨髄細胞に阻害性サイトカインが及ぼすインビボの効果、および(3)遺伝子療法の有効性を試験する際に、および(4)候補治療分子をスクリーニングするために有用である。   For example, for FANCC, Chen et al., Nat. Genet. , (1996), vol. 12, p448-451, and Whitney et al. (1996), vol. 88, p49-58, can be used to create experimental mouse models with targeted disruption of FANCD2. In both animal models, spontaneous chromosome breaks in splenic lymphocytes and an increase in chromosome breaks are observed in response to bifunctional alkylating agents. In both models, FANCD2 − / − mice have germline defects and reduced fertility. The FANCD2 mouse knockout model consists of (1) the role of the FANCD2 gene in the physiological response of hematopoietic cells to DNA damage, (2) the in vivo effects of inhibitory cytokines on FA bone marrow cells, and (3) the effectiveness of gene therapy Useful in testing sex and (4) for screening candidate therapeutic molecules.

他のFA遺伝子破壊の利用可能性は、複数のFA遺伝子ノックアウトを用いたマウスの生成および特徴づけを可能にするであろう。例えば、2つのFA遺伝子が同一細胞経路においてもっぱら機能する場合、二重ノックアウトは単一FA遺伝子ノックアウトと同一の表現型を有しているはずである。   The availability of other FA gene disruptions will allow the generation and characterization of mice using multiple FA gene knockouts. For example, if two FA genes function exclusively in the same cellular pathway, the double knockout should have the same phenotype as the single FA gene knockout.

マウスFANCD2遺伝子は、129/SvJae胚性幹細胞における相同組換えを介して、エクソンをFRTが側面に位置するネオマイシンカセットと置換することにより破壊させることができる。129/SvおよびC57BLの混合された遺伝的バックグラウンド内のFANCD2突然変異のためのマウスホモ接合体は、標準プロトコルにしたがって生成できる。マウス尾ゲノムDNAは、以前に記載された通りに調製でき、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)による遺伝子型特定のためのテンプレートとして使用できる。   The mouse FANCD2 gene can be disrupted by replacing exons with a neomycin cassette flanked by FRT via homologous recombination in 129 / SvJae embryonic stem cells. Mouse homozygotes for FANCD2 mutations within a mixed genetic background of 129 / Sv and C57BL can be generated according to standard protocols. Mouse tail genomic DNA can be prepared as previously described and can be used as a template for genotyping by polymerase chain reaction (PCR).

脾細胞は、既知のFANCD2遺伝子型の6週齢マウスから調製できる。脾臓を切開し、RPMI培地中で粉砕して単細胞懸濁液とし、70μmフィルターを通して濾過した。赤血球は低張性塩化アンモニウム中に溶解させた。残りの脾リンパ球はリン酸緩衝生理食塩水中で洗浄し、RPMI/10%ウシ胎仔血清+フィトヘマグルチニン中に再懸濁させた。細胞をトリパンブルー色素排除試験により生存能力について試験した。細胞は培地中で24時間培養し、さらに48時間MMCまたはDEBに曝露させた。あるいは、細胞は50時間培養し、IRに曝露させ(表示されたように、2または4Gy)、染色体切断またはトリパンブルー色素排除試験(生存性)分析の前12時間にわたり回復させた。   Splenocytes can be prepared from 6 week old mice of known FANCD2 genotype. The spleen was dissected and crushed in RPMI medium to give a single cell suspension and filtered through a 70 μm filter. Red blood cells were lysed in hypotonic ammonium chloride. The remaining splenic lymphocytes were washed in phosphate buffered saline and resuspended in RPMI / 10% fetal calf serum + phytohemagglutinin. Cells were tested for viability by trypan blue dye exclusion test. Cells were cultured in medium for 24 hours and exposed to MMC or DEB for an additional 48 hours. Alternatively, cells were cultured for 50 hours, exposed to IR (2 or 4 Gy as indicated) and allowed to recover for 12 hours prior to chromosome breakage or trypan blue dye exclusion test (viability) analysis.

単核細胞は、以前に記載されたように、4〜6週齢のFANCD2+/−またはFANCD2−/−マウスの大腿骨および脛骨から単離できる。計2×10個の細胞は、MMC処理を施した、または施していない1mLのMethoCult M343培地(StemCell Technologies、バンクーバー、ブリティッシュコロンビア州)中で培養した。大多数のコロニーが顆粒球―マクロファージコロニー形成単位または赤芽球バースト形成単位系統に属する、第7日にコロニーをスコア付けした。各数値は、2枚のプレートから平均し、データは2回の独立した実験から引き出した。 Mononuclear cells can be isolated from the femur and tibia of 4-6 week old FANCD2 +/− or FANCD2 − / − mice, as previously described. A total of 2 × 10 4 cells were cultured in 1 mL MethoCult M343 medium (StemCell Technologies, Vancouver, British Columbia) with or without MMC treatment. Colonies were scored on day 7, with the majority of colonies belonging to granulocyte-macrophage colony forming unit or erythroid burst forming unit lines. Each number was averaged from two plates and data was drawn from two independent experiments.

胸腺、脾臓、および末梢リンパ節から単離したリンパ球は、フルオレセイン・イソチオシアネート結合抗CD3、CD4、およびCD19ならびにPE結合抗CD8、CD44、CD45B、免疫グロブリンM、およびB220(BD PharMingen、カリフォルニア州)を用いて、Tリンパ球またはBリンパ球表面分子について染色した。染色した細胞は、Counter Epics XLフローサイトメトリーシステムで分析した。   Lymphocytes isolated from thymus, spleen, and peripheral lymph nodes are fluorescein isothiocyanate-conjugated anti-CD3, CD4, and CD19 and PE-conjugated anti-CD8, CD44, CD45B, immunoglobulin M, and B220 (BD PharMingen, CA) ) Was used to stain for T lymphocytes or B lymphocyte surface molecules. Stained cells were analyzed on a Counter Epis XL flow cytometry system.

マウス卵巣および精巣は、単離して4%パラホルムアルデヒド中で固定し、さらにマサチューセッツ総合病院病理部の中央施設にて処理した。   Mouse ovaries and testis were isolated and fixed in 4% paraformaldehyde and further processed at the central facility of the Department of Pathology, Massachusetts General Hospital.

実施例11:ヒト対象における癌感受性の増加を検出するための抗体試薬を用いたスクリーニングアッセイ
FANCD2−Lに比較したFANCD2−Sの相対量ならびにFANCD2−Lの存在または不存在について試験するために、血液サンプルまたは組織サンプルを対象から採取することができる。FANCD2−Sタンパク質およびFANCD2−Lタンパク質に特異的な抗体試薬(実施例1)を使用すると、陽性サンプルを図14に示したようにウェスタンブロット法で同定することができる。例えば第5,654,162号および第5,073,484号に記載されたワンステップ移動結合バンドアッセイ等の他の抗体アッセイを利用できる。酵素免疫測定法(ELISA)、サンドイッチアッセイ、ラジオイムノアッセイおよびその他の当技術分野において知られている免疫診断アッセイを使用して、FANCD2−SおよびFANCD2−Lの相対結合濃度を決定することができる。
Example 11: Screening assay using antibody reagents to detect increased cancer susceptibility in human subjects To test for the relative amount of FANCD2-S compared to FANCD2-L and the presence or absence of FANCD2-L A blood sample or tissue sample can be taken from the subject. Using antibody reagents specific for FANCD2-S protein and FANCD2-L protein (Example 1), positive samples can be identified by Western blotting as shown in FIG. Other antibody assays such as the one-step migration binding band assay described in, for example, 5,654,162 and 5,073,484 can be utilized. Enzyme immunoassays (ELISA), sandwich assays, radioimmunoassays and other immunodiagnostic assays known in the art can be used to determine the relative binding concentrations of FANCD2-S and FANCD2-L.

このアプローチの実現可能性を以下の記載によって説明する:
ヒト癌細胞系をスクリーニングするためのFANCD2診断的ウェスタンブロット法
ヒト癌細胞系は電離放射線を用いて、または用いずに処理し(図14に示した通り)、総細胞タンパク質を電気泳動にかけ、ニトロセルロースへ移し、実施例1の抗FANCD2モノクローナル抗体を用いて免疫ブロッティングした。卵巣癌細胞系(TOV21G)はFANCD2−Sを発現したが、FANCD2−Lを発現しなかった(レーン9、10を参照)。この細胞系はFANCD2遺伝子にオーバーラップしているヒト染色体3pの欠失を有し、FANCD2に対してヘミ接合性であり、そして、第2FANCD2対立遺伝子において突然変異を有しており、このために第2FANCD2対立遺伝子についてPA複合体によってモノユビキチン化できず、それ故FANCD2−Lを有しない(レーン9、10)と予想されている。この実施例は、癌感受性の増加を引き起こすFANCD2遺伝子における損傷を測定するために、抗体に基づく試験が適することを証明している。
The feasibility of this approach is explained by the following:
FANCD2 Diagnostic Western Blot for Screening Human Cancer Cell Lines Human cancer cell lines are treated with or without ionizing radiation (as shown in FIG. 14), total cell proteins are electrophoresed, and nitro Transfer to cellulose and immunoblotting using the anti-FANCD2 monoclonal antibody of Example 1. The ovarian cancer cell line (TOV21G) expressed FANCD2-S but not FANCD2-L (see lanes 9 and 10). This cell line has a deletion of human chromosome 3p that overlaps the FANCD2 gene, is hemizygous for FANCD2, and has a mutation in the second FANCD2 allele, It is expected that the second FANCD2 allele cannot be monoubiquitinated by the PA complex and therefore does not have FANCD2-L (lanes 9, 10). This example demonstrates that antibody-based tests are suitable for measuring damage in the FANCD2 gene that causes increased cancer susceptibility.

実施例12:ヒト対象における癌感受性の増加を検出するための核酸試薬を用いたスクリーニングアッセイ
対象のゲノム内に存在する場合、遺伝子病変のサイズおよび位置を決定するために、血液サンプルまたは組織サンプルを対象から採取し、配列決定技術または核酸プローブを使用してスクリーニングできる。このスクリーニング法は、全遺伝子を配列決定するステップ、または病変を同定するためにプローブセットまたは単一プローブを使用するステップを含んでいてよい。単一病変は集団において優勢でありうるが、他の病変は、嚢胞性線維症およびP53癌抑制遺伝子等の他の遺伝的状態の場合と同様に、低頻度で前記遺伝子の至る所に発生しうると予想されている。
Example 12 Screening Assay Using Nucleic Acid Reagents to Detect Increased Cancer Susceptibility in Human Subjects To determine the size and location of genetic lesions when present in the genome of a subject, a blood or tissue sample is It can be taken from a subject and screened using sequencing techniques or nucleic acid probes. This screening method may include sequencing the entire gene or using a probe set or a single probe to identify a lesion. Single lesions can be dominant in the population, but other lesions occur at low frequency throughout the gene, as in other genetic conditions such as cystic fibrosis and the P53 tumor suppressor gene. It is expected to be possible.

このアプローチの実現可能性を以下の記載によって説明する:
末梢血リンパ球はフィコール・ハイパック (Ficoll−Hypaque)勾配法を使用して患者から単離し、ゲノムDNAはこれらのリンパ球から単離する。本発明者らは、ゲノムPCRを使用して、ヒトFANCD2遺伝子の44のエクソンを増幅させ(プライマーの表7を参照)、突然変異を同定するために2つのFANCD2対立遺伝子を配列決定する。そのような突然変異が見いだされた場合、本発明者らは、FA−D2指標細胞系の機能的相補化を取り除くそれらの能力によって、これらを良性多型から識別した。
The feasibility of this approach is explained by the following:
Peripheral blood lymphocytes are isolated from the patient using the Ficoll-Hypaque gradient method and genomic DNA is isolated from these lymphocytes. We use genomic PCR to amplify 44 exons of the human FANCD2 gene (see Table 7 of primers) and sequence the two FANCD2 alleles to identify mutations. When such mutations were found, we distinguished them from benign polymorphisms by their ability to remove the functional complementation of the FA-D2 indicator cell line.

