JP2019510473A - 結腸直腸癌発症のリスクを評価するための方法 - Google Patents
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Abstract
Description
結腸直腸癌スクリーニングプログラムは、明らかに健常な集団の個体に試験を施行して、前悪性腫瘍または早期結腸直腸癌のいずれかを有する個体を同定し、予防または早期治療による利益を得ることができるようにすることを提唱する。スクリーニング検査には、便潜血検査および大腸内視鏡検査が含まれる。平均リスク集団では、便潜血検査に基づくスクリーニングは、結腸直腸死亡率を15%〜25%低下させる(Hewitson et al.,2007)。内視鏡検査は、死亡率を30%〜40%低下させることができる(Brenner et al.,2014)。
本発明者らは、対象が結腸直腸癌を発症するリスクを評価するために有用な、ゲノム内のSNPを同定した。
対象に対する遺伝的リスクデータを受信すること、ここで、遺伝的リスクデータは、対象から得られた生物学的サンプルにおいて、表1からの少なくとも28個の一塩基多型、またはそれらの1つ以上と連鎖不均衡における一塩基多型の存在を検出することによって得られる;
データを処理して、結腸直腸癌を発症することに対するヒト対象のリスクを決定すること;
結腸直腸癌を発症することに対するヒト対象のリスクを出力すること
を含む、方法に関する。
対象に対する臨床的リスクデータを受信すること;
データを処理して、臨床的リスクデータと遺伝的リスクデータとを組み合わせて、結腸直腸癌を発症することに対する対象のリスクを得ること;
結腸直腸癌を発症することに対する対象のリスクを出力すること
をさらに含む。
一般的な技術および選択された定義
他に特に定義されない限り、本明細書で使用される全ての技術用語および科学用語は、当業者によって一般的に理解されるものと同じ意味を有するものとする(例えば結腸直腸癌分析、分子遺伝学、バイオインフォマティクスおよび生化学)。
ある態様において、本願の方法は、遺伝的リスク評価を実施することにより、結腸直腸癌を発症することに対する対象のリスクを評価することに関する。
本願の方法は、対象の臨床的リスク評価を実施することを含むことができる。臨床的リスク評価の結果は、結腸直腸癌を発症することに対する対象のリスクを得るために、遺伝的リスク評価と組み合わせることができる。
個人の「遺伝的リスク」は、評価された各SNPの遺伝子型相対リスク値の積として定義され得る。対数加法リスクモデルは、1、OR、およびOR2の相対リスク値を有する単一のSNPについて、希少疾患モデルのもとで、3つの遺伝子型AA、AB、およびBBを定義するために使用され得、ここで、ORは、高リスク対立遺伝子B対低リスク対立遺伝子Aについての以前に報告された疾患オッズ比である。B対立遺伝子が、頻度(p)を有する場合、これらの遺伝子型は、ハーディー・ワインベルク平衡を仮定して(1−p)2、2p(1−p)、およびp2の集団頻度を有する。各SNPについての遺伝子型相対リスク値は、これらの頻度に基づいて、集団における平均相対リスクが1であるようにスケールできる。具体的には、スケールされていない集団の平均相対リスクを考えると:
(μ)=(1−p)2+2p(1−p)OR+p2OR2
調整されたリスク値1/μ、OR/μ、およびOR2/μは、AA、AB、およびBB遺伝子型に使用される。喪失した遺伝子型は1の相対リスクが割り当てられる。以下の式は、遺伝的リスクを定義するために使用することができる:
SNP1×SNP2×SNP3×SNP4×SNP5×SNP6×SNP7×SNP8など。
PRS=β1x1+β2x2+...βkxk+βnxn
ここで、βkは、SNPkについてのマイナー対立遺伝子と関連する大腸癌のper−対立遺伝子(per−allele)logオッズ比(OR)であり、およびxkは同一のSNPの対立遺伝子の数であり(0、1または2)、nは、SNPsの総数であり、かつPRSはポリジーンリスクスコア(複合SNPリスクとも呼ぶことができる)である。
臨床的リスク評価を遺伝的リスク評価と組み合わせる際に、結腸直腸癌を発症することに対するヒト対象の「リスク」を得るために、以下の式が使用することができる:
[リスク(すなわち臨床評価×SNPリスク)]=[臨床評価リスク]×SNP1×SNP2×SNP3×SNP4×SNP5×SNP6×SNP7×SNP8…×SNP45など
