JP2017118841A - Effect prediction marker for immunotherapy - Google Patents

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治夫 杉山
Haruo Sugiyama
治夫 杉山
聡士 高島
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To develop a clinical effect prediction method for a cancer immunotherapy that is technically simple, is inexpensive, and has excellent sensitivity and accuracy.SOLUTION: The present invention provides a method and a kit for predicting a clinical effect of a cancer immunotherapy. The method and kit predict a clinical effect of a cancer immunotherapy to be higher as the expression level of the syndecan-4 gene or protein in a sample obtained from an object is lower.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、癌の免疫療法の臨床効果を予測する方法およびそのためのキットに関する。   The present invention relates to a method for predicting the clinical effect of immunotherapy for cancer and a kit therefor.

近年、癌の免疫療法は標準的な治療の選択肢となってきている。免疫療法の有効性を高めるためには、生物学的な活性を高めるだけでなく、接種前に有効無効を予測する指標(バイオマーカー)が重要である。   In recent years, cancer immunotherapy has become a standard treatment option. In order to increase the effectiveness of immunotherapy, not only the biological activity is enhanced, but also an index (biomarker) that predicts effective / ineffective before inoculation is important.

癌の免疫療法には癌抗原ペプチドがよく用いられる。癌抗原ペプチドの1つであるWT1ペプチドは、WT1遺伝子(Wilms' tumor gene 1)によってコードされるWT1タンパク質の一部分である。現在、WT1ペプチドを用いて種々の癌の免疫療法が行われている。これまで、WT1ペプチドを用いる癌の免疫療法(WT1ワクチン)の臨床効果を予測することに関し、いくつかの報告がある。高WT1発現レベルを有する悪性神経膠芽腫患者は、低WT1発現レベルの者より長く生存したことが報告されている(非特許文献1)。より高いWT1特異的CTL(細胞障害性Tリンパ球)の頻度がWT1ワクチンが奏功することの指標であることが報告されている(非特許文献2〜4)。WT1ワクチン接種の繰り返し治療の際に、WT1特異的CTLを維持するために重要であるエフェクターメモリーサブセット(EMs)の頻度の増加もまた、WT1ワクチンが有効であることの予測因子であることが報告されている(非特許文献4)。末梢血リンパ球数および免疫後の腫瘍抗原に対する遅延型過敏反応(DTH)もまた、様々な免疫療法で報告されているように臨床効果に関する予後因子であることが報告されている(非特許文献5)。しかし、上記報告に基づいて臨床効果を予測するためには、技術的難易度、コストおよび予測感度の面で問題のある場合があった。   Cancer antigen peptides are often used for cancer immunotherapy. WT1 peptide which is one of cancer antigen peptides is a part of WT1 protein encoded by WT1 gene (Wilms' tumor gene 1). Currently, various cancer immunotherapy is performed using WT1 peptide. So far, there are several reports regarding predicting the clinical effect of cancer immunotherapy (WT1 vaccine) using WT1 peptide. Malignant glioblastoma patients with high WT1 expression levels have been reported to survive longer than those with low WT1 expression levels (Non-Patent Document 1). It has been reported that the frequency of higher WT1-specific CTL (cytotoxic T lymphocytes) is an indicator that the WT1 vaccine is successful (Non-Patent Documents 2 to 4). Reported that increased frequency of effector memory subsets (EMs), which are important for maintaining WT1-specific CTL, during repeated treatment of WT1 vaccination is also a predictor of WT1 vaccine efficacy (Non-Patent Document 4). Peripheral blood lymphocyte counts and delayed hypersensitivity reactions (DTH) to tumor antigens after immunization are also reported to be prognostic factors for clinical efficacy as reported in various immunotherapy (Non-Patent Literature). 5). However, in order to predict the clinical effect based on the above report, there are cases where there are problems in terms of technical difficulty, cost, and prediction sensitivity.

Chiba Y. et al. Brain tumor pathology, 27(1), 29-34 (2010)Chiba Y. et al. Brain tumor pathology, 27 (1), 29-34 (2010) Oka Y TA. et al. Proc Natl Acad Sci U.S.A., 101(38), 13885-13890 (2004)Oka Y TA. Et al. Proc Natl Acad Sci U.S.A., 101 (38), 13885-13890 (2004) Hashii Y. et al. Leukemia, 26(3), 530-532 (2012)Hashii Y. et al. Leukemia, 26 (3), 530-532 (2012) Nishida S. et al. Journal of immunotherapy (Hagerstown, Md. : 1997), 37(2), 105-114 (2014)Nishida S. et al. Journal of immunotherapy (Hagerstown, Md .: 1997), 37 (2), 105-114 (2014) Ogi C. et al. Immunotherapy, 6(10), 1025-1036 (2014)Ogi C. et al. Immunotherapy, 6 (10), 1025-1036 (2014)

本発明の解決すべき課題は、技術的に簡単で、コストが安く、しかも感度および精度が優れた、癌の免疫療法の臨床効果を予測する方法を開発することであった。具体的には、本発明の解決すべき課題は、癌の免疫療法が有効と予想される患者を選択するための適切なバイオマーカーを見出すことであった。   The problem to be solved by the present invention was to develop a method for predicting the clinical effect of cancer immunotherapy that is technically simple, inexpensive, and excellent in sensitivity and accuracy. Specifically, the problem to be solved by the present invention was to find an appropriate biomarker for selecting patients for whom immunotherapy of cancer is expected to be effective.

本発明者らは、癌抗原ペプチドの一例としてWT1ペプチドを用いた癌の免疫療法を受けた脳腫瘍患者の末梢血単核球の網羅的遺伝子発現解析を行ったところ、シンデカン−4遺伝子またはタンパクの低発現が臨床効果と相関することを見出し、本発明を完成するに至った。かくして本発明は以下のものを提供する。   The present inventors conducted comprehensive gene expression analysis of peripheral blood mononuclear cells of brain tumor patients who received immunotherapy of cancer using WT1 peptide as an example of cancer antigen peptide. The present inventors have found that low expression correlates with clinical effects and have completed the present invention. Thus, the present invention provides the following.

(1)癌の免疫療法の臨床効果を予測するための方法であって、対象から得られた試料中のシンデカン−4遺伝子またはタンパクの発現レベルを測定することを特徴とし、シンデカン−4遺伝子またはタンパクの発現レベルが低いほど、臨床効果が高いと予測する方法。
(2)シンデカン−4遺伝子の発現レベルを内部標準遺伝子の発現レベルと比較することを特徴とする、(1)記載の方法。
(3)内部標準遺伝子がベータアクチンであり、シンデカン−4遺伝子の発現レベルが、ベータアクチンの発現レベルを1とした場合に、0.001以下である場合に臨床効果が高いと予測する、(2)記載の方法。
(4)試料が末梢血試料である(1)〜(3)のいずれか記載の方法。
(5)癌の免疫療法の臨床効果を予測するためのキットであって、シンデカン−4遺伝子またはタンパクの発現レベルを測定するための試薬を含み、シンデカン−4遺伝子またはタンパクの発現レベルが低いほど、臨床効果が高いと予測するキット。
(6)内部標準遺伝子の発現レベルを測定するための試薬を含む、(5)記載のキット。
(7)内部標準遺伝子がベータアクチンであり、シンデカン−4遺伝子の発現レベルが、ベータアクチンの発現レベルを1とした場合に、0.001以下である場合に臨床効果が高いと予測する、(6)記載のキット。
(8)試料が末梢血試料である(5)〜(7)のいずれか記載のキット。
(1) A method for predicting the clinical effect of immunotherapy of cancer, comprising measuring the expression level of syndecan-4 gene or protein in a sample obtained from a subject, and comprising syndecan-4 gene or A method of predicting that the lower the protein expression level, the higher the clinical effect.
(2) The method according to (1), wherein the expression level of the syndecan-4 gene is compared with the expression level of the internal standard gene.
(3) When the internal standard gene is beta-actin and the expression level of syndecan-4 gene is 1 or less when the expression level of beta-actin is 1, it is predicted that the clinical effect is high ( 2) The method described.
(4) The method according to any one of (1) to (3), wherein the sample is a peripheral blood sample.
(5) A kit for predicting the clinical effect of immunotherapy for cancer, comprising a reagent for measuring the expression level of syndecan-4 gene or protein, the lower the expression level of syndecan-4 gene or protein A kit that predicts high clinical efficacy.
(6) The kit according to (5), comprising a reagent for measuring the expression level of the internal standard gene.
(7) When the internal standard gene is beta-actin and the expression level of syndecan-4 gene is 1 or less when the expression level of beta-actin is 1, it is predicted that the clinical effect is high ( 6) The kit according to the above.
(8) The kit according to any one of (5) to (7), wherein the sample is a peripheral blood sample.

