JP2022513399A - 無細胞メッセンジャーrnaを使用した骨髄の特徴付け - Google Patents
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Abstract
被験体の骨髄の病状をモニタリングするための方法およびシステムが本明細書に記載されている。さらに、被験体の臓器の処置状況をモニタリングするための方法およびシステムが本明細書に開示されている。さらに、被験体の骨髄の健康状況をモニタリングし、活性薬剤をアッセイするための方法およびシステムが本明細書に開示されている。ある態様では、被験体の骨髄の病状をモニタリングするための方法が本明細書に提示されている。本方法は、病状を有する被験体から生体試料を得るステップと、第1の複数の遺伝子に対応する、骨髄に常在するまたはこれに起源をもつ複数の細胞に由来する第1の複数の無細胞mRNA(cf-mRNA)のcf-mRNAレベルを検出するステップとを含む。
Description
相互参照
本願は、2018年10月29日に出願された米国特許仮出願第62/752,155号、および2019年3月14日に出願された米国特許仮出願第62/818,603号の利益を主張し、これら仮出願のそれぞれを全体的に参照により本明細書に組み込む。
本願は、2018年10月29日に出願された米国特許仮出願第62/752,155号、および2019年3月14日に出願された米国特許仮出願第62/818,603号の利益を主張し、これら仮出願のそれぞれを全体的に参照により本明細書に組み込む。
参照による援用
本明細書で言及されているあらゆる刊行物、特許および特許出願は、あたかも個々の刊行物、特許または特許出願のそれぞれが、参照により本明細書に組み込まれていると特にかつ個々に指し示されているのと同じ程度まで、参照により本明細書に組み込まれている。参照により本明細書に組み込まれた刊行物および特許または特許出願が、本明細書に含有されている本開示と矛盾する限りにおいて、本明細書は、そのような全ての矛盾した資料に取って代わるおよび/またはこれに優先することが意図される。
本明細書で言及されているあらゆる刊行物、特許および特許出願は、あたかも個々の刊行物、特許または特許出願のそれぞれが、参照により本明細書に組み込まれていると特にかつ個々に指し示されているのと同じ程度まで、参照により本明細書に組み込まれている。参照により本明細書に組み込まれた刊行物および特許または特許出願が、本明細書に含有されている本開示と矛盾する限りにおいて、本明細書は、そのような全ての矛盾した資料に取って代わるおよび/またはこれに優先することが意図される。
血液は、全臓器に灌注する液体結合組織であり、身体の細胞に酸素および栄養素を供給する一方で、脂質、タンパク質および核酸を含む細胞の老廃物を収集する。これらの循環する生体分子は、特異的な臓器の健康に関連付けられる情報を含有する。循環するタンパク質および脂質に着目して研究がなされてきたが、循環する無細胞DNA(cfDNA)も、健康および疾患の診断およびモニタリングのための非侵襲的ツールとして出現した。例えば、cfDNAは、出生前診断学、移植片拒絶およびがんのモニタリングに利用されてきた。これらの進歩にもかかわらず、cfDNA検査の価値は一般に、遺伝的な差によって特徴付けられる生理的および疾患状況(すなわち、妊娠、移植片または腫瘍)に制限されている。RNAに基づく非侵襲的バイオマーカーとして、miRNAおよびlncRNAを含む非コードRNAが、複数の疾患において研究されている。
ある態様では、被験体の骨髄の病状をモニタリングするための方法が本明細書に提示されている。本方法は、病状を有する被験体から生体試料を得るステップと、第1の複数の遺伝子に対応する、骨髄に常在するまたはこれに起源をもつ複数の細胞に由来する第1の複数の無細胞mRNA(cf-mRNA)のcf-mRNAレベルを検出するステップとを含む。
一部の実施形態では、生体試料は、血液試料を含む。一部の実施形態では、血液試料は、血清試料、血漿試料またはバフィーコート試料を含む。
一部の実施形態では、病状は、多発性骨髄腫(MM)、白血病、骨髄増殖性新生物、骨髄異形成症候群、リンパ腫、血小板血症、骨髄線維症、真性赤血球増加症または貧血を含む。一部の実施形態では、病状は、MMを含む。一部の実施形態では、病状が、MMを含む場合、第1の複数の遺伝子は、IGHG1、IGHA1、IGKC、IGHV1、IGHV2、IGHV3、IGHV4、IGHV5、IGHV6、IGHV7、IGHV8、IGHV9、IGHV10、IGHV11、IGHV12、IGHV13、IGHV14、IGHV15、IGHV16、IGHV17、IGHV18、IGHV19、IGHV20、IGHV21、IGHV22、IGHV23、IGHV24、IGHV25、IGHV26、IGHV27、IGHV28、IGHV29、IGHV30、IGHV31、IGHV32、IGHV33、IGHV34、IGHV35、IGHV36、IGHV37、IGHV38、IGHV39、IGHV40、IGHV41、IGHV42、IGHV43、IGHV44、IGHV45、IGHV46、IGHV47、IGHV48、IGHV49、IGHV50、IGHV51、IGHV52、IGHV53、IGHV54、IGHV55、IGHV56、IGHV57、IGHV58、IGHV59、IGHV60、IGHV61、IGHV62、IGHV63、IGHV64、IGHV65、IGHV66、IGHV67、IGHV68、IGHV69、IGKV2、IGKV3、IGKV4、IGKV5、IGKV6、IGKV7、IGKV8、IGKV9、IGKV10、IGKV11、IGKV12、IGKV13、IGKV14、IGKV15、IGKV16、IGKV17、IGKV18、IGKV19、IGKV20、IGKV21、IGKV22、IGKV23、IGKV24、IGL1、IGLV 1-40、またはこれらの組合せを含む。一部の実施形態では、病状は、急性骨髄性白血病(AML)を含む。
一部の実施形態では、検出するステップは、cf-mRNAをcDNAに変換するステップをさらに含む。一部の実施形態では、本方法は、配列決定、アレイハイブリダイゼーションまたは核酸増幅のうち1つまたは複数を行うことにより、cDNAを測定するステップをさらに含む。
一部の実施形態では、本方法は、処置を提供するステップをさらに含む。一部の実施形態では、処置は、イオン化照射(ionizing irradiation)、メルファラン媒介性骨髄アブレーション、ブスルファン媒介性骨髄アブレーション、トレオスルファン媒介性アブレーション、化学療法媒介性アブレーション、同種異系移植、自家移植、増殖因子による刺激、自家もしくは異種CAR-T細胞療法、またはこれらのいずれかの組合せを含む。一部の実施形態では、増殖因子による刺激は、エリスロポエチン(EPO)による刺激を含む。一部の実施形態では、増殖因子による刺激は、顆粒球コロニー刺激因子(G-CSF)による刺激(simulation)を含む。
別の態様では、被験体の臓器の処置状況をモニタリングするための方法が本明細書に開示されている。本方法は、処置状況を有する被験体から血漿試料を得るステップと、第2の複数の遺伝子に対応する、被験体の臓器に由来する第2の複数の無細胞mRNA(cf-mRNA)のcf-mRNAレベルを検出するステップとを含む。
一部の実施形態では、臓器は、骨髄である。一部の実施形態では、生体試料は、血液試料を含む。一部の実施形態では、血液試料は、血清、血漿試料またはバフィーコート試料を含む。
一部の実施形態では、処置状況は、骨髄アブレーション、骨髄再構成、骨髄移植、増殖因子による刺激、免疫療法、免疫調節、ユビキチンリガーゼ活性のモジュレーション、コルチコステロイド、放射線療法、または自家もしくは異種CAR-T細胞療法を含む。一部の実施形態では、ユビキチンリガーゼ活性のモジュレーションは、ユビキチンリガーゼ阻害剤の投与を含む。一部の実施形態では、骨髄アブレーションは、物理的アブレーション、化学的アブレーション、またはこれらの組合せを含む。一部の実施形態では、物理的アブレーションは、イオン化照射を含む。
一部の実施形態では、化学的アブレーションは、メルファラン媒介性骨髄アブレーション、ブスルファン媒介性骨髄アブレーション、トレオスルファン媒介性アブレーション、化学療法媒介性アブレーション、またはこれらの組合せを含む。一部の実施形態では、骨髄移植は、同種異系移植を含む。一部の実施形態では、骨髄移植は、自家移植を含む。一部の実施形態では、増殖因子による刺激は、エリスロポエチン(EPO)による刺激を含む。一部の実施形態では、増殖因子による刺激は、顆粒球コロニー刺激因子(G-CSF)による刺激(simulation)を含む。
一部の実施形態では、処置が、骨髄アブレーションを含む場合、第2の複数の遺伝子に対応する第2の複数のcf-mRNAのレベルは減少し、第2の複数の遺伝子は、赤血球特異的遺伝子を含む。
一部の実施形態では、処置が、骨髄再構成を含む場合、第2の複数の遺伝子に対応する第2の複数のcf-mRNAのレベルは、骨髄アブレーションの際の斯かるcf-mRNAレベルと比較して増加し、第2の複数の遺伝子は、赤血球特異的遺伝子を含む。一部の実施形態では、赤血球特異的遺伝子は、GATA1、SLC4A1、TF、AVP、RUNDC3A、SOX6、TSPO2、HBZ、TMCC2、SELENBP1、ALAS2、EPB42、GYPA、C17orf99、HBA2、RHCE、HBG2、TRIM10、HBA1、HBM、HBG1、UCA1、GYPB、CTD-3154N5.2、およびAC104389.1からなる群由来の1つまたは複数の遺伝子を含む。
一部の実施形態では、処置が、骨髄再構成を含む場合、第2の複数の遺伝子に対応する第2の複数のcf-mRNAのレベルは増加し、第2の複数の遺伝子は、巨核球特異的遺伝子を含む。一部の実施形態では、巨核球特異的遺伝子は、ITGA2B、RAB27B、GUCY1B3、GP6、HGD、PF4、CLEC1B、CMTM5、GP9、SELP、DNM3、LY6G6F、LY6G6D、XXbac-BPG3213.19、およびRP11-879F14.2からなる群由来の1つまたは複数の遺伝子を含む。
一部の実施形態では、処置が、骨髄アブレーションを含む場合、第2の複数の遺伝子に対応する第2の複数のcf-mRNAのレベルは減少し、第2の複数の遺伝子は、好中球特異的遺伝子を含む。
一部の実施形態では、処置が、骨髄移植を含む場合、第2の複数の遺伝子に対応する第2の複数のcf-mRNAのレベルは、骨髄アブレーションの際の斯かるcf-mRNAレベルと比較して増加し、第2の複数の遺伝子は、好中球特異的遺伝子を含む。
一部の実施形態では、処置が、骨髄再構成を含む場合、第2の複数の遺伝子に対応する第2の複数のcf-mRNAのレベルは、骨髄再構成の際の斯かるcf-mRNAレベルと比較して増加し、第2の複数の遺伝子は、好中球特異的遺伝子を含む。一部の実施形態では、好中球特異的遺伝子は、前駆体好中球特異的遺伝子を含む。一部の実施形態では、前駆体好中球特異的遺伝子は、CTSG、ELANE、AZU1、PRTN3、MMP8、RNASE、PGLYRP1、またはこれらの組合せを含む。一部の実施形態では、前駆体好中球特異的遺伝子に対応する検出されたcf-mRNAは、血液試料において、複数の好中球細胞よりも早く現れる。
一部の実施形態では、処置が、同種異系移植を含む場合、第2の複数の遺伝子に対応する第2の複数のcf-mRNAのレベルは検出され、第2の複数の遺伝子は、ドナー細胞由来の前駆体好中球特異的遺伝子を含む。
一部の実施形態では、処置が、G-CSFによる刺激(simulation)を含む場合、第2の複数の遺伝子に対応する第2の複数のcf-mRNAのレベルは検出され、第2の複数の遺伝子は、好中球特異的遺伝子を含む。一部の実施形態では、好中球特異的遺伝子は、PGLYRP1、LTF、ATP2C2、VNN3、CRISP3、CTSG、OLFM4、KRT23、MMP8、ARG1、EPX、PI3、CRISP2、STEAP4、LCN2、PRG3、KCNJ15、ALPL、FCGR38、S100A12、PROK2、CXCR1、CAMP、RNASE3、CEACAM3、AZU1、ABCA13、CXCR2、CTD-3088G3.8、PRTN3、ELAINE、CD177、LINC00671、ORM2、ORM1、HP、およびRP11-678G14.4からなる群由来の1つまたは複数の遺伝子を含む。
別の態様では、被験体の骨髄の健康状況(healthy state)をモニタリングするための方法が本明細書に開示されている。本方法は、健康状況を有する被験体から生体試料を得るステップと、第3の複数の遺伝子に対応する、被験体の骨髄およびその由来細胞に由来する第3の複数の無細胞mRNA(cf-mRNA)のcf-mRNAレベルを検出するステップとを含む。
一部の実施形態では、第3の複数の遺伝子は、骨髄およびその由来細胞に由来する遺伝子のおおよそ少なくとも45%、55%、65%または75%を構成する。一部の実施形態では、第3の複数の遺伝子は、表7由来の1つまたは複数の遺伝子を含む。一部の実施形態では、前駆体好中球特異的遺伝子に対応する第3の複数のcf-mRNAのレベルは、成熟好中球特異的遺伝子に対応するcf-mRNAレベルと比較して増加する。
一部の実施形態では、生体試料は、血液試料を含む。一部の実施形態では、血液試料は、血清試料、血漿試料またはバフィーコート試料を含む。一部の実施形態では、検出するステップは、cf-mRNAをcDNAに変換するステップをさらに含む。一部の実施形態では、本方法は、配列決定、アレイハイブリダイゼーションまたは核酸増幅のうち1つまたは複数を行うことにより、cDNAを測定するステップをさらに含む。
別の態様では、活性薬剤をアッセイするための方法が本明細書に開示されている。本方法は、第1の時点で被験体の第1の無細胞発現プロファイルを評価するステップと、被験体に活性薬剤を投与するステップと、第2の時点で被験体の第2の無細胞発現プロファイルを評価するステップとを含む。
一部の実施形態では、第1のまたは第2の無細胞発現プロファイルのいずれかは、骨髄特異的である。一部の実施形態では、本方法は、第1の無細胞発現プロファイルを第2の無細胞発現プロファイルと比較するステップをさらに含む。
一部の実施形態では、第1の発現プロファイルおよび第2の発現プロファイルの間の差は、治療の効果を指し示す。一部の実施形態では、活性薬剤は、疾患を処置するための医薬化合物を含む。
一部の実施形態では、本方法は、第3の時点で被験体の第3の無細胞発現プロファイルを評価するステップをさらに含む。一部の実施形態では、評価するステップは、配列決定、アレイハイブリダイゼーションまたは核酸増幅のうち1つまたは複数を含む。一部の実施形態では、本方法は、追加的な時点で被験体の追加的な無細胞発現プロファイルを評価するステップをさらに含む。
一部の実施形態では、第2の時点は、第1の時点から1~4週間後である。一部の実施形態では、本方法は、12~24ヶ月間の期間にわたり追加的な無細胞発現時点を評価するステップをさらに含む。一部の実施形態では、期間は、約18ヶ月間である。
一部の実施形態では、本方法は、1つまたは複数の無細胞発現プロファイルを追跡および/または検出して、治療および/または薬物の発見および/または開発のために1つまたは複数の目的の標的を測定するステップをさらに含む。一部の実施形態では、本方法は、治療および/または薬物の発見および開発におけるリード最適化および/または臨床開発のために薬力学を測定するステップをさらに含む。
一部の実施形態では、本方法は、遺伝子発現のプロファイルを作成して、治療および/または薬物の発見および/または開発のために特異的標的の関与(engagement)に関連する1つまたは複数の薬力学的効果を特徴付けるステップをさらに含む。一部の実施形態では、本方法は、治療および/または薬物の発見および開発のために薬力学標的関与の変化を検出するステップをさらに含む。
本開示の新規特色は、添付の特許請求の範囲において詳細に示されている。本開示の特色および利点のより十分な理解は、本開示の原理が利用されている説明的な実施形態を示す次の詳細な説明と、次に示す添付の図面を参照することにより得られるであろう。
循環中のmRNA転写物の存在の根底にある生物学的過程は、未だに不明である。cfDNAの場合、機構は、細胞死の際に循環中への受動的放出であることが研究により示されている。対照的に、RNA分子は、細胞から能動的に分泌され得る。研究は、エキソソームおよび他の脂質小胞への非コードおよびより小型のRNA分子の分泌に着目した。しかし、1分子基準では、mRNAは、この現象の僅かな分率を構成し得る。
cfDNA技術における進歩は、臨床的に適用可能なcf-NAに基づくバイオマーカーの開発をもたらした。cfDNAは、侵襲的組織生検と比較して潜在的な利点を提供することができる;しかし、cfDNA解析は、変異、多型または構造的変形形態に頼る場合があり、このことは、遺伝的な差に関連しない疾患および生理的シナリオにおけるその使用を妨げ得る。cfDNAメチル化解析は、組織特異的遺伝子発現の代用として使用された。
本発明の様々な実施形態が本明細書に示され記載されてきたが、当業者には、斯かる実施形態が単なる一例として提供されていることが明らかであろう。当業者であれば、本発明から逸脱することなく、多数の変形形態、変化および置換を思い浮かべることができる。本明細書に記載されている本発明の実施形態の様々な代替を用いることができることを理解されたい。
他に指示がなければ、限定されない用語(open term)、例えば、「含有する(contain)」、「含有している(containing)」、「含む(include)」、「含んでいる(including)」その他は、本明細書で使用される場合、含んでいる(comprising)ことを一般に意味する。
単数形「1つの(a)」、「1つの(an)」および「その(the)」は、本明細書で使用される場合、文脈がそれ以外のことを明らかに指示しない限り、複数の参照を一般に含む。したがって、反対のことが指し示されていない限り、本願で示されている数的パラメーターは、本発明によって得ようとする所望の特性に応じて変動し得る近似値である。
他に指示がなければ、本明細書における一部の例は、数的範囲を企図する。数的範囲が提示される場合、他に指示がなければ、範囲は、範囲の両端を含む。他に指示がなければ、数的範囲は、あたかも明確に書き出されているかのように、その中にある全ての値および部分範囲を含む。他に指示がなければ、本明細書におけるいずれかの数的範囲および/または値は、その前に用語「約」が置かれているか否かにかかわらず、当該数的範囲および/または値の85~115%(すなわち、プラスマイナス15%)であり得る。
用語「被験体」は、本明細書で使用される場合、一般に、健康な、または疾患状態を有する、これを有し得る、もしくはこれを有することが疑われ得る、いずれかの個体を指す。疾患状態は、臓器移植、例えば、骨髄移植、肝臓移植、肺移植、心臓移植、顔面移植等を要求し得る、臓器不全を含むことができる。被験体は、動物であり得る。動物は、ヒト、非ヒト霊長類、マウスもしくはラット等の齧歯類、イヌ、ネコ、ブタ、ヒツジまたはウサギ等、哺乳動物であり得る。動物は、魚類、爬虫類またはその他であり得る。動物は、新生児、乳幼児、青年期または成体の動物であり得る。被験体は、生きている生物であり得る。被験体は、ヒトであり得る。ヒトは、1、2、5、10、20、30、40、50、60、65、70、75、80歳またはそれよりも年上を超えるまたはこれに等しい可能性がある。ヒトは、約18~約90歳であり得る。ヒトは、約18~約30歳であり得る。ヒトは、約30~約50歳であり得る。ヒトは、約50~約90歳であり得る。被験体は、被験体の臓器状況のモニタリングを必要とし得る健康であり得る。被験体は、状態の1つまたは複数のリスク因子を有し、無症候性であり得る。被験体は、状態について無症候性であり得る。被験体は、状態に関する1つまたは複数のリスク因子を有することができる。被験体は、状態に関して症候性であり得る。被験体は、状態に関して症候性となり、状態の1つまたは複数のリスク因子を有することができる。被験体は、関節炎等の疾患を有し得るまたはこれを有することが疑われ得る。被験体は、関節炎等の疾患に関して処置されている患者であり得る。被験体は、関節炎等の疾患を発症するリスクの素因を有し得る。被験体は、状態に対する処置からの寛解期であり得る。処置は、臓器移植を含むことができる。
用語「試料」は、本明細書で使用される場合、被験体のいずれかの試料を一般に指す(血液試料、尿試料、汗試料、精液試料、腟分泌物試料、無細胞試料、組織試料、腫瘍生検試料、骨髄試料、または他のいずれかの種類の生体液等)。試料からゲノムデータを得ることができる。血液試料は、全血試料または末梢血試料であり得る。血液試料は、血清試料であり得る。血液試料は、血漿試料であり得る。血清および血漿は両者共に、細胞が除去された後に残る全血の液体部分に由来する。血清は、血液が凝固した後に残る液体である。血漿は、抗凝固薬の添加により凝固が防止された場合に残る液体である。血液試料は、バフィーコート試料であり得る。バフィーコートは、全血試料の密度勾配遠心分離後に白血球細胞および血小板の大部分を含有する、抗凝固薬処置された血液試料の画分である。
一般に、本明細書で互換的に使用されている用語「無細胞ポリヌクレオチド」および「無細胞核酸」は、細胞からポリヌクレオチドを抽出することなく、試料から単離され得るポリヌクレオチドを指す。本明細書に開示されている無細胞ポリヌクレオチドは典型的に、健康な組織、損傷した組織、健康な臓器または損傷した臓器から放出または分泌されたポリヌクレオチドである。一部の例では、循環細胞、および/または特異的な組織/臓器に存在する細胞に由来する無細胞メッセンジャーRNAは、健康な被験体またはある状態を有する被験体のいずれかに見出される。例えば、組織または臓器に対する損傷は、細胞溶解、損傷した組織の細胞から循環中への無細胞ポリヌクレオチドの放出をもたらした疾患、傷害または他の状態が原因であり得る。一部の例では、本明細書に開示されている無細胞ポリヌクレオチドは、組織特異的である。他の例では、無細胞ポリヌクレオチドは、組織特異的ではない。一部の例では、無細胞ポリヌクレオチドは、細胞中に存在する、または細胞と接触している。一部の例では、無細胞ポリヌクレオチドは、オルガネラ、小胞またはエキソソームと接触している。一部の例では、無細胞ポリヌクレオチドは、無細胞であり、これは、無細胞ポリヌクレオチドが、細胞と接触していないことを意味する。本明細書に記載されている無細胞ポリヌクレオチドは、他に指定がなければ、自由に循環する。一部の例では、無細胞ポリヌクレオチドは、自由に循環し、すなわち、無細胞ポリヌクレオチドは、いかなる小胞、オルガネラおよび細胞とも接触していない。一部の例では、無細胞ポリヌクレオチドは、ポリヌクレオチド結合タンパク質(トランスフェラーゼ、リボソームタンパク質等)と会合するが、他のいかなる分子とも会合しない。循環中のmRNA転写物の存在の根底にある機構の理解を使用して、その臨床的価値を解釈することができる。例えば、cfDNAは、主に瀕死の細胞に起源をもつことが示された;したがって、この「液体生検」の使用は、細胞死に関連するシナリオに依存する。cf-mRNAレベルの変化は、細胞死を要求することなく、成熟、増殖、および刺激に対する応答の際の生細胞における転写変化によって影響され得る。
