JP2018512878A - 次世代シークエンシングの感度を高めるための方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、参照により本明細書に組み入れられる、2015年4月20日出願の米国仮特許出願第62/150,198号明細書の優先権の利益を主張する。
KRAS遺伝子のコドン12及び13の変異が大腸癌(CRC)の症例の約30%で見られ、再発及び死亡率のリスクの上昇に関連している。様々な前臨床試験及び臨床試験により、CRCの変異を活性化するKRASの存在がEGFRモノクローナル抗体(EGFR mAb)、例えば、セツキシマブ(Erbitax)及びパニツムマブ(Vectibix)に対する耐性に相関することが明らかにされた。従って、米国食品医薬局(FDA)は、コドン12又は13にKRAS変異を含む腫瘍を有する患者にEGFR mAbを与えないように勧告した。これには、処置前にKRAS変異状態を評価する必要があるが、現在、医師は、これらの変異を高感度、高スループット、及び単純な方法で検出することができない。
図1Bを参照すると、アンプリコンベースのNGS 100では、一対のオリゴ(プローブ1、プローブ2)が各アンプリコン用に設計されている。ステップ120で、これらのオリゴの非断片化ゲノムDNAへのハイブリダイゼーションを96ウェルプレートで行い、続いてステップ122で、伸長及びライゲーションにより、ユニバーサルプライマー配列が隣接した目的の領域からなるDNA鋳型を形成する。次いで、ステップ124で、キットと共に供給されるインデックスプライマーを用いてDNA鋳型をPCR増幅し、1つの管にプールした。ステップ126で、最終アンプリコンをIllumina MiSeq又はNextSeq Systemでシークエンシングする。この配列データを、利用可能なバイオインフォマティクスソフトウェアを用いて分析し、ユーザーインターフェイス128によって出力する。
本発明者らは、Illumina Design Studioで設計された特注パネルを使用した。本発明者らは、投入鋳型として315の癌関連遺伝子を使用した。遺伝子の一覧は、図7のように提供される。
累積標的サイズ:907,395bp
最終プローブ:10367;
ギャップ:0;
カバレッジ:100%
このアッセイは、標準的なNGS Nextera Rapid Capture Custom Enrichmentワークフローを使用した。DNAを、Qiacube機器を用いてEDTA WB、BM、又はFFPEから抽出し、Qubit DNA BRアッセイキットを用いて定量した。次世代の濃縮ベースの試料調製により、50ngの投入ゲノムDNAからアダプター−タグライブラリーを作成する。次世代のDNAのタグメンテ―ション(tagmentation)は、機械的せん断を必要とすることなくDNAを同時に断片化及びタグ付けする。統合された試料のバーコードにより、最大12のアダプター結合試料のライブラリーの1つのハイブリダイゼーションベースのプルダウン反応(pull down reaction)にプールすることができる。次いで、プールされたライブラリーを一本鎖DNAに変性し、標的領域に相補的なビオチン標識プローブを高速捕捉ハイブリダイゼーションに使用する。ストレプトアビジンビーズを加え、このストレプトアビジンビーズが、目的の標的領域にハイブリダイズするビオチン化プローブに結合する。ストレプトアビジンビーズの磁気プルダウンにより、ビオチン化プローブにハイブリダイズする標的領域を濃縮する。次いで、濃縮DNA断片をビーズから溶出させ、2回目の高速捕捉が完了し、濃縮特異性が高まる。
上記の標準的なNGS法を高感度(HS)アッセイに変更するために、本発明者らは、野生型DNAに対応するLNA又はBNA(ブロック核酸)を加えて増幅を防止して、変異DNAを選択的にシークエンシングする。原則として、これは、野生型の増幅を防止するあらゆる核酸を用いて行うことができ、これは、アンプリコンベースのNGSでは必要なステップであり、その必要性の程度は低いがハイブリッド捕捉NGSでも必要である。オリゴLNAは、通常、目的の変異が位置するホットスポットに対応する野生型DNAと同一の配列を有する約10量体〜12量体で見られる。複数の遺伝子座をカバーする野生型と同一の複数のオリゴヌクレオチドを同時に使用することができる。本発明者らは、投入DNAの量によって1試料当たり4μM〜40nMを使用する。LNAオリゴは、DNAポリメラーゼによる伸長及び3’エキソヌクレアーゼによる変性の両方を阻害するために3’inverted dTを特徴付けるように設計されている。BNAオリゴは、同じ理由から3’リン酸を有するように設計されている。全ての方法において、LNA又はBNAは、アンプリコンベースのNGSでは、図1Aに示されているように増幅ステップの前に試料に加えられる。
癌における変異を検出するための上記のような同様の遺伝子パネルを使用して、本発明者らは、変異部位をカバーするLNAプローブを加えることによってEGFR T790変異を検出する感度を高めることができることを実証する。この場合、本発明者らは、増幅時、T790コドンをカバーするプローブ(CTCATCACGCAGCTC)をこのアッセイに使用される試薬に加えた。図4の表は、LNAを用いて得られた結果とLNAを用いずに得られた結果との比較を提供し、同様に、変異DNAのパーセンテージにおける有意差を示す。LNAを用いないと、T790での変異率は19%であり、確定的ではない結果が生じる、即ち「非選択」である。増幅前に上記のようにLNAオリゴを加えた後、変異率、従って感度が図5に示されているように94%への5倍の上昇を示し、大幅に向上した、即ち「選択」であった。