実施例13:生検組織中のモノユビキチン化FANCD2−Lの測定
生検組織は、針吸引または皮膚穿刺生検によって入手した。マイクロタイタープレート内の適切な培養培地に再懸濁させた細胞は、その後、表示した濃度のMMC(0、10、40、160ng/mL)または表示した線量のIR(0、5、10、10、20 Gy)を用いて処理した。MMCを用いた24時間のインキュベーション後、またはIR処理の2時間後、全細胞抽出物は、プロテアーゼ阻害剤(1μg/mLのロイペプチンおよびペプスタチン、2μg/mLのアプロチニン、1mMのフェニルメチルスルホニルフルオリド)およびホスファターゼ阻害剤(1mMのオルトバナジウム酸ナトリウム、10mMのフッ化ナトリウム)を添加した溶解バッファー(50mMのTris−HCl(pH7.4)、150mMのNaCl、1%(v/v)Triton X−100)中で調製した。その後、本明細書で開示したように、抗FANCD2−L特異的モノクローナル抗体、そして細胞サンプル内のタンパク質レベルを定量するために一般に使用される酵素免疫測定法(ELISA)等の従来型イムノアッセイを使用して、FANCD2−Lアイソフォームの存在についてサンプルを試験した(Harlow,E. and Lane,D.、「抗体の使用:実験マニュアル(Using Antibodies:A Laboratory Manual)」(1999)Cold Spring Harbor Laboratory Press)。
Example 13: Measurement of monoubiquitinated FANCD2-L in biopsy tissue Biopsy tissue was obtained by needle aspiration or skin puncture biopsy. Cells resuspended in the appropriate culture medium in the microtiter plate are then transferred to the indicated concentrations of MMC (0, 10, 40, 160 ng / mL) or indicated doses of IR (0, 5, 10, 10). , 20 Gy). After 24 hours incubation with MMC, or 2 hours after IR treatment, whole cell extracts were protease inhibitors (1 μg / mL leupeptin and pepstatin, 2 μg / mL aprotinin, 1 mM phenylmethylsulfonyl fluoride). And lysis buffer (50 mM Tris-HCl (pH 7.4), 150 mM NaCl, 1% (v / v) Triton X-100) supplemented with phosphatase inhibitor (1 mM sodium orthovanadate, 10 mM sodium fluoride) ). Thereafter, as disclosed herein, using anti-FANCD2-L specific monoclonal antibodies and conventional immunoassays such as enzyme immunoassays (ELISA) commonly used to quantify protein levels in cell samples The samples were then tested for the presence of the FANCD2-L isoform (Harlow, E. and Lane, D., “Use of Antibodies: A Laboratory Manual” (1999) Cold Spring Harbor Laboratory). ).

実施例14:ファンコニ貧血/BRCA遺伝子またはタンパク質中の癌関連性欠陥の診断
ヒトFANCD2遺伝子−cDNAおよびゲノムDNAテンプレートのPCR増幅および配列決定
ゲノムDNA配列決定
FANCD2遺伝子を配列決定している間に、ヒトゲノム内にはFANCD2に対する少なくとも8個の偽遺伝子配列があって、それらはすべてヒト染色体3pに局在することが明らかになった(添付した表8を参照)。したがって、FANCD2配列を特異的に増幅させ、そして偽遺伝子を排除するように設計された、特異的ゲノムPCRアッセイを設計することが重要であった。それらのエクソンの1以上の非機能的コピーをもまた増幅しない機能的FANCD2遺伝子のエクソン1、2、3、7〜14、19〜22、23〜29、30〜32、33〜36および43〜44に近接するPCRプライマーを設計することは、不可能であった。機能的遺伝子のこれらの領域に固有の大きなPCR産物を最初に生成し、その後に、機能的遺伝子に固有ではないプライマーを用いてエクソンのPCR産物を産生するための引き続く増幅反応におけるテンプレートとしてそれらの固有産物を使用することによって、それらのコピーからのPCR産物を超える機能的遺伝子からの極めて過剰なPCR産物を生成した。この方法により、機能的遺伝子内の突然変異が検出可能になった。
Example 14: Diagnosis of a cancer-related defect in Fanconi anemia / BRCA gene or protein
PCR amplification and sequencing of human FANCD2 gene-cDNA and genomic DNA templates
Genomic DNA Sequencing While sequencing the FANCD2 gene, it was found that there are at least 8 pseudogene sequences for FANCD2 in the human genome, all of which are located on human chromosome 3p (attached) See Table 8). Therefore, it was important to design a specific genomic PCR assay designed to specifically amplify the FANCD2 sequence and eliminate pseudogenes. Exons 1, 2, 3, 7-14, 19-22, 23-29, 30-32, 33-36 and 43- to functional FANCD2 gene that also does not amplify one or more non-functional copies of those exons It was impossible to design a PCR primer close to 44. First generate large PCR products unique to these regions of the functional gene, and then use them as templates in subsequent amplification reactions to generate exon PCR products using primers that are not specific to the functional gene. By using unique products, extremely excess PCR products were generated from functional genes that exceeded the PCR products from those copies. This method made it possible to detect mutations in functional genes.

スーパーアンプリコンPCR
上記で指摘したように、これらのPCR反応の目的は、機能的FANCD2遺伝子の一定領域に固有である大きなアンプリコン(スーパーアンプリコン)を生成することである。PCRの構成要素は次の通りであった:60mMのTris−S0(pH8.9)、18mMの(NHSO、2.0mMのMgS0、各々0.2mMのdATP、dCTP、dGTP、TTP、0.1μMの各プライマー、5ng/μLのDNA、0.05units/μLのPlatinum Taq DNA Polymerase High Fidelity(GIBCO BRL、Gaithersburg、メリーランド州)。
Super amplicon PCR
As pointed out above, the purpose of these PCR reactions is to generate large amplicons (superamplicons) that are unique to certain regions of the functional FANCD2 gene. Components of the PCR were as follows: Tris-S0 4 (pH8.9) of 60mM, (NH 4) 2 SO 4 in 18 mM, of 2.0 mM MgSO 4, each 0.2mM of dATP, dCTP, dGTP, TTP, 0.1 μM each primer, 5 ng / μL DNA, 0.05 units / μL Platinum Taq DNA Polymerase High Fidelity (GIBCO BRL, Gaithersburg, MD).

熱サイクル条件は次の通りであった:94℃で4分間;その後に各々のサイクルが94℃で20秒間の変性ステップおよび72℃で300秒間の伸長ステップ、および初回サイクルは64℃で開始して第11サイクルでは54℃へ低下するように1℃/サイクルで温度を低下させる20秒間のアニーリングステップを含む11サイクル;その後、第11サイクルを25回繰り返した;72℃で6分間インキュベートし、その後4℃での浸漬でプログラムを完了した。   Thermal cycling conditions were as follows: 94 ° C. for 4 minutes; each cycle followed by a denaturation step at 94 ° C. for 20 seconds and an extension step at 72 ° C. for 300 seconds, and the first cycle started at 64 ° C. 11 cycles including an annealing step of 20 seconds that reduces the temperature at 1 ° C / cycle to decrease to 54 ° C in the 11th cycle; then the 11th cycle was repeated 25 times; incubated at 72 ° C for 6 minutes, The program was then completed by immersion at 4 ° C.

プライマーの同一性は次の通りであった(プライマー配列は表9に示した):

Figure 2005536981
Primer identity was as follows (primer sequences are shown in Table 9):

Figure 2005536981

エクソンPCR
これらのPCRには2つのタイプがある:(1)スーパーアンプリコンPCRはDNAテンプレートとして使用する:1〜3、7〜14、19〜22、23〜29、30〜32、33〜36および43〜44はこのグループに含まれる、および(2)非増幅ゲノムDNAはDNAテンプレートとして使用する;エクソン4〜6、15〜18および37〜42はこのグループに含まれる。
Exon PCR
There are two types of these PCRs: (1) Superamplicon PCR is used as a DNA template: 1-3, 7-14, 19-22, 23-29, 30-32, 33-36 and 43 ~ 44 are included in this group, and (2) unamplified genomic DNA is used as a DNA template; exons 4-6, 15-18 and 37-42 are included in this group.

それぞれの対における1つのプライマー(「−F」と表示)は、その5’末端で18塩基のM13〜21フォワード配列(TGTAAAACGACGGCCAGT)を用いて合成し、もう1つのプライマー(「−R」と表示)は、その5’末端で18塩基のM13〜28リバース配列(CAGGAAACAGCTATGACC)を用いて合成した。エクソン15については、2つの重複アンプリコンを設計した。   One primer in each pair (designated “−F”) was synthesized using an 18 base M13-21 forward sequence (TGTAAAACGACGGCGCAGT) at its 5 ′ end and another primer (designated “−R”). ) Was synthesized using an M13-28 reverse sequence (CAGGAAACAGCTATGACC) of 18 bases at its 5 ′ end. For exon 15, two overlapping amplicons were designed.

10μLのPCR反応液の構成要素は次の通りである:20mMのTris−HCl(pH8.4)、50mMのKCl、1.5mMのMgC1、各々0.1mMのdATP、dCTP、dGTP、TTP、0.1μMの各プライマー、1μLの1:100希釈率のスーパーアンプリコンPCRまたは5ng/μLの非増幅ゲノムDNAのどちらか、0.05units/μLのTaq ポリメラーゼ(Taq Platinum、GIBCO BRL、Gaithersburg、メリーランド州)。熱サイクル条件は次の通りである:94℃で4分間;その後に各々のサイクルが94℃で30秒間の変性ステップおよび72℃で20秒間の伸長ステップ、および初回サイクルは60℃で開始して第11サイクルでは50℃へ低下するように1℃/サイクルで温度を低下させる20秒間のアニーリングステップを含む11サイクル;その後、第11サイクルを25回繰り返した;72℃で6分間インキュベートし、その後4℃での浸漬でプログラムを完了した。 Components of the PCR reaction solution 10μL is as follows: 20 mM of Tris-HCl (pH8.4), 50mM of KCl, MgCl 2 of 1.5 mM, each of 0.1mM dATP, dCTP, dGTP, TTP , 0.1 μM of each primer, 1 μL of either 1: 100 dilution of superamplicon PCR or 5 ng / μL of unamplified genomic DNA, 0.05 units / μL Taq polymerase (Taq Platinum, GIBCO BRL, Gaithersburg, Mary Land). Thermal cycling conditions are as follows: 94 ° C. for 4 minutes; each cycle followed by a denaturation step at 94 ° C. for 30 seconds and an extension step at 72 ° C. for 20 seconds, and the first cycle starting at 60 ° C. Eleventh cycle with an annealing step of 20 seconds that reduces the temperature at 1 ° C / cycle to decrease to 50 ° C in the eleventh cycle; then the eleventh cycle was repeated 25 times; incubated at 72 ° C for 6 minutes, then The program was completed by immersion at 4 ° C.

cDNA配列決定
2μgの総RNAは、RT−PCRのためのSuperscript First−Strand Synthesis System(GIBCO/BRL)を使用して、製造業者の取扱説明書にしたがって、cDNAに転換した。RT−PCR反応液の20分の1を18のPCR反応各々でDNAテンプレートとして使用した;これらのPCR反応液は、重複フラグメントにおいてcDNAのコード領域を増幅させる。プライマーは以下の表に示した。
cDNA Sequencing 2 μg of total RNA was converted to cDNA using Superscript First-Strand Synthesis System (GIBCO / BRL) for RT-PCR according to manufacturer's instructions. One-twentieth of the RT-PCR reaction was used as a DNA template in each of the 18 PCR reactions; these PCR reactions amplify the coding region of the cDNA in overlapping fragments. Primers are shown in the table below.

