JP2022531637A - 子宮頸がんの早期検出のためのdnaメチル化バイオマーカー - Google Patents

子宮頸がんの早期検出のためのdnaメチル化バイオマーカー Download PDF

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Abstract

本発明は、ヒトゲノム(すなわち、CGID)における絶妙なDNAメチル化位置としてDNAメチル化バイオマーカーを取得するためのインビトロ方法を開示し、これは、特にまだアクセスできない初期段階で、「カテゴリー」的なDNAメチル化変化の進行を前がん病変の3つステージ(子宮頸部上皮内腫瘍(CIN))、CIN1からCIN3への進行で調べることによって子宮頸がんを予測する。本発明は、それらのDNAメチル化状態を測定し、子宮頸がんのバイオマーカーとして有用である「メチル化スコア」を導出することにより、子宮頸がんを高い特異性及び感度で検出するためのCGIDの組み合わせを開示する。マルチプレックス次世代シーケンシングメチル化アッセイ、パイロシーケンシングアッセイ及びメチル化特異的PCRを使用してそのようなCGIDを使用して子宮頸がんを予測するためのキットも開示されている。本発明に記載のDNAメチル化マーカー(CGID)は、子宮頸がんを検出するための当業者による子宮頸部のスクリーニング及び子宮頸がんの早期検出に有用である。【選択図】図1

Description

[関連出願に対する相互参照]
本願は、2018年12月4日に出願された「子宮頸がんの早期検出のためのDNAメチル化マーカー」と題された米国仮出願シリアル番号62/774,994のセクション119(e)に基づく優先権を主張し、それぞれの内容は参照により本明細書に援用する。
[配列表]
本出願は、ASCII形式で電子的に提出された配列表を含み、参照によりその全体が本明細書に援用する。2020年1月12日に作成された上記のASCIIコピーは、TPC53811 Seq List_ST25.txtという名前で、サイズは36,864バイトである。
[技術分野]
本発明は、一般には、特に分子診断の分野における、ヒトDNAにおけるDNAメチル化シグネチャーに関する。より具体的には、本発明は、パネルの形態のDNAメチル化バイオマーカー、子宮頸がんの早期検出ならびにスクリーニングのためのポリジーンDNAメチル化バイオマーカー(polygenic DNA methylation biomarker)の一個及び組み合わせ、ならびに子宮頸がんの早期かつ正確な検出のための診断キットとしてのそれらの使用である。
がんは人間の主要な死因になった。がんの早期検出は、治癒率を大幅に改善し、患者、その家族及び医療システムに対するものすごい個人的及び経済的コストを削減することができる。同時に、前がんステージのバイオマーカーの発現とその変化を評価するための健康な個体のスクリーニングは、集団ワイドスクリーニング方法論に有用であり、リスクが発生しやすく、がんにかかりやすい健康な個人を特定するのに役に立つ。子宮頸がんも例外ではない。スクリーニングは、がんが症状を引き起こす前に、早期にがんを特定することができる。子宮頸がんが最も早いステージで発見された場合、生存の可能性は約93%であり、最も遅いステージでは15%まで低下するhttps://www.cancer.org/cancer/cervical-cancer/detection-diagnosis-staging/survival.html。現在のスクリーニング方法には、パップスメア(Pap smear)、液体ベースの細胞診、HPV検査及び目視検査が含まれるが、子宮頸がんの早期検出のための安定した高精度で高感度の方法が不足している。
バイオマーカーは、がん診断において最も重要な分野の1つである。がんバイオマーカーは、疾患の早期検出または診断に特に有用である。バイオマーカーは、患者のスクリーニング、がんのさまざまな病期またはグレードの分類、及び予後と治療への耐性の予測に使用できる。