用語「マーカー」は、本明細書で使用される場合、多種多様な生体分子を一般に包含する。マーカーは、疾患マーカー、疾患のマーカー、または臓器の状況(例えば、移植後に臓器が機能的に適切であるか否か)を指し示すマーカーと本明細書で称する場合もある。一部の例では、マーカーは、複数の疾患に関連する状態のマーカーである。例えば、マーカーは、がんまたは移植臓器不全に関連し得る炎症のマーカーであり得る。マーカーは、非限定的な例として、ペプチド、ホルモン、脂質、ビタミン、病原体、細胞断片、代謝物および核酸を含む。一部の例では、マーカーは、無細胞核酸である。一部の例では、本明細書に開示されているマーカーは、組織特異的ではない。しかし、一部の例では、マーカーは、組織特異的である。本明細書に開示されているマーカーは、疾患および/または状態バイオマーカーと称することもできる。疾患バイオマーカーは、疾患および/もしくは状態の結果として存在するもしくは産生される、疾患および/もしくは状態の結果として調節不全にされる、疾患および/もしくは状態に機構的に関係付けられる、疾患および/もしくは状態の状況において変異もしくは改変される、またはこれらのいずれかの組合せである、生体分子である。マーカーは、被験体によって産生され得る。マーカーは、他の種によっても産生され得る。例えば、マーカーは、肝炎ウイルスまたはStreptococcus細菌によって作製された核酸またはタンパク質であり得る。斯かるマーカーを同定する方法は、組織特異的ポリヌクレオチドを検出および/または定量化して、いずれの組織が当該病原体によって感染したかまたは罹患したか、また、必要に応じて、組織(複数可)が損傷した程度を決定するステップをさらに含むことができる。本明細書に開示されている疾患のマーカーは一般に、疾患に罹患していない個体中を循環しない。
用語「配列決定」は、本明細書で使用される場合、合成による配列決定、ハイスループット配列決定、次世代配列決定、マクサム・ギルバート配列決定、超並列シグネチャー配列決定、Polony配列決定、454パイロシークエンシング、pH配列決定、サンガー配列決定(チェーン・ターミネーション)、Illumina配列決定、SOLiD配列決定、Ion Torrent半導体配列決定、DNAナノボール(nanoball)配列決定、Heliscope単一分子配列決定、単一分子リアルタイム(SMRT)配列決定、ナノポア配列決定、ショットガン配列決定、RNA配列決定、Enigma配列決定、ハイブリダイゼーションによる配列決定、ライゲーションによる配列決定、またはこれらのいずれかの組合せを含むことができる。配列決定出力データは、塩基読み取りの品質(例えば、信頼)に対するフィルタリングを含む品質管理に付すことができる。例示的な配列決定システムは、454パイロシークエンシング(454 Life Sciences)、Illumina(Solexa)配列決定、SOLiD(Applied Biosystems)およびIon TorrentシステムのpH配列決定システムを含む。一部の例では、試料の核酸は、会合された標識またはタグを用いずに配列決定することができる。一部の例では、試料の核酸を配列決定することができ、その場合の核酸は、自身に会合した標識またはタグを有することができる。
健康な被験体の臓器状況、または状態および/または疾患を有する被験体の臓器状況をモニタリングするための、組織および/または臓器特異的無細胞mRNA(cf-mRNA)転写物の使用に関する方法、システム、データベースおよび組成物が本明細書に開示されている。さらに、組織および/または臓器特異的無細胞mRNA(cf-mRNA)転写物は、被験体が臓器に向けられた処置を受けた後に、被験体の臓器をモニタリングするために使用することもできる。Cf-mRNAトランスクリプトームは、全臓器から収集された転写物の一覧として考慮することができる。これらの循環転写物の一部は、十分に特徴付けされた組織特異的遺伝子に対応するため、個々の起源組織の健康または状況をモニタリングするために使用することができる。実際に、cf-mRNAは、妊婦における胎児発生の反映に、早期分娩の予測に、また、がんバイオマーカーとして使用することもできる。
本明細書に記載されている通り、概念実証試験を行った。本開示は、骨髄(BM)活性をモニタリングするためのcf-mRNAプロファイリングの使用の概念実証を提供し、これにより、BM疾患患者の治療管理改善がもたらされ、侵襲的BM生検の必要が軽減され得る。例えば、cf-mRNAの次世代配列決定(NGS)に基づく全トランスクリプトームプロファイリングを行った。cf-mRNAの発現レベルを、血液の循環細胞(CC)由来のレベルと比較して、循環転写物の起源を解読し、その潜在的臨床有用性をより十分に理解した。大部分のcf-mRNA転写物は、造血起源のものであり得る。健康な被験体および多発性骨髄腫患者の両方において、cf-mRNAには、BM特異的転写物が濃縮され得る。さらに、BMアブレーションおよび移植を受けているがん患者の縦断的試験は、cf-mRNAプロファイリングが、BMの時間的転写活性を非侵襲的に捕捉し得ることを示した。機構的には、増殖因子治療薬による特異的BM系列の刺激は、cf-mRNAのゆらぎが、活性な系列特異的転写活性を反映することを指し示す。まとめると、本開示は、cf-mRNAの生物学的起源への洞察を提供し、生細胞がcf-mRNAを分泌し得ることを指し示す。
さらに、cf-mRNAプロファイリングは、他の非侵襲的バイオマーカーと比較して、より広範な分子情報を提供することができ、被験体における疾患および薬物応答のモニタリング等のシナリオにおいて組織機能を調べるための非侵襲的アプローチを構成することができる。例えば、メルファラン誘導性アポトーシスは、cf-mRNAのレベルを有意に増加させなかった。対照的に、BM再構成中ならびに周知の生存促進性および抗アポトーシス性増殖因子による刺激後に、循環中の転写物の大幅な増加が観察された。In vitro試験は、細胞外mRNAレベルおよび組成が、細胞刺激後に変化し得ること、また、生細胞が、小胞中に包埋されたRNA分子を分泌し得ることを示した。その上、本開示は、循環トランスクリプトームが、経時的な組織機能の一定の測定を可能にする動的な実体であり得ることを実証する。これは、より動的ではなく、組織恒常性に関して限られた情報を提供し得るcfDNAメチル化および変異事象とは対照的である。
被験体の健康状況のモニタリング
cf-mRNAトランスクリプトームは、遺伝情報と、起源組織およびその生理学に関係する情報の両方への直接的なアクセスを提供することができる。例えば、cf-mRNAにおける遺伝的変更は、同種異系移植のモニタリングに関する情報を提供することができ、同様のアプローチは、胎児染色体異常を診断することができる。循環中の腫瘍由来転写物が同定されたと仮定すると、cf-mRNAによって捕捉された遺伝情報は、がん診断およびモニタリングにおいて興味を引くことができる。加えて、cf-mRNAは、起源組織に関係する機能情報を明らかにする組織特異的転写物を提供することができる。cf-mRNAは、健康な被験体およびがん患者の両方におけるBM生理学を明らかにすることができる転写物を捕捉することができる。したがって、cf-mRNAは、組織の機能および遺伝情報を統合することができる。
cf-mRNAトランスクリプトームは、遺伝情報と、起源組織およびその生理学に関係する情報の両方への直接的なアクセスを提供することができる。例えば、cf-mRNAにおける遺伝的変更は、同種異系移植のモニタリングに関する情報を提供することができ、同様のアプローチは、胎児染色体異常を診断することができる。循環中の腫瘍由来転写物が同定されたと仮定すると、cf-mRNAによって捕捉された遺伝情報は、がん診断およびモニタリングにおいて興味を引くことができる。加えて、cf-mRNAは、起源組織に関係する機能情報を明らかにする組織特異的転写物を提供することができる。cf-mRNAは、健康な被験体およびがん患者の両方におけるBM生理学を明らかにすることができる転写物を捕捉することができる。したがって、cf-mRNAは、組織の機能および遺伝情報を統合することができる。
非侵襲的アプローチの別の側面は、外科的組織取得の必要を排除することにより、非侵襲的アプローチ(approached)は、経時的な患者の病状の反復評価を可能にすることができることであり得る。これは、罹患組織の生検が依然として絶対的基準(gold standard)であり得る、がん患者における処置のモニタリング等、いくつかの臨床設定において重要であり得る。これに関して、本明細書に記述されている縦断的cf-mRNAプロファイリングデータは、循環転写物が、BM等の組織における遺伝子発現プロファイルのスナップショットを捕捉することを示すことができる。これは、BMアブレーション効率の非侵襲的時間的描写、移植片生着の早期検出、およびBM再構成のモニタリングを可能にすることができる。例えば、多発性骨髄腫(MM)患者において、cf-mRNAプロファイリングは、詳細なBM系列転写活性によるBMにおける悪性形質細胞によって生成されたクローナルIg転写物の時間的測定、および新たな免疫プロファイルの確立を統合することができる。cf-mRNAプロファイリングによって明らかにされた包括的な実態像は、MM患者の血清におけるクローナル抗体検出等、この悪性疾患において一般的に使用される他の非侵襲的検査と比較して、追加的な関連情報を提供することができる。実際に、このような抗体の一般に困難かつ主観的な定量化および特徴付けを考慮すると、BM生検は依然として、MM患者の治療管理における慣行である。加えて、抗体検出とは異なり、cf-mRNAプロファイリングは、本明細書に記述されているAML患者2における巨核球系列の発生の欠如によって示される通り、最適に満たないBM再構成の早期同定における役割を果たす。
一部の例では、被験体の骨髄の健康状況をモニタリングするための方法およびシステムであって、健康状況を有する被験体から生体試料を得るステップと、第1の複数の遺伝子に対応する被験体の骨髄およびその由来細胞に由来する第1の複数の無細胞mRNA(cf-mRNA)のcf-mRNAレベルを検出するステップとを含む方法およびシステムが本明細書に開示されている。第1の複数の遺伝子は、表7由来の1つまたは複数の遺伝子を含むことができる。例えば、表7由来の少なくとも1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、110、120、130、140、150、160、170、180、190、200、210、220、230、240、250、260、270、280、290、300、310、320、330、340、350、360および370種の遺伝子を含む遺伝子のパネルのcf-mRNAレベルを使用して、被験体のBMの健康状況をモニタリングすることができる。さらに、表7由来の最大377、365、355、345、335、325、315、305、295、285、275、265、255、245、235、225、215、205、195、185、175、165、155、145、135、125、115、105、95、85、75、65、55、45、35、25、15および5種の遺伝子を含む遺伝子のパネルのcf-mRNAレベルを使用して、被験体のBMの健康状況をモニタリングすることができる。
加えて、第1の複数の遺伝子は、表9由来の造血細胞に特異的な遺伝子を含むことができる。複数の遺伝子は、GATA1、SLC4A1、TF、AVP、RUNDC3A、SOX6、TSPO2、HBZ、TMCC2、SELENBP1、ALAS2、EPB42、GYPA、C17orf99、HBA2、RHCE、HBG2、TRIM10、HBA1、HBM、HBG1、UCA1、GYPB、CTD-3154N5.2、およびAC104389.1等が挙げられるがこれらに限定されない、赤血球特異的遺伝子を含むことができる。複数の遺伝子は、ITGA2B、RAB27B、GUCY1B3、GP6、HGD、PF4、CLEC1B、CMTM5、GP9、SELP、DNM3、LY6G6F、LY6G6D、XXbac-BPG3213.19、およびRP11-879F14.2等が挙げられるがこれらに限定されない、巨核球特異的遺伝子を含むことができる。複数の遺伝子は、表9に収載されているT細胞特異的遺伝子を含むことができる。複数の遺伝子は、表9に収載されている好中球特異的遺伝子を含むことができる。複数の遺伝子は、CTSG、ELANE、AZU1、PRTN3、MMP8、RNASEおよびPGLYRP1等が挙げられるがこれらに限定されない、前駆体および/または未成熟好中球特異的遺伝子を含むことができる。表9由来の少なくとも1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、110、120、130、140、150、160、170、180、190および200種の遺伝子を含む遺伝子のパネルのcf-mRNAレベルを使用して、被験体のBMの健康状況をモニタリングすることができる。さらに、表9由来の最大205、195、185、175、165、155、145、135、125、115、105、95、85、75、65、55、45、35、25、15および5種の遺伝子を含む遺伝子のパネルのcf-mRNAレベルを使用して、被験体のBMの健康状況をモニタリングすることができる。
他の例では、被験体の組織または臓器の健康状況をモニタリングするための方法およびシステムが本明細書に開示されている。本方法は、被験体から生体試料を得るステップと、相応に組織または臓器に由来するcf-mRNAのレベルを検出するステップとを含むことができる。組織または臓器由来cf-mRNAは、組織または臓器に特異的な遺伝子に対応することができる。例えば、組織は、皮膚、骨格筋、脂肪組織等であり得る。臓器は、肝臓、膵臓、肺、心臓、脳等であり得る。
状態および/または疾患の状況による被験体の臓器のモニタリング
一部の例では、被験体の骨髄の病状をモニタリングするための方法およびシステムであって、病状を有する被験体から生体試料を得るステップと、第2の複数の遺伝子に対応する、骨髄に常在するまたはこれに起源をもつ複数の細胞に由来する第2の複数の無細胞mRNA(cf-mRNA)のcf-mRNAレベルを検出するステップとを含む方法およびシステムが本明細書に開示されている。
一部の例では、被験体の骨髄の病状をモニタリングするための方法およびシステムであって、病状を有する被験体から生体試料を得るステップと、第2の複数の遺伝子に対応する、骨髄に常在するまたはこれに起源をもつ複数の細胞に由来する第2の複数の無細胞mRNA(cf-mRNA)のcf-mRNAレベルを検出するステップとを含む方法およびシステムが本明細書に開示されている。
一部の例では、臓器は、骨髄である。血液試料等の生体試料から検出されるcf-mRNAは、特定の状態または疾患を有する骨髄に特異的な遺伝子に対応することができる。一部の例では、状態は、貧血であり得る。貧血は、一般的な血液障害であり得、国立心肺血液研究所(National Heart、Lung, and Blood Institute)によると、3百万人を超えるアメリカ人が貧血に罹患している。赤血球細胞は、肺の中で酸素に結合し、体中の組織へと酸素を運ぶ、鉄に富んだタンパク質であるヘモグロビンを運ぶことができる。被験体が、十分な赤血球細胞を有しない場合、または被験体の赤血球細胞が、適切に機能しない場合、貧血が起こり得る。血液検査が、男性で13.5gm/dl未満または女性で12.0gm/dl未満のヘモグロビン値を示す場合、貧血と診断され得る。表9由来の赤血球特異的遺伝子に対応するcf-mRNAのレベルのモニタリングは、末梢血試料中の赤血球の細胞計数の計数よりも一過性かつ動的であり得る。
一部の例では、疾患は、多発性骨髄腫(MM)であり得る。多発性骨髄腫は、リンパ腫および白血病に関係し得る血液がんである。多発性骨髄腫において、形質細胞と呼ばれるある種の白血球細胞は一般に、異常に増える。正常であれば、形質細胞は、感染と戦う抗体を作製することができる。しかし、多発性骨髄腫において、形質細胞は、過度の量のタンパク質(免疫グロブリンと呼ばれる)を被験体の骨および血液中へと放出することができる。免疫グロブリンは、被験体の体中に集積し、臓器損傷を引き起こすことができる。複数の遺伝子は、MMに関連することができ、IGHG1、IGHA1、IGKC、IGHV1、IGHV2、IGHV3、IGHV4、IGHV5、IGHV6、IGHV7、IGHV8、IGHV9、IGHV10、IGHV11、IGHV12、IGHV13、IGHV14、IGHV15、IGHV16、IGHV17、IGHV18、IGHV19、IGHV20、IGHV21、IGHV22、IGHV23、IGHV24、IGHV25、IGHV26、IGHV27、IGHV28、IGHV29、IGHV30、IGHV31、IGHV32、IGHV33、IGHV34、IGHV35、IGHV36、IGHV37、IGHV38、IGHV39、IGHV40、IGHV41、IGHV42、IGHV43、IGHV44、IGHV45、IGHV46、IGHV47、IGHV48、IGHV49、IGHV50、IGHV51、IGHV52、IGHV53、IGHV54、IGHV55、IGHV56、IGHV57、IGHV58、IGHV59、IGHV60、IGHV61、IGHV62、IGHV63、IGHV64、IGHV65、IGHV66、IGHV67、IGHV68、IGHV69、IGKV2、IGKV3、IGKV4、IGKV5、IGKV6、IGKV7、IGKV8、IGKV9、IGKV10、IGKV11、IGKV12、IGKV13、IGKV14、IGKV15、IGKV16、IGKV17、IGKV18、IGKV19、IGKV20、IGKV21、IGKV22、IGKV23、IGKV24、IGL1、およびIGLV 1-40等が挙げられるがこれらに限定されない。MMに関連するこれらの遺伝子に対応するcf-mRNAのレベルを血液試料から検出することにより、MM予後をモニタリングするためにBM生検を得る必要が軽減され得る。
さらに、一部の例では、疾患は、リンパ腫、白血病、骨髄増殖性新生物または骨髄異形成症候群であり得る。リンパ腫は、リンパ球と呼ばれる免疫系の感染と戦う細胞において始まり得るがんである。リンパ球は、リンパ節、脾臓、胸腺、骨髄および身体の他の部分の中に存在することができる。リンパ腫を有する場合、リンパ球は変化し、制御不能に成長し得る。リンパ腫に特異的に関連するまたは関係付けられる遺伝子に対応するcf-mRNAのレベルを血液試料から検出することにより、BM生検を得る必要を取り除くことができる。
白血病は、初期血液形成細胞のがんであり得る。一般に、白血病は、白血球細胞のがんであるが、一部の白血病は、他の血液細胞型において開始することができる。白血病が、急性(急速に成長する)であるか慢性(より低速に成長する)であるか、また、白血病が、骨髄性細胞において開始するかリンパ性細胞において開始するかに基づき分けることができる数種類の白血病が存在する。様々な種類の白血病に特異的に関連するまたは関係付けられる遺伝子に対応するcf-mRNAのレベルを血液試料から検出することにより、BM生検を得る必要を取り除くことができる。
骨髄増殖性新生物(MPN)は、身体が、多過ぎる白血球もしくは赤血球細胞または血小板を作製する場合に起こる血液がんであり得る。骨髄における血液細胞のこのような過剰産生は、血流に問題を生じ、様々な症状をもたらし得る。MPNに特異的に関連するまたは関係付けられる遺伝子に対応するcf-mRNAのレベルを血液試料から検出することにより、BM生検を得る必要を取り除くことができる。
さらに、骨髄異形成症候群(MDS)は、骨髄中の未成熟血液細胞が成熟できず、したがって、健康な血液細胞にならない、がんの一群である。初期段階では一般に、症状はない。より後の症状は、疲労感、息切れ、易出血または高頻度感染を含むことができる。MDSに特異的に関連するまたは関係付けられる遺伝子に対応するcf-mRNAのレベルを血液試料から検出することにより、BM生検を得る必要を取り除くことができる。骨髄線維症は、身体の正常な血液細胞産生を破壊する、珍しい種類の骨髄がんである。骨髄線維症は、骨髄に広範な瘢痕を引き起こし、脱力および疲労を引き起こし得る重篤な貧血をもたらす。骨髄線維症に特異的に関連するまたは関係付けられる遺伝子に対応するcf-mRNAのレベルを血液試料から検出することにより、BM生検を得る必要を取り除くことができる。真性赤血球増加症は、骨髄が多過ぎる赤血球細胞を作製する、ゆっくり成長する血液がんである。これらの過剰な細胞は、血液を濃くし、その流れを遅くする。これらは、心発作または卒中発作をもたらし得る血餅等の合併症も引き起こす。骨髄線維症に特異的に関連するまたは関係付けられる遺伝子に対応するcf-mRNAのレベルを血液試料から検出することにより、真性赤血球増加症生検を得る必要を取り除くことができる。
加えて、血小板血症は、骨髄が多過ぎる血小板を作製する疾患である。血小板は、血液凝固に役立つ血液細胞断片である。多過ぎる血小板を有することにより、血液が正常に凝固することが困難となる。これは、過度の凝固または不十分な凝固を引き起こし得る。血小板血症に特異的に関連するまたは関係付けられる遺伝子に対応するcf-mRNAのレベルを血液試料から検出することにより、BM生検を得る必要を取り除くことができる。
さらに、骨髄特異的無細胞ポリヌクレオチドを使用して、骨髄疾患の処置において本明細書に収載されている化合物/治療をモニタリングすることができる。例えば、ある特定の骨髄特異的無細胞ポリヌクレオチド(例えば、本明細書に開示されているcf-mRNA)を使用して、いかなる侵襲的手順も用いずに、様々な時点でMMの処置におけるユビキチンリガーゼ阻害剤(例えば、セレブロンE3リガーゼ酵素を特異的に標的とするイベルドミド(iberdomide))の有効性を評価(asses)することができる。血液試料を、第1の時点でイベルドミドを受ける前に被験体から採血して、第1の時点で骨髄特異的cf-mRNAを評価(asses)することができる。その後、イベルドミドによる被験体の処置の2日後、斯かる処置の4日後、その8日後、その16日後、その30日後、その60日後、その120日後、その4ヶ月後、その6ヶ月後、その12ヶ月後、その18ヶ月後、その24ヶ月後、その36ヶ月後、その48ヶ月後等、様々な時点で様々な血液試料を得て、これらの様々な時点それぞれで骨髄特異的cf-mRNAを評価(asses)することができる。本明細書に収載されている処置開始後の異なる長さの日数および/または月数は、限定を意味するものではない。研究者/医療従事者は、異なる化合物、治療、処置されるべき疾患、および他のパラメーターに基づき、異なる時点を選ぶことができる。
