JP2018534914A - ホルマリン固定パラフィン包埋(ffpe)対照試薬 - Google Patents
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Abstract
本開示は、参照配列の複数の変異形を含む複数の核酸配列を提供する。本開示は、それを含むプラスミド、細胞、方法、及びキットをさらに提供する。一実施形態では、参照の複数の変異形を含む核酸分子が開示される。他の実施形態では、参照配列の変異形を含む核酸分子の混合物または組み合わせが開示される。ある特定の実施形態では、核酸分子または核酸分子の混合物は、高頻度または低頻度で存在する1つ以上の変異形を含む。ある特定の実施形態では、本開示は、複数の核酸分子を含む対照試薬を提供する。【選択図】なし
Description
本出願は、全体が参照により本明細書に組み込まれる、2016年9月24日に出願された米国仮特許出願第62/232,261号の優先権を主張する。
試験研究所が直面している重要な課題は、品質管理である。いくつかの報告は、試験研究所の70%だけが癌遺伝子における突然変異を正しく特定したことを示した(Bellon,et al.External Quality Assessment for KRAS Testing Is Needed:Setup of a European Program and Report of the First Joined Regional Quality Assessment Rounds.Oncologist.2011 April;16(4):467−478)。次世代シーケンシング及びアッセイのモニタリング方法、ならびに複数のプラットフォームにわたる変異形コールの一致、ライブラリー調製方法、及び生物情報学パイプラインに関して、質問が提起された。特定の遺伝的変異形を表す柔軟な単一試薬を提供する組成物及び方法は、当業者によって所望され、本明細書に記載される。
Bellon,et al.External Quality Assessment for KRAS Testing Is Needed:Setup of a European Program and Report of the First Joined Regional Quality Assessment Rounds.Oncologist.2011 April;16(4):467−478
本開示は、核酸分子を含む組成物、対照、プラスミド、細胞、方法、及びキットを提供する。
一実施形態では、参照の複数の変異形を含む核酸分子が開示される。他の実施形態では、参照配列の変異形を含む核酸分子の混合物または組み合わせが開示される。
一実施形態では、参照の複数の変異形を含む核酸分子が開示される。他の実施形態では、参照配列の変異形を含む核酸分子の混合物または組み合わせが開示される。
ある特定の実施形態では、核酸分子または核酸分子の混合物は、高頻度または低頻度で存在する1つ以上の変異形を含む。
ある特定の実施形態では、本開示は、複数の核酸分子を含む対照試薬を提供する。
さらに別の実施形態では、変異形を含む少なくとも1つの核酸分子または核酸分子の混合物を含むキットが開示される。
別の実施形態では、シーケンシング反応の有効性の確認方法が開示される。この方法は、既知数の代表的な配列及び/またはその変異形を、潜在的に試験核酸配列を含む試験試料を含む混合物に含めることと、混合物中の核酸をシーケンシングすることと、を含み、混合物中の代表的な配列及び/または変異形の全ての検出は、シーケンシング反応が正確であったことを示す。
本開示はまた、複数の核酸種を含む組成物を提供し、各種の核酸配列は、その近接種とは所定の割合だけ異なる。
ある特定の実施形態では、シーケンシング計器を較正するために、核酸種をシーケンシングすることを含む方法が提供される。
さらに他の実施形態では、本開示は、本明細書に開示される核酸または核酸の混合物をコードするプラスミド及び細胞を提供する。
本開示はまた、複数の核酸種を含むプラスミド及び/または細胞を提供し、各種の核酸配列は、その近接種とは所定の割合だけ異なる。
本開示は、頻度ラダーをさらに提供する。頻度ラダーは、複数の変異形を異なる頻度で含む。
本開示はまた、ホルマリン固定パラフィン包埋(FFPE)対照を調製するための方法を提供し、この方法は、a)定義された濃度の細胞材料を得ることと、b)その細胞材料に、参照配列の複数の変異形または参照配列との変異形の混合物を含む核酸分子または核酸分子の混合物を導入することと、c)b)の細胞材料をゲル化ポリマーと混合し、ゲル/細胞材料を作製することと、d)ゲル化ポリマーが凝固するまで、ゲル/細胞材料を定義された形状を有する型に添加することと、を含む。
ある特定の実施形態では、この方法は、変異形の混合物で実行され、この変異形は、少なくとも1つの一塩基多型(SNP)、多塩基多型(MNP)、挿入、欠失、コピー数変異、遺伝子融合、重複、反転、反復多型、参照配列のホモポリマー、及び/または非ヒト配列を含む。
さらに他の実施形態では、この方法は、少なくとも30個の変異形を含む複数の変異形を含む、核酸分子または核酸分子の混合物で実行される。他の実施形態では、この方法で使用される核酸分子または核酸分子の混合物は、癌、遺伝性疾患、感染性疾患に関連する変異形を含む。
本開示はまた、本発明の方法によって産生されたホルマリン固定パラフィン包埋(FFPE)対照を含むキットを提供する。
核酸参照配列及び参照配列の変異形を含む、組成物、方法、キット、プラスミド、及び細胞が、本明細書に提供される。本明細書に開示される組成物は、アッセイの最適化、検証、及び較正;ピア・ツー・ピア比較;トレーニング及びPT/EQA、QCモニタリング、試薬QC、及びシステムインストレーションアセスメントを含むが、これらに限定されない様々な用途を有する。
市場において、NGS試験のための柔軟な信頼できる対照材料の必要性が認識されている(Assuring the Next Quality of Next−Generation Sequencing in Clinical Laboratory Practice、Next Generation Sequencing:Standardization of Clinical Testing(Nex−SToCT)Working group Principles and Guidelines,Nature Biotechnology,doi:10.1038/nbt.2403、及びACMG Clinical laboratory standards for next generation sequencing,American College of Medical Genetics and Genomics,doi:10.1038/gim.2013.92を参照されたい)。本開示は、そのような対照材料を提供する。
本開示は、例えば、シーケンシング反応(例えば、次世代シーケンシング(NGS)アッセイ)におけるアッセイ検証/品質管理などの様々な目的のために使用され得る参照配列及び/またはその変異(例えば、突然変異)を表す対照試薬に関する。シーケンシング反応の品質を特徴付けるために使用される従来のメトリクスとしては、例えば、読み取り長さ、最小品質スコア、ターゲットマップされた読み取りのパーセント、病原体特異的読み取りのパーセント、固有読み取りのパーセント、適用範囲レベル、均一性、非対象標的塩基のパーセント、及び/またはリアルタイムエラー率が挙げられる。品質に影響を及ぼし得るパラメータとしては、例えば、モニタリングされる検体の種類及び/または数(例えば、多型の種類及び数(一塩基多型もしくは多塩基多型(SNP、MNP))、挿入及び/または欠失、アンプリコン、アッセイのコンテキスト及び/または検出限界)、試料の種類(例えば、哺乳動物細胞、感染性生物、試料源)、交換可能性(例えば、複数の技術プラットフォーム及び/または利用されるスクリーニングパネルの種類にわたる検証)、試料の調製(例えば、ライブラリー調製の種類/品質、及び/またはシーケンシング反応の種類(例えば、実行条件、配列コンテキスト)、及び/または他のパラメータが挙げられる。当業者は、例えば、そのような反応の品質が、ガイドラインのわずかな相違、上述のメトリクス及びパラメータ、使用される参照標準、ならびに多くのNGS技術が非常に複雑であり、進化しているという事実に起因して研究所間で変動し得ることを認識する。この開示は、異なる研究所において、異なる条件下で、異なる種類の試料とともに、及び/または様々な技術プラットフォームにわたって使用され、そのアッセイが正しく実行されていること、及び異なる研究所からの結果が、互いに確実に比較され得ること(例えば、それぞれが好適な品質であること)を確認することができる、品質管理試薬を提供する。いくつかの実施形態では、シーケンシング反応の品質を確認することの問題は、それぞれが参照配列の異なる変異形を表す、複数の核酸断片を含む多重対照を使用して解決される。