本発明によれば、癌の免疫療法の臨床効果を治療前に予測することができる。本発明の方法は、1個の遺伝子またはタンパクの発現を調べるだけで臨床効果を予測できるので、技術的に非常に簡単、安価である。本発明の方法は予測感度および予測精度も高い。   According to the present invention, clinical effects of cancer immunotherapy can be predicted before treatment. The method of the present invention is technically very simple and inexpensive because the clinical effect can be predicted only by examining the expression of one gene or protein. The method of the present invention also has high prediction sensitivity and prediction accuracy.

図1は、DNAマイクロアレイ分析による候補遺伝子の選択について説明する図である。図1aは、本発明のバイオマーカーを見出すための方法を説明する図式である。先ず、発現に差のある遺伝子(DEGs)をcDNAマイクロアレイによってスクリーニングし、スクリーニングされた遺伝子の発現レベルが異なる測定方法でも成り立つことを、ディスカバリーセットの30人の神経膠芽腫患者を用いる定量的RT−PCRによって確認した。次に、確認されたDEGsを、バリデーションセットの23人の神経膠芽腫患者(ディスカバリーセットの患者とは異なる)を用いて検証した。最終的にシンデカン−4をバイオマーカーとして選択した。図1bは、ボルカノプロットを示す。各ドットは1個の遺伝子に対応する。X軸およびY軸は、それぞれ、個々の遺伝子の長期生存者と短期生存者間のシグナル強度の変化倍率の対数値(log[short/long])、および長期生存者と短期生存者間の個々の遺伝子のシグナル強度の相違の統計学的有意差の対数値(−log10[P value])を示す。破線は y=|x|−1,y=1 および |x|=0.5を示す。図1cは、実施例にて説明するように抽出した32個の候補DEGsに関するボルカノプロットである。遺伝子名と統計学的評価を表3に示す。FIG. 1 is a diagram for explaining selection of candidate genes by DNA microarray analysis. FIG. 1a is a diagram illustrating a method for finding a biomarker of the present invention. First, quantitative RT using 30 glioblastoma patients in the discovery set was found that genes with differential expression (DEGs) were screened by a cDNA microarray, and that the expression levels of the screened genes could be determined by different measurement methods. -Confirmed by PCR. The confirmed DEGs were then validated using 23 glioblastoma patients in the validation set (different from those in the discovery set). Finally, syndecan-4 was selected as a biomarker. FIG. 1b shows a Volcano plot. Each dot corresponds to one gene. X-axis and Y-axis are the logarithmic value of the change rate of signal intensity between long-term survivors and short-term survivors (log 2 [short / long]), and between long-term survivors and short-term survivors, respectively. The logarithmic value (-log 10 [P value]) of the statistically significant difference of the signal intensity difference of each gene is shown. Dashed lines indicate y = | x | -1, y = 1 and | x | = 0.5. FIG. 1c is a Volcano plot for 32 candidate DEGs extracted as described in the examples. Table 3 shows gene names and statistical evaluation. 図2は、本発明のバイオマーカーとしてのシンデカン−4(SDC−4)の効果を示す図である。図2aはAUC(曲線下面積)を最大化するようにOS(全生存期間)の閾値を選んだときのROC曲線を示す。SDC−4発現レベルのカットオフ値0.001により、長期生存者(OS≧256日)と短期生存者(OS<256日)は最もよく弁別できる。長期生存者のSDC−4発現レベルは0.001以下である。バイオマーカーとしての性能は、70.4%の感度、76.0%の特異度、76.0%の陽性適中率、70.4%の陰性適中率、および73.1%の精度であり、カイ二乗検定では有意差が認められた(P<0.001)。この解析ではディスカバリーセットおよびバリデーションセット中のすべての患者を用いた。 図2bは、SDC−4低発現(0.001以下)患者とSDC−4高発現(0.001より大きい)患者のOS(日)のカプラン−マイヤー曲線を示す。ログランク検定を用いて2群間の比較を行ったところ、2群間でOSに統計学的有意差が認められた(p<0.001)。一年生存率は、SDC−4低発現患者とSDC−4高発現患者で、それぞれ、64.0%と18.5%であった。FIG. 2 is a diagram showing the effect of syndecan-4 (SDC-4) as a biomarker of the present invention. FIG. 2a shows the ROC curve when the OS (overall lifetime) threshold is chosen to maximize AUC (area under the curve). A cut-off value of 0.001 for the SDC-4 expression level can best distinguish long-term survivors (OS ≧ 256 days) and short-term survivors (OS <256 days). Long term survivors have an SDC-4 expression level of 0.001 or less. Biomarker performance is 70.4% sensitivity, 76.0% specificity, 76.0% positive predictive value, 70.4% negative predictive value, and 73.1% accuracy, The chi-square test showed a significant difference (P <0.001). This analysis used all patients in the discovery set and validation set. FIG. 2b shows Kaplan-Meier curves for OS (days) of SDC-4 low expression (0.001 or less) and SDC-4 high expression (greater than 0.001) patients. When the two groups were compared using a log rank test, a statistically significant difference in OS was observed between the two groups (p <0.001). The one-year survival rates were 64.0% and 18.5% for SDC-4 low expression patients and SDC-4 high expression patients, respectively. 図3は、本発明のバイオマーカーとしてのシンデカン−4(SDC−4)の末梢血単核球中のタンパクの発現を示す図である。MFIは平均蛍光強度である。黒いバーは長期生存者、白いバーは短期生存者のMFIを示す。FIG. 3 is a diagram showing protein expression in peripheral blood mononuclear cells of syndecan-4 (SDC-4) as a biomarker of the present invention. MFI is the average fluorescence intensity. Black bars indicate MFI for long-term survivors and white bars indicate short-term survivors.

本発明は、第1の態様において、癌の免疫療法の臨床効果を予測するための方法であって、対象から得られた試料中のシンデカン−4遺伝子またはタンパクの発現レベルを測定することを特徴とし、シンデカン−4(SDC−4)遺伝子またはタンパクの発現レベルが低いほど、臨床効果が高いと予測する方法に関するものである。癌の免疫療法は、いかなる癌抗原を用いるものであってもよく、一例としてWT1ペプチドを用いる癌の免疫療法が挙げられる。   The present invention, in the first aspect, is a method for predicting the clinical effect of immunotherapy for cancer, wherein the expression level of syndecan-4 gene or protein in a sample obtained from a subject is measured. In addition, the present invention relates to a method for predicting that the lower the expression level of a syndecan-4 (SDC-4) gene or protein, the higher the clinical effect. The cancer immunotherapy may use any cancer antigen, and examples include cancer immunotherapy using the WT1 peptide.

本発明により臨床効果が予測される癌の免疫療法に用いられる標的抗原を投与する場合、抗原となる遺伝子産物の部分アミノ酸を含むペプチド、あるいはその改変ペプチドであって、免疫原として対象に投与した場合に抗癌作用を有するものであればいずれのペプチドであってもよい。癌の免疫療法に用いることのできる様々なペプチド(癌抗原ペプチド)が公知であり、一例としてWT1ペプチドが挙げられる。そのようなWT1ペプチドとしては、改変型WT1235ペプチド(配列番号:1)、WT1235ペプチド(配列番号:2)、WT1126ペプチド(配列番号:3)、WT1187ペプチド(配列番号:4)、WT1332ヘルパーペプチド(配列番号:5)などが挙げられるがこれらに限定されない。 When administering a target antigen used for immunotherapy of cancer whose clinical effect is predicted according to the present invention, it is a peptide containing a partial amino acid of the gene product that becomes the antigen, or a modified peptide thereof, and administered to the subject as an immunogen Any peptide may be used as long as it has anticancer activity. Various peptides (cancer antigen peptides) that can be used for cancer immunotherapy are known, and one example is the WT1 peptide. Such WT1 peptides include modified WT1 235 peptide (SEQ ID NO: 1), WT1 235 peptide (SEQ ID NO: 2), WT1 126 peptide (SEQ ID NO: 3), WT1 187 peptide (SEQ ID NO: 4), Examples include, but are not limited to, WT1 332 helper peptide (SEQ ID NO: 5).