一部の例では、肝臓、心臓、中枢神経系等の被験体の臓器の病状をモニタリングするための方法およびシステムが本明細書に開示されている。例えば、被験体が、非アルコール性脂肪性肝疾患の障害(NAFLD)を患っている場合、これは、医療(healthy care)提供者による一定のモニタリングを要求する場合がある。肝臓特異的cf-mRNAを血液試料から検出することは、NAFLD状態のモニタリングにおける簡便かつ非侵襲的な方法を提供する。様々な肝臓特異的遺伝子に対応する肝臓特異的cf-mRNAは、NAFLDの処置における化合物/治療の有効性のモニタリングに使用することもできる。
被験体の心臓および心血管系に関連する様々な状態および疾患に関して、血液試料由来の心臓特異的cf-mRNAは、いずれかの心血管状態および疾患のモニタリングにおける簡便かつ非侵襲的な方法を提供する。さらに、様々な心臓特異的遺伝子に対応する心臓特異的cf-mRNAは、特異的な心血管状態の処置における化合物/治療の有効性のモニタリングに使用することもできる。
いずれかの中枢神経系(CNS)状態または疾患に対して、CNS特異的cf-mRNAを使用して、いずれかのCNS状態および疾患のモニタリングにおける簡便かつ非侵襲的な方法を提供することができる。さらに、様々なCNS状態および疾患に対応するCNS特異的cf-mRNAは、特異的な心血管状態の処置における化合物/治療の有効性のモニタリングに使用することができる。
被験体の臓器の処置状況のモニタリング
一部の例では、被験体の臓器の処置状況をモニタリングするための方法およびシステムであって、処置状況を有する被験体から血漿試料を得るステップと、第2の複数の遺伝子に対応する、被験体の臓器に由来する第3の複数の無細胞mRNA(cf-mRNA)のcf-mRNAレベルを検出するステップとを含む方法およびシステムが本明細書に開示されている。一部の例では、臓器は、骨髄である。一部の例では、骨髄状態または疾患の処置は、骨髄アブレーション、骨髄再構成、骨髄移植、増殖因子による刺激、免疫療法、免疫調節、ユビキチンリガーゼの活性のモジュレーション、または自家もしくは異種CAR-T細胞療法を含む。
一部の例では、被験体の臓器の処置状況をモニタリングするための方法およびシステムであって、処置状況を有する被験体から血漿試料を得るステップと、第2の複数の遺伝子に対応する、被験体の臓器に由来する第3の複数の無細胞mRNA(cf-mRNA)のcf-mRNAレベルを検出するステップとを含む方法およびシステムが本明細書に開示されている。一部の例では、臓器は、骨髄である。一部の例では、骨髄状態または疾患の処置は、骨髄アブレーション、骨髄再構成、骨髄移植、増殖因子による刺激、免疫療法、免疫調節、ユビキチンリガーゼの活性のモジュレーション、または自家もしくは異種CAR-T細胞療法を含む。
骨髄アブレーションは一般に、血液状態および疾患を処置するために骨髄再構成および骨髄移植の前に行われる。骨髄アブレーションは、イオン化照射等の物理的アブレーション;またはメルファラン媒介性骨髄アブレーション、ブスルファン媒介性骨髄アブレーション、トレオスルファン媒介性アブレーション、化学療法媒介性アブレーション等の化学的アブレーション等を含むことができる。本明細書に提供される方法を利用して、骨髄アブレーション手順が成功裏に行われたか否かを、赤血球特異的遺伝子、好中球特異的遺伝子、前駆体好中球特異的遺伝子、T細胞特異的遺伝子、および/または本来の罹病骨髄がアブレーションされたことを指し示すのに使用することができる他の遺伝子に対応するcf-mRNAレベルを血液試料から測定することにより、迅速かつ非侵襲的な様式でモニタリングすることができる。一部の例では、赤血球特異的遺伝子は、表9に収載されているGATA1、SLC4A1、TF、AVP、RUNDC3A、SOX6、TSPO2、HBZ、TMCC2、SELENBP1、ALAS2、EPB42、GYPA、C17orf99、HBA2、RHCE、HBG2、TRIM10、HBA1、HBM、HBG1、UCA1、GYPB、CTD-3154N5.2、およびAC104389.1を含むがこれらに限定されない群由来の1つまたは複数の遺伝子を含むことができる。一部の例では、好中球特異的遺伝子は、好中球の縦列に収載されている表9由来の1つまたは複数の遺伝子を含むことができる。一部の例では、前駆体好中球特異的遺伝子は、表9に収載されているCTSG、ELANE、AZU1、PRTN3、MMP8、RNASE、およびPGLYRP1を含むがこれらに限定されない群由来の1つまたは複数の遺伝子を含むことができる。一部の例では、T細胞特異的遺伝子は、T細胞の縦列における表9由来の1つまたは複数の遺伝子を含むことができる。
骨髄アブレーション後に、骨髄再構成、同種異系(allogenic)骨髄移植または自家骨髄移植を行って、血液疾患を患う被験体に、免疫応答の調節において赤血球、白血球細胞、好中球、好酸球、好塩基球、リンパ球および単球へと発生し得る健康な造血幹細胞を補充することができる。本明細書に開示されている方法を使用して、異なる細胞型特異的遺伝子に対応するcf-mRNAレベルを血液試料からモニタリングして、BM再構成または移植手順が成功したか否か決定することができる。さらに、cf-mRNAレベルの測定(例えば、反復測定)を使用して、BM再構成または移植の処置後に被験体の予後をモニタリングすることができる。例えば、赤血球特異的遺伝子、巨核球特異的遺伝子、好中球特異的遺伝子、前駆体好中球特異的遺伝子、T細胞特異的遺伝子または他の適した細胞型特異的遺伝子に対応するcf-mRNAレベルを測定することができる。一部の例では、巨核球特異的遺伝子は、表9に収載されているITGA2B、RAB27B、GUCY1B3、GP6、HGD、PF4、CLEC1B、CMTM5、GP9、SELP、DNM3、LY6G6F、LY6G6D、XXbac-BPG3213.19、およびRP11-879F14.2を含むがこれらに限定されない遺伝子の群由来の1つまたは複数の遺伝子を含むことができる。一部の例では、赤血球特異的遺伝子は、表9に収載されているGATA1、SLC4A1、TF、AVP、RUNDC3A、SOX6、TSPO2、HBZ、TMCC2、SELENBP1、ALAS2、EPB42、GYPA、C17orf99、HBA2、RHCE、HBG2、TRIM10、HBA1、HBM、HBG1、UCA1、GYPB、CTD-3154N5.2、およびAC104389.1を含むがこれらに限定されない群由来の1つまたは複数の遺伝子を含むことができる。一部の例では、好中球特異的遺伝子は、好中球の縦列に収載されている表9由来の1つまたは複数の遺伝子を含むことができる。一部の例では、前駆体好中球特異的遺伝子は、表9に収載されているCTSG、ELANE、AZU1、PRTN3、MMP8、RNASE、およびPGLYRP1を含むことができるがこれらに限定されない。一部の例では、T細胞特異的遺伝子は、T細胞の縦列における表9由来の1つまたは複数の遺伝子を含むことができる。
免疫療法および免疫調節処置を使用して、被験体の免疫系をブーストして、MM、白血病、リンパ腫等のがんを処置することができる。免疫療法の種類は、それを必要とする被験体へのモノクローナル抗体、免疫チェックポイント阻害剤の投与、またはがんワクチン接種を含むがこれらに限定されない。キメラ抗原受容体(CAR)T細胞療法は、別の種類の免疫療法であり得る。一般に、自家CAR-T療法のため、T細胞は、身体から血液を採取して1つまたは複数の血液成分(血漿、血小板または白血球細胞等)を除去することができる手順である、アフェレーシスにより被験体から収集することができる。その後、T細胞は、研究室または製薬施設へと送ることができ、そこで、T細胞は、例えば、DNAを導入することにより、その細胞の表面にキメラ抗原受容体(CAR)を産生するように遺伝子操作される。CARは、T細胞に、標的化された腫瘍細胞表面の抗原を認識させることができるタンパク質である。被験体の遺伝子改変されたT細胞の数は、研究室で細胞を育成することにより、「増大」させることができる。十分な細胞が存在する場合、これらのCAR T細胞を凍結することができる、および/または被験体へと注入することができる。
免疫療法および/または免疫調節処置の際に、赤血球特異的遺伝子、巨核球特異的遺伝子、好中球特異的遺伝子、前駆体好中球特異的遺伝子、T細胞特異的遺伝子または他の適した細胞型特異的遺伝子に対応するcf-mRNAレベルを利用して、処置の有効性をモニタリングすることができる。一過性および/または非侵襲的測定に基づき、様々な用量を用いた様々な種類の免疫療法および/または免疫調節を調整して、被験体における所望の応答を達成することができる。一部の例では、巨核球特異的遺伝子は、表9に収載されているITGA2B、RAB27B、GUCY1B3、GP6、HGD、PF4、CLEC1B、CMTM5、GP9、SELP、DNM3、LY6G6F、LY6G6D、XXbac-BPG3213.19、およびRP11-879F14.2を含むがこれらに限定されない遺伝子の群由来の1つまたは複数の遺伝子を含む。一部の例では、赤血球特異的遺伝子は、表9に収載されているGATA1、SLC4A1、TF、AVP、RUNDC3A、SOX6、TSPO2、HBZ、TMCC2、SELENBP1、ALAS2、EPB42、GYPA、C17orf99、HBA2、RHCE、HBG2、TRIM10、HBA1、HBM、HBG1、UCA1、GYPB、CTD-3154N5.2、およびAC104389.1を含むがこれらに限定されない群由来の1つまたは複数の遺伝子を含むことができる。一部の例では、好中球特異的遺伝子は、好中球の縦列に収載されている表9由来の1つまたは複数の遺伝子を含むことができる。一部の例では、前駆体好中球特異的遺伝子は、表9に収載されているCTSG、ELANE、AZU1、PRTN3、MMP8、RNASE、およびPGLYRP1を含むことができるがこれらに限定されない。一部の例では、T細胞特異的遺伝子は、T細胞の縦列における表9由来の1つまたは複数の遺伝子を含むことができる。
さらに、エリスロポエチン(EPO)および顆粒球コロニー刺激因子(G-CSF)等の増殖因子刺激処置のため、赤血球特異的遺伝子、巨核球特異的遺伝子、好中球特異的遺伝子、前駆体好中球特異的遺伝子、T細胞特異的遺伝子または他の適した細胞型特異的遺伝子に対応するcf-mRNAレベルを利用して、処置の有効性をモニタリングすることができる。一過性および/または非侵襲的測定に基づき、増殖因子の様々な用量および/またはレジメン(regime)を使用して、被験体における所望の応答を達成することができる。一部の例では、巨核球特異的遺伝子は、表9に収載されているITGA2B、RAB27B、GUCY1B3、GP6、HGD、PF4、CLEC1B、CMTM5、GP9、SELP、DNM3、LY6G6F、LY6G6D、XXbac-BPG3213.19、およびRP11-879F14.2を含むがこれらに限定されない遺伝子の群由来の1つまたは複数の遺伝子を含むことができる。一部の例では、赤血球特異的遺伝子は、表9に収載されているGATA1、SLC4A1、TF、AVP、RUNDC3A、SOX6、TSPO2、HBZ、TMCC2、SELENBP1、ALAS2、EPB42、GYPA、C17orf99、HBA2、RHCE、HBG2、TRIM10、HBA1、HBM、HBG1、UCA1、GYPB、CTD-3154N5.2、およびAC104389.1を含むがこれらに限定されない群由来の1つまたは複数の遺伝子を含むことができる。一部の例では、好中球特異的遺伝子は、好中球の縦列に収載されている表9由来の1つまたは複数の遺伝子を含むことができる。一部の例では、前駆体好中球特異的遺伝子は、表9に収載されているCTSG、ELANE、AZU1、PRTN3、MMP8、RNASE、およびPGLYRP1を含むことができるがこれらに限定されない。一部の例では、T細胞特異的遺伝子は、T細胞の縦列における表9由来の1つまたは複数の遺伝子を含むことができる。
単離、定量化および検出
本明細書に開示されている一部の方法は、少なくとも1つの組織特異的ポリヌクレオチドを単離するステップを含む。一部の例では、少なくとも1つの組織特異的ポリヌクレオチドは、無細胞ポリヌクレオチドを含む。一部の例では、無細胞ポリヌクレオチドを単離するステップは、被験体から試料を分画するステップを含むことができる。一部の方法は、試料からインタクトな細胞を除去するステップを含むことができる。例えば、一部の方法は、血液試料を遠心分離し、血清または血漿である上清を収集するステップ、または試料を濾過して、細胞を除去するステップを含むことができる。一部の実施形態では、無細胞ポリヌクレオチドは、被験体から試料を分画することなく解析することができる。例えば、尿、脳脊髄液、または細胞をほとんど含有しないか全く含有しない他の体液は、分画を要求しない場合がある。一部の方法は、無細胞ポリヌクレオチドを検出、定量化および/または解析するために、無細胞ポリヌクレオチドを十分に精製するステップを含むことができる。様々な試薬、方法およびキットを使用して、無細胞ポリヌクレオチドを精製することができる。試薬は、フェノール、界面活性剤、カオトロピック塩、Trizol、フェノール-クロロホルム、グリコーゲン、ヨウ化ナトリウムおよびグアニジン樹脂、親和性カラム、脱塩カラムを含むことができるがこれらに限定されない。キットは、Thermo Fisher ChargeSwitch(登録商標)血清キット、Qiagen RNeasyキット、ZR血清DNAキット、Puregene DNA精製システム、QIAamp DNA血液Midiキット、QIAamp循環核酸キットおよびQIAamp DNA Miniキットを含むがこれらに限定されない。
本明細書に開示されている一部の方法は、少なくとも1つの組織特異的ポリヌクレオチドを単離するステップを含む。一部の例では、少なくとも1つの組織特異的ポリヌクレオチドは、無細胞ポリヌクレオチドを含む。一部の例では、無細胞ポリヌクレオチドを単離するステップは、被験体から試料を分画するステップを含むことができる。一部の方法は、試料からインタクトな細胞を除去するステップを含むことができる。例えば、一部の方法は、血液試料を遠心分離し、血清または血漿である上清を収集するステップ、または試料を濾過して、細胞を除去するステップを含むことができる。一部の実施形態では、無細胞ポリヌクレオチドは、被験体から試料を分画することなく解析することができる。例えば、尿、脳脊髄液、または細胞をほとんど含有しないか全く含有しない他の体液は、分画を要求しない場合がある。一部の方法は、無細胞ポリヌクレオチドを検出、定量化および/または解析するために、無細胞ポリヌクレオチドを十分に精製するステップを含むことができる。様々な試薬、方法およびキットを使用して、無細胞ポリヌクレオチドを精製することができる。試薬は、フェノール、界面活性剤、カオトロピック塩、Trizol、フェノール-クロロホルム、グリコーゲン、ヨウ化ナトリウムおよびグアニジン樹脂、親和性カラム、脱塩カラムを含むことができるがこれらに限定されない。キットは、Thermo Fisher ChargeSwitch(登録商標)血清キット、Qiagen RNeasyキット、ZR血清DNAキット、Puregene DNA精製システム、QIAamp DNA血液Midiキット、QIAamp循環核酸キットおよびQIAamp DNA Miniキットを含むがこれらに限定されない。
本明細書に開示されている一部の方法は、無細胞ポリヌクレオチドに対して試料を濃縮するステップを含むことができる。例えば、目的の試料は、細菌由来のRNAおよび/またはDNAを含有する場合がある。一部の方法は、エキソーム(exomal)捕捉を含み、これにより、望まれない配列を排除または実質的に排除し、目的のポリヌクレオチドに対して試料を濃縮することができる。一部の例では、エキソーム捕捉は、アレイに基づく捕捉または溶液中(in-solution)捕捉を含み、それによると、目的のRNAに対応するDNAの断片は、それぞれ表面またはビーズに繋留されている。一部の方法は、試料から、タンパク質または血小板等の他の生体分子または細胞を濾過または除去するステップも含む。一部の例では、無細胞ポリヌクレオチドに対して試料を濃縮するステップは、血漿試料の血液細胞RNA混入を防止するステップを含む。一部の例では、EDTAを含まないチューブの使用は、血漿および/または血清試料中の血液細胞RNAの存在を防止または低下させることができる。
一般に、本明細書に開示されている方法は、少なくとも1つの組織特異的ポリヌクレオチドを検出または定量化するステップを含むことができる。一部の例では、少なくとも1つの組織特異的ポリヌクレオチドを定量化および/または検出するステップは、少なくとも1つの組織特異的ポリヌクレオチドを増幅するステップを含むことができる。無細胞RNAが関与する一部の例では、少なくとも1つの組織特異的ポリヌクレオチドを定量化および/または検出するステップは、無細胞RNAを逆転写するステップを含むことができる。種々のプロセスのいずれかを用いて、試料におけるマーカーまたは組織特異的ポリヌクレオチドを検出および/または定量化することができる。無細胞、組織特異的RNAが関与する一部の例では、増幅および/または配列決定等のさらなる操作に先立ち、RNAを試料から単離し、逆転写してcDNAを産生することができる。一部の実施形態では、増幅は、3’末端から開始すると共に、試料中の全トランスクリプトームを通してランダムに開始して、mRNAおよび非ポリアデニル化転写物の両方の増幅を可能にすることができる。cDNAの増幅に適したキットは、例えば、Ovation(登録商標)RNA-Seqシステムを含む。組織特異的RNAは、アレイハイブリダイゼーション、定量的PCRおよび配列決定等が挙げられるがこれらに限定されない、種々の技法によって同定および定量化することができる。
本明細書に開示されている核酸を定量化する一部の方法は、少なくとも1つの核酸を測定するステップを含むことができる。測定は、配列決定によって行うことができる。配列決定は、標的化配列決定であり得る。一部の例では、標的化配列決定は、本明細書に開示されている選択マーカーまたは選択組織特異的ポリヌクレオチドを特異的に増幅し、増幅産物を配列決定するステップを含むことができる。一部の例では、標的化配列決定は、本明細書に開示されている選択されたマーカーのサブセットまたは選択組織特異的ポリヌクレオチドのサブセットを特異的に増幅し、増幅産物を配列決定するステップを含むことができる。その代わりに、標的化配列決定を含む一部の方法は、マーカーまたは組織特異的ポリヌクレオチドを増幅するステップを含まない場合がある。一部の方法は、標的化されない配列決定を含むことができる。一部の例では、標的化されない配列決定は、増幅産物を配列決定するステップを含むことができ、無細胞核酸の部分は、マーカーでも組織特異的ポリヌクレオチドでもない。一部の例では、標的化されない配列決定は、被験体由来の試料中の無細胞核酸を増幅し、増幅産物を配列決定するステップを含むことができ、無細胞核酸の部分は、マーカーでも組織特異的ポリヌクレオチドでもない。一部の例では、標的化されない配列決定は、本明細書に記載されているマーカーまたは組織特異的ポリヌクレオチドを含む無細胞核酸を増幅するステップを含むことができる。配列決定は、マーカーまたは組織特異的ポリヌクレオチドの相対的含量に対応する、多数の読み取りデータを提供することができる。一部の例では、配列決定は、マーカーまたは組織特異的ポリヌクレオチドの絶対的含量に対応する、多数の読み取りデータを提供することができる。一部の実施形態では、増幅されたcDNAは、全トランスクリプトームショットガン配列決定(「RNA-Seq」とも称される)によって配列決定することができる。全トランスクリプトームショットガン配列決定(RNA-Seq)は、Illuminaゲノムアナライザープラットフォーム、ABI Solid配列決定プラットフォームまたはLife Scienceの454配列決定プラットフォーム等が挙げられるがこれらに限定されない、種々の次世代配列決定プラットフォームを使用して達成することができる。一部の例では、特異的標的の同定は、ペプチドアレイまたはオリゴヌクレオチドアレイ等のマイクロアレイによって行うことができ、それによると、アドレス可能な結合エレメントのアレイが、対応する標的に特異的に結合し、結合の程度に比例するシグナルが、試料における標的の含量の決定に使用される。一部の例では、配列決定は、好ましい定量化方法であり得る。一部の例では、配列決定は、アンプリコン干渉を伴わない数千種の遺伝子の並列照合を可能にすることができる。一部の例では、配列決定による定量化は、Q-PCRによる定量化よりも好ましい場合がある。一部の例では、Q-PCRによる遺伝子発現の正確な定量化には、非常に多くの対照遺伝子が要求され得るため、Q-PCRによる定量化は、非効率的となり得る。他の例では、配列決定による配列決定効率および正確な定量化は、解析される(対照)遺伝子の数によって影響されない場合がある。少なくとも前述の理由から、複数の臓器(例えば、心臓、腎臓および肝臓)の健康状況が評価される場合、配列決定は、本明細書に開示されている一部の方法に特に有用となり得る。
本明細書に開示されている核酸を定量化する一部の方法は、定量的PCR(q-PCR)を含むことができる。一部の例では、Q-PCRは、対応するcDNAを産生するために、本明細書に記載されている無細胞RNAの逆転写反応を含むことができる。一部の例では、無細胞RNAは、マーカー、組織特異的ポリヌクレオチド、およびマーカーでも組織特異的ポリヌクレオチドでもない無細胞RNAを含むことができる。一部の無細胞RNAは、本明細書に記載されているマーカー、本明細書に記載されている組織特異的ポリヌクレオチド、および/または本明細書に記載されているマーカーでも組織特異的ポリヌクレオチドでもない無細胞RNAを含む。一部の例では、Q-PCRは、マーカー、組織特異的ポリヌクレオチドまたはハウスキーピング遺伝子(例えば、ACTB、ALB、GAPDH等)に対応するcDNAを、マーカー、組織特異的ポリヌクレオチドまたはハウスキーピング遺伝子に特異的なPCRプライマーと接触させるステップを含むことができる。