[リスク(すなわち臨床的×遺伝的リスク)]=[臨床的因子1×臨床的因子2、…、×臨床的因子5]×SNP1×SNP2×SNP3×SNP4×SNP5×SNP6×SNP7×SNP8…×SNP45など
[リスク(すなわち臨床的×遺伝的リスク)]=[結腸直腸癌を有する第一度近親者と関連する臨床的リスク]×SNP1×SNP2×SNP3×SNP4×SNP5×SNP6×SNP7×SNP8…×SNP45など
本願明細書において使用される「対象」なる語は、ヒト対象を意味する。「対象」、「患者」または「個人」のような語は、文脈において、本願において互換的に使用されることができる語である。一例において、本願の方法は、対象の日常的なスクリーニングのために使用されることができる。日常的なスクリーニングは、所定の時間間隔で対象を試験することを含むことができる。典型的な時間間隔は、1ヶ月に一度、3ヶ月に一度、6ヶ月に一度、1年に一度、2年に一度または3年に一度のスクリーニングを含む。
糞便潜血検査および結腸内視鏡検査/S状結腸鏡検査は、結腸直腸癌からの死亡率を減少させるが、多数の対象に日常的に提供するには高価である。したがって、スクリーニングするべき正しい集団を同定することが望ましい。一例において、本願の方法は、結腸直腸癌のためのヒト対象の日常的な診断試験の必要性を決定するために使用することができる。かかる日常的なスクリーニングは、上記で議論されたもののような所定の時間間隔での糞便潜血検査または結腸内視鏡検査/S状結腸鏡検査のいずれかを含むことができる。
種々の態様において、方法の性能は、少なくとも約0.61、少なくとも約0.62、少なくとも約0.63の曲線下面積(AUC)によって特徴付けられる。
結腸直腸癌についての高い遺伝的傾向は、予防または治療処置を開始するための警告として処理されることができる。故に、本願の方法の実施後、処置は、対象に処方されまたは施され得る。一態様において、本願の方法は、そのリスクのあるヒト対象における結腸直腸癌のリスクを予防することまたは減少させることにおける使用のための抗結腸直腸癌治療に関する。この態様において、対象は、治療または予防薬を処方されまたは投与され得る。例えば、対象は、化学予防薬を処方されまたは投与され得る。他の例において、対象は、アスピリン、イブプロフェン(buprofen)、アセトアミノフェン、およびナプロキセンのような非ステロイド性の抗炎症性薬物またはホルモン治療(エストロゲン+プロゲスチン)を処方されまたは投与され得る。別の例において、処置は、対象の食事の操作のような行動上の介入を含み得る。典型的な食事の修飾は、上昇した食物繊維、モノ飽和脂肪酸および/または魚油を含む。
本願の方法の実施において、対象からの生物学的サンプルが必要とされる。「サンプル」および「試料(specimen)」のような語は、文脈において、本願において互換的に使用されることができる語であると見なされる。任意の生物学的材料は、それが対象から得られることができる限りは上記サンプルとして使用することができ、DNAは、本願の方法に従って単離および分析されることができる。サンプルは、一般的に、インフォームドコンセントの後に、標準医学研究方法により患者から採取される。サンプルは、患者から直接採取された形態であってもよく、または少なくともいくつかの非核酸物質を除去するために、少なくとも部分的に処理(精製)されていてもよい。
マーカーを増幅するための増幅プライマー(例えば、マーカー遺伝子座)、およびこのようなマーカーを検出するための、または多重マーカー対立遺伝子に関してサンプルの遺伝子型を決定するための適当なプローブは、本願において使用することができる。例えば、長範囲PCRのためのプライマー選択は、US10/042,406およびUS10/236,480に記載されており;短範囲PCRのために、US10/341,832がプライマー選択に関して案内を提供する。また、プライマー設計のために利用できる「Oligo」のような公的に利用できるプログラムがある。かかる利用できるプライマー選択および設計ソフトウェア、公的に利用できるヒトゲノム配列および多型位置を用いて、当業者は、本願を実施するために、プライマーを構築してSNPsを増幅することができる。さらに、SNPを含む核酸(例えば、SNPを含むアンプリコン)の検出のために使用されるべき正確なプローブは変化することができ、例えば、検出されるべきマーカーアンプリコンの領域を同定することができる任意のプローブを本願と共に使用することができるということが評価されるだろう。さらに、検出プローブの立体配置は、もちろん、変化することができる。