それぞれの対における1つのプライマー(「−F」と表示)は、その5’末端で18塩基のM13〜21フォワード配列(TGTAAAACGACGGCCAGT)を用いて合成し、もう1つのプライマー(「−R」と表示)は、その5’末端で18塩基のM13〜28リバース配列(CAGGAAACAGCTATGACC)を用いて合成した。   One primer in each pair (designated “−F”) was synthesized using an 18 base M13-21 forward sequence (TGTAAAACGACGGCGCAGT) at its 5 ′ end and another primer (designated “−R”). ) Was synthesized using an M13-28 reverse sequence (CAGGAAACAGCTATGACC) of 18 bases at its 5 ′ end.

10μLのPCR反応液の構成要素は次の通りである:20mMのTris−HCl(pH8.4)、50mMのKCl、1.5mMのMgC1、各々0.1mMのdATP、dCTP、dGTP、TTP、0.1μMの各プライマー、1μLの1:100希釈率のスーパーアンプリコンPCRまたは5ng/μLの非増幅ゲノムDNAのどちらか、0.05units/μLのTaq ポリメラーゼ(Taq Platinum、GIBCO BRL、Gaithersburg、メリーランド州)。 Components of the PCR reaction solution 10μL is as follows: 20 mM of Tris-HCl (pH8.4), 50mM of KCl, MgCl 2 of 1.5 mM, each of 0.1mM dATP, dCTP, dGTP, TTP , 0.1 μM of each primer, 1 μL of either 1: 100 dilution of superamplicon PCR or 5 ng / μL of unamplified genomic DNA, 0.05 units / μL Taq polymerase (Taq Platinum, GIBCO BRL, Gaithersburg, Mary Land).

熱サイクル条件は次の通りである:94℃で4分間、その後に各々のサイクルが94℃で30秒間の変性ステップおよび72℃で20秒間の伸長ステップ、および初回サイクルは60℃で開始して第11サイクルでは50℃へ低下するように1℃/サイクルで温度を低下させる20秒間のアニーリングステップを含む11サイクル;その後、第11サイクルを25回繰り返した;72℃で6分間インキュベートし、その後4℃での浸漬でプログラムを完了した。

Figure 2005536981
Figure 2005536981
The thermal cycling conditions are as follows: 94 ° C. for 4 minutes, each cycle followed by a denaturation step at 94 ° C. for 30 seconds and an extension step at 72 ° C. for 20 seconds, and the first cycle starting at 60 ° C. Eleventh cycle with an annealing step of 20 seconds that reduces the temperature at 1 ° C / cycle to decrease to 50 ° C in the eleventh cycle; then the eleventh cycle was repeated 25 times; incubated at 72 ° C for 6 minutes, then The program was completed by immersion at 4 ° C.

Figure 2005536981
Figure 2005536981

DNA配列決定
各PCR反応液の分液は水を用いて1:10に希釈した。希釈したPCR産物は、M13フォワードおよびM13リバースBig Dyeプライマーキット(Applied Biosystems、Foster City、カリフォルニア州)を使用して、製造業者の推奨にしたがって、両方の鎖について配列決定した。配列決定産物は、蛍光シーケンサー(377型、Applied Biosystems、Foster City、カリフォルニア州)で分離した。ベースコールは機器ソフトウエアにより行い、目視検査により精査した。各配列は、Sequencher 3.0ソフトウエア(LifeCodes)を使用して、対応する正常配列と比較した。
DNA sequencing Each PCR reaction aliquot was diluted 1:10 with water. Diluted PCR products were sequenced on both strands using M13 forward and M13 reverse Big Dye primer kits (Applied Biosystems, Foster City, Calif.) According to manufacturer's recommendations. Sequencing products were separated on a fluorescent sequencer (model 377, Applied Biosystems, Foster City, CA). The base call was made with equipment software and examined by visual inspection. Each sequence was compared to the corresponding normal sequence using Sequencher 3.0 software (LifeCodes).

実施例15:化学感作剤のスクリーニング方法
FA/BRCA経路のモデルで示したように、FANCD2の酵素モノユビキチン化は重要な調節事象である。この事象は無傷FAタンパク質複合体(A/C/E/F/G複合体)を必要とし、BRCA1およびBRCA2を必要とする。FANCD2モノユビキチン化のために必要な実際の触媒サブユニットは依然として不明であるが、モノユビキチン化のアンタゴニストをスクリーニングすることはまだ可能である。本明細書の他のところで記載したように、大体において、FA経路の阻害剤は、卵巣癌または他の癌の治療においてシスプラチンの化学感作剤として機能することができる。FANCD2モノユビキチン化の阻害剤のスクリーニングは、単純な哺乳類細胞に基づくスクリーンとして実施できる。例えばHeLa細胞のような哺乳類組織培養細胞系は、最初に無作為の候補低分子を用いてプレインキュベートされる。次に細胞クローンは、抗FANCD2ウェスタンブロット法を使用してスクリーニングする。FA経路の阻害剤(アンタゴニスト)はFANCD2モノユビキチン化をブロックする。
Example 15: Chemosensitizer screening method As shown in the FA / BRCA pathway model, the enzyme monoubiquitination of FANCD2 is an important regulatory event. This event requires an intact FA protein complex (A / C / E / F / G complex) and requires BRCA1 and BRCA2. Although the actual catalytic subunit required for FANCD2 monoubiquitination remains unknown, it is still possible to screen for antagonists of monoubiquitination. As described elsewhere herein, for the most part, inhibitors of the FA pathway can function as chemosensitizers for cisplatin in the treatment of ovarian cancer or other cancers. Screening for inhibitors of FANCD2 monoubiquitination can be performed as a simple mammalian cell-based screen. Mammalian tissue culture cell lines, such as HeLa cells, are first pre-incubated with random candidate small molecules. Cell clones are then screened using anti-FANCD2 Western blot. Inhibitors (antagonists) of the FA pathway block FANCD2 monoubiquitination.

Garcia−Higueraら,2001に記載されたように、BRCA1は実際上FANCD2をモノユビキチン化する酵素である可能性がある。したがって、BRCA1はユビキチンリガーゼ(Ring Finger)触媒ドメインを有する。このため、FANCD2のBRCA1媒介性モノユビキチン化についてスクリーニングするために、インビトロアッセイが考案される。阻害剤は、このインビトロ反応を阻害する能力について直接にスクリーニングされる。阻害剤が同定されると、そのような薬剤は動物試験または第1相ヒト試験において、シスプラチン感作剤としてのそれらの機能を決定するために使用することができる。   As described in Garcia-Higuera et al., 2001, BRCA1 may actually be an enzyme that monoubiquitinates FANCD2. Accordingly, BRCA1 has a ubiquitin ligase (Ring Finger) catalytic domain. For this reason, an in vitro assay is devised to screen for BRCA1-mediated monoubiquitination of FANCD2. Inhibitors are screened directly for the ability to inhibit this in vitro reaction. Once inhibitors are identified, such agents can be used to determine their function as cisplatin sensitizers in animal or phase 1 human studies.

実施例16:潜在的癌治療薬のスクリーニング方法
1以上の癌関連性欠陥を有するファンコニ貧血/BRCA経路遺伝子を有する細胞および動物は、治療薬としての可能性を有する物質について研究および試験するためのモデル系として使用できる。細胞は、典型的には培養上皮細胞である。これらは、1以上の癌関連性欠陥を有するファンコニ貧血/BRCA経路遺伝子をもつ個人から単離することができ、体細胞性または生殖細胞性のいずれかである。あるいは、1以上の癌関連性欠陥を有するファンコニ貧血/BRCA経路遺伝子に突然変異をもつ細胞系を、遺伝子工学的に作成できる。
Example 16: Screening method for potential cancer therapeutics Cells and animals with Fanconi anemia / BRCA pathway genes with one or more cancer-related defects can be studied and tested for potential therapeutic agents. Can be used as a model system. The cell is typically a cultured epithelial cell. These can be isolated from individuals with a Fanconi anemia / BRCA pathway gene that has one or more cancer-related defects and are either somatic or germline. Alternatively, a cell line with a mutation in a Fanconi anemia / BRCA pathway gene having one or more cancer-related defects can be engineered.

試験物質が細胞に適用された後、腫瘍により形質転換された細胞の表現型が決定される。足場非依存性増殖、ヌードマウスにおける腫瘍原性、細胞の侵襲性、および増殖因子依存性を含む、腫瘍により形質転換された細胞のあらゆる形質を評価できる。これらの形質各々についてのアッセイは当技術分野において知られている。   After the test substance is applied to the cells, the phenotype of the cells transformed by the tumor is determined. Any trait of cells transformed by the tumor can be assessed, including anchorage independent growth, tumorigenicity in nude mice, cell invasiveness, and growth factor dependence. Assays for each of these traits are known in the art.

治療薬を試験するための動物は、全動物の突然変異誘発後に、または生殖細胞系細胞もしくは接合体の処理後に選択できる。そのような処理には、通常は第2動物種からの1以上の癌関連性欠陥を有する突然変異ファンコニ貧血/BRCA経路遺伝子の挿入、ならびに、崩壊した相同遺伝子の挿入が含まれる。あるいは、動物の内因性ファンコニ貧血/BRCA経路遺伝子は、実施例10に略述したように、従来型技術を使用して挿入もしくは欠失突然変異または他の遺伝的変化によって破壊することができる(Capecchi,1989;Valancius and Smithies,1991;Hastyら,1991;Shinkaiら,1992;Mombaertsら,1992;Philpottら,1992;Snouwaertら,1992;Donehowerら,1992)。試験物質を動物に投与した後は、腫瘍の増殖を評価しなければならない。試験物質が腫瘍の増殖を防止または抑制した場合は、前記試験物質は本明細書にて同定した癌を治療するための候補治療薬である。   Animals for testing therapeutic agents can be selected after mutagenesis of all animals or after treatment of germline cells or conjugates. Such treatment includes the insertion of a mutant Fanconi anemia / BRCA pathway gene, usually having one or more cancer-related defects from a second animal species, as well as the insertion of a disrupted homologous gene. Alternatively, the animal's endogenous Fanconi anemia / BRCA pathway gene can be disrupted by insertion or deletion mutations or other genetic changes using conventional techniques, as outlined in Example 10 ( Capecchi, 1989; Valancius and Smithies, 1991; Hasty et al., 1991; Shinkai et al., 1992; Mambaerts et al., 1992; Philpott et al., 1992; Snowwaert et al., 1992; After the test substance is administered to the animals, tumor growth must be assessed. Where the test substance prevents or inhibits tumor growth, the test substance is a candidate therapeutic for treating the cancer identified herein.