ある特定の実施形態では、シーケンシング反応における使用のための対照試薬が提供される。対照試薬は、特定の反応の品質を評価するために単独で使用され得るか、または組み合わされ得る1つ以上の構成成分を含み得る。例えば、いくつかのアッセイを実行して、生体試料内に存在する遺伝的変異形を特定する。本明細書に記載される対照試薬はまた、研究所間で、技術プラットフォームにわたって、及び/または異なる試料の種類で結果を比較する能力をユーザーに提供することができる。例えば、いくつかの実施形態では、対照試薬は、単一アッセイにおいて多くの低率変異形を検出する、及び/またはアッセイの信頼性を確認するために使用され得る、異なる癌関連遺伝子の多くの低率(例えば、低頻度)変異形を表し得る。対照試薬を使用して、反応を比較(例えば、実行間比較)するための多数のデータ点を生成することができる。対照試薬を使用して、複数の変数にわたる経時的な変異形検出の再現性を決定することができる。対照試薬を使用して、シーケンシング実行の品質(すなわち、計器が所与の頻度で含まれる変異形を検出するために十分な感度を有すること)を評価することができる。対照試薬を使用して、それらのシーケンシング実行を比較することによって、熟達したユーザーと未熟なユーザーとを区別し、かつ/または異なるロット間の試薬の品質を区別することもできる。また対照試薬は、多くの変異形が1つの試料材料に組み合わされるため、アッセイ検証研究を助けることができる。これは、それぞれが1つまたは2つの変異形を含有する複数の試料の必要性を省き、アッセイを検証するために必要とされる作業及び時間を大幅に短縮する。
対照試薬は、典型的に、参照ゲノムの定義された参照配列(染色体及びヌクレオチド範囲として定義される)を含有する1つ以上の核酸(例えば、DNA、RNA、環状RNA、ヘアピンDNA及び/もしくRNA)断片、ならびに/または参照配列の1つ以上の変異形を含む。変異形の原材料は、ゲノムDNA、合成DNA、及びそれらの組み合わせであり得る。変異形は、典型的に、参照配列に対するヌクレオチド配列変異を含む。変異形及び参照配列は、典型的に、少なくとも50%または約75〜100%(例えば、約75、76、77、78、79、80、81、82、83、84、85、86、87、88、89、90、91、92、93、94、95、96、97、98、99%のうちのいずれか)配列同一性を共有する。いくつかの実施形態では、しかしながら、共有される同一性は、例えば、変異形が欠失または挿入突然変異を表す場合(それらのうちのいずれかが最大で数キロベース以上であり得る)、著しく低いことがある。例示的な欠失は、例えば、Tangらによって記載されるように、CFTR遺伝子内にエクソン17a及び17bを伴う反復性3.8kb欠失であり得る(J.Cystic Fibrosis,12(3):290−294(2013)(c.2988+1616_c.3367+356del3796ins62変化について説明している。32個のヌクレオチドの完全に反転された反復の対に隣接した))。いくつかの実施形態では、変異形は、一塩基多型(SNP)、多塩基多型(複数可)(MNV)、挿入(複数可)、欠失(複数可)、コピー数変異(複数可)、遺伝子融合(複数可)、重複(複数可)、反転(複数可)、反復多型(複数可)、ホモポリマー(複数可)、非ヒト配列(複数可)のうちの少なくとも1つ、またはそれらの任意の組み合わせを含み得る。そのような変異形(参照により任意の組み合わせを含み得る)は、同じまたは異なる構成成分の一部として対照試薬に含まれ得る。参照配列(複数可)及び/または変異形は、カセットとして対照試薬内に配置され得る。
カセットは、1つ以上の制限酵素部位(複数可)、シーケンシングプライマー(複数可)部位、及び/またはヘアピン形成部位(複数可)に隣接した及び/または操作可能に結合した参照配列または変異形を含有する。いくつかの実施形態では、各カセットに隣接した異なる種類の配列を含むことが有用であり得、例えば、1つのカセットを、制限酵素及び/またはヘアピン配列に隣接するように設計することが有用であり得る。そうすることで、隣接した断片/カセット間の相互増幅などの問題を回避するのを助けることができる。そのようなものとして、各参照配列及び/または変異形は、任意の他の参照配列及び/または変異形とは別個に放出可能かつ/または検出可能であり得る。典型的なカセットは、約400bpの長さであり得るが、50〜20,000bpで変動し得る(例えば、約50、100、200、300、400、500、600、700、800、900、1000、2000、3000、4000、5000、6000、7000、800、900、1000、2500、5000、7500、10000、12500、15000、17500、または20000bpのうちのいずれかなど)。各対照試薬は、1つ以上のカセットを含み得、それぞれが1つ以上の参照配列(複数可)及び/または変異形(複数可)を表す(例えば、それぞれが「対照配列」と称される)。各参照配列及び/または変異形は、約0.1%〜100%のうちのいずれかの割合で対照配列及び/または対照試薬中に存在し得る(例えば、約0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、2.5、5、7.5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、または100%のうちのいずれか)。例えば、100%参照配列または変異形である対照配列または対照試薬は、1つの参照配列または変異形のみを表す試薬である。同様に、変異形を50%含む対照配列または対照試薬は、最大2つの参照配列及び/または変異形のみを表す対照試薬である。残りの割合は、例えば対照配列等の他の配列からなり得る。
ある特定の実施形態では、T7または他のプロモーターは、各カセットの上流に存在し得る。これは、多くの遺伝子領域の大規模並列転写を可能にする。この技法は、当量の各標的配列を含有する対照の構成を容易にする。当量の多くの標的がある場合、対照の使い易さが高まる。例えば、患者試料中の対照における汚染は、全ての転写が汚染試料中に出現するため、より検出し易い。患者試料が、例えば、多数の融合転写を含有する可能性は非常に低く、そのようなアッセイ結果は、汚染問題が存在することをユーザーに合図する。これは、1つの転写のみが汚染された試料中にはるかに豊富に存在する状況(汚染が真の正信号と間違われることにつながり得る)とは対照的である。当量の各標的配列で対照を構成する能力は、この種のエラーの可能性を排除する。
ある特定の実施形態では、参照配列(複数可)及び/または変異形は、1つ以上の異なる制限酵素部位、シーケンシングプライマー部位(複数可)、及び/またはヘアピン形成部位に隣接及び/または操作可能に結合され得る。上記のとおり、ある特定の設計を使用して、参照配列及び/または変異形間の相互増幅などの問題を回避することができる。いくつかの実施形態では、対照配列及び/またはカセットは、それらが対照試薬から放出可能であるように任意に配置され得る。これは、例えば、制限酵素(RE)部位を対照配列のいずれかの末端に含めることによって達成され得る。したがって、対照試薬は、RE部位/対照配列/RE部位のように配置され得る。REは、同じでも互いに異なっていてもよい。1つのカセットにおけるRE部位もまた、任意の他のカセットに存在するものと同じでも異なっていてもよい。そのようなものとして、対照配列は、対照配列を1つ以上の特定の制限酵素で処理することによって、ユーザーにより所望されるようにカセットから放出され得る。
いくつかの実施形態では、対照試薬は、併せて使用され得る複数の構成成分を含み得る。ある特定の実施形態では、複数の構成成分は、異なる対照配列及び/または同じ対照配列の異なる配置を含むプラスミドであり得る、第1及び第2の構成成分を含む。したがって、構成成分は、同じまたは異なる参照配列及び/または変異形を表し得る。そのような構成成分は、パネルとして一緒に使用されてもよく、例えば、それにより様々な参照配列及び/または変異形を一緒にアッセイすることができる。参照配列及び/または変異形が同じである場合、各構成成分は、それらの変異形を異なるカセット配置及び/または形態で含み得る。いくつかの実施形態では、複数の構成成分は、1つ以上のSNP変異形を表す第1の構成成分と、1つ以上の多塩基多型(複数可)、挿入(複数可)、欠失(複数可)、コピー数変異(複数可)、遺伝子融合(複数可)、重複(複数可)、反転(複数可)、反復多型(複数可)、ホモポリマー(複数可)、及び/または非ヒト配列(複数可)を表す第2の構成成分と、を含み得る。構成成分は、プラスミドなどの同じまたは異なる種類の核酸であってよく、それぞれが、本明細書に記載されるように、またはそうでなければ当業者によって適切であると判断され得るように配置された1つ以上の参照配列の同じまたは異なる変異形を含む。いくつかの実施形態では、異なる種類のプラスミドを組み合わせて、多くの異なる参照配列及び/または変異形を表す多成分対照試薬を提供することができる。
プラスミドは、任意の既知の手段によって定量化され得る。一実施形態では、各プラスミドの定量化は、非ヒト「異種」デジタルPCR標的配列を使用して行われる。プラスミドの正確なコピー数を決定する。ゲノムDNAの正確なコピー数も決定する(ゲノム標的部位(複数可)の定量化によって得られる)。この情報を用いて、狭い頻度範囲内に全ての標的/変異形を含有する対照を、正確かつ再現可能に開発することができる。
