JP2011501964A - 扁平上皮細胞肺癌の予後予測プロセス - Google Patents

Abstract

本明細書で開示されるのは、限定されたミクロＲＮＡ配列のレギュレーションの変化を観察することで、扁平上皮細胞肺癌の予後予測を行う方法である。この配列はｈｓａ−ｍｉｒ−１４６ｂ、ｈｓａ−ｍｉｒ−１９１、ｈｓａ−ｍｉｒ−２０６、ｈｓａ−ｍｉｒ−２９９−３ｐ、ｈｓａ−ｍｉｒ−１５５、ｈｓａ−ｍｉｒ−１５ａ、ｈｓａ−ｍｉｒ−１２２ａ、ｈｓａ−ｍｉｒ−５１３、ｈｓａ−ｍｉｒ−１８４、ｈｓａ−ｍｉｒ−５１１、ｈｓａ−ｍｉｒ−１００、ｈｓａ−ｍｉｒ−１０ａ、ｈｓａ−ｍｉｒ−４５３、ｈｓａ−ｍｉｒ−３７９、ｈｓａ−ｍｉｒ−２０２、ｈｓａ−ｍｉｒ−２１、ｈｓａ−ｍｉｒ−１２６、ｈｓａ−ｍｉｒ−４９４、ｈｓａ−ｍｉｒ−４３２、ｈｓａ−ｍｉｒ−３７０、及びこれらの配列の組み合わせを含み得る。

Description

開示の内容

〔関連出願の相互参照〕
本出願は、２００７年１０月３０日に出願された同時係属の米国仮特許出願第６０／９８３，７５６号の優先権及び利益を主張し、その出願の全内容は本明細書に参照により組み込まれている。

〔配列表、表、又はプログラム表の参照〕
本出願は、以下に記載されている「配列表」を参照し、これは「Ｓｅｑｕｅｎｃｅ ｌｉｓｔｉｎｇ．ｔｘｔ」と題された電子文書（６ｋｂ、２００８年１０月２９日作成）として提供されており、その全文が参照により本明細書に組み込まれている。

〔発明の分野〕
本発明は、１つの実施形態では、限定されたミクロＲＮＡ（ｍｉＲＮＡ）配列を製造する際のレギュレーションの変化を観察することによって扁平上皮細胞肺癌の予後診断を提供する方法に関する。特定の配列のアップレギュレーション及びダウンレギュレーションを観察することにより、癌細胞の存在並びに癌の予後が判定され得る。

〔発明の背景〕
肺癌は、世界的に癌関連の死亡の最も一般的な原因であり、一方、非小細胞肺癌（ＮＳＣＬＣ）は最も頻繁に見られる種類の気管支癌である。非小細胞肺癌は、米国においては肺癌による全死亡数の８０％の原因となっており、主に腺癌、扁平上皮細胞癌（ＳＳＣ）、及び頻度は少ないが大細胞癌で構成されている。潜在的に治癒の可能性のある手術にも関わらず、約４０％の患者が５年以内に再発する。近年の非小細胞肺癌のゲノムプロファイリングにより、この疾患をもつ患者の予後予測に対する新たな洞察が得られた。これらのゲノム分類器は、外科的切除に加えて化学療法が有効であり得る早期非小細胞肺癌患者の特定のために、最大数百までの遺伝子を含むことができる。

〔発明の概要〕
１つの形態では、本発明は、細胞サンプルにおける扁平上皮細胞肺癌の存在の検出方法を含む。出願人らは、野生型細胞と比較して、扁平上皮細胞肺癌で異なった形でレギュレートされる特定のミクロＲＮＡを発見した。そのようなミクロＲＮＡのレギュレーション変化の度合いを判定することで、組織サンプルが扁平上皮細胞肺癌細胞を含んでいるかを判定することができる。

もう１つの形態は、本発明は扁平上皮細胞肺癌の予後予測の方法である。出願者らは、扁平上皮細胞肺癌の患者の予後予測を可能にする他の特定のミクロＲＮＡを発見した。これらのミクロＲＮＡを監視することにより、より正確な予後診断を提供することができる。

本発明は、添付図面を参照して開示される。
対象となるミクロＲＮＡ配列の数と予後予測の相関グラフ。 ２つの異なるｍｉＲ−１４６ｂ発現レベルの、時間に対する生存率の相関グラフ。