癌の免疫療法は、治療および予防を包含する。したがって、対象は、癌を有しているヒトであってもよく、癌を有するおそれのあるヒトであってもよく、あるいは健常なヒトであってもよい。癌の免疫療法を予定している対象において、癌の免疫療法が有効かどうかを本発明により予測してもよい。他の癌治療を受けている対象において、癌の免疫療法が有効であるかどうかを本発明により予測してもよい。あるいは、対象において免疫療法によって癌を予防することが有効であるかどうかを本発明により予測してもよい。   Cancer immunotherapy encompasses treatment and prevention. Therefore, the subject may be a human who has cancer, a human who may have cancer, or a healthy human. Whether or not cancer immunotherapy is effective in a subject scheduled for cancer immunotherapy may be predicted by the present invention. Whether or not cancer immunotherapy is effective in subjects undergoing other cancer treatments may be predicted by the present invention. Alternatively, the present invention may predict whether it is effective to prevent cancer by immunotherapy in a subject.

癌抗原ペプチドが対象において癌の治療または予防効果を発揮するかどうかは、癌抗原ペプチドが対象のHLA型に対応するかどうかによる。多くの癌抗原ペプチドに関して、どのHLA型に適合するのか知られているので、本発明に用いる癌抗原ペプチドを、対象のHLA型に応じて選択することができる。かかる観点から、癌抗原ペプチドによる癌の免疫療法が適用される対象はいずれのHLA型を有する者であってもよい。   Whether a cancer antigen peptide exerts a therapeutic or preventive effect on cancer in a subject depends on whether the cancer antigen peptide corresponds to the HLA type of the subject. Since it is known which HLA type is compatible with many cancer antigen peptides, the cancer antigen peptide used in the present invention can be selected according to the HLA type of the subject. From this point of view, the subject to which cancer immunotherapy with a cancer antigen peptide is applied may be any person with any HLA type.

免疫療法の対象となる癌はいずれの種類の癌であってもよく、例えば、慢性骨髄性白血病などの白血病、骨髄異形成症候群、多発性骨髄腫、悪性リンパ腫などの造血器腫瘍、または食道癌、胃癌、大腸癌、膵臓癌、肺癌、乳癌、胚細胞癌、肝癌、胆道癌、頭頸部癌、皮膚癌、肉腫、腎臓癌、膀胱癌、前立腺癌、精巣癌、子宮癌、子宮頸癌、卵巣癌、甲状腺癌、カルチノイド、肺芽腫、肝芽腫、脳腫瘍あるいは胸腺癌などの固形癌などが例示されるが、これらに限定されない。   The cancer subject to immunotherapy may be any type of cancer, for example, leukemia such as chronic myelogenous leukemia, hematopoietic tumor such as myelodysplastic syndrome, multiple myeloma, malignant lymphoma, or esophageal cancer. , Stomach cancer, colon cancer, pancreatic cancer, lung cancer, breast cancer, germ cell cancer, liver cancer, biliary tract cancer, head and neck cancer, skin cancer, sarcoma, kidney cancer, bladder cancer, prostate cancer, testicular cancer, uterine cancer, cervical cancer, Examples include, but are not limited to, ovarian cancer, thyroid cancer, carcinoid, pulmonary blastoma, hepatoblastoma, brain tumor or thymic cancer.

本発明の実施に際して、対象から得られた試料中のSDC−4遺伝子またはタンパクの発現レベルを調べる。試料は、対象のいずれの組織、部位から採取されたものであってもよく、好ましくは末梢血試料であり、その中のリンパ球または単核球におけるSDC−4遺伝子またはタンパクの発現レベルを調べることが好ましい。   In practicing the present invention, the expression level of the SDC-4 gene or protein in a sample obtained from the subject is examined. The sample may be collected from any tissue or site of the subject, and is preferably a peripheral blood sample, and the expression level of SDC-4 gene or protein in lymphocytes or mononuclear cells therein is examined. It is preferable.

SDC−4遺伝子またはタンパクの発現レベルを調べるために、ノーザンブロット法やPCR法、ウェスタンブロット法やフローサイトメトリー、ELISAなどの公知の遺伝子・タンパク発現レベルの測定方法を用いることができる。好ましくは定量的PCR法、特に好ましくは定量的リアルタイムPCR(RT−PCR)法を用いる。定量的RT−PCR法は、当業者に広く用いられており、感度、特異度が高く、微量の遺伝子発現レベルでも定量できる。   In order to examine the expression level of the SDC-4 gene or protein, known gene / protein expression level measurement methods such as Northern blotting, PCR, Western blotting, flow cytometry, ELISA, etc. can be used. Preferably, a quantitative PCR method, particularly preferably a quantitative real-time PCR (RT-PCR) method is used. The quantitative RT-PCR method is widely used by those skilled in the art, has high sensitivity and specificity, and can be quantified even with a small amount of gene expression level.

本発明において、対象から得られた試料中のシンデカン−4遺伝子またはタンパクの発現レベルが低いほど、癌抗原ペプチドによる癌の免疫療法の臨床効果が高いと予測する。好ましくは、SDC−4遺伝子の発現レベルを内部標準遺伝子の発現レベルと比較することにより、シンデカン−4遺伝子の発現レベルが低いかどうかを決定する。   In the present invention, it is predicted that the lower the expression level of syndecan-4 gene or protein in the sample obtained from the subject, the higher the clinical effect of cancer immunotherapy with a cancer antigen peptide. Preferably, it is determined whether the expression level of the syndecan-4 gene is low by comparing the expression level of the SDC-4 gene with the expression level of the internal standard gene.

内部標準遺伝子としては、組織や実験処理あるいは発生段階によって発現レベルが変動せず安定している遺伝子を用いる。内部標準遺伝子としては、ベータアクチンやグリセルアルデヒド3−リン酸デヒドロゲナーゼ(GAPDH)などのハウスキーピング遺伝子が例示されるが、これらの遺伝子に限定されない。   As the internal standard gene, a gene that does not vary in expression level depending on the tissue, experimental treatment or developmental stage is used. Examples of the internal standard gene include housekeeping genes such as beta-actin and glyceraldehyde 3-phosphate dehydrogenase (GAPDH), but are not limited to these genes.

例えば、対象の末梢血由来の試料中のSDC−4遺伝子の発現レベルを測定するための内部標準遺伝子としてベータアクチンを用いる場合、ベータアクチンの発現レベルを1とすると、SDC−4の発現レベルが0.001以下である場合に、対象においてWT1ペプチドによる癌の免疫療法が有効であると予測することができる。当業者は、内部標準遺伝子や試料の種類に応じて、本発明におけるカットオフ値を適切に定めうる。   For example, when beta actin is used as an internal standard gene for measuring the expression level of the SDC-4 gene in a sample derived from the peripheral blood of the subject, if the beta actin expression level is 1, the expression level of SDC-4 is When it is 0.001 or less, it can be predicted that cancer immunotherapy with the WT1 peptide is effective in the subject. A person skilled in the art can appropriately determine the cut-off value in the present invention according to the internal standard gene and the type of sample.

本発明は、もう1つの態様において、癌の免疫療法の臨床効果を予測するためのキットであって、SDC−4遺伝子またはタンパクの発現レベルを測定するための試薬を含むキットに関するものである。好ましくは定量的RT−PCR法を用いて、とりわけ好ましくは定量的RT−PCR法を用いてSDC−4遺伝子の発現レベルを測定する。   In another aspect, the present invention relates to a kit for predicting the clinical effect of cancer immunotherapy, comprising a reagent for measuring the expression level of SDC-4 gene or protein. Preferably, the expression level of the SDC-4 gene is measured using a quantitative RT-PCR method, particularly preferably using a quantitative RT-PCR method.