子宮頸部異形成の原因物質としてのヒトパピローマウイルス(HPV)の確立された発見は、二次(分子HPV検査)の観点からこの婦人科疾患の予防と管理のモダリティに革命をもたらした(1)。HPV 16及び/または18型は、他の発がん性型よりも病変進行のリスクが高いため、HPV遺伝子型の知識は臨床予測に実際に役立つ。ただし、発がん性HPV遺伝子型による持続感染は、子宮頸がん発生に必要な前駆体及び駆動者である。後者は、前がんステージ(子宮頸部上皮内腫瘍(cervical intraep
ithelial neoplasia)、CIN)から浸潤性子宮頸がんへの段階的な進行を表している。低悪性度CIN(CIN1)は非常に可逆的であるが、グレード2及び3の高悪性度CIN(つまり、それぞれCIN2及びCIN3)は、浸潤、すなわち子宮頸がんに進行するリスクを無視できない。これは特にCIN3に当てはまる。
クリニックでCIN病状のある女性を管理することは、婦人科医にとって重大なジレンマを引き起こし続ける。積極的な切除または切除治療は、女性患者が妊娠を決定したときに、即時の合併症を引き起こしたり、その後流産や早産のリスクを高めたりする可能性があるためである。最近の証拠は、特定の遺伝子の後成的変化が発がん性の進行を媒介または予測する可能性があることを示唆している。がんの早期検出バイオマーカーは、後成的なレベルでの生化学的変化を含む顕著な変化により、無症候性及び前がんステージで病変を有するまれな細胞を分類的に区別することができる。バイオマーカーとしてのこれらの後成的変化は、がん性組織で異常に大量に生成されることが非常に多く、疾患自体の発現を妨げることがよくある。病気の発症と進行のかなり前に、分子の変化を特定するには、分子バイオマーカーの開発が非常に重要である。そのような後成的なバイオマーカーの1つである、ウイルス及び宿主遺伝子の特定のCpGサイト(site)のDNAメチル化レベルは、根底にある子宮頸部病変の重症度とともに増加することが示された(2-7)。
子宮頸がんとその前駆体に関連する後成的な変化を伴う最も研究され、標的とされている宿主遺伝子は、細胞接着分子1(CADM1);死亡関連プロテインキナーゼ1(DAPK1);ミエリンとリンパ球、T細胞分化タンパク質(MAL);ペアボックス1(PAX1);テロメラーゼ逆転写酵素(TERT);赤血球膜タンパク質バンド4.1-様3(EPB41L3)、Rasアソシエーションドメインファミリーメンバー1(RASSF1);SRY-ボックス1(SOX1);カドヘリン1(CDH1);LIMホメオボックス転写因子1アルファ(LMX);サイクリンA1(CCNA1);配列類似性19メンバーA4、C-Cモチーフケモカイン様(FAM19A4)のファミリー;及びレチノイン酸受容体ベータ(RARβ)8である。2つ(すなわち、CADM1とMAL(3,4,10)、MALとmiR124-2(11-14)、3つ(すなわち、CADM1、MAL、及びmiR124-2)(13,15)、4つ(すなわち、JAM3、EPB41L3、TERT、及びC130RF18)(16,17)、及び5つ(すなわち、PAX1、DAPK1、RARβ、WIFI、及びSLIT2)(14)のマーカーパネル、並びにSOX1、PAX1、LMX1A、及びNKX6-1マーカーのさまざまな組み合わせを含むパネルに加えて、単一(9)のメチル化マーカーを調査し、進行した病変に対して十分に高い感度を達成した(18)。
しかし、唯一のこれまでの研究は、ゲノムワイドのメチル化のアプローチを使用して子宮頸部試料中のCIN2+の検出のための最高の組み合わせ診断精度で三つのメチルパネル(JAM3/ANKRD18CP、C13ORF18/JAM3/ANKRD18CP、及びJAM3/GFRA1/ANKRD18CP)を同定した。感度はそれぞれ72%、74%、73%と報告されており、対応する特異性は79%、76%、77%である(2)。したがって、DNAメチル化バイオマーカーの同定方法の改善、子宮頸がんの早期検出とリスク予測に関連するDNAメチル化バイオマーカーのパネル、並びにそのようなバイオマーカーに基づく、子宮頸がんの早期検出と感受性及び前がん病状のある女性のリスク評価のための明らかに健康な女性の集団ワイドスクリーニングのためのキットが必要である。
現在、初期の子宮頸がんのリスク予測に適切な診断性能を備えた単一または複合メチル化マーカーが不足しているため、本発明は、単一の、組み合わせのならびにパネルベースのバイオマーカーとするDNAメチル化バイオマーカーを使用することによって、子宮頸