実施例17:抗腫瘍剤に耐性である癌の治療方法
本実施例では、シスプラチン等の抗腫瘍剤に耐性である癌を有する患者の治療について説明する。このプロトコルは、化学感作剤としてのFANCD2タンパク質のユビキチン化阻害剤を用量増加させて併用する、本明細書に記載したようなシスプラチンの投与を提供する。シスプラチンおよび化学感作剤は、静脈内、皮下、腫瘍内または腹腔内に投与することができる。薬剤を投与する医師は、当技術分野において知られている癌活性の標準尺度を使用して観察された結果に基づいて、薬物の投与量および投与時期を調整できる。腫瘍の増殖および転移の抑制は、癌の有効な治療を表示するものである。
Example 17: Method for treating cancer resistant to antitumor agents This example describes the treatment of patients with cancer resistant to antitumor agents such as cisplatin. This protocol provides for administration of cisplatin as described herein in combination with increasing doses of an inhibitor of FANCD2 protein ubiquitination as a chemosensitizer. Cisplatin and chemosensitizers can be administered intravenously, subcutaneously, intratumorally or intraperitoneally. The physician administering the drug can adjust the dose and timing of the drug based on the results observed using standard measures of cancer activity known in the art. Inhibition of tumor growth and metastasis represents an effective treatment for cancer.

実施例18:治療薬の将来の有効性を測定する方法
治療薬を用いて治療されている癌患者由来の腫瘍の生検組織は、針吸引または皮膚穿刺生検によって入手した。マイクロタイタープレート内の適切な培養培地に再懸濁させた細胞は、その後、表示した濃度のMMC(0、10、40、160ng/mL)または表示した線量のIR(0、5、10、10、20Gy)を用いて処理した。MMCを用いた24時間のインキュベーション後、またはIR処理の2時間後、全細胞抽出物は、プロテアーゼ阻害剤(1μg/mLのロイペプチンおよびペプスタチン、2μg/mLのアプロチニン、1mMのフェニルメチルスルホニルフルオリド)およびホスファターゼ阻害剤(1mMのオルトバナジウム酸ナトリウム、10mMフッ化ナトリウム)を添加した溶解バッファー(50mMのTris−HCl(pH7.4)、150mMのNaCl、1%(v/v)Triton X−100)中で調製した。その後、本明細書で開示したように、抗FANCD2−L特異的モノクローナル抗体、そして細胞サンプル内のタンパク質レベルを定量するために一般に使用される酵素免疫測定法(ELISA)等の従来型イムノアッセイを使用して、FANCD2−Lアイソフォームの存在についてサンプルを試験した(Harlow,E. and Lane,D.、「抗体の使用:実験マニュアル(Using Antibodies:A Laboratory Manual)」(1999)Cold Spring Harbor Laboratory Press)。モノユビキチン化FANCD2−Lアイソフォームの検出は、癌患者を治療するために使用されている治療薬の有効性の低下を表示すると考えられる。
Example 18: Method for Measuring Future Effectiveness of Therapeutic Agents Biopsy tissue of tumors from cancer patients being treated with therapeutic agents was obtained by needle aspiration or skin puncture biopsy. Cells resuspended in the appropriate culture medium in the microtiter plate are then transferred to the indicated concentrations of MMC (0, 10, 40, 160 ng / mL) or indicated doses of IR (0, 5, 10, 10). , 20 Gy). After 24 hours incubation with MMC, or 2 hours after IR treatment, whole cell extracts were protease inhibitors (1 μg / mL leupeptin and pepstatin, 2 μg / mL aprotinin, 1 mM phenylmethylsulfonyl fluoride). And phosphatase inhibitor (1 mM sodium orthovanadate, 10 mM sodium fluoride) added lysis buffer (50 mM Tris-HCl (pH 7.4), 150 mM NaCl, 1% (v / v) Triton X-100) Prepared in. Thereafter, as disclosed herein, using anti-FANCD2-L specific monoclonal antibodies and conventional immunoassays such as enzyme immunoassays (ELISA) commonly used to quantify protein levels in cell samples The samples were then tested for the presence of the FANCD2-L isoform (Harlow, E. and Lane, D., “Use of Antibodies: A Laboratory Manual” (1999) Cold Spring Harbor Laboratory). ). Detection of monoubiquitinated FANCD2-L isoforms is thought to indicate a decrease in the effectiveness of therapeutic agents used to treat cancer patients.

実施例19:化学療法剤への耐性を決定する方法
ファンコニ貧血/BRCA経路遺伝子のメチル化状態を決定するために使用されるプロトコルを記載したフローチャートは図21に示した。
Example 19: Method for Determining Resistance to Chemotherapeutic A flow chart describing the protocol used to determine the methylation status of Fanconi anemia / BRCA pathway genes is shown in FIG.

FANCFメチル化の分析
FANCF遺伝子におけるDNAメチル化パターンは、メチル化特異的PCRまたはPCRに基づくHpaII制限酵素アッセイによって決定した。ゲノムDNAは、QIAamp DNA血液ミニキット(QIAGEN)を使用して、表示した細胞系から単離した。
Analysis of FANCF methylation The DNA methylation pattern in the FANCF gene was determined by methylation-specific PCR or a PCR-based HpaII restriction enzyme assay. Genomic DNA was isolated from the indicated cell lines using the QIAamp DNA blood mini kit (QIAGEN).

PCRに基づくHpaII制限酵素アッセイ
250ngのゲノムDNAは、30単位のHpaIIまたはMspIを用いて37℃で12時間消化した。各消化物からの12.5ngのDNAは、1×PCRバッファー、各200μMの4つのデオキシヌクレオチド三リン酸、0.5単位のAmpliTaq DNAポリメラーゼ(Roche)、および各0.2μMのプライマーを含有する10μLの反応液中でPCRによって分析した。PCRは33サイクル実施し、各サイクルは変性(94℃で45秒間、第1サイクルは4分45秒間)、アニーリング(61℃で1分間)、および伸長(72℃で2分間、最終サイクルは9分間)から構成した。PCR反応液は臭化エチジウムを含有する1.2%アガロースゲル上で電気泳動にかけた。使用したプライマーは、FPF6(5’−GCACCTCATGGAATCCCTTC−3’)(フォワード)およびFR343(5’−GTTGCTGCACCAGGTGGTAA−3’)(リバース)であった。これらのプライマーは、フォワードプライマーのためにはnt−6−14およびリバースプライマーのためにはnt 403〜432を使用して設計した。
PCR-based HpaII restriction enzyme assay 250 ng of genomic DNA was digested with 30 units of HpaII or MspI at 37 ° C. for 12 hours. 12.5 ng of DNA from each digest contains 1 × PCR buffer, 200 μM each of 4 deoxynucleotide triphosphates, 0.5 units of AmpliTaq DNA polymerase (Roche), and 0.2 μM of each primer Analyzed by PCR in 10 μL reaction. PCR was performed for 33 cycles, each cycle being denaturing (94 ° C. for 45 seconds, first cycle 4 minutes 45 seconds), annealing (61 ° C. for 1 minute), and extension (72 ° C. for 2 minutes, final cycle 9 Minutes). The PCR reaction was electrophoresed on a 1.2% agarose gel containing ethidium bromide. The primers used were FPF6 (5′-GCACCCTCATGGAATCCCTTC-3 ′) (forward) and FR343 (5′-GTTGCTGCACCAGGGTGTAA-3 ′) (reverse). These primers were designed using nt-6-14 for the forward primer and nt 403-432 for the reverse primer.

メチル化特異的PCR
ゲノムDNAの重亜硫酸塩修飾は、以前に記載されたように実施した(Herman JGら,Proc Natl Acad Sci USA 93(18),9821−6(1996))。重亜硫酸塩処理DNAは、メチル化特異的または非メチル化特異的プライマーセットのどちらかを用いて増幅させた。PCRは40サイクル実施し、各サイクルは変性(94℃で45秒間、第1サイクルは4分45秒間)、アニーリング(65℃で1分間)、および伸長(72℃で2分間、最終サイクルは9分間)から構成した。PCR反応液は臭化エチジウムを含有する3%セパライド(Separide)(Gibco)ゲル上で電気泳動にかけた。メチル化特異的プライマーは、FF280M(5’−TTTTTGCGTTTGTTGGAGAATCGGGTTTTC−3’)(フォワード)およびFR432M(5’−ATACACCGCAAACCGCCGACGAACAAAACG−3’)(リバース)であった。非メチル化特異的プライマーは、FF280U(5’−TTTTTGTGTTTGTTGGAGAATTGGGTTTTT−3’)(フォワード)およびFR432U(5’−ATACACCACAAACCACCAACAAACAAAACA−3’)(リバース)であった。これらのプライマーは、フォワードプライマーのためにはnt 280−309およびリバースプライマーのためにはnt 403〜432を使用して設計した。

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Methylation specific PCR
Bisulfite modification of genomic DNA was performed as previously described (Herman JG et al., Proc Natl Acad Sci USA 93 (18), 9821-6 (1996)). Bisulfite treated DNA was amplified using either methylation specific or unmethylation specific primer sets. PCR was performed for 40 cycles, each cycle being denaturing (94 ° C. for 45 seconds, first cycle 4 minutes 45 seconds), annealing (65 ° C. for 1 minute), and extension (72 ° C. for 2 minutes, final cycle 9 Minutes). The PCR reaction was electrophoresed on a 3% Separide (Gibco) gel containing ethidium bromide. The methylation specific primers were FF280M (5′-TTTTTGCGGTTTGTTGGAGAATCGGGTTTTC-3 ′) (forward) and FR432M (5′-ATACACCGCAAACGCCGCGACGAACAAAACG-3 ′) (reverse). The unmethylated specific primers were FF280U (5'-TTTTTGTGTTTGTTGGGAGAATTGGGTTTTT-3 ') (forward) and FR432U (5'-ATACACCCACAAACCACCCAACAAAAAAAACA-3') (reverse). These primers were designed using nt 280-309 for the forward primer and nt 403-432 for the reverse primer.

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本明細書で引用したすべての特許、特許出願、および出版物はこれによりそれらの全体が参照により組み込まれる。本発明はそれの好ましい実施形態を参照しながら特別に示して記載してきたが、当業者には、添付の特許請求の範囲によって含まれる本発明の範囲から逸脱することなく形態および詳細を様々に変化させることができることは理解されるであろう。

All patents, patent applications, and publications cited herein are hereby incorporated by reference in their entirety. While the invention has been particularly shown and described with reference to preferred embodiments thereof, those skilled in the art will recognize that various forms and details can be made without departing from the scope of the invention as encompassed by the appended claims. It will be understood that it can be varied.

本発明の上記の特徴は、添付の図面を参照しながら詳細に記した説明を参照することでより容易に理解できるであろう。   The foregoing features of the invention will be more readily understood by reference to the detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings.

図1Aは、ファンコニ貧血タンパク質複合体がFANCD2のモノユビキチン化のために必要であることを示している、ウェスタンブロットの図である。正常(WT)細胞(レーン1)は、FANCD2タンパク質の2つのアイソフォームである低分子量アイソフォーム(FANCD2−S)(155kD)および高分子量アイソフォーム(FANCD2−L)(162kD)を発現する。レーン3、7、9、11は、タイプA、C、G、およびFの患者由来のFA細胞系がFANCD2−Sアイソフォームだけを発現ことを示している。レーン4、8、10、12は、対応するFAcDNAを用いた細胞系のトランスフェクション後の高分子量アイソフォームFANCD2−Lの回復を示している。FIG. 1A is a Western blot showing that the Fanconi anemia protein complex is required for monoubiquitination of FANCD2. Normal (WT) cells (lane 1) express two isoforms of the FANCD2 protein, a low molecular weight isoform (FANCD2-S) (155 kD) and a high molecular weight isoform (FANCD2-L) (162 kD). Lanes 3, 7, 9, and 11 show that FA cell lines derived from type A, C, G, and F patients express only the FANCD2-S isoform. Lanes 4, 8, 10, 12 show the recovery of the high molecular weight isoform FANCD2-L after transfection of the cell line with the corresponding FA cDNA.