本明細書に開示されている一部の方法は、血液細胞特異的ポリヌクレオチドを定量化するステップを含む。本明細書に開示されているQ-PCRを含む方法は、ポリヌクレオチド(RNAまたはDNAのいずれか)を、組織特異的ポリヌクレオチドに対応するプライマーと接触させるステップを含むことができる。本明細書に開示されている一部の造血細胞特異的ポリヌクレオチドは、1つまたは複数の細胞型によって優勢に発現されるまたはさらには排他的に発現される核酸であり得る。血液細胞の型は一般に、白血球細胞(白血球とも称される)、赤血球細胞(赤血球とも称される)および血小板としてカテゴリー化することができる。一部の例では、血液細胞特異的ポリヌクレオチドは、本明細書に開示されている組織特異的ポリヌクレオチドおよび疾患マーカーを定量化するステップを含む方法における対照として使用することができる。一部の例では、血液細胞特異的ポリヌクレオチドに対応するプライマーによる増幅産物の非存在を使用して、方法が、血液細胞において発現されるRNAではなく、血液、血漿または血清試料における無細胞RNAを検出していることを確認することができる。非限定的な例として、血液細胞特異的ポリヌクレオチドは、白血球細胞、血小板または赤血球細胞、およびこれらの組合せにおいて発現されるポリヌクレオチドを含むことができる。白血球細胞は、リンパ球、T細胞、B細胞、樹状細胞、顆粒球、単球およびマクロファージを含むがこれらに限定されない。非限定的な例として、骨髄特異的ポリヌクレオチドは、表7から選択される遺伝子によってコードされ得る。
一部の例では、Q-PCRは、好ましい定量化方法であり得る。Q-PCRは、より高感度な方法であり得、したがって、非常に低レベルで存在するRNAをより正確に定量化することができる。一部の例では、Q-PCRによる定量化は、配列決定による定量化よりも好ましくなり得る。一部の例では、配列決定は、RNA試料のより複雑な調製を要求し、正確な定量化を提供するために核酸の枯渇または濃縮を要求し得る。
ポリヌクレオチドの存在および/または含量(相対的または絶対的)、ならびに亜硫酸水素塩処置に起因する配列の変化は、本明細書に開示されているいずれか適した配列検出方法を使用して検出することができる。例は、プローブハイブリダイゼーション、プライマー指向性(directed)増幅および配列決定を含むがこれらに限定されない。ポリヌクレオチドは、サンガー配列決定、Solexa-Illumina配列決定、ライゲーションに基づく配列決定(SOLiD)、パイロシークエンシング;ストロボ(strobe)配列決定(SMR);および半導体アレイ配列決定(Ion Torrent)を含むがこれらに限定されない、いずれか適したローまたはハイスループット配列決定技法またはプラットフォームを使用して配列決定することができる。IlluminaまたはSolexa配列決定は、可逆的色素ターミネーターに基づく。DNA分子は一般に、スライド上のプライマーに取り付けられ、局所的クローナルコロニーが形成されるように増幅される。その後、一度に1種類のヌクレオチドを添加することができ、取り込まれていないヌクレオチドは洗い流される。その後、蛍光標識されたヌクレオチドの画像を撮影することができ、色素は、DNAから化学的に除去され、次のサイクルを可能にする。Applied BiosystemsのSOLiD技術は、ライゲーションによる配列決定を用いる。この方法は、配列決定された位置に従って標識された、固定された長さのあらゆる可能なオリゴヌクレオチドのプールの使用に基づく。斯かるオリゴヌクレオチドは、アニールおよびライゲーションされる。その後、マッチする配列のためのDNAリガーゼによる優先的ライゲーションは一般に、当該位置におけるヌクレオチドの情報的に価値のあるシグナルをもたらす。DNAは典型的に、エマルションPCRによって増幅されるため、その結果得られる、それぞれが同じDNA分子のコピーのみを含有するビーズを、ガラススライド上に沈着させることができ、Illumina配列決定に匹敵する含量および長さの配列をもたらす。想定される配列決定方法の別の例は、パイロシークエンシング、特に、例えばRoche 454ゲノムシーケンサーに基づく454パイロシークエンシングである。この方法は、油溶液中の水滴の内側でDNAを増幅し、各液滴は、単一プライマーでコーティングされたビーズに取り付けられた単一DNA鋳型を含有し、これは次いで、クローナルコロニーを形成する。パイロシークエンシングは、ルシフェラーゼを使用して、新生DNAに付加された個々のヌクレオチドの検出のための光を生成し、組み合わせたデータを使用して、配列読み出し情報を生成する。さらに別の方法は、HelicosのHeliscope技術に基づき、それによると、断片は、アレイに繋留されたポリTオリゴマーによって捕捉される。各配列決定サイクルにおいて、ポリメラーゼおよび単一の蛍光標識されたヌクレオチドが添加され、アレイが撮像される。蛍光タグはその後除去され、サイクルが反復される。適した配列決定技法のさらに別の例は、ハイブリダイゼーションによる配列決定、ナノポアの使用による配列決定、顕微鏡に基づく配列決定技法、マイクロ流体サンガー配列決定、またはマイクロチップに基づく配列決定方法である。ハイスループット配列決定プラットフォームは、103、104、105、106、107個またはそれよりも多く等、単一反応容器における複数の異なる配列決定読み取りデータの生成を可能にすることができる。
無細胞発現プロファイル
本明細書に記載されている複数の差次的に発現された遺伝子を含む無細胞発現プロファイルは、処置(例えば、医薬化合物)の有効性をモニタリングするため、治療のための1つもしくは複数の目的の標的の薬力学を測定するため、薬物の発見および開発におけるリード最適化のための薬力学を測定するため、または治療における臨床開発をモニタリングするための、高感度かつ非侵入的な検査を容易にする。複数の差次的に発現されたタンパク質コード遺伝子を含む無細胞発現プロファイルは多くの場合、個体からの採血によって容易に得られる。本明細書に開示されている無細胞発現プロファイルの使用の利益は、厄介で信頼できない検査によらない、迅速かつ簡便なモニタリングおよび測定を含む。
本明細書に記載されている複数の差次的に発現された遺伝子を含む無細胞発現プロファイルは、処置(例えば、医薬化合物)の有効性をモニタリングするため、治療のための1つもしくは複数の目的の標的の薬力学を測定するため、薬物の発見および開発におけるリード最適化のための薬力学を測定するため、または治療における臨床開発をモニタリングするための、高感度かつ非侵入的な検査を容易にする。複数の差次的に発現されたタンパク質コード遺伝子を含む無細胞発現プロファイルは多くの場合、個体からの採血によって容易に得られる。本明細書に開示されている無細胞発現プロファイルの使用の利益は、厄介で信頼できない検査によらない、迅速かつ簡便なモニタリングおよび測定を含む。
単一遺伝子の適中率(predicative value)よりも高い適中率に基づき、様々な遺伝子が、無細胞発現プロファイルに含まれるように選択され得る。各選択された遺伝子が、無細胞発現プロファイルの全体的な健康シグネチャーに対して独立した寄与を提供するように、無細胞発現プロファイルにおける選択された遺伝子は一般に、互いに共変動しない。
一部の例では、異なるモニタリングまたは測定機能のための、それぞれが異なる選択された遺伝子の群を含む様々な無細胞発現プロファイルは、互いと独立に変動する。各無細胞発現プロファイルは、本明細書に開示されている少なくとも2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、105、110、115、120、125、130、135、140、145、150、155、160、165、170、175、180、185、190、195、200、300および400種の異なる遺伝子を含むことができる。選択された遺伝子の特定の群を含む一部の無細胞発現プロファイルを使用して、開発中の薬物候補が、処置するように設計された疾患の処置において有効であるか否か検出することができる。
コンピュータシステム
本開示は、本開示の方法を実行するようにプログラムされたコンピュータシステムを提供する。図11は、試料におけるAMHを測定するようにプログラムまたは他の仕方で構成されたコンピュータシステム201を示す。コンピュータシステム201は、例えば、生体試料におけるcf-mRNAの抽出および検出等、本開示の方法の様々な態様を調節することができる。コンピュータシステム201は、ユーザーの電子デバイス、または電子デバイスに対して遠隔に位置するコンピュータシステムであり得る。電子デバイスは、モバイル電子デバイスであり得る。
本開示は、本開示の方法を実行するようにプログラムされたコンピュータシステムを提供する。図11は、試料におけるAMHを測定するようにプログラムまたは他の仕方で構成されたコンピュータシステム201を示す。コンピュータシステム201は、例えば、生体試料におけるcf-mRNAの抽出および検出等、本開示の方法の様々な態様を調節することができる。コンピュータシステム201は、ユーザーの電子デバイス、または電子デバイスに対して遠隔に位置するコンピュータシステムであり得る。電子デバイスは、モバイル電子デバイスであり得る。
コンピュータシステム201は、シングルコアもしくはマルチコアプロセッサーまたは並列処理のための複数のプロセッサーであり得る中央処理装置(CPU、本明細書において同様に「プロセッサー」および「コンピュータプロセッサー」)205を含む。コンピュータシステム201は、メモリまたはメモリ位置210(例えば、ランダムアクセスメモリ、リードオンリーメモリ、フラッシュメモリ)、電子記憶装置215(例えば、ハードディスク)、1つまたは複数の他のシステムと通信するための通信インターフェース220(例えば、ネットワークアダプタ)、ならびにキャッシュ、他のメモリ、データ記憶および/または電子表示アダプター等の周辺デバイス225も含む。メモリ210、記憶装置215、インターフェース220および周辺デバイス225は、マザーボードのように、通信バス(実線)を介してCPU205と通信している。記憶装置215は、データを記憶するためのデータ記憶装置(またはデータリポジトリ)であり得る。コンピュータシステム201は、通信インターフェース220の助けを借りて、コンピュータネットワーク(「ネットワーク」)230に操作可能にカップルされ得る。ネットワーク230は、インターネット、インターネットおよび/もしくはエクストラネット、またはインターネットと通信しているイントラネットおよび/もしくはエクストラネットであり得る。ネットワーク230は、一部の例では、遠隔通信および/またはデータネットワークである。ネットワーク230は、クラウドコンピューティング等の分散型コンピューティングを可能にすることができる、1つまたは複数のコンピュータサーバーを含むことができる。ネットワーク230は、一部の例では、コンピュータシステム201の助けを借りて、コンピュータシステム201にカップルされたデバイスがクライアントまたはサーバーとして振る舞うことを可能にすることができる、ピアツーピアネットワークを実行することができる。
CPU205は、プログラムまたはソフトウェアにおいて具体化され得る、機械可読命令のシーケンスを遂行することができる。命令は、メモリ210等のメモリ位置において記憶され得る。命令は、CPU205へと向けることができ、これはその後、本開示の方法を実行するようにCPU205をプログラムまたは他の仕方で構成することができる。CPU205によって行われる演算の例は、フェッチ、デコード、遂行およびライトバックを含むことができる。
CPU205は、集積回路等の回路の一部であり得る。システム201の1つまたは複数の他の構成成分は、回路に含まれ得る。一部の例では、回路は、特定用途向け集積回路(ASIC)である。
記憶装置215は、ドライバ、ライブラリおよび保存されたプログラム等、ファイルを記憶することができる。記憶装置215は、ユーザーデータ、例えば、ユーザー優先度およびユーザープログラムを記憶することができる。コンピュータシステム201は、一部の例では、イントラネットまたはインターネットを介してコンピュータシステム201と通信しているリモートサーバーに位置する等、コンピュータシステム201の外部にある、1つまたは複数の追加的なデータ記憶装置を含むことができる。
コンピュータシステム201は、ネットワーク230を介して1つまたは複数の遠隔コンピュータシステムと通信することができる。例えば、コンピュータシステム201は、ユーザーの遠隔コンピュータシステムと通信することができる。遠隔コンピュータシステムの例は、パーソナルコンピュータ(例えば、ポータブルPC)、スレートもしくはタブレットPC(例えば、Apple(登録商標)iPad(登録商標)、Samsung(登録商標)Galaxy Tab)、電話、スマートフォン(例えば、Apple(登録商標)iPhone(登録商標)、Android対応デバイス、Blackberry(登録商標))、またはパーソナルデジタルアシスタントを含む。ユーザーは、ネットワーク230経由でコンピュータシステム201にアクセスすることができる。
本明細書に記載されている方法は、例えば、メモリ210または電子記憶装置215に等、コンピュータシステム201の電子記憶位置に記憶された機械(例えば、コンピュータプロセッサー)実行可能コードとして実行することができる。機械実行可能または機械可読コードは、ソフトウェアの形態で提供することができる。使用の際に、コードは、プロセッサー205によって遂行され得る。一部の例では、コードは、プロセッサー205による迅速なアクセスのため、記憶装置215から検索され、メモリ210に記憶され得る。一部の状況では、電子記憶装置215が妨害される場合があり、機械実行可能命令は、メモリ210に記憶される。
コードは、コードを遂行するように適応されたプロセッサーを有する機械による使用のために、事前にコンパイルおよび構成され得る、またはランタイム中にコンパイルされ得る。コードは、事前にコンパイルまたはアズコンパイル(as-compiled)された様式でのコードの遂行を可能にするように選択することができる、プログラミング言語で供給され得る。
コンピュータシステム1101等、本明細書に提供されるシステムおよび方法の態様は、プログラミングにおいて具体化することができる。本技術の様々な態様は、典型的に、ある型の機械可読媒体において搬送されるまたは具体化される機械(またはプロセッサー)実行可能コードおよび/または関連データの形態の、「製品」または「製造品」であると考えることができる。機械実行可能コードは、メモリ(例えば、リードオンリーメモリ、ランダムアクセスメモリ、フラッシュメモリ)またはハードディスク等の電子記憶装置において記憶され得る。「記憶」型の媒体は、ソフトウェアプログラミングのために非一時的記憶を常に提供することができる、様々な半導体メモリ、テープドライブ、ディスクドライブ等、コンピュータ、プロセッサーその他の有形メモリ、またはそれらの関連モジュールのうちいずれかまたは全てを含むことができる。ソフトウェアの全てまたは一部は、時に、インターネットまたは様々な他の遠隔通信ネットワークを介して通信することができる。斯かる通信は、例えば、あるコンピュータまたはプロセッサーから別のコンピュータまたはプロセッサーへの、例えば、管理サーバーまたはホストコンピュータからアプリケーションサーバーのコンピュータプラットフォームへのソフトウェアのローディングを可能にすることができる。よって、ソフトウェアエレメントを有することができる別の型の媒体は、ローカルデバイス間の物理的インターフェースを越えて、有線および光ランドラインネットワークを介して、様々なエアリンク(air-link)にわたって使用されるもの等、光学波、電波および電磁波を含む。有線または無線リンク、光リンク等、斯かる波を搬送する物理的エレメントもまた、ソフトウェアを有する媒体として考慮され得る。本明細書で使用される場合、非一時的、有形「記憶」媒体に制限されない限り、コンピュータまたは機械「可読媒体」等の用語は、遂行のためのプロセッサーへの命令の提供に関与するいずれかの媒体を指す。
したがって、コンピュータ-実行可能コード等の機械可読媒体は、有形記憶媒体、搬送波媒体または物理的伝送媒体を含むがこれらに限定されない、多くの形態をとることができる。不揮発性記憶媒体は、例えば、いずれかのコンピュータ(複数可)その他における記憶デバイスのいずれか等、光または磁気ディスクを含み、例えば、図面に示すデータベース等の実行に使用することができる。揮発性記憶媒体は、斯かるコンピュータプラットフォームのメインメモリ等、ダイナミックメモリを含む。有形伝送媒体は、コンピュータシステム内のバスを含むワイヤを含む、同軸ケーブル;銅線および光ファイバを含む。搬送波伝送媒体は、高周波(RF)および赤外線(IR)データ通信中に生成されるもの等、電気もしくは電磁シグナルまたは音波または光波の形態をとることができる。コンピュータ可読媒体の一般的な形態は、したがって、例えば:フロッピー(登録商標)ディスク、フレキシブルディスク、ハードディスク、磁気テープ、他のいずれかの磁気媒体、CD-ROM、DVDもしくはDVD-ROM、他のいずれかの光媒体、パンチカード、紙テープ、孔のパターンによる他のいずれかの物理的記憶媒体、RAM、ROM、PROMおよびEPROM、FLASH(登録商標)-EPROM、他のいずれかのメモリチップもしくはカートリッジ、データもしくは命令を輸送する搬送波、斯かる搬送波を輸送するケーブルもしくはリンク、またはコンピュータがプログラミングコードおよび/もしくはデータを読み取ることができる他のいずれかの媒体を含む。これらの形態のコンピュータ可読媒体の多くは、遂行のためのプロセッサーへの1つまたは複数の命令の1つまたは複数のシーケンスの搬送に関与し得る。
コンピュータシステム201は、例えば、生体試料における本明細書に開示されているcf-mRNAレベルの測定を提供するための、ユーザーインターフェース(UI)240を含む電子表示235を含むまたはこれと通信することができる。UIの例は、グラフィカルユーザーインターフェース(GUI)およびウェブベースのユーザーインターフェースを限定することなく含む。
本開示の方法およびシステムは、1つまたは複数のアルゴリズムとして実行することができる。アルゴリズムは、中央処理装置1105による遂行によるソフトウェアとして実行することができる。アルゴリズムは、例えば、生体試料における本明細書に開示されているcf-mRNAのレベルを決定することができる。
分類子
本開示は、生体試料から生成されたデータを処理または解析して出力を得るための分類子を提供する。斯かる出力は、処置の前および後の被験体の臓器または組織のモニタリングに関する、被験体のcf-mRNAプロファイルの評価をもたらすことができる。
本開示は、生体試料から生成されたデータを処理または解析して出力を得るための分類子を提供する。斯かる出力は、処置の前および後の被験体の臓器または組織のモニタリングに関する、被験体のcf-mRNAプロファイルの評価をもたらすことができる。
分類子は、機械学習アルゴリズムであり得る。機械学習アルゴリズムは、訓練された機械学習アルゴリズムであり得る。機械学習アルゴリズムは、例えば、教師ありまたは教師なし学習により訓練することができる。例えば、機械学習アルゴリズムは、発生モデリング(例えば、目標変数Yにおける観察可能な変数Xにおける同時確率分布の統計モデル;例えば、ナイーブベイズ分類子および線形判別解析)、弁別モデリング(例えば、観察可能な変数Xの観察xを仮定した、目標変数Yの条件付き確率のモデル;例えば、ロジスティック回帰、パーセプトロンまたはサポートベクターマシン)または強化学習(RL)を含むことができる。
本明細書で使用される場合、用語「機械学習」、「機械学習手順」、「機械学習演算」および「機械学習アルゴリズム」は、タスクのコンピュータ性能を漸進的に(例えば、反復的に)改善し得る、いずれかのシステムまたは解析的および/もしくは統計的手順を一般に指す。機械学習は、機械学習アルゴリズムを含むことができる。機械学習アルゴリズムは、訓練されたアルゴリズムであり得る。機械学習(ML)は、1つまたは複数の教師あり、半教師付きまたは教師なし機械学習技法を含むことができる。例えば、MLアルゴリズムは、教師あり学習により訓練することができる訓練されたアルゴリズムであり得る(例えば、様々なパラメーターは、重みまたはスケーリング因子として決定される)。MLは、回帰解析、正則化、分類、次元削減、アンサンブル学習、メタ学習、相関ルール学習、クラスター解析、異常検知、深層学習または超深層学習のうち1つまたは複数を含むことができる。MLは、k-平均法、k-平均法クラスタリング、k-最近傍、学習ベクトル量子化、線形回帰、非線形回帰、最小二乗回帰、部分最小二乗回帰、ロジスティック回帰、段階的回帰、多変量適応回帰スプライン、リッジ回帰、主成分回帰、ラッソ回帰、最小角回帰、正準相関解析、因子解析、独立成分解析、線形判別解析、多次元スケーリング、非負値行列因子分解、主成分解析、主座標解析、射影追跡、サモンマッピング、t-分布確率的隣接埋め込み(neighbor embedding)、アダブースティング(AdaBoosting)、ブースティング、勾配ブースティング、ブートストラップアグリゲーション(bootstrap aggregation)、アンサンブル平均化、決定木、条件付き決定木、ブースト決定木、勾配ブースト決定木、ランダムフォレスト、積層一般化、ベイジアンネットワーク、ベイジアン信念ネットワーク、ナイーブベイズ、ガウスナイーブベイズ、多項ナイーブベイズ、隠れマルコフモデル、階層隠れマルコフモデル、サポートベクターマシン、エンコーダー、デコーダー、オートエンコーダー、積層オートエンコーダー、パーセプトロン、多層パーセプトロン、人工ニューラルネットワーク、フィードフォワードニューラルネットワーク、畳み込みニューラルネットワーク、再帰型ニューラルネットワーク、長・短期記憶、深層信念ネットワーク、深層ボルツマン機械、深層畳み込みニューラルネットワーク、深層再帰型ニューラルネットワーク、または敵対的生成ネットワークを含むことができるがこれらに限定されない場合がある。
本明細書で使用される場合、用語「強化学習」、「強化学習手順」、「強化学習演算」および「強化学習アルゴリズム」は、それと環境との相互作用に対する累積的報酬のいくつかの概念を増強または最大化するための1つまたは複数の動作をとることができる、いずれかのシステムまたは計算手順を一般に指す。強化学習(RL)手順を行うエージェントは、環境において1つまたは複数の動作をとること、したがって、様々な新たな状況に自身および環境を置くことに対して、「即時報酬」と呼ばれる正のまたは負の強化を受けることができる。
エージェントの目標は、累積的報酬のいくつかの概念を増強または最大化することであり得る。例えば、エージェントの目標は、「割引された報酬関数」または「平均報酬関数」を増強または最大化することであり得る。「Q-関数」は、状況および当該状況下でとられる動作から入手できる最大累積的報酬を表すことができる。「価値関数」および「一般化利点推定量(generalized advantage estimator)」は、動作の最適または最良の選択を仮定した状況から入手できる最大累積的報酬を表すことができる。RLは、累積的報酬の斯かる概念のうちいずれか1つまたは複数を利用することができる。本明細書で使用される場合、いずれか斯かる関数は、「累積的報酬関数」と称することができる。したがって、最良または最適な累積的報酬関数のコンピュータ処理は、エージェントのための最良または最適なポリシーの発見に等しい可能性がある。