変異形は、DNA断片として対照試薬内に含有されてもよく、それぞれが参照ゲノムに由来する定義された配列(染色体及びヌクレオチド範囲として定義される)を、断片に導入された1つ以上の変化(例えば、ヌクレオチド差)とともに含有する。変異形は、例えば、定義された配列(例えば、参照配列)から1つ以上のヌクレオチド配列差を有する配列であり得る。例えば、例示的な参照配列は、修飾に好適な「ホットスポット」を含み得る。そのようなホットスポットは、天然に存在する参照配列におけるヌクレオチド及び/または位置(例えば、癌細胞内で観測される突然変異)を表し得る。そのようなホットスポットのうちの1つ以上は、内部の1つ以上のヌクレオチドを変更することによって修飾して、対照配列(またはその部分)を生成することができ、それを対照試薬に組み込むことができる。例えば、対照配列(ホットスポット1、2、3、4、5)を生成するための例示的な上皮成長因子受容体(EGFR)Ex19参照配列の修飾を下に示す(図1も参照されたい)。
野生型(例えば、EGFR Ex19) CCAAGCTC(配列番号1)…AGGATCTTGA(配列番号2)…AACTGAATTC(配列番号3)…AAAAAG(配列番号4)…ATCAAAGTGC(配列番号5)(400bp)
ホットスポット番号1CCAATCTC(配列番号6)…AGGATCTTGA(配列番号2)…AACTGAATTC(配列番号3)…AAAAAG(配列番号4)…ATCAAAGTGC(配列番号5)
対照配列は、複数のホットスポット、CCAATCTC(配列番号6、ホットスポット番号1)…AGGAACTTGA(配列番号7、ホットスポット番号2)…AACTCAATTC(配列番号8、ホットスポット番号3)…ATAAAG(配列番号9、ホットスポット番号4)…ATGAAAGTGC(配列番号10、ホットスポット番号5)を含む。この例示的な対照配列は、それにより、複数のEGFR変異形(例えば、ホットスポット番号1、2、3、4、5等)を表す。対照試薬は、複数の対照配列を含んでもよく、それぞれが同じまたは異なる参照配列の1つ以上の変異形を表す。任意の数の変異形が、対照配列によって表され得、任意の数の対照配列が、対照試薬に含まれ得る。対照試薬は、例えば、多くの変異形を含んでもよく、それにより特定の参照配列の全ての可能な変異形が、単一の対照試薬によって表される。例えば、対照試薬は、複数のSNP、MNP、欠失、挿入等を含んでもよく、それぞれが参照配列の異なる変異形を表す。追加の例示的な非限定の変異形を表1A及び1Bならびに表6に示す。
対照試薬はまた、複数種の対照配列を表すように設計され得る。例えば、複数種の参照配列及び/またはその変異形(対照配列において単独でまたは組み合わせで見出され得る)を表す対照試薬が設計され得る。本明細書に記載される対照試薬が関連性を有し得る対照配列の例示的なカテゴリーとしては、前述の癌関連領域だけでなく、遺伝性疾患、微生物学(例えば、抗生物質耐性突然変異、免疫逃避関連突然変異に関する)、農業(例えば、植物微生物及び/または薬物耐性関連突然変異)、家畜(例えば、特定の家畜特性に関する突然変異)、食品及び水質検査の分野、ならびに他の領域が挙げられる。特定の対照試薬(またはそれらの組み合わせ)によって表され得る癌関連参照配列の例示的な組み合わせ(例えば、パネル)を表2に示す。
本明細書に記載される対照試薬及びその使用方法は、トレーニング、技能検試験、及び品質制御モニタリングのための一貫した対照材料を提供し得る。例えば、対照試薬を使用して、アッセイにおいて検出されるべき特定数の代表的な配列及び/またはその変異形を含めること、その後、実際に検出された数を算出するによってアッセイが適切に機能していることを確認することができる。これは、表3に提示されるデータによって例証される。
表3に例示されるように、「不良な実行」は、検出された変異形の数が、検出される(例えば、アッセイに含まれる)ことが予想される変異形の数と一致しない場合に特定される。表3の例示的なアッセイに示されるように、アッセイにおいて使用される特定の対照試薬(またはそれらの組み合わせ)は、15個の代表的な配列及び/またはその変異形を含み、アッセイが適切に実行される場合、15個全てが検出されるはずである。これらの対照配列のうちの15個未満が検出されない場合、アッセイは不正確(例えば、「不良な実行」)として特定される。15個の配列全てが検出される場合、アッセイは正確(例えば、「良好な実行」)として特定される。この概念の変形もまた、当業者によって理解されるように、本明細書において企図される。
ある特定の実施形態では、対照試薬は、変異形DNA断片(例えば、プラスミドに組み込まれ得る)を、ゲノムDNAまたは「野生型」(例えば、非変異形)配列を含む合成DNAと混合することによって調製され得る。そのような配列は、対照細胞(例えば、天然に存在する、または操作/培養された細胞株)から得られるか、またはその中に存在し得る。いくつかの実施形態では、野生型配列は、変異形配列とともにDNA断片上に含まれ得るか、または変異形配列は、細胞(例えば、対照細胞)にトランスフェクトされ得る、及び/または細胞と混合され得る。ある特定の実施形態では、そのような混合物を使用して、例えば、ホルマリン固定パラフィン包埋(FFPE)試料(例えば、対照FFPE試料)を調製することができる。例えば、いくつかの実施形態では、対照試薬は、代表的な配列及び/またはその変異形を含む対照配列(例えば、アンプリコン)を設計すること、各アンプリコンを囲むように制限部位を設計すること、そのアンプリコン及び制限部位を含むカセットを含む核酸分子を合成すること、ならびにカセットをプラスミド骨格に組み込むことによって調製し、試験することができる。その後、構成体は、単独でシーケンシングすることによって(例えば、100%の予想頻度を提供する)、またはそれを、例えばゲノムDNAと特定の予想頻度(例えば、50%)で混合した後に試験することができる。そのような構成体は、FFPE対照として含む様々な用途のための細胞と混合されてもよい。
ある特定の実施形態では、本明細書に記載される対照試薬を使用して、頻度ラダーを提供することもできる。頻度ラダーは、異なる頻度の多くの変異形で構成される。いくつかの実施形態では、対照試薬を使用して、例えば5%増分の存在度(例えば、約1、5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、または100%存在度のうちのいずれか)で「ラダー」を提供することができる。例えば、ラダーは、高頻度(例えば、80%対立遺伝子頻度)で存在する多くの異なる変異形を持つ単一試料を取り、低頻度まで希釈を行うことによって構成され得る。代替として、ラダーは、異なる頻度で変異形を含有する単一試料であり得る。ラダーは、低存在度で体細胞変異形(例えば、腫瘍一塩基多型)または非限定例として約50%存在度で存在する生殖細胞変異形を含む、多くの試料型の参照として使用され得る。そのようなラダーを使用して、多くの異なる変異形を同時に検出する計器限界を決定することもできる。全ての変異形が多くの試料ではなく単一試料中に存在するため、これは1個〜数個の変異形を含有する材料及び試験のための資源を見出すことにおけるユーザーの時間を節約する。例を表8に提供する。
表8に示されるように、ラダーは、555個の変異形を含有する試料を、およそ50%頻度から約3%頻度まで希釈することによって構成した。Ion Torrent PERSONAL GENOME MACHINE(登録商標)(PGM)を使用するIon AMPLISEQ(登録商標)Cancer Hotspot Panel v2を使用して、ラダーを二重で試験した。変異形のうちの35個の頻度を、試験した各試料について報告する。斜線のセルは、変異形が検出されなかったことを示す。そのようなデータを使用して、各変異形の検出限界を確立することができる。
ラダーは、Sangerシーケンシング及び次世代プラットフォームを含む多くのプラットフォームにわたって使用することができ、RUO及びIVDの適用はいずれも、この標準の使用から利益を享受し得る。頻度ラダーはまた、シーケンシング反応において内部対照として機能し得、1kb DNAラダーがほぼ全てのアガロースゲルにおいて基準として機能するのと非常に似ている。例として、1つの設計は、図2及び3に示されるように、5つの固有配列及び5つの同一配列を提供する。そこに示されるように、1つの配列位置において、これら10配列のうちの1つのみに存在する変異形がある。第2の位置において、変異形は、10配列のうちの2つに存在する。第3の位置において、変異形は、配列のうちの3つに存在するなどである。これは、0〜100%の10%頻度増分で変異形を産生する。これは、簡略した例であり、ランダム介入配列は、シーケンシングアーチファクトを防ぐために必須であり得る。生成物は、オリゴヌクレオチド(例えば、PCR断片もしくは合成オリゴヌクレオチド)、プラスミド、または同一制限酵素部位によって分離された連結配列を持つ1つのプラスミドなどの任意の好適な形態をとり得る(図3)。1つのプラスミド上に全ての配列変異形を有する利点は、混合物内の10個の配列全ての相対レベルが、良好に制御されることであり、製造中にプラスミドは、同じ酵素を持つ各配列間で切断され得、10個の断片を等比で生じる。当業者に理解されるように、そのようなラダーの誘導体は、異なる変異形の種類(例えば、挿入及び/または欠失)を含み得、あらゆるヌクレオチド変化が設計に組み込まれ得(例えば、A→C、A→T等)、かつ/またはより小さい増分が、10%より低い存在度での微調整測定を提供し得る。例えば、他の突然変異を持つ第2のプラスミドを、1:9の比で最初のプラスミドに付加することができ、さらに低い頻度の変異形をもたらす。そのような低頻度シーケンシングラダーは、例えば、10%未満の存在度で出現する体細胞突然変異を測定するときに必須の対照であり得る。いくつかの実施形態では、そのようなシーケンシングラダーは、複数の核酸種を含み得、各種の核酸配列は、その近接種とは所定の割合だけ異なる(例えば、約1、2、3、4、5、6、7、8、9、10%、またはそれ以上のうちのいずれか)。各種は、例えば、任意の好適な数のヌクレオチドを含み得る(例えば、約5、10、20、40、50、60、70、80、90、100、125、150、175、200、225、250、275、300、325、350、375、400、425、450、475、または500のうちのいずれか)。各種はまた、少なくとも3つのヌクレオチドのホモポリマー配列を含み得る。いくつかの実施形態では、この種の核酸は、DNAであり、これらは、プラスミドなどのベクター上で、及び/または細胞によって、及び/または細胞内でコード化され得る。いくつかの実施形態では、各種は、各種に固有であり得る核酸バーコードを含み得る。核酸種をシーケンシングしてシーケンシング計器を較正する、アルゴリズム開発、塩基コール、変異形コールを含むシーケンシング計器の開発業務のためのデータを得る、及び/または計器が適切に機能していること(例えば、IQ/OQ/PQ)を検証することを含む方法も企図される。