図1Bは、HA−ユビキチンをコードするcDNAを用いてHeLa細胞をトランスフェクトした後に入手したウェスタンブロットを示した図である。トランスフェクション後、細胞は表示した量のマイトマイシンC(MMC)を用いて処理した。細胞タンパク質は、表示したように、FANCD2に対するポリクローナル抗体(E35)を用いて免疫沈降させた。FANCD2を免疫沈降させ、免疫複合体は抗FANCD2または抗HAモノクローナル抗体を用いてブロッティングした。   FIG. 1B shows a Western blot obtained after transfection of HeLa cells with cDNA encoding HA-ubiquitin. After transfection, the cells were treated with the indicated amount of mitomycin C (MMC). Cellular proteins were immunoprecipitated using a polyclonal antibody against FANCD2 (E35) as indicated. FANCD2 was immunoprecipitated and immune complexes were blotted using anti-FANCD2 or anti-HA monoclonal antibodies.

図1Cは、HA−ユビキチンをコードするcDNAを用いてHeLa細胞をトランスフェクトした後に入手したウェスタンブロットを示した図である。トランスフェクション後、細胞は表示した線量の電離放射線(IR)を用いて処理した。FANCD2を免疫沈降させ、免疫複合体は抗FANCD2または抗HAモノクローナル抗体を用いてブロッティングした。   FIG. 1C shows a Western blot obtained after transfection of HeLa cells with cDNA encoding HA-ubiquitin. Following transfection, the cells were treated with the indicated dose of ionizing radiation (IR). FANCD2 was immunoprecipitated and immune complexes were blotted using anti-FANCD2 or anti-HA monoclonal antibodies.

図1Dは、HA−Ub cDNAを用いてPA−G線維芽細胞系(FAG326SV)または補正した細胞(FAG326SV+FANCG cDNA)をトランスフェクトした後、FANCD2を免疫沈降させ、そして抗FANCD2または抗HA抗血清を用いてブロットした。   FIG. 1D shows that FANCD2 was immunoprecipitated after anti-FANCD2 or anti-HA antiserum was transfected after transfecting PA-G fibroblast cell line (FAG326SV) or corrected cells (FAG326SV + FANCG cDNA) with HA-Ub cDNA. And blotted.