SNPと結腸直腸癌のリスクとの間の相関関係は、対立遺伝子と癌リスクの上昇との間の関係、または対立遺伝子と癌リスクの上昇との組合せを同定することができるいずれかの方法により実施されることができる。例えば、本明細書中で定義される遺伝子または遺伝子座における対立遺伝子は、結腸直腸癌のリスクの上昇と相関していることができる。最も一般的に、これらの方法は、多型の対立遺伝子と癌リスクとの間の相関関係を含むルックアップテーブルを参照することを含む。該テーブルは、複対立遺伝子−リスク関係のためのデータを含むことができ、および、例えば、主成分分析(principle component analysis)、発見的アルゴリズム、などのような統計的手法の使用により、複対立遺伝子−リスク関係の追加のまたは他のより高次の効果を考慮することができる。
本願は、本願(表6)において概略が示されるSNPsまたはそれらの1つ以上との連鎖不均衡におけるSNPsで個人の多型プロフィールを決定する方法を提供する。
本願の方法は、コンピューターにより実行される方法としてシステムにより実行され得る。例えば、該システムは、メモリーに接続され、共に作動し得る1つまたは複数のプロセッサー(便宜上「プロセッサー」と呼ばれる)を含むコンピューターシステムであり得る。該メモリーは、ハードドライブ、固体ディスクまたはCD−ROMのような非一過性コンピューター可読媒体であり得る。コードモジュールにグループ分けされたプログラムコードのような、実行可能な指示またはプログラムコードであるソフトウェアは、メモリー上に蓄積されてもよく、プロセッサーにより実行される場合、遺伝的リスク、および所望により、結腸直腸癌を発症する対象の臨床的リスクを示すデータを受信して、ユーザーが結腸直腸癌を発症することに対するヒト対象のリスクを決定するのを助けるために、タスクが実施されるべきであるということを決定することなどの機能を該コンピューターシステムに実施させ得る。ここで、該遺伝的リスクは、対象から得られた生物学的サンプルにおいて、表1に示される少なくとも28個の一塩基多型、またはそれらの1つ以上との連鎖不均衡における一塩基多型の存在を検出すること;結腸直腸癌を発症することに対するヒト対象のリスクを得るためにデータを処理すること;結腸直腸癌を発症することに対するヒト対象のリスクの存在を出力することにより得られた。
一態様において、本願は、28個以上の核酸を増幅するための少なくとも28個のプライマーセットを含むキットを提供し、ここで28個以上の核酸は、表1から選択される一塩基多型、またはそれらの1つ以上との連鎖不均衡における一塩基多型を含む。
実施例1−結腸直腸癌リスクを示すSNPs
ヨーロッパ人集団において結腸直腸癌と関連する54個のSNPsを同定した。これらのうち、11q12.2内の4個のSNPs(rs174537、rs4246215、rs174550およびrs1535)が、完全に相関しており、共通のハプロタイプ(11q12.2ハプロタイプとしてここで命名)によって表すことができる。19q13.2内の2個のSNPs(rs1800469およびrs2241714)が、完全に相関しており、共通のハプロタイプ(19q13.2ハプロタイプとしてここで命名)によって表すことができる。1個のSNPは、X染色体(rs5934683)上にあり、組み合わせられる男性および女性に対する結腸直腸癌リスクのシミュレーションにおいて含まれなかった。1q41内の2個のSNPs(rs6687758およびrs6691170)は連鎖不均衡にある。したがって、rs6691170を除外した。8q24.21内の3個のSNPs(rs10505477、rs6983267およびrs7014346)は、1.0のD primeを有する。したがって、rs10505477およびrs7014346を除外した。10q24.2内の2個のSNPs(rs1035209およびrs11190164)は0.9のD primeを有する。したがって、rs1035209を除外した。