対応する参照文字は、幾つかの図を通じて対応部分を示す。本明細書に提示された例は、本発明の幾つかの実施形態を説明しているが、いかなる形においても、本発明の範囲を制限するものとして解釈すべきではない。

〔詳細な説明〕
定義
用語「レギュレーションの変化」は、野生型細胞の同一の細胞成分の存在量と比較した、ミクロＲＮＡなどの細胞成分の存在量の変化を意味する。用語「ダウンレギュレーション」は、当該細胞成分の存在量の減少を意味し、用語「アップレギュレーション」は成分の存在量の増加を意味する。

異なるミクロＲＮＡレギュレーションによる扁平上皮細胞肺癌の特定
扁平上皮細胞肺癌組織が野生型組織と比較され、異なった形で発現した１５のミクロＲＮＡが特定された（表１）。組織サンプルは細胞株と臨床サンプルとの両方を含んでいた。全ＲＮＡが従来の技術に従って細胞サンプルから抽出された。例えば、瞬間冷凍されたサンプルにはｍｉｒＶａｎａ分離キット（アンビオン（Ambion））、及びホルマリン固定パラフィン包埋（ＦＦＰＥ）サンプルには、ＲｅｃｏｖｅｒＡｌｌ（商標）Ｔｏｔａｌ Ｎｕｃｌｅｉｃ Ａｃｉｄ分離キット（アンビオン）を使用することができる。他の従来のＲＮＡ抽出方法を使用することもできる。全ＲＮＡが抽出されたら、小さな（４０ヌクレオチド未満）ＲＮＡはゲル電気泳動によって分離することができる。サンプルは、特定のミクロＲＮＡ配列の識別及び存在量を判定するために分析された。識別及び存在量の判定には、いかなる好適な技術を使用してもよく、例えば、ｍｉｒＶａｎａ Ｂｉｏａｒｒａｙ（アンビオン）のような市販のミクロＲＮＡキットがあるが、これに限らない。異なった形で発現した１５のミクロＲＮＡが扁平上皮細胞肺癌細胞で特定されたが、これは野生型サンプルと比べ大幅に異なる発現を有した。これらの配列は、表１に示される。

ＬＮ＝肺正常信号強度（ログ２）；ＬＣ＝肺癌信号強度（ログ２）
倍変化＝２^{（ＬＣ−ＬＮ）}

本発明の１つの実施形態では、１つのサンプルが、表１の特定のミクロＲＮＡ配列の存在量を判定するために分析される。このサンプルは、例えば外科手術時に入手したサンプルなどの組織サンプルであってよい。あるいは、サンプルは、例えば血液サンプル又は似たような供給源から非浸襲的に入手してもよい。サンプル内の特定のミクロＲＮＡの存在量が判定され、平均的サンプルと比較したレギュレーションの変化が観察される。ミクロＲＮＡは細胞外でも生き残ることが知られているため、遊離ミクロＲＮＡは、扁平上皮細胞肺癌のためのスクリーニング方法を提供することができる。このようなスクリーニングは、簡単な血液検査などの非浸襲的なサンプリング技法を用いて行うことができる。この方法によって、ハイリスクグループの患者を定期的に検査して、早期段階の癌を特定するのを助けることができる。

別の実施形態では、ミクロＲＮＡ存在量を観察して、扁平上皮細胞肺癌を腺癌から識別する。ミクロＲＮＡ発現のレギュレーションの変化を観察することによって、細胞の形態が不明瞭な場合でも、こうした識別を行うことができる。

扁平上皮細胞肺癌の予後診断
追加的なミクロＲＮＡ配列が発見されており、これにより、扁平上皮細胞肺癌の予後予測が可能になった。２０のミクロＲＮＡ配列が、扁平上皮細胞肺癌の予後と密接に関連するものとして特定された。臨床サンプルは、１９９１年１０月から２００２年７月にかけて収集された。患者それぞれの病歴も収集され、変化したレギュレーションを発現したミクロＲＮＡと患者の予後との相関が確認された。この相関プロセスの詳細は、本明細書の別の箇所で説明されている。このように、患者の予後に強い影響を与えるミクロＲＮＡが特定された。特定された配列は、表２に記載されている。