図1Eは、1mMのヒドロキシウレアを用いたHeLa細胞の24時間の処理後に入手したウェスタンブロットを示した図である。HeLa細胞溶解物を抽出し、2.5μMユビキチンアルデヒドを用いて、または用いずに、表示した時間にわたり表示した温度でインキュベートした。FANCD2タンパク質は、モノクローナル抗FANCD2(F117)を用いた免疫ブロット法により検出した。
図2は、ファンコニ貧血経路がFANCD2核内フォーカスを形成するために必要であることを示した図である。上方のパネルは、全細胞抽出物として調製したSV40形質転換線維芽細胞の抗FANCD2免疫ブロットを示している。パネルa〜hは、アフィニティー精製抗FANCD2抗血清を用いた免疫蛍光法を示している。補正されていない(突然変異体、M)FA線維芽細胞はFA−A(GM6914)、FA−G(FAG326SV)、FA−C(PD426)、およびFA−D(PD20F)であった。FA−A、FA−G、およびFA−C線維芽細胞は、対応するFA cDNAを用いて機能的に相補化された。FA−D細胞は、ネオマイシン標識ヒト染色体3pを用いて相補化した(Whitneyら,1995)。 図3は、FANCD2タンパク質の2つのアイソフォームの細胞周期依存性発現を示した図である。(a)HeLa細胞、FA−A患者由来のSV40形質転換線維芽細胞(GM6914)、およびFANCA cDNAを用いて補正したGM6914細胞は、二重チミジンブロック法によって同調化した。細胞周期の表示した期に対応する細胞を溶解させ、FANCD2免疫ブロット法のために処理した。(b)ノコダゾールブロックによる同調化。(c)ミモシンブロックによる同調化。(d)HeLa細胞はノコダゾールまたは(e)ミモシンを使用して細胞周期において同調化し、細胞周期の表示した期に対応する細胞は抗FANCD2抗体を用いて免疫染色し、免疫蛍光により分析した。 図4は、MMC、電離放射線、または紫外線への細胞曝露後の活性化FANCD2核内フォーカスの形成を示した図である。指数関数的に増殖するHeLa細胞は、未処理とするか、または表示したDNA損傷剤である(a)マイトマイシンC(MMC)、(b)γ線照射(IR)、または(c)紫外線(UV)へ曝露させ、FANCD2免疫ブロット法またはFANCD2免疫染色法のために処理した。(a)細胞は表示した通りに0〜72時間、40ng/mLのMMCに連続的に曝露させるか、または24時間処理し、免疫蛍光法のために固定した。(b)および(c)細胞はγ線(10Gy、B)またはUV線(60J/m、C)に曝露させ、表示した時間後に収集するか(上方パネル)、または表示した線量で照射して1時間後に採取した(下方パネル)。免疫蛍光分析のためには、細胞は処理(B、10Gy、C、60J/m)の8時間後に固定した。(d)正常個人(PD7)または様々なファンコニ貧血患者由来の表示したEBV形質転換リンパ芽球系を、40ng/mLのマイトマイシンCを用いて連続的に処理するか(レーン1〜21)、または15Gyのγ線(レーン22〜33)に曝露させ、FANCD2免疫ブロット法のために処理した。MMCまたはIR処理後のFANCD−Lのアップレギュレーションは、PD7(レーン2〜5)および補正されたFA−A細胞(レーン28〜33)で見られたが、突然変異ファンコニ貧血細胞系のいずれでも観察されなかった。同様に、IR誘導FANCD2核内フォーカスは、PA線維芽細胞では検出されなかったが(FA−G+IR)、機能的相補化後には回復した(PA−G+FANCG)。 図5は、DNA損傷後の離散性核内フォーカスにおける活性化FANCD2およびBRCA1の共局在化を示した図である。HeLa細胞は、未処理とするか、または表示したように電離放射線(10Gy)に曝露させ、8時間後に固定した。(a)細胞はD−9モノクローナル抗BRCA1抗体(緑色、パネルa、d、g、h)およびウサギポリクローナル抗FANCD2抗体(赤色、パネルb、e、h、k)を用いて二重染色し、染色した細胞を免疫蛍光法により分析した。緑色および赤色シグナルが重複する(マージ(Merge)、パネルc、f、i、l)場合には黄色パターンが見られ、これはBRCA1とFANCD2の共局在化を表す。(b)FANCD2およびBRCA1の共免疫沈降。HeLa細胞は、未処理(−IR)とするか、15Gyのγ線照射(+IR)に曝露させ、12時間後に回収した。細胞溶解物を調製し、そして、モノクローナルFANCD2抗体(FI−17、レーン9〜10)、またはヒトBRCA1に対する3つの独立して得られたモノクローナル抗体のいずれか1つ(レーン3〜8)のどちらかを用いて免疫沈降させた:D−9(Santa Cruz)、Ab−1およびAb−3(Oncogene Research Products)。対照サンプル(レーン1〜2)では同一量の精製マウスIgG(Sigma)を使用した。免疫複合体をSDS−PAGEにより分離させ、抗FANCD2または抗BRCA1抗血清を用いて免疫ブロットした。FANCD−Lアイソフォームは、BRCA1と優先的に共免疫沈降した。 図6は、S期中の離散性核内フォーカスにおける活性化FANCD2およびBRCA1の共局在化を示した図である。(a)HeLa細胞は後期G1期においてミモシンを用いて同調化し、S期に遊離させた。S期細胞は、モノクローナル抗BRCA1抗体(緑色、パネルa、d)およびウサギポリクローナル抗FANCD2抗体(赤色、パネルb、e)を用いて二重染色し、染色した細胞を免疫蛍光法により分析した。緑色および赤色シグナルが重複する(マージ、パネルc、f)場合には黄色パターンが見られ、これはBRCA1とFANCD2の共局在化を表す。(b)S期において同調化したHeLa細胞は、未処理とするか(a、b、k、l)、または表示した通りにIR(50Gy、パネルc、d、m、n)、MMC(20μg/mL、パネルc、f、o、p)、もしくはUV(100J/m、パネルg、h、q、r))に曝露させ、1時間後に固定した。引き続き、FANCD2またはBRCA1に対して特異的な抗体を用いて細胞を免疫染色した。 図7は、FANCD2がマウス精母細胞中の減数分裂I期中にBRCA1と共局在化できるシナプトネマ構造上でフォーカスを形成するのを示した図である。(a)後期太糸期マウス核中でのシナプトネマ構造の抗SCP3(白色)および抗FANCD2(赤色)染色。(b)後期太糸期染色体のSCP3染色。(c)抗FANCD2 E35抗体に対する免疫前血清を用いたこの塗抹標本の染色。(d)マウス複糸期核中でのシナプトネマ構造の抗SCP3染色。(e)E35 抗FANCD2抗体を用いたこの塗抹標本の共染色。抗FANCD2を用いた不対の性染色体および常染色体のテロメアの両方の染色に注目。(f)抗BRCA1抗体を用いたこの塗抹標本の共染色。性染色体が優先的に染色される。(g)後期太糸期の性染色体シナプトネマ構造の抗FANCD2染色。(h)同一複合体の抗BRCA1染色。(i)抗FANCD2(赤色)および抗BRCA1(緑色)共染色(黄色領域によって反映される共局在化)。 図8は、細胞経路内でのFAタンパク質の相互作用を略図で示した図である。FAタンパク質(A、C、およびG)は機能的核複合体中で結合する。S期進行またはDNA損傷のいずれかによってこの複合体が活性化されると、この複合体はDタンパク質を酵素的に修飾(モノユビキチン化)する。このモデルによると、活性化Dタンパク質は、引き続いて、それがDNA修復に関係するBRCA1タンパク質および他のタンパク質と相互作用する場所である、核内フォーカスの標的とされる。 図9は、完全長FANCD2 cDNAを用いて調べ、そして24時間曝露させた、ヒト成人由来の心臓、脳、胎盤、肝臓、骨格筋、腎臓、膵臓、脾臓、胸腺、前立腺、精巣、子宮、小腸、結腸および末梢血リンパ球ならびにヒト胎児由来の脳、肺、肝臓および腎臓からの細胞のノーザンブロットを示した図である。 図10は、2つのFANCD2ファミリーの突然変異分析のための対立遺伝子特異的アッセイを示した図であり、対応する突然変異分析が問題となっている個人の下方にあるように、ファミリー系図(a、d)ならびにパネルb、c、eおよびfを垂直に配列した。パネルa〜cはPD20を描出し、パネルd〜fはVU008ファミリーを描出している。パネルbおよびeは、新規MspI部位(PD20)またはDdeI部位(VU008)の作成によって検出された母性突然変異の分離を示している。両ファミリーにおける父性遺伝性突然変異は、対立遺伝子特異的オリゴヌクレオチド・ハイブリダイゼーションを用いて検出された(パネルcおよびf)。 図11は、ヒトファンコニ貧血細胞系におけるFANCD2タンパク質のウェスタンブロット分析を示した図である。全細胞溶解物は、表示した線維芽細胞系およびリンパ芽球系から生成した。タンパク質溶解物(70g)は、抗FANCD2抗血清を用いた免疫ブロッティングによって直接調べた。FANCD2タンパク質(155kDおよび162kD)は矢印で表示した。免疫ブロットにおける他のバンドは非特異的である。(a)試験した細胞系には、野生型細胞(レーン1、7)、PD20線維芽細胞(レーン2)、PD20リンパ芽球(レーン4)、復帰突然変異体MMC耐性PD20リンパ芽球(レーン5、6)、および染色体3P補体結合PD20線維芽細胞(レーン3)が含まれた。HSC62(レーン8)およびVU008(レーン9)を含む数種の他のFA−D群細胞系を分析した。FA−A細胞はHSC72(レーン10)、FA−C細胞はPD4(レーン11)、そしてFA−G細胞はEUFA316(レーン12)であった。(b)第3のFANCD2患者の同定。FANCD2タンパク質は、野生型およびFA−G群細胞中では容易に検出できたが、PD733細胞中では検出できなかった。(c)抗体の特異性。レトロウイルスFANCD2発現ベクターを用いて形質導入したPD20i細胞は、空ベクター対照(レーン3)およびトランスフェクトされていないPD20i細胞(レーン2)とは対照的に、FANCD2タンパク質の両方のアイソフォームを表示した(レーン4)。野生型細胞では、内因性FANCD2タンパク質(2つのアイソフォーム)もまた、抗体と免疫反応性であった(レーン1)。 図12は、クローン化FANCD2 cDNAを用いたFA−D2細胞の機能的相補化を示した図である。SV40形質転換FA−D2線維芽細胞系であるPD20iは、pMMP−puro(PD20+ベクター)またはpMMP−FANCD2(PD20+FANCD2wt)を用いて形質導入した。ピューロマイシン選択細胞についてMMC感受性分析を実施した。分析した細胞は、親PD20F細胞(△)、ヒト染色体3Pを用いて補正したPD20(○)、およびpMMP−puro(□)またはpMMP−FANCD2(wt)−puro(◆)のいずれかを用いて形質導入したPD20細胞であった。 図13は、PD20リンパ芽球の復帰突然変異についての分子的基盤を示した図である。(a)cDNAを増幅させるためにエクソン5および6へのPCRプライマーを使用した。対照サンプル(右のレーン)は114bpの単一バンドを産生したが、他方、PD20 cDNA(左のレーン)は2つのバンドを示し、大きい方のバンドは母性対立遺伝子内への13bpのイントロン配列の挿入を反映している。PD20から復帰突然変異したMMC耐性リンパ芽球(中央のレーン)は、114+36bpの第3のインフレーム・スプライス変異体を示した。(b)FANCD2 エクソン5/イントロン5境界でのスプライシングの略図。野生型cDNAでは、スプライス事象の100%が適当なエクソン/イントロン境界で発生するが、他方、母性A→G突然変異(矢印によって表示した)は、同様に100%で異常なスプライシングをもたらす。復帰突然変異細胞では、母性突然変異を有するすべてのcDNAはまた、第2配列変化(太い矢印)を有し、13bp(〜40%のmRNA)または36bp(〜60%のmRNA)のどちらかの挿入を伴う混合スプライシングパターンを示した。 図14は、卵巣癌患者由来の癌細胞系のFANCD2ウェスタンブロットを示した図である。 図15は、ヒトFANCD2のアミノ酸配列についての配列表およびBEAUTYアルゴリズム(Worleyら,(1995),Genome Res.、vol.5、p173〜184)を使用した、ハエおよび植物相同物とのアラインメント。(配列番号1〜3)黒い囲みはアミノ酸同一性を、灰色の囲みは類似性を表示する。最高のアラインメントスコアは、D.メラノガスター(キイロショウジョウバエ)(p=8.4×10−58、アクセッション番号AAF55806)およびA.タリアーナ(シロイヌナズナ)(p=9.4×10−45、アクセッション番号B71413)中の仮想タンパク質を用いて観察した。 図16は、FANCD cDNA配列の63〜5127ヌクレオチド(配列番号5)、およびアミノ酸1〜1472のこの配列によってコードされたポリペプチド(配列番号4)の図である。 図17は、FANCD cDNA(配列番号188)と比較したFANCD−S.ORF(配列番号187)についてのヌクレオチド配列の図である。 図18は、ヒトFANCD2−Lについてのヌクレオチド配列(配列番号6)の図である。 図19は、ヒトFANCD2−Sについてのヌクレオチド配列(配列番号7)の図である。 図20は、マウスFANCD2についてのヌクレオチド配列(配列番号8)の図である。 図21は、FANCF遺伝子のメチル化状態を分析するために使用したプロトコルを示した図である。 図22は、ファンコニ貧血/BRCA経路を示した図である。
FIG. 1E shows a Western blot obtained after treatment of HeLa cells with 1 mM hydroxyurea for 24 hours. HeLa cell lysates were extracted and incubated at the indicated temperatures for the indicated times with or without 2.5 μM ubiquitin aldehyde. FANCD2 protein was detected by immunoblotting using monoclonal anti-FANCD2 (F117).
FIG. 2 shows that the Fanconi anemia pathway is required to form the FANCD2 nuclear focus. The upper panel shows an anti-FANCD2 immunoblot of SV40 transformed fibroblasts prepared as a whole cell extract. Panels a to h show immunofluorescence using affinity purified anti-FANCD2 antiserum. Uncorrected (mutant, M) FA fibroblasts were FA-A (GM6914), FA-G (FAG326SV), FA-C (PD426), and FA-D (PD20F). FA-A, FA-G, and FA-C fibroblasts were functionally complemented with the corresponding FA cDNA. FA-D cells were complemented with neomycin-labeled human chromosome 3p (Whitney et al., 1995). FIG. 3 shows cell cycle-dependent expression of two isoforms of FANCD2 protein. (A) HeLa cells, SV40 transformed fibroblasts (GM6914) from FA-A patients, and GM6914 cells corrected with FANCA cDNA were synchronized by the double thymidine block method. Cells corresponding to the indicated phase of the cell cycle were lysed and processed for FANCD2 immunoblotting. (B) Synchronization with nocodazole block. (C) Synchronization with mimosine blocks. (D) HeLa cells were synchronized in the cell cycle using nocodazole or (e) mimosine, and cells corresponding to the indicated phase of the cell cycle were immunostained with anti-FANCD2 antibody and analyzed by immunofluorescence. FIG. 4 shows the formation of activated FANCD2 intranuclear focus after cell exposure to MMC, ionizing radiation, or ultraviolet light. Exponentially growing HeLa cells are either untreated or indicated DNA damaging agents (a) mitomycin C (MMC), (b) gamma irradiation (IR), or (c) ultraviolet (UV) ) And processed for FANCD2 immunoblotting or FANCD2 immunostaining. (A) Cells were continuously exposed to 40 ng / mL MMC for 0-72 hours as indicated or treated for 24 hours and fixed for immunofluorescence. (B) and (c) Cells are exposed to gamma rays (10 Gy, B) or UV rays (60 J / m 2 , C) and collected after the indicated time (upper panel) or irradiated at the indicated dose. 1 hour later (lower panel). For immunofluorescence analysis, cells were fixed 8 hours after treatment (B, 10 Gy, C, 60 J / m 2 ). (D) treating the indicated EBV transformed lymphoblastoid line from normal individuals (PD7) or from various Fanconi anemia patients continuously with 40 ng / mL mitomycin C (lanes 1-21), or Exposed to 15 Gy gamma rays (lanes 22-33) and processed for FANCD2 immunoblotting. Up-regulation of FANCD-L after MMC or IR treatment was seen in PD7 (lanes 2-5) and corrected FA-A cells (lanes 