エージェントおよびそれと環境との相互作用は、例えば、1つまたは複数のマルコフ決定プロセス(MDP)として定式化することができる。RL手順は、MDPの正確な数理モデルの知識を仮定しなくてよい。MDPは、エージェントにとって完全に未知、部分的に公知または完全に公知であり得る。RL手順は、MDPの予備知識に対する「モデルに基づく」または「モデルなし」の2つの限度の間のスペクトラムに存することができる。したがって、RL手順は、正確な方法が、MDPの未知のまたは確率的な性質のために実行不可能または利用不可能となり得る、大きいMDPを標的とすることができる。
RL手順は、本明細書に記載されている1つまたは複数のコンピュータプロセッサーを使用して実行することができる。デジタル処理装置は、累積的報酬を増強または最大化するための「ポリシー」を訓練し、記憶し、後に展開するエージェントを利用することができる。可能な限りまたは望まれる限りの長さとなり得る期間、ポリシーを求める(例えば、探索する)ことができる。斯かる最適化問題は、最適ポリシーの近似値を記憶することにより、累積的報酬関数の近似値を記憶することにより、またはその両方により解決することができる。一部の例では、RL手順は、斯かる関数に関する近似値の1つまたは複数の表を記憶することができる。他の例では、RL手順は、1つまたは複数の「関数アプロキシメーター(function approximator)」を利用することができる。
関数アプロキシメーターの例は、ニューラルネットワーク(深層ニューラルネットワーク等)および確率論的グラフィカルモデル(例えば、ボルツマン機械、ヘルムホルツ機械およびホップフィールドネットワーク)を含むことができる。関数アプロキシメーターは、累積的報酬関数の近似値のパラメーター化を作成することができる。そのパラメーター化に対する関数アプロキシメーターの最適化は、累積的報酬を増強または最大化する、したがってポリシーを増強または最適化する(ポリシー勾配方法において等)方向でのパラメーターの摂動からなることができる、またはベルマンの最適性基準を満たすことへとより近づくよう関数アプロキシメーターを摂動することによることができる(時間差方法において等)。
訓練の際に、エージェントは、環境において動作をとって、環境に関する、および生存またはより良い有用性のためのポリシーの良いまたは最良の選択に関するさらなる情報を得ることができる。エージェントの動作は、ランダムに生成され得る(例えば、特に、訓練の初期ステージにおいて)、または別の機械学習パラダイム(教師あり学習、模倣学習または本明細書に記載されている他のいずれかの機械学習手順等)によって規定され得る。エージェントの動作は、増強されたまたは最適なポリシーがいずれであるかに関するエージェントの知覚により近い動作を選択することにより精緻化され得る。様々な訓練戦略は、探査および開拓の間の選択に対するポリシーをオフにした(off-policy)およびポリシーをオンにした(on-policy)方法の2つの限度の間のスペクトラムに存することができる。
訓練されたアルゴリズムは、複数の入力変数を受け取るように、また、複数の入力変数に基づき1つまたは複数の出力値を生じるように構成され得る。複数の入力変数は、特異的遺伝子に対応するcf-mRNA転写物の存在または存在量を含むことができ、この遺伝子は、臓器または組織特異的である。複数の入力変数は、被験体の臨床健康データを含むこともできる。1つまたは複数の出力値は、被験体の状況または状態を含むことができる。例えば、被験体の状況または状態は、次のうち1つまたは複数を含むことができる:骨髄アブレーション、骨髄再構成または骨髄移植の成功の評価。さらに、被験体の状況または状態は、骨髄移植片拒絶、臓器ドナーおよびレシピエントマッチング、肝臓移植、肝臓移植片拒絶、肺移植、肺移植片拒絶、心臓移植、心臓移植片拒絶、顔面移植、顔面移植片拒絶等を含むことができる。
1つまたは複数の出力値のそれぞれが、分類子により被験体の状況または状態の分類を指し示す、固定された数の可能な値(例えば、線形分類子、ロジスティック回帰分類子等)のうち1つを含むように、訓練されたアルゴリズムは、分類子を含むことができる。1つまたは複数の出力値のそれぞれが、被験体の状況または状態の分類を指し示す、2つの値(例えば、{0,1}、{陽性,陰性}、{存在,非存在}または{高リスク,低リスク})のうち1つを含むように、訓練されたアルゴリズムは、バイナリ分類子を含むことができる。1つまたは複数の出力値のそれぞれが、被験体の状況または状態の分類を指し示す、3つ以上の値(例えば、{0,1,2}、{陽性,陰性,不確定}、{存在,非存在,または不確定}または{高リスク,中リスク,低リスク})のうち1つを含むように、訓練されたアルゴリズムは、別の型の分類子であり得る。
出力値は、記述的標識、数値、またはこれらの組合せを含むことができる。出力値の一部は、記述的標識を含むことができる。斯かる記述的標識は、被験体の状況または状態の同定または指標を提供することができ、例えば、陽性、陰性、存在、非存在、高リスク、中リスク、低リスクまたは不確定を含むことができる。斯かる記述的標識は、被験体の状況または状態のための処置の同定を提供することができ、例えば、被験体の状況または状態の処置に適した治療介入、治療介入の持続時間および/または治療介入の投薬量を含むことができる。斯かる記述的標識は、被験体に行うことが適切となり得る二次臨床検査の同定を提供することができ、例えば、血液検査、遺伝子検査または医療用イメージングを含むことができる。別の例として、斯かる記述的標識は、被験体の状況または状態の予後を提供することができる。別の例として、斯かる記述的標識は、被験体の状況または状態の相対的評価を提供することができる。一部の記述的標識は、例えば、「陽性」を1に、「陰性」を0にマッピングすることにより、数値にマッピングすることができる。
出力値の一部は、バイナリ、整数または連続値等の数値を含むことができる。斯かるバイナリ出力値は、例えば、{0,1}、{陽性,陰性}、{存在,非存在}または{高リスク,低リスク}を含むことができる。斯かる整数出力値は、例えば、{0,1,2}を含むことができる。斯かる連続出力値は、例えば、少なくとも0かつ1以下の確率値を含むことができる。斯かる連続出力値は、例えば、少なくとも0の非正規化確率値を含むことができる。斯かる連続出力値は、被験体の状況または状態の予後を指し示すことができる。一部の数値は、例えば、1を「陽性」または「存在」に、0を「陰性」または「非存在」にマッピングすることにより、記述的標識にマッピングすることができる。
出力値の一部を、1つまたは複数のカットオフ値に基づき割り当てることができる。例えば、被験体が、少なくとも50%の、状況または状態を有する確率を有する場合、被験体のバイナリ分類は、「陽性」、「存在」または1の出力値を割り当てることができる。例えば、被験体が、50%未満の、状況または状態を有する確率を有する場合、被験体のバイナリ分類は、「陰性」、「非存在」または0の出力値を割り当てることができる。この場合、50%の単一カットオフ値を使用して、被験体を2つの可能なバイナリ出力値のうち1つへと分類する。単一カットオフ値の例は、約1%、約2%、約5%、約10%、約15%、約20%、約25%、約30%、約35%、約40%、約45%、約50%、約55%、約60%、約65%、約70%、約75%、約80%、約85%、約90%、約91%、約92%、約93%、約94%、約95%、約96%、約97%、約98%、および約99%を含むことができる。
別の例として、被験体が、少なくとも約50%、少なくとも約55%、少なくとも約60%、少なくとも約65%、少なくとも約70%、少なくとも約75%、少なくとも約80%、少なくとも約85%、少なくとも約90%、少なくとも約91%、少なくとも約92%、少なくとも約93%、少なくとも約94%、少なくとも約95%、少なくとも約96%、少なくとも約97%、少なくとも約98%、少なくとも約99%、またはそれよりも多くの、状況または状態を有する確率を有する場合、被験体の分類は、「陽性」、「存在」または1の出力値を割り当てることができる。被験体が、約50%より多く、約55%より多く、約60%より多く、約65%より多く、約70%より多く、約75%より多く、約80%より多く、約85%より多く、約90%より多く、約91%より多く、約92%より多く、約93%より多く、約94%より多く、約95%より多く、約96%より多く、約97%より多く、約98%より多く、または約99%より多くの、状況または状態を有する確率を有する場合、被験体の分類は、「陽性」または1の出力値を割り当てることができる。
被験体が、約50%未満、約45%未満、約40%未満、約35%未満、約30%未満、約25%未満、約20%未満、約15%未満、約10%未満、約9%未満、約8%未満、約7%未満、約6%未満、約5%未満、約4%未満、約3%未満、約2%未満、または約1%未満の、状況または状態を有する確率を有する場合、被験体の分類は、「陰性」、非存在または0の出力値を割り当てることができる。被験体が、約50%以下、約45%以下、約40%以下、約35%以下、約30%以下、約25%以下、約20%以下、約15%以下、約10%以下、約9%以下、約8%以下、約7%以下、約6%以下、約5%以下、約4%以下、約3%以下、約2%以下、または約1%以下の、状況または状態の確率を有する場合、被験体の分類は、「陰性」または0の出力値を割り当てることができる。
被験体が、「陽性」、「陰性」、「存在」、「非存在」、1または0として分類されない場合、被験体の分類は、「不確定」または2の出力値を割り当てることができる。この場合、2つのカットオフ値のセットを使用して、被験体を3つの可能な出力値のうち1つへと分類する。カットオフ値のセットの例は、{1%、99%}、{2%、98%}、{5%、95%}、{10%、90%}、{15%、85%}、{20%、80%}、{25%、75%}、{30%、70%}、{35%、65%}、{40%、60%}、および{45%、55%}を含むことができる。同様に、n個のカットオフ値のセットを使用して、被験体をn+1個の可能な出力値のうち1つへと分類することができ、nは、任意の正の整数である。
訓練されたアルゴリズムは、複数の独立した訓練試料により訓練することができる。独立した訓練試料のそれぞれは、被験体に対応する入力変数(例えば、所与の時点で被験体から収集された、臓器/組織特異的である遺伝子に対応するcf-mRNA転写物のうち少なくとも1つの存在または存在量)、および1つまたは複数の公知出力値(例えば、状況または状態)のデータセットを含むことができる。独立した訓練試料は、複数の異なる被験体から得られるまたはこれに由来する入力変数および関連出力値のデータセットを含むことができる。独立した訓練試料は、複数の異なる時点で同じ被験体から得られる(例えば、毎週、隔週または毎月等、定期的に)入力変数および関連出力値のデータセットを含むことができる。独立した訓練試料は、状況または状態の存在に関連することができる(例えば、状況または状態を有することが分かっている複数の被験体から得られるまたはこれに由来する入力変数および関連出力値のデータセットを含む訓練試料)。独立した訓練試料は、状況または状態の非存在に関連することができる(例えば、状況もしくは状態と以前に診断されたことがないことが分かっている複数の被験体、または状況もしくは状態に関して陰性検査結果を受けた複数の被験体から得られるまたはこれに由来する入力変数および関連出力値のデータセットを含む訓練試料)。複数の訓練されたアルゴリズムのそれぞれが、独立した訓練試料の異なるセット(例えば、異なる状況または状態の存在または非存在に対応する独立した訓練試料のセット)を使用して訓練されるように、複数の異なる訓練されたアルゴリズムを訓練することができる。
訓練されたアルゴリズムは、少なくとも約5個、少なくとも約10個、少なくとも約15個、少なくとも約20個、少なくとも約25個、少なくとも約30個、少なくとも約35個、少なくとも約40個、少なくとも約45個、少なくとも約50個、少なくとも約100個、少なくとも約150個、少なくとも約200個、少なくとも約250個、少なくとも約300個、少なくとも約350個、少なくとも約400個、少なくとも約450個、または少なくとも約500個の独立した訓練試料により訓練することができる。独立した訓練試料は、状況もしくは状態の存在に関連する入力変数のデータセット、および/または状況もしくは状態の非存在に関連する入力変数のデータセットを含むことができる。訓練されたアルゴリズムは、約500個以下、約450個以下、約400個以下、約350個以下、約300個以下、約250個以下、約200個以下、約150個以下、約100個以下、または約50個以下の、状況または状態の存在に関連する独立した訓練試料により訓練することができる。一部の実施形態では、入力変数のデータセットは、訓練されたアルゴリズムの訓練に使用される試料から独立している。
訓練されたアルゴリズムは、第1の数の、状況または状態の存在に関連する独立した訓練試料、および第2の数の、状況または状態の非存在に関連する独立した訓練試料により訓練することができる。状況または状態の存在に関連する独立した訓練試料の第1の数は、状況または状態の非存在に関連する独立した訓練試料の第2の数以下であり得る。状況または状態の存在に関連する独立した訓練試料の第1の数は、状況または状態の非存在に関連する独立した訓練試料の第2の数に等しい可能性がある。状況または状態の存在に関連する独立した訓練試料の第1の数は、状況または状態の非存在に関連する独立した訓練試料の第2の数よりも大きい可能性がある。
機械学習アルゴリズムは、生殖障害を有する女性等、同定または診断された状態を有する被験体由来の試料の訓練セットにより訓練することができる。機械学習アルゴリズムは、少なくとも約5、10、20、30、40、50、100、200、300、400、500、1000個またはそれよりも多い試料により訓練することができる。訓練後に、機械学習アルゴリズムを使用して、訓練セット由来の試料から独立している1つまたは複数の試料から作成されたデータを処理して、少なくとも約60%、70%、80%、85%、90%、95%またはそれよりも高い正確度で、1つまたは複数の試料における1つまたは複数の特色を同定することができる(例えば、cf-mRNA転写物レベル、遺伝子に対応するcf-mRNA転写物の存在量または欠乏)。機械学習アルゴリズムを使用して、データを処理して、少なくとも約60%、70%、80%、85%、90%、95%またはそれよりも高い感度で、1つまたは複数の特色を同定することができる。機械学習アルゴリズムを使用して、データを処理して、少なくとも約60%、70%、80%、85%、90%、95%またはそれよりも高い特異度で、1つまたは複数の特色を同定することができる。
訓練されたアルゴリズムは、少なくとも約5個、少なくとも約10個、少なくとも約15個、少なくとも約20個、少なくとも約25個、少なくとも約30個、少なくとも約35個、少なくとも約40個、少なくとも約45個、少なくとも約50個、少なくとも約100個、少なくとも約150個、少なくとも約200個、少なくとも約250個、少なくとも約300個、少なくとも約350個、少なくとも約400個、少なくとも約450個、または少なくとも約500個の独立した訓練試料に関して、少なくとも約50%、少なくとも約55%、少なくとも約60%、少なくとも約65%、少なくとも約70%、少なくとも約75%、少なくとも約80%、少なくとも約81%、少なくとも約82%、少なくとも約83%、少なくとも約84%、少なくとも約85%、少なくとも約86%、少なくとも約87%、少なくとも約88%、少なくとも約89%、少なくとも約90%、少なくとも約91%、少なくとも約92%、少なくとも約93%、少なくとも約94%、少なくとも約95%、少なくとも約96%、少なくとも約97%、少なくとも約98%、少なくとも約99%、またはそれよりも多くの正確度で、本明細書に開示されている状況または状態を同定するように構成することができる。訓練されたアルゴリズムによって状況または状態を同定する正確度は、状況または状態を有するまたは有しないと正確に同定または分類された、独立した検査試料(例えば、状況もしくは状態を有することが分かっている被験体、または状況もしくは状態に関して陰性臨床検査結果を有する被験体)のパーセンテージとして計算することができる。
訓練されたアルゴリズムは、少なくとも約5%、少なくとも約10%、少なくとも約15%、少なくとも約20%、少なくとも約25%、少なくとも約30%、少なくとも約35%、少なくとも約40%、少なくとも約50%、少なくとも約55%、少なくとも約60%、少なくとも約65%、少なくとも約70%、少なくとも約75%、少なくとも約80%、少なくとも約81%、少なくとも約82%、少なくとも約83%、少なくとも約84%、少なくとも約85%、少なくとも約86%、少なくとも約87%、少なくとも約88%、少なくとも約89%、少なくとも約90%、少なくとも約91%、少なくとも約92%、少なくとも約93%、少なくとも約94%、少なくとも約95%、少なくとも約96%、少なくとも約97%、少なくとも約98%、少なくとも約99%、またはそれよりも多くの陽性適中率(PPV)により、状況または状態を同定するように構成することができる。訓練されたアルゴリズムを使用して状況または状態を同定するPPVは、状況または状態を真に有する被験体に対応する、状況または状態を有すると同定または分類された入力変数のデータセットのパーセンテージとして計算することができる。
訓練されたアルゴリズムは、少なくとも約5%、少なくとも約10%、少なくとも約15%、少なくとも約20%、少なくとも約25%、少なくとも約30%、少なくとも約35%、少なくとも約40%、少なくとも約50%、少なくとも約55%、少なくとも約60%、少なくとも約65%、少なくとも約70%、少なくとも約75%、少なくとも約80%、少なくとも約81%、少なくとも約82%、少なくとも約83%、少なくとも約84%、少なくとも約85%、少なくとも約86%、少なくとも約87%、少なくとも約88%、少なくとも約89%、少なくとも約90%、少なくとも約91%、少なくとも約92%、少なくとも約93%、少なくとも約94%、少なくとも約95%、少なくとも約96%、少なくとも約97%、少なくとも約98%、少なくとも約99%、またはそれよりも多くの陰性適中率(NPV)により、状況または状態を同定するように構成することができる。訓練されたアルゴリズムを使用して状況または状態を同定するNPVは、状況または状態を真に有しない被験体に対応する、状況または状態を有しないと同定または分類された入力変数のデータセットのパーセンテージとして計算することができる。
訓練されたアルゴリズムは、少なくとも約5%、少なくとも約10%、少なくとも約15%、少なくとも約20%、少なくとも約25%、少なくとも約30%、少なくとも約35%、少なくとも約40%、少なくとも約50%、少なくとも約55%、少なくとも約60%、少なくとも約65%、少なくとも約70%、少なくとも約75%、少なくとも約80%、少なくとも約81%、少なくとも約82%、少なくとも約83%、少なくとも約84%、少なくとも約85%、少なくとも約86%、少なくとも約87%、少なくとも約88%、少なくとも約89%、少なくとも約90%、少なくとも約91%、少なくとも約92%、少なくとも約93%、少なくとも約94%、少なくとも約95%、少なくとも約96%、少なくとも約97%、少なくとも約98%、少なくとも約99%、少なくとも約99.1%、少なくとも約99.2%、少なくとも約99.3%、少なくとも約99.4%、少なくとも約99.5%、少なくとも約99.6%、少なくとも約99.7%、少なくとも約99.8%、少なくとも約99.9%、少なくとも約99.99%、少なくとも約99.999%、またはそれよりも多くの臨床感度により、状況または状態を同定するように構成することができる。訓練されたアルゴリズムを使用して状況または状態を同定する臨床感度は、状況または状態を有すると正確に同定または分類された、状況または状態の存在に関連する独立した検査試料(例えば、状況または状態を有することが分かっている被験体)のパーセンテージとして計算することができる。
訓練されたアルゴリズムは、少なくとも約5%、少なくとも約10%、少なくとも約15%、少なくとも約20%、少なくとも約25%、少なくとも約30%、少なくとも約35%、少なくとも約40%、少なくとも約50%、少なくとも約55%、少なくとも約60%、少なくとも約65%、少なくとも約70%、少なくとも約75%、少なくとも約80%、少なくとも約81%、少なくとも約82%、少なくとも約83%、少なくとも約84%、少なくとも約85%、少なくとも約86%、少なくとも約87%、少なくとも約88%、少なくとも約89%、少なくとも約90%、少なくとも約91%、少なくとも約92%、少なくとも約93%、少なくとも約94%、少なくとも約95%、少なくとも約96%、少なくとも約97%、少なくとも約98%、少なくとも約99%、少なくとも約99.1%、少なくとも約99.2%、少なくとも約99.3%、少なくとも約99.4%、少なくとも約99.5%、少なくとも約99.6%、少なくとも約99.7%、少なくとも約99.8%、少なくとも約99.9%、少なくとも約99.99%、少なくとも約99.999%、またはそれよりも多くの臨床特異度により、状況または状態を同定するように構成することができる。訓練されたアルゴリズムを使用して状況または状態を同定する臨床特異度は、状況または状態を有しないと正確に同定または分類された、状況または状態の非存在に関連する独立した検査試料(例えば、状況または状態に関して陰性臨床検査結果を有する被験体)のパーセンテージとして計算することができる。
訓練されたアルゴリズムは、少なくとも約0.50、少なくとも約0.55、少なくとも約0.60、少なくとも約0.65、少なくとも約0.70、少なくとも約0.75、少なくとも約0.80、少なくとも約0.81、少なくとも約0.82、少なくとも約0.83、少なくとも約0.84、少なくとも約0.85、少なくとも約0.86、少なくとも約0.87、少なくとも約0.88、少なくとも約0.89、少なくとも約0.90、少なくとも約0.91、少なくとも約0.92、少なくとも約0.93、少なくとも約0.94、少なくとも約0.95、少なくとも約0.96、少なくとも約0.97、少なくとも約0.98、少なくとも約0.99、またはそれよりも多くの受信者動作特性曲線下面積(AUROC)により、状況または状態を同定するように構成することができる。AUROCは、状況または状態を有するまたは有しないとしての入力変数のデータセットの分類における、訓練されたアルゴリズムに関連する受信者動作特性(ROC)曲線の積分(例えば、ROC曲線下面積)として計算することができる。