当業者であれば、本明細書に記載される対照試薬が、様々なシーケンシングシステム及び/またはプラットフォームにおいて広く有用であることを理解するであろう。例えば、本明細書に記載される対照試薬は、任意の種類のシーケンシング手順で使用することができ、Ion Torrent半導体シーケンシング、Illumina MISEQ(登録商標)、キャピラリー電気泳動、微小球ベースのシステム(例えば、Luminex)、Roche 454システム、DNA複製ベースのシステム(例えば、Pacific BiosciencesによるSMRT)、ナノボール及び/もしくはプローブ−アンカー結紮ベースのシステム(Complete Genomics)、ナノポアベースのシステム、ならびに/または任意の他の好適なシステムが挙げられるが、これらに限定されない。
当業者であれば、本明細書に記載される対照試薬が、様々な核酸増幅ベースのシステム及び/またはプラットフォームにおいて広く有用であることも理解するであろう。本明細書に記載される対照試薬は、当業者によって確認され得るように、核酸の標的配列のコピーを増加させるための任意のインビトロシステム内で、及び/またはそれとともに使用され得る。そのようなシステムとしては、例えば、線形、対数、及び/または任意の他の増幅方法(ポリメラーゼ媒介型増幅反応(ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)、ヘリカーゼ依存的増幅(HDA)、リコンビナーゼ−ポリメラーゼ増幅(RPA)、及びローリング鎖増幅(RCA)など)、ならびにリガーゼ媒介型増幅反応(リガーゼ検出反応(LDR)、リガーゼ連鎖反応(LCR)、及びそれぞれのギャップバージョンなど)の両方、ならびにLDR及びPCRなどの核酸増幅反応の組み合わせを含む(例えば、米国特許第6,797,470号を参照されたい))を挙げることができる。したがって、そのようなシステム及び/またはプラットフォームとしては、中でも、例えば、PCR(米国特許第4,683,202号、同第4,683,195号、同第4,965,188号、及び/もしくは同第5,035,996号を参照されたい)、等温手順(1つ以上のRNAポリメラーゼを使用する(例えば、PCT公開第WO2006/081222号)を参照されたい)、鎖置換(例えば、米国特許第RE39007E号を参照されたい)、プライマー分子の部分破壊(例えば、PCT公開第WO2006/087574号を参照されたい)、リガーゼ連鎖反応(LCR)(例えば、Wu,et al.,Genomics 4:560−569(1990)及び/もしくはBarany,et al.Proc.Natl.Acad.Sci.USA 88:189−193(1991)を参照されたい)、Qβ RNAレプリカーゼシステム(例えば、PCT公開第WO1994/016108)、RNA転写ベースのシステム(例えば、TAS、3SR)、ローリングサークル増幅(RCA)(例えば、米国特許第5,854,033号、米国特許出願公開第2004/265897号、Lizardi et al.Nat.Genet.19:225−232(1998)、及び/もしくはBaner et al.Nucleic Acid Res.,26:5073−5078(1998)を参照されたい)、ならびに/または鎖置換増幅(SDA)(Little,et al.Clin.Chem.45:777−784(1999)を参照されたい)を挙げることができる。これらのシステムは、熟練者が利用できる多くの他のシステムに加えて、本明細書に記載される対照試薬との併用に好適であり得る。
一実施形態では、対照試薬は、下記ステップのうちの1つ以上を使用して設計され、試験され得る。
●関心対象の特定遺伝子及び/またはその変異形(例えば、AMPLISEQ Cancer Hotspot Panel v2及び/またはTRUSEQ Amplicon Cancer Panelなどの市販のNGS検査によって標的化されるもの)の代表的な配列を含む対照配列(例えば、アンプリコン)を設計する。
●アンプリコンを包含するゲノム参照源(例えば、Genome Reference Consortium Human Reference 37(GRCh37))から配列を特定する。
●ステップb)において特定された(例えば、5’及び3’)ゲノム配列によって囲まれたアンプリコンを含む約400bp配列を含むカセットを設計する。
●ステップc)において調製された各カセットを囲むように制限部位を設計する(例えば、1つのバージョンは、DNAが一本鎖であるときにヘアピンを作製する配列を付加的に含み得る)。
●共通ベクター(例えば、pUC57)を使用して、ステップc)のカセット及びステップd)の制限部位を含む核酸分子を合成する(例えば、「プラスミド V1」)。
●ヘアピン構造及び各領域間に制限部位を持つ関心対象の遺伝子(及び/またはその変異形)の複数の断片を含む第2のプラスミド(例えば、「プラスミド V2」)を調製する。
●任意に、プラスミド V1及び/またはV2内に含有される変異形配列を、制限酵素で線形化する。
●変異形を、ゲノムDNA(例えば、野生型gDNA)と特定の予想変異形頻度(例えば、およそ50%)で混合する。
●任意に、「変異形配列」を単独で試験する(例えば、100%の予想変異形頻度を提供する)。
●NGSを使用して変異形検出を行う。
●関心対象の特定遺伝子及び/またはその変異形(例えば、AMPLISEQ Cancer Hotspot Panel v2及び/またはTRUSEQ Amplicon Cancer Panelなどの市販のNGS検査によって標的化されるもの)の代表的な配列を含む対照配列(例えば、アンプリコン)を設計する。
●アンプリコンを包含するゲノム参照源(例えば、Genome Reference Consortium Human Reference 37(GRCh37))から配列を特定する。
●ステップb)において特定された(例えば、5’及び3’)ゲノム配列によって囲まれたアンプリコンを含む約400bp配列を含むカセットを設計する。
●ステップc)において調製された各カセットを囲むように制限部位を設計する(例えば、1つのバージョンは、DNAが一本鎖であるときにヘアピンを作製する配列を付加的に含み得る)。
●共通ベクター(例えば、pUC57)を使用して、ステップc)のカセット及びステップd)の制限部位を含む核酸分子を合成する(例えば、「プラスミド V1」)。
●ヘアピン構造及び各領域間に制限部位を持つ関心対象の遺伝子(及び/またはその変異形)の複数の断片を含む第2のプラスミド(例えば、「プラスミド V2」)を調製する。
●任意に、プラスミド V1及び/またはV2内に含有される変異形配列を、制限酵素で線形化する。
●変異形を、ゲノムDNA(例えば、野生型gDNA)と特定の予想変異形頻度(例えば、およそ50%)で混合する。
●任意に、「変異形配列」を単独で試験する(例えば、100%の予想変異形頻度を提供する)。
●NGSを使用して変異形検出を行う。
ある特定の実施形態では、関心対象の全ての遺伝子に対して個々のカセットを合成し、野生型と組み合わせることができる。ある特定の実施形態では、カセットは、それに近接または隣接した変異形の検出を干渉しない複数の変異形で設計され得る。
いくつかの実施形態では、NGSは、Ion Personal Genome Machine(PGM)を使用し、最初にIon AMPLISEQ(登録商標)ライブラリー調製マニュアルのユーザーマニュアルに従い、AMPLISEQ(登録商標)Cancer Hotspot Panel v2試薬でライブラリーを構成すること、テンプレート−正イオン球粒子(ISP)を調製し、Ion PGMテンプレートOT2 200キットマニュアルに従い、Ion OneTouch2計器を使用してそれを富化すること、Ion PGMシーケンシング200キットv2マニュアルを使用してシーケンシングすること、またはTRUSEQ(登録商標)Amplicon Cancer PanelユーザーマニュアルもしくはIllumina MiSeq(登録商標)ユーザーマニュアルに従って、Illumina MISEQ(登録商標)上でシーケンシングすること、及びPGMにはTorrent Variant Caller v3.4及びv3.6を使用し、MISEQ(登録商標)にはMISEQ(登録商標)Reporter v2.3を使用してデータ分析を行うことによって行われ得る。