28-33), but in either mutant Fanconi anemia cell line Not observed. Similarly, IR-induced FANCD2 intranuclear focus was not detected in PA fibroblasts (FA-G + IR) but recovered after functional complementation (PA-G + FANCG). FIG. 5 shows the co-localization of activated FANCD2 and BRCA1 in discrete nuclear foci after DNA damage. HeLa cells were either untreated or exposed to ionizing radiation (10 Gy) as indicated and fixed after 8 hours. (A) Cells are double-stained with D-9 monoclonal anti-BRCA1 antibody (green, panels a, d, g, h) and rabbit polyclonal anti-FANCD2 antibody (red, panels b, e, h, k), Stained cells were analyzed by immunofluorescence. When the green and red signals overlap (Merge, panels c, f, i, l), a yellow pattern is seen, representing colocalization of BRCA1 and FANCD2. (B) Co-immunoprecipitation of FANCD2 and BRCA1. HeLa cells were either untreated (-IR) or exposed to 15 Gy gamma irradiation (+ IR) and harvested after 12 hours. Cell lysates were prepared and either monoclonal FANCD2 antibody (FI-17, lanes 9-10) or any one of the three independently obtained monoclonal antibodies against human BRCA1 (lanes 3-8) Were immunoprecipitated using: D-9 (Santa Cruz), Ab-1 and Ab-3 (Oncogene Research Products). The same amount of purified mouse IgG (Sigma) was used for the control sample (lanes 1-2). Immune complexes were separated by SDS-PAGE and immunoblotted with anti-FANCD2 or anti-BRCA1 antiserum. The FANCD-L isoform preferentially co-immunoprecipitated with BRCA1. FIG. 6 shows the co-localization of activated FANCD2 and BRCA1 at discrete nuclear focus during S phase. (A) HeLa cells were synchronized with mimosine in late G1 phase and released in S phase. S-phase cells were double-stained with a monoclonal anti-BRCA1 antibody (green, panels a, d) and a rabbit polyclonal anti-FANCD2 antibody (red, panels b, e), and the stained cells were analyzed by immunofluorescence. When the green and red signals overlap (merge, panels c, f), a yellow pattern is seen, representing colocalization of BRCA1 and FANCD2. (B) HeLa cells synchronized in S phase are either untreated (a, b, k, l) or, as indicated, IR (50 Gy, panels c, d, m, n), MMC (20 μg / ML, panels c, f, o, p), or UV (100 J / m 2 , panels g, h, q, r)) and fixed after 1 hour. Subsequently, cells were immunostained with antibodies specific for FANCD2 or BRCA1. FIG. 7 shows that FANCD2 forms a focus on synaptonemal structures that can co-localize with BRCA1 during meiosis I in mouse spermatocytes. (A) Anti-SCP3 (white) and anti-FANCD2 (red) staining of the synaptonemal structure in the late mitotic mouse nucleus. (B) SCP3 staining of late mitotic chromosomes. (C) Staining of this smear with pre-immune serum against anti-FANCD2 E35 antibody. (D) Anti-SCP3 staining of synaptonemal structures in mouse bifilar nuclei. (E) Co-staining of this smear with E35 anti-FANCD2 antibody. Note the staining of both unpaired sex chromosomes and autosomal telomeres with anti-FANCD2. (F) Co-staining of this smear with anti-BRCA1 antibody. Sex chromosomes are preferentially stained. (G) Anti-FANCD2 staining of sex chromosome synaptonemal structure at late typhoid stage. (H) Anti-BRCA1 staining of the same complex. (I) Anti-FANCD2 (red) and anti-BRCA1 (green) co-staining (co-localization reflected by the yellow area). FIG. 8 is a schematic representation of FA protein interactions within the cellular pathway. FA proteins (A, C, and G) bind in a functional nuclear complex. When this complex is activated by either S phase progression or DNA damage, this complex enzymatically modifies (monoubiquitinates) the D protein. According to this model, activated D protein is subsequently targeted for nuclear focus, where it interacts with BRCA1 protein and other proteins involved in DNA repair. FIG. 9 shows heart, brain, placenta, liver, skeletal muscle, kidney, pancreas, spleen, thymus, prostate, testis, uterus, small intestine from a human adult, examined with full length FANCD2 cDNA and exposed for 24 hours. FIG. 5 shows Northern blots of cells from colon, peripheral blood lymphocytes and brain, lung, liver and kidney from human fetuses. FIG. 10 shows an allele-specific assay for mutation analysis of two FANCD2 families, with the family genealogy (a D) and panels b, c, e and f were arranged vertically. Panels a to c depict PD20, and panels df depict the VU008 family. Panels b and e show the separation of maternal mutations detected by the creation of a new MspI site (PD20) or DdeI site (VU008). Paternally inherited mutations in both families were detected using allele-specific oligonucleotide hybridization (panels c and f). FIG. 11 shows a Western blot analysis of FANCD2 protein in a human Fanconi anemia cell line. Whole cell lysates were generated from the indicated fibroblast and lymphoblast systems. Protein lysates (70 g) were examined directly by immunoblotting with anti-FANCD2 antiserum. FANCD2 proteins (155 kD and 162 kD) are indicated by arrows. Other bands in the immunoblot are nonspecific. (A) The cell lines tested included wild type cells (lanes 1 and 7), PD20 fibroblasts (lane 2), PD20 lymphoblasts (lane 4), revertant MMC resistant PD20 lymphoblasts (lanes). 5, 6), and chromosome 3P complement-binding PD20 fibroblasts (lane 3). Several other FA-D group cell lines were analyzed, including HSC62 (lane 8) and VU008 (lane 9). FA-A cells were HSC72 (lane 10), FA-C cells were PD4 (lane 11), and FA-G cells were EUFA316 (lane 12). (B) Identification of a third FANCD2 patient. The FANCD2 protein was easily detectable in wild type and FA-G group cells, but not in PD733 cells. (C) Specificity of the antibody. PD20i cells transduced with the retroviral FANCD2 expression vector displayed both FANCD2 protein isoforms, as opposed to empty vector control (lane 3) and untransfected PD20i cells (lane 2). (Lane 4). In wild type cells, the endogenous FANCD2 protein (two isoforms) was also immunoreactive with the antibody (lane 1). FIG. 12 shows functional complementation of FA-D2 cells using cloned FANCD2 cDNA. PD20i, an SV40 transformed FA-D2 fibroblast cell line, was transduced with pMMP-puro (PD20 + vector) or pMMP-FANCD2 (PD20 + FANCD2wt). MMC sensitivity analysis was performed on puromycin-selected cells. The analyzed cells were parent PD20F cells (Δ), PD20 (◯) corrected using human chromosome 3P, and either pMMP-puro (□) or pMMP-FANCD2 (wt) -puro (♦). Transduced PD20 cells. FIG. 13 shows the molecular basis for PD20 lymphoblast reversion. (A) PCR primers to exons 5 and 6 were used to amplify the cDNA. The control sample (right lane) produced a single band of 114 bp, while the PD20 cDNA (left lane) showed two bands, the larger band of 13 bp intron sequence into the maternal allele. Reflects the insertion. MMC resistant lymphoblasts back mutated from PD20 (middle lane) showed a third in-frame splice variant of 114 + 36 bp. (B) Schematic representation of splicing at the FANCD2 exon 5 / intron 5 boundary. In wild-type cDNA, 100% of splice events occur at the appropriate exon / intron boundary, whereas maternal A → G mutations (indicated by arrows) likewise result in abnormal splicing at 100%. In backmutated cells, all cDNAs with maternal mutations also have a second sequence change (thick arrow), either 13 bp (~ 40% mRNA) or 36 bp (~ 60% mRNA). A mixed splicing pattern with insertion was shown. FIG. 14 is a view showing a FANCD2 Western blot of a cancer cell line derived from an ovarian cancer patient. FIG. 15 is an alignment with flies and plant homologues using the sequence listing for the amino acid sequence of human FANCD2 and the BEAUTY algorithm (Worley et al., (1995), Genome Res., Vol. 5, p173-184). (SEQ ID NOs: 1-3) Black boxes indicate amino acid identity and gray boxes indicate similarity. The highest alignment score is D.E. Melanogaster (Drosophila melanogaster) (p = 8.4 × 10-58, accession number AAF55806) and A.I. It observed using the hypothetical protein in Tariana (Arabidopsis thaliana) (p = 9.4 * 10-45, accession number B71413). FIG. 16 is a diagram of the FANCD cDNA sequence 63-5127 nucleotides (SEQ ID NO: 5) and the polypeptide encoded by this sequence of amino acids 1-1472 (SEQ ID NO: 4). FIG. 17 shows FANCD-S. FIG. 7 is a nucleotide sequence diagram for the ORF (SEQ ID NO: 187). FIG. 18 is a diagram of a nucleotide sequence (SEQ ID NO: 6) for human FANCD2-L. FIG. 19 is a diagram of the nucleotide sequence (SEQ ID NO: 7) for human FANCD2-S. FIG. 20 is a diagram of the nucleotide sequence (SEQ ID NO: 8) for mouse FANCD2. FIG. 21 shows the protocol used to analyze the methylation status of the FANCF gene. FIG. 22 is a diagram showing the Fanconi anemia / BRCA pathway.