SNPsのリスク対立遺伝子の累積数がコントロールから結腸直腸癌の症例を区別し、リスク対立遺伝子の数の関数として結腸直腸癌のリスクを推定する能力を決定するシミュレーションを、ソフトウェア PLINK(Purcell et al.、2007)(http://pngu.mgh.harvard.edu/purcell/plink/)を使用して行った。
表5.結腸直腸癌の5年リスクが、結腸直腸癌の家族歴(少なくとも1の第一度近親者)および45SNPsのリスク対立遺伝子の種々のカテゴリーに関して、1%の閾値に達するか、または超える年齢(歳)。
シミュレーションを使用して、45個のリスク関連SNPsのパネルの有用性を定量化し、結腸直腸癌のリスクに基づいて人々を分類した。リスク対立遺伝子のスペクトルの末端の人々は、結腸直腸癌を発症するかなり高い可能性(上限)または結腸直腸癌を発症する低い可能性(下限)があった。集団にわたるこれらのSNPsと関連するリスクの全変動は総FRRの約4分の1を説明することができるため、結腸直腸癌の家族歴も考慮すると、SNPプロフィールの予測強度が増加する。(これらのSNPsのリスク対立遺伝子数に関する)集団の最低20%の結腸直腸癌との関連性の強度は、残りのFRRと関連する増加したリスクのほぼ逆であることを考慮すると、結腸直腸癌の家族歴を有するが、これらのSNPsのリスク対立遺伝子の数の集団の最低五分位値にもある人々は、集団リスクにある。
混合主要遺伝子−多遺伝子モデル(CRiPT)を使用する多世代結腸直腸癌データに基づくlog変換年齢調整した5年結腸直腸癌リスクを与える家族歴ベースのリスクスコアを決定した。この臨床的リスク評価を、表4に列挙される45個のSNPsに基づくリスクスコアと組み合わせた。本願発明者らは、ロジスティック回帰を使用して、結腸直腸癌を有するリスクでの各スコアに関する調整された標準偏差あたりのオッズ比(OPERA)(Dite et al., 2016)を概算した。
Claims (30)
- 結腸直腸癌を発症することに対するヒト対象のリスクを評価するための方法であって、
対象の遺伝的リスク評価を実施することを含み、遺伝的リスク評価は、対象から得られた生物学的サンプルにおいて、表1から選択される少なくとも28個の一塩基多型、またはそれらの1つ以上と連鎖不均衡における一塩基多型の存在を検出することを含む、方法。 - 遺伝的リスク評価が、一塩基多型rs3987、rs35509282およびrs744166、またはそれらの1つ以上と連鎖不均衡における一塩基多型の存在を検出することを含む、請求項1に記載の方法。
- 少なくとも45個の一塩基多型の存在が検出される、請求項1または2に記載の方法。
- 遺伝的リスク評価が、一塩基多型rs5934683、またはその連鎖不均衡における一塩基多型の存在を検出することを含む、請求項1から3のいずれかに記載の方法。
- 対象の臨床的リスク評価を実施すること、および遺伝的リスク評価と臨床的リスク評価とを組み合わせて、結腸直腸癌を発症することに対するヒト対象のリスクを得ることをさらに含む、請求項1から4のいずれかに記載の方法。
- 臨床的リスク評価を実施することが、対象から以下:結腸直腸癌の病歴、年齢、結腸直腸癌の家族歴、以前の結腸内視鏡検査またはS状結腸鏡検査スクリーニングの結果および人種/民族の1つ以上の情報を得ることを含む、請求項5に記載の方法。
- 臨床的リスク評価を実施することが、対象から年齢および/または第一度近親者の結腸直腸癌の病歴の情報を得ることを含む、請求項6に記載の方法。
- 対象が陽性の糞便潜血検査を有した、請求項1から7のいずれかに記載の方法。
- 対象が少なくとも40歳である、請求項1から8のいずれかに記載の方法。
- 対象が、結腸直腸癌の家族歴を有し、少なくとも30歳である、請求項1から8のいずれかに記載の方法。
- 対象が男性である、請求項1から10のいずれかに記載の方法。
- リスク評価の結果が、対象がスクリーニングプログラムに登録されるべきであるか、またはより頻繁なスクリーニングに付されるべきであることを示す、請求項1から11のいずれかに記載の方法。
- 方法の性能が、少なくとも約0.63の曲線下面積(AUC)によって特徴付けられる、請求項1から12のいずれかに記載の方法。
- 連鎖不均衡における一塩基多型が0.9を超える連鎖不均衡を有する、請求項1から13のいずれかに記載の方法。
- 連鎖不均衡における一塩基多型が1の連鎖不均衡を有する、請求項1から13のいずれかに記載の方法。