平均値＿０及び平均値＿１はそれぞれ、野生型組織及び癌組織である。

５倍相互検証によって、ｍｉＲ−１４６ｂ（配列番号１５）のみを使用した場合の３年以内の全体的生存率予測の最高平均値は７８％であったことが分かった。３つ以上の追加的ミクロＲＮＡをＭｉｒ−１４６ｂに線状に追加すると、予測の正確さは約６８％低下したが、その後は安定した。図１Ａを参照。高いｍｉＲ−１４６アップレギュレーションの患者は、低いｍｉＲＮＡ−１４６ｂグループ（９５ヶ月）に比べ、全体的な生存率が大幅に悪かった（２６ヶ月）。図１Ｂを参照。図１Ｂでは、「高い」ｍｉＲＮＡ−１４６グループ（２つの線のうち下の方）は、ｍｉＲＮＡ−１４６レベルが中央値を超えるものとして定義されている。「低い」ｍｉＲＮＡ−１４６グループ（２つの線のうち上の方）は、ｍｉＲＮＡ−１４６が中央値未満のものとして定義されている。

特定のミクロＲＮＡ配列の存在量を測定することで、予測される予後を患者に提供することができる。例えば、特定の配列のミクロＲＮＡ存在量を時間に応じた患者の生存可能性と相関させた統計データを収集することができる。例えば、特定のミクロＲＮＡ配列で大きなレギュレーションの変化のある患者の場合、そのデータは、次の３年以内の寛解の可能性が７８％であることを示唆し得る。この予後予測は、当該患者に提供することができる。図１Ｂは、ｍｉＲ−１４６ｂのサンプルデータを提供するものだが、こうしたデータは制限的なもとして解釈すべきではない。患者の人口学的情報などの追加的なデータが考慮される場合があるため、そのようなより広範な統計情報が収集される。

ミクロＲＮＡは、従来の技法を使用して組織サンプルから抽出することができる。こうしたサンプルは、外科手術中に取得することができる。あるいは、ミクロＲＮＡは、非組織サンプルから分離することができる。例えば、ミクロＲＮＡは、血液、便、尿、又はその他の生体サンプルから分離することができる。サンプルから発見された特定のミクロＲＮＡ存在量は、正常なサンプルと比較される。アップレギュレートされた又はダウンレギュレートされたＲＮＡ存在量は、癌の兆候を示し得る。

特定されたミクロＲＮＡ配列の存在量は、任意の既知の技法に従って判定することができる。これに限定されないが、実例として、ＱＰＣＲを使用してもよい。

添付の配列表のミクロＲＮＡ配列は、一般的に分離されるミクロＲＮＡ配列を示す。リストされた配列の末端における変化は、当該技術分野において既知であり、残留物が少なくとも９５％相同であることを条件に、本発明の範囲内である。

本発明は、特定の実地形態を参照して説明されてきたが、本発明の範囲から逸脱することなく、特定の状況に適応するために様々な変更が行われたり、要素が同等のものと置き換えられたりすることがあり得ることは、当業者によって理解されるであろう。したがって、本発明が、開示されている特定の実施形態、又は本発明を実施するために企図された特定の方法に制限されず、添付の請求の範囲及び趣旨によって網羅される全ての実施形態を含むことが、意図される。

方法
臨床サンプル
合計で６１の瞬間冷凍された肺ＳＣＣ、及び適合した１０の隣接した正常な肺組織サンプルが、ミクロＲＮＡ発現に関して評価された。これらのサンプルは、ミシガン大学病院で１９９１年１０月から２００２年７月の期間に患者の合意と施設内治験審査委員会の承認のもとに患者から収集された。分析用に選ばれたサンプルは、７０％を超える腫瘍細胞を含んでいた。６１の腫瘍細胞のうち、５７には十分な追跡臨床情報があり、予後分析に使用された。５７のうち５４は、以前にアフィメトリクス（Affymetrix）Ｕ１３３Ａ遺伝子チップ（ＧＳＥ４５７３）を使ってプロファイリングが行われた。