本明細書に記載される試薬及び方法は、様々な試料とともに様々な設定において使用され得る。例えば、これらの試薬及び方法を使用して、患者から得られた血清、全血、唾液、組織、尿、濾紙上の乾燥血(例えば、新生児スクリーニング用)、鼻試料、便試料等の生体試料及び/またはそれらの調製物(例えば、FFPE調製物)を分析することができる。いくつかの実施形態では、本明細書に記載される対照試薬を含む対照調製物が提供されてもよい。
本開示は、さらに、本明細書に記載される1つ以上の対照試薬を含むキットに関する。これらのキットを使用して、本明細書に記載される方法または当業者が利用できる他の方法を、任意に使用説明書に従って実行することができる。例えば、キットは、例えば1つ以上のプラスミドの形態の複数の参照配列及び/またはそれらの変型を含む対照配列(複数可)を含み得る。いくつかの実施形態では、キットは、1つ以上の参照配列の多くの変型に対する対照を提供するように組織化された対照配列の組み合わせを含有し得る。いくつかの実施形態では、変型は、特定の癌を診断する発癌遺伝子に関し得る。いくつかの実施形態では、例えば、キットは、特定の癌に対して知られている突然変異の範囲を網羅することが知られている対照試薬及び/または対照試料(例えば、組織試料)を含み得る。いくつかの実施形態では、マーカーの変型は、薬物による治療の有用性を予知する遺伝子内の突然変異の変型である。いくつかの実施形態では、1つまたは複数のマーカーは、特定の疾患及び/または様々な疾患(例えば、癌、感染性疾患)に対するものである。いくつかの実施形態では、対照試薬(複数可)は、疾患の存在及び/またはその進行の試験における薬物の効能を確認するために試験に含まれ得る。いくつかの実施形態では、キットは、共通の特徴及び/または症状を有する一連の疾患(例えば、関連疾患)を試験するための対照試薬を含み得る。いくつかの実施形態では、マーカーは、未知の重要性を有し得るが、そうでなければユーザーにとって(例えば、基礎研究目的のために)興味深い場合がある。このキットはまた、容器(例えば、バイアル、試験管、フラスコ、瓶、シリンジ、または他の包装システム(例えば、射出成形もしくは吹込成形プラスチック容器を含む)を含んでもよく、その中に1つ以上の対照試薬が配置/収容され、またいくつかの実施形態では、分割され得る)。複数の構成成分がキットに含まれる場合、一般に、少なくとも1つの第2、第3、または他の追加の容器を含むことになり、その中に追加の構成成分が別個に配置され得る。構成成分の様々な組み合わせが、単一容器に包装されてもよい。キットは、市販用の厳重に密閉した試薬容器も含み得る。キットの構成要素が1つ及び/または複数の液体溶液で提供される場合、この液体溶液は、無菌水溶液であり得る水溶液を含む。上述されるように、キットはまた、キットの構成要素を用いるため、ならびにキットに含まれない任意の他の試薬の使用の説明書を含み得る。説明書は、任意に実装され得る変型を含み得る。説明書は、キットの別個の部分として(例えば、紙もしくはプラスチックの挿入物もしくは添付文書)またはインターネットベースのアプリケーションとして提供されてもよい。いくつかの実施形態では、キットは、単独でまたは互いに組み合わせて(例えば、複数のアッセイ)検出され得る、任意の数の参照配列及び/またはその変異形間に関連する対照試薬を含み得る。いくつかの実施形態では、キットはまた、定義された量の対照試薬を含有する少なくとも1つの他の試料、及びそれがユーザーに基準点を提供し得るように混和された「対照」試験細胞を含み得る。キットは、ポリメラーゼ及び/または1つ以上のオリゴヌクレオチドプライマーのうちの1つ以上をさらに含み得る。本開示のキットに対する他の変型及び配置は、当業者によって理解されるように企図される。
したがって、いくつかの実施形態では、本開示は、参照配列の複数の変異形を含む核酸分子または核酸分子の混合物を提供し、各変異形配列は、任意に、核酸分子から放出可能であり得る。ある特定の実施形態では、核酸分子または核酸分子の混合物は、制限酵素を使用して核酸分子から放出可能な変異形を含む。
いくつかの実施形態では、核酸分子または核酸分子の混合物は、少なくとも1つの一塩基多型(SNP)、多塩基多型(MNP)、挿入、欠失、コピー数変異、遺伝子融合、重複、変換、反復多型、参照配列のホモポリマー、及び/または非ヒト配列を含む。いくつかの実施形態では、核酸分子または核酸分子の混合物は、少なくとも5個の変異形を含む。ある特定の実施形態では、少なくとも15、20、30、50、100、200、300、400、700、1000個の変異形が存在する。さらに他の実施形態では、1000個を超える変異形が存在する。いくつかの実施形態では、各変異形は、(例えば、試験される試料中に)高頻度または低頻度で存在する。例えば、ある特定の実施形態では、各変異形は、1%、5%、10%、15%、20%、30%、40%、もしくは50%、またはそれ以上の頻度で存在し得る。他の実施形態では、各変異形は、50%未満、40%未満、20%未満、15%未満、10%未満、5%未満、3%未満、1%未満、0.5%未満、0.1%未満、及びその間の任意の整数の頻度で存在し得る。
開示される対照材料の利点は、試料の「真理」が分かることである。現在、絶対頻度(すなわち、真理)が知られている参照材料はなく、すなわち、存在する所与の変異形または変異形の組み合わせの実際の頻度は不明である。対照的に、開示される対照材料において、変異形の実際の頻度は知られている。
本開示の教示に従い、次世代シーケンシング(NGS)アッセイのための標準化対照材料が生成され得る。部位間の変異形コールの差、計器間の試薬の変動性、多様な生物情報学パイプライン及びフィルターにより導入された変型、実行間及び研究所間の変動性などの問題は、対照材料を利用して特定され、解決及び/または除去され得る。
さらなる利点は、本明細書に開示される対照材料は、異なる長さの挿入及び欠失、多数のSNP等を含む、任意の数及び種類の変異形を含み得る。そのような多様性を提供する他の対照材料は存在しない。
変異形は、関心対象のいずれかであり得る。本開示において利用され得る変異形の種類及び数に関して、本明細書で提供される制限はない。
ある特定の実施形態では、修飾ヌクレオチドが変異形として利用され得る。ある特定の実施形態では、メチル化が検出され得る。例えば、CpGメチル化は、バイオマーカー変異形として利用され得る。
本開示はまた、既知数の代表的な配列及び/またはその変異形を、試験核酸配列を潜在的に含む試験試料を含む混合物に含め、混合物中の核酸をシーケンシングすることによって、シーケンシング反応の有効性を確認するための試薬及び方法を提供し、混合物中の代表的な配列及び/または変異形の全ての検出は、シーケンシング反応が正確であったことを示す。代表的な配列及び/または変異形は、本明細書に記載される種類のものであり得る。それを含む組成物も提供される。所定の割合は、例えば、約1、5、または10%であり得る。また各種は、例えば、20〜500個のヌクレオチドであり得る。各種は、少なくとも3つのヌクレオチドのホモポリマー配列を含み得る。核酸は、DNAであり得る。各種は、各種に固有であり得る核酸バーコードを有し得る。例えば、本明細書に記載される核酸種を使用して、シーケンシング計器を較正することができる。任意に、1つ以上のポリメラーゼ及び/または1つ以上のオリゴヌクレオチドプライマーをさらに含む、そのような種を含むキットも提供される。複数の核酸種を含むプラスミド及び/または細胞も提供される(各種の核酸配列は、その近接種とは所定の割合だけ異なる)。
本開示の説明は、単に例示的かつ説明的であり、本教示の範囲を限定することを意図しないことが理解されるべきである。本出願において、単数形の使用は、特に具体的に明記されない限り、複数形を含む。「含む(comprise)」、「含有する(contain)」、及び「含む(include)」、またはそのような基語の修飾、例えば限定されないが、「含む(comprises)」、「含有した(contained)」、及び「含む(including)」もまた、限定することが意図されない。「または」の使用は、特に明記されない限り「及び/または」を意味する。「及び/または」という用語は、その前後の用語が一緒にまたは別個にとられ得ることを意味する。例証目的のために、限定としてではないが、「X及び/またはY」は、「X」または「Y」または「X及びY」を意味し得る。値の範囲が本明細書で提供される場合はいつも、その範囲が、特に具体的に明記されない限り、開始値及び終了値、ならびにその間の任意の値または値の範囲を含むことを意味する。例えば、「0.2〜0.5」は、0.2、0.3、0.4、及び0.5、その間の範囲(0.2〜0.3、0.3〜0.4、0.2〜0.4など);その間の増分(0.25、0.35、0.225、0.335、0.49など);その間の増分範囲(0.26〜0.39など)等を示す。「約」または「およそ」という用語は、その用語の通常の意味を指し得るが、列挙される値の約1〜10パーセントのうちのいずれかに含まれる1つまたは複数の値も示し得る。