訓練されたアルゴリズムは、状況または状態を同定する性能、正確度、PPV、NPV、臨床感度、臨床特異度またはAUROCのうち1つまたは複数を改善するように調整または整調(tune)することができる。訓練されたアルゴリズムは、訓練されたアルゴリズムのパラメーター(例えば、本明細書の他の箇所に記載されている入力変数のデータセットの分類に使用されるカットオフ値のセット、またはニューラルネットワークのパラメーターもしくは重み)を調整することにより、調整または整調することができる。訓練されたアルゴリズムは、訓練プロセス中に、または訓練プロセスが完了した後に、継続的に調整または整調することができる。
訓練されたアルゴリズムが最初に訓練された後に、入力のサブセットは、高品質分類を為すために含まれることが最も影響力があるまたは最も重要であると同定することができる。例えば、(例えば、入力変数の)複数の特色のサブセットは、状況または状態の高品質分類または同定を為すために含まれることが最も影響力があるまたは最も重要であると同定することができる。複数の特色またはそのサブセットは、状況または状態の高品質分類または同定を為すことに向かう各特色の影響または重要性を指し示す分類測定基準に基づきランク付けすることができる。斯かる測定基準を使用して、一部の例では有意に、所望の性能レベル(例えば、所望の最小正確度、PPV、NPV、臨床感度、臨床特異度、AUROC、またはこれらの組合せに基づく)まで、訓練されたアルゴリズムの訓練に使用することができる入力変数(例えば、予測変数)の数を低下させることができる。例えば、訓練されたアルゴリズム中の、数十または数百個を含む複数の入力変数により訓練されたアルゴリズムを訓練することが、99%を超える分類正確度をもたらす場合、その代わりに、この複数のうち約5個以下、約10個以下、約15個以下、約20個以下、約25個以下、約30個以下、約35個以下、約40個以下、約45個以下、約50個以下、または約100個以下の斯かる最も影響力があるまたは最も重要である入力変数の選択されたサブセットのみによる訓練されたアルゴリズムの訓練は、減少しているが依然として許容できる分類正確度(例えば、少なくとも約50%、少なくとも約55%、少なくとも約60%、少なくとも約65%、少なくとも約70%、少なくとも約75%、少なくとも約80%、少なくとも約81%、少なくとも約82%、少なくとも約83%、少なくとも約84%、少なくとも約85%、少なくとも約86%、少なくとも約87%、少なくとも約88%、少なくとも約89%、少なくとも約90%、少なくとも約91%、少なくとも約92%、少なくとも約93%、少なくとも約94%、少なくとも約95%、少なくとも約96%、少なくとも約97%、少なくとも約98%、または少なくとも約99%)を生じることができる。サブセットは、複数の入力変数全体を序列付けし、最良の分類測定基準により所定の数(例えば、約5以下、約10以下、約15以下、約20以下、約25以下、約30以下、約35以下、約40以下、約45以下、約50以下、または約100以下)の入力変数を選択することにより選択することができる。
治療標的
疾患関連の生体分子(例えば、骨髄疾患関連の生物学的マーカー)の検出または定量化は、前臨床治療標的発見に使用することができる。疾患関連の生体分子の検出または定量化は、標的関与の前臨床測定に使用することができる。疾患関連の生体分子の検出または定量化は、治療/薬物の発見および開発のために、目的の標的の追跡、検出および測定に使用することができる。
疾患関連の生体分子(例えば、骨髄疾患関連の生物学的マーカー)の検出または定量化は、前臨床治療標的発見に使用することができる。疾患関連の生体分子の検出または定量化は、標的関与の前臨床測定に使用することができる。疾患関連の生体分子の検出または定量化は、治療/薬物の発見および開発のために、目的の標的の追跡、検出および測定に使用することができる。
疾患関連の無細胞mRNA(例えば、骨髄疾患関連の無細胞mRNA)の検出または定量化は、前臨床および臨床試験における患者層別化のために、遺伝子シグネチャーの決定およびバイオマーカー発見に使用することができる。
疾患関連の無細胞mRNA(例えば、骨髄疾患関連の無細胞mRNA)の検出または定量化は、さらなる臨床開発のために、後期リード分子最適化の最適化に使用することができる。疾患関連の無細胞mRNAの検出または定量化は、治療/薬物の発見および開発におけるリード最適化および臨床開発のために、薬力学の測定に使用することができる。さらに、疾患関連の無細胞mRNAの検出または定量化は、薬物動態(PK)ならびに安全性および/または毒性の評価に使用することができる。疾患関連の無細胞mRNAの検出または定量化は、治療/薬物の発見および開発のために、特異的標的の関与に関連する薬力学的効果を特徴付ける遺伝子発現のプロファイルの作成に使用することができる。疾患関連の無細胞mRNAの検出または定量化は、治療/薬物の発見および開発のために、薬力学的標的関与の変化の検出に使用することができる。
疾患関連の無細胞mRNA(例えば、骨髄疾患関連の無細胞mRNA)の検出または定量化は、疾患を処置するための医薬品候補の初期臨床開発における標的分子関与の測定に使用することができる。疾患関連の無細胞mRNAの検出または定量化は、治験薬申請のための候補を選択する方法において使用することができる。疾患関連の無細胞mRNA(例えば、骨髄疾患関連の無細胞mRNA)の検出または定量化は、設定期間にわたる周期的な時点における標的分子関与の測定に使用することができる。時点は、1週間、2週間、3週間、4週間、5週間、6週間、7週間、8週間、9週間、10週間、11週間、12週間、13週間、14週間、15週間、16週間、17週間、18週間、19週間、20週間、21週間、22週間、23週間、24週間ごともしくはそれより短い期間ごとのもの、または任意の他の好適な期間ごとのものであり得る。時点は、1週間、2週間、3週間、4週間、5週間、6週間、7週間、8週間、9週間、10週間、11週間、12週間、13週間、14週間、15週間、16週間、17週間、18週間、19週間、20週間、21週間、22週間、23週間、24週間ごともしくはそれより長い期間ごとのもの、または任意の他の好適な期間ごとのものであり得る。設定期間は、1か月、2か月、3か月、4か月、5か月、6か月、7か月、8か月、9か月、10か月、11か月、12か月、13か月、14か月、15か月、16か月、17か月、18か月、19か月、20か月、21か月、22か月、23か月、2年、3年、4年、5年、または10年未満またはこれに等しい可能性がある。設定期間は、1か月、2か月、3か月、4か月、5か月、6か月、7か月、8か月、9か月、10か月、11か月、12か月、13か月、14か月、15か月、16か月、17か月、18か月、19か月、20か月、21か月、22か月、23か月、2年、3年、4年、5年、または10年を超えるまたはこれに等しい可能性がある。
疾患関連の無細胞mRNA(例えば、骨髄疾患関連の無細胞mRNA)の検出または定量化は、被験体に投与された治療剤の相対的治療有効性を評価するためのエンドポイントの開発に使用することができる。
無細胞mRNA疾患シグネチャー(例えば、無細胞mRNA骨髄疾患シグネチャー)の開発は、候補治療剤の相対的毒性または治療剤に対する被験体の応答の評価に使用することができる。例えば、第1の疾患のために第1の処方を受けている被験体は次に、本明細書に開示されている骨髄疾患関連の無細胞mRNA遺伝子パネルをモニタリングすることにより、投与された第1の処方内の医薬品と、候補治療薬との間の毒性相互作用に関して密接に追跡され得る。
(実施例1 異なる患者コホート)
自家骨髄移植に適格な多発性骨髄腫患者は、Scripps骨髄移植センターから募集した。非分泌型疾患または形質細胞白血病を有する患者を除外した。総計3名の患者を登録し、細胞減少性前処置レジメンおよびその後の病院滞在を通して、毎日の採血を収集した。高用量メルファランを使用して、2日間の前処置レジメンにわたり骨髄をアブレーションし、続いて造血幹細胞を移植した。退院日に逐次の毎日収集を中断した。60~90日の間に経過観察骨髄生検を行った。試験の一部として全血球計数(CBC)を収集した。血漿を血液収集の2時間以内に処理し、貯蔵した。患者の特徴は、表1に記載されている。
表1:多発性骨髄腫患者の特徴
自家骨髄移植に適格な多発性骨髄腫患者は、Scripps骨髄移植センターから募集した。非分泌型疾患または形質細胞白血病を有する患者を除外した。総計3名の患者を登録し、細胞減少性前処置レジメンおよびその後の病院滞在を通して、毎日の採血を収集した。高用量メルファランを使用して、2日間の前処置レジメンにわたり骨髄をアブレーションし、続いて造血幹細胞を移植した。退院日に逐次の毎日収集を中断した。60~90日の間に経過観察骨髄生検を行った。試験の一部として全血球計数(CBC)を収集した。血漿を血液収集の2時間以内に処理し、貯蔵した。患者の特徴は、表1に記載されている。
表1:多発性骨髄腫患者の特徴
エリスロポエチン(EPO)処置された患者は、ルーチン医療の一部としてエリスロポエチンを投与されたのであれば、試験登録のために募集した。1)現在、任意の抗がん療法中である;2)任意の原因により活性溶血を有した、または3)妊娠中であった場合、潜在的な患者を除外した。患者は同意し、ScrippsクリニックがんセンターのRenal and Hematology/Oncology Clinicsから登録された。標準臨床ケアに従って、1ヶ月当たり単一用量のエリスロポエチンを投与した。0日目(EPOの投与前)ならびにEPOの投与後1、4および10日目に、血液を収集した。4日目および10日目収集は、+/-1日調整を許容して、患者のスケジュールに対応した。患者のサブセットは、最大30日目まで血液収集を可能にする拡大プロトコールに同意した。CBCも同様に行った。無細胞ヘモグロビンタンパク質(ARUP研究室)およびアルブミンレベル(ARUP研究室)を各時点で決定した。血漿を血液収集の2時間以内に処理し、バッチ処理のために-80℃で貯蔵した。患者の特徴を表2に示す。
表2: EPO患者の特徴
PD-腹膜透析
表2: EPO患者の特徴
健康な対照。San Diego血液バンクから健康な対照由来の全血を得た。血漿/血清を血液収集の2時間以内に処理し、バッチ処理のために-80℃で凍結および貯蔵した。
G-CSFコホート。同種移植のために末梢捕集幹細胞の供与の用意がある正常で健康な個体を、Scrippsから募集し、G-CSFコホートの一部として登録した。総計で3名の患者が同意し、自身の幹細胞動員中に血液を供与した。0日目(G-CSFの投与前)ならびにG-CSFの投与後1、4および10日目に、2本のチューブの血液を収集した。4日目および10日目収集は、+/-1日調整を許容して、患者のスケジュールに対応し、その上、10日目収集は必要に応じたものとなった。幹細胞の末梢捕集は、白血球アフェレーシスによって4日目に行った。試料毎にCBCを行った。血漿を血液収集の2時間以内に処理し、バッチ処理のために-80℃で貯蔵した。患者の特徴を表3に示す。
表3: G-CSF患者の特徴
表3: G-CSF患者の特徴
AMLコホート。標準ケアの一部として部分的骨髄破壊的(submyeloablative)処置および同種異系幹細胞移植の準備中の、既知の急性骨髄性白血病(AML)を有する患者を、自身の処置および幹細胞移植を通した毎日の採血のために募集した。試験において3名の患者を登録し(表4における特徴)、部分的骨髄破壊的処置は一般に6日間であり、フルダラビンおよびメルファランの組合せを使用して、移植に先立ち、骨髄の部分的アブレーションを得た。単一ドナーから得た造血幹細胞を0日目に投与し、病院滞在を通して毎日の採血を続けた。院内収集は、移植後45日目に限定した。経過観察ルーチン骨髄生検を行った。標準ケアの一部としてCBCを収集し、データを試験に含めた。血漿を血液収集の2時間以内に処理し、バッチ処理のために貯蔵した。AML患者のうち2名をほぼ8週間モニタリングした一方、第3の患者の血液試料は、患者が病院から退院した移植15日後まで収集した。
表4: AML患者の特徴
*びまん性大細胞型B細胞リンパ腫
**BM生検は、患者2における巨核球発生の欠如を明らかにした
表4: AML患者の特徴
**BM生検は、患者2における巨核球発生の欠如を明らかにした
全試験は、それぞれの施設内IRBによって承認され、患者は、提出された試験プロトコールに従って同意した。承認は、Western IRBプロトコール#20162748による血液収集および研究のために維持され、それに従って、健康な対照試料を収集した。ScrippsがんセンターおよびScripps Green HospitalのBlood & Marrow Transplant Programと共同で、Scripps施設内審査委員会承認プロトコールIRB-16-6808に従って、G-CSFおよびEPO試験を行った。多発性骨髄腫および急性骨髄性白血病の両方のための造血骨髄移植が関与する試験は、同グループと共同で、Scripps IRBプロトコールIRB-17-6953によって承認され、これに従って行われた。
(実施例2 試料処理)
血液試料は、血漿処理のためにEDTAチューブ(BD#366643)に、または血清処理のためにBD Vacutainer red-top clottingチューブ(BD#367820)に収集した。各実験に使用された生体液は、本実施例における対応するコホート詳細と共に本明細書に指し示す。血液試料を室温で維持し、採血後2時間以内に試料を処理した。500μl~1mlに及ぶ血漿および血清体積を抽出のために使用した。試料は先ず、1900gで10分間遠心分離した。血漿および血清を新たなチューブへと分離した。細胞デブリを除去するために、血清/血漿をその後、16000gで遠心分離した。がん患者血漿試料(多発性骨髄腫およびAML)のため、2回目の遠心分離ステップを6000gで行った。血漿/血清試料を-80℃で直ちに凍結および貯蔵した。凍結/融解サイクルは回避した。血液試料の最初の遠心分離後に白血球細胞が濃縮されたバフィーコート層を単離することにより、バフィーコート試料を得た。循環核酸キット(Qiagen)を使用して、血漿/血清から核酸を単離した。抽出プロセスにおいて、外因的スパイクイン対照として、製造業者の使用説明書(Ambion)に従ってERCC RNAスパイクイン(Spike-In)ミックス(Thermo Fisher Scientific、Cat.#4456740)を添加した。製造業者の使用説明書に従ってTRIzol LS(ThermoFisher)を用いて、全血およびバフィーコート試料由来の核酸を抽出した。その後、RNAおよびcf-RNA試料を3μlの阻害剤抵抗性rDNase(Turbo DNase、Invitrogen)と共に25分間インキュベートして、いかなる残存DNAも排除し、その後濃縮した。15μlのRNaseフリーの水にRNAを溶出した。cfRNAの量、サイズおよび完全性は、2100 Bioanalyzer(Agilent Technologies)を使用したAgilent RNA 6000 Picoチップにおいて1μlの試料を泳動することにより推定し、B-アクチンqPCRにより確認した。ランダムヘキサマーを使用して、cf-RNA溶出液の25~30%をcDNAに変換し、NGSライブラリを作製し、Illumina配列決定のためにエキソーム捕捉を行った。Kapa定量化キット(Kapa)によるqPCRによって、また、QuantiFluor ONE dsDNAキット(Promega)を使用したQuantifluor(Agilent Quantus Fluorometer、Promega)において、ライブラリを定量化し、高感度DNAチップ(Agilent Technologies)を使用したBioanalyzer(Agilent Technologies)においてライブラリサイズをチェックした。試料をプールし、製造業者の使用説明書に従ってNextSeq 500(Illumina)プラットフォームにおいて配列決定した。
血液試料は、血漿処理のためにEDTAチューブ(BD#366643)に、または血清処理のためにBD Vacutainer red-top clottingチューブ(BD#367820)に収集した。各実験に使用された生体液は、本実施例における対応するコホート詳細と共に本明細書に指し示す。血液試料を室温で維持し、採血後2時間以内に試料を処理した。500μl~1mlに及ぶ血漿および血清体積を抽出のために使用した。試料は先ず、1900gで10分間遠心分離した。血漿および血清を新たなチューブへと分離した。細胞デブリを除去するために、血清/血漿をその後、16000gで遠心分離した。がん患者血漿試料(多発性骨髄腫およびAML)のため、2回目の遠心分離ステップを6000gで行った。血漿/血清試料を-80℃で直ちに凍結および貯蔵した。凍結/融解サイクルは回避した。血液試料の最初の遠心分離後に白血球細胞が濃縮されたバフィーコート層を単離することにより、バフィーコート試料を得た。循環核酸キット(Qiagen)を使用して、血漿/血清から核酸を単離した。抽出プロセスにおいて、外因的スパイクイン対照として、製造業者の使用説明書(Ambion)に従ってERCC RNAスパイクイン(Spike-In)ミックス(Thermo Fisher Scientific、Cat.#4456740)を添加した。製造業者の使用説明書に従ってTRIzol LS(ThermoFisher)を用いて、全血およびバフィーコート試料由来の核酸を抽出した。その後、RNAおよびcf-RNA試料を3μlの阻害剤抵抗性rDNase(Turbo DNase、Invitrogen)と共に25分間インキュベートして、いかなる残存DNAも排除し、その後濃縮した。15μlのRNaseフリーの水にRNAを溶出した。cfRNAの量、サイズおよび完全性は、2100 Bioanalyzer(Agilent Technologies)を使用したAgilent RNA 6000 Picoチップにおいて1μlの試料を泳動することにより推定し、B-アクチンqPCRにより確認した。ランダムヘキサマーを使用して、cf-RNA溶出液の25~30%をcDNAに変換し、NGSライブラリを作製し、Illumina配列決定のためにエキソーム捕捉を行った。Kapa定量化キット(Kapa)によるqPCRによって、また、QuantiFluor ONE dsDNAキット(Promega)を使用したQuantifluor(Agilent Quantus Fluorometer、Promega)において、ライブラリを定量化し、高感度DNAチップ(Agilent Technologies)を使用したBioanalyzer(Agilent Technologies)においてライブラリサイズをチェックした。試料をプールし、製造業者の使用説明書に従ってNextSeq 500(Illumina)プラットフォームにおいて配列決定した。
(実施例3 配列データ処理、アライメントおよびトランスクリプトーム定量化)
FASTQ Generationアプリケーションを使用して、Illumina BaseSpaceプラットフォームにおいてベースコーリング(Base-calling)を行った。cutadapt(v1.11)を使用して、アダプター配列を除去し、低品質塩基をトリミングした。15塩基対よりも短い読み取りデータは、その後の解析から除外した。次に、GENCODEバージョン24遺伝子モデルによるSTAR(v2.5.2b)を使用して、読み取りデータ配列をヒト参照ゲノムGRCh38へとアライメントする。重複した読み取りデータは、samtools(v1.3.1)rmdupコマンドを起動することにより除去する。RSEM(v1.3.0)を使用して、重複排除されたBAMファイルから遺伝子発現レベルを推測した。
FASTQ Generationアプリケーションを使用して、Illumina BaseSpaceプラットフォームにおいてベースコーリング(Base-calling)を行った。cutadapt(v1.11)を使用して、アダプター配列を除去し、低品質塩基をトリミングした。15塩基対よりも短い読み取りデータは、その後の解析から除外した。次に、GENCODEバージョン24遺伝子モデルによるSTAR(v2.5.2b)を使用して、読み取りデータ配列をヒト参照ゲノムGRCh38へとアライメントする。重複した読み取りデータは、samtools(v1.3.1)rmdupコマンドを起動することにより除去する。RSEM(v1.3.0)を使用して、重複排除されたBAMファイルから遺伝子発現レベルを推測した。
(実施例4 差次的発現解析)
DESeq2(v1.12.4)を使用して、異なる状態の間の差次的発現解析を行った。RSEM推定読み取りデータ計数は、DESeq2のための入力として使用する。試料にわたって20個よりも少ない読み取りデータを有する遺伝子は、この解析から除外する。R package limma(v3.28.21)を使用して、差次的に発現された遺伝子の潜在的ジーンオントロジー濃縮について調べた。
DESeq2(v1.12.4)を使用して、異なる状態の間の差次的発現解析を行った。RSEM推定読み取りデータ計数は、DESeq2のための入力として使用する。試料にわたって20個よりも少ない読み取りデータを有する遺伝子は、この解析から除外する。R package limma(v3.28.21)を使用して、差次的に発現された遺伝子の潜在的ジーンオントロジー濃縮について調べた。
(実施例5 組織/細胞型特異的遺伝子)
組織(細胞型)特異的遺伝子は、他の組織(細胞型)と比較して、特定の組織(細胞型)においてはるかに高い発現を示す遺伝子として定義される。組織(細胞型)トランスクリプトーム発現レベルに関する情報は、次の2つの公開データベースから得た:51種のヒト組織にわたる遺伝子発現に関するGTEx(www.gtexportal.org/home/)、および56種のヒト造血細胞型にわたる遺伝子発現に関するBlueprint Epigenome(www.blueprint-epigenome.eu/)。遺伝子毎に、その当該の特定の遺伝子の発現によって組織(細胞型)をランク付けし、上位組織(細胞型)における発現が、他の全組織(細胞型)よりも>20倍高い場合、この遺伝子は、この上位組織(細胞型)に特異的であるとみなした。BM濃縮転写物の確立のため、ThermoFisherからヒトBM RNAを購入し、RNA-seqを行った。その後、BMトランスクリプトームを、全血トランスクリプトームと比較して、BMおよびWBトランスクリプトームにおいて濃縮された遺伝子を同定した(倍数変化>5)。