アンビオンミクロＲＮＡ発現のプロファイリング
３２８ヒトｍｉＲＮＡプローブを含むｍｉｒＶａｎａ Ｂｉｏａｒｒａｙ（アンビオン、バージョン２）が、肺ＳＣＣミクロＲＮＡ痕跡シグニチャーを特定するために使用された。トリゾールを使用して、全ＲＮＡが分離された。ミクロＲＮＡが、ｍｉｒＶａｎａ分離キット（アンビオン）を使って４ｕｇの全ＲＮＡから分離された。全サンプルは、その後、ポリアクリルアミドゲル電気泳動（Ｆｌａｓｈ−Ｐａｇｅ Ａｍｂｉｏｎ）によって分割され、小さなＲＮＡ（＜４０ｎｔ）が、線状アクリルアミドによるエタノール沈殿によって回収された。ｍｉＲ−１６の定量的ＲＴ−ＰＣＲ（ｑＰＣＲ）が、ＲＮＡアレイ分析前のミクロＲＮＡ濃縮を確認するために使用された。ｍｉＲ−１６のＣｔ値が２５を超える場合は、ミクロＲＮＡ分離は失敗とみなされた。

小さいＲＮＡサンプルは、ポリ（Ａ）ポリメラーゼ反応を受けて、アミン変性されたウリジンが組み込まれた（アンビオン）。末端鎖型（tailed）サンプルは、その後、アミン反応性Ｃｙ３（インビトロジェン（Invitrogen））を使って蛍光標識された。前述の標識技法は、可能な方法の１つに過ぎない。他の好適な標識技法は、本明細書を読んだ当業者には明白であろう。本明細書では、こうした代替方法の使用も想到されている。蛍光標識されたＲＮＡは、ガラス繊維フィルタを使って精製され、溶出された（アンビオン）。各サンプルは、その後４２℃で１４時間、バイオアレイ（Bioarray）スライドに混成された（アンビオン）。アレイは洗浄され、アジレント（Agilent）２５０５Ｂ共焦点（confocol）レーザーマイクロアレイスキャナー（アジレント（Agilent））を使ってスキャンされ、発現分析ソフトウェア（コードリンク（Codelink）、バージョン４．２）を使ってデータが取得された。

ミクロＲＮＡ定量的ＰＣＲ
定量的ＰＣＲ（ＱＰＣＲ）がＡＢＩ ｍｉＲＮＡ Ｔａｑｍａｎ試薬を使って行われ、ミクロＲＮＡ発現プロファイルが確認された。１０ｎｇの全ＲＮＡが、メーカー（アンビオン）の指示に従って、高能力ＤＮＡアーカイブキット及び３ｕｌの５ｘ ＲＴプライマーを使ってｃＤＮＡに変換された。１５μｌ反応は、サーモサイクラーで、１６℃で３０分、４２℃で３０分、８５℃で５分で培養され、４℃で保持された。全ての逆転写酵素反応は、テンプレートコントロールを一切含まなかった。ＱＰＣＲが、標準Ｔａｑｍａｎ（登録商標）ＰＣＲキットプロトコルを使って、アプライドバイオシステムズ７９００ＨＴ配列検出システム（Applied Biosystems 7900HT Sequence Detection System）上で行われた。１０μｌのＰＣＲ反応は、０．６６μｌのＲＴ製品、１μｌのＴａｑｍａｎミクロＲＮＡアッセイプライマー及びプローブミックス、５μｌのＴａｑｍａｎ２ｘ ＵｎｉｖｅｒｓａｌＰＣＲマスターミックス（ＡｍｐｅｒａｓｅＵＮＧを用いない）並びに３．３４μｌの水を含んだ。反応は、３８４ウェルプレート内にて９５℃で１０分、その後９５℃、１５秒で４０サイクル、そして６０℃で２分培養された。全てのＱＰＣＲ反応はｃＤＮＡコントロールを一切含まず、全での反応は３重に行われた。

ミクロＲＮＡ統計分析
発現分析ソフトウェアによってフラグされたプローブがまず除去され、バックグラウンド中央値がスポット平均値から差し引かれた。異常値サンプルが特定され、フラグされたプローブの数が、平均値から、フラグされたプローブのチップ毎の標準偏差を引いた数未満の場合は、除去された。ゼロ未満のスポット強度値は０．５に設定され、データはその後、変位標準化が行われた。６（ログ２標準化）のバックグランドカットオフは、全サンプルにわたる複製プローブの相関性を、中央強度の中央値に対してプロットすることによって特定された。したがって、標準化された信号強度がいずれかの比較グループで６未満の場合は、ミクロＲＮＡは更なる分析から除去された。このカットオフが選ばれた理由は、複製プローブの相関性がこの値未満では急激に低下したためである。