- 請求項1から15のいずれかに記載の方法を使用して結腸直腸癌を発症することに対する対象のリスクを評価することを含む、結腸直腸癌に対するヒト対象の日常的な診断試験の必要性を決定するための方法。
- 一塩基多型の各々が対象の体細胞二倍体ゲノムにおいて最大2回存在し得ることを考慮するとき、一塩基多型の少なくとも41、少なくとも42、少なくとも44、少なくとも46、少なくとも50、少なくとも55、少なくとも60、少なくとも65、または少なくとも70個を有する対象が糞便スクリーニング、結腸内視鏡検査またはS状結腸鏡検査スクリーニングプログラムに登録されるべきである、請求項16に記載の方法。
- 評価が対象を、結腸直腸癌を発症する危険性がある集団において対象の上位20%に置くとき、対象が糞便スクリーニング、結腸内視鏡検査またはS状結腸鏡検査スクリーニングプログラムに登録される、請求項16に記載の方法。
- 評価が対象を、結腸直腸癌を発症する危険性がある集団において対象の上位10%に置くとき、対象が糞便スクリーニング、結腸内視鏡検査またはS状結腸鏡検査スクリーニングプログラムに登録される、請求項16に記載の方法。
- ヒト対象における結腸直腸癌に対するスクリーニング方法であって、請求項1から15のいずれかに記載の方法を使用して結腸直腸癌を発症することに対する対象のリスクを評価すること、および結腸直腸癌を発症することに対するリスクを有すると評価されるとき、対象において結腸直腸癌に対して日常的にスクリーニングすることを含む、方法。
- リスクがあるヒト対象において結腸直腸癌を予防することにおける使用のための抗結腸直腸癌治療であって、対象は請求項1から15のいずれかに記載の方法にしたがって結腸直腸癌を発症することに対するリスクを有すると評価される、抗結腸直腸癌治療。
- 28個以上の核酸を増幅するための少なくとも28個のプライマーセットを含むキットであって、28個以上の核酸は表1から選択される一塩基多型、またはそれらの1つ以上と連鎖不均衡における一塩基多型を含む、キット。
- 28個以上の核酸にハイブリダイズするための少なくとも28個のプローブセットを含む遺伝子アレイであって、28個以上の核酸は表1から選択される一塩基多型、またはそれらの1つ以上と連鎖不均衡における一塩基多型を含む、遺伝子アレイ。
- 結腸直腸癌を発症することに対するヒト対象のリスクを評価するためのコンピューターによって実行される方法であって、プロセッサーおよびメモリーを含むコンピューターシステムにおいて操作可能であり、
対象に対する遺伝的リスクデータを受信すること、ここで、遺伝的リスクデータは、対象から得られた生物学的サンプルにおいて、表1からの少なくとも28個の一塩基多型、またはそれらの1つ以上と連鎖不均衡における一塩基多型の存在を検出することによって得られた;
データを処理して、結腸直腸癌を発症することに対するヒト対象のリスクを決定すること;
結腸直腸癌を発症することに対するヒト対象のリスクを出力すること
を含む、方法。 - 対象に対する臨床的リスクデータを受信すること;
データを処理して、臨床的リスクデータと遺伝的リスクデータとを組み合わせて、結腸直腸癌を発症することに対する対象のリスクを得ること;
結腸直腸癌を発症することに対する対象のリスクを出力すること
をさらに含む、請求項24に記載の方法。 - 対象に対するリスクデータがコンピューターシステムと連結しているユーザーインターフェースから受信される、請求項24または25に記載のコンピューターによって実行される方法。
- 対象に対するリスクデータが、無線通信ネットワークを介して遠隔デバイスから受信される、請求項24から26のいずれかに記載のコンピューターによって実行される方法。
- ユーザーインターフェースまたは遠隔デバイスがSNPアレイプラットフォームである、請求項24から27のいずれかに記載のコンピューターによって実行される方法。
- 出力することが、コンピューターシステムと連結しているユーザーインターフェースに情報を出力することを含む、請求項24から28のいずれかに記載のコンピューターによって実行される方法。
- 出力することが、無線通信ネットワークを介する遠隔デバイスに情報を伝達することを含む、請求項24から29のいずれかに記載のコンピューターによって実行される方法。
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