組織(細胞型)特異的遺伝子は、他の組織(細胞型)と比較して、特定の組織(細胞型)においてはるかに高い発現を示す遺伝子として定義される。組織(細胞型)トランスクリプトーム発現レベルに関する情報は、次の2つの公開データベースから得た:51種のヒト組織にわたる遺伝子発現に関するGTEx(www.gtexportal.org/home/)、および56種のヒト造血細胞型にわたる遺伝子発現に関するBlueprint Epigenome(www.blueprint-epigenome.eu/)。遺伝子毎に、その当該の特定の遺伝子の発現によって組織(細胞型)をランク付けし、上位組織(細胞型)における発現が、他の全組織(細胞型)よりも>20倍高い場合、この遺伝子は、この上位組織(細胞型)に特異的であるとみなした。BM濃縮転写物の確立のため、ThermoFisherからヒトBM RNAを購入し、RNA-seqを行った。その後、BMトランスクリプトームを、全血トランスクリプトームと比較して、BMおよびWBトランスクリプトームにおいて濃縮された遺伝子を同定した(倍数変化>5)。
(実施例6 多発性骨髄腫患者における免疫グロブリン遺伝子レパートリー)
クローン型アセンブリのため、Trinityを使用して、de novoトランスクリプトームアセンブリを行った。次に、igBLAST(v2.5.1)を使用して、アセンブルされたコンティグを、免疫グロブリン遺伝子アノテーションデータベースIMGT(www.imgt.org/)と比較して、V(D)J組合せを同定した。可変領域遺伝子の相対的存在量を定量化するために、STARによってヒト参照ゲノムにアライメントされなかった、またはアノテートされたIg遺伝子にアライメントされたのいずれかであった読み取りデータを収集し、igBLASTを使用して、IMGTデータベースにおいて配列をマッピングした。特定のIg遺伝子にマッピングされた読み取りデータの数の、任意のIg遺伝子にマッピングされた読み取りデータの総数に対する比として、相対的存在量を計算した。
クローン型アセンブリのため、Trinityを使用して、de novoトランスクリプトームアセンブリを行った。次に、igBLAST(v2.5.1)を使用して、アセンブルされたコンティグを、免疫グロブリン遺伝子アノテーションデータベースIMGT(www.imgt.org/)と比較して、V(D)J組合せを同定した。可変領域遺伝子の相対的存在量を定量化するために、STARによってヒト参照ゲノムにアライメントされなかった、またはアノテートされたIg遺伝子にアライメントされたのいずれかであった読み取りデータを収集し、igBLASTを使用して、IMGTデータベースにおいて配列をマッピングした。特定のIg遺伝子にマッピングされた読み取りデータの数の、任意のIg遺伝子にマッピングされた読み取りデータの総数に対する比として、相対的存在量を計算した。
(実施例7 多発性骨髄腫およびAML試料の教師なしクラスタリング)
次の2つの基準を満たした遺伝子をクラスタリングのために選択した:1)50TPM(百万個当たりの転写物)よりも高い、時点にわたる最大発現、および2)最高発現の最低発現に対する比が5を超えた。選択された遺伝子のそれぞれについて、全時点にわたる最大値で各値を割ることにより、発現値を正規化した。この正規化の目的は、全遺伝子を比較できる尺度に移し、その絶対的発現レベルの代わりに、時点にわたるその相対的変化に着目することであった。次に、K-平均法および階層クラスタリングを行って、同様の時間的発現パターンを共有する遺伝子を見出した。
(実施例8)
非負値行列因子分解(NMF)によるデータの分解
次の2つの基準を満たした遺伝子をクラスタリングのために選択した:1)50TPM(百万個当たりの転写物)よりも高い、時点にわたる最大発現、および2)最高発現の最低発現に対する比が5を超えた。選択された遺伝子のそれぞれについて、全時点にわたる最大値で各値を割ることにより、発現値を正規化した。この正規化の目的は、全遺伝子を比較できる尺度に移し、その絶対的発現レベルの代わりに、時点にわたるその相対的変化に着目することであった。次に、K-平均法および階層クラスタリングを行って、同様の時間的発現パターンを共有する遺伝子を見出した。
(実施例8)
非負値行列因子分解(NMF)によるデータの分解
その発現が、全試料において20TPMよりも低かった遺伝子を、分解解析から除外した。残っている遺伝子のそれぞれについて、全試料にわたる最大値で各値を割ることにより、発現値を正規化した。この正規化ステップの目的は、全遺伝子を比較できる尺度に移すことである。次に、正規化された値においてNMFを行って、遺伝子を8~12個の成分へと分解した。sciki-learn Pythonライブラリにおいて「decomposition.NMF」クラスを起動することにより、NMF分解を実行した。NMF分解は、教師なし様式で、同様の発現パターン(試料にわたり相関)を共有する遺伝子(成分)の群を作成し、これにより、データ内の根底にある構造を明らかにする。発見された成分をより良くアノテートするために、特定の成分において濃縮された遺伝子(すなわち、成分内で最高負荷を有する遺伝子)を選択し、1)GTExにおける51種のヒト組織にわたるその発現レベル;2)Blueprint Epigenome consortium由来の55種のヒト造血細胞型にわたるその発現レベル;および3)そのジーンオントロジー機能濃縮について調べた。これらの遺伝子の大部分が、ある特定の細胞型(例えば、血小板)において高い発現を示した場合、またはある特定の生物学的過程(例えば、「血小板活性化」および「凝固」)において濃縮された場合、それに従って成分を指定した(例えば、これを「巨核球成分」と呼ぶ)。これらの3つの情報源を統合することにより、大部分の成分について組織/細胞型起源を確認することができた。
(実施例9 cf-mRNAトランスクリプトームは、造血前駆体転写物が濃縮されている)
ヒト無細胞RNAトランスクリプトームのランドスケープを特徴付けるために、24名の健康なドナーの1mlの血清由来のcf-mRNAを単離し、配列決定した。このコホートのうち、試料の少なくとも80%において、>1TPM(百万個当たりの転写物)を有する10,357個の転写物および>5TPMを有する7,386個の転写物を同定し、健康な被験体の間でのcf-mRNAトランスクリプトームの多様性および一貫性を反映した。
表5:健康なドナー(n=24)のcf-mRNAにおいて検出された転写物の平均数
表6:配列決定測定基準の概要
*TPMは、2を超えるまたはこれに等しい。A1およびA2は、反復物を表示する。PCC:ピアソン相関係数
ヒト無細胞RNAトランスクリプトームのランドスケープを特徴付けるために、24名の健康なドナーの1mlの血清由来のcf-mRNAを単離し、配列決定した。このコホートのうち、試料の少なくとも80%において、>1TPM(百万個当たりの転写物)を有する10,357個の転写物および>5TPMを有する7,386個の転写物を同定し、健康な被験体の間でのcf-mRNAトランスクリプトームの多様性および一貫性を反映した。
表5:健康なドナー(n=24)のcf-mRNAにおいて検出された転写物の平均数
非負値行列因子分解を使用して、教師なし様式でcf-mRNAトランスクリプトームを分解し、遺伝子発現参照データベース(GTExおよびBlueprint)を使用して、異なる組織および細胞型の相対的寄与を推定した(材料と方法を参照)。cf-mRNAにおいて検出された転写物の大部分、平均でほぼ85%は、造血起源のものであり(すなわち、循環細胞およびBMに存在する細胞に由来する)、残りのほぼ15%は、非造血起源のものである(すなわち、固形組織に由来する、図1A)。特に、デコンボリューション解析は、転写物の平均でほぼ29%が巨核球/血小板起源のものであり(第1~第3の四分位数範囲23~36%)、ほぼ28%がリンパ球起源のものであり(範囲18~30%)、12.8%が顆粒球起源のものであり(範囲6~16%)、3%が好中球前駆体起源のものであり(範囲0.2~3.7%)、11%が赤血球起源のものであり(範囲8~14%)、ほぼ15%が固形組織に由来する(範囲11~20%)ことを推定した(図1A)。これらの転写物の起源への洞察を得るために、以前に報告されたRNA-Seqデータ由来の19名の健康な個体由来の全血試料において、同様のデコンボリューション解析を行った。予想通りに、全血トランスクリプトームは、リンパ球(平均でほぼ69%)および顆粒球(平均でほぼ22%)転写物で大部分が構成され、赤血球起源の転写物の追加的なほぼ7%、ならびに他の細胞型および組織からの少ない寄与を伴う(図1A)。これらの解析は、異なる因子によって影響され得る、これらの生体液のトランスクリプトームの組成の推定を表す。にもかかわらず、データは、全血と比較して、より大きい分率の非造血転写物およびBMに由来する造血前駆体遺伝子を含有するcf-mRNAトランスクリプトームのより高い多様性を示す。
循環中のBM特異的転写物の存在を確認するために、健康なドナー由来の3種のペアになった全血(血液の全細胞成分を含む)および血漿試料においてRNA-Seqを行い(図6A)、これらの検体における主要な造血細胞型特異的転写物(すなわち、好中球、赤血球、血小板/巨核球、T細胞)のレベルを比較した(図1B、図6B~図6C)。好中球特異的転写物の間で著しい差が観察された(図1B)。造血トランスクリプトーム参照データベース(Blueprint)を使用すると、成熟循環好中球において発現された転写物は、全血と比較して血漿においてはるかにより低いレベルで検出された(図1B)。対照的に、BMに存在する好中球前駆体において発現された転写物は、cf-mRNAにおいて高度に濃縮されていた(図1B)。これらの知見を確認するために、5種のペアになった血漿およびバフィーコート試料(バフィーコートは、白血球細胞が濃縮されている)のRNA-Seqを行った。上記と一致することには、好中球成熟および前駆体転写物は、別個の集団を形成することが見出され(図1C)、それによると、cf-mRNAは、バフィーコートと比較して、ケモカイン受容体CXCR1およびCXCR2等の低レベルの成熟転写物を示す(図1D、p<0.01)が、PRTN3(ミエロブラスチン先駆体)、CTSG(カテプシンG)およびAZU1(アズロシジン先駆体)等の前駆体転写物が濃縮されている(p<0.05、図1E、図6Dおよび図6E)。これらのデータは、cf-mRNAにおけるBM転写物の存在を支持する;実際に、健康なドナー由来の造血転写物の二次計画法デコンボリューション解析は、BM転写物が、全血におけるほぼ1%とは対照的に、cf-mRNAトランスクリプトームのほぼ9%に寄与することを指し示した。
この結果をさらに確認するため、ヒトBM試料におけるRNA-seqを行って、これを全血トランスクリプトームと比較した。下の表7に収載されている通り、BMトランスクリプトームにおいて濃縮された377種の遺伝子(>5倍、「BM遺伝子」)を同定し、これらは造血前駆体(すなわち、BM由来の好中球前駆体および間葉系幹細胞)を表す。PRTN3、CTSGおよびAZU1等の前駆体転写物は、BMトランスクリプトームにおいて濃縮された上位転写物の中に入る。加えて、全血において濃縮された374種の遺伝子が同定され(>5倍、「WB遺伝子」)(表8)、予想通り、成熟循環血液細胞遺伝子を表す(すなわち、成熟顆粒球およびリンパ球に関連)。その後、3種のマッチする全血および血漿試料において、「BM遺伝子」および「WB遺伝子」のレベルを比較し、これにより、これらの転写物が2つの集団へと別れることが確認され(p<0.001)、cf-mRNAは、全血と比較して、造血前駆体遺伝子(「BM遺伝子」)が濃縮され、成熟遺伝子(「WB遺伝子」)が「枯渇」される(図1Fおよび図6F)。要約すると、データは、cf-mRNAトランスクリプトームが、BMに由来する転写物を捕捉したことを指し示し、BM機能を非侵襲的に評価するためのウィンドウを提供する。
表7:全血と比較した骨髄濃縮遺伝子のリスト
表8:骨髄と比較して全血において濃縮された遺伝子のリスト
表7:全血と比較した骨髄濃縮遺伝子のリスト
(実施例10 多発性骨髄腫患者におけるcf-mRNAプロファイリングによる骨髄特異的転写物の非侵襲的測定)
BM特異的転写物が、cf-mRNAにおいて検出され得ることのさらなる証明として、また、その潜在的な有用性を評価するために、3名の多発性骨髄腫(MM)患者を募集した。MMは、ほとんど排他的にBMにおける、悪性形質細胞のクローナル増大および蓄積によって特徴付けられる。このような細胞は、複数のIg組合せを発現する健康な個体の形質細胞とは対照的に、特異的な免疫グロブリン(Ig)再編成を発現する。MM患者は、メルファラン媒介性BMアブレーションを受け(-2日目に開始)、続いて、自家造血幹細胞(HSC)注入を受けた(0日目)(図2B)。BMアブレーション前(-2日目)のこれらの患者の1mlの血漿由来のCf-mRNAを単離し、配列決定した。Ig重(IgH)およびIg軽(IgL)鎖転写物のクローナル増大が、3名の患者のうち2名で同定された。例えば、患者2において、最も優勢なIg定常領域としてIGHG1およびIGKC転写物(図7A~図7C)が検出された。可変領域に関して、Ighv3-15およびIgkv2-24転写物が、試料のトランスクリプトームで優位を占めたが、クローナルラムダ領域は検出されなかった(図2A、図2Cおよび図7C)。対照的に、クローナル転写物は、予想通り、健康な個体の血漿において観察されなかった(図2A)。患者1における同様の解析は、IgH定常鎖IGHA1および可変領域IGHV1-69、ならびにIgLラムダ鎖IGL1および可変領域IGLV1-40で構成されたクローンを明らかにした(図7D)。どちらの場合でも、悪性クローンは、BM吸引液から行われた分子検査と一致した(表1)。しかし、患者3に関して、おそらく、本試験の開始時のこの患者のBMにおける少ない数の形質細胞が原因で(表1)、優位なIg再編成は検出されなかった(図7E)。悪性形質細胞は、MM患者における循環中に稀に見出される;実際に、化学療法処置前の患者2試料のマッチするバフィーコートのRNA-Seq解析は、低レベルのIgHおよびIgL転写物のレパートリーのみを示し、優位な再編成はなく(図2A、図2Cおよび図7A~図7C)、BMにおける形質細胞によって生成されたクローナルIg転写物を捕捉するcf-mRNAの特有の能力を強調する。
表10:血漿におけるMM患者2のBMアブレーションおよび再構成の際の血漿中のIg転写物のレベル(TPM)-カッパー軽鎖可変遺伝子
表11:血漿におけるMM患者2のBMアブレーションおよび再構成の際の血漿中のIg転写物のレベル(TPM)-重鎖可変遺伝子
表12:血漿におけるMM患者2のBMアブレーションおよび再構成の際の血漿中のIg転写物のレベル(TPM)-重鎖および軽鎖定常遺伝子
表13:血漿におけるMM患者2のBMアブレーションおよび再構成の際の血漿中のIg転写物のレベル(TPM)-ラムダ軽鎖可変遺伝子
表14:バフィーコートにおけるMM患者2のBMアブレーションおよび再構成の際の血漿中のIg転写物のレベル(TPM)-重鎖および軽鎖定常遺伝子
表15:バフィーコートにおけるMM患者2のBMアブレーションおよび再構成の際の血漿中のIg転写物のレベル(TPM)-重鎖可変遺伝子
表16:バフィーコートにおけるMM患者2のBMアブレーションおよび再構成の際の血漿中のIg転写物のレベル(TPM)-ラムダ軽鎖可変遺伝子
表17:バフィーコートにおけるMM患者2のBMアブレーションおよび再構成の際の血漿中のIg転写物のレベル(TPM)-カッパー軽鎖可変遺伝子
BM特異的転写物が、cf-mRNAにおいて検出され得ることのさらなる証明として、また、その潜在的な有用性を評価するために、3名の多発性骨髄腫(MM)患者を募集した。MMは、ほとんど排他的にBMにおける、悪性形質細胞のクローナル増大および蓄積によって特徴付けられる。このような細胞は、複数のIg組合せを発現する健康な個体の形質細胞とは対照的に、特異的な免疫グロブリン(Ig)再編成を発現する。MM患者は、メルファラン媒介性BMアブレーションを受け(-2日目に開始)、続いて、自家造血幹細胞(HSC)注入を受けた(0日目)(図2B)。BMアブレーション前(-2日目)のこれらの患者の1mlの血漿由来のCf-mRNAを単離し、配列決定した。Ig重(IgH)およびIg軽(IgL)鎖転写物のクローナル増大が、3名の患者のうち2名で同定された。例えば、患者2において、最も優勢なIg定常領域としてIGHG1およびIGKC転写物(図7A~図7C)が検出された。可変領域に関して、Ighv3-15およびIgkv2-24転写物が、試料のトランスクリプトームで優位を占めたが、クローナルラムダ領域は検出されなかった(図2A、図2Cおよび図7C)。対照的に、クローナル転写物は、予想通り、健康な個体の血漿において観察されなかった(図2A)。患者1における同様の解析は、IgH定常鎖IGHA1および可変領域IGHV1-69、ならびにIgLラムダ鎖IGL1および可変領域IGLV1-40で構成されたクローンを明らかにした(図7D)。どちらの場合でも、悪性クローンは、BM吸引液から行われた分子検査と一致した(表1)。しかし、患者3に関して、おそらく、本試験の開始時のこの患者のBMにおける少ない数の形質細胞が原因で(表1)、優位なIg再編成は検出されなかった(図7E)。悪性形質細胞は、MM患者における循環中に稀に見出される;実際に、化学療法処置前の患者2試料のマッチするバフィーコートのRNA-Seq解析は、低レベルのIgHおよびIgL転写物のレパートリーのみを示し、優位な再編成はなく(図2A、図2Cおよび図7A~図7C)、BMにおける形質細胞によって生成されたクローナルIg転写物を捕捉するcf-mRNAの特有の能力を強調する。
表10:血漿におけるMM患者2のBMアブレーションおよび再構成の際の血漿中のIg転写物のレベル(TPM)-カッパー軽鎖可変遺伝子
cf-mRNAプロファイリングを使用して、悪性Igクローンのレベルをモニタリングすることができるか検査するために、化学療法および移植後に2週間毎日、これらの患者の血漿由来のcf-mRNAを配列決定した。患者1は、治療後に悪性クローンの明らかな低下を示さなかったが(図7D)、患者2は、形質細胞のメルファラン誘導性アポトーシス後にcf-mRNAにおける優勢Igバリアントの減少したレベルを示した(図2B~図2Dおよび図7A~図7C)。10日目までに、免疫プロファイルは、もはやクローナルIg組合せによって優位を占めておらず、治療およびBM再構成の成功を指し示す(図2B~図2D)。対照的に、試験を通したマッチするバフィーコート画分において行われたRNA-Seqは、悪性Ig転写物に関する非常に限られた情報を示し(図2Cおよび図7A~図7E)、BM活性を非侵襲的に捕捉するcf-mRNAの潜在力を支持する。
(実施例11 cf-mRNAは、BMアブレーションおよび再構成の際の造血系列転写活性を捕捉する)
BM転写活性を明らかにする循環mRNAの能力へのさらなる洞察を得るために、プロトタイプMM患者2を使用して、BMアブレーションおよび再構成動力学を、cf-mRNAにおいて自家移植後に追跡した。その上、部分的骨髄破壊的処置とそれに続いて同種異系移植を受けた急性骨髄性白血病(AML)患者を調査した(実施例を参照、AML患者1および2は、8週間モニタリングし、患者3は、移植2週間後に退院した)。MMおよびAML患者の血漿cf-mRNAにおいて検出された転写物の教師なしクラスタリングは、遺伝子のいくつかの群の発現の時間的パターンを同定した(図3A、図3B)。ジーンオントロジー濃縮解析およびBlueprint Consortium由来のRNA-seqデータの両方が、同定された成分の多くが、特異的造血系列に対応することを指し示した(図3A、図3B)。したがって、BMアブレーションおよび再構成の際の循環中で、表9に収載されている造血系列特異的転写物(すなわち、赤血球、巨核球および好中球)の動力学を詳細に調べた。
表9:指し示される造血系列特異的転写物のリスト
BM転写活性を明らかにする循環mRNAの能力へのさらなる洞察を得るために、プロトタイプMM患者2を使用して、BMアブレーションおよび再構成動力学を、cf-mRNAにおいて自家移植後に追跡した。その上、部分的骨髄破壊的処置とそれに続いて同種異系移植を受けた急性骨髄性白血病(AML)患者を調査した(実施例を参照、AML患者1および2は、8週間モニタリングし、患者3は、移植2週間後に退院した)。MMおよびAML患者の血漿cf-mRNAにおいて検出された転写物の教師なしクラスタリングは、遺伝子のいくつかの群の発現の時間的パターンを同定した(図3A、図3B)。ジーンオントロジー濃縮解析およびBlueprint Consortium由来のRNA-seqデータの両方が、同定された成分の多くが、特異的造血系列に対応することを指し示した(図3A、図3B)。したがって、BMアブレーションおよび再構成の際の循環中で、表9に収載されている造血系列特異的転写物(すなわち、赤血球、巨核球および好中球)の動力学を詳細に調べた。
表9:指し示される造血系列特異的転写物のリスト
先ず、赤血球循環転写物およびRBCの間の関係性を明らかにするために、血漿における赤血球系列特異的転写物のレベルを調べ、試験を通してRBC計数を試験した。RBCは、循環中の優勢細胞型であり、血流中でほぼ120日間安定している21。実際に、これらの試験の持続時間中のMMおよびAML患者において、RBC数の非常にわずかな変動が認められた(図3C~図3D、図8A)。対照的に、cf-mRNAにおける赤血球特異的転写物は、全患者で化学療法媒介性BMアブレーション後に急速に低下し、BM再構成におけるより後の時点で回復した(図3C~図3D、図9A~図9B、図8A)。RBC数およびcf-mRNAにおける赤血球転写物の間の劇的な相違は、これらの転写物が、循環成熟RBCから派生しないことを指し示す。したがって、赤血球転写物は、BM中または循環中(網状赤血球)のいずれかの未成熟赤血球形態から派生する。MM患者2のペアになったバフィーコート試料のRNA-Seq解析を行って、これらの転写物の起源へのさらなる洞察を得た。CCにおける赤血球特異的遺伝子のレベルは、化学療法後に低下しており、これは、cf-mRNAにおいて観察された動力学に似ており(図9C)、網状赤血球が、全血における大部分の赤血球転写物の供給源であったことを指し示す。しかし、赤血球発生の肝要な転写調節因子であるGATA1等の転写物は、BM再構成において、バフィーコートよりも早く、cf-mRNAにおいて明らかに検出可能であり(図9C)、それらのBM起源を示唆する。結論として、データは、高度に豊富な成熟RBC由来ではなく、BMに存在する未成熟赤血球細胞および循環網状赤血球に由来する赤血球転写物を示した。