本明細書で使用される節の見出しは、単なる組織化目的のためであり、記載される主題をいかようにも限定するものとみなされてはならない。特許、特許出願、論文、書籍、専門書、及びインターネットウェブページを含むが、これらに限定されない本出願において引用される全ての文献及び同様の資料は、そのような文献及び同様の資料の形式にかかわらず、任意の目的のためにそれら全体が参照により明示的に組み込まれる。組み込まれる文献及び同様の資料のうちの1つ以上が、本出願における用語の定義と矛盾するようにその用語を定義または使用する場合、本出願が優先する。本教示は、様々な実施形態と併せて記載されるが、本教示は、そのような実施形態に限定されることを意図しない。反対に、本教示は、当業者によって理解されるように、様々な代替例、修飾、及び同等物を包含する。ある特定の実施形態は、以下の実施例においてさらに説明される。これらの実施形態は、単なる実施例であり、特許請求の範囲をいかようにも限定することを意図されない。
本開示の態様は、以下の実施例に照らしてさらに理解され得、本開示の範囲をいかようにも限定するものとしてみなされるべきではない。
実施例1
例示的な対照試薬は、下記のように調製し、試験した。
a)表1〜3に示される断片を含むアンプリコンを設計した。
b)ゲノム配列を選択して各アンプリコンを包含した(選択されたゲノム配列は、各アンプリコンの順方向及び逆方向プライマーの5’ヌクレオチドに対応する参照ゲノム、ならびにこれら2つのヌクレオチド間の全ての配列の染色体及びヌクレオチド位置である)。
c)ステップb)において特定された(例えば、5’及び3’)ゲノム配列によって囲まれたアンプリコンを含む約400bp EGFR配列を含むカセットを設計した(参照配列は、約400bp領域を含むように、ステップb)において定義された領域の各末端にほぼ等しい量で付加される)。
d)下に示されるように、ステップc)において調製された各カセットに対して制限酵素及び他の部位を設計した(例えば、1つのバージョンは、DNAが一本鎖であるときにヘアピンを作製する配列を付加的に含み得、制限酵素は、関心対象の配列が消化されないが、単に対照試薬から放出されるように選ばれる)。
EGFR V1**
EGFR_1−ClaI−EGFR_2−HindIII−EGFR_3−SmaI−EGFR_4−XhoI−EGFR_5−NotI−EGFR_6/7−EGFR_8
**EGFR_1等は、EGFR変異形を表す。ClaI、HindIII、SmaI、XhoI、及びNot I酵素の制限酵素部位は、変異形間に位置付けられた。
EGFR V2***
EGFR_4−HP(7)−ClaI−EGFR_5−HP(7)−HindIII−EGFR_6/7−HP(9)−Sma1−EGFR_8
***ヘアピン7(HP(7)):GGGGGGGTTTTCCCCCCC(配列番号11)、HindIII=HindIII RE部位、ヘアピン9(HP(9)):GGGGGGGGGAACCCCCCCCC(配列番号12)、SmaI=SmaI RE部位
e)ステップd)のカセットは、固相合成器上のオリゴククレオチドの自動合成に続いて、重複するオリゴヌクレオチドの結紮によって共通ベクター(pUC57)(例えば、プラスミドV1)に組み込まれた。
f)ヘアピン構造及び各領域間に制限部位を持つ(例えば、上記及び表4の例示的な構成体EGFR V2と同様に)関心対象の遺伝子(及び/またはその変異形)の複数の断片を含む第2のプラスミド(例えば、「プラスミド V2」)もまた、固相合成器上のオリゴヌクレオチドの自動合成に続いて、重複するオリゴヌクレオチドの結紮によって調製された。
g)その後、プラスミド V1及び/またはV2内に含有される変異形配列(表4〜6)を、HindIIIで線形化した。
h)その後、変異形をゲノムDNA(例えば、野生型gDNA)と特定の予想変異形頻度(例えば、およそ50%)で混合した(プラスミドDNA及びヒト胎児性腎臓(HEK−293)ゲノムDNAを、蛍光光度計(QUBIT(登録商標))を使用して定量化して濃度を決定した。その後、プラスミド及びゲノムDNAを一緒に混合して、1:1のモル比(50%変異形頻度)を得た)。
i)その後、「変異形配列」を単独で試験して、シーケンシングを確認するために100%)の予想変異形頻度を提供した。
j)ステップh)の変異形は、Ion Personal Genome Mechine(PGM)及びIllumina MiSeqを使用し、NGSによって検出された(結果を表7に提示する)。
例示的な対照試薬は、下記のように調製し、試験した。
a)表1〜3に示される断片を含むアンプリコンを設計した。
b)ゲノム配列を選択して各アンプリコンを包含した(選択されたゲノム配列は、各アンプリコンの順方向及び逆方向プライマーの5’ヌクレオチドに対応する参照ゲノム、ならびにこれら2つのヌクレオチド間の全ての配列の染色体及びヌクレオチド位置である)。
c)ステップb)において特定された(例えば、5’及び3’)ゲノム配列によって囲まれたアンプリコンを含む約400bp EGFR配列を含むカセットを設計した(参照配列は、約400bp領域を含むように、ステップb)において定義された領域の各末端にほぼ等しい量で付加される)。
d)下に示されるように、ステップc)において調製された各カセットに対して制限酵素及び他の部位を設計した(例えば、1つのバージョンは、DNAが一本鎖であるときにヘアピンを作製する配列を付加的に含み得、制限酵素は、関心対象の配列が消化されないが、単に対照試薬から放出されるように選ばれる)。
EGFR V1**
EGFR_1−ClaI−EGFR_2−HindIII−EGFR_3−SmaI−EGFR_4−XhoI−EGFR_5−NotI−EGFR_6/7−EGFR_8
**EGFR_1等は、EGFR変異形を表す。ClaI、HindIII、SmaI、XhoI、及びNot I酵素の制限酵素部位は、変異形間に位置付けられた。
EGFR V2***
EGFR_4−HP(7)−ClaI−EGFR_5−HP(7)−HindIII−EGFR_6/7−HP(9)−Sma1−EGFR_8
***ヘアピン7(HP(7)):GGGGGGGTTTTCCCCCCC(配列番号11)、HindIII=HindIII RE部位、ヘアピン9(HP(9)):GGGGGGGGGAACCCCCCCCC(配列番号12)、SmaI=SmaI RE部位
e)ステップd)のカセットは、固相合成器上のオリゴククレオチドの自動合成に続いて、重複するオリゴヌクレオチドの結紮によって共通ベクター(pUC57)(例えば、プラスミドV1)に組み込まれた。
f)ヘアピン構造及び各領域間に制限部位を持つ(例えば、上記及び表4の例示的な構成体EGFR V2と同様に)関心対象の遺伝子(及び/またはその変異形)の複数の断片を含む第2のプラスミド(例えば、「プラスミド V2」)もまた、固相合成器上のオリゴヌクレオチドの自動合成に続いて、重複するオリゴヌクレオチドの結紮によって調製された。
g)その後、プラスミド V1及び/またはV2内に含有される変異形配列(表4〜6)を、HindIIIで線形化した。
h)その後、変異形をゲノムDNA(例えば、野生型gDNA)と特定の予想変異形頻度(例えば、およそ50%)で混合した(プラスミドDNA及びヒト胎児性腎臓(HEK−293)ゲノムDNAを、蛍光光度計(QUBIT(登録商標))を使用して定量化して濃度を決定した。その後、プラスミド及びゲノムDNAを一緒に混合して、1:1のモル比(50%変異形頻度)を得た)。
i)その後、「変異形配列」を単独で試験して、シーケンシングを確認するために100%)の予想変異形頻度を提供した。
j)ステップh)の変異形は、Ion Personal Genome Mechine(PGM)及びIllumina MiSeqを使用し、NGSによって検出された(結果を表7に提示する)。
実施例2
FFPE包埋対照
FFPE包埋対照を使用してアッセイをモニタリングした結果を図4〜7に提示する。そこに示されるように、FFPE包埋対照試薬を使用して、低頻度変異形(例えば、図面において「C」で示されるRB1)を含む、変異形検出をモニタリングすることができる。変異形は、アンプリコン自体、GC含有量、配列コンテキスト、及び/または変異形の種類によって、当業者によって所望のとおり追跡され得る。
FFPE包埋対照
FFPE包埋対照を使用してアッセイをモニタリングした結果を図4〜7に提示する。そこに示されるように、FFPE包埋対照試薬を使用して、低頻度変異形(例えば、図面において「C」で示されるRB1)を含む、変異形検出をモニタリングすることができる。変異形は、アンプリコン自体、GC含有量、配列コンテキスト、及び/または変異形の種類によって、当業者によって所望のとおり追跡され得る。
本明細書に開示される各実施形態は、開示される他の実施形態のうちのいずれかとともに使用され得るか、またはそうでなければ組み合わされ得る。任意の実施形態の任意の要素は、任意の実施形態において使用され得る。本発明は、特定の実施形態に関して説明されたが、本発明の真の趣旨及び範囲から逸脱することなく、様々な変更を行うことができ、同等物がその要素に置き換えられ得ることは、当業者によって理解されるであろう。加えて、本発明の本質的な教示から逸脱することなく、修正を行うことができる。
実施例3