SDC−4遺伝子の発現レベルを測定するための試薬としては、例えば、定量的PCRを用いる場合には、SDC−4遺伝子増幅用プライマーおよび/または定量的RT−PCRを行うための酵素類などが挙げられるが、これらに限らない。好ましくは、本発明のキットは、SDC−4遺伝子増幅用プライマーのほかに内部標準遺伝子増幅用プライマーおよび/または定量的PCRを行うための酵素類などを含んでいてもよい。SDC−4増幅用のプライマーは、当業者が公知のSDC−4ヌクレオチド配列に基づいて設計することができる。定量的TR−PCRを用いるSDC−4増幅用プライマーの例として、GGCAGGAATCTGATGACTTTG(フォワード、配列番号:52)およびGCCGATCATGGAGTCTTCC(リバース、配列番号:53)が挙げられるが、これらに限定されない。また、内部標準遺伝子としてベータアクチンを用いる場合には、定量的TR−PCRを用いるベータアクチン増幅用プライマーの例として、CCAACCGCGAGAAGATGA(フォワード、配列番号:70)およびCCAGAGGCGTACAGGGATAG(リバース、配列番号:71)が挙げられるが、これらに限定されない。SDC−4遺伝子またはタンパクの発現レベルを測定するための試薬としては、ノーザンブロット法や他のPCR法、ウェスタンブロット法やフローサイトメトリー、ELISAなどの公知の遺伝子・タンパク発現レベルの測定方法に用いる試薬であってもよい。このような試薬は、当業者が適宜選択して用いることができる。   As a reagent for measuring the expression level of the SDC-4 gene, for example, when quantitative PCR is used, there are primers for SDC-4 gene amplification and / or enzymes for performing quantitative RT-PCR. Although it is mentioned, it is not restricted to these. Preferably, the kit of the present invention may contain an internal standard gene amplification primer and / or an enzyme for performing quantitative PCR in addition to the SDC-4 gene amplification primer. Primers for SDC-4 amplification can be designed based on the known SDC-4 nucleotide sequence by those skilled in the art. Examples of primers for SDC-4 amplification using quantitative TR-PCR include, but are not limited to, GGCAGGAATCTGATGACTTTG (forward, SEQ ID NO: 52) and GCCGATCATGGAGTCTTCC (reverse, SEQ ID NO: 53). When beta actin is used as an internal standard gene, examples of beta actin amplification primers using quantitative TR-PCR include CCAACCGCGAGAAGATGA (forward, SEQ ID NO: 70) and CCAGAGGCGTACAGGGATAG (reverse, SEQ ID NO: 71). For example, but not limited to. As a reagent for measuring the expression level of SDC-4 gene or protein, it is used for the known gene / protein expression level measurement methods such as Northern blotting, other PCR methods, Western blotting, flow cytometry, ELISA, etc. It may be a reagent. Such a reagent can be appropriately selected and used by those skilled in the art.

以下に実施例を示して本発明をさらに具体的かつ詳細に説明するが、本発明の範囲が実施例に限定されると解すべきではない。   EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically and in detail with reference to examples. However, it should not be understood that the scope of the present invention is limited to the examples.

1.材料および方法
(1)WT1ペプチドワクチン
WT1ペプチドワクチンは、WT1−CTLエピトープペプチドとモンタナイドISA51アジュバントから構成される。本研究で用いられたこのペプチドは改変型9量体WT1ペプチド(235-243 CYTWNQMNL(配列番号:1);mWT1235)であり、天然WT1235ペプチド(235-243 CMTWNQMNL(配列番号:2);WT1235)のHLA−A24:02に対するアンカー位置である、第二のアミノ酸位置のYがMに置き換わっている。HLA−A24:02分子へのmWT1235の結合親和性はWT1235よりも高く、mWT1235はWT1235よりもWT1を発現する腫瘍細胞に対する非常に強力なCTL応答を誘導することが実証されている。GMPグレードのWT1ペプチドは、Multiple Peptide Systems(San Diego,California)およびPeptide Institute(大阪、日本)から購入した。
1. Materials and Methods (1) WT1 peptide vaccine WT1 peptide vaccine is composed of WT1-CTL epitope peptide and Montanide ISA51 adjuvant. This peptide used in this study is a modified 9-mer WT1 peptide (235-243 CYTWNQMNL (SEQ ID NO: 1); mWT1 235 ), a native WT1 235 peptide (235-243 CMTWNQMNL (SEQ ID NO: 2); Y in the second amino acid position, which is the anchor position for WT1 235 ) HLA-A * 24 : 02, is replaced by M. The binding affinity of mWT1 235 to the HLA-A * 24: 02 molecule is higher than WT1 235 , and mWT1 235 has been demonstrated to induce a much stronger CTL response against tumor cells expressing WT1 than WT1 235. ing. GMP grade WT1 peptides were purchased from Multiple Peptide Systems (San Diego, California) and Peptide Institute (Osaka, Japan).

(2)患者
悪性神経膠芽腫(GBM)に対するWT1ペプチドワクチンの第II相試験に60人の患者が登録された。再発または進行GBM患者は、その病気が従来の化学療法や放射線療法に抵抗性であった場合に、第II相試験に登録される対象であった。他の選択基準は本発明者らの以前の研究と同様であった。簡単には、1)年齢が16歳から80歳の間、2)免疫組織化学的解析によって決定された神経膠腫細胞におけるWT1の発現、3)HLA−A2402陽性、4)推定生存が3ヶ月以上、5)ECOGパフォーマンスステータスグレード0−2、6)重篤な臓器機能障害がない、および7)患者の書面によるインフォームドコンセント。すべての登録患者は、WHOの基準に基づいて、GBM(グレード4)を有すると組織学的に証明されていた。
(2) Patients Sixty patients were enrolled in the phase II study of WT1 peptide vaccine against malignant glioblastoma (GBM). Patients with relapsed or advanced GBM were subjects enrolled in a phase II trial if the disease was resistant to conventional chemotherapy or radiation therapy. Other selection criteria were similar to our previous work. Briefly, 1) between ages 16 and 80, 2) WT1 expression in glioma cells determined by immunohistochemical analysis, 3) HLA-A * 2402 positive, 4) estimated survival 3 months or more, 5) ECOG performance status grade 0-2, 6) no severe organ dysfunction, and 7) written informed consent of the patient. All enrolled patients were histologically proven to have GBM (grade 4) based on WHO criteria.

第II相試験に登録されていた60人の患者のうち53人から、WT1ワクチン接種の前にPBMCサンプルが入手可能であった。53人の患者のうち、15人の患者が全生存期間(OS)≧460日(中央値:1133日、範囲:480から2678日)である長期生存者として、他の15人の患者がOS<460日(中央値:216日、範囲:138−458日)として、無作為に選択された、ここで、OSは、再発または疾患の進行から死亡または評価時点(censored time)までの日と定義した。これら30人の患者(15人の長期生存者および15人の短期生存者)がディスカバリーセット(discovery set)の患者と定義され、残りの23人の患者がバリデーションセット(validation set)の患者と定義された。   PBMC samples were available prior to WT1 vaccination from 53 of the 60 patients enrolled in the phase II trial. Of the 53 patients, 15 patients are long-term survivors with an overall survival (OS) ≧ 460 days (median: 1133 days, range: 480-2678 days) and the other 15 patients have OS Randomly selected as <460 days (median: 216 days, range: 138-458 days), where OS is the day from recurrence or disease progression to death or censored time Defined. These 30 patients (15 long-term survivors and 15 short-term survivors) are defined as patients in the discovery set and the remaining 23 patients are defined as patients in the validation set. It was done.

WT1ペプチドワクチン接種と血液サンプルのcDNAマイクロアレイ解析の第II相試験は、大阪大学医学部附属病院の倫理審査委員会によって承認された。   A phase II trial of WT1 peptide vaccination and cDNA microarray analysis of blood samples was approved by the Ethics Review Board of Osaka University Hospital.