生存分析は、マイクロアレイの有意性分析（Significance of Microarray Analysis ）（ＳＡＭ）のアルゴリズム（タッシャーＶＧ（Tusher VG）、チブシラニ・Ｒ（Tibshirani R）、チュウー・Ｇ（Chu G）、電離放射線反応に適用されたマイクロアレイの有意性分析、米国科学アカデミー紀要２００１；９８（９）：５１１６〜２１）を使って行われた。ミクロＲＮＡは、対応するｔ−検定ｐ−値が０．０５未満で、ＲＯＣ分析からの曲線下面積（ＡＵＣ）が３年のカットオフを使用して０．６５を超える場合は、全体的な生存に重要に関連しているとして選択された。最大３年の追跡期間が採用されたが、その理由は、この母集団の中で再発する患者のほとんどが、３年以内に再発するためである。また、これらの患者の多くは高齢者であり、３年後は、癌と無関係の疾患で死亡する可能性が高まるためである。予後分類器を構築するために使用されるミクロＲＮＡの最低数を決定するために、遺伝子発現マーカーの様々な組み合わせを、１回に１つの遺伝子を順位に従って追加して試験した。遺伝子の数が増えていくシグニチャーそれぞれに対して、３年以内の死亡を定義ポイントとして使ったＲＯＣ分析が１００の５倍相互検証で行われて、平均曲線下面積（ＡＵＣ）が計算された。

〔実施の態様〕
（１） ヒトの扁平上皮細胞肺癌の予後予測プロセスにおいて、
抽出されたＲＮＡ内のミクロＲＮＡのレギュレーションの変化を野生型の肺組織サンプルの同一のミクロＲＮＡと比較して観察する工程であって、前記ミクロＲＮＡが、配列番号１５、配列番号１６、配列番号１７、配列番号１８、配列番号１９、配列番号２０、配列番号２１、配列番号２２、配列番号２３、配列番号２４、配列番号２５、配列番号２６、配列番号２７、配列番号２８、配列番号２９、配列番号３０、配列番号３１、配列番号３２、配列番号３３、配列番号３４、及びこれらの組み合わせから成る群から選択される、工程と、
前記観察に基づいて扁平上皮細胞肺癌の予後を予測する工程と、
を含む、プロセス。
（２） レギュレーションの変化の前記観察工程の前に、４０を超えるヌクレオチドをもつＲＮＡを除去する工程を更に含む、実施態様１に記載のプロセス。
（３） 前記ミクロＲＮＡが、配列番号１５、配列番号１６、配列番号１９、配列番号２０、配列番号２４、配列番号２５、配列番号２６、配列番号３０、配列番号３１、及びこれらの組み合わせから成る群から選択される、実施態様１に記載のプロセス。
（４） アップレギュレーションが観察される、実施態様３に記載のプロセス。
（５） 前記ミクロＲＮＡが、配列番号１７、配列番号１８、配列番号２１、配列番号２２、配列番号２３、配列番号２７、配列番号２８、配列番号２９、配列番号３２、配列番号３３、配列番号３４、及びこれらの組み合わせから成る群から選択される、実施態様１に記載のプロセス。
（６） ダウンレギュレーションが観察される、実施態様５に記載のプロセス。
（７） ヒトの扁平上皮細胞肺癌の予後予測プロセスにおいて、
抽出されたＲＮＡ内の配列番号１５のレギュレーションの変化を野生型の肺組織サンプルの同一のミクロＲＮＡと比較して観察する工程と、
前記観察に基づいて扁平上皮細胞肺癌の予後を予測する工程と、
を含む、プロセス。
（８） 肺組織のサンプルから全ＲＮＡを抽出する工程を更に含む、実施態様７に記載のプロセス。
（９） 前記観察工程が、定量的ポリメラーゼ連鎖反応を行う工程を含む、実施態様７に記載のプロセス。
（１０） ヒトの扁平上皮細胞肺癌の予後予測プロセスにおいて、
サンプル内の配列番号１５の存在量を観察する工程と、
前記観察に基づいて扁平上皮細胞肺癌の予後を予測する工程と、
を含む、プロセス。