非小細胞肺癌(NSCLC)は、最も頻度の高いヒトの悪性腫瘍の1つであり、全肺癌の約80%を占める。NSCLCは、それらが有する活性化変異(activating mutation)に基づいて遺伝子サブセットに分けることができ、これらのサブセットのそれぞれは、特定の阻害剤での治療による恩恵を受ける可能性が高い患者コホートに対応し得る。
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Claims (18)
- 患者からの試料における低頻度変異を検出する方法において、
前記試料からDNAを単離するステップ;
ブロッキングプローブを前記単離DNAに加えるステップであって、前記ブロッキングプローブが、前記試料に対応する野生型DNAに相補的なオリゴヌクレオチドを含み、前記ブロッキングプローブが、前記単離DNAの目的の領域内の疑いのある変異の部位にわたるように適合されている、ステップ;
前記単離DNAを増幅するステップ;
前記増幅DNAの断片を、次世代シークエンシングを用いてシークエンシングするステップ;及び
前記シークエンシングされた断片に対応する出力を作成するステップ
を含むことを特徴とする、方法。 - 請求項1に記載の方法において、前記ブロッキングプローブがロックド核酸(LNA)であることを特徴とする、方法。
- 請求項1に記載の方法において、前記ブロッキングプローブが、ブロック核酸(BNA)、QClamp、及びICE COLD−PCRから選択されることを特徴とする、方法。
- 請求項3に記載の方法において、前記ブロッキングプローブが10量体〜12量体であることを特徴とする、方法。
- 請求項1に記載の方法において、前記目的の領域がKRASエキソン12であり、及び前記ブロッキングプローブがCCTACGCCACAGCTCCAAであることを特徴とする、方法。
- 請求項1に記載の方法において、前記目的の領域がEGFRコドンT790であり、及び前記ブロッキングプローブがCTCATCACGCAGCTCであることを特徴とする、方法。
- 請求項1に記載の方法において、ブロッキングプローブを加えるステップの前に、前記単離DNAを、1つ以上の目的の領域を含む断片に断片化するステップを更に含むことを特徴とする、方法。
- 請求項1に記載の方法において、前記単離DNAを増幅するステップの前に、前記単離DNAを1つ以上の濃縮プローブにハイブリダイズさせて前記DNAをタグ付け及び断片化するステップを更に含むことを特徴とする、方法。
- 請求項1に記載の方法において、前記試料が、全血、便、生検組織、骨髄、細針吸引液(FNA)、及び末梢血からなる群から選択されることを特徴とする、方法。
- 単離DNAにおける低頻度変異を検出するための方法において、
ブロッキングプローブを前記単離DNAの増幅中に試薬に加えるステップであって、前記ブロッキングプローブが、前記試料に対応する野生型DNAに相補的なオリゴヌクレオチドを含み、前記ブロッキングプローブが、前記単離DNAの目的の領域内の疑いのある変異の部位にわたるように適合されている、ステップ;
前記増幅DNAの断片を、次世代シークエンシングを用いてシークエンシングするステップ;及び
前記シークエンシングされた断片に対応する出力を作成するステップ
を含むことを特徴とする、方法。 - 請求項10に記載の方法において、前記ブロッキングプローブがロックド核酸(LNA)であることを特徴とする、方法。
- 請求項10に記載の方法において、前記ブロッキングプローブが、ブロック核酸(BNA)、QClamp、及びICE COLD−PCRから選択されることを特徴とする、方法。
- 請求項12に記載の方法において、前記ブロッキングプローブが10量体〜12量体であることを特徴とする、方法。
- 請求項10に記載の方法において、前記目的の領域がKRASエキソン12であり、及び前記ブロッキングプローブがCCTACGCCACAGCTCCAAであることを特徴とする、方法。
- 請求項10に記載の方法において、前記目的の領域がEGFRコドンT790であり、及び前記ブロッキングプローブがCTCATCACGCAGCTCであることを特徴とする、方法。
- 請求項10に記載の方法において、ブロッキングプローブを加えるステップの前に、前記単離DNAを、1つ以上の目的の領域を含む断片に断片化するステップを更に含むことを特徴とする、方法。
- 請求項1に記載の方法において、前記単離DNAを増幅するステップの前に、前記単離DNAを1つ以上の濃縮プローブにハイブリダイズさせて前記DNAをタグ付け及び断片化するステップを更に含むことを特徴とする、方法。
- 請求項10に記載の方法において、前記試料が、全血、便、生検組織、骨髄、細針吸引液(FNA)、及び末梢血からなる群から選択されることを特徴とする、方法。
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