(3)WT1ペプチドワクチン接種スケジュール
インフォームドコンセントを得た後、3.0mgのモンタナイドISA51アジュバントで乳化したHLA−A24:02拘束性mWT1235ペプチドの皮内注射を開始した。スケジュールとしては週1回の接種を12週連続で行うこととした。応答は、RECIST(固形腫瘍における応答評価基準)の基準に従って、初期ワクチン接種後12週で、磁気共鳴イメージング(MRI)を使用して、完全寛解(CR)、部分寛解(PR)、安定(SD)及び増悪(PD)として評価した。臨床応答が明らかになった場合、WT1ワクチン接種を次の数ヶ月間、2週間間隔で、次いで1〜3ヶ月間隔で、明白な腫瘍の進行や患者の健康状態の悪化が観察されるまで継続した。
(3) WT1 peptide vaccination schedule After obtaining informed consent, intradermal injection of HLA-A * 24: 02 restricted mWT1 235 peptide emulsified with 3.0 mg Montanide ISA51 adjuvant was started. The schedule was to inoculate once a week for 12 consecutive weeks. Responses were in full remission (CR), partial remission (PR), stable (SD) using magnetic resonance imaging (MRI) at 12 weeks after initial vaccination according to RECIST (Solid Tumor Response Criterion) criteria. ) And exacerbation (PD). If clinical response becomes apparent, continue WT1 vaccination for the next few months, every 2 weeks, then every 1 to 3 months, until obvious tumor progression or worsening of the patient's health is observed did.

(4)血液サンプル
患者から末梢血を得、続いてLymphocyte Separation Solution(ナカライテスク、京都、日本)を用いる密度勾配遠心分離でPBMCを分離した。分離したPBMCは使用するまで液体窒素中で保存した。
(4) Blood sample Peripheral blood was obtained from a patient, and then PBMC were separated by density gradient centrifugation using Lymphocyte Separation Solution (Nacalai Tesque, Kyoto, Japan). Separated PBMC were stored in liquid nitrogen until use.

(5)PBMCからのRNA単離およびcDNAマイクロアレイ解析
凍結したPBMCを融解し、TRIzol試薬(Life technologies, Carlsbad, California)を用いて総RNAを単離し、クロロホルムを用いて精製し、次いでイソプロパノールおよびエタノール沈殿を行った。精製した総RNAの量を、nanoDrop ND−1000(Thermo Fisher Scientific,Waltham,Massachusetts)を用いて測定した。
(5) RNA isolation from PBMC and cDNA microarray analysis Thaw frozen PBMC, isolate total RNA using TRIzol reagent (Life technologies, Carlsbad, California), purify using chloroform, then isopropanol and ethanol Precipitation was performed. The amount of purified total RNA was measured using a nanoDrop ND-1000 (Thermo Fisher Scientific, Waltham, Massachusetts).

ディスカバリーセット(discovery set)の患者のPBMCからのRNAを外部メーカー(Toray Industries,Tokyo,Japan)に送付し、RNAベースのcDNAマイクロアレイ解析を、Human oligo chip 25k ver1.00(Toray Industries,Tokyo,Japan)を用いてそこで実施した。   RNA from PBMCs of patients in a discovery set was sent to an external manufacturer (Toray Industries, Tokyo, Japan) and RNA-based cDNA microarray analysis was performed using Human oligo chip 25k ver 1.00 (Toray Industries, Tokyo, Japan). ) And carried out there.

マイクロアレイ解析データを、global normalization、続いてquantile normalizationを用いて変換した(Shippy R. et al. Nature biotechnology, 24(9), 1123-1131 2006))。最初に、[(ブランクスポットの平均強度)+10×(ブランクスポットの強度の標準偏差)]未満の強度を有する遺伝子を除外した。長期生存者および短期生存者の間で発現に差のある遺伝子(Differentially Expressed Gene, DEG)を同定するために、log(2群間の比すなわちfold−change)(x軸)および二群間のWelchのt検定の−log10(p値)(y軸)で構成されるvolcano plotを作成した(Allison DB. et al. Nature reviews. Genetics, 7(1), 55-65 (2006))。二群間の比の対数値は、以下の式によって計算した:log[(長期生存者における平均シグナル強度)/(短期生存者における平均シグナル強度)]。DEGは、このvolcano plotを用いて以下の条件により選択した:y>|x|−1、|x|>0.5、およびy>1.0。DEGの偽陽性の確率を下げるために、個々の遺伝子の発現強度と、無増悪生存期間(PFS)またはRECIST基準に従った治療効果判定のいずれかの間の相関を、それぞれ、PearsonおよびSpearmanの相関係数によって調べた。有意なp値を示さなかった遺伝子(ここでは偽陰性を避けるためにアルファレベルは、Pearsonの相関係数について0.1、かつSpearmanの相関係数について0.2と厳格ではない閾値を設けた)をさらなる解析から除外した。最終的に、以下の6つの条件を満たした遺伝子で次のステップの解析を行った;1) 個々の遺伝子の平均強度≧[(ブランクスポットの平均強度)+10×(ブランクスポットの強度の標準偏差)];2)−log10(長期OS群および短期OS群間のt検定による差のp値)=|log2(倍差(fold−difference))|−1;3)|log2(倍差)|>0.5;4)−log10(長期OS群および短期OS群間のt検定による差のp値)>1.0;5)PFSとマイクロアレイのシグナル強度間のPearsonの相関係数のp値が<0.1;かつ治療効果判定およびマイクロアレイのシグナル強度間のSpearmanの相関係数のp値<0.2。 Microarray analysis data was transformed using global normalization followed by quantile normalization (Shippy R. et al. Nature biotechnology, 24 (9), 1123-1131 2006)). First, genes having an intensity of less than [(average intensity of blank spots) + 10 × (standard deviation of intensity of blank spots)] were excluded. To identify genes that are differentially expressed between long-term and short-term survivors (Differentially Expressed Gene, DEG), log 2 (ratio between two groups or fold-change) (x-axis) and between two groups We created a volcano plot composed of -log 10 (p value) (y-axis) of the Welch's t-test (Allison DB. Et al. Nature reviews. Genetics, 7 (1), 55-65 (2006)) . The logarithm of the ratio between the two groups was calculated by the following formula: log 2 [(average signal intensity in long-term survivors) / (average signal intensity in short-term survivors)]. DEG was selected using the volcano plot according to the following conditions: y> | x | −1 , | x |> 0.5, and y> 1.0. To reduce the probability of false positives for DEG, the correlation between the expression intensity of individual genes and either progression-free survival (PFS) or treatment efficacy assessment according to the RECIST criteria, respectively, was compared with that of Pearson and Spearman. The correlation coefficient was investigated. Genes that did not show significant p-values (here alpha levels were set to 0.1 for the Pearson correlation coefficient and 0.2 for the Spearman correlation coefficient, a non-strict threshold) ) Was excluded from further analysis. Finally, the analysis of the next step was carried out with genes satisfying the following six conditions: 1) Average intensity of individual genes ≧ [(average intensity of blank spot) + 10 × (standard deviation of intensity of blank spot) )] ;; 2) -log 10 (p-value of difference by t-test between long-term OS group and short-term OS group) = | log 2 (fold-difference) | −1 ; 3) | log 2 (double difference) |>0.5; 4) -log 10 (p-value of difference by t-test between long-term OS group and short-term OS group)>1.0; 5) Pearson's correlation coefficient between PFS and microarray signal intensity p-value <0.1; and p-value <0.2 for Spearman's correlation coefficient between therapeutic effect determination and microarray signal intensity.

(6)定量的RT−PCR
PBMCからのRNAをSuperScript VILO cDNA Synthesis KitおよびMaster Mix (Life technologies,Carlsbad,California)を用いて一本鎖cDNA(first−strand cDNA)へ逆転写した。RT−PCRのためのプライマー配列を表1に列挙した。標的配列は、NCBIヌクレオチドデータベース(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/nuccore)において入手可能である。サンプルcDNAを、BioMark 48.48 dynamic array nanofluidic chip (Fluidigm Corporation,San Francisco,California)にロードする前に、希釈プライマー混合物と共に15サイクル、事前に増幅を行った。次いで、BioMark HD (Fluidigm Corporation,San Francisco,California)を用いて製造業者のプロトコルに従ってRT−PCRを行った。ベータアクチン(ACTB)を内部コントロールとして使用し、ΔCTを[(各遺伝子のCT値)−(ACTBのCT値)]として計算した。遺伝子発現レベルに関するデータはすべて、log(1+2−ΔCT)に変換し、統計学的解析を行った。