がんの早期検出マーカーの欠如に関連する問題に対する解決策を提供する。本発明は、前がん病変から子宮頸がんへの進行の初期バイオマーカーを取得するための方法を開示し、これは、無症候性ならびにCIN1からCIN3の病状を示す女性における一般的なスクリーニングに使用できる。
[発明の目的]
本発明の主な目的は、ヒト子宮頸がんの早期検出及び診断のためのバイオマーカーに関する。
本発明のさらなる目的は、「進行性DNAメチル化変化の分析(analysis of progressive DNA methylation alterations)(APDMA)」と呼ばれる本明細書に開示されるインビトロ(in vitro)方法に関し、この方法は、本明細書に開示されている線形回帰モデルを使用して、DNAメチル化バイオマーカーとして組み合わせたときに子宮頸がんの公知のメチル化プロファイルにおいて子宮頸がんを95%を超える感度と特異性で予測するCGIDを取得するために、女性からの健康なコントロール標本と比較して、異なるCINグレードの病状(CIN1からCIN3)を有する女性からの標本のDNAメチル化のゲノムワイドのプロファイルを調べるステップを含む。
本発明の別の目的は、子宮頸がんの早期検出のための、ならびにCIN1からCIN3の病状を有する女性のリスク評価のための女性の集団ワイドスクリーニングの指標としての分子バイオマーカーに関する。
本発明のさらに別の目的は、子宮頸がんの早期検出及び診断に有用なチップ/アレイに関する。
本発明のさらに別の目的は、当業者が使用できるヒト子宮頸がんの正確な早期診断のための、より安価で、正確で、安定して、高感度で、特異的で、そして高処理能力の診断キットを提供することである。
したがって、本発明は、DNAメチル化の変化を調べるのに有用で、ヒト子宮頸癌の早期検出及び診断のためのDNAメチル化CGIDバイオマーカーに関連する方法及び材料を提供し、ここで、前がん性子宮頸部病変(子宮頸部上皮内腫瘍、CINグレード1~3)の進行は、本明細書に開示される「進行性DNAメチル化変化の分析」(APDMA)のインビトロ法を使用して得られるイルミナプローブIDまたはDNAメチル化番号またはCG識別子(CGID)の形でヒトゲノムのCG位置でのDNAメチル化の頻度の増加と相関する。以下で詳細に説明するように、通常、これらのバイオマーカーは変数に基づいており、これらの変数は、CIN1からCIN3の病状を有する女性のリスクを予測するのに役立ち、同様に発症している子宮頸がんのための集団ワイドスクリーニングにも役立ち、結果として、これらのバイオマーカーは早期検出及び診断バイオマーカーとして有用である。本開示は、前記CGIDバイオマーカーの位置が、子宮頸がんではほぼ均一にメチル化され、正常な子宮頸部標本ではほぼ均一に非メチル化されることを提供する。したがって、本発明は、これらのCGIDサイト(site)でのDNAメチル化の形態で子宮頸がんと非悪性組織との間のバイナリー分化を作り出す前記一連の「カテゴリー的に」区別されるDNAメチル化プロファイルを開示し、それによりこれらのサイトは子宮頸がんにおいてのみメチル化され、非悪性組織では完全にメチル化されていない。さらに、本明細書に開示されるように、これらのバイオマーカーサイトは、CIN1からCIN3へ前がん性子宮頸部病変の進行とともに、DNAメチル化の頻度の増加を示す。したがって、本発明は、前記CGIDバイオマーカーの標的増幅及びディープ次世代バイサルファ
イトシーケンシングを使用して、子宮頸がん細胞の数分子でさえ、またはほとんど正常な子宮頸細胞プロファイルの背景にある前がん病変から子宮頸がんへ変わる途中である細胞でさえも検出する、インビトロでの早期検出及び診断の方法を提供する。したがって、本発明は、非悪性組織の高いバックグラウンドで、特に当業者が使用できる早期検出の簡単でユーザーフレンドリーな方法として、パップスメアなどの子宮頸部標本を使用することで、未だに子宮頸がん細胞の到達できない早期検出に有用である。