複数の試験部位にわたる555個の変異形対照の性能
53個の異なる遺伝子からの555個の変異形を含有する対照試料を構成し、Ion AMPLISEQ(登録商標)Cancer Hotspot Panel v2(CHPv2)、TRUSEQ(登録商標)Amplicon Cancer Panel(TSACP)、及びTRUSIGHT(登録商標)Tumor Panelで試験した。各パネルについて、2ロットのAcroMetrix(登録商標)Oncology Hotspot Controlを、少なくとも2つの部位において二重で試験した。追加の部位に限り、ロットのうちの1つを少なくとも2回、または両方のロットを1回試験した。部位間の変動の原因としては、異なる計器、操作者、及び一般的なワークフローが挙げられ得る。また、生物情報学パイプラインの変動が、性能結果の変動に著しく寄与した可能性がある。
複数の試験部位にわたる555個の変異形対照の性能
53個の異なる遺伝子からの555個の変異形を含有する対照試料を構成し、Ion AMPLISEQ(登録商標)Cancer Hotspot Panel v2(CHPv2)、TRUSEQ(登録商標)Amplicon Cancer Panel(TSACP)、及びTRUSIGHT(登録商標)Tumor Panelで試験した。各パネルについて、2ロットのAcroMetrix(登録商標)Oncology Hotspot Controlを、少なくとも2つの部位において二重で試験した。追加の部位に限り、ロットのうちの1つを少なくとも2回、または両方のロットを1回試験した。部位間の変動の原因としては、異なる計器、操作者、及び一般的なワークフローが挙げられ得る。また、生物情報学パイプラインの変動が、性能結果の変動に著しく寄与した可能性がある。
図8は、異なる部位及びパネルにわたる性能を示す。ACROMETRIX(登録商標)Oncology Hotspot Controlにおいて検出された異なる種類の変異形の平均数が、部位別に報告され、パネル別にグループ化される。注記:各種類の変異形の総数は、各パネルについて異なる。図8〜11を参照されたい。
異なるパネルにわたって特定の変異形の検出を評価するために、3つのパネルによって標的化された22個の臨床関連変異形を選択した。図9は、パネルにわたる22個の選択された変異形の検出を示す。2ロットの対照を少なくとも1回、または1ロットを少なくとも2回試験した部位からのデータを用いて分析を行った。検出は、黒い四角で示され、不在は、白い四角で示される。部位間の差は、同じライブラリー調製方法を用いるものの間でも明らかであり、生物情報学パイプラインが性能に影響を及ぼす可能性を示す。
実施例4
555個の変異形を含む対照材料の性能を表9に示す。ここでは、CHPv2(AMPLISEQ(登録商標)Cancer Hotspot Panel v2)、TSACP(TRUSEQ(登録商標)Amplicon cancer panel)、及びTSTP(TRUSIGHT(登録商標)tumor panel)に対するSNV(一塩基変異形)、MNV(多塩基変異形)、DEL(欠失)、INS(挿入)が示される。変異形が上流プライマーと下流プライマーとの間に位置付けられた場合、その変異形は、試験方法によって網羅されるとみなした。変異形が、対照の少なくとも1回の実行において検出された場合、その変異形は検出されたとみなした。ゲノムDNAで希釈する前に、Sangerシーケンシングを合成DNAに関して行った。ゲノムDNAにおいて検出された変異形は、公的に入手可能なGM24385についての全ゲノムシーケンシング情報を使用して確認された。
555個の変異形を含む対照材料の性能を表9に示す。ここでは、CHPv2(AMPLISEQ(登録商標)Cancer Hotspot Panel v2)、TSACP(TRUSEQ(登録商標)Amplicon cancer panel)、及びTSTP(TRUSIGHT(登録商標)tumor panel)に対するSNV(一塩基変異形)、MNV(多塩基変異形)、DEL(欠失)、INS(挿入)が示される。変異形が上流プライマーと下流プライマーとの間に位置付けられた場合、その変異形は、試験方法によって網羅されるとみなした。変異形が、対照の少なくとも1回の実行において検出された場合、その変異形は検出されたとみなした。ゲノムDNAで希釈する前に、Sangerシーケンシングを合成DNAに関して行った。ゲノムDNAにおいて検出された変異形は、公的に入手可能なGM24385についての全ゲノムシーケンシング情報を使用して確認された。
実施例5
本明細書に提供される対照材料は、プラスミド及び/またはRNAを細胞に一時的にトランスフェクトすること、及びそのような細胞を、対照として使用するためのホルマリン固定パラフィン包埋(FFPE)ブロックに組み込むことによって急速細胞株生成に使用され得る。FFPE対照の生成方法は、あらゆる目的のためにその全体が参照により本明細書に組み込まれる、米国特許出願公開第2014/0335533号に提供される。したがって、FFPE材料は、細胞成長後に核酸を細胞に直接導入することによって生成され、FFPE材料に加工された。これは、変異細胞材料の生成時間を7ヶ月から1日に減少させ、著しい時間と費用の節約を表す。また、細胞成長後に核酸を導入することによって、細胞成長を阻害し得るか、または細胞死につながり得る多くの有毒な組み合わせを回避することができる。これはまた、1つの細胞株が、同数の突然変異に必要とされる10+の操作された細胞株に対して数百の突然変異を収容することができるため、細胞を成長させ、保管するプロセスを簡略化する。本明細書に記載される試薬及び方法は、例えば、1つ以上の所定の突然変異を含有する1つ以上の所定の核酸配列を含有する単一細胞の生成を可能にする。本明細書に提供される試薬及び方法は、無制限数のプラスミドまたはRNA転写物を含有する任意の細胞株の生成を可能にする。さらに、本明細書に提供される試薬及び方法は、非天然の核酸を操作された細胞株のゲノムに統合する必要がない。
本明細書に提供される対照材料は、プラスミド及び/またはRNAを細胞に一時的にトランスフェクトすること、及びそのような細胞を、対照として使用するためのホルマリン固定パラフィン包埋(FFPE)ブロックに組み込むことによって急速細胞株生成に使用され得る。FFPE対照の生成方法は、あらゆる目的のためにその全体が参照により本明細書に組み込まれる、米国特許出願公開第2014/0335533号に提供される。したがって、FFPE材料は、細胞成長後に核酸を細胞に直接導入することによって生成され、FFPE材料に加工された。これは、変異細胞材料の生成時間を7ヶ月から1日に減少させ、著しい時間と費用の節約を表す。また、細胞成長後に核酸を導入することによって、細胞成長を阻害し得るか、または細胞死につながり得る多くの有毒な組み合わせを回避することができる。これはまた、1つの細胞株が、同数の突然変異に必要とされる10+の操作された細胞株に対して数百の突然変異を収容することができるため、細胞を成長させ、保管するプロセスを簡略化する。本明細書に記載される試薬及び方法は、例えば、1つ以上の所定の突然変異を含有する1つ以上の所定の核酸配列を含有する単一細胞の生成を可能にする。本明細書に提供される試薬及び方法は、無制限数のプラスミドまたはRNA転写物を含有する任意の細胞株の生成を可能にする。さらに、本明細書に提供される試薬及び方法は、非天然の核酸を操作された細胞株のゲノムに統合する必要がない。
この方法は、DNAまたはRNAのいずれかをヒト胎児性腎臓(HEK293)細胞にトランスフェクトすることによって実行可能であることが明示された。DNA研究の場合、非成長HEK293細胞は、8個の異なるDNA断片で同時にトランスフェクトされ、それぞれが約6〜14kbの長さであり、それぞれがおよそ50個の異なる突然変異を含有する。リポフェクタミン2000をトランスフェクションに使用した。続いて、細胞をポリマーと混合し、FFPE材料に加工する。FFPE材料からのDNAを抽出し、Ion Torrent AmpliSeq Cancer Hotspot Panel v2を使用して検査した。300を超えるホットスポット変異形が、シーケンシングから検出された。表10及び表11は、DNAトランスフェクション方法の結果を示すデータを提供する。本明細書に提供される方法は、核酸を細胞中に導入するために好適な任意の技法と併用され得ることが理解される。一般に、トランスフェクション試薬は、オリゴヌクレオチド及びポリヌクレオチドに結合するか、またはそれらと複合して、それらの細胞への進入を媒介する、1つまたは複数の化合物である。トランスフェクション試薬はまた、オリゴヌクレオチド及びポリヌクレオチドの、細胞への結合及び内在化を媒介する。トランスフェクション試薬の例としては、カチオン性リポソーム及び脂質、ポリアミン、リン酸カルシウム沈殿物、ヒストンタンパク質、ポリエチレンイミン、及びポリリジン複合体が挙げられる。ヒストン及びプロタミンのようなカチオン性タンパク質、またはポリリジン、ポリアルギニン、ポリオルニチン、DEAEデキストラン、ポリブレン、及びポリエチレンイミンのような合成ポリマーは、有効な細胞内送達剤であり得るが、スペルミンのような小ポリカチオンは、有効でないことが示された。典型的に、トランスフェクション試薬は、オリゴヌクレオチドまたはポリヌクレオチドの負電荷に結合する正味の正電荷を有する。トランスフェクション試薬は、オリゴヌクレオチド及びポリヌクレオチドの、細胞への結合を媒介するか、または細胞において受容体に結合するリガンドを経由する。例えば、カチオン性リポソームまたはポリリジン複合体は、正味の正電荷を有し、それがDNAまたはRNAに結合することを可能にする。追加の処理なしに遺伝子導入を促進するポリエチレンイミンは、恐らくエンドソーム機能自体を崩壊させる。他のビヒクルもまた、先行技術において、遺伝子を細胞に導入するために使用される。これらは、核酸を粒子上で複合することを含み、その後、細胞中へと加速される。これは、「微粒子銃」または「銃」技法と呼ばれる。他の方法としては、電気穿孔、微量注入、リポソーム融合、プロトプラスト融合、ウイルス感染、及びイオン泳動が挙げられる。