Figure 2017118841
(6) Quantitative RT-PCR
RNA from PBMC was reverse transcribed into single-stranded cDNA using SuperScript VILO cDNA Synthesis Kit and Master Mix (Life technologies, Carlsbad, California). Primer sequences for RT-PCR are listed in Table 1. Target sequences are available in the NCBI nucleotide database (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/nuccore). Prior to loading the sample cDNA into the BioMark 48.48 dynamic array nanofluidic chip (Fluidigm Corporation, San Francisco, Calif.), 15 cycles of pre-amplification were performed with the diluted primer mixture. RT-PCR was then performed using BioMark HD (Fluidigm Corporation, San Francisco, Calif.) According to the manufacturer's protocol. Beta actin (ACTB) was used as an internal control, and ΔCT was calculated as [(CT value of each gene) − (CT value of ACTB)]. All data on gene expression levels were converted to log 2 (1 + 2 −ΔCT ) and subjected to statistical analysis.
Figure 2017118841

(7)フローサイトメトリーによるタンパク発現の定量
上記GBM患者と同様に、WT1ペプチドワクチン第II相臨床試験に参加した卵巣癌の患者のうち、ワクチン接種後の生存期間が最も長かった患者3名、最も短かった患者3名の末梢血単核球で解析を行った。抗体はFITC標識抗シンデカン4抗体(5G9)(Santa Cruz, Dallas, Texas, USA)を用いた。タンパク発現はmean fluorescent intensity (MFI)で評価し、染色されていない検体のMFIを減算した値を解析に用いた。
(7) Quantification of protein expression by flow cytometry
Peripheral blood mononuclear of 3 patients with the longest survival and 3 patients with the shortest survival after vaccination among the patients with ovarian cancer that participated in the WT1 peptide vaccine phase II clinical trial, as in the GBM patient above Analysis was performed with a sphere. As the antibody, FITC-labeled anti-syndecan 4 antibody (5G9) (Santa Cruz, Dallas, Texas, USA) was used. Protein expression was evaluated by mean fluorescent intensity (MFI), and the value obtained by subtracting the MFI of the unstained specimen was used for analysis.

(8)統計解析
RT−PCRの統計解析は、WT1ワクチン接種の開始の日から死亡または打ち切り時点までの生存時間と定義したOSを用いて実施した。Jarque−Bera検定を用いて変数の正規分布を評価し、かつF検定を用いて等分散性(homogeneity of variance)を確認した。
(8) Statistical analysis Statistical analysis of RT-PCR was performed using an OS defined as the survival time from the day of the start of WT1 vaccination to the time of death or censoring. The normal distribution of variables was evaluated using the Jarque-Bera test, and homogeneity of variation was confirmed using the F test.

ディスカバリーセット(discovery set)とバリデーションセット(validation set)における長期生存者および短期生存者の間の患者の特性の違いを評価するために、年齢、性別、カルノフスキーパフォーマンスステータス(KPS)、放射線療法での総吸収線量、外科治療歴の有無、化学療法歴の有無をCox比例ハザードモデルで解析した。   To assess differences in patient characteristics between long-term and short-term survivors in the discovery set and validation set, in age, gender, Karnovsky performance status (KPS), and radiation therapy The total absorbed dose, the history of surgical treatment, and the history of chemotherapy were analyzed using the Cox proportional hazard model.

OSと定量的RT−PCRによって測定された個々の遺伝子発現レベル間の相関を調べるために、個々の遺伝子が正規性(normality)の要件を満たすように、対数、平方根、立方根、または四乗根変換を含む適切な変換を実施した。全ての正規分布した変数を等分散性(homogeneity of variance)について確認し、Studentのt検定により解析した。正規分布ではない変数はMann−WhitneyのU検定を用いて解析した。   To examine the correlation between OS and individual gene expression levels measured by quantitative RT-PCR, logarithm, square root, cubic root, or fourth root so that each gene meets the normality requirement Appropriate conversion including conversion was performed. All normally distributed variables were checked for homogeneity of variance and analyzed by Student's t test. Variables that were not normally distributed were analyzed using the Mann-Whitney U test.

治療の有効群・無効群を予測するためのSDC−4発現レベルのカットオフ値を、Youden’s index(Youden’s J statistic=感度+特異度−1として定義される)が最大になるように、ROC曲線を用いて決定した。感度、特異度、陽性および陰性適中率、ならびにSDC−4の発現レベルによるOSの予測の精度は、公式を用いて計算した。ROC曲線によって求められたSDC−4発現レベルのカットオフ値で有効群・無効群の2群に分け、Kaplan−Meier曲線と両側log−rank検定を用いて、評価した。統計解析は、MP Pro 10.0(SAS Institute,Inc. Cary,NC)およびR−commanderなどの、統計用ソフトウェアを使用して実行した。   The cut-off value of the SDC-4 expression level for predicting the treatment effective group / ineffective group is maximized as Youden's index (defined as Youden's J static = sensitivity + specificity-1) And determined using an ROC curve. The accuracy of predicting OS by sensitivity, specificity, positive and negative predictive value, and expression level of SDC-4 was calculated using the formula. The SDC-4 expression level cut-off value determined by the ROC curve was divided into two groups, an effective group and an ineffective group, and evaluated using a Kaplan-Meier curve and a two-sided log-rank test. Statistical analysis was performed using statistical software such as MP Pro 10.0 (SAS Institute, Inc. Cary, NC) and R-commander.

2.結果
(1)ディスカバリーセット(discovery set)を用いて、WT1ワクチン接種の前にPBMCにおいて発現に差のある遺伝子を同定するための探索的cDNAマイクロアレイ解析を行った。
WT1ペプチドワクチンを投与された再発性または従来治療抵抗性の悪性神経膠芽腫患者を、この解析のためのコホートとして選択した。WT1ワクチン接種前のPBMCを、このワクチンの臨床試験にエントリーした53人から採取した。治療効果の予測に有用なバイオマーカーを探索するためのストラテジーの概略を図1aに示した。53人の患者のうち、30人を無作為にディスカバリーセット(discovery set)に登録し、23人をバリデーションセット(validation set)に登録した。ディスカバリーセット(discovery set)では、OS≧460日(中央値:1133日、範囲:480から2678日)である15人の患者が長期生存者として、OS<460日(中央値:216日、範囲:138−458日)である15人の患者が短期生存者として、選択された(表2)。コックスハザードモデルを用いた解析では、年齢、性別、脳腫瘍に対する外科治療の既往の有無、または脳腫瘍に対する放射線療法の総吸収線量において、治療効果との関連は認められなかったが、パフォーマンスステータスが低いことと化学療法の既往は治療効果を落とすリスクが高い傾向にあった。尚、すべての短期生存者は解析時の打ち切り時点で原病の悪化により死亡している(表3)。

Figure 2017118841
KPS, カルノフスキーのパフォーマンスステータス; RT, 放射線療法 (全照射線量) ;
SD, 標準偏差; OS, 全生存期間; PFS, 無増悪生存期間
Figure 2017118841
†OSの起算日は腫瘍再発もしくは増悪した日
‡OSの起算日はワクチン接種を開始した日 2. Results (1) Using a discovery set, exploratory cDNA microarray analysis was performed to identify genes with differential expression in PBMC prior to WT1 vaccination.
Relapsed or previously refractory malignant glioblastoma patients who received the WT1 peptide vaccine were selected as cohorts for this analysis. PBMCs before WT1 vaccination were collected from 53 people who entered the vaccine clinical trials. An outline of a strategy for searching for biomarkers useful for predicting therapeutic effects is shown in FIG. 1a. Of the 53 patients, 30 were randomly registered in the discovery set and 23 were registered in the validation set. In the discovery set, 15 patients with OS ≧ 460 days (median: 1133 days, range: 480-2678 days) are long-term survivors, OS <460 days (median: 216 days, range) 138-458 days) were selected as short-term survivors (Table 2). Analysis using the Cox hazard model showed no association with treatment effect in age, sex, history of surgical treatment for brain tumors, or total absorbed dose of radiation therapy for brain tumors, but low performance status And the history of chemotherapy tended to be at high risk of reducing the therapeutic effect. All short-term survivors have died due to worsening of the primary disease at the time of censoring at the time of analysis (Table 3).
Figure 2017118841
KPS, Karnovsky performance status; RT, radiation therapy (total dose);
SD, standard deviation; OS, overall survival; PFS, progression-free survival
Figure 2017118841
† OS date is the date of tumor recurrence or worsening ‡ OS date is the date of vaccination