本発明の一実施形態は、DNAメチル化CGIDバイオマーカーシグネチャーの形で得られた、MeDIPアレイ、MeDIPシーケンシングなどを含む次世代シーケンシングによって導出されたゲノムワイドDNAメチル化データの異なるソースを使用する「進行性DNAメチル化変化の分析(APDMA)法」と呼ばれる、無症候性及び前がんステージでさえ早期検出のための子宮頸がんの高度に予測可能なサイトを取得するためのインビトロ法に関する。本発明は、CIN1からCIN3に至る進行性前がん病変の標本からのゲノムワイドデータの発見セットにおいて子宮頸がんを検出するための「カテゴリー的な」CGIDバイオマーカーの組み合わせを提供する。
古典的な「ケースコントロール」設計とロジスティック回帰を使用した本発明以前の前の分析は、より低い感度と特異性でがんを検出するDNAメチル化CGIDバイオマーカーを明らかにした。したがって、本発明の別の実施形態は、がん状態に主要かつ必須でありそして本明細書の開示で試験されたすべての子宮頸がん標本に存在するがんの最も初期のメチル化プロファイルを明らかにするAPDMA法と呼ばれる、子宮頸がん診断のための早期検出のための候補DNAメチル化バイオマーカーを取得するためのコンピューター実装方法に関連する。
本発明の一実施形態は、ターゲット特異的プライマーに続きバーコードプライマーによる連続増幅そして単一の次世代Miseqシーケンシング反応でのマルチプレックスシーケンシング、データ抽出、及びメチル化の定量化を用いて、数百人のCGIDバイオマーカーのポリジーンセット(polygenic set)におけるDNAメチル化を同時に測定することにより、子宮頸がんを正確に検出するインビトロ方法を開示している。
本発明の一実施形態は、パイロシーケンシングアッセイまたはメチル化特異的PCRを使用して、前記DNAメチル化CGIDバイオマーカーのメチル化を測定するインビトロの方法を開示する。本発明は、子宮頸がんを予測するポリジーン加重メチル化スコア(polygenic weighted methylation score)の計算を開示する。
本発明の一実施形態は、子宮頸部標本からの子宮頸がんの他の臨床的証拠を有さない女性を含む女性からの標本から単離されたDNAのサンプルにおける子宮頸がんのスクリーニング、診断、早期検出及び予測のためのDNAメチル化バイオマーカーのパネルを開示する。
本発明の一実施形態は、子宮頸部標本からの子宮頸がんの他の臨床的証拠を有さない女性を含む女性からの標本から単離されたDNAのサンプルにおける子宮頸がんのスクリーニング、診断、早期検出及び予測のためのチップの形態のDNAメチル化バイオマーカーのパネルを開示する。
本発明の一実施形態は、子宮頸部標本からの子宮頸がんの他の臨床的証拠を有さない女性を含む女性からの標本から単離されたDNAのサンプルにおける子宮頸がんのスクリーニング、診断、早期検出及び予測のためのDNAメチル化バイオマーカーのパネルを使用するインビトロ非侵襲的方法を開示する。
本発明の一実施形態は、子宮頸部標本からの子宮頸がんの他の臨床的証拠を有さない女性を含む女性からの標本から単離されたDNAのサンプルにおける子宮頸がんのスクリーニング、診断、早期検出及び予測のための本明細書に開示されるDNAメチル化バイオマーカーの使用を開示する。
本発明は、ヒトゲノムのCGID位置を使用して同定された安定したDNAメチル化バイオマーカーを提供し、無症候性及び前がん性段階の女性においてさえ子宮頸がんの早期介入及び治療を導くことができる非常に正確で特異的かつ高感度のリスク評価を提供する。本発明は、子宮頸がんを検出するために当業者によって使用され得る、容易であるが効率的な方法を提供する。本発明は、子宮頸がんのための健康な女性の集団ワイドスクリーニング、ならびにHPV感染及びCIN前がん病変を有する女性におけるがんリスクのモニタリング及び評価のための、本明細書に記載されたDNAメチル化CGIDバイオマーカーの使用に関する。本発明は、本明細書に開示されたDNAメチル化測定方法に基づくポリジーンスコア(polygenic score)を使用して、CINサンプル中の子宮頸がんを検出する際の開示されたDNAメチル化バイオマーカーの有用性を実証する。本発明はまた、次世代バイサルファイトシーケンシング、MeDipシーケンシング、イオントレントシーケンシング、イルミナ(Illumina)450Kアレイ、エピックマイクロアレイ(Epic microarray)などのゲノムワイドバイサルファイトシーケンシングに続いて、本明細書に開示されているAPDMA法を行うための当業者が利用できる任意の方法を使用して、子宮頸がんのための「ポリジーン」カテゴリーDNAメチル化CGIDバイオマーカーを得るための開示された方法の有用性を開示する。該APDMA法は、健康なコントロール標本とCIN1からCIN3の前がん段階の標本から進行するときに頻度が増加するグラデーションがある子宮頸がん標本との間のDNAメチル化プロファイルのカテゴリーが違うため、子宮頸がんの早期及び非常に早期の検出に有用な特異的かつ高感度のマーカーを発見するためのものである。