Claims (41)

患者が癌を有するかどうか、もしくは患者の発癌リスクが増加しているかどうかを診断または決定する方法であって、前記方法が癌関連性欠陥の存在についてファンコニ貧血/BRCA経路遺伝子を検査するステップを含み、このとき前記1以上の癌関連性欠陥の存在が前記患者における癌または癌のリスクの増加を示す方法。   A method of diagnosing or determining whether a patient has cancer or whether the patient has an increased risk of developing cancer, said method comprising testing the Fanconi anemia / BRCA pathway gene for the presence of a cancer-related defect. And wherein the presence of the one or more cancer-related defects indicates an increase in cancer or cancer risk in the patient. 前記癌が乳癌、卵巣癌、または前立腺癌である、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the cancer is breast cancer, ovarian cancer, or prostate cancer. 前記癌関連性欠陥が、ファンコニ貧血/BRCA経路遺伝子内の1以上の癌関連性欠陥を有していない患者における比率に比較してFANCD2−Sに対するFANCD2−Lの比率の低下を生じさせる、請求項1に記載の方法。   The cancer-related defect results in a decrease in the ratio of FANCD2-L to FANCD2-S as compared to the ratio in patients who do not have one or more cancer-related defects in the Fanconi anemia / BRCA pathway gene. Item 2. The method according to Item 1. 患者が癌を有するかどうか、もしくは患者の発癌リスクが増加しているかどうかを診断または決定する方法であって、前記方法が癌関連性欠陥の存在についてファンコニ貧血/BRCA経路タンパク質を検査するステップを含み、このとき前記癌関連性欠陥の存在が前記患者における癌または癌のリスクの増加を示す方法。   A method of diagnosing or determining whether a patient has cancer or whether the patient has an increased risk of developing cancer, said method comprising testing a Fanconi anemia / BRCA pathway protein for the presence of a cancer-related defect. And wherein the presence of said cancer-related defect indicates an increase in cancer or cancer risk in said patient. 前記癌が乳癌、卵巣癌、または前立腺癌である、請求項4に記載の方法。   The method of claim 4, wherein the cancer is breast cancer, ovarian cancer, or prostate cancer. 患者の発癌リスクが増加しているかどうかを診断または決定する方法であって:
(a)前記患者由来の組織サンプルを提供するステップと;
(b)前記組織サンプルの細胞内でDNA損傷を誘発するステップと;および
(c)前記細胞内のFANCD2−SおよびFANCD2−Lタンパク質の存在についてアッセイするステップと;
を含み、このときFANCD2−L対FANCD2−Sの比率の低下が前記患者の発癌リスクの増加を示す方法。
A method of diagnosing or determining whether a patient has an increased risk of carcinogenesis:
(A) providing a tissue sample from said patient;
(B) inducing DNA damage in cells of the tissue sample; and (c) assaying for the presence of FANCD2-S and FANCD2-L proteins in the cells;
Wherein a decrease in the ratio of FANCD2-L to FANCD2-S indicates an increased risk of developing cancer in said patient.
前記癌が乳癌、卵巣癌、または前立腺癌である、請求項6に記載の方法。   The method of claim 6, wherein the cancer is breast cancer, ovarian cancer, or prostate cancer. 前記患者が、BRCA−1またはBRCA−2遺伝子内に既知の癌関連性欠陥を有していない、請求項6の方法。   7. The method of claim 6, wherein the patient does not have a known cancer-related defect in the BRCA-1 or BRCA-2 gene. 前記患者が、BRCA−1またはBRCA−2遺伝子内に1以上の癌関連性欠陥を有している、請求項6の方法。   7. The method of claim 6, wherein the patient has one or more cancer-related defects in the BRCA-1 or BRCA-2 gene. 複数の前記組織サンプルがアレイにおいて分配されている、請求項6に記載の方法。   The method of claim 6, wherein a plurality of the tissue samples are distributed in an array. 患者が癌を有するかどうか、もしくは患者の発癌リスクが増加しているかどうかを決定する方法であって、このとき前記患者がBRCA−1またはBRCA−2遺伝子内の欠陥を誘発する既知の癌を有しておらず、前記方法が:
(a)前記患者からDNAサンプルを提供するステップと;
(b)前記患者由来のFANCD2遺伝子を、配列番号115〜186のFANCD2遺伝子特異的ポリヌクレオチドプライマーを用いて増幅させるステップと;
(c)増幅したFANCD2遺伝子を配列決定するステップと;および
(d)前記患者由来のFANCD2遺伝子配列を対照標準FANCD2遺伝子配列と比較し、このとき2つの遺伝子配列間の不一致が癌関連性欠陥の存在を示すステップと、
を含み、ここで1以上の癌関連性欠陥の存在が、前記患者が癌であること、もしくは患者の発癌リスクが増加していることを示す方法。
A method for determining whether a patient has cancer or whether the patient has an increased risk of carcinogenesis, wherein the patient has a known cancer that induces a defect in the BRCA-1 or BRCA-2 gene. Does not have the method:
(A) providing a DNA sample from the patient;
(B) amplifying the patient-derived FANCD2 gene using a FANCD2 gene-specific polynucleotide primer of SEQ ID NOs: 115-186;
(C) sequencing the amplified FANCD2 gene; and (d) comparing the FANCD2 gene sequence from said patient with a reference FANCD2 gene sequence, wherein a mismatch between the two gene sequences is indicative of a cancer-related defect. A step indicating existence;
Wherein the presence of one or more cancer-related defects indicates that the patient is cancerous or that the patient's risk of developing cancer is increased.
前記癌が乳癌、卵巣癌、または前立腺癌である、請求項11に記載の方法。   12. The method of claim 11, wherein the cancer is breast cancer, ovarian cancer, or prostate cancer. 前記患者が、BRCA−1またはFANC−D1/BRCA−2遺伝子内に既知の癌関連性欠陥を有していない、請求項11に記載の方法。   12. The method of claim 11, wherein the patient does not have a known cancer-related defect in the BRCA-1 or FANC-D1 / BRCA-2 gene. 前記患者が、BRCA−1またはFANC−D1/BRCA−2遺伝子内に1以上の癌関連性欠陥を有している、請求項11に記載の方法。   12. The method of claim 11, wherein the patient has one or more cancer-related defects in the BRCA-1 or FANC-D1 / BRCA-2 gene. 複数の前記DNAサンプルがマイクロアレイに分配されている、請求項11に記載の方法。   The method of claim 11, wherein a plurality of the DNA samples are distributed in a microarray. 化学感作剤をスクリーニングする方法であって、前記方法が:
(a)ファンコニ貧血/BRCA経路の潜在的阻害剤を提供するステップと;
(b)1以上の抗腫瘍剤に耐性である腫瘍細胞系を提供するステップと;
(c)前記腫瘍細胞系およびファンコニ貧血/BRCA経路の前記潜在的阻害剤および前記1以上の抗腫瘍剤を接触させるステップと;および
(d)ファンコニ貧血/BRCA経路の前記阻害剤および前記抗腫瘍剤の存在下で前記腫瘍細胞系の増殖率を測定するステップと;
を含み、このとき前記抗腫瘍剤の存在下およびファンコニ貧血/BRCA経路の前記阻害剤の不存在下における腫瘍細胞系の細胞に比較した前記腫瘍細胞系の増殖率の低下が、前記潜在的阻害剤が化学増感剤であることを示す方法。
A method of screening for a chemosensitizer, said method comprising:
(A) providing a potential inhibitor of the Fanconi anemia / BRCA pathway;
(B) providing a tumor cell line that is resistant to one or more anti-tumor agents;
(C) contacting said tumor cell line and said potential inhibitor of Fanconi anemia / BRCA pathway and said one or more anti-tumor agents; and (d) said inhibitor of Fanconi anemia / BRCA pathway and said anti-tumor Measuring the growth rate of said tumor cell line in the presence of an agent;
A decrease in the growth rate of the tumor cell line relative to the cells of the tumor cell line in the presence of the anti-tumor agent and in the absence of the inhibitor of the Fanconi anemia / BRCA pathway is said potential inhibition A method for indicating that the agent is a chemical sensitizer.
ファンコニ貧血/BRCA経路の前記潜在的阻害剤がマイクロアレイでスクリーニングすることができ、このとき前記マイクロアレイが、1以上の抗腫瘍剤に耐性である1以上の細胞を含有するアドレスを含有する、請求項16に記載の方法。   The potential inhibitor of Fanconi anemia / BRCA pathway can be screened in a microarray, wherein the microarray contains an address containing one or more cells that are resistant to one or more anti-tumor agents. 16. The method according to 16. ファンコニ貧血/BRCA経路の前記潜在的阻害剤が、FANCD2タンパク質のユビキチン化の阻害剤である、請求項16に記載の方法。   17. The method of claim 16, wherein the potential inhibitor of Fanconi anemia / BRCA pathway is an inhibitor of FANCD2 protein ubiquitination. 前記抗腫瘍剤がシスプラチンである、請求項16に記載の方法。   The method according to claim 16, wherein the antitumor agent is cisplatin. 前記腫瘍細胞系が卵巣癌細胞系である、請求項16に記載の方法。   17. The method of claim 16, wherein the tumor cell line is an ovarian cancer cell line. 癌を有する患者を治療する方法であって、前記癌が抗腫瘍剤に耐性であり、前記方法が治療的有効量のファンコニ貧血/BRCA経路阻害剤を前記抗腫瘍剤と一緒に投与するステップを含む方法。   A method of treating a patient having cancer, wherein said cancer is resistant to an anti-tumor agent, said method comprising administering a therapeutically effective amount of a Fanconi anemia / BRCA pathway inhibitor together with said anti-tumor agent. Including methods. 前記抗腫瘍剤がシスプラチンである、請求項21に記載の方法。   The method of claim 21, wherein the antitumor agent is cisplatin. ファンコニ貧血/BRCA経路の前記潜在的阻害剤がFANCD2タンパク質のユビキチン化の阻害剤である、請求項21に記載の方法。   24. The method of claim 21, wherein the potential inhibitor of Fanconi anemia / BRCA pathway is an inhibitor of FANCD2 protein ubiquitination. 前記腫瘍細胞系が卵巣癌細胞系である、請求項21に記載の方法。   24. The method of claim 21, wherein the tumor cell line is an ovarian cancer cell line. 癌治療薬をスクリーニングする方法であって、前記方法が:
(a)1以上の癌関連性欠陥を有するファンコニ貧血/BRCA経路遺伝子を含有する1以上の細胞を提供するステップと;
(b)潜在的癌治療薬の存在下で前記細胞を増殖させるステップと;および
(c)前記潜在的癌治療薬の不存在下で増殖した同等の細胞の増殖率に比較した、前記潜在的癌治療薬の存在下における前記細胞の増殖率を決定するステップと;
を含み、このとき前記潜在的癌治療薬の不存在下で増殖した同等の細胞の増殖率に比較した前記潜在的癌治療薬の存在下における前記細胞の増殖率の低下が、前記潜在的癌治療薬が癌治療薬であることを示す方法。
A method of screening for cancer therapeutics, said method comprising:
(A) providing one or more cells containing a Fanconi anemia / BRCA pathway gene having one or more cancer-related defects;
(B) growing the cells in the presence of a potential cancer therapeutic; and (c) the potential compared to the growth rate of equivalent cells grown in the absence of the potential cancer therapeutic. Determining the proliferation rate of the cells in the presence of a cancer therapeutic agent;
A decrease in the growth rate of the cells in the presence of the potential cancer therapeutic agent compared to the growth rate of equivalent cells grown in the absence of the potential cancer therapeutic agent. A method of indicating that the therapeutic agent is a cancer therapeutic agent.
1以上の癌関連性欠陥を有するファンコニ貧血/BRCA経路遺伝子を含有している前記細胞がアレイにおいて分配されている、請求項26に記載の方法。   27. The method of claim 26, wherein the cells containing a Fanconi anemia / BRCA pathway gene having one or more cancer-related defects are distributed in an array. 癌患者における治療薬の有効性を予測する方法であって、前記方法が:
(a)前記治療薬を用いて治療されている前記癌患者由来の組織サンプルを提供するステップと;
(b)前記組織サンプルの細胞内でDNA損傷を誘発するステップと;
(c)前記細胞内のFANCD2−Lタンパク質の存在を検出するステップと;
を含み、このときFANCD2−Lの存在が前記癌患者における前記治療薬の有効性の低下を表す方法。
A method for predicting the efficacy of a therapeutic agent in a cancer patient, said method comprising:
(A) providing a tissue sample from the cancer patient being treated with the therapeutic agent;
(B) inducing DNA damage in cells of the tissue sample;
(C) detecting the presence of FANCD2-L protein in the cell;
Wherein the presence of FANCD2-L represents reduced efficacy of the therapeutic agent in the cancer patient.
前記治療薬がシスプラチンである、請求項27に記載の方法。   28. The method of claim 27, wherein the therapeutic agent is cisplatin. 抗腫瘍剤に対する腫瘍細胞の耐性を決定する方法であって:
(a)抗腫瘍剤を用いて治療されている患者由来の組織サンプルを提供するステップと;
(b)前記組織サンプルの細胞内でDNA損傷を誘発するステップと;および
(c)ファンコニ貧血/BRCA経路遺伝子のメチル化状態を測定するステップと;
を含み、このときファンコニ貧血/BRCA経路遺伝子のメチル化が抗腫瘍剤に対する腫瘍細胞の耐性を示す方法。
A method for determining resistance of tumor cells to an anti-tumor agent comprising:
(A) providing a tissue sample from a patient being treated with an anti-tumor agent;
(B) inducing DNA damage in cells of the tissue sample; and (c) measuring the methylation status of a Fanconi anemia / BRCA pathway gene;
Wherein methylation of the Fanconi anemia / BRCA pathway gene indicates tumor cell resistance to an anti-tumor agent.
前記ファンコニ貧血/BRCA遺伝子がFANCF遺伝子である、請求項29に記載の方法。   30. The method of claim 29, wherein the Fanconi anemia / BRCA gene is a FANCF gene. 前記抗腫瘍剤がシスプラチンである、請求項29に記載の方法。   30. The method of claim 29, wherein the anti-tumor agent is cisplatin. FANCD2遺伝子における欠陥を検出するためのキットであって、FANCD2遺伝子に対して特異的なポリヌクレオチドプライマー対、対照標準FANCD2遺伝子配列およびそのためのパッケージング材料を含むキット。   A kit for detecting a defect in the FANCD2 gene, comprising a polynucleotide primer pair specific for the FANCD2 gene, a reference FANCD2 gene sequence and packaging material therefor. FANCD2−Lの存在を検出するためのキットであって、FANCD2−L特異的抗体およびそのためのパッケージング材料を含むキット。   A kit for detecting the presence of FANCD2-L, comprising a FANCD2-L specific antibody and packaging material therefor. ファンコニ貧血/BRCA経路遺伝子のメチル化状態を測定するためのキットであって、FANCD2ポリヌクレオチドプライマー対およびプローブ、対照非メチル化標準FANCD2遺伝子配列およびそのためのパッケージング材料を含むキット。   A kit for measuring the methylation status of a Fanconi anemia / BRCA pathway gene, comprising a FANCD2 polynucleotide primer pair and probe, a control unmethylated standard FANCD2 gene sequence and packaging material therefor. 化学感作剤についてスクリーニングするためのキットであって、1以上の抗腫瘍剤に耐性である腫瘍細胞系およびそのためのパッケージング材料を含むキット。   A kit for screening for a chemosensitizer, comprising a tumor cell line resistant to one or more anti-tumor agents and packaging material therefor. 前記腫瘍細胞系が卵巣癌細胞系である、請求項35に記載のキット。   36. The kit of claim 35, wherein the tumor cell line is an ovarian cancer cell line. 前記卵巣癌細胞系がシスプラチン耐性卵巣癌細胞系である、請求項36に記載のキット。   37. The kit of claim 36, wherein the ovarian cancer cell line is a cisplatin resistant ovarian cancer cell line. 前記抗腫瘍剤がシスプラチンである、請求項36に記載のキット。   The kit according to claim 36, wherein the antitumor agent is cisplatin. 1以上のファンコニ貧血/BRCA経路遺伝子からの1以上の核酸配列を含有するマイクロアレイ。   A microarray containing one or more nucleic acid sequences from one or more Fanconi anemia / BRCA pathway genes. 前記遺伝子が、ATM、FANCA、FANCB、FANCC、FANCD1、FANCD2、FANCE、FANCFおよびFANCGからなる群より選択される、請求項39に記載のマイクロアレイ。   40. The microarray of claim 39, wherein the gene is selected from the group consisting of ATM, FANCA, FANCB, FANCC, FANCD1, FANCD2, FANCE, FANCF and FANCG. 患者が癌を有するかどうか、もしくは患者の発癌リスクが増加しているかどうかを決定する方法であって、前記方法が:
(a)請求項39のマイクロアレイを提供するステップと;
(b)前記患者から核酸サンプルを提供するステップと;
(c)前記核酸サンプルを前記マイクロアレイにおけるファンコニ貧血/BRCA経路からの前記核酸配列にハイブリダイズさせるステップと;および
(d)前記患者由来の核酸サンプルにおけるファンコニ貧血/BRCA経路遺伝子内の突然変異の存在を検出するステップと;
を含み、このとき突然変異の存在についての前記検出が、癌を有する患者、もしくは発癌リスクが増加している患者を示す方法。
A method for determining whether a patient has cancer or whether the patient has an increased risk of developing cancer, said method comprising:
(A) providing the microarray of claim 39;
(B) providing a nucleic acid sample from the patient;
(C) hybridizing the nucleic acid sample to the nucleic acid sequence from the Fanconi anemia / BRCA pathway in the microarray; and (d) the presence of a mutation in the Fanconi anemia / BRCA pathway gene in the nucleic acid sample from the patient. Detecting
Wherein the detection of the presence of the mutation indicates a patient with cancer or an increased risk of developing cancer.
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