長期生存者および短期の生存者との間で発現に差のある候補遺伝子を発見するために、WT1ワクチン接種の前にPBMCを用いてcDNAマイクロアレイ解析を実施した。log(2群間の比すなわちfold−change)をx軸、統計的有意性の対数値(−log10p値)をy軸としてvolcano plot(ここでは、ドットは合計25,000遺伝子のそれぞれ1つを示す)を図1bに示した。次いで、発現に差のある遺伝子(DEG)を以下のように抽出した。最初に、[(ブランクスポットの平均強度)+10×(ブランクスポットの強度の標準偏差)]未満の強度を有する遺伝子を除外し、次いで、残りの3,037遺伝子を3つの基準、y>|x|−1、|x|>0.5、およびy>1.0に従って、74個に絞り込んだ。さらに候補遺伝子を絞り込むために、個々の遺伝子のシグナル強度とPFSまたは臨床応答のいずれかとの間の相関を、それぞれ、PearsonおよびSpearmanの順位相関解析によって評価し、前者の解析について0.1以上のp値、かつ後者の解析について0.2以上のp値を有する遺伝子を除外した。最後に、32遺伝子を候補遺伝子(表4および図1c)として選択した。これらの32個の候補遺伝子のうち、11個は長期生存者において高発現し(表4、上段)、21個は短期生存者において高発現していた(表4、下段)。

Figure 2017118841
† log2(長期/短期),‡ two-tailed Welch's t-test CDNA microarray analysis was performed using PBMC prior to WT1 vaccination to find candidate genes that differ in expression between long-term and short-term survivors. log 2 (ratio between two groups, ie, fold-change) is the x-axis, and logarithmic value of statistical significance (-log 10 p value) is the y-axis. One is shown) in FIG. 1b. Subsequently, a gene (DEG) having a difference in expression was extracted as follows. First, genes with an intensity of less than [(average intensity of blank spots) + 10 × (standard deviation of intensity of blank spots)] are excluded, then the remaining 3,037 genes are classified into three criteria, y> | x According to | −1 , | x |> 0.5, and y> 1.0, the number was narrowed to 74. In order to further narrow down the candidate genes, the correlation between the signal intensity of each gene and either PFS or clinical response was assessed by Pearson and Spearman rank correlation analysis, respectively, and the former analysis was greater than 0.1 Genes with p-values and p-values greater than 0.2 for the latter analysis were excluded. Finally, 32 genes were selected as candidate genes (Table 4 and FIG. 1c). Of these 32 candidate genes, 11 were highly expressed in long-term survivors (Table 4, top), and 21 were highly expressed in short-term survivors (Table 4, bottom).
Figure 2017118841
† log 2 (long / short), ‡ two-tailed Welch's t-test

(2)定量的RT−PCRによるcDNAマイクロアレイで選択された候補遺伝子の検証
30人のディスカバリーセット(discovery set)患者由来のPBMCにおける、cDNAマイクロアレイ解析によって選択された32個の候補遺伝子の発現レベルを、定量的RT−PCRによって確認した。
厳密な統計解析を行うために、定量的RT−PCRにより得られた個々の遺伝子の発現レベルを、正規性(normality)の要件を満たすように適切に変換し、Jarque−Bera検定によって正規分布について、F検定によって等分散性(homogeneity of variance)について、片側Studentのt検定によって有意性の同一傾向(same trend of significance)について確認した(表5)。正規分布に変換できなかった場合には、片側Mann−Whitney U検定を使用した。これらの統計解析の結果、32個の候補遺伝子のうち、15個の遺伝子が長期生存者と短期生存者の間で差があることが再度確認され(表5でVerifiedと表記)、17個が除外された(表5でExcludedと表記)。

Figure 2017118841
†log2(長期生存/短期生存) (2) Verification of candidate genes selected by cDNA microarray by quantitative RT-PCR Expression levels of 32 candidate genes selected by cDNA microarray analysis in PBMCs derived from 30 discovery set patients Confirmed by quantitative RT-PCR.
In order to perform rigorous statistical analysis, the expression levels of individual genes obtained by quantitative RT-PCR are appropriately converted to meet the normality requirements, and the normal distribution is analyzed by the Jarque-Bera test. The homogeneity of variation was confirmed by F test, and the same trend of significance was confirmed by one-sided Student's t test (Table 5). If the normal distribution could not be converted, a one-sided Mann-Whitney U test was used. As a result of these statistical analyses, it was confirmed again that 15 out of 32 candidate genes were different between long-term survivors and short-term survivors (indicated as Verified in Table 5), and 17 genes Excluded (indicated as Excluded in Table 5).
Figure 2017118841
† log 2 (long-term survival / short-term survival)

(3)バリデーションセット(validation set)患者を用いる15個の候補遺伝子の検証
さらに異なる患者集団でもこれらの候補遺伝子が長期生存者・短期生存者間で差があるか再現性を確認するために、ディスカバリーセット(discovery set)における患者と同じプロトコルでWT1ペプチドワクチンを投与された他の悪性神経膠芽腫の患者23名をバリデーションセット(validation set)として検証を行った。バリデーションセット(validation set)における患者の特徴を表6に示した。OSと年齢、性別、パフォーマンスステータス、外科治療の有無もしくは化学療法の有無、および先の放射線療法の総吸収線量との間に交絡は認めなかった。バリデーションセット(validation set)患者を用いて、これらの15遺伝子の発現レベルがOSに相関したかどうかを確認した(表7)。これらの解析は、ディスカバリーセット(discovery set)で使用されたものと同一の統計的手法によって行った。結果として、SDC−4遺伝子発現レベルがOSに対して有意かつ負の相関を有していた(表7)。

Figure 2017118841
KPS, カルノフスキーのパフォーマンスステータス; RT, 放射線療法 (全照射線量) ; SD, 標準偏差; OS, 全生存期間; PFS, 無増悪生存期間
Figure 2017118841
†log2(長期/短期)
‡表5に示したのと同じ統計学的方法を用いた。 (3) Validation of 15 candidate genes using validation set patients In order to confirm the reproducibility of whether these candidate genes are different between long-term survivors and short-term survivors even in different patient populations, 23 other malignant glioblastoma patients who were administered WT1 peptide vaccine with the same protocol as the patients in the discovery set were validated as a validation set. Table 6 shows the patient characteristics in the validation set. There was no confounding between OS and age, sex, performance status, presence or absence of surgery or chemotherapy, and total absorbed dose of previous radiation therapy. A validation set patient was used to confirm whether the expression levels of these 15 genes correlated with OS (Table 7). These analyzes were performed using the same statistical methods used in the discovery set. As a result, the SDC-4 gene expression level had a significant and negative correlation with OS (Table 7).
Figure 2017118841
KPS, Karnovsky performance status; RT, radiation therapy (total dose); SD, standard deviation; OS, overall survival; PFS, progression-free survival
Figure 2017118841
† log 2 (long / short)
‡ The same statistical method as shown in Table 5 was used.

(4)SDC−4の発現レベルによるWT1ペプチドワクチンで処置されたGBM患者の予後の予測
WT1ワクチン接種前のPBMCにおけるSDC−4の発現レベルを用いる、WT1ペプチドワクチンで処置されたGBM患者の予後を予測する能力を調べた。
まず、受信者動作特性(ROC)曲線をディスカバリーセット(discovery set)およびバリデーションセット(validation set)の合計53人の患者を用いて描いた(図2a)。OSのカットオフ値として、256日と設定したとき「有効群」および「無効群」を最も的確に予測でき、そのときのROC曲線下面積(AUC)は0.72と最大値となった。有効群(OSが256日以上)と無効群(OSが256日未満)を予測するための最適なカットオフ値は、Youden’s indexにより0.001と求められ、有効群では0.001以下、無効群では0.001より大きかった。治療効果予測の性能は、70.4%の感度、76.0%の特異度、76.0%の陽性適中率、70.4%の陰性適中率、および73.1%の精度であり、カイ二乗検定では有意差が認められた(P<0.001)。
(4) Prediction of GBM patients treated with WT1 peptide vaccine by expression level of SDC-4 Prognosis of GBM patients treated with WT1 peptide vaccine using the expression level of SDC-4 in PBMC before WT1 vaccination The ability to predict was investigated.
First, receiver operating characteristic (ROC) curves were drawn using a total of 53 patients, a discovery set and a validation set (FIG. 2a). When the cut-off value of OS was set to 256 days, the “effective group” and “invalid group” could be most accurately predicted, and the area under the ROC curve (AUC) at that time was 0.72, which was the maximum value. The optimal cut-off value for predicting the effective group (OS is 256 days or more) and the ineffective group (OS is less than 256 days) is calculated to 0.001 by Youden's index, and 0.001 or less for the effective group In the ineffective group, it was greater than 0.001. The performance of the treatment effect prediction is 70.4% sensitivity, 76.0% specificity, 76.0% positive predictive value, 70.4% negative predictive value, and 73.1% accuracy, The chi-square test showed a significant difference (P <0.001).