本発明の他の目的、特徴及び利点は、以下の詳細な説明から当業者に明らかになるであろう。しかしながら、詳細な説明及び特定の例は、本発明のいくつかの実施形態を示しているが、限定ではなく例示として与えられていることを理解されたい。本発明の範囲内の多くの変更及び修正は、その精神から逸脱することなく行うことができ、本発明は、そのようなすべての修正を含む。
図1は、早期検出DNAメチル化バイオマーカーを取得するための進行性DNAメチル化変化の分析(APDMA)法を開発するためのロードマップを示す。該ロードマップは、子宮頸がんの早期検出、診断、及びスクリーニングのための「カテゴリー」DNAメチル化CGIDバイオマーカーを取得するため、子宮頸がん標本のDNAメチル化プロファイルから子宮頸標本の正常プロファイルをカテゴリー的に区別するイルミナアッセイプローブ同定(CGID)を使用して、DNAメチル化プロファイルに基づくAPDMA法を開発するための分析手順を示す。ステップ1では、健康なコントロール標本と比較して、前がん病変のCIN1からCIN3ステージの子宮頸標本から、DNAメチル化測定を取得する。該DNAメチル化測定は、標本から抽出されたDNAのイルミナビーズチップ(Illumina Beadchip)450Kまたは850Kアッセイを実行するか、またはサンプルから抽出されたDNAのDNAパイロシーケンシングを実行するか、または質量分析ベース(Epityper(登録商標))またはPCRベースのメチル化アッセイ、及びバイサルファイト変換されたDNAから本明細書に開示された標的CGIDにまたがる領域の標的増幅と、それに続く第2セットでのバーコード増幅及びイルミナの次世代シーケンサーでのインデックス付きマルチプレックスシーケンスを実行することによって取得される。ステップ2では、統計分析法は、ステップ1のDNAメチル化測定に対して実行される。該統計分析は、受信者動作特性(ROC)アッセイ、階層的クラスタリング分析アッセイ、またはニューラルネットワークC K分析を含む。ステップ3では、現在開発及び開示されている「進行性DNAメチル化変化の分析」(APDMA)法を実行して、メチル化レベルが子宮頸がんの早期予測因子またはバイオマーカーであるCGID位置を特定する。ステップ4において、本開示は、ポリジーンDNAメチル化CGIDの組み合わせを、16個のCGIDのバイオマーカーセットとしてさらに絞り込み、ショートリストに載せる。この方法では、正常細胞と子宮頸がん細胞の間のメチル化プロファイルの量的差異ではなく「カテゴリー的」な差異を取得できる。結果として、子宮頸がんの早期検出、診断及びスクリーニングに利用されるDNAメチル化バイオマーカーとして提供される選択されたCGIDでのDNAメチル化プロファイルのスイッチ特性により、早期検出が可能になる。これらは、女性、特に無症候性または前がん病変のある女性の子宮頸がんを早期に発見するための候補CGIDバイオマーカーのパネルとして機能する。 図2は、メチル化の頻度が前がんCINステージを経て漸進的に増加するサイトを取得する方法である。CIN1、CIN2、及びCIN3の組織学的個体からの標本からの子宮頸部標本から調製されたDNA;及び形質転換(transformed)されていない健康なコントロール標本は、イルミナエピックアレイでゲノムワイドのDNAメチル化分析の対象になる。7715 CGIDのメチル化のレベルは、CIN1からCIN3への前がんCINステージの進行と有意に相関していた(q>0.05)。A.IGVブラウザから、コントロールの子宮頸部標本からゲノム全体にわたるこれらのサイトのメチル化の違いが見られる。上部のトラックは染色体の位置を示す。2番目のトラックは、ゲノム全体でのRefseq遺伝子の位置を示す。