CBCおよび循環中の系列特異的転写物の間の相違が、他の造血細胞型へと拡大するか検査するために、血小板計数および巨核球特異的転写物の動力学を比較した。MM患者2において、12~13日目までに起こる血小板計数回復に先立ち、移植後9~10日目までにcf-mRNAにおいて巨核球特異的転写物のレベルの劇的な増加が検出された(図3E)。マッチしたバフィーコート試料由来のRNA-Seqは、CCにおける巨核球転写物レベルが、試験を通して血小板計数の動力学を模倣することを示し(図9C)、また、cf-mRNAとは異なり、BM再構成の際のCCにおいて巨核球転写物の初期回復は検出不能であった。この相違は、BM再構成の際にcf-mRNAにおいて検出された巨核球転写物は、CCに由来しておらず、BMに由来したことを示唆する。この観察を支持して、AML患者1において、循環中の巨核球転写物は、BMアブレーション後に減少し、9日目までに回復し、12~13日目までに起こる血小板計数の増加の前兆になる(図3F)。際だったことに、この系列の回復は、AML患者2のcf-mRNAにおいて起こらなかった(図8B)。経過観察BM生検は、この患者における巨核球発生の欠如を確認し(表1)、測定された巨核球シグナルの特異度を示す。よって、データは、cf-mRNAが、その再構成の際のBMにおける巨核球転写活性を反映したことを指し示した。
最後に、治療の際にMMおよびAML患者の循環中の好中球計数および特異的転写物の動態学を調べた。MM患者2において、好中球計数は、2回のスパイクを示し、1回目は移植の直後に起こり、これはおそらくG-CSF処置が原因であり、その後に、BMアブレーションが原因で急速な減少が生じ、12日目までに第2のスパイクが起こり、BM再構成を指し示す(図3G)。これは、この手順の際のcf-mRNAおよびバフィーコートにおける好中球特異的遺伝子の全体的動力学に似ていた(図3G、図9E)。しかし、バフィーコートおよびcf-mRNAにおける好中球転写物は、BM再構成の際に好中球計数と同様の時点でピークに達したが、CTSG等の好中球先駆体遺伝子は、幹細胞移植後8~9日目までに、cf-mRNAにおいて約2日早く増加した。この観察を支持して、全AML患者の血漿における前駆体好中球転写物のレベルは、BMアブレーション後に減少し、好中球計数よりもおよそ5日早く、BM再構成の際にcf-mRNAにおいて増加した(図3H~図3Jおよび図8D)。これらのデータは、循環中の前駆体好中球転写物が、CCに由来せず、むしろ、顆粒球系列のBM転写活性を反映したことをさらに支持し、移植片生着およびBM再構成に関する有用な情報を提供する。
直交性アプローチも調査して、宿主およびドナー細胞の間に遺伝的な差が存在する同種異系HSC移植片を受けているAML患者由来のcf-mRNAを使用して、移植片生着を測定した。SNPの参照データベースを使用して、移植前に前駆体好中球転写物における宿主特異的多型を同定した(すなわち、ELANE、AZU1およびPRTN3)。移植後に、これらの転写物を、ドナー細胞由来の新たな遺伝的バリアントによって置換した(図4A)。実際に、cf-mRNAプロファイリングは、患者1および2の治療的処置の際のこれらの転写物の変化のモニタリングを可能にした(図4B~図4C)。移植後に異なる遺伝的バリアントへとスイッチする(すなわち、ホモ接合型からヘテロ接合型へと)、宿主由来の検出されたSNP全てを組み合わせた解析は、複数の遺伝的な差をcf-mRNAにおいて同定して、移植片生着を時間的にモニタリングすることができることを指し示す(図4D~図4E)。データを全て合わせると、cf-mRNAが、BMから遺伝情報および転写活性の両方を捕捉し、ドナー細胞からの移植片生着およびBM再構成のモニタリングを可能にしたことを示した。
(実施例12 増殖因子による刺激の際の系列特異的転写活性は、cf-mRNAにおいて反映された)
増殖因子による刺激後の特異的BM系列の活性をモニタリングするcf-mRNAの潜在力を評価するために、慢性維持エリスロポエチン(EPO)療法中で変動する程度の慢性腎臓不全を有する、9名の患者由来の血漿試料を得た。EPOは、BMにおける赤血球の成熟および増殖の速度を特異的に増加させるペプチドホルモンである。EPOの投与前(0日目)および処置後最大30日目までのいくつかの時点で、試料を得た。無血清ヘモグロビンおよびRBC数は、試験の持続時間においてわずかな一過性変化を示した。RBC計数とは異なり、cf-mRNAにおける9名の患者にわたる赤血球転写物の平均レベルは、EPO処置の直後に増加した(図5A)。赤血球転写物のレベルは、無処置対照個体と比較して、処置後の初期の日々において増加し続けた(図5Aおよび図5B)。実際に、ヘム生合成に関与する肝要な赤血球生成の発生転写物(すなわち、ALAS2、HBBおよびHBA2)が、ほぼ全ての患者(9名の患者のうち8名)において誘導された(図10A)。さらに、EPOによる処置後4日目までに、血漿において364種の調節不全遺伝子が同定された(p<0.05)。IPA(www.qiagenbioinformatics.com/products/ingenuitypathway-analysis)を使用した解析は、これらの転写物の上位濃縮経路として「ヘム生合成II」を示し(p=1.4e-9)、この細胞系列の転写誘導を支持する。EPO処置の30日後に、赤血球転写物は、これらの患者において基底発現レベルへと復帰した(図5Bおよび図10A~図10C)。よって、縦断的試験は、cf-mRNAレベルが、赤血球系系列の特異的一過性刺激を反映したことを指し示した。
増殖因子による刺激後の特異的BM系列の活性をモニタリングするcf-mRNAの潜在力を評価するために、慢性維持エリスロポエチン(EPO)療法中で変動する程度の慢性腎臓不全を有する、9名の患者由来の血漿試料を得た。EPOは、BMにおける赤血球の成熟および増殖の速度を特異的に増加させるペプチドホルモンである。EPOの投与前(0日目)および処置後最大30日目までのいくつかの時点で、試料を得た。無血清ヘモグロビンおよびRBC数は、試験の持続時間においてわずかな一過性変化を示した。RBC計数とは異なり、cf-mRNAにおける9名の患者にわたる赤血球転写物の平均レベルは、EPO処置の直後に増加した(図5A)。赤血球転写物のレベルは、無処置対照個体と比較して、処置後の初期の日々において増加し続けた(図5Aおよび図5B)。実際に、ヘム生合成に関与する肝要な赤血球生成の発生転写物(すなわち、ALAS2、HBBおよびHBA2)が、ほぼ全ての患者(9名の患者のうち8名)において誘導された(図10A)。さらに、EPOによる処置後4日目までに、血漿において364種の調節不全遺伝子が同定された(p<0.05)。IPA(www.qiagenbioinformatics.com/products/ingenuitypathway-analysis)を使用した解析は、これらの転写物の上位濃縮経路として「ヘム生合成II」を示し(p=1.4e-9)、この細胞系列の転写誘導を支持する。EPO処置の30日後に、赤血球転写物は、これらの患者において基底発現レベルへと復帰した(図5Bおよび図10A~図10C)。よって、縦断的試験は、cf-mRNAレベルが、赤血球系系列の特異的一過性刺激を反映したことを指し示した。
細胞系列の摂動の際のcf-mRNAの変化をin vivoで試験するための別のアプローチとして、好中球性顆粒球のための周知生存促進性因子である、G-CSF処置(顆粒球コロニー刺激因子)を受けた3名の健康な患者由来の試料を収集した。処置前ならびにG-CSF刺激後1、4および10日目に血液を採取した(10日間の時点、およびCBCは、2名の患者に対してしか得ることができなかった)。予想通りに、好中球計数は、G-CSF処置後に増加し、4日目にピークに達し、10日目までに基底レベルに復帰した(図5C)。血漿cf-mRNAにおける好中球特異的転写物は、全患者でG-CSF処置後に二峰性増加を示した(図5Cおよび図10Bおよび図10C)。好中球前駆体特異的転写物は、cf-mRNAにおいて増加し、BMから循環中への顆粒球のG-CSF媒介性動員の結果としての好中球計数のピークと一致する(図5C、図10B)。しかし、成熟好中球転写物は、処置の1日後にcf-mRNAにおいて急速に増加し、好中球計数のピークの前兆になる(図5C、図10C)。このことは、G-CSFに対する好中球の直接的かつ一過性の転写応答を示唆した。実際に、in vivoおよびin vitroの両方で、G-CSFに応答して好中球において増加(例えば、IRAK3)または減少(例えば、IFIT1)することが以前に報告された転写物は、予想される傾向に従った(図5D)。結果を全て合わせると、cf-mRNAが、刺激に対する細胞型特異的転写応答を反映したことを指し示した。
本発明の好まれる実施形態が、本明細書に示され記載されてきたが、当業者には、斯かる実施形態が単なる一例として提供されていることが明らかであろう。本発明が、本明細書内に提供される具体例によって限定されることは意図されない。本発明が、上述の明細書を参照しつつ記載されてきたが、本明細書における実施形態の記載および図解は、限定的な意義で解釈されることを意味するものではない。そこで、当業者であれば、本発明から逸脱することなく、多数の変形形態、変化および置換が思い浮かぶ。さらに、本発明のあらゆる態様が、種々の条件および変数に依存する本明細書に示される特異的な描写、構成または相対的比率に限定されないことを理解されたい。本明細書に記載されている本発明の実施形態の様々な代替を、本発明の実施に用いることができることを理解されたい。したがって、本発明が、いかなる斯かる代替、改変、変形形態または均等物も網羅することが企図される。次の特許請求の範囲が、本発明の範囲を定義し、斯かる特許請求の範囲内の方法および構造ならびにそれらの均等物が、それによって網羅されることが意図される。
Claims (63)
- 被験体の骨髄の病状をモニタリングするための方法であって、
前記病状を有する前記被験体から生体試料を得るステップと、
第1の複数の遺伝子に対応する、前記骨髄に常在するまたはこれに起源をもつ複数の細胞に由来する第1の複数の無細胞mRNA(cf-mRNA)のcf-mRNAレベルを検出するステップと
を含む、方法。 - 前記生体試料が、血液試料を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記血液試料が、血清試料、血漿試料またはバフィーコート試料を含む、請求項2に記載の方法。
- 前記病状が、多発性骨髄腫(MM)、白血病、骨髄増殖性新生物、骨髄異形成症候群、リンパ腫、血小板血症、骨髄線維症、真性赤血球増加症または貧血を含む、請求項1から3のいずれか一項に記載の方法。
- 前記病状が、MMを含む、請求項4に記載の方法。
- 前記病状が、MMを含む場合、前記第1の複数の遺伝子が、IGHG1、IGHA1、IGKC、IGHV1、IGHV2、IGHV3、IGHV4、IGHV5、IGHV6、IGHV7、IGHV8、IGHV9、IGHV10、IGHV11、IGHV12、IGHV13、IGHV14、IGHV15、IGHV16、IGHV17、IGHV18、IGHV19、IGHV20、IGHV21、IGHV22、IGHV23、IGHV24、IGHV25、IGHV26、IGHV27、IGHV28、IGHV29、IGHV30、IGHV31、IGHV32、IGHV33、IGHV34、IGHV35、IGHV36、IGHV37、IGHV38、IGHV39、IGHV40、IGHV41、IGHV42、IGHV43、IGHV44、IGHV45、IGHV46、IGHV47、IGHV48、IGHV49、IGHV50、IGHV51、IGHV52、IGHV53、IGHV54、IGHV55、IGHV56、IGHV57、IGHV58、IGHV59、IGHV60、IGHV61、IGHV62、IGHV63、IGHV64、IGHV65、IGHV66、IGHV67、IGHV68、IGHV69、IGKV2、IGKV3、IGKV4、IGKV5、IGKV6、IGKV7、IGKV8、IGKV9、IGKV10、IGKV11、IGKV12、IGKV13、IGKV14、IGKV15、IGKV16、IGKV17、IGKV18、IGKV19、IGKV20、IGKV21、IGKV22、IGKV23、IGKV24、IGL1、IGLV1-40、またはこれらの組合せを含む、請求項5に記載の方法。
- 前記病状が、急性骨髄性白血病(AML)を含む、請求項4に記載の方法。
- 前記検出するステップが、cf-mRNAをcDNAに変換するステップをさらに含む、請求項1から7のいずれか一項に記載の方法。
- 配列決定、アレイハイブリダイゼーションまたは核酸増幅のうち1つまたは複数を行うことにより、前記cDNAを測定するステップをさらに含む、請求項8に記載の方法。
- 処置を提供するステップをさらに含む、請求項1から9のいずれか一項に記載の方法。
- 前記処置が、イオン化照射、メルファラン媒介性骨髄アブレーション、ブスルファン媒介性骨髄アブレーション、トレオスルファン媒介性アブレーション、化学療法媒介性アブレーション、同種異系移植、自家移植、増殖因子による刺激、自家もしくは異種CAR-T細胞療法、またはこれらのいずれかの組合せを含む、請求項10に記載の方法。
- 前記増殖因子による刺激が、エリスロポエチン(EPO)による刺激を含む、請求項11に記載の方法。
- 前記増殖因子による刺激が、顆粒球コロニー刺激因子(G-CSF)による刺激を含む、請求項11に記載の方法。
- 被験体の臓器の処置状況をモニタリングするための方法であって、
前記処置状況を有する前記被験体から血漿試料を得るステップと、
第2の複数の遺伝子に対応する、前記被験体の臓器に由来する第2の複数の無細胞mRNA(cf-mRNA)のcf-mRNAレベルを検出するステップと
を含む、方法。 - 前記臓器が、骨髄である、請求項14に記載の方法。
- 前記生体試料が、血液試料を含む、請求項15に記載の方法。
- 前記血液試料が、血清、血漿試料またはバフィーコート試料を含む、請求項16に記載の方法。
- 前記処置状況が、骨髄アブレーション、骨髄再構成、骨髄移植、増殖因子による刺激、免疫療法、免疫調節、ユビキチンリガーゼ活性のモジュレーション、コルチコステロイド、放射線療法、または自家もしくは異種CAR-T細胞療法を含む、請求項15から17のいずれか一項に記載の方法。
- 前記ユビキチンリガーゼ活性の前記モジュレーションが、ユビキチンリガーゼ阻害剤の投与を含む、請求項18に記載の方法。
- 前記骨髄アブレーションが、物理的アブレーション、化学的アブレーション、またはこれらの組合せを含む、請求項18に記載の方法。
- 前記物理的アブレーションが、イオン化照射を含む、請求項19に記載の方法。
- 前記化学的アブレーションが、メルファラン媒介性骨髄アブレーション、ブスルファン媒介性骨髄アブレーション、トレオスルファン媒介性アブレーション、化学療法媒介性アブレーション、またはこれらの組合せを含む、請求項19に記載の方法。
- 前記骨髄移植が、同種異系移植を含む、請求項18に記載の方法。
- 前記骨髄移植が、自家移植を含む、請求項18に記載の方法。
- 前記増殖因子による刺激が、エリスロポエチン(EPO)による刺激を含む、請求項18に記載の方法。
- 前記増殖因子による刺激が、顆粒球コロニー刺激因子(G-CSF)による刺激を含む、請求項18に記載の方法。
- 前記処置が、骨髄アブレーションを含む場合、前記第2の複数の遺伝子に対応する前記第2の複数のcf-mRNAのレベルが減少し、前記第2の複数の遺伝子が、赤血球特異的遺伝子を含む、請求項18に記載の方法。
- 前記処置が、骨髄再構成を含む場合、前記第2の複数の遺伝子に対応する前記第2の複数のcf-mRNAのレベルが、骨髄アブレーションの際の斯かるcf-mRNAレベルと比較して増加し、前記第2の複数の遺伝子が、赤血球特異的遺伝子を含む、請求項18に記載の方法。
- 前記赤血球特異的遺伝子が、GATA1、SLC4A1、TF、AVP、RUNDC3A、SOX6、TSPO2、HBZ、TMCC2、SELENBP1、ALAS2、EPB42、GYPA、C17orf99、HBA2、RHCE、HBG2、TRIM10、HBA1、HBM、HBG1、UCA1、GYPB、CTD-3154N5.2およびAC104389.1からなる群由来の1つまたは複数の遺伝子を含む、請求項26または27のいずれかに記載の方法。
- 前記処置が、骨髄再構成を含む場合、前記第2の複数の遺伝子に対応する前記第2の複数のcf-mRNAのレベルが増加し、前記第2の複数の遺伝子が、巨核球特異的遺伝子を含む、請求項18に記載の方法。
- 前記巨核球特異的遺伝子が、ITGA2B、RAB27B、GUCY1B3、GP6、HGD、PF4、CLEC1B、CMTM5、GP9、SELP、DNM3、LY6G6F、LY6G6D、XXbac-BPG3213.19およびRP11-879F14.2からなる群由来の1つまたは複数の遺伝子を含む、請求項30に記載の方法。
- 前記処置が、骨髄アブレーションを含む場合、前記第2の複数の遺伝子に対応する前記第2の複数のcf-mRNAのレベルが減少し、前記第2の複数の遺伝子が、好中球特異的遺伝子を含む、請求項18に記載の方法。
- 前記処置が、骨髄移植を含む場合、前記第2の複数の遺伝子に対応する前記第2の複数のcf-mRNAのレベルが、骨髄アブレーションの際の斯かるcf-mRNAレベルと比較して増加し、前記第2の複数の遺伝子が、好中球特異的遺伝子を含む、請求項32に記載の方法。
- 前記処置が、骨髄再構成を含む場合、前記第2の複数の遺伝子に対応する前記第2の複数のcf-mRNAのレベルが、骨髄再構成の際の斯かるcf-mRNAレベルと比較して増加し、前記第2の複数の遺伝子が、好中球特異的遺伝子を含む、請求項18に記載の方法。
- 前記好中球特異的遺伝子が、前駆体好中球特異的遺伝子を含む、請求項20から34のいずれかに記載の方法。
- 前記前駆体好中球特異的遺伝子が、CTSG、ELANE、AZU1、PRTN3、MMP8、RNASE、PGLYRP1、またはこれらの組合せを含む、請求項35に記載の方法。
- 前駆体好中球特異的遺伝子に対応する前記検出されたcf-mRNAが、前記血液試料において、複数の好中球細胞よりも早く現れる、請求項35または請求項36に記載の方法。
- 前記処置が、同種異系移植を含む場合、前記第2の複数の遺伝子に対応する前記第2の複数のcf-mRNAのレベルが検出され、前記第2の複数の遺伝子が、ドナー細胞由来の前駆体好中球特異的遺伝子を含む、請求項18に記載の方法。
- 前記処置が、G-CSFによる刺激を含む場合、前記第2の複数の遺伝子に対応する前記第2の複数のcf-mRNAのレベルが検出され、前記第2の複数の遺伝子が、好中球特異的遺伝子を含む、請求項38に記載の方法。
- 前記好中球特異的遺伝子が、PGLYRP1、LTF、ATP2C2、VNN3、CRISP3、CTSG、OLFM4、KRT23、MMP8、ARG1、EPX、PI3、CRISP2、STEAP4、LCN2、PRG3、KCNJ15、ALPL、FCGR38、S100A12、PROK2、CXCR1、CAMP、RNASE3、CEACAM3、AZU1、ABCA13、CXCR2、CTD-3088G3.8、PRTN3、ELAINE、CD177、LINC00671、ORM2、ORM1、HPおよびRP11-678G14.4からなる群由来の1つまたは複数の遺伝子を含む、請求項30から39のいずれかに記載の方法。
- 被験体の骨髄の健康状況をモニタリングするための方法であって、
前記健康状況を有する前記被験体から生体試料を得るステップと、
第3の複数の遺伝子に対応する、前記被験体の骨髄およびその由来細胞に由来する第3の複数の無細胞mRNA(cf-mRNA)のcf-mRNAレベルを検出するステップと
を含む、方法。 - 前記第3の複数の遺伝子が、骨髄およびその由来細胞に由来する遺伝子のおおよそ少なくとも45%、55%、65%または75%を構成する、請求項41に記載の方法。
- 前記第3の複数の遺伝子が、表7由来の1つまたは複数の遺伝子を含む、請求項41に記載の方法。
- 前駆体好中球特異的遺伝子に対応する前記第3の複数のcf-mRNAのレベルが、成熟好中球特異的遺伝子に対応するcf-mRNAレベルと比較して増加する、請求項41に記載の方法。
- 前記生体試料が、血液試料を含む、請求項41に記載の方法。
- 前記血液試料が、血清試料、血漿試料またはバフィーコート試料を含む、請求項45に記載の方法。
- 前記検出するステップが、cf-mRNAをcDNAに変換するステップをさらに含む、請求項41に記載の方法。
- 配列決定、アレイハイブリダイゼーションまたは核酸増幅のうち1つまたは複数を行うことにより、前記cDNAを測定するステップをさらに含む、請求項47に記載の方法。
- 活性薬剤をアッセイする方法であって、
第1の時点で被験体の第1の無細胞発現プロファイルを評価するステップと、
前記被験体に活性薬剤を投与するステップと、
第2の時点で前記被験体の第2の無細胞発現プロファイルを評価するステップと
を含む、方法。 - 前記第1の無細胞発現プロファイルまたは前記第2の無細胞発現プロファイルのいずれかが、骨髄特異的である、請求項49に記載の方法。
- 前記第1の無細胞発現プロファイルを前記第2の無細胞発現プロファイルと比較するステップをさらに含む、請求項49に記載の方法。
- 前記第1の発現プロファイルおよび前記第2の発現プロファイルの間の差が、治療の効果を指し示す、請求項49に記載の方法。
- 前記活性薬剤が、疾患を処置するための医薬化合物を含む、請求項49から52のいずれかに記載の方法。
- 第3の時点で前記被験体の第3の無細胞発現プロファイルを評価するステップをさらに含む、請求項49から53のいずれかに記載の方法。
- 評価するステップが、配列決定、アレイハイブリダイゼーションまたは核酸増幅のうち1つまたは複数を含む、請求項49から54のいずれかに記載の方法。
- 追加的な時点で前記被験体の追加的な無細胞発現プロファイルを評価するステップをさらに含む、請求項49から55のいずれかに記載の方法。
- 前記第2の時点が、前記第1の時点から1~4週間後である、請求項49から56のいずれか一項に記載の方法。
- 12~24ヶ月間の期間にわたり前記追加的な無細胞発現時点を評価するステップをさらに含む、請求項49から57のいずれか一項に記載の方法。
- 前記期間が、約18ヶ月間である、請求項58に記載の方法。
- 1つまたは複数の無細胞発現プロファイルを追跡および/または検出して、治療および/または薬物の発見および/または開発のために1つまたは複数の目的の標的を測定するステップをさらに含む、請求項49から59のいずれか一項に記載の方法。
- 治療および/または薬物の発見および開発におけるリード最適化および/または臨床開発のために薬力学を測定するステップをさらに含む、請求項49から60のいずれか一項に記載の方法。
- 遺伝子発現のプロファイルを作成して、治療および/または薬物の発見および/または開発のために特異的標的の関与に関連する1つまたは複数の薬力学的効果を特徴付けるステップをさらに含む、請求項49から61のいずれか一項に記載の方法。
- 治療および/または薬物の発見および開発のために薬力学標的関与の変化を検出するステップをさらに含む、請求項49から62のいずれか一項に記載の方法。
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