生存率とSDC−4の発現レベルの間の相関をさらに実証するために、患者を2群、SDC−4−低発現(SDC−4≦0.001)群およびSDC−4−高発現(SDC−4>0.001)群に分けた(図2b)。その後、両群間のOSの差を、Kaplan−Meier曲線、次いでlog−rank検定により評価した。結果は、SDC−4−低発現群の患者がSDC−4−高発現群よりも有意に長く生存することを示した。一年OS率は、SDC−4−低発現患者とSDC−4−高発現患者で、それぞれ、64.0%と18.5%であった。   To further demonstrate the correlation between survival rate and expression level of SDC-4, patients were divided into 2 groups, SDC-4-low expression (SDC-4 ≦ 0.001) group and SDC-4-high expression (SDC). -4> 0.001) divided into groups (FIG. 2b). Thereafter, the difference in OS between the two groups was evaluated by Kaplan-Meier curve followed by log-rank test. The results showed that patients in the SDC-4-low expression group survived significantly longer than the SDC-4-high expression group. The annual OS rate was 64.0% and 18.5% for SDC-4-low-expressing patients and SDC-4-high-expressing patients, respectively.

さらに、コックスハザードモデルを用いて患者特性との交絡を検討した。年齢やパフォーマンスステータスは悪性神経膠芽腫における既知の予後因子であり、またディスカバリーセットでは低いパフォーマンスステータスと化学療法の既往の存在が予後を短くするリスクである傾向にあったが、この解析によりこれらの予後因子との交絡を調整することができる。表8に示す結果からわかるように、SDC-4高発現は独立した臨床効果予測因子であり、有意に臨床効果を低下させていた。(ハザード比13.8、95%信頼区間1.35〜84.2、p=0.027)

Figure 2017118841
KPS, カルノフスキーのパフォーマンスステータス; RT, 放射線療法 (全照射線量)
†時間変数として免疫療法開始からのOSを用いるコックスハザードモデルを使用した。 Furthermore, confounding with patient characteristics was examined using the Cox hazard model. Age and performance status are known prognostic factors in malignant glioblastoma, and the low performance status and previous history of chemotherapy in the discovery set tended to be a risk of shortening the prognosis. Can be adjusted for confounding with prognostic factors. As can be seen from the results shown in Table 8, high expression of SDC-4 was an independent clinical effect predictor, and significantly decreased the clinical effect. (Hazard ratio 13.8, 95% confidence interval 1.35-84.2, p = 0.027)
Figure 2017118841
KPS, Karnovsky performance status; RT, radiation therapy (total dose)
† Cox hazard model using OS from start of immunotherapy as time variable was used.

(5)フローサイトメトリーによるタンパク発現の定量
WT1ペプチドワクチン第II相臨床試験に参加した卵巣癌の患者のうち、ワクチン接種後の生存期間が最も長かった患者3名、最も短かった患者3名の末梢血単核球で解析を行った。蛍光標識した抗CD3抗体、抗CD4抗体および抗CD8抗体で染色し、フローサイトメトリーで、CD3T細胞、CD4T細胞およびCD8T細胞のSDC−4タンパクの発現を解析した。SDC−4タンパクの検出にはFITC標識抗シンデカン4抗体(5G9)(Santa Cruz, Dallas, Texas, USA)を用いた。タンパク発現はmean fluorescent intensity (MFI)で評価し、染色されていない検体のMFIを減算した値を解析に用いた。マルチカラー解析では、CD3T細胞、CD4T細胞およびCD8T細胞において長期生存者ではSyndecan-4タンパクの発現が低く、SDC−4 mRNAデータと一致した。結果を図3に示す。
(5) Quantification of protein expression by flow cytometry
Among the patients with ovarian cancer that participated in the WT1 peptide vaccine phase II clinical trial, analysis was performed on peripheral blood mononuclear cells of 3 patients with the longest survival time after vaccination and 3 patients with the shortest survival time. The cells were stained with fluorescently labeled anti-CD3 antibody, anti-CD4 antibody and anti-CD8 antibody, and the expression of SDC-4 protein in CD3 + T cells, CD4 + T cells and CD8 + T cells was analyzed by flow cytometry. For detection of SDC-4 protein, FITC-labeled anti-syndecan 4 antibody (5G9) (Santa Cruz, Dallas, Texas, USA) was used. Protein expression was evaluated by mean fluorescent intensity (MFI), and the value obtained by subtracting the MFI of the unstained specimen was used for analysis. In multi-color analysis, the expression of Syndecan-4 protein was low in long-term survivors in CD3 + T cells, CD4 + T cells and CD8 + T cells, which was consistent with the SDC-4 mRNA data. The results are shown in FIG.

以上の実験および解析データから、SDC−4遺伝子またはタンパクの発現レベルが低いほど、癌の免疫療法の臨床効果が高いと予測できることが確認された。   From the above experiments and analysis data, it was confirmed that the lower the expression level of the SDC-4 gene or protein, the higher the clinical effect of cancer immunotherapy.

本発明は、診断薬、検査薬、研究試薬等の分野において使用可能である。   The present invention can be used in the fields of diagnostic agents, test agents, research reagents and the like.

Claims (8)

癌の免疫療法の臨床効果を予測するための方法であって、対象から得られた試料中のシンデカン−4遺伝子またはタンパクの発現レベルを測定することを特徴とし、シンデカン−4遺伝子またはタンパクの発現レベルが低いほど、臨床効果が高いと予測する方法。   A method for predicting the clinical effect of immunotherapy of cancer, comprising measuring the expression level of syndecan-4 gene or protein in a sample obtained from a subject, and expressing the expression of syndecan-4 gene or protein A method of predicting that the lower the level, the higher the clinical effect. シンデカン−4遺伝子の発現レベルを内部標準遺伝子の発現レベルと比較することを特徴とする、請求項1記載の方法。   The method according to claim 1, wherein the expression level of the syndecan-4 gene is compared with the expression level of the internal standard gene. 内部標準遺伝子がベータアクチンであり、シンデカン−4遺伝子の発現レベルが、ベータアクチンの発現レベルを1とした場合に、0.001以下である場合に臨床効果が高いと予測する、請求項2記載の方法。   The internal standard gene is beta-actin, and when the expression level of syndecan-4 gene is 0.001 or less when the expression level of beta-actin is 1, the clinical effect is predicted to be high. the method of. 試料が末梢血試料である請求項1〜3のいずれか1項記載の方法。   The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the sample is a peripheral blood sample. 癌の免疫療法の臨床効果を予測するためのキットであって、シンデカン−4遺伝子またはタンパクの発現レベルを測定するための試薬を含み、シンデカン−4遺伝子またはタンパクの発現レベルが低いほど、臨床効果が高いと予測するキット。   A kit for predicting the clinical effect of immunotherapy for cancer, comprising a reagent for measuring the expression level of syndecan-4 gene or protein, and the lower the expression level of syndecan-4 gene or protein, the clinical effect A kit that predicts a high price. 内部標準遺伝子の発現レベルを測定するための試薬を含む、請求項5記載のキット。   The kit according to claim 5, comprising a reagent for measuring the expression level of the internal standard gene. 内部標準遺伝子がベータアクチンであり、シンデカン−4遺伝子の発現レベルが、ベータアクチンの発現レベルを1とした場合に、0.001以下である場合に臨床効果が高いと予測する、請求項6記載のキット。   The internal standard gene is beta-actin, and when the expression level of syndecan-4 gene is 0.001 or less when the expression level of beta-actin is 1, the clinical effect is predicted to be high. Kit. 試料が末梢血試料である請求項5〜7のいずれか1項記載のキット。   The kit according to any one of claims 5 to 7, wherein the sample is a peripheral blood sample.
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