次のトラック(CIN1-Ctrl、CIN2-Ctrl、CIN3-Ctrl)は、各CINステージとコントロール間の平均メチル化の違いを示す。ステージを経て進行性の高メチル化が観察される。 図3は、APDMA法によって導出されたサイトは、正常な子宮頸部標本と子宮頸がんの間でカテゴリー的に異なることを示す。A.270人の患者(GSE68339)からのDNAメチル化データを使用して、子宮頸部前がん期の進行中にメチル化の頻度が増加する79の上位CGIDが子宮頸がんを検出することを示すヒートマップである。CGIDは、がんと正常な子宮頸部の間でカテゴリー的に異なるメチル化プロファイルを示す。それらは正常組織では完全にメチル化されておらず、がん組織では高度にメチル化されている。B.正常、前がんステージ、及び子宮頸がん(CIN1からCIN3)の各グループの平均メチル化(青は0%のメチル化を示し、濃い赤は100%のメチル化を示す)。 図4は、特異性と独立したコホートで子宮頸がんDNAを検出するためのAPDMA法を使用して発見されたバイジェニック(bi-genic)DNAメチル化スコアの特異性を示す。A.効果量の計算、ペナルティ付き回帰、及び2つのCGIDのサブセットが短くリストされた多変量線形回帰、及び計算された頸部がんの予測のための線形回帰方程式。B.ROCによって計算されたがん検出の閾値。C.このしきい値を使用すると、このマーカーの組み合わせセットの感度と特異性は1であり、AUCは1である。 図5はコントロール、CIN1からCIN3及び子宮頸がん患者の個々の標本におけるがんメチル化スコアを示す。A.コントロール、CIN1からCIN3、及び進行した前がん病変におけるメチル化スコアの増加を示す子宮頸がんからの個々の標本のそれぞれについて、図4Aに示される式を使用して計算されたメチル化スコア(子宮頸がん予測)。B.コントロールグループ、前がんグループ、及びがんグループの平均メチル化スコアを示す散布図。 図6はバイジェニックメチル化スコアとコントロールから前がんステージを経て子宮頸がんへの進行との相関を示す。子宮頸がんのサンプルはGSE68339からのものである。CIN1からCIN3は、この出願で説明されているMcGillコホート(cohort)からのものである(割り当てられたスピアマン(Spearman)の順位:コントロール:0、CIN1からCIN3:1-3、子宮頸がん:4)。 図7は、TCGAからのDNAメチル化データを使用した子宮頸がんのメチル化マーカーの検証(n=312)を示す。TCGAでは1つのCGID(cgl3944175)のみの子宮頸部のデータが利用可能であったため、CGID cgl3944175のみのDNAメチル化データを使用した線形回帰方程式を使用して子宮頸がんのメチル化スコアを計算した。ピアソン相関(Pearson correlation)は、がんへの進行ステージとメチル化スコアの間で計算された(Aの統計とBの相関チャートを参照)。CIN1からCIN3は、該出願で説明されているMcGillコホートからのものである。割り当てられたスケール:コントロール:0、CIN1からCIN 3:1-3、子宮頸がん:4。 図8は、本発明の有用性:CIN1からCIN3標本における子宮頸がんの予測を示す。すべてのCIN1-3患者が子宮頸がんを発症するわけではないが、CIN1患者よりもCIN3患者の割合が高くなっている。本発明は、図3で開発されたメチル化スコアが、本発明の有用性の実証として、子宮頸がんのメチル化スコアを示す個々の患者を特定するために使用されるかどうかを試験した。A.X軸は個々の患者を並べ、グループはX軸の下の線で示される。Y軸は、がんの予測(1)、がんなしの予測(0)を示す。B.各グループのがん予測のある個人の数。がんの予測は予想通りCIN1からCIN3に増加する。
発明の詳細な発明