（１１） 前記存在量を観察する工程が、前記サンプルからの配列番号１５の存在量を野生型サンプルの配列番号１５の存在量と比較する工程を含む、実施態様１０に記載のプロセス。
（１２） 前記比較が行われたときに、配列番号１５においてアップレギュレーションが見られる、実施態様１１に記載のプロセス。
（１３） アップレギュレーションが見られたときに、少なくとも１．５倍の変化が見られる、実施態様１２に記載のプロセス。
（１４） 配列番号１５が、観察された唯一のミクロＲＮＡである、実施態様１０に記載のプロセス。
（１５） 前記観察工程が、定量的ポリメラーゼ連鎖反応を行う工程を含む、実施態様１０に記載のプロセス。

Claims (15)

1. ヒトの扁平上皮細胞肺癌の予後予測プロセスにおいて、
   抽出されたＲＮＡ内のミクロＲＮＡのレギュレーションの変化を野生型の肺組織サンプルの同一のミクロＲＮＡと比較して観察する工程であって、前記ミクロＲＮＡが、配列番号１５、配列番号１６、配列番号１７、配列番号１８、配列番号１９、配列番号２０、配列番号２１、配列番号２２、配列番号２３、配列番号２４、配列番号２５、配列番号２６、配列番号２７、配列番号２８、配列番号２９、配列番号３０、配列番号３１、配列番号３２、配列番号３３、配列番号３４、及びこれらの組み合わせから成る群から選択される、工程と、
   前記観察に基づいて扁平上皮細胞肺癌の予後を予測する工程と、
   を含む、プロセス。
2. レギュレーションの変化の前記観察工程の前に、４０を超えるヌクレオチドをもつＲＮＡを除去する工程を更に含む、請求項１に記載のプロセス。
3. 前記ミクロＲＮＡが、配列番号１５、配列番号１６、配列番号１９、配列番号２０、配列番号２４、配列番号２５、配列番号２６、配列番号３０、配列番号３１、及びこれらの組み合わせから成る群から選択される、請求項１に記載のプロセス。
4. アップレギュレーションが観察される、請求項３に記載のプロセス。
5. 前記ミクロＲＮＡが、配列番号１７、配列番号１８、配列番号２１、配列番号２２、配列番号２３、配列番号２７、配列番号２８、配列番号２９、配列番号３２、配列番号３３、配列番号３４、及びこれらの組み合わせから成る群から選択される、請求項１に記載のプロセス。
6. ダウンレギュレーションが観察される、請求項５に記載のプロセス。
7. ヒトの扁平上皮細胞肺癌の予後予測プロセスにおいて、
   抽出されたＲＮＡ内の配列番号１５のレギュレーションの変化を野生型の肺組織サンプルの同一のミクロＲＮＡと比較して観察する工程と、
   前記観察に基づいて扁平上皮細胞肺癌の予後を予測する工程と、
   を含む、プロセス。
8. 肺組織のサンプルから全ＲＮＡを抽出する工程を更に含む、請求項７に記載のプロセス。
9. 前記観察工程が、定量的ポリメラーゼ連鎖反応を行う工程を含む、請求項７に記載のプロセス。
10. ヒトの扁平上皮細胞肺癌の予後予測プロセスにおいて、
    サンプル内の配列番号１５の存在量を観察する工程と、
    前記観察に基づいて扁平上皮細胞肺癌の予後を予測する工程と、
    を含む、プロセス。
11. 前記存在量を観察する工程が、前記サンプルからの配列番号１５の存在量を野生型サンプルの配列番号１５の存在量と比較する工程を含む、請求項１０に記載のプロセス。
12. 前記比較が行われたときに、配列番号１５においてアップレギュレーションが見られる、請求項１１に記載のプロセス。
13. アップレギュレーションが見られたときに、少なくとも１．５倍の変化が見られる、請求項１２に記載のプロセス。
14. 配列番号１５が、観察された唯一のミクロＲＮＡである、請求項１０に記載のプロセス。
15. 前記観察工程が、定量的ポリメラーゼ連鎖反応を行う工程を含む、請求項１０に記載のプロセス。

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