加えて、高速FFPE方法が、典型的なFFPE材料について予想されるように断片化DNAを生成したかどうかを評価するために、異なる長さのDNAを増幅させるqPCRアッセイを使用して、FFPE DNAを無傷のプラスミドDNAと比較した。この研究は、FFPE DNAが、プラスミドよりも多く断片化されたことを明示した。
RNA研究の場合、2つの異なるEML4−ALKインビトロ融合遺伝子RNA転写物を生成し、リポフェクタミン2000を使用して非成長HEK 293にトランスフェクトした。続いて、細胞をFFPE材料に加工した。FFPE材料からのRNAを抽出し、EML4−ALK融合を特異的に増幅する2つのqPCRアッセイを使用して試験した。FFPE材料は、両方の転写物について陽性であった。表12は、EML4−ALK融合のRNA転写物がトランスフェクション後に検出可能であることを示すデータを提供する。
本明細書に提供されるこれらの試薬及び方法は、数百の異なるDNAまたはRNA突然変異を含有するFFPE材料が、単一トランスフェクションによって作製され得ること、及びそのような材料から抽出された核酸が、真のFFPE材料の態様を示すことを明示する。
本発明の好ましい実施形態が本明細書に示され、説明されたが、そのような実施形態が単なる例として提供されることは当業者には明らかであろう。ここで当業者であれば、本発明から逸脱することなく多数の変型、変更、及び置換を想到するであろう。本明細書に記載される本発明の実施形態に対する様々な代替例が、本発明の実施において用いられ得ることを理解すべきである。以下の特許請求の範囲が、本発明の範囲を定義すること、ならびにこれらの特許請求の範囲内の方法と構造、及びそれらの同等物が、それにより網羅されることが意図される。
*APC(Adenomatous polyposis coli、ポリープ症における欠失2.5(DP2.5);染色体5:112.04〜112.18Mb;参照配列NM_000038及びNP_000029)、CSF1R(コロニー刺激因子1受容体、マクロファージコロニー刺激因子受容体(M−CSFR)、CD115;染色体5、149.43〜149.49Mb;参照配列NM_005211及びNM_005202)、EGFR(上皮成長因子受容体;染色体7:55.09〜55.32Mb;参照配列番号NM_005228及びNP_0052219)、FBXW7(F−ボックス/WD反復含有タンパク質7;染色体4:153.24〜153.46Mb;参照配列番号NM_001013415及びNP_001013433)、FGFR1(線維芽細胞成長因子受容体1、基本線維芽細胞成長因子受容体1、fms関連チロシンキナーゼ−2/ファイファー症候群、CD331;染色体8:38.27〜38.33Mb;参照配列番号NM_001174063及びNP_001167534)、FGFR3(線維芽細胞成長因子受容体3、CD333;染色体4:1.8〜1.81Mb;参照配列番号NM_000142及びNP_000133)、FLT3(Fms様チロシンキナーゼ3、CD135、胎児肝臓キナーゼ−2(Flk2);染色体13:28.58〜28.67Mb;参照配列番号NM_004119及びNP_004110)、GNA11(グアニンヌクレオチド結合タンパク質サブユニットα−11;染色体19:3.09〜3.12Mb;参照配列番号NM_002067及びNP_002058)、HNF1A(肝細胞核因子1ホメオボックスA;染色体12:121.42〜121.44Mb;参照配列番号NM_000545及びNP_000536)、HRAS(GTPase HRas、形質転換タンパク質p21;染色体11:0.53〜0.54Mb;参照配列番号NM_001130442及びNP_001123914)、IDH1(イソクエン酸デヒドロゲナーゼ1(NADP+)、可溶性;染色体2:209.1〜209.13Mb;参照配列番号NM_005896及びNP_005887)、KDR(キナーゼ挿入ドメイン受容体、血管内皮成長因子受容体2、CD309;染色体4:55.94〜55.99Mb;参照配列番号NM_002253及びNP_002244)、KIT(マスト/幹細胞成長因子受容体(SCFR)、プロト発癌遺伝子c−Kit、チロシン−タンパク質キナーゼKit、CD117;染色体4:55.52〜55.61Mb;参照配列番号NM_000222及びNP_000213)、KRAS(GTPase KRas、V−Ki−ras2 Kirstenラット肉腫ウイルス発癌遺伝子ホモログ;染色体12:25.36〜25.4Mb;参照配列番号NM_004985−NP_004976)、MET(c−Met、MNNG HOS形質転換遺伝子、肝細胞成長因子受容体;染色体7:116.31〜116.44Mb;参照配列番号NM_000245及びNP_000236)、NOTCH1(ノッチホモログ1、転位関連(Drosophila);染色体9:139.39〜139.44;参照配列番号NM_017617及びNP_060087)、PDGFRA(α型血小板由来成長因子受容体;染色体4:55.1〜55.16Mb;参照配列番号NM_006206及びNP_006197)、PIK3CA(p110αタンパク質;染色体3:178.87〜178.96Mb;参照配列番号NM_006218及びNP_006209)、RET(受容体チロシンキナーゼ;染色体10:43.57〜43.64;参照配列番号NM_000323及びNP_065681)、SMAD4(染色体18:48.49〜48.61Mb;参照配列番号NM_005359及びNP_005350)、SMARCB1(クロマチンサブファミリーBメンバー1のSWI/SNF関連マトリックス関連アクチン依存調節因子;染色体22:24.13〜24.18Mb;参照配列番号NM_001007468及びNP_001007469)、SMO(平滑化;染色体7:128.83〜128.85Mb;参照配列番号NM_005631及びNP_005622)、STK11(セリン/トレオニンキナーゼ11、肝臓キナーゼB1(LKB1)、腎癌抗原NY−REN−19;染色体19:1.19〜1.23Mb;参照配列番号NM_000455及びNP_000446)、TP53(タンパク質53、腫瘍タンパク質53;染色体17:7.57〜7.59Mb;参照配列番号NM_000546及びNP_000537)、VHL(フォン・ヒッペル−リンダウ腫瘍抑制因子;染色体3:10.18〜10.19Mb;参照配列番号NM_000551及びNP_000542)。
これらの参照配列のそれぞれの1つ以上の変異形は、各対照配列及び/または対照試薬においても表され得る。いくつかの実施形態では、例えば、各参照配列に対して複数の変異形が含まれ得る。参照配列のパネルは、特定の代謝、遺伝子情報処理、環境情報処理、細胞プロセス、有機体系、疾患、薬物開発、または他の経路(例えば、KEGG経路(http://www.genome.jp/kegg/pathway.html、2013年11月8日))を表すように設計されてもよい。これらのような対照試薬は、別個にアッセイされ得るか、または単一アッセイに組み合わされ得る。対照試薬は、様々な量の各参照配列及び/またはその変異形を含むように設計されてもよい。
Claims (5)
- ホルマリン固定パラフィン包埋(FFPE)対照を調製するための方法であって、前記方法が、
a)定義された濃度の細胞材料を得ることと、
b)前記細胞材料に、参照配列の複数の変異形または前記参照配列との変異形の混合物を含む核酸分子または核酸分子の混合物を導入することと、
c)b)の前記細胞材料をゲル化ポリマーと混合し、ゲル/細胞材料を作製することと、
d)前記ゲル化ポリマーが凝固するまで、前記ゲル/細胞材料を定義された形状を有する型に添加することと、を含む、方法。 - 前記変異形が、少なくとも1つの一塩基多型(SNP)、多塩基多型(MNP)、挿入、欠失、コピー数変異、遺伝子融合、重複、反転、反復多型、参照配列のホモポリマー、及び/または非ヒト配列を含む、請求項1に記載の方法。
- 複数の変異形を含む前記核酸分子または前記核酸分子の混合物が、少なくとも30個の変異形を含む、請求項1または2に記載の方法。
- 前記核酸分子または前記核酸分子の混合物が、癌、遺伝性疾患、感染性疾患に関連する変異形を含む、請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。
- 請求項1〜5に記載の方法のうちのいずれか1つによって産生されるホルマリン固定パラフィン包埋(FFPE)対照を含むキット。
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