実施形態の説明において、実施形態の一部を形成する添付の図を参照することができ、その図には、本発明を実施することができる特定の実施形態が例示として示されている。他の実施形態を利用されること、構造変更を行うことが本発明の範囲から逸脱していないことは理解されたい。本明細書に記載または参照される技術及び手順の多くは、当業者によって十分に理解され、一般的に使用されている。別段の定義がない限り、本明細書で使用されるすべての技術用語、表記法、及び他の科学用語または用語は、本発明が関係する当業者によって一般に理解される意味を有することを意図している。場合によっては、一般に理解されている意味を持つ用語は、明確にするため、及び/またはすぐに参照できるように本明細書で定義され、本明細書にそのような定義を含めることは、当技術分野で一般に理解されているものとの実質的な違いを表すと必ずしも解釈されるべきではない。
図面のすべての図は、本発明の選択されたバージョンを説明することを目的としており、本発明の範囲を限定することを意図するものではない。
本明細書で言及されるすべての刊行物は、引用された刊行物に関連する態様、方法、及び/または材料を開示及び説明するために、参照により本明細書に組み込まれる。
DNAメチル化とは、DNA分子の化学修飾を指す。イルミナインフィニウムマイクロアレイ(Illumina Infinium microarray)やDNAシーケンシングベースの方法などの技術プラットフォームは、ヒトのDNAメチル化レベルの非常に安定した再現性のある測定につながることがわかった。ヒトゲノムには2800万以上のCpG遺伝子座がある。その結果、特定の遺伝子座には、イルミナのCpG遺伝子座データベースにあるような唯一の識別子が与えられる(例えば、テクニカルノート:エピジェネティクス、CpG遺伝子座の識別ILLUMINA Inc.2010を参照)。これらのCG遺伝子座指定識別子は、本明細書で使用される。
定義:
本明細書で使用されるように、交換可能に使用される「CG」または「CpG」という用語は、シトシン及びグアノシン塩基を含むDNA中のジヌクレオチド配列を指す。これらのジヌクレオチド配列は、ヒト及び他の動物のDNAでメチル化される可能性がある。
該CGIDは、イルミナ450Kマニフェスト(Illumina 450K manifest)またはイルミナエピックマニフェスト(Illumina EPIC manifest)によって定義されているように、ヒトゲノムにおけるその位置を明らかにする(ここにリストされているCGの注釈は、次のURLで公開されていって(https://bioconductor.org/packages/release/data/annotation/html/IlluminaHumanMethylation450k.db.htmlまたはhttps://bioconductor.org/packages/release/data/annotation/html/IlluminaHumanMethylationEPICmanifest.html)、RパッケージIlluminaHumanMethylation450k.db(Rパッケージバージョン2.0.9.)またはIlluminaHumanMethylationEPICmanifest(Rパッケージバージョン0.3.0.)としてインストールされる。
本明細書で使用するように、「ベータ値」という用語は、メチル化プローブと非メチル化プローブの強度比及び式:ベータ値=メチル化C強度/(メチル化C強度+非メチル化C強度)を使用して、イルミナ450Kまたはエピックアレイの正規化及び定量化によって導出されたCGID位置でのメチル化レベルの計算を指す。ベータ値は0と1の間で、0は完全にメチル化されておらず、1は完全にメチル化されている。
本明細書で使用されるように、「ペナルティ付き回帰」という用語は、例えば、R統計パッケージにおける、「ペナルティ付き」が、Goeman J.J.、Cox比例ハザードモデルでのL1ペナルティ付き推定 Biometrical Journal 52(1),70-84で説明されているように、実施されるバイオマーカーのより大きなリストから結果を予測するために必要な予測因子の最小数を特定することを目的とした統計的方法を指す。
本明細書で使用されるように、「クラスタリング」という用語は、同じグループ(クラスターと呼ばれる)内の対象が、他のグループ(クラスター)より(ある意味では)互いに類似するように、対象のセットをグループ化することを指す。
本明細書で使用するように、「階層的クラスタリング」という用語は、例えば、Kaufman,L.;Rousseeuw,P.J.(1990)データ内のグループの検索:クラスター分析の概要(1