JP2019521701A - 乳がんに関連する染色体相互作用の検出 - Google Patents

乳がんに関連する染色体相互作用の検出 Download PDF

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Abstract

乳がんに関連する染色体領域および相互作用を分析するためのプロセス。

Description

本発明は、染色体相互作用の検出に関する。
がんは、細胞増殖および分裂における調節の喪失によって引き起こされる。これは、細胞が突然変異を修正できずに、細胞のDNAに突然変異が生じた場合に起こり、突然変異は遺伝性(生殖細胞系)または発達性(後天性)のいずれかであり得る。がんには良性と悪性の2つのタイプがあり、良性がんは、細胞分裂の調節の喪失が起きた場合に発症するが、腫瘍は身体の他の部分に広がらない。悪性(または転移性)がんはより深刻であり、がん細胞が血流またはリンパ系を介して体の他の部分に移動した場合に発症する。乳がんは、乳房から始まるがんの名称であり、世界で2番目に多いがんである。2012年に推定1,410万人の新たながん症例が発症した。現在、マンモグラムを用いた癌スクリーニングが、乳房の何らかの異常を検査するためのゴールドスタンダードであり、腫瘤が検出されると生検が行われる。浸潤性乳がんの組織学的グレーディングは、浸潤性乳がん患者を予後の異なる3つの群:良好、中程度、および不良に分類するために用いられる。
遺伝子座における特定の染色体コンフォメーションシグネチャー(CCS)は、病理学または治療に関連する調節的なエピジェネティック制御の設定により、存在または非存在となる。CCSは軽度の解離速度を有し、特定の表現型または病理を表す場合、それらは、新しい表現型への生理学的なシグナル伝達により、または外部介入の結果としてのみ変化する。さらに、これらの事象の測定値はバイナリであるため、この読出しは、DNAメチル化、ヒストン修飾およびほとんどの非コードRNAのさまざまなレベルの連続読出しとは著しく対照的である。現在までの大部分の分子バイオマーカーに用いられている連続読出しは、特定のバイオマーカーの変化の大きさが患者によって大きく変動するという点で、データ分析に困難な課題を提供し、患者のコホートを層別化するために使用される場合、分類統計に関して問題を引き起こす。これらの分類統計は、大きさの欠けているバイオマーカーの使用によくて適しており、表現型の違いの「はい または いいえ」バイナリスコアを提供し、EpiSwitch(商標)バイオマーカーが、潜在的な診断、予後および予測バイオマーカーのための優れた供給源であることを示す。
本発明者らは、集団内のサブグループの同定を可能にするアプローチを使用して、染色体相互作用が乳がんに関連するゲノムの領域を同定した。したがって、本発明は、集団内のサブグループを表す染色体状態を検出するプロセスであって、ゲノムの規定された乳がん疾患関連領域内における染色体相互作用の有無を判定する工程を含む方法を提供する。この染色体相互作用は、どの染色体相互作用が集団の乳がんサブグループに対応する染色体状態に関連するかを判定する方法であって、染色体の状態が異なるサブグループ由来の第1の核酸セットと、指標となる第2の核酸セットとを接触させる工程、および相補的配列をハイブリダイズさせる工程を含み、第1および第2の核酸セット中の核酸が、染色体相互作用において一体となる両方の染色体領域からの配列を含む連結産物を表し、第1の核酸セットと第2の核酸セットとの間のハイブリダイゼーションのパターンが、どの染色体相互作用が乳がんサブグループに特異的であるかの判定を可能にする方法によって、任意に、同定されている、または同定可能(または推論可能)である。
BCa1およびBCa2アレイの有意なプローブの比較の図である。プローブはp値<0.05に調整した。 このベン図は、マーカー削減セット(118、セット1)とモデル検証セット(50、セット2)に分割された患者セットを示す図である。他の患者セットは、部位2シップメント122から除外された対照を指す。 GLMNETモデルの交差検証プロットを使用して、ラムダ(ロジスティックモデルのペナルティ化された値)と係数(最小誤差)を選択する図である。Y軸は平均二乗誤差である。X軸はlog(λ)である。 シップメント122についての外れ値の品質管理の図である。最終的なBrCaモデルからの8つのマーカーを用いた、部位2由来対照サンプルの因子分析(主成分分析)プロット。三角(部位2_b2)で示される患者はシップメント122(30人の患者)由来であり、これらは全分析から除外され、丸(部位_2)で示された患者は、使用されたシップメント113(25人の患者)由来の部位2の対照である。このプロットは、同じ位置に由来するこれらの対照内に、比較の観点から生物学的にBrCaと類似することを意味する患者を分離する、大きな変動成分が存在することを示す。この変動は、最終モデルにおけるBrCaと対照との間の差異について競合するため、懸念事項となり、したがって、部位2バッチ2シップメント122サンプルは除外された。Y軸はDim2 16.79%である。X軸はDim1 18.11%である。 最終的なBrCaモデルからの8つのマーカーを用いた、分析に使用したすべての対照サンプル(69の対照)についての因子分析(主成分分析)プロットを示す図である。患者にはわずかな地理的変動があるが、これは部位2対照(シップメント122)の外れ値の群との変動よりも小さい。丸は部位1である。三角形は部位2である。黒四角は部位3である。十字は部位4である。交差四角は部位5である。Y軸はDim2 11.57%である。Y軸はDim1 15.47%である。 最終的なBrCaモデルからの8つのマーカーを用いた、分析に使用したすべての対照サンプル(69の対照)、および部位2の30の除外された外れ値群(シップメント122−十字円として示す)についての、因子分析(主成分分析)プロットを示す図である。データの広がりは、主に部位2シップメント122の問題によるものである。黒菱形は部位1である。黒丸は部位2である。黒四角は部位3である。黒三角は部位4である。十字は部位5である。白三角は部位6である。十字円は部位2_b2である。Y軸はDim2 11.14%である。X軸はDim1 12.36%である。 マーカーATM_11_108118137_108126372_108155279_108156687_RFの結果を示す図である。第1の図は、ATMプライマー54および56、472bpの分析2による増幅を示す。第2の図は標準曲線を示す。FAMが使用されている。効率は91.7%であり、Rは0.996であり、傾きは−3.539であり、y−切片は39.706であることがわかる。 ATM_11_108118137_108126372_108155279_108156687_RFの増幅線を示す図である。第1の図は、ATMプライマー54および56、472bpの分析2行Cによる増幅を示す。第2の図は、ATMプライマー54および56、472bpの分析2行Dによる増幅を示す。 マーカーCDC6_17_38421089_38423079_38451196_38457050_FFの結果を示す図である。第1の図は、PCR2 CDC6 FFによる増幅を示す。第2の図は標準曲線を示す。FAMが使用されている。効率は90.7%であり、Rは0.990であり、傾きは−3.568であり、y−切片は40.652であることがわかる。 マーカーFOXC1_6_1577253_1581989_1604206_1605973_FRの結果を示す図である。第1の図は、ATM 208bp FOXC1による増幅を示す。第2の図は標準曲線を示す。FAMが使用されている。効率は101.6%、Rは0.992、勾配は−3.284、y−切片は37.746であることがわかる。 マーカーFOXC1_6_1577253_1581989_1604206_1605973_FRの増幅線を示す図である。第1の図は、ATM 208bp、行Cによる増幅を示す。第2図は、ATM 208bp、行Dによる増幅を示す。 マーカーMAP3K1_5_56102259_56110500_56140227_56144076_FFの結果を示す図である。第1の図は、増幅PCR9 MAP3K1細胞C1〜C6(RFU対サイクル)を示す。第2の図はウェルC1〜C6の融解ピークを示す。y軸は−d(RFU)/dtを示す。x軸は摂氏温度を示す。 マーカーMAP3K1_5_56102259_56110500_56140227_56144076_FFの結果を示す。第1の図は、MAP3K1 495bpによる増幅を示す。第2の図は標準曲線を示す。FAMが使用されている。効率は91.9%であり、Rは0.999であり、傾きは−3.533であり、y−切片は40.940であることがわかる。 マーカーME3_11_86300063_86304401_86420537_86426200_FRの結果を示す図である。第1の図は増幅ME3 PCR12、A7〜A12(RFU対サイクル)を示す。第2の図は溶融ピークを示す。y軸は−d(RFU)/dtを示す。x軸は摂氏温度を示す。 マーカーME3_11_86300063_86304401_86420537_86426200_FRの結果を示す図である。第1の図は、ME3 291bpによる増幅を示す。第2の図は標準曲線を示す。FAMが使用されている。効率は96.8%、Rは0.998、勾配は−3.400、y−切片は39.596であることがわかる。 マーカーMELK_9_36577630_36579243_36637050_36643005_RFの結果を示す図である。第1の図は、MELK 207bpによる増幅を示す。第2の図は標準曲線を示す。FAMが使用されている。効率は91.3%、Rは0.995、勾配は−3.550、y−切片は42.000であることがわかる。 マーカーMSH3_5_80021913_80025030_80153948_80159012_RFの結果を示す図である。第1の図はMSH3 207bpによる増幅を示す。第2の図は標準曲線を示す。FAMが使用されている。効率は97.1%、Rは0.990、勾配は−3.394、y−切片は41.876であることがわかる。 マーカーNF1_17_29477103_29483764_29651799_29657368_FFの結果を示す図である。第1の図はNF1 401bpによる増幅を示す。第2の図は標準曲線を示す。FAMが使用されている。効率は99.0%であり、Rは0.987であり、傾きは−3.347であり、y−切片は40.192であることがわかる。 マーカーSRD5A1_5_6634973_6639025_6667775_6669711_RFの結果を示す図である。標準曲線のみが患者データなしで示される。第1の図はSRDA51による増幅を示す。第2の図は標準曲線を示す。FAMが使用されている。効率は95.5%であり、Rは0.997であり、傾きは−3.434であり、y−切片は39.761であることがわかる。 マーカーTSPYL5_8_98276431_98282736_98316421_98318720_FFの結果を示す図である。標準曲線のみが患者データなしで示される。第1の図はTSPYL5による増幅を示す。第2の図は標準曲線を示す。FAMが使用されている。効率は94.2%、Rは0.998、勾配は−3.469、y−切片は41.344であることがわかる。 例2のマーカーセット2に対応するデータを示す図である。ループ検出データは、マーカーががん疾患サンプルと関連しているか、または対照サンプルと関連しているかどうかを示す。 例3のマーカーセット3に対応するデータを示す図である。ループ検出データは、マーカーが悪性疾患サンプルと関連しているか、または対照サンプルと関連しているかどうかを示す。統計量は、ネステッドPCR作業について示されている。
増幅曲線を示すすべての図において、Y軸はRFUであり、X軸はサイクルであり、行Cのウェルについては、患者サンプルの増幅ラインはXで記され、行Dでは患者増幅曲線が三角(△)で示される。
標準曲線を示すすべての図において、Y軸はCqであり、X軸はログ開始量であり、丸は標準で十字は不明である。
本発明のプロセス
本発明のプロセスは、乳がんに関連する染色体相互作用を検出するための型付けシステムを含む。この型付けは、染色体相互作用において一体となる染色体の架橋領域に基づく、本明細書に記載のEpiSwitch(商標)システムを使用して実施することができ、染色体DNAに切断を施し、次いで架橋体に存在する核酸を連結して、染色体相互作用を形成した両方の領域からの配列を有する連結核酸を得る。この連結核酸の検出は、特定の染色体相互作用の有無の判定を可能にする。
染色体相互作用は、第1および第2の核酸集団が使用される上記の方法を用いて同定することができる。これらの核酸は、EpiSwitch(商標)技術を用いて生成することもできる。
本発明に関係するエピジェネティック相互作用
本明細書中で使用される場合、「エピジェネティック」相互作用および「染色体」相互作用という用語は、典型的には染色体の遠位領域間の相互作用を指し、前記相互作用は染色体の領域の状態に依存して動的であり、改変、形成または破壊される。
本発明の特定のプロセスでは、染色体相互作用は、その相互作用の一部である染色体の両方の領域からの配列を含む連結核酸を最初に作製することによって検出される。そのようなプロセスにおいて、これらの領域は、任意の適切な手段によって架橋することができる。好ましい実施形態では、相互作用はホルムアルデヒドを用いて架橋されるが、任意のアルデヒド、またはD−ビオチノイル−e−アミノカプロン酸−N−ヒドロキシスクシンイミドエステルまたはジゴキシゲニン−3−O−メチルカルボニル−e−アミノカプロン酸−N−ヒドロキシスクシンイミドエステルによっても架橋することができる。パラ−ホルムアルデヒドは、4オングストローム離れたDNA鎖を架橋することができる。
染色体相互作用は、染色体領域の状態、例えば、それが生理学的状態の変化に応答して転写または抑制されているかどうかを反映し得る。本明細書で規定されるサブグループに特異的な染色体相互作用は安定であることが判明しており、したがって2つのサブグループ間の差異を測定する信頼できる手段を提供する。
さらに、特徴(疾患状態など)に特異的な染色体相互作用は、例えば、メチル化またはヒストンタンパク質の結合への変化のような他のエピジェネティックマーカーと比較して、通常生物学的過程の初期に生じる。したがって、本発明のプロセスは、生物学的過程の早期ステージを検出することができる。これにより、結果としてより効果的な早期介入(例えば治療)が可能になる。さらに、同じサブグループ内の個体間の関連する染色体相互作用にはほとんど変動がない。染色体相互作用を検出することは、遺伝子あたり50種までの異なる相互作用候補によって非常に有益であり、したがって、本発明のプロセスは500,000種の異なる相互作用を調べることができる。
好ましいマーカーセット
特定のマーカーが本明細書において開示され、そのいずれも本発明において使用することができる。さらにマーカーのセット、例えば、本明細書に開示される組み合わせまたは数を使用することができる。マーカーセット1、2および3が好ましい。これらは、qPCR法を含む任意の適切な方法、例えば、本明細書に開示されるPCRまたはプローブに基づく方法によって型付けすることができる。マーカーは、本明細書において、位置またはプローブおよび/またはプライマー配列によって定義される。
エピジェネティック相互作用の位置と原因
エピジェネティック染色体相互作用は、関連する遺伝子または記載されていない遺伝子をコードすることが示されている染色体の領域に重複していてもよく、これを含み得るが、同様に遺伝子間領域に存在することもある。さらに、本発明者らが、すべての領域におけるエピジェネティック相互作用が、染色体座の状態を判定する上で等しく重要であることを発見したことに留意すべきである。これらの相互作用は、必ずしも遺伝子座に位置する特定の遺伝子のコード領域に存在するものではなく、遺伝子間領域に存在してもよい。
本発明で検出される染色体相互作用は、基礎となるDNA配列の変化、環境因子、DNAメチル化、非コードアンチセンスRNA転写産物、非突然変異誘発性発癌物質、ヒストン修飾、クロマチンリモデリングおよび特異的局所DNA相互作用によって引き起こされ得る。染色体相互作用をもたらす変化は、それ自体が遺伝子産物または遺伝子発現の様式に直接影響しない、基礎となる核酸配列の変化によって引き起こされ得る。そのような変化は、例えば、遺伝子の内部および/または外部のSNP、遺伝子融合および/または遺伝子間DNA、マイクロRNA、および非コードRNAの欠失であり得る。例えば、約20%のSNPが非コード領域にあることが知られており、したがって、記載されたプロセスは非コードの場所においても有益である。一実施形態では、一体となって相互作用を形成する染色体の領域は、同じ染色体上で5kb、3kb、1kb、500塩基対または200塩基対未満離れている。
検出される染色体相互作用は、好ましくは、表9に記載の遺伝子のいずれかの内に存在する。検出される染色体相互作用は、マーカーセット1、2または3について記載の遺伝子のいずれかの内に存在する。しかし、それは、遺伝子の上流または下流、例えば遺伝子またはコード配列から最大50,000、最大30,000、最大20,000、最大10,000または最大5000塩基上流または下流にあってもよい。
サブグループ、診断およびパーソナル化治療
本発明の目的は、乳がんサブグループに関連する染色体相互作用の検出を可能にすることである。したがって、このプロセスは、乳がんの診断に使用されても、または使用されなくてもよい。本発明のプロセスは、悪性乳がんの診断に使用することができ、好ましくはマーカーセット3からのマーカーがこのような実施形態に使用される。
本明細書で使用される場合、「サブグループ」は、好ましくは集団のサブグループ(集団内のサブグループ)、より好ましくは特定の動物、例えば特定の真核生物または哺乳動物(例えば、ヒト、非ヒト、非ヒト霊長類またはげっ歯類、例えばマウスもしくはラット)の集団内のサブグループを指す。最も好ましくは、「サブグループ」は、ヒト集団のサブグループを指す。
本発明は、集団内の特定のサブグループの検出および治療を含む。本発明者らは、所与の集団において、染色体相互作用がサブセット(例えば、2つまたは少なくとも2つのサブセット)の間で異なることを発見した。これらの違いを同定することで、医師は彼らの患者を、本プロセスに記載の集団の1つのサブセットの一部として分類することができる。したがって、本発明は、エピジェネティック染色体相互作用に基づいて、患者に対する医療をパーソナル化するプロセスを医師に提供する。
連結核酸の生成
本発明の特定の実施形態は、連結された核酸、特に連結されたDNAを利用する。これらは、染色体相互作用において一体となる両方の領域からの配列を含み、したがって相互作用に関する情報を提供する。本明細書に記載のEpiSwitch(商標)法は、そのような連結核酸の生成を使用して、染色体相互作用を検出する。
したがって、本発明のプロセスは、以下の工程(これらの工程を含む方法を含む):
(i)染色体座に存在するエピジェネティック染色体相互作用を、好ましくはインビトロで架橋する工程;
(ii)任意に架橋DNAを前記染色体座から単離する工程;
(iii)前記架橋DNAに、例えば少なくとも1回切断する酵素(特に、前記染色体座内で少なくとも1回切断する酵素)による制限消化によって切断を施す工程;
(iv)前記架橋切断DNA末端を、(特にDNAループを形成するために)連結する工程;ならびに
(v)任意に、前記連結DNAおよび/または前記DNAループの存在を、特にPCR(ポリメラーゼ連鎖反応)のような技術を用いて同定して、特異的な染色体相互作用の存在を同定する工程、
によって、連結核酸(例えば、DNA)を生成する工程を含むことができる。
これらの工程を実施して、本明細書に記載の任意の実施形態のために、例えば、個体が乳がんサブグループの一部であるかどうかを判定するために染色体相互作用を検出することができる。また、この工程を実施して、本明細書に記載の第1および/または第2の核酸セットを生成することができる。
PCR(ポリメラーゼ連鎖反応)を使用して、連結核酸を検出または同定することができる。例えば、産生されるPCR産物のサイズは、存在する特異的な染色体相互作用を示すことができ、遺伝子座の状態を同定するために使用することができる。好ましい実施形態では、表10に示す少なくとも1、2、3、4、5、6、7または8種のプライマーまたはプライマー対がPCR反応に使用される。他の好ましい実施形態では、マーカーセット2もしくは3に関連するか、またはこれらについて示される少なくとも1、2、3、4、5、6、7または8種のプライマーまたはプライマー対が、PCR反応に使用される。当業者は、目的の染色体座内でDNAを切断するために使用され得る多数の制限酵素を認識していると思われる。使用される特定の酵素が、研究される遺伝子座およびその中に位置するDNAの配列に依存することは明らかであろう。本発明に記載のDNAを切断するために使用できる制限酵素の非限定的な例は、TaqIである。
EpiSwitch(商標)技術などの実施形態
EpiSwitch(商標)技術はまた、表現型に特異的なエピジェネティックな染色体コンフォメーションシグネチャーの検出におけるマイクロアレイEpiSwitch(商標)マーカーデータの使用に関連する。本明細書に記載の様式で連結核酸を利用するEpiSwitch(商標)などの実施形態は、いくつかの利点を有する。例えば、本発明の第1の核酸セットからの核酸配列は、第2の核酸セットとハイブリダイズするか、またはハイブリダイズできないかのいずれかであるため、それらは確率的雑音のレベルが低い。これは、エピジェネティックレベルで複雑な機序を測定する比較的簡単な方法を可能にするバイナリ結果を提供する。EpiSwitch(商標)技術はまた、処理時間が短く、コストが低い。一実施形態では、処理時間は3時間〜6時間である。
サンプルおよびサンプル処理
本発明のプロセスは、通常、サンプルに対して実施される。サンプルは通常、個体由来のDNAを含む。それには通常細胞が含まれる。一実施形態では、サンプルは最小の侵襲的手段によって得られ、例えば血液サンプルであり得る。DNAを抽出し、標準的な制限酵素で切断することができる。これにより、EpiSwitch(商標)プラットフォームでどの染色体コンフォメーションが保持され、検出されるかを事前に判定できる。水平伝播を含む組織と血液との間の染色体相互作用の同調により、血液サンプルを使用して、疾患に関連する組織などの組織における染色体相互作用を検出することができる。癌などの特定の状態では、突然変異による遺伝的雑音は、関連する組織における染色体相互作用「シグナル」に影響を及ぼすことがあり、したがって、血液を用いることが有利である。
本発明の核酸の特性
本発明は、本発明のプロセスにおいて使用または生成されるものとして本明細書に記載される連結核酸などの特定の核酸に関する。これらは、本明細書に記載の第1および第2の核酸と同じであっても、またはそれらの特性のいずれかを有してもよい。本発明の核酸は、典型的には、染色体相互作用において一体となる染色体の2つの領域のうちの一方に由来する配列をそれぞれが含む2つの部分を含む。典型的には、各部分は、長さが少なくとも8、10、15、20、30または40ヌクレオチド長、例えば10〜40ヌクレオチド長である。好ましい核酸は、いずれかの表に記載のいずれかの遺伝子に由来する配列を含む。典型的には、好ましい核酸は、表9に記載の特異的プローブ配列、またはそのような配列の断片および/またはホモログを含む。典型的には、好ましい核酸は、マーカーセット2もしくは3に関連する、および/またはこれらについて記載される特異的プローブ配列、またはそのような配列の断片および/またはホモログを含む。好ましくは、核酸はDNAである。特異的配列が提供される場合、本発明は、特定の実施形態において必要に応じて相補的配列を使用し得ることは理解されよう。
表10に示されるプライマーはまた、本明細書に記載の本発明において使用することができる。一実施形態では、表10に示す配列、または表10に示す任意の配列の断片および/またはホモログのいずれかを含むプライマーが使用される。マーカーセット2もしくは3に関連する、および/またはこれらについて示されるプライマーもまた、本明細書に記載の本発明において使用することができる。一実施形態では、マーカーセット2もしくは3にについて示される配列、またはマーカーセット2もしくは3について示される任意の配列の断片および/またはホモログのいずれかを含むプライマーが使用される。
第2の核酸セット−「指標」配列
第2の核酸配列セットは、指標配列のセットであるという機能を有し、本質的に、サブグループ特異的配列を同定するのに適した核酸配列のセットである。それらは、「バックグラウンド」染色体相互作用を表すことができ、何らかの方法で選択することができ、または選択されなくてもよい。それらは一般的にすべての染色体相互作用候補のサブセットである。
第2の核酸セットは、任意の適切なプロセスによって得ることができる。それらはコンピュータにより導くことができ、または個体における染色体相互作用に基づくこともできる。それらは、典型的には、第1の核酸セットよりも大きな集団群を表す。特定の一実施形態では、第2の核酸セットは、遺伝子の特異的セットにおけるすべてのエピジェネティック染色体相互作用候補を表す。別の特定の実施形態では、第2の核酸セットは、本明細書に記載の集団に存在するすべてのエピジェネティック染色体相互作用候補の大部分を表す。特定の一実施形態では、第2の核酸セットは、少なくとも20、50、100または500種の遺伝子、例えば20〜100または50〜500種の遺伝子におけるエピジェネティック染色体相互作用の少なくとも50%または少なくとも80%を表す。
第2の核酸セットは、典型的には、集団における疾患状態/表現型を改変、調節、または任意の方法で媒介する少なくとも100種のエピジェネティック染色体相互作用候補を表す。第2の核酸セットは、種における疾患状態に影響を及ぼす染色体相互作用、例えば、任意の疾患状態、疾患の素因または疾患表現型に関連するサイトカイン、キナーゼまたは調節因子をコードする遺伝子における染色体相互作用を表すことができる。第2の核酸セットは、典型的には、乳がんサブグループに関連する、および関連しないエピジェネティック相互作用を表す配列を含む。
特定の一実施形態では、第2の核酸セットは、集団において天然に生じる配列から少なくとも部分的に誘導され、典型的にはインシリコプロセスによって得られる。前記核酸は、天然に生じる核酸中に存在する核酸の対応する部分と比較して、単一または複数の突然変異をさらに含み得る。突然変異には、1つまたは複数のヌクレオチド塩基対の欠失、置換および/または付加が含まれる。特定の一実施形態では、第2の核酸セットは、天然に生じる種に存在する核酸の対応する部分と少なくとも70%の配列同一性を有するホモログおよび/またはオルソログを表す配列を含み得る。別の特定の実施形態では、天然に生じる種に存在する核酸の対応する部分と少なくとも80%の配列同一性または少なくとも90%の配列同一性が提供される。
第2の核酸セットの特性
特定の一実施形態では、第2の核酸セットには少なくとも100種の異なる核酸配列、好ましくは少なくとも1000、2000または5000種の異なる核酸配列、最大100,000、1,000,000または10,000,000種の異なる核酸配列が存在する。典型的な数は、100〜1,000,000種、例えば1,000〜100,000種の異なる核酸配列がある。すべてまたは少なくとも90%または少なくとも50%またはこれらが異なる染色体相互作用に対応すると思われる。
特定の一実施形態では、第2の核酸セットは、少なくとも20種の異なる遺伝子座または遺伝子、好ましくは少なくとも40種の異なる遺伝子座または遺伝子、さらに好ましくは少なくとも100、少なくとも500、少なくとも1000または少なくとも5000種の遺伝子座または遺伝子、例えば100〜10,000種の異なる遺伝子座または遺伝子における染色体相互作用を表す。第2の核酸セットの長さは、ワトソンクリック塩基対形成に従って第1の核酸セットと特異的にハイブリダイズして、サブグループに特異的な染色体相互作用の同定を可能にするために適している。典型的には、第2の核酸セットは、染色体相互作用において一体となる2つの染色体領域に対応する配列中の2つの部分を含む。第2の核酸セットは、典型的には、少なくとも10、好ましくは20、および好ましくは30塩基(ヌクレオチド)長の核酸配列を含む。別の実施形態では、核酸配列は、多くとも500塩基対、好ましくは多くとも100塩基対、さらに好ましくは多くとも50塩基対の長さであり得る。好ましい実施形態では、第2の核酸セットは、17〜25塩基対の核酸配列を含む。一実施形態では、第2の核酸配列セットの少なくとも100、80%または50%が上記の長さを有する。好ましくは、異なる核酸はいかなる重複配列も有さず、例えば核酸の少なくとも100%、90%、80%または50%が、少なくとも5個の連続したヌクレオチドにわたって同じ配列を有さない。
第2の核酸セットが「指標」として作用することを考慮すると、同じ第2の核酸セットを、特徴の異なるサブグループを表すさまざまな第1の核酸セットと共に使用することができ、すなわち、第2の核酸セットは、異なる特徴に関連する染色体相互作用を同定するために使用することができる核酸の「ユニバーサル(universal)」コレクションであり得る。
第1の核酸セット
第1の核酸セットは、通常、乳がんを有する個体由来である。第1の核酸は、本明細書に記載の第2の核酸セットの特徴および特性のいずれかを有することができる。第1の核酸セットは、通常、本明細書に記載の治療および処理、特にEpiSwitch(商標)の架橋および切断工程を受けた個体由来のサンプルである。典型的には、第1の核酸セットは、個体から採取されたサンプル中に存在する染色体相互作用のすべて、または少なくとも80%もしくは50%を表す。
典型的には、核酸の第1のセットは、第2の核酸セットによって表される染色体相互作用と比較して、第2の核酸セットによって表される遺伝子座または遺伝子にわたる染色体相互作用のより小さい集団を表す、すなわち第2の核酸セットは遺伝子座または遺伝子の規定セットにおける相互作用のバックグラウンドまたは指標セットを表す。
核酸ライブラリー
本明細書に記載の核酸集団のタイプのいずれかは、そのタイプ、例えば「第1」または「第2」の核酸の少なくとも200、少なくとも500、少なくとも1000、少なくとも5000または少なくとも10000の異なる核酸を含むライブラリーの形態で存在し得る。そのようなライブラリーは、アレイに結合された形態であり得る。
ハイブリダイゼーション
本発明は、第1の核酸セットおよび第2の核酸セットからの全体的または部分的に相補的な核酸配列がハイブリダイズ可能となる手段を必要とする。一実施形態では、第1の核酸セットのすべてを第2の核酸セットのすべてと、単一のアッセイ、すなわち単一のハイブリダイゼーション工程において接触させる。しかしながら、任意の適切なアッセイを使用することができる。
標識された核酸およびハイブリダイゼーションのパターン
本明細書に記載の核酸は、好ましくは、成功したハイブリダイゼーションの検出を補助するフルオロフォア(蛍光分子)または放射性標識のような独立した標識を用いて標識することができる。特定の標識は、UV光の下で検出することができる。例えば本明細書に記載のアレイ上のハイブリダイゼーションのパターンは、2つのサブグループ間のエピジェネティック染色体相互作用の差異を表し、したがって、エピジェネティック染色体相互作用を比較し、どのエピジェネティック染色体相互作用が本発明の集団のサブグループに特異的であるかを判定するプロセスを提供する。
「ハイブリダイゼーションのパターン」という用語は、第1の核酸セットと第2の核酸セットとの間のハイブリダイゼーションの有無、すなわち、第1セットからのどの特異的核酸が第2セットからのどの特異的核酸とハイブリダイズするかを広範囲に含み、任意の特定のアッセイもしくは技術、または「パターン」が検出され得る表面もしくはアレイを有する必要性に限定されない。
特定の特徴を持つサブグループの選択
本発明は、個体において乳がんに関連する特徴の有無を判定するために、典型的には5〜20または5〜500種のそのような相互作用、好ましくは20〜300または50〜100種の相互作用の有無を検出する工程を含むプロセスを提供する。好ましくは、染色体相互作用は、本明細書に記載の遺伝子のいずれかにおけるものである。一実施形態では、型付けされる染色体相互作用は、表9の核酸によって表されるものである。表9の「検出されたループ」と題された列は、各プローブによってどのサブグループ(乳がんまたは対照)が検出されたかを示す。図からわかるように、本発明のプロセスは、試験の一部として、乳がんサブグループおよび/または対照サブグループ(非乳がん)のいずれかを検出することができる。
被験個体
被験個体が由来する種の例は、本明細書に記載されている。さらに、本発明の方法における被験個体は、何らかのプロセスで選択されていてよい。例えば、個体は女性であってよい。
好ましい遺伝子領域、遺伝子座、遺伝子および染色体相互作用
本発明のすべての態様のための、好ましい遺伝子領域、遺伝子座、遺伝子および染色体相互作用が表9に記載されている。典型的には、本発明のプロセスでは、染色体相互作用は、表9に列挙された関連遺伝子の少なくとも1、2、3、4、5、6、7または8種から検出される。好ましくは、表9のプローブ配列によって表される関連する特異的染色体相互作用の少なくとも1、2、3、4、5、6、7または8種の有無が検出される。疾患関連領域は、本明細書に記載の遺伝子のいずれかの上流または下流、例えば、コード配列から50kb上流または20kb下流にあり得る。
本発明のすべての態様のための、好ましい遺伝子領域、遺伝子座、遺伝子および染色体相互作用は他の表にも記載されている。典型的には、本発明のプロセスでは、染色体相互作用は、例えばマーカーセット2または3にについて表に列挙された関連遺伝子の少なくとも1、2、3、4、5、6、7または8種から検出される。好ましくは、表中のプローブ配列によって表される関連する特異的染色体相互作用の少なくとも1、2、3、4、5、6、7または8種の有無が検出される。疾患関連領域は、本明細書に記載の遺伝子のいずれかの上流または下流、例えば、コード配列から50kb上流または20kb下流にあり得る。
一実施形態では、遺伝子座(染色体相互作用が検出される遺伝子および/または場所を含む)は、CTCF結合部位を含み得る。これは、転写リプレッサーCTCFに結合することができる任意の配列である。その配列は、その遺伝子座に1、2または3コピー存在し得る配列CCCTCからなるか、またはそれを含み得る。CTCF結合部位配列は、配列CCGCGNGGNGGCAG(IUPAC表記法)を含み得る。CTCF結合部位は、染色体相互作用の少なくとも100、500、1000または4000塩基以内または表9に示されるいずれかの染色体領域内にあり得る。CTCF結合部位は、染色体相互作用の少なくとも100、500、1000または4000塩基以内、または例えばマーカーセット2もしくは3についての任意の表に示されるいずれかの染色体領域内にあり得る。
一実施形態では、検出される染色体相互作用は、表9に示される遺伝子領域のいずれかに存在する。連結された核酸が本プロセスで検出される場合、表9のプローブ配列のいずれかに示される配列が検出され得る。別の実施形態では、検出される染色体相互作用は、例えばマーカーセット2または3について他の表に示される遺伝子領域のいずれかに存在する。連結核酸が本プロセスで検出される場合、例えばマーカーセット2または3についての表中のプローブ配列のいずれかに示される配列が検出され得る。
したがって典型的には、プローブの両方の領域由来(すなわち、染色体相互作用の両方の部位由来)の配列を検出可能である。好ましい実施形態では、任意の表に示されるプローブと同一または相補的な配列を含むか、またはそれからなるプローブが本プロセスにおいて使用される。いくつかの実施形態では、表に示されるプローブ配列のいずれかと相同である配列を含むプローブが使用される。
本明細書に提供される表
表9は、乳がんに関連する染色体相互作用を表すプローブ(Episwitch(商標)マーカー)データおよび遺伝子データを示す。他のプローブおよび遺伝子データは、例えばマーカーセット2または3についての他の表に示されている。プローブ配列は、染色体相互作用において一体となる遺伝子領域の両部位から生成された連結産物を検出するために使用できる配列を示し、すなわち、このプローブは、連結産物中の配列に相補的な配列を含む。第1の2セットの開始−終結位置はプローブ位置を示し、第2の2セットの開始−終結位置は関連する4kb領域を示す。プローブデータの表には、以下の情報が提供される。
−HyperG_Stats:超幾何濃縮のパラメータに基づいて、遺伝子座における有意なEpiSwitch(商標)マーカーの数を見出す確率についてのp値
−総プローブ数:遺伝子座において試験されたEpiSwitch(商標)コンフォメーションの総数
−有意なプローブ数:遺伝子座において統計的に有意であることが判明したEpiSwitch(商標)コンフォメーションの数
−FDR HyperG:多重検定(偽発見率)により補正された超幾何P値
−有意パーセント:遺伝子座において試験されたマーカーの数に対する有意なEpiSwitch(商標)マーカーのパーセンテージ
−logFC:エピジェネティック比(FC)の底を2とする対数
−平均発現:すべてのアレイとチャネルにわたるプローブの平均log2発現
−T:調整t統計量
−p値:生p値
−調整p値:調整されたp値またはq値
−B−B統計量(ロッズ(lods)またはB)は、その遺伝子が差次的に発現される対数オッズ(log−odds)である。
−FC−非対数倍数変化
−FC_1−ゼロを中心とした非対数倍数変化
−LS−FC_1値に関連するバイナリ値。FC_1の値が−1.1より小さい場合は−1に設定され、FC_1の値が1.1より大きい場合は1に設定される。それらの値の間ではこの値は0である。
表9は、関連する染色体相互作用が起こることが判明した遺伝子を示す。他の表は同様のデータを示す。遺伝子座表のp値は、HyperG_Stats(超幾何濃縮のパラメータに基づいて遺伝子座における有意なEpiSwitch(商標)マーカーの数を見出す確率についてのp値)と同じである。
プローブは、Taq1部位から30bp離して設計される。PCRの場合、PCRプライマーも、連結産物を検出するように設計されているが、Taq1部位からのそれらの位置は変動する。
プローブの位置:
開始1−断片1のTaqI部位の30塩基上流
終結1−断片1のTaqI制限部位
開始2−断片2のTaqI制限部位
終結2−断片2のTaqI部位の30塩基下流
4kb配列の位置:
開始1−断片1のTaqI部位の4000塩基上流
終結1−断片1のTaqI制限部位
開始2−断片2のTaqI制限部位
終結2−断片2のTaqI部位の4000塩基下流
表10および他の表は、上位PCRマーカーそれぞれについて示す:GLMNET−lasso全体またはelastic−net正則化をフィッティングするための手順。ラムダを0.5に設定(elastic−net)
サンプル調製および染色体相互作用検出のための好ましい実施形態
サンプルを調製し、染色体コンフォメーションを検出する方法を、本明細書に記載する。これらの方法の最適化された(非従来的な)バージョンを、例えばこの節に記載のように使用することができる。
典型的には、サンプルは少なくとも2×10個の細胞を含む。サンプルは最大5x10個の細胞を含むことができる。一実施形態では、サンプルは、2×10〜5.5×10個の細胞を含む。
染色体座に存在するエピジェネティック染色体相互作用の架橋が本明細書に記載される。これは、細胞溶解が起こる前に行うことができる。細胞溶解は、3〜7分間、例えば4〜6分または約5分間行うことができる。いくつかの実施形態では、細胞溶解は、少なくとも5分間および10分間未満行われる。
制限酵素によるDNA消化が、本明細書に記載される。典型的には、DNA制限は約55℃〜約70℃、例えば約65℃において約10〜30分間、例えば約20分間行われる。
好ましくは、4000塩基対までの平均断片サイズを有する連結DNAの断片を生じるフリークエントカッター制限酵素が使用される。任意に、制限酵素は、約200〜300塩基対、例えば約256塩基対の平均断片サイズを有する連結DNA断片をもたらす。一実施形態では、典型的な断片サイズは、200〜4000塩基対、例えば400〜2,000または500〜1,000塩基対である。
EpiSwitch法の一実施形態では、DNA沈殿工程は、DNA制限消化工程とDNA連結工程との間では行われない。
DNAの連結が本明細書に記載される。典型的には、DNAの連結は5〜30分間、例えば約10分間行われる。
サンプル中のタンパク質は酵素的に、例えばプロテイナーゼ、任意にプロテイナーゼKを用いて消化することができる。タンパク質は約30分〜1時間、例えば約45分間酵素消化することができる。一実施形態では、タンパク質の消化、例えばプロテイナーゼK消化後に架橋逆転またはDNAフェノール抽出工程は存在しない。
一実施形態では、PCR検出は、好ましくは連結核酸の有/無についてのバイナリ読出しにより、連結核酸の単一コピーを検出することができる。
本発明のプロセスおよび使用
本発明のプロセスは、さまざまなやり方で記載することができる。本発明の方法は、連結核酸を作製する方法であって、(i)染色体相互作用において一体となる染色体領域をインビトロで架橋する工程、(ii)前記架橋DNAに切断または制限消化切断を施す工程、および(iii)前記架橋、切断されたDNA末端を連結して、連結核酸を形成する工程を含み、連結核酸の検出が遺伝子座における染色体の状態の判定に使用することができ、好ましくは、
−前記遺伝子座が、表9に記載の遺伝子座、領域または遺伝子のいずれかであり得、
−および/または前記染色体相互作用が、本明細書中に記載の、または表9に開示のプローブのいずれかに対応する染色体相互作用のいずれかであり得、および/または
−前記連結産物が、(i)表9に開示のプローブ配列のいずれかと同一であるか、または相同である配列;または(ii)(ii)に相補的な配列を有するか、または含む方法として記載することができる。
本発明のプロセスは、集団内の異なるサブグループを表す染色体状態を検出するプロセスであって、ゲノムの規定されたエピジェネティックに活性な(疾患関連)領域内における染色体相互作用の有無を判定する工程を含み、好ましくは
−前記サブグループが、乳がんの有無によって規定され、および/または
−前記染色体状態が、表9に記載の任意の遺伝子座、領域または遺伝子におけるものであり得、および/または
−前記染色体相互作用が、表9に記載のもの、またはその表に開示のプローブのいずれかに対応するもののいずれかであり得る方法として記載することができる。
本発明は、表9に記載の任意の遺伝子座、遺伝子または領域における染色体相互作用を検出する工程を含む。本発明は、染色体相互作用を検出するための本明細書に記載の核酸およびプローブの使用、例えば、少なくとも1、2、4、6または8種の異なる遺伝子座または遺伝子における染色体相互作用を検出するための少なくとも1、2、4、6または8種のそのような核酸またはプローブの使用を含む。本発明は、表10に列挙されたプライマーもしくはプライマー対のいずれかを用いるか、または本明細書に記載のこれらのプライマーの変異体(プライマー配列を含むか、またはこれらのプライマー配列の断片および/またはホモログを含む配列)を用いる染色体相互作用の検出を含む。
特定の実施形態では、
−遺伝子座は、例えば、マーカーセット2または3についての任意の表に記載の遺伝子座、領域または遺伝子のいずれかであり得、
−および/または染色体相互作用は、本明細書に記載の染色体相互作用、または例えばマーカーセット2または3についての任意の表に開示のプローブのいずれかに対応するものであり得、および/または
−連結産物は、(i)例えばマーカーセット2または3についての任意の表に開示のプローブ配列のいずれかと同一もしくは相同である配列、;または(ii)(ii)に相補的な配列、を有するか、または含み得る。
本発明のプロセスは、集団内の異なるサブグループを表す染色体状態を検出するプロセスであって、ゲノムの規定されたエピジェネティックに活性な(疾患関連)領域内における染色体相互作用の有無を判定する工程を含み、好ましくは
−前記サブグループが、乳がんの有無によって規定され、および/または
−前記染色体状態が、例えばマーカーセット2または3についての任意の表に記載の任意の遺伝子座、領域または遺伝子におけるものであり得、および/または
−前記染色体相互作用が、例えばマーカーセット2または3についての任意の表に記載のもの、またはその表に開示のプローブのいずれかに対応するもののいずれかであり得る方法として記載することができる。
本発明は、例えばマーカーセット2または3についての任意の表に記載の任意の遺伝子座、遺伝子または領域における染色体相互作用を検出する工程を含む。本発明は、染色体相互作用を検出するための本明細書に記載の核酸およびプローブの使用、例えば、少なくとも1、2、4、6または8種の異なる遺伝子座または遺伝子における染色体相互作用を検出するための少なくとも1、2、4、6または8種のそのような核酸またはプローブの使用を含む。本発明は、例えばマーカーセット2もしくは3についての任意の表に列挙されたプライマーもしくはプライマー対のいずれかを用いるか、または本明細書に記載のこれらのプライマーの変異体(プライマー配列を含むか、またはこれらのプライマー配列の断片および/またはホモログを含む配列)を用いる、染色体相互作用の検出を含む。
新しい治療を同定するための本発明の方法の使用
染色体相互作用に関する知識は、状態の新しい治療法を同定するために使用することができる。本発明は、乳がんのための新しい治療剤を同定または設計するために、本明細書で定義される染色体相互作用の方法および使用を提供する。
ホモログ
ポリヌクレオチド/核酸(例えば、DNA)配列のホモログを、本明細書において言及する。そのようなホモログは、典型的には、少なくとも70%の相同性、好ましくは少なくとも80%、少なくとも85%、少なくとも90%、少なくとも95%、少なくとも97%、少なくとも98%または少なくとも99%の相同性を、例えば、少なくとも10、15、20、30、100またはそれ以上の連続したヌクレオチドの領域にわたって、または染色体相互作用に関与する染色体領域に由来する核酸部分にわたって有する。相同性は、ヌクレオチド同一性(時に「ハードホモロジー(hard homology)」と称される)に基づいて計算することができる。
したがって、特定の実施形態では、ポリヌクレオチド/核酸(例えば、DNA)配列のホモログは、配列同一性のパーセンテージを参照して本明細書で言及される。典型的にはそのようなホモログは、少なくとも70%の配列同一性、好ましくは少なくとも80%、少なくとも85%、少なくとも90%、少なくとも95%、少なくとも97%、少なくとも98%または少なくとも99%の配列同一性を、例えば、少なくとも10、15、20、30、100またはそれ以上の連続したヌクレオチドの領域にわたって、または染色体相互作用に関与する染色体領域に由来する核酸部分にわたって有する。
例えば、UWGCGパッケージは、(例えばそのデフォルト設定で使用される)相同性および/または%配列同一性を計算するために使用できるBESTFITプログラムを提供する(Devereuxら(1984)Nucleic Acids Research 12、p387−395)。例えばAltschul S.F.(1993)J MoI Evol 36:290−300;Altschul,S,F et al(1990)J MoI Biol 215:403−10に記載されているように、PILEUPおよびBLASTアルゴリズムを用いて、相同性および/または配列同一性%を計算することができ、および/または、配列を整列させることができる((通常はそれらのデフォルト設定で)等価または対応する配列の同定)。
BLAST分析を実行するためのソフトウェアは、National Center for Biotechnology Informationを通じて公的に入手可能である。このアルゴリズムは、データベース配列中の同じ長さの文字列とアライメントしたときに、いくつかの正の値の閾値スコアTと一致するか、またはこれを満たすクエリ配列中の長さWの短い文字列を特定することによって、高いスコア配列対(HSP)を最初に特定する工程を含む。Tは近傍文字列スコア閾値と呼ばれる(Altschulら、上記)。これらの最初の近傍文字列ヒットは、それらを含むHSPを見つけるための検索を開始するための種として機能する。文字列ヒットは、累積アライメントスコアを増加させることができる限り、各配列に沿って両方向に伸長される。各方向の文字列ヒットの伸長は、累積アライメントスコアが最大達成値から量Xだけ下落した時、1つまたは複数のネガティブスコアリング残基アラインメントの蓄積のために、累積スコアがゼロ以下になる時、またはいずれかの配列の末端に到達した時に停止される。BLASTアルゴリズムパラメータW5 TおよびXは、アライメントの感度および速度を決定する。BLASTプログラムは、デフォルトとして、ワード長(W)が11、BLOSUM62スコアリング行列(HenikoffおよびHenikoff(1992)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 89:10915−10919参照)アライメント(B)が50、期待値(E)が10、M=5、N=4、および両方の鎖の比較をデフォルトとして使用する。
BLASTアルゴリズムは、2つの配列間の類似性の統計分析を行い、例えば、Karlin and Altschul(1993)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 90:5873−5787を参照されたい。BLASTアルゴリズムによって提供される類似性の1つの尺度は、2つのポリヌクレオチド配列間の一致が偶然に起こる確率の指標を提供する最小和確率(P(N))である。例えば、第1の配列と第2の配列との比較における最小和確率が約1未満、好ましくは約0.1未満、より好ましくは約0.01未満、最も好ましくは約0.001未満である場合、配列はもう一方の配列と類似していると考えられる。
相同配列は、典型的には1、2、3、4またはそれ以上の塩基、例えば10、15または20塩基未満(ヌクレオチドの置換、欠失または挿入であり得る)で異なる。これらの変化は、相同性および/または配列同一性%の計算に関して上記の領域のいずれかにわたって測定することができる。
アレイ
第2の核酸セットはアレイに結合されていてもよく、一実施形態では、アレイに結合された少なくとも15,000、45,000、100,000または250,000個の異なる第2の核酸があり、これらは好ましくは少なくとも300、900、2000または5000の遺伝子座において表される。一実施形態では、第2の核酸の異なる集団のうちの1または複数、またはすべてが、アレイの2以上の異なる領域に結合され、アレイ上で実質的に繰り返され、エラー検出を可能にする。アレイは、Agilent SurePrint G3 Custom CGHマイクロアレイプラットフォームに基づいていてよい。アレイへの第1の核酸の結合の検出は、二色システムによって行うことができる。
治療剤
治療剤が本明細書に記載される。本発明は、特定の個体、例えば本発明のプロセスによって同定された個体において、乳がんの予防または治療に使用するための薬剤を提供する。これは、治療有効量の薬剤を必要とする個体に投与する工程を含み得る。本発明は、特定の個体において乳がんを予防または治療するための薬剤の製造における前記薬剤の使用を提供する。
好ましい治療剤は、がん細胞の増殖を妨害するために使用される細胞傷害性薬物である。乳がんを治療するために一般的に使用される多数の異なる化学療法薬がある。これらには、シクロホスファミド、エピルビシン、フルオロウラシル(5FU)、メトトレキサート、マイトマイシン、ミトザントロン、ドキソルビシン、ドセタキセル(タキソテール)およびゲムシタビン(ジェムザール)が含まれる。通常、患者には約3種類の化学療法薬が併用される。この治療剤は、がん細胞の増殖を引き起こすホルモンのレベルを低下させることができる。ホルモン療法に使用されるさまざまな薬物には、アナストロゾール(アリミデックス)、エキセメスタン(アロマシン)、レトロゾール(フェマーラ)およびタモキシフェンが含まれる。治療剤は、癌性細胞間の相互作用を妨害し、それによって細胞分裂および増殖を停止させる薬物などの生物学的療法であることができる。生物学的療法に一般的に使用される薬物には、ハーセプチン(トラスツズマブ)、ラパチニブ(タイバーブ)、ペルツズマブ(パージェタ)およびエベロリムス(アフィニトール)が含まれる。
薬剤は、薬剤の性質に応じて製剤化される。薬剤は、該薬剤と医薬として許容される担体または希釈剤とを含有する医薬組成物の形態で提供される。適切な担体および希釈剤には、等張性生理食塩水、例えばリン酸緩衝化生理食塩水が含まれる。典型的な経口投薬組成物には、錠剤、カプセル、溶液および懸濁液が含まれる。薬剤は、非経口、静脈内、筋肉内、皮下、経皮または経口投与用に製剤化することができる。
薬剤の用量は、さまざまなパラメータ、特に使用される物質、治療されるべき個体の年齢、体重および状態、投与経路、および必要とされる投薬計画に応じて決定することができる。医師は、任意の特定の薬剤の必要な投与経路および投薬量を決定することができる。しかしながら、適切な用量は、例えば1日当たり1〜3回服用されるように、0.1〜100mg/kg体重、例えば1〜40mg/kg体重であってもよい。
本明細書に記載の物質の形態
本明細書に記載の核酸または治療剤などの物質のいずれかは、精製または単離された形態であり得る。それらは、自然界に見出されるものとは異なる形態であってもよく、例えば、他の物質との天然には生じない組み合わせで存在してもよい。核酸(本明細書で規定される配列の部分を含む)は、天然に見出される配列とは異なる、例えば、相同性に関する節に記載されるように配列中に少なくとも1、2、3、4つまたはそれ以上のヌクレオチド変化を有する配列を有してもよい。核酸は、5’または3’末端に異種配列を有することができる。核酸は、天然に見出されるものと化学的に異なるものであってもよく、例えば、何らかの方法で修飾されてもよいが、ワトソン−クリック塩基対形成が依然として可能であることが好ましい。適切な場合、核酸は、二本鎖または一本鎖形態で提供される。本発明は、本明細書において言及される特異的核酸配列のすべてを一本鎖または二本鎖形態で提供し、したがって、開示される任意の配列に対する相補鎖を含む。
本発明はまた、乳がんに関連する染色体相互作用の検出または乳がんの診断を含む、本発明の任意のプロセスを実施するためのキットを提供する。このようなキットは、本発明のプロセスによって生成された連結核酸を検出することができる薬剤のような、関連する染色体相互作用を検出することができる特異的結合剤を含むことができる。キット中に存在する好ましい薬剤には、例えばPCR反応において連結核酸を増幅することができる、本明細書に記載のように連結核酸またはプライマー対にハイブリダイズすることができるプローブが含まれる。
本発明はまた、関連する染色体相互作用を検出することができるデバイスを提供する。このデバイスは、好ましくは、本明細書に記載の任意のこのような薬剤、プローブまたはプライマー対のような、染色体相互作用を検出することができる任意の特異的結合剤、プローブまたはプライマー対を含む。
検出方法
一実施形態では、染色体相互作用に関連する連結配列の定量的検出は、PCR反応中に活性化すると検出可能なプローブを用いて行われ、前記連結配列は、エピジェネティック染色体相互作用において一体となる2つの染色体領域からの配列を含み、前記方法は、PCR反応の間に前記連結配列を前記プローブと接触させ、前記プローブの活性化の程度を検出する工程を含み、前記プローブは前記連結部位に結合する。この方法は、典型的には、二重標識蛍光加水分解プローブを使用して、MIQEに準拠した様式で特定の相互作用の検出を可能にする。
プローブは、一般に、不活性な状態と活性な状態とを有する検出可能な標識で標識され、活性化された場合にのみ検出される。活性化の程度は、PCR反応において存在する鋳型(連結産物)の程度に関連する。検出は、PCRの全体または一部の間、例えば、PCRサイクルの少なくとも50%または80%の間に行うことができる。
プローブは、オリゴヌクレオチドの一端に共有結合したフルオロフォアと、ヌクレオチドの他端に結合したクエンチャーとを含むことができ、フルオロフォアの蛍光がクエンチャーによって消光される。一実施形態では、フルオロフォアはオリゴヌクレオチドの5’末端に結合し、クエンチャーはオリゴヌクレオチドの3’末端に共有結合している。本発明の方法に使用できるフルオロフォアには、FAM、TET、JOE、ヤキマイエロー、HEX、シアニン3、ATTO 550、TAMRA、ROX、テキサスレッド、シアニン3.5、LC610、LC640、ATTO647N、シアニン5、シアニン5.5およびATTO680が含まれる。適切なフルオロフォアと共に使用することができるクエンチャーには、TAM、BHQ1、DAB、Eclip、BHQ2およびBBQ650が含まれ、任意に前記フルオロフォアはHEX、テキサスレッドおよびFAMから選択される。フルオロフォアとクエンチャーの好ましい組み合わせには、FAMとBHQ1、およびテキサスレッドとBHQ2が含まれる。
qPCRアッセイにおけるプローブの使用
本発明の加水分解プローブは、典型的には濃度が一致する陰性対照により温度勾配最適化される。好ましくは、単一工程PCR反応が最適化される。より好ましくは、標準曲線が計算される。連結配列の接合部をまたいで結合する特異的プローブを用いる利点は、連結配列に対する特異性が、ネステッドPCRアプローチを使用することなく達成され得ることである。本明細書に記載の方法は、低コピー数標的の正確かつ的確な定量化を可能にする。標的連結配列は、温度勾配最適化の前に精製、例えばゲル精製することができる。標的連結配列を配列決定することができる。好ましくは、PCR反応は、約10ng、または5〜15ng、または10〜20ng、または10〜50ng、または10〜200ngの鋳型DNAを用いて行われる。フォワードプライマーおよびリバースプライマーは、一方のプライマーが連結DNA配列中に表される染色体領域の1つの配列に結合し、他方のプライマーが連結DNA配列中に表される他の染色体領域に、例えば、前記配列に相補的であることによって結合するように設計される。
連結DNA標的の選択
本発明は、本明細書で定義されるPCR法で使用するためのプライマーおよびプローブを選択する工程であって、連結配列に結合して増幅するそれらの能力に基づいてプライマーを選択すること、および結合する標的配列の特性、特に、標的配列の湾曲に基づきプローブ配列を選択することを含む工程を含む。
プローブは、典型的には、制限部位にまたがる並置された制限断片である連結配列に結合するように設計/選択される。本発明の一実施形態では、特定の染色体相互作用に関連する連結配列候補の予測湾曲が、例えば本明細書で参照される特定のアルゴリズムを用いて計算される。湾曲は、ヘリカルターン当たりの角度、例えば10.5°/ヘリカルターンとして表すことができる。連結配列は、連結配列が少なくとも5°/ヘリカルターン、典型的には少なくとも10°、15°または20°/ヘリカルターン、例えば5°〜20°/ヘリカルターンの湾曲傾向ピークスコアを有する場合に標的とするように選択される。好ましくは、ヘリカルターン当たりの湾曲傾向スコアは、連結部位の上流および/または下流の20〜400塩基など、少なくとも20、50、100、200または400塩基について計算される。したがって、一実施形態では、連結産物中の標的配列は、これらのレベルの湾曲のいずれかを有する。標的配列は、最低の熱力学的構造自由エネルギーに基づいて選択することもできる。
特定の実施形態
特定の実施形態では、IGFBP3における染色体相互作用は、型付け/検出されない。
特定の実施形態では、本明細書に記載の遺伝子のいずれかにおける染色体相互作用は、型付け/検出されない:一実施形態では、以下の遺伝子のいずれかは型付け/検出されない:
BCAS1、ZNF217、TSHZ2、SUMO1P1、MIR4756、BCAS3、TBX2、C17orf82、TBX4、BCA54、LINC00651、UBE2V1、TMEM189、CEBPB、LOC284751、PTPNI、MIR645、FAM65C PARD68、ADNP、LINC00494、PREX1、ARFGEF2、CSE1L、PDE4DIP、SEC22B、NOTCH2NL NBP10、HFE2,TXNIP、POLR3GL、ANKRD34A、LIX1L、RBM8A、GNRHR2、PEX11B、ITGA10、ANKRD35、PIAS3、NUDTI7、POLR3C、RNF115、CD160、PDZK1、GPR89A、ZNF334。OCSTAMP、SLC13A3、TP53RK、SLC2A10、EYA2、MIR3616、ZMYND8、L0C100131496、DLG1、MIR4797、DLG1−AS1、BDH1、LOC22072;9、KIAA0226、MIR922、FYTTDl、LRCH3、IQCG、RPL35A、LMLN、ANKRD18DP、DDX59、CAMSAP2、GPR25、C1orf106、KIF21B、CACNA15、ASCLS、TMEM9、IGFN1、PKP1、TNN2、LAD1、TNNI1、PHLDA3、NCOA1、PTRHD1、CENPO、ADCY3、DNAJC27、DNAJC27−AS1、EFR3B。POMC、DNMT3A、MIR1301、DTNB、SPON2、LOC100130872、CTBP1、CTBP1−AS1、MAEA、UVSSA、CRIPAK、FAM53A、SLBP、TMEM129、TACC3、FGFR3、LETM1、WHSC1、SCARNA22、WHSC2、MIR943、C4orf48、NAT8L、POLN、HAUS3、MXD4、MIR4800、ZFYVE28、LOC402160、RNF4、LOC1OO506190、C9orf50、NTMT1、ASB6、PRRX2、PTGES、TOR1B、TOR1A、C9orf78、USP20、FNBP1、GPR107、NC51、ASS1。
一実施形態では、染色体内相互作用のみが型付け/検出され、(異なる染色体間の)染色体外相互作用は型付け/検出されない。
刊行物
本明細書に記載のすべての刊行物の内容は、参照により本明細書中に組み込まれ、本発明に関連する特徴をさらに規定するために使用することができる。
特定の実施形態
EpiSwitch(商標)プラットフォーム技術は、遺伝子座における正常状態と異常状態との間の調節変化のエピジェネティックな調節シグネチャーを検出する。EpiSwitch(商標)プラットフォームは、染色体コンフォメーションシグネチャーとしても知られているヒト染色体の調節的高次構造に関連する遺伝子調節の基本的なエピジェネティックレベルを同定およびモニターする。染色体シグネチャーは、遺伝子調節解除のカスケードにおける明確な主要工程である。それらは、DNAメチル化およびRNAプロファイリングのような後期エピジェネティックバイオマーカー、および遺伝子発現バイオマーカーを利用するバイオマーカープラットフォームに対して、独特の利点のセットを有する高次バイオマーカーである。
EpiSwitch(商標)アレイアッセイ
カスタムEpiSwitch(商標)アレイスクリーニングプラットフォームは、15K、45K、100K、および250Kの4種の密度で独自の染色体コンフォメーションを持ち、各キメラ断片がアレイ上で4回反復され、有効密度はそれぞれ60K、180K、400K、および100万になる。
カスタム設計のEpiSwitch(商標)アレイ
15KのEpiSwitch(商標)アレイは、EpiSwitch(商標)バイオマーカーディスカバリー技術を使用して調べた約300の遺伝子座を含む全ゲノムをスクリーニングすることができる。EpiSwitch(商標)アレイは、Agilent SurePrint G3 Custom CGH マイクロアレイプラットフォーム上に構築されており、この技術は、4種の密度、60K、180K、400K、および100万のプローブを提供する。各EpiSwitch(商標)プローブは4連で表示されるため、アレイ当たりの密度は15K、45K、100K、250Kに減少し、再現性の統計的評価が可能になる。遺伝子座当たりの調べるEpiSwitch(商標)マーカー候補の平均数は50であり、調査できる遺伝子座の数は300、900、2000、および5000である。
EpiSwitch(商標)カスタムアレイパイプライン
EpiSwitch(商標)アレイは、EpiSwitch(商標)ライブラリー生成後にCy5で標識されたサンプルの1つのセットと、Cy3で標識された比較/分析されるサンプル(対照)のもう1つのセットとの2色システムである。アレイは、Agilent SureScanスキャナーを使用してスキャンされ、得られた特徴はAgilent Feature Extractionソフトウェアを使用して抽出される。その後、データはRでEpiSwitch(商標)アレイ処理スクリプトを使用して処理される。このアレイは、RでのBioconductor:Limma*の標準2色パッケージを使用して処理される。アレイの正規化は、Limma*のアレイ内正規化機能を使用して行い、これは、オンチップのAgilent陽性対照およびEpiSwitch(商標)陽性対照に対して行われる。データはAgilent Flagコールに基づいてフィルタリングされ、Agilent対照プローブは削除され、技術的複製プローブはLimma*を使用して解析するために平均化される。プローブは、比較される2つのシナリオの間の差異に基づいてモデル化され、偽発見率を使用して補正される。さらなるスクリーニングのために、変動係数(CV)≦30%で、≦−1.1または≧1.1であり、p≦0.1FDRのp値を有するプローブが使用される。プローブセットを減らすために、RでFactorMineRパッケージを使用して、多因子分析がさらに実行される。
*注:LIMMAは、マイクロアレイ実験における差次的発現を評価するための線形モデルおよび経験ベイズ法である。Limmaは、マイクロアレイまたはRNA−Seqから生じる遺伝子発現データの解析用のRパッケージである。
プローブのプールは、最終的なピッキングのための調整p値、FCおよび<30%のCV(任意のカットオフ点)のパラメータに基づいて最初に選択される。さらなる解析および最終リストは、最初の2つのパラメータ(調整p値;FC)のみに基づいて導かれる。
本明細書に記載の遺伝子
TSPYL5−TSPY様5
SRD5A1−ステロイド5α−レダクターゼ1
MAP3K1−マイトジェン活性化プロテインキナーゼキナーゼキナーゼ1
VAV3−vavグアニンヌクレオチド交換因子3
ATM−ATMセリン/スレオニンキナーゼ
SLC16A10−溶質輸送体ファミリー16メンバー10
ME3−リンゴ酸酵素3
本発明は、以下の非限定的な例によって例示される。
例1
統計的パイプライン
EpiSwitch(商標)スクリーニングアレイを、EpiSwitch(商標)PCRプラットフォームに転換するための高い値のEpiSwitch(商標)マーカーを選択するために、RのEpiSwitch(商標)解析パッケージを使用して処理する。
工程1
プローブは、修正線形回帰モデルの産物である補正p値(偽発見率、FDR)に基づいて選択される。p値≦0.1より下のプローブが選択され、その後、それらのエピジェネティック比(ER)によってさらに縮小され、プローブERは、さらなる解析のために≦−1.1または≧1.1で選択されなければならない。最後のフィルターは変動係数(CV)であり、プローブは≦0.3より下でなければならない。
工程2
統計リストの上位40種のマーカーは、PCR翻訳のためのマーカーとして選択するために、それらのERに基づいて選択される。最も高い負のER負荷を有する上位20種のマーカーおよび最も高い正のER負荷を有する上位20種のマーカーによりリストを形成する。
工程3
工程1から得られたマーカーである統計的に有意なプローブは、超幾何濃縮(HE)を用いた濃縮解析のベースを形成する。この解析は、有意なプローブリストからのマーカーの縮小を可能にし、工程2のマーカーと併せて、EpiSwitch(商標)PCRプラットフォームに転換されるプローブのリストを形成する。
統計プローブはHEによって処理され、どの遺伝子位置が統計的に有意なプローブの濃縮を有するかを判定し、どの遺伝子位置がエピジェネティックな差の中心であるかが示される。
補正p値に基づく最も有意な濃縮遺伝子座を、プローブリストの生成のために選択する。p値が0.3または0.2より下の遺伝子位置を選択する。これらの遺伝子位置にマッピングされた統計的プローブは、工程2からのマーカーと共に、EpiSwitch(商標)PCR転換のための高い値のマーカーを形成する。
アレイの設計と処理
アレイ設計
1.遺伝子座を、SIIソフトウェア(現在v3.2)を使用して次のように処理する:
a.これらの特異的遺伝子座においてゲノムの配列(50kb上流および20kb下流の遺伝子配列)を抜き出す。
b.この領域内の配列がCCsに関与する確率を規定する
c.特異的REを使用して配列を切断する。
d.どのような制限断片が特定の方向に相互作用する可能性が高いかを判定する
e.異なるCCsが相互に作用する可能性をランク付けする。
2.アレイのサイズ、したがって利用可能なプローブ位置の数(x)を決定する
3.x/4の相互作用を抜き出す。
4.各相互作用に対して、パート1の制限部位まで30bpの配列を、パート2の制限部位まで30bpの配列を規定する。これらの領域が繰り返しではないことを確認し、繰り返しであれば除外してリスト上の次の相互作用を選ぶ。両方の30bpを接合して、プロ−ブを規定する。
5.x/4プローブと規定された対照プローブのリストを作成し、4回複製してアレイ上に作り出されるリストを作成する
6.カスタムCGHアレイのAgilent Sure designウェブサイトにプローブリストをアップロードする。
7.プローブ群を使用して、AgilentカスタムCGHアレイを設計する。
アレイ処理
1.鋳型作製のためにEpiSwitch(商標)Standard Operating Procedure(SOP)を使用してサンプルを処理する。
2.アレイ処理ラボでエタノール沈殿によりクリーンアップを行う。
3.Agilent SureTag complete DNA標識キットによるサンプルの処理−血液、細胞または組織のゲノムDNA解析酵素標識のためのAgilent Oligonucleotide Arrayに基づくCGH
4.Agilent C Scannerを使用し、Agilentの特徴抽出ソフトウェアを使用したスキャン。
乳がんの概要
年齢別の発生率は、浸潤性乳がんの年齢効果がアジア系人口と西洋系人口間で同様であることを示している。実際、最近の世代のアジアの乳がん率は、米国での歴史的に高い率を上回っており、アジア系人口の間の効率的な予防と治療戦略の緊急な必要性が強調されている。しかし、大規模な25年の調査の結果、マンモグラフィーは乳がん関連死亡率を低下させなかったことが示された。腫瘍が巨視的になる前の乳がんの早期発見は、がんがより治療可能なステージで医学的介入の開始を可能にすることを意味する。
EpiSwitch(商標)技術の概要
EpiSwitch(商標)プラットフォームは、異常および応答性の遺伝子発現に関連する主要な疾患のスクリーニング、早期発見、コンパニオン診断、モニタリングおよび予後分析の非常に有効な手段を提供する。このアプローチの主な利点は、非侵襲性で迅速であり、不安定なタンパク質/RNA分子ではなく、染色体シグネチャーの一部として非常に安定したDNAベースの標的に依存することである。
EpiSwitch(商標)バイオマーカーシグネチャーは、複雑な疾患の表現型の層別化において高い堅牢性、感度および特異度を示す。この技術は、エピジェネティックバイオマーカーの非常に有益なクラスとして、エピジェネティックスの科学、染色体コンフォメーションシグネチャーのモニタリングおよび評価における最新のブレークスルーを利用している。学術環境に配備された現在の研究方法論は、CCSを検出するための細胞材料の生化学的処理に3〜7日間を必要とする。これらの手順は感度と再現性に限界があり、さらに、設計段階でEpiSwitch(商標)解析パッケージによって提供された標的化された洞察の恩恵を受けていない。
EpiSwitch(商標)解析パッケージ
EpiSwitch(商標)プラットフォーム技術は、調節の主要なエピジェネティックフレームワークの一部として、ヒト染色体の高次構造の変化を検出する。染色体の遠隔部位を並置すると、特異的なタイプのバイオマーカー−調節性染色体コンフォメーションシグネチャーが形成される。このプロセスにおける最大の課題の1つは、高次構造の一部を形成する染色体の遺伝子/遺伝子座における潜在的部位を同定することである。これは、所与の配列内の潜在的部位を同定する独自のパターン認識ソフトウェアの使用によって行われる。機械学習アルゴリズムを含むEpiSwitch(商標)解析パッケージソフトウェアは、CCSの高次構造を形成する可能性が高いDNAのパターンを特定する。
EpiSwitch(商標)アレイによるインシリコマーカーの同定
ゲノムにわたるCCS部位は、すべての関連する層別化リードバイオマーカーの同定のために、試験コホートからの臨床サンプルについて、EpiSwitch(商標)アレイによって直接評価される。EpiSwitch(商標)アレイプラットフォームは、ハイスループット能力と多数の遺伝子座を迅速にスクリーニングする能力とのために、マーカーの同定に使用される。使用したアレイは、AgilentのカスタムCGHアレイであり、インシリコソフトウェアを介して調べるべきマーカーを同定することができる。
EpiSwitch(商標)PCR
次いで、EpiSwitch(商標)アレイによって同定されたマーカー候補は、EpiSwitch(商標)のPCRまたはDNAシーケンサー(すなわち、Roche 454、Nanopore Minionなど)のいずれかによって検証される。統計的に有意であり、最良の再現性を示す上位のPCRマーカーは、最終的なEpiSwitch(商標)シグネチャーセットにさらに縮小されるように選択され、サンプルの独立したコホートについて検証される。EpiSwitch(商標)PCRは、確立された標準化操作手順プロトコルに従って、熟練した技術者によって実施することができる。すべてのプロトコルおよび試薬の製造は、作業の質およびプロトコルの移行能力を保証するために、ISO 13485および9001の認定に基づいて実施される。EpiSwitch(商標)PCRおよびEpiSwitch(商標)アレイバイオマーカープラットフォームは、全血および細胞株の両方の分析に適合している。この試験は、少量の血液を使用して非常に少ないコピー数における異常を検出するのに十分な感度を有する。
概要
本発明者らは、乳がん診断におけるコンパニオン診断法として使用されるバイオマーカーを同定するための基礎として、エピジェネティック染色体相互作用を使用した。EpiSwitch(商標)バイオマーカー発見プラットフォームは、乳がんに関与する表現型変化を引き起こすようなエピジェネティックな調節シグネチャーの変化を検出するために発明者らによって開発された。EpiSwitch(商標)バイオマーカー発見プラットフォームは、エピジェネティックな転写機構に環境的きっかけを統合する際の初期調節プロセスを規定するCCSを同定する。したがって、CCSは、遺伝子調節のカスケードにおける初期工程である。EpiSwitch(商標)バイオマーカー発見プラットフォームによって単離されたCCSは、いくつかの十分に文書化された利点:厳しい生化学的および生理学的安定性;それらのバイナリ特性および読出し;ならびに遺伝子調節の真核生物カスケードにおけるそれらの初期位置;を有する。
EpiSwitch(商標)アレイスクリーニングプラットフォームを本発明に適用し、その結果をEpiSwitch(商標)PCRプラットフォーム上に転換して、以下の目的:
1.乳がん患者と健常個体を識別するEpiSwitch(商標)マーカーの同定;
2.現行の臨床実務に関連して、感度、特異度または陽性予測値(PPV)の基準を提供する試験に発展させることができるEpiSwitch(商標)マーカーの同定;
を果たした。
この乳がんバイオマーカー発見プロジェクトでは、56,964個までの潜在的染色体コンフォメーションを4連で調査することが可能な、8×60kのアレイが利用された。8つのプールされた健常対照患者サンプルに対して個別に試験されたさまざまなバックグラウンドから8つのステージII/III乳がん患者サンプルを用いて2つのアレイを作製した。各アレイは、56,964個のEpiSwitch(商標)プローブを含んでいた。各サンプルに対するEpiSwitch(商標)鋳型を調製した。第1のアレイは、アジア系乳がんサンプルで実施した。第2のアレイは、ヨーロッパ系およびアジア系のサンプルを使用した。アジア系とヨーロッパ系の乳がんは、ER+とER−のステータスが異なる可能性がある。複数の集団において同様のがんについて重複するプローブが見出された。次いで、各プローブをデータの統計的品質について試験し、その後下記のように分析した。
血液サンプルの品質管理結果
この研究で使用したサンプルはマレーシア由来であった。EpiSwitch(商標)アッセイに適した血液サンプルの生化学的品質は、ヘモグロビンによって例示されるように、サンプルの酸化およびタンパク質変性の程度によって直接影響を受ける。これらの2つのパラメータは、サンプル処理の前に血液の品質を評価する標準的な手段である。簡単に言えば、酸素化ヘモグロビン(オキシヘモグロビン)が酸化されると、メトヘモグロビンが形成され、グロビンドメインが変性するとメトヘモグロビンはヘミクロムに変換される。スペクトル変化を使用して、Winterbourn(1990)、Oxidative reactions of hemoglobin.Methods Enzymol.1990;186:265−72によって記述された、各ヘモグロビン画分の吸光係数に基づく品質管理方法によって各画分の存在量を計算した。この文書に従って、各サンプルの品質管理の一部として、血液をPBSで希釈し、分光光度計(Epoch Microplate(BioTek))で560、577および630nmにおいて分析した。3つのヘモグロビン画分のそれぞれのマイクロモル濃度を標準的な計算に従ってモニターした:μMオキシヘモグロビン=119*A577−39*A630−89*A560、μMメトヘモグロビン=28*A577+307*A630−55*A560、μMヘミクロム=−133*A577−114*A630+233*A560。オキシヘモグロビン:メトヘモグロビン比が0.75以上であることを示すサンプルが、品質管理を通過し、EpiSwitch(商標)処理に適していると考えられた。11種のサンプルは、ヘモグロビンQCを通過できず(サンプルBrCaMa132、BrCaMa136、BrCaMa137、BrCaMa147、BrCaMa164、BrCaMa165、BrCaMa166、BrCaMa167、BrCaMa168、BrCaMa169、およびBrCaMa170)、酸化および変性のそれらの生化学的状態に基づいて除外した。





処理されたすべてのサンプルのエピジェネティックプロファイリングは、外れ値についての第2の品質管理を含んでいた。シップメント122(部位2バッチ2対照)は、他のすべての部位およびシップメントと基本的に異なる分布および品質を示した。外れ値制御の標準的な実施によれば、部位2バッチ2(シップメント122)からの30のサンプルは、試験の開発から除外された。
EpiSwitch(商標)アレイの結果
・両方のデータセットは、多くの有意なプローブを生成した;
・アレイ1、BCa1 4185個の有意なEpiSwitch(商標)マーカーを、乳がん対健常対照の分析において同定した;
・アレイ2、BCa2 4856個の有意なEpiSwitch(商標)マーカーを、乳がん対健常対照の分析において同定した;
・2つの研究の間で一致した2116個の有意なプローブが、両方の分析の間で重複していた(図1参照)。
すべてのデータを元からとり、すべての過剰に供給されたプローブを除外した。それらを、チャネル間のデータを均等にするために正規化した。各データセットの4つの複製物のすべてを一緒に組み合わせ、変動係数を決定した。2116個のプローブを、正規化された相関値を用いて絞り込み、アレイ上で最も変化した遺伝子をランク付けした。濃縮度解析を使用して、偶然よりも高い最も差次的に発現する遺伝子を見出した。全体的に、BCa1およびBCa2の組み合わせアレイからの138個のマーカーが、上方制御または下方制御された異なる発現を示した。アレイ1由来の41個のマーカーおよびアレイ2由来の39個のマーカーを含む上位80個のEpiSwitch(商標)マーカー(付録I参照)を、乳がんと健常対照との間を層別化するEpiSwitch(商標)PCRアッセイによる検証のために利用した。
EpiSwitch(商標)PCRプラットフォームおよびマーカー検証
プライマーは、マイクロアレイ上で同定されたマーカーからIntegrated DNA Technologies(IDT)ソフトウェア(および必要に応じてPrimer3ウェブバージョン4.0.0ソフトウェア)を用いて設計した。各プライマーセットについてプライマー試験を行った。適切なプライマーが潜在的な相互作用を研究できるように、各セットをサンプルのプールされたサブセットで試験した。プライマー試験が成功した場合、プライマーセットをスクリーニングに取り入れた。
168種のサンプルを使用した。これらのサンプルを2セットに分け、118種の患者サンプル(68種のBrCaおよび50種の対照)をマーカー縮小およびモデル開発に使用し、残りの50種のサンプル(31種のBrCaおよび19種の対照)を、最初の118種の患者セットから開発された最終モデルを検証するための独立したコホートとして使用した。部位2、シップメント122(バッチ2として定義される)からの30種の対照サンプルは、品質管理手順において外れ値であることが判明したので最終的な患者セットに使用しなかった。
プライマーのスクリーニング
この試験を使用して、非特異的プライマーを除外し、プライマーが3Cコンフォメーションループの検出を可能にしているかどうかを判定した。すべての抽出血液サンプルを1:2〜1:64に希釈した。初期結果は、バイナリ形式、すなわち、「1」−はい、バンドが正しいサイズで存在する、または「0」−いいえ、バンドが正しいサイズで存在しない、で生成した。EpiSwitch(商標)PCRによるすべての読出しは、陽性対照および陰性対照の両方の検出を>95%の精度で行った。
スクリーニング1
51種のプライマーセットがプライマー試験段階に首尾よく合格し、8種のBrCaおよび8種の対照の血液サンプルについて試験した。最初のスクリーニングでは、サンプルはアレイ上で使用されたものと一致した。
スクリーニング2
識別を示すプライマーセットを、さらに12種のBrCaおよび12種の対照の血液サンプルでスクリーニングした。アッセイ感度の範囲を同定するために、1:2〜1:64希釈系列を使用した。スクリーニング1および2の結果を併合して、使用した20種のサンプルすべての完全な表示を得た。さらに24種のBrCaおよび24種の対照および最後に残りのサンプルを試験した。
スクリーニング3
最終的な20種のBrCaおよび20種の対照サンプルを、各プライマーセットに対するアッセイの検出感度範囲に及ぶ最も有益な3つの希釈液を用いてスクリーニングした。最終的な20のサンプルのスクリーニングに合計13種のマーカーを使用した。スクリーニング3の結果を90種のBrCaおよび90の種の対照のサンプルと併合して、BrCaおよび対照の両方に使用された100種のサンプルの完全な表示を得た。次いで、BrCa患者と対照サンプルとの識別の有効性について試験した。カイ2乗検定(フィッシャーの正確検定)を作成し、最終的なマーカーを得た。
希釈係数3と組み合わせた13種のプライマーによる39種のマーカーのマーカー縮小
最終的に選択された13の位置および39種のマーカーを作業分類モデルに縮小するために、R統計的言語を用いるGLMNETパッケージを使用した。GLMNETは、リッジまたはlasso回帰(マーカーの共直線性を省略)を可能にするペナルティ付(elastic−netペナルティ)回帰モデルを実行する。lasso回帰を用いた多変量ロジスティック回帰分析を患者セット1について行った。[図3を参照]
ロジスティック回帰分析
Waikato to Knowledge Analysis(WEKA)ソフトウェアバージョン3.6.12を使用してロジスティック回帰分析を行った。この分析を用いて、患者セット1(118種の患者、68種のBrCaおよび50種の対照)について、感度および特異度の分類関数が確立され、GLMNET分析によって8つのマーカーを同定した。
モデル検証
次いで、8つのマーカーのロジスティックモデルを患者セット2(31種のBrCaおよび19種の対照)で試験したが、これらの患者はマーカーを縮小させるために使用しない、独立したデータセットである。
主成分分析(PCA)は、複雑なデータセットを簡素化するための探索的多変量統計解析技術である。n個の変数に対してm個の観測値を与えると、PCAの目的は、nより小さい新しいr個の変数を見つけることによってデータ行列の次元数を減らすことである。主成分と呼ばれるこれらの新しい変数rは、相互に相関関係なく直交しながら、元の変数nの分散の大部分を可能な限り多く占める。各主成分は、元の変数の線形結合であるため、多くの場合、構成要素の表す意味に帰することができる。主成分分析は、外れ値遺伝子の探索におけるマイクロアレイデータの分析ならびに他のタイプの発現データの分析を含む広範な生物医学的問題に使用されてきた。




結論
品質管理手順により、他の部位およびシップメントからの他のすべてのサンプルとプロファイルおよび品質が根本的に異なるサンプルとして、シップメント122(部位2 対照)を同定し、除外した。EpiSwitch(商標)方法論による結果の染色体コンフォメーション分析およびロジスティック回帰は、85.7%の感度、80%の特異度、85.7%のPPVおよび80%のNPVの交差検定結果を有する乳がん患者および健常対照の118種のサンプルを層別化した8つのバイオマーカーのシグネチャーを開発した。50種のサンプルの独立コホート検証は、83.3%の感度、100%の特異度、100%のPPVおよび80%のNPVのバイオマーカーを示した。


上の表9の3つのセクションは、マーカーセット1の最終的な8つのマーカーについての情報を提供している。
例2
オックスフォードバイオダイナミックス(OBD)は異常な遺伝子発現およびエピジェネティクスの分野における特許取得済みのプラットフォーム技術を提供するヘルスケアサービス会社である。特許取得済みのEpiSwitch(商標)プラットフォーム技術は、エピジェネティックな調節シグネチャーの変化を検出する。EpiSwitch(商標)バイオマーカー発見プラットフォームは、エピジェネティックおよび転写機構に環境的きっかけを組み込む際の初期調節プロセスを定義する染色体コンフォメーションシグネチャー(CCS)を同定する。したがって、CCSは、遺伝子調節のカスケードにおける初期工程である。
EpiSwitch(商標)バイオマーカー発見プラットフォームによって単離されたCCSは、いくつかの利点:
→厳しい生化学的および生理学的安定性;
→それらのバイナリ特性および読出し;
→遺伝子調節の真核生物カスケードにおけるそれらの初期位置;
を有する。
遺伝子座における特定のコンフォメーションシグネチャーは、病理学または治療に関連する調節的なエピジェネティック制御の設定により、存在または非存在となる。CCSは軽度の解離速度を有し、特定の表現型または病理を表す場合、それらは、新しい表現型への生理学的なシグナル伝達により、または外部介入の結果としてのみ変化する。さらに、これらの事象の測定値はバイナリであるため、この読出しは、DNAメチル化、ヒストン修飾およびほとんどの非コードRNAのさまざまなレベルの連続読出しとは著しく対照的である。現在までの用いられている大部分の分子バイオマーカーについての連続読出しは、特定のバイオマーカーの変化の大きさが患者によって大きく変動するという点で、データ分析に困難な課題を提供し、患者を層別化するために使用される分類統計に問題を引き起こす。これらの分類統計および推論アプローチは、大きさの欠けているバイオマーカーの使用によくて適しており、表現型の違いの「はい または いいえ」バイナリスコアを提供し、EpiSwitch(商標)CCSバイオマーカーが、潜在的な診断、予後および予測バイオマーカーのための優れた供給源であることを示す。
OBDは、一次および二次罹患組織との高い一致および有力な検証結果により、その開発されたすべての適用において、EpiSwitch(商標)マーカーが非常に広まっていることを一貫して観察してきた。EpiSwitch(商標)バイオマーカーシグネチャーは、複雑な疾患の表現型の層別化において高い堅牢性、および高い感度および特異度を示す。OBD技術は、エピジェネティクスの科学における最新の進歩を利用しており、エピジェネティックバイオマーカーの非常に有益なクラスとして、染色体コンフォメーションシグネチャーの発見、モニタリング、および評価のためのユニークで唯一の工業品質のISO認証プラットフォームを提供する。
EpiSwitch(商標)技術は、異常および応答性の遺伝子発現に関連する主要な疾患のスクリーニング、早期発見、コンパニオン診断、モニタリングおよび予後分析の非常に有効な手段を提供する。OBDアプローチの主な利点は、非侵襲性で迅速であり、不安定なタンパク質/RNA分子ではなく、染色体シグネチャーの一部として非常に安定したDNAベースの標的に依存することである。
技術概要
CCSは、エピジェネティックな制御の安定した調節フレームワークを形成し、細胞の全ゲノムにわたる遺伝情報にアクセスする。CCSの変化は、結果が明らかな異常として現れる前に、調節様式および遺伝子発現の早期変化を反映する。CCSの簡単な考え方は、DNAの異なる遠隔調節部分が、近接して互いの機能に影響を与えるトポロジカルな配置であることである。これらの接続はランダムに行われるわけではなく、それらは高度に調節され、有意なバイオマーカー層別化力を有する高レベルの調節機構として十分に認識されている。適用されたエピジェネティクスの急速に発展している分野では、CCSは代替のバイオマーカープラットフォームに対して大きな利点を提供する。新しいバイオマーカーの実体として、CCSの発見、モニタリングおよび検証は、品質、安定性、感度、再現性、コストおよび操作回転率の性能に関して業界が許容する技術を必要とする。
ゲノムにわたってCCSの高次構造を形成する可能性が高いDNAは、すべての関連する層別リードバイオマーカーの同定のための試験コホートからの臨床サンプルについてEpiSwitch(商標)アレイによって直接評価される。EpiSwitch(商標)アレイスクリーニングの後、統計的に有意な層別化バイオマーカーのプールは通常300リードを超える。次いでいくつかのリードがEpiSwitch(商標)CRに転換される。層別化バイオマーカーの最小シグネチャー(<15)は標準的な検証を受け、一度確認され、検証されたシグネチャーはバイナリCCSを含み、これは特定の病理を有する患者においてエピジェネティックな調節の条件バイオマーカーとして存在するか、または非存在である。OBD技術は、エピジェネティクスの科学における最新の進歩を利用しており、染色体コンフォメーションシグネチャーの発見、モニタリング、および評価のためのユニークで唯一の工業品質のISO認証プラットフォームを提供する。
EpiSwitch(商標)アッセイ
臨床サンプルの独自の生化学処理によりエピジェネティックCCSバイオマーカーの配列ベースの分析物への迅速かつ効果的な(4時間未満)変換が得られ、次いでこれがEpiSwitch(商標)アレイ(Agilent CGHアレイプラットフォームの改訂バージョン)、EpiSwitch(商標)PCRまたはDNAシーケンサー、すなわちRoche 454、Nanopore Minionなどにより読み出される。
EpiSwitch(商標)アレイ分析
EpiSwitch(商標)アレイプラットフォームは、ハイスループットで多数の遺伝子座を迅速にスクリーニングできる能力のため、マーカーの同定に使用される。このプロジェクトで使用されているアレイは、Agilentのカスタム−CGHアレイであり、これによりOBDはインシリコソフトウェアで同定されたマーカーを調べることができる。
このプロジェクトは、15KのEpiSwitch(商標)アレイを使用してグループ1(ステージI、II、IIIおよびIV)からのサンプルを有するアレイを用いて実施するが、分析の範囲を広げるために、サンプルは異なる民族性と併せて使用し、アレイから供給されるデータの幅を広げた。その代わりに、2つの8x60kアレイを使用し、これにより、最大56,964の潜在的染色体コンフォメーションを4連に調べることができるので、このプロジェクトでは60kのアレイを使用した。これを使用して、最大14,000のプローブで染色体コンフォメーションシグネチャーを4連に見ることができる。8種のプールされた健常対照患者サンプルに対して個別に試験されたさまざまなバックグラウンドから8種のステージII/III乳がん患者サンプルを用いて2つのアレイを作製した。各サンプルに対するEpiSwitch(商標)鋳型を調製した。第1のアレイは、OBDによって調達されたアジア系乳がんサンプルについて実施した。第2のアレイはポーランド系コホートと独立したアジア系サンプルコホートとを使用した。アジア系およびヨーロッパ系の乳がんは、ER+およびER−の状態の間、ならびに他のサブタイプの罹患率およびエピジェネティックプロファイルが異なる可能性がある。複数の集団において同様のがんについて重複するプローブが見出された。
分析の主な結果は、
・両方のデータセットは、多くの有意なプローブを生成した;
・アレイ1、BrCa1 4185個の有意なEpiSwitch(商標)マーカーを、乳がん対健常対照の分析において同定した;
・アレイ2、BrCa2 4856個の有意なEpiSwitch(商標)マーカーを、乳がん対健常対照の分析において同定した;
・2つの研究の間で一致した2116種の有意なプローブが、両方の分析の間で重複していた;
であった。
図1は、BrCa1(表11)およびBrCa2(表12、ポーランド系コホートを含む)アレイからの有意なプローブの比較を示す。プローブはp値<0.05に調整した。
すべてのデータを元からとり、すべての過剰に供給されたプローブを除外した。チャネル間のデータを均等にするために正規化を行った。各データセットの4つすべての複製物を一緒に組み合わせ、変動係数を決定した。2116個のプローブを、正規化された相関値を用いて絞り込み、アレイ上で最も変化した遺伝子をランク付けした。濃縮度解析を使用して、偶然よりも高い最も差次的に発現する遺伝子を見出した。したがって、全体的に、BrCa1およびBrCa2の組み合わせアレイからの138個のマーカーが、差次的な上方制御または下方制御された発現を示した。アレイで使用したサンプルは可能な限り年齢が近くなるようにあわせ、アレイは年齢範囲33〜68歳、アレイ2は32〜65歳であった。
スクリーニング1、EpiSwitch(商標)マーカーの検証
EpiSwitch(商標)PCRアッセイは、標準化された操作手順プロトコルに従って、熟練した技術者によって実施することができる分子生物学的試験である。すべてのプロトコルおよび試薬製造は、作業の質およびプロトコルの伝達能力を保証するために、ISO 13485および9001の仕様書に従って実施される。
プライマーは、マイクロアレイにより同定されたマーカーからIntegrated DNA Technologies(IDT)ソフトウェア(および必要に応じてPrimer3ウェブバージョン4.0.0ソフトウェア)を用いて設計した。サンプルの品質管理は、抽出された単一サンプルについてMMP1プライマーを用いて実施した。すべてのサンプルは、MMP1について陽性の結果を示し、これらのサンプルはEpiSwitch(商標)PCRに続けることが可能であった。すべての抽出血液サンプルを1:2〜1:64に希釈し、ネステッドPCRを実施した。初期結果は、バイナリ形式、すなわち、「1」−はい、バンドが正しいサイズで存在する、または「0」−いいえ、バンドが正しいサイズで存在しない、で生成した。
統計解析後、アレイ1由来の41個のマーカーおよびアレイ2由来の39個のマーカーを含む上位80個のEpiSwitch(商標)マーカーを、乳がんサンプルの間を層別化するEpiSwitch(商標)PCRアッセイによる検証のために利用した。
8種のBrCaおよび8種の対照サンプルのスクリーニングの第1ラウンドの後、マーカーを51種に縮小し、第2ラウンドはさらに36種のBrCaおよび36つの対照サンプルを使用し、マーカーをBrCaと対照患者との間を層別化できる13個の良好なマーカー(表13)に縮小した。
スクリーニング2、GliwiceサンプルについてのEpiSwitch(商標)PCR検証
スクリーニングは、50のGliwiceサンプルおよび22の対照サンプルについて13の良好なマーカーを用い、1:2〜1:64の希釈系列を用いて行った。バイナリデータの結果については、付録の表18を参照されたい。スクリーニング実施後、最終マーカーを得るために、カイ2乗検定(フィッシャーの正確検定)の使用によって対照サンプルからBrCaを識別する有効性についてバイナリ結果を試験した。
次いで、GLMNETおよびベイズロジスティックモデリング統計を用いて13個のマーカーの結果を評価した。次いで、良好なスコアを有する10個のマーカー(表4)を強調した。
追加の統計解析によりマーカーをさらに縮小した。24種のサンプルを使用する、66%のトレーニングセットおよび34%のテストセットを有する分類ランダムツリーを使用した。
正確に分類されたインスタンスは19(79.1667%)であり、誤って分類されたインスタンスは5(20.8333%)であり、これはカッパ統計量0.5および平均絶対誤差0.2322をもたらした。平均絶対誤差は0.4656であり、相対絶対誤差は55.2934%であり、二乗平方根誤差は108.4286%であった
最終的な8個のマーカーを、GLMNETを使用して生成した
サンプルの独立した分類
最終段階では、ロジスティックモデリングおよび5分割交差検証を使用して、25のサンプルの独立したコホートについてマーカーの層別化を試験した。
これは、独立したコホート検証において、分類子が、83.6%の感度および91.0%の特異度およびROC値0.903が可能な選択マーカーに基づくことを示す。これは、バイナリ分類子の性能が高い基準であることを意味し、ROCは最高1であり、最低0.5である。
結論
この研究の目的は、乳がんを有する、または乳がんの素因がある女性の全血におけるエピジェネティックな変化を判定し、次にバイオマーカーを診断的層別化に使用することであった。
対照患者からの乳がん患者の診断と関連して、56964個の染色体相互作用候補を調べるために、60KのEpiSwitch(商標)アレイが開発された。
アジア系のBrCaと対照の患者サンプルを有する第1のアレイ、アジア系とポーランド系のBrCaサンプル、および対照サンプルを有する第2のアレイの2つのアレイを作製し、これは2つのアレイ間に任意の類似のマーカーがあるかどうかを確認可能にするものであった。これは最終的に、異なる民族群間でマーカーのより奥深い発見を可能にする。アレイ分析の後、4185個および4856個のプローブが見出され、2116個の有意なプローブが重複していた。プローブの補正、正規化を行い、対照患者から乳がんの診断を決定するために使用できる138個のマーカー候補を見出した。さらなる統計的縮小を行い、PCRスクリーニングを行う上位80個のマーカーを生成した。数回のスクリーニングの後、13個のマーカーが、それらのスクリーニング力に堅牢性を示し、それぞれ0.3以上のp値を有した。これらの13個のマーカーを使用して、その後Memorial Cancer Center and Institute of Oncology、Gliwice Branch(IOG)からの50種のBrCaサンプル、および22種の対照患者サンプルをスクリーニングした。段階希釈の後、ネステッドPCRスクリーニングを行い、次いでバイナリ読出しを分析し、どのマーカーがBrCaと対照とを識別できるかを判定して、最終的に8個のマーカーを絞り込んだ。表16を参照されたい。
分析の最終段階は、8個のマーカーが対照患者からの乳がん患者の診断に使用できるかどうかを判定することであった。マーカーがサンプルを正しく予測できるかどうかを判断するために、25種のサンプルの独立したサブセットを使用してロジスティックモデリングを実行した。25種のサンプルのうち、これらのマーカーは83.6%の感度および91.0%の特異度を示し、ROC値は0.903であった。
EpiSwitch(商標)スクリーニングによって見出されたマーカーはまた、がん診断における興味深い特徴を示す。血管拡張性失調症変異キナーゼ(ATM)はDNA損傷応答に重要な役割を果たし、機能の喪失は癌の発症につながる可能性があり、それらはまた、持続的な腫瘍増殖においてシグナル伝達経路に関連している。ATMは、陽性乳がん細胞株におけるHER2(ヒト表皮成長因子受容体2)の腫瘍形成能を促進する。ATMは、HSP90(熱ショックタンパク質)およびHER2を有する三量体化合物に関与し、いくつかの腫瘍において同定されている。乳がんの重大なリスクは、CHEK2、PALB2およびTP53に関連しており、ATMの突然変異で中程度のリスクがある。
遺伝子SLC16A10、溶質輸送体ファミリー16(芳香族アミノ酸トランスポーター)、メンバー10は、腎臓、肝臓および腸で強く発現することが知られている、芳香族アミノ酸を選択的に輸送するNa+非依存性トランスポーターシステムであるシステムTに関与する。その関連経路には、グルコースおよび他の糖、胆汁酸塩および有機酸、金属イオンおよびアミン化合物の輸送、タンパク質の消化および吸収がある。この遺伝子に関連するGOアノテーションには、トランスポーター活性が含まれる。ユニポーターTAT1(Slc16a10)は、特定の膜を横切るAAAの濃度を平衡させるために必要である。
Vav3は、前立腺癌の腫瘍形成において重要な役割を果たす癌遺伝子であり、乳がんにおいても発現および上方制御される。Vavタンパク質は、RhoファミリーのGTPaseのグアニンヌクレオチド交換因子である。それらは、細胞シグナル伝達および腫瘍形成に関与している。Vav3は細胞の成長および増殖を促進する。乳がんおよび前立腺癌は、それらの成長がそれぞれのホルモン受容体によって媒介されるホルモン非依存性腫瘍である。Vav3は、乳がんの発生においてエピジェネティックに調節される。
MSH3、MutSホモログ3は、結腸直腸癌、乳がん、前立腺癌、膀胱癌、甲状腺癌、卵巣癌および食道癌などのいくつかの異なるタイプのがんと関連している。ミスマッチ修復経路は、細胞周期調節、アポトーシスおよびDNA損傷に関与する。ヒトには7つのミスマッチ修復遺伝子があり、MSH3遺伝子に関しては180のSNPが報告されている。MSH3タンパク質発現の喪失は結腸直腸癌に関連し、多型rs26279Gは乳がんのリスクと関連している。
FOXC1、フォークヘッドボックスC1は、胚発生中の中胚葉、脳および眼の発達に関与する転写因子であり、基底細胞様乳がんの重要な診断マーカーとなり得る。FOXC1のレベル上昇は、肺癌や肝細胞癌などのがんにおいて生存率が低いことを予測している。FOXC1タンパク質は、基底細胞において排他的に発現される。FOXC1は、Gli2転写因子の直接相互作用を介してヘッジホッグシグナル伝達のスムーズヘッド(SMO)非依存性活性化因子として同定されている。
これらの結果は、特定の遺伝子座の3Dクロマチン構造のレベルにおいてエピジェネティックな調節解除としてモニタリングされた、非常に強固で特異的なマーカーセットを示し、高度な信頼性を有する対照サンプルから乳がん患者サンプルを層別化するのを助けることができる。


例3
この例に記載された研究は、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)およびqPCRによって型付けされた13個のネステッドマーカーに関する(下記の表19を参照)。これらのマーカーは、非悪性個体から乳がん患者を識別するために開発した。
qPCR開発の概要は次のとおりである:
−ネステッドPCRプライマー
−単一工程SYBR PCR(温度勾配最適化)
−ゲル精製
−蛍光光度計の測定、配列決定、相同性およびゲノムマッピングチェック
−加水分解プローブの最適化
−患者サンプルを用いた標準曲線試験。
この研究は、少量の血液サンプルを用いて非悪性物質から乳がん患者を識別するために使用できるエピジェネティックな変化を同定することであった。
元の試験評価作業からの血液サンプルを含むアジア系コホートからの血液サンプルを、MIQE(定量的リアルタイムPCR実験の公表に必要な最小限の情報)ガイドラインに従ってqPCRプローブアッセイを検証するために使用した。
各マーカーqPCRプローブおよび個々の検出アッセイを、品質検出のための以下のMIQE準拠基準を満たすために、サンプルの代表的なプール(4×4)上で温度勾配にわたって開発および試験した:
1.特異度:予測されたPCRアンプリコンを配列決定で検証した。
2.線形標準曲線(R>0.98)。
3.効率(E)、E>90%。
4.すべてのアッセイにゲノム非特異的交差反応対照を使用。
要件は、ネステッドマーカーの少なくとも70%が、アッセイの性能が上記の4つの基準を満たす加水分解プローブを用いた検出のために開発されることであった。
EpiSwitch(商標)qPCRアッセイ開発データ
CCSバイオマーカーをネステッドPCRによって確認した。すべての開発PCRはQIAgilityを使用して作製した。ウェル当たり10ngの3Cサンプル鋳型を、単一工程温度勾配PCRおよびSYBRに基づく検出を用いて、濃度が一致した陰性対照を用いてスクリーニングした。10種の相互作用を同定し、配列決定した。配列データをENSEMBLに提出し、予測された3C相互作用のそれぞれのゲノム位置をENSEMBL BlatおよびNeedleman−Wunschアルゴリズムを用いて確認した。加水分解プローブを、確認された各相互作用の接合領域に対して設計し、温度勾配によって最適化した。すべてのサンプルは、安定な独立した3C相互作用(MMP1)について陽性であった。すべてのアッセイは、患者サンプルn=8(4=乳がん、4=非悪性)、標準曲線および濃度一致陰性対照で試験した。
元の配列決定電気泳動図を含む開発プロセスのプライマーデータを、各qPCRアッセイについて明白で簡単に確認できるフォーマットで提示する。アッセイはアルファベット順に行う。プローブの温度勾配最適化の間、10コピーの標準を陽性対照として用いた。患者サンプルを1〜10コピーの間の曲線を用いて試験した。報告書に記載されている各アッセイについて、患者スクリーニング中の標準曲線の分析における任意の変化を記録する。
EpiSwitch(商標)qPCRアッセイの概要
ATM_11_108118137_108126372_108155279_108156687_RF
i.3Cの鋳型を単一工程で増幅した。
ii.ラボチップ画像。コメント:アンプリコンは、パラホルムアルデヒド固定サンプル(テンプレート10ng)でだけ見ることができる。単一工程PCR産物の予想サイズは472bpである。
iii.サンプルPCR産物の直接配列決定の後の、ENSEMBL BLAT(図1)。コメント:良質の配列決定(フォワードおよびリバースプライマー)は、予測される3C相互作用との100%の相同性を有する。
iv.定量的PCRアッセイ標準曲線の性能。標準曲線は10〜10コピーから線形である。R=0.996。
v.1つのアンプリコンが倍増し、2つを生み出すことが効率100%である。アッセイの効率=91.7%(MIQEガイドラインは>90%)。
vi.このアッセイにより、患者(n=8)のサブセット(C01〜C12=乳がん、D01〜D12=非悪性)の間に大きなコピー数の差が示される(表20)。SQ=開始量、20ngの鋳型のコピー。NaN=0コピー。
サンプルPCR産物の直接配列決定の後のENSEMBL BLAT。
このPCR産物を配列決定し、染色体11q22.3にマッピングした。2つの3C断片をTaq I(TCGA)において連結する。配列トレースの上は、ENSEMBL BLATマッピングデータ(配列相同性は赤色)である。
CDC6_17_38421089_38423079_38451196_38457050_FF
i.3Cの鋳型を単一工程で増幅した。
ii.ラボチップ画像。コメント:バンドは、パラホルムアルデヒド固定サンプル(テンプレート10ng)でだけ見ることができる。単一工程PCR産物の予想サイズは428bpである。
iii.サンプルPCR産物の直接配列決定後の、ENSEMBL BLAT。コメント:良質の配列決定(フォワードおよびリバースプライマー)は、予測される3C相互作用との100%の相同性を有する。
iv.定量的PCRアッセイ標準曲線の性能。標準曲線は10〜10コピーから線形である。R=0.99。
v.1つのアンプリコンが倍増し、2つを生み出すことが効率100%である。効率90.7%(MIQEガイドラインは>90%)。
vi.このアッセイにより、患者(n=8)のサブセット(C01〜C12=乳がん、D01〜D12=非悪性)の間に大きなコピー数の差が示される(表2)。SQ=開始量、20ngの鋳型のコピー。NaN=0コピー。
FOXC1_6_1577253_1581989_1604206_1605973_FR。
i.3Cの鋳型を単一工程で増幅した。
ii.ラボチップ画像。コメント:バンドは、パラホルムアルデヒド固定サンプル(テンプレート10ng)でだけ見ることができる。単一工程PCR産物の予想サイズは208bpである。
iii.サンプルPCR産物の直接配列決定後の、ENSEMBL BLAT。コメント:良質の配列決定(フォワードおよびリバースプライマー)は、予測される3C相互作用との100%の相同性を有する。
iv.定量的PCRアッセイ標準曲線の性能。標準曲線は10〜10コピーから線形である。R=0.992。
v.1つのアンプリコンが倍増し、2つを生み出すことが効率100%である。このアッセイの効率は101.6%であった(MIQEガイドラインは>90%)。
vi.このアッセイにより、患者(n=8)のサブセット(C01〜C12=乳がん、D01〜D12=非悪性)の間に大きなコピー数の差が示される(表21)。SQ=開始量、20ngの鋳型のコピー。NaN=0コピー。
サンプルPCR産物の直接配列決定の後のENSEMBL BLAT。
FOXC1 ウェルB7 208bpの単一工程増幅(内部プライマー)のラボチップ画像。このPCR産物を配列決定し、染色体6pにマッピングした。
MAP3K1_5_56102259_56110500_56140227_56144076_FF
i.3Cの鋳型を単一工程で増幅した。
ii.ラボチップ画像。コメント:アンプリコンは、パラホルムアルデヒド固定サンプル(テンプレート10ng)でだけ見ることができる。単一工程PCR産物の予想サイズは495bpである。
iii.サンプルPCR産物の直接配列決定後の、ENSEMBL BLAT。コメント:良質の配列決定(フォワードおよびリバースプライマー)は、予測される3C相互作用との100%の相同性を有する。
iv.定量的PCRアッセイ標準曲線の性能。標準曲線は10〜10コピーから線形である。R=0.999。
v.1つのアンプリコンが倍増し、2つを生み出すことが効率100%である。アッセイの効率=91.9%(MIQEガイドラインは>90%)。
vi.患者(n=8)のサブセット(C01〜C12=乳がん、D01〜D12=非悪性)の間のコピー数の差(表22)。SQ=開始量、20ngの鋳型のコピー。NaN=0コピー。
サンプルPCR産物の直接配列決定の後のENSEMBL BLAT。
このPCR産物を配列決定し、染色体5q11.2にマッピングした。
ME3_11_86300063_86304401_86420537_86426200_FR
i.3Cの鋳型を単一工程で増幅した。
ii.ラボチップ画像。コメント:アンプリコンは、パラホルムアルデヒド固定サンプル(テンプレート10ng)でだけ見ることができる。単一工程PCR産物の予想サイズは291bpである。
iii.サンプルPCR産物の直接配列決定後の、ENSEMBL BLAT。コメント:良質の配列決定(フォワードおよびリバースプライマー)は、予測される3C相互作用との100%の相同性を有する。
iv.定量的PCRアッセイ標準曲線の性能。標準曲線は10〜10コピーから線形である。R=0.998。
v.1つのアンプリコンが倍増し、2つを生み出すことが効率100%である。アッセイの効率=96.8%(MIQEガイドラインは>90%)。
vi.患者(n=8)サブセット(C01〜C12=乳がん、D01〜D12=非悪性)間のアッセイの差異(表5)。SQ=開始量、20ngの鋳型のコピー。NaN=0コピー。
MELK_9_36577630_36579243_36637050_36643005_RF
i.3Cの鋳型を単一工程で増幅した。
ii.ラボチップ画像。コメント:アンプリコンは、パラホルムアルデヒド固定サンプル(テンプレート10ng)でだけ見ることができる。単一工程PCR産物の予想サイズは265bpである。
iii.サンプルPCR産物の直接配列決定後の、ENSEMBL BLAT。コメント:良質の配列決定(フォワードおよびリバースプライマー)は、予測される3C相互作用との100%の相同性を有する。
iv.定量的PCRアッセイ標準曲線の性能。標準曲線は10〜10コピーから線形である。R=0.995。
v.1つのアンプリコンが倍増し、2つを生み出すことが効率100%である。アッセイの効率=91.3%(MIQEガイドラインは>90%)。
vi.患者(n=8)サブセット(C01〜C12=乳がん、D01〜D12=非悪性)間のアッセイの差異(表24)。SQ=開始量、20ngの鋳型のコピー。NaN=0コピー。
サンプルPCR産物の直接配列決定の後のENSEMBL BLAT。
このPCR産物を配列決定し、染色体9p13.2にマッピングした。
MSH3_5_80021913_80025030_80153948_80159012_RF
i.3Cの鋳型を単一工程で増幅した。
ii.ラボチップ画像。コメント:アンプリコンは、パラホルムアルデヒド固定サンプル(テンプレート10ng)でだけ見ることができる。単一工程PCR産物の予想サイズは207bpである。
iii.サンプルPCR産物の直接配列決定後の、ENSEMBL BLAT。コメント:良質の配列決定(フォワードおよびリバースプライマー)は、予測される3C相互作用との100%の相同性を有する。
iv.定量的PCRアッセイ標準曲線の性能。標準曲線は10〜10コピーから線形である。R=0.99。
v.1つのアンプリコンが倍増し、2つを生み出すことが効率100%である。アッセイの効率=97.1%(MIQEガイドラインは>90%)。
vi.患者(n=8)サブセット(C01〜C12=乳がん、D01〜D12=非悪性)間のアッセイの差異(表25)。SQ=開始量、20ngの鋳型のコピー。NaN=0コピー。
サンプルPCR産物の直接配列決定の後のENSEMBL BLAT。
このPCR産物を配列決定し、染色体5q14.1にマッピングした。
NF1_17_29477103_29483764_29651799_29657368_FF
i.3Cの鋳型を単一工程で増幅した。
ii.ラボチップ画像。コメント:期待されるサイズのアンプリコンは、パラホルムアルデヒド固定サンプル(テンプレート10ng)でだけ見ることができる。単一工程PCR産物の予想サイズは401bpである。
iii.サンプルPCR産物の直接配列決定後の、ENSEMBL BLAT。コメント:良質の配列決定(フォワードおよびリバースプライマー)は、予測される3C相互作用との100%の相同性を有する。
iv.定量的PCRアッセイ標準曲線の性能。標準曲線は10〜10コピーから線形である。R=0.987。
v.1つのアンプリコンが倍増し、2つを生み出すことが効率100%である。アッセイの効率=99%(MIQEガイドラインは>90%)。
vi.このアッセイにより、患者(n=8)サブセット(C01〜C12=乳がん、D01〜D12=非悪性)間の差異(表26)が示される。SQ=開始量、20ngの鋳型のコピー。NaN=0コピー。
SRD5A1_5_6634973_6639025_6667775_6669711_RF
i.3Cの鋳型を単一工程で増幅した。
ii.ラボチップ画像。コメント:アンプリコンは、パラホルムアルデヒド固定サンプル(テンプレート10ng)でだけ見ることができる。単一工程PCR産物の予想サイズは219bpである。
iii.サンプルPCR産物の直接配列決定後の、ENSEMBL BLAT。コメント:良質の配列決定(フォワードおよびリバースプライマー)は、予測される3C相互作用との100%の相同性を有する。
iv.定量的PCRアッセイ標準曲線の性能。標準曲線は10〜10コピーから線形である。R=0.997。
v.1つのアンプリコンが倍増し、2つを生み出すことが効率100%である。アッセイの効率=95.5%(MIQEガイドラインは>90%)。
TSPYL5_8_98276431_98282736_98316421_98318720_FF
i.3Cの鋳型を単一工程で増幅した。
ii.ラボチップ画像。コメント:アンプリコンは、パラホルムアルデヒド固定サンプル(テンプレート10ng)でだけ見ることができる。単一工程PCR産物の予想サイズは507bpである。
iii.サンプルPCR産物の直接配列決定後の、ENSEMBL BLAT。コメント:良質の配列決定(フォワードおよびリバースプライマー)は、予測される3C相互作用との100%の相同性を有する。
iv.定量的PCRアッセイ標準曲線の性能。標準曲線は10〜10コピーから線形である。R=0.998。
v.1つのアンプリコンが倍増し、2つを生み出すことが効率100%である。アッセイの効率=94.2%(MIQEガイドラインは>90%)。
結論:
1.3CマーカーATM、FOXC1およびTSPYL1により、両方のプライマーセットについての単一工程産物が生成された。
2.ATMコピー数は乳がんにおいて増加する(n=4、表1)。C行(悪性末期疾患乳がん)のサンプルは、p−値0.009037772でD行(非悪性早期)とは異なる。
3.CDC6_FFのコピー数は乳がんにおいて減少する(n=4、表2)。
4.FOXC1_FRのコピー数は乳がんにおいて減少する。行Cは、行Dと異なり、p値が0.004112668である。
>ATM_11_108118137_108126372_108155279_108156687_RF
下線=フォワード、二重下線=リバース、点線下線=Taq I。
AAGGGATAAGTAACCAAACTTGGTCAATATTAGATAAACTTCAAGGGACCTTTTTTTTTTTTAGTTTCCTAGTTATCTATATTGAACCAAGAAATGGAACAGCAAGTTCCTTAGTTGCTTAGGTGGACCTATTCAGAACTGGTTGTAAGTCTGCAGTCTGAAGGGAAATGGTGAGCAGAGGACTCCTTTCCCAAAGACAGCTGGAACAGAAATAGGCACTCCAGAGGTTATGGAATTTGAGAGAGATACTCAGCCTCTAGCCACTCCCATTCAATCTCCCAGCTTAGTCTTCTGAGCATTCTTAATCTTACTATTCTTTTCTTAATGTATTCAAACCAAAAGACAGCAATTTTTAGAGCCTGAATAGGTTTTGGAGGGAAAAGTAATTACGTTCAACTTCGACTGTATTCTACAAAGTGCTGGGATTACAGGCATGAGCCACCAAGCCCAGTCTGTTTCTTTTTTGCAATTAAGCTAGAGTTCACATAGCATAAAATTCACGATTTTGAGTTGTACATTTCAGTGGTTTTTAGTATTTTTACTATGTTGTACAACCATCATCACTAATTCTGGAAACTTTTTTTATTTTATTTTTATTTTTTTGAGATGGAGTCTTGCTCTGTCACCCAGGCTGGAGTGCAGTGGCACAATCTCCGCTCACTGCAACCTCCCTTTCCCGGGTTCAAGTGATTCTCCTGCATCAGCCTCCCGAGTAGCTGGGACTACAGGTGCCTGCCACCACGCCCAGCTAATTTTTGTTTTTTTAGTAGAGACTGGGTTTCACCATATTGGCCAGCCTA
>CDC6_17_38421089_38423079_38451196_38457050_FF
AGGTAAGTTAAAGACCAAGAACTGGCATTGGTCTTAGTATCATGGGACCCTTTTGAGTAGTTTCAGTGGAGTGGTGGAGGGTGAAAGTGAAAGCTTAATTGGAGTGGGTTCAAGAATGCAGGAATAGGAGGAGAGAAATTGGAGATAGCAATATAGAAATCTCTTAAAGAGTTCGCTGTAAAGTCCAGGAGAGAGGGGTGAAGATAAGTGAAGTGATTGTTGGACGAAGATGTGGGGTTGAGAGTTGTTTTTTTCCCATCCCAAGATGGGAGACCTATTTGTATGCTGATGGAATGAGTAGCATGAAACTTAGGAGAGAGGGAAAAAATTGAATCAGAAGAGAGGGAACAGATTGCCTGAATAATGACCTGGAGGAGGCCAGAGAAAAGAGAATGTGATCGATTTCTAAAATACTGTGTGTGTGTATGTATGATGAGACAGATGATACTAAGTTTGAGCTAAAGGAAATTCAAGTATAGTCACATGGTGGCAAAGCAGAGGTTTTAAATCTCTAACCAGAGGCCAAAGGATGAGAGATAATGCTATTCTCTTAAGGATGTCAAAATAATGTGGGATGACTTGAAAAGTAGGGTTACCCTTTCTCTGGGCCAAATAGTGAGCTGTTTTGTCCTATGGAATGTAATTTAATGTCAGAGGAACAAAACCCACCTCATGAAAGGACCAGAGAACTACTGTATTTTTTTTTGGGACAGGATCTCTGTCACTCAGGCTGGAGTACAGTGGCACTATCATGGCTCACTGCAGCCTTGGCTTCCTGGGTTCAAGTGATCCTCCTGCCT
>FOXC1_6_1577253_1581989_1604206_1605973_FR
CGCCGTCCCAGCAGCGCCCCATCTCACCAACTCCCACCTTCATGTGTGGCCGCCCACCTAGAGCCATGCCTGAAGCCACTGTCCCTGACCACAAAGCTTTTGGCTGATAGGAAGCATGACAGCACTGGGGCCCTACACTGGAAGCGGGACCGTCCAGAGAAGAAGACTGCGCACAGGGATCGGGAGCTGGGACACACGTTAGTCAAGGTGTACGAGGGAGGAATCACCGCCATGTGGAGCCACTACTCGGGGAGGACGTGGGCCACCCGGAGCTCAGTGACAGTACTCCCGGGAGTGTACATCGTTGGTAATGTCCACGACAGTGTCCCTGCCTGTGACCCAATAATTTCCCATCCAGGGACACACTTCACAGAAATGCACGCACAGGCACAACAGCATCGAAACCGGTTCTTTGGAGGCTCAGTTTTTGGTAATTAAGACTAAGGAGTGTTTAAAAAACAGAAGTACATTTTCCTGGAAACCAGCAGTCTTTATTTGCAACTTTTATTGGCAAACCTGGCTGCCAGTAAATACATTCCTTGGCATCTCCCACAATGTAATTCACTGGATGGAGCGGCCTTGCTTTTTCTGTAACGTGTACGTCAATTAAAAGGGCCGCCTGGAAGGAATGCGTAGCGGTGGCTGAAAGCCCCAGTCTCGGGTCACCTCCCTCCACTCCAGGAACAAAAGCGTCCGTGGTCTGTGCCTGGAAGTCTGAGAGGGTCTCCCCGATGGGGCTGTTCCCGCCCGGACCCTGAGGGATGAGAGTTGCAGCCTAGAAAACCAGGTGCCAGGCCCTG
>MAP3K1_5_56102259_56110500_56140227_56144076_FF
AAACCAGCTGGAGGAAAGGAAAGGAAGGAAGAAATAAACGCAACACAGAAGTTCTCCTCAGTTGACAAAAGGTCAAAAATCATTAACGTGTAAATGTTGCTTTTTCCATCCCAAAGCACCTTCTCACGTAGAGTCCAGGGACTAGGAGGACTCACAACGCAGCGATGGGCAGCCAGGCCCTGCAGGAGTGGGGACAGAGGGAACCCGGCCGGTGGCCCGACCCTGCAGGGAAGAAGGACGTGCGGCGAGAAGCATCGGATTCGGGGAGGGCCGGGACCTGGCCGAGGGTGACATTACCGAGCACTTCCTGGCACAGCGCTGGTCCCCTCCCCAAACGCGCTATATGTGGTTCTGTACGGGACTGCCTTTCCCAAAGACAGCCAAGGAAAAACTAAAGATCGAAAGTTTTTATTACTTCCAAATTAGTAAATTTGTAACAATCATCAGGCAACTAACTATAATAAGAGGGAATTTACAAAAGACAGAGAGCTACTAGTCAGTATCAAATCATTCTTAAAAGTGGCAACTCTGTATCAATTTTTTTTTTGCAGTCAATTACCTTTGACTCAGTCTATAAAGTACATGCCCAAATCTCCCTTTAGAGAAGAAAAGTGAATCAAAAAGAAAAATGTATATTAACTGTACAGTTCTCCTATACTAAATGTTCTTACATGCTCAAAATGTATGAATATATTTAAAGCAACTGATCCTCTATTGAATACTGAATAAACTTGAAGGGATTTCTAAGTAAATTATTACTGGTAACTCAAACTCAGTGTGCTATAAATTTCAGACACCAC
>ME3_11_86300063_86304401_86420537_86426200_FR
TAACCTTCCATAGGCCTCAGCTCCCTTATCTATTAACCTGGTGAAATGCAGACCCCTCTGCATGGGGTTACAAGGTTTCAGCATGACTGGGTATGAAAAGAGAACAAAGAAGCTTCCTGGAGATGACTGTGGCCTTGGCTCACTGCCAGGAAAATGACTCATTTCTGTATGCCAGGGTTATAGTTCACTGTTACCCTGACAAATGAATGTGGAAGACCCATGATTTCCTCCACCCTCCTTCACTCACATAGTAAAAGTTAGCTACTGCCTGCAACATACCAGGCACCGTACAACACGAAACTGTAGGCTCCCCCTCCAGGAAGTGACAATGTCATTCCTAACCTGTTGGAATTTTAACACCTGTCATAAAAGGATCTCATGATGCTTTGAATACTTTCTCGATACCTTATTATAAAATCAGCTTTGTGTTGAATGATTTTTCCCAGCTGTAGACTAATGTAAATGTTCTGAGCATGTTTAAGGTAGGCTAGTCTAAGCTGTGATGTTAGGTAGATTAGGTGCATTTAAATGCATTTTCAATGATATTTTAAATTTGCAGTGGGTTTATCAGGATGTTACTCCAAGATGCTCCTCCAAGGTGAGGGGCATCTGTGTTTTAGTCAGTGAAAATGTCTTGCAAAACTGAAGATAAAATAAATACAGTTAGTCACACTTCACTTGCACTATAAGAAATTCTAAAGAAAAATTCTTCAAATTGAAGGAATATAATAACATAAATTTATATCTACAGGAAGGAATAAAGAGCAAAGAAATGATAAACAAATCGCTTAAAGTGTTTA
MELK_9_36577630_36579243_36637050_36643005_RF
AGTAGAGATGGGGTTTCACCATGCTGGCCAGGCCAGTCTCAAACTCCTGACCTCAGGTGATCTGCCCGCCCCAGCCTCCCAAAATGCTAGAATTACAGGTGTGAACTATTGTGCCCGGCATTGTACAACCGAACTTTAACAACAGTTGCTCAGATGATGATGGGGATAAAGAGTTGGGAAAGAGCACATCTTCTTGAAATGCTTGCTGGAATATGCTTACTTCTTAAAAGATTATAGAGAATATTGATTCTTCCCCAAGAAATTGACAGATTCATGTTTTACATAATGATATTTGATTGTATAAAGTAATTATGCTGATTTTAAAATGTGAAAACATTGAATATATTTGTAATTTTTTGTTAATAAAGTGCATAATTTTTTTTTGTAGTTTATTCACCTCGACTAGATTTTAATTTTTAATTTTTATTTATTTTTTTGAGACACAGCTTCGCTTGTTACCCAGGCTGGAGTGCAGTGGCATGATCTCGGCTCACCGCAACCTCTGCTTCCCGGGTTCAAGTGATTCTCCTGCCTCAGCCTCCCTAGTAGCTGGGATTACAGGCATGGGCCACCACGCCTGGCTAATTTTTTATATTTTTAGTAGAGACGGGGTTTCTCCATGTTGGTCAGGCTGGTCTTGAACTCCCGACCTCAGGTGATCCGCCTGCCTCAGCCTCCCAAAGTGCCGGGATTACAAGTGTGAGCCACTGCGCCTGGCTGTTTTTTATTTTTAGTAGAGACAAGGTCTTGCTATATTGTCCTGGCTTGTCTTGAACTCCAGGCCTCAAGCAATCCTCCTG
MSH3_5_80021913_80025030_80153948_80159012_RF
TAACAAAAATAAACTTTAAAATGGTGGAGGTGAGTGGGGAAAAGTGAAACCTCTGCTTTACAGAATACCAACGAATAAATGTAGGAAGAATTTTTTAATCAACATTTAATAACGACTATAATAATAACTGATTCAGACAGCAATGATCAATAGATTATAAAACCTTTGGATGAAAGATTGTTGGAGAAAAGGATATTCATATATCTCAAAGTGTCATGCCACAGGTTATTTATTAATTACAAAGGGAAAAGGTATAGTGAAGAAATCTAGTGGGTACCCTCTTCAACCAGATAATCAAATTTGGCATCCCCAGTTATGTAAAACTGATATCACGTCCCACCTGATGTGATGCACTGGGAAGGACCCATCACCTACATATACATGGAATATTCCTGGTATCGAAATATTTTAGGTAATCATTATTTGTCTAATTCACATGTCCACAATCAGGCATTAATGTTTACTTTCATTTGTACCTCACATTCCTGCCAGTCCAGCTTATGTTAGGGTCCATTTTGTGGATGGTGAGGTGAATAGACATTTTCCCTCTTGGCATAAACTTGGCTTCACTCTAATCTTCATCCTACTCCATATGGAGGAAATTTATCTCTGTCACATGCTAGAGAGTGTTCATCATCAGCTCCCCATCACTGCTCCATTTAAGCATCAGTGTCTAGTTAGCATTTCCTTGCATCTAGGCATCAGTGTCTTGTTAGCATGTCTCTTTAATTTCATGATGCCTTGGTCAAATAAAGTGTCTGAGCGTGTATCCCACTTCTTTTTATTTTTTTCTGTAAGGT
>NF1_17_29477103_29483764_29651799_29657368_FF
ACTTTCATTTTAATTTATTATTTCCCTTAGAAACATCTCCTATCTTTTGTGACCATGTCTCCTTTTCCAGTATGTTTCTTGAATTAGGATTTCATAGAGCTTTTGTGGCCTACACGAATTGACCACAGTAATCCATTACACATATTTTTCTTTAGCATCTTGTTTGAATTTACTTACGGTTGTCCCAGCCCTAAGTAGATGATAAAATATGATCTCATAGTCCTAAAATGTGGATTGATTTTTTTATGAAGATATGTGTTTTTTCTTCCTTCTGTAACCTGTGACAGATTCTGTAGTAGTTACCCTGTTGTTGAAACAGTTTTTCTCAAATACCAGTTTCATCAAATAATTCCACTGTTAAAAGCTCATAATTTCTTTCTTCTTCCCATTTTCTAAAATCGATTTTTAAATTAAAGGTACAAGTTAAGGCACACAGAAGATTATAGGCAGCTGACCTAGGAGAAAACACAAATGAAGTTGTTTTAAAACGTATTTTTCCTTATAGTTCCAAAATTTTTTCATAACATACAATTTGTGATTCTGTTACAAAGTATGATCAACTATTTTTAAATTTTATGATCAGTTAGAAATAAGATGTTATAATTCTACAGTAAAACCAAAATACCCCTTAATCATTTAGGGATTTTATAAAAAGGGACACACTTGATATAACCATAAGAGCACTGTGAGGCTCCTATGACAGAGGGGCGGGGTATAGGCTTTCCTAAAATACATCTCACTGAGACATAAAATATGAGAGGACTTATGGTCCTAATGTGGATCAATAGAAATTAAGTCAG
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ACCACTTTTTAAGATTTATCCTGTTTGTTCTTTGTTGATTGAAACATAATAATTGTTAAAATTCTCTACAGCCTTCTTTTTCTTCCATAGCTAATCTTCCTTCTAATAGTTTTTGCTTTCTGTTTTGCTGTTGTTGCTTTGCAAAGCTTTCCCCTCATAGCCTGTACCTGTTATCAATATAAAATAATCTTCCTGTTGAATGCTTCATGACTTGAATTCTACTTTGATAAAAACATTGCCATACTGCTTTTTATCTTGATGAATTCATCTGGCATTGCTTTGCCTTATCATCTCATCTGGAGTTTTTAAATGCCATTTGTTTCAGTTGTCTTTAACAACATAATAAATAGACTTTGCCATTTAACAAGGTAGCTCAAATTCTTTTACTAATTGTTACATCGAAAGTTCAAAATTAAATTTTAAACGTTTTCATTCAGGCTCTGGAAAGCTTCACAGTTAAAAAGGATGTCTCTACACCCAAGGAAGTTGAACTCACTGGCTGTGTGACTATGGGCAGTTTACCCAACCTTTCTGATTTGGGGTCCCACCTTAAAACACTCACTTCCCAGAGAGACAGGAAGAACTCAGTGTGTGTTTATAAGCCTCTCTTCTTTCTCCTGGTGTCATGCATTCCAGCGAAGAGAAAGTACACAGCTCCACTACTTGGAACCAGTGTTGTACCCAGCACAGTTTTTGGTACCTGAGTTCCCTGAAAACCAGCACCTTACCCTGTAACTGGTGCAGTCTGTGTCCTCAGTGTGCTTTGATGACTTGCACTTTAAACAAGGGCAAGTCAACAT
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TAAAGAAGTTTCACATTCATATGCCAACTCAGATTGATGGGCAGCAACTGGATAATCCGCTGTGCAGAAAGTTAAATACAGGTTCTGTGCAAAGAAGTGTCTAGATTCATAGTGCCAGACATCTGCCCTGGGCCACATGCTTACCGTCCCATGGATGGATGGAACTTGGAATCAGAAGACCCAAGTTTGAGTCCTGGCTCTACTACTTTTGTGATTTTGGTCATTTAACCTCTTTGAGCCTTCTTATGGCATAGTAGTTATAATCAAGATAATATAAGTGAATGTGCTTTGTAAACCATGAAGTGTTGGTCACACAGATGATAGCTACTGTCTTATATTTGTCAAACCTCAGCTGAGGACCAGGTTGACAGGATGGAGGAAGAGGAGGAATTCAAGACTCGAACTAAACAAAAAGGAGATGATCCTGGGTGGGCTTGACTTAATCAAGTGAAAGCCTTAAAAGCAAGAGTCTCCTGCTAGTCTAGGAAAAGCAAACAGCCCTGCTATGAATGGCCTATAGAAAGGGGCAGCCTCTAGGAGCATGGGCCTCAGTCATATGCCCACGAGGAACTGAATATTGCCAGCAACCATGTGAGCATGGAAGAGGACTCTAAGCCTCTGATGAGACCACAGCCCTGGCCAATGCTTTGATTGTGGCTCTGTGAGGCCTTGAACAAAGGACCAAGTATAGCTATGCCAGGACTTCTGAACCACGGGAATGGTGAGATAATAAATGTTTGGTGTTTTAAGCCACTAAGTTTGTGTTAATTTTTTATGCCGCAATAGAAAGCGAATACTAC
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AGGTAAGTTAAAGACCAAGAACTGGCATTGGTCTTAGTATCATGGGACCCTTTTGAGTAGTTTCAGTGGAGTGGTGGAGGGTGAAAGTGAAAGCTTAATTGGAGTGGGTTCAAGAATGCAGGAATAGGAGGAGAGAAATTGGAGATAGCAATATAGAAATCTCTTAAAGAGTTCGCTGTAAAGTCCAGGAGAGAGGGGTGAAGATAAGTGAAGTGATTGTTGGACGAAGATGTGGGGTTGAGAGTTGTTTTTTTCCCATCCCAAGATGGGAGACCTATTTGTATGCTGATGGAATGAGTAGCATGAAACTTAGGAGAGAGGGAAAAAATTGAATCAGAAGAGAGGGAACAGATTGCCTGAATAATGACCTGGAGGAGGCCAGAGAAAAGAGAATGTGATCGATGACCTTAATGTCAGTGTCACTGACTCTGACAAGGAGGAAAGGACAGCGATGAGCCAGGCTGACCCCCGCCACCCCATTCCCATAGCCCCACTTTCTTCTCTCTTCTTGTTCAGAAATGTTTCACTTTGCCTCATCTAGCCCCTTTGGCCAGTAGGTCACATCTGGGAGCTTCTGGGGGTGCCACATGTCTGCCTCAATCTGGGCTGTTTCCTCCCCTCCAAGATATTTCACTGTCTCTGGGCTGGGCGCCAGGACTCCTGGGTTTCCCTGCCTGTGGTGCAGGGCTCCCCTGCAGGGCTCCAGAGAGTCGCTTAGCTGGTTTCCTTCCTCCTTTGTGGGGAGGGCCTTCCCCTAGGGCTGGGAGGTGTCAGGAATCCCAGGTGGGACAGGGGTGGGG
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TTCAATTGCTATATAAAAAATGTAAAGTCTGTTTACTGCCTTAAACCTTCTGGTGTATTTTTATATAAAGTAACACCCTTAATTCTAACTTGGCCAACAGGTAGGATGGTATTATTATTATCTTCATTGTACAGATAAGGAAACTGAGGCTCAGATTGACTAGATCAAACAGGAGTTTTCTGGAAAACCTAGGACACAAGCCTAAATCTTTGAACTCAAATACTGCTCTACACTGAATTACAGTTATATACTGATTTCTGTTGTAAATTCTTAGAGAAGACAGACATAGAAATTAGTAACTTGAGTCAGTAGCGGCTTTGTTCAAACACAGGCACATGCATATTTTATGGTATATGTTTATATCTGTGTAATACTCATCATAAATGTCAGATTTATAATCGAGATCACAGTGAGCTGAGATTGCACCACTGCACTCCAGCCTGGGCAGCGGAGTGAGACCTTTTCTCAAAAAAAAAAAAAAAAAAAGGCAAAAAATTAAATTATTAGTATGGTAAAGTTTCGTTTGGACTTAATATGAAACTCATTTCTAGAAATGATGATCATTTGCATAGGGCTTAACTTCCTTTGCTAAGAAAATAGAGTAGTATACTAGGAGACTTCCAGAGCTGCATAGAGCTTCAGGGTCATCTACCAAGACAGACAATTTGTTGTCATCATCAGTGTTAAACTCTAAATTATTAAGTGCTTATGTGCCAGATACTGAAGTTTATATACACTTTCTCTAATCTTTAATAATTCTAGAAAGGTATGTGTTTGATCCATTTTCAAGATAAGAAAAC
>VAV3_1_108148303_108158073_108220200_108227533_RF
ATGAGGTTTTTTTCCAGCCTTCCTAAGGGCCTCAAAGTCATATCCAGCAGACTTGCAGGGTTCTCAGGTGAAAGCAAATTGGAGAAATTTTTAAAATGTAATTTTGGTTTTTACTCCAACTACTTTCAACATGGATTTGTAAAAGACTGCTAGGATCATTAAAATCAGCATTGAAGCTATGTTGAGCAAGATGGATAGCTGCACTAGAAAAGCTGTAACAAGAGTCATTGTGAATGAAAGGAAAATTTTGCTCTAGATTTGTTGGTAGCCAAGGCACAAAAATTGGAAGCATAATGAGTTACAGACTCATGTCTGATAATATGAAAGAACACTAATTTAAAGAAAAAATCTTTTCTGTCTGAAATTTTATAATTTAGAGGAACTCTATATAAACAACATCGAAACTTTGCTTCATGCACAAAATTTAAAATATTACATAAAATTACCTTCAGGCTTTGTGTATAAGATATATATAAAACATAAATAAATTTTGTGTTTACACTTGGGTTCCATCCTGAATATATCTCATGATGTTTATGCAAATATTCCAAAATCTGAAAAAATCTGAAATTCAAAACACTTCCGGTCCCAAGCATTTTGAATAAGGGATACTCAACCTATAGCTGCATTAATTGAATTAAGACAACCACATAATCTACCTGTTAATTTTCTCTGGAGCCTTTTCTTCTGAGCCCTCCACGCTCTTCTAATTGATACTGCTTGCTCTACTAAGCCTGTTGAATTACTGTAGTCCTGGGACTTCTCTTTGCTCCCCTTTCCTGGCTTCTATATCTCCCTCT
二重標識加水分解プローブを用いて、5’−FAM/BHQ1−3’で標識された配列決定済みの相互作用を検出した。プローブは温度勾配最適化され、3C断片の接合部をまたぐように設計され、3C産物を完全に特異的に検出させる。qPCR標準曲線(10コピー〜1コピー)を、報告書の図で使用した配列決定済みの産物から作成した。
3Cライブラリー作製のための内部対照としてのMMP1コピー試験。
使用したプライマーセットおよびプローブを以下の参照配列に示す。Taq I部位を強調表示してある。プローブは、両方の断片の接合部にまたがり、66.4℃のアニーリング温度において特異的である。
GGGGAGTGGATGGGATAAGGTGGAATGTTGGGTGAACTAAAAGGCCTTTAAGGCCCCTCTGAAATCCAGCATCGAAGAGGGAAACTGCATCACAGTTGATGGAAGTCTGTTGGCCTCTTAACAAAGCTAATGCTTGCCCTTCTGGCTTAGCTTACATAAGAACCACAAGGAATCTTTGTTGAATTGTTTCTTTCAGATCATCGGGACAACTCTCCTTTTGATGGACCTGGAGGAAATCTTGCTCATGCTTTTCAACCAGGCCCA
MMP 1−4 2F 5’−GGGGAGTGGATGGGATAAGGTG−3’
MPP 1F 5’−TGGGCCTGGTTGAAAAGCAT−3’
MMP1F1b2プローブ 5’−FAM−ATCCAGCATCGAAGAGGGAAACTGCATCA−BHQ1−3’
加水分解qPCRについてのフォワードおよびリバースプライマーならびにプローブ配列は、前の表に記載されている。
内部対照マーカーMMP1を用いた3Cライブラリーコピー数試験。
MMP−1との3C相互作用を、EpiSwitch(商標)ライブラリーの内部対照として用いた。二重標識5’FAM−BHQ1−3’により標識された加水分解プローブを用いて、配列決定済みの相互作用を検出した。サンプルを20ngでスクリーニングし、コピー数を記録した。上記のように264bp産物を定量し、すべてのサンプルを3C標的でスクリーニングする前にLabChip上で実行した。標的は各実験のMMP1比として表した。
標準曲線によるqPCRスクリーニングおよび3C断片コピー数の推定。
qPCRテンプレートを20ngの3CライブラリーDNAに適合させ、正常血液由来の3Cライブラリーを含む濃度一致の陰性対照に使用した。さらなる陰性対照には、ホルムアルデヒド固定を伴わない患者の材料、消化および連結されたライブラリー材料、および正常ゲノムDNAが含まれた。3C相互作用MMP−1を、EpiSwitch(商標)ライブラリー合成のための内部対照として使用した。
本発明者らは、HEX、テキサスレッド、およびFAMを、一致するクエンチャーと共に使用した。
配列表1 <223>核酸配列について「nはa、c、g、またはtである」

Claims (18)

  1. 集団内のサブグループを表す染色体状態を検出するプロセスであって、ゲノムの規定された乳がん疾患関連領域内における前記染色体状態に関連する染色体相互作用の有無を判定する工程を含み、前記染色体相互作用が、どの染色体相互作用が前記集団の乳がんサブグループに対応する染色体状態に関連するかを判定する方法であって、前記染色体の状態が異なるサブグループ由来の第1の核酸セットと、指標となる第2の核酸セットとを接触させる工程、および相補的配列をハイブリダイズさせる工程を含み、前記第1および第2の核酸セット中の核酸が、染色体相互作用において一体となる両方の染色体領域からの配列を含む連結産物を表し、前記第1の核酸セットと第2の核酸セットとの間のハイブリダイゼーションのパターンが、どの染色体相互作用が乳がんサブグループに特異的であるかの判定を可能にする方法によって、任意に同定されているプロセス。
  2. (i)表9(マーカーセット1)のプローブによって表される染色体相互作用のすべてを含むか、または
    (ii)表9(マーカーセット1)のプローブによって表される染色体相互作用の少なくとも4、5、6、7種を含む、
    染色体相互作用の特異的な組み合わせが型付けされるか請求項1に記載のプロセス。
  3. (i)マーカーセット2のプローブによって表される染色体相互作用のすべてを含むか、または
    (ii)マーカーセット2のプローブによって表される染色体相互作用の少なくとも4、5、6、7種を含む、
    染色体相互作用の特異的な組み合わせが型付けされる、および/または
    (a)マーカーセット3のプローブによって表される染色体相互作用のすべてを含むか、または
    (b)マーカーセット3のプローブによって表される染色体相互作用の少なくとも4、5、6、7種を含む、
    染色体相互作用の特異的な組み合わせが型付けされる、請求項1または2に記載のプロセス。
  4. 前記染色体相互作用が、
    −個体由来のサンプルにおいて、および/または
    −前記染色体相互作用の部位におけるDNAループの有無を検出する工程によって、および/または
    −染色体コンホーメーョンにおいて接合される染色体の遠位領域の有無を検出する工程によって、および/または
    −前記型付けの間に生成され、その配列が、前記染色体相互作用において一体となる染色体の領域にそれぞれ対応する2つの領域を含む連結核酸の存在を検出する工程によって、
    型付けされ、
    前記連結核酸の検出が好ましくはPCRによって、任意に表10または本明細書中の任意の表に列挙された少なくとも1個のプライマーを用いて実施される、請求項1から3のいずれか一項に記載のプロセス。
  5. −乳がんを診断するために実施される、および/または
    −前記第2の核酸セットが、前記第1の核酸セットよりも大きな個体群に由来する、および/または
    −前記第1の核酸セットが、少なくとも8個体に由来する、および/または
    −前記第1の核酸セットが、第1のサブグループからの少なくとも4個体、および好ましくは前記第1のサブグループと重複しない第2のサブグループからの少なくとも4個体に由来する、および/または
    −医療のための個体を選択するために実行される、および/または
    −性別または別の身体的特徴に基づいて選択された個体に対して実行される、
    請求項1から4のいずれか一項に記載のプロセス。
  6. 好ましくは本明細書の表または図のいずれか1つに規定されるマーカーを用いて、悪性乳がんを検出するために実行される、請求項1から5のいずれか一項に記載のプロセス。
  7. 前記疾患関連領域が、
    (i)表9に列挙された遺伝子のいずれか1つに対応する、および/または
    (ii)表9に示される任意のプローブによって表される染色体相互作用のいずれか1つに対応する、および/または
    (iii)(i)または(ii)を含むか、またはそれらに隣接する4000塩基領域に対応する、および/または
    (a)マーカーセット2もしくは3に関連する遺伝子のいずれか1つに対応する、および/または
    (b)染色体相互作用マーカーセット2もしくは3のいずれか1つに対応する、および/または
    (c)(a)または(b)を含むか、またはそれらに隣接する4000塩基領域に対応する、
    請求項1から6のいずれか一項に記載のプロセス。
  8. −前記第2の核酸セットが選択されていない群を表す、および/または
    −前記第2の核酸セットが、規定された位置でアレイに結合されている、および/または
    −前記第2の核酸セットが、少なくとも100の異なる遺伝子における染色体相互作用を表す、および/または
    −前記第2の核酸セットが、少なくとも1,000の異なる染色体相互作用を表す少なくとも1,000の異なる核酸を含む、および/または
    −前記第1の核酸セットおよび前記第2の核酸セットが、10〜100ヌクレオチド長の塩基を有する少なくとも100個の核酸を含む、
    請求項1から7のいずれか一項に記載のプロセス。
  9. 前記第1の核酸セットが:
    (i)染色体相互作用において一体となる染色体領域を架橋する工程、
    (ii)任意に酵素による制限消化切断によって前記架橋領域に切断を施す工程、および
    (iii)前記架橋、切断されたDNA末端を連結して、(特に連結DNAを含む)前記第1の核酸セットを形成する工程、
    を含む方法において得ることができる、請求項1から8のいずれか一項に記載のプロセス。
  10. 少なくとも5〜20の異なる染色体相互作用が型付けされ、好ましくは5〜20の異なる領域または遺伝子が型付けされる、請求項1から9のいずれか一項記載のプロセス。
  11. 前記疾患関連領域が、
    (i)一塩基多型(SNP)を含む、および/または
    (ii)マイクロRNA(miRNA)を発現する、および/または
    (iii)非コードRNA(ncRNA)を発現する、および/または
    (iv)少なくとも10個の連続したアミノ酸残基をコードする核酸配列を発現する、および/または
    (v)調節要素を発現する、および/または
    (vii)はCTCF結合部位を含む、
    請求項1から10のいずれか一項に記載のプロセス。
  12. 染色体相互作用の変化を引き起こすことができ、それにより治療効果を引き起こすことができる薬剤を選択することによって、乳がんを治療するための治療剤を同定または設計する方法であって、
    前記染色体相互作用が、表9のマーカーセット2もしくはマーカーセット3で規定されるものである、および/または
    前記染色体相互作用が、表9に記載されるか、またはマーカーセット2もしくは3に関連する任意の領域または遺伝子に存在し、
    任意に:
    −前記染色体相互作用が、どの染色体相互作用が請求項1で規定された染色体状態に関連するかを判定する方法によって同定され、および/または
    −染色体相互作用の前記変化が、(i)前記本明細書の表に記載された特異的プローブ配列のいずれかと少なくとも70%の同一性を有するプローブを用いて、または(ii)前記本明細書の表のいずれか1つにおいて規定されるプライマー対、または前記表のいずれか1つにおいて同定される任意のプライマー対と少なくとも70%の同一性を有するプライマー対によってモニターされる方法。
  13. (a)候補薬剤を投与する工程、
    (b)染色体状態に変化があるかどうかを検出し、それによって前記候補薬剤が治療剤であるかどうかを判定する工程、
    を含み、
    前記検出が、前記ゲノムの規定された領域内における染色体相互作用の有無を判定する工程を含み、好ましくは、
    (i)前記染色体状態が、表9に記載される、またはマーカーセット2もしくは3に関連する任意の遺伝子座、領域または遺伝子におけるものであり得、および/または
    (ii)前記染色体相互作用が、本明細書に記載のもののいずれかであり得るか、または(a)表10に開示される、もしくは(b)前記表のいずれかに開示され、マーカーセット2もしくは3に関連するプローブまたはプライマー対のいずれかに対応し、
    前記スクリーニングが、任意にインビトロ、好ましくは細胞中で実施される、請求項12に記載の方法。
  14. 乳がんのための治療剤を同定または設計するための
    (i)染色体相互作用の検出であって、
    −染色体相互作用が表9またはマーカーセット2もしくは3に規定される、および/または
    −染色体相互作用が、どの染色体相互作用が請求項1で定義される染色体状態に関連するかを判定する方法によって同定される、および/または
    −染色体相互作用が、表9に記載される、またはマーカーセット2もしくは3に関連する任意の領域または遺伝子に存在する、
    染色体相互作用の検出、または
    (ii)表9に記載される、またはマーカーセット2もしくは3に関連する特異的プローブ配列のいずれかと少なくとも70%の同一性を有するプローブ、または
    (iii)前記本明細書の表のいずれか1つに規定されるプライマー対、または表10に同定されるか、もしくはマーカーセット2もしくは3に関連する任意のプライマー対と少なくとも70%の同一性を有するプライマー対、
    の使用。
  15. 候補薬剤を投与する工程、および染色体相互作用の前記検出、前記プローブまたは前記プライマー対を使用して、染色体状態の変化が存在するかどうかを検出し、それにより候補薬剤が治療剤であるかどうかを判定する工程を含み、任意にインビトロ、好ましくは細胞内で実施される、治療剤を同定するための請求項14に記載の使用。
  16. 請求項1から11のいずれか一項に記載のプロセスによって治療剤が必要であると同定された個体において、乳がんを予防または治療する方法に使用するための乳がん治療剤。
  17. 個体において乳がんの予防または治療に用いる治療剤を選択する方法であって、請求項1から11のいずれか一項に記載のプロセスで検出される染色体状態に基づいて前記治療剤を選択する工程を含む方法。
  18. 前記型付けまたは検出が、前記連結産物を増幅することができるプライマー、およびPCR反応の間に前記連結部位に結合するプローブを使用する定量的PCR(qPCR)による前記連結産物の特異的検出を含み、前記プローブが、前記染色体相互作用において一体となる染色体領域のそれぞれからの配列に相補的な配列を含み、任意に前記プローブが、
    前記連結産物に特異的に結合するオリゴヌクレオチド、および/または
    前記オリゴヌクレオチドの5’末端に共有結合したフルオロフォア、および/または
    前記オリゴヌクレオチドの3’末端に共有結合したクエンチャー、
    を含み、ならびに
    任意に
    前記フルオロフォアが、HEX、テキサスレッドおよびFAMから選択され、および/または
    前記プローブが、10〜40ヌクレオチド塩基長、好ましくは20〜30ヌクレオチド塩基長の核酸配列を含む、請求項1から17のいずれかに記載のプロセス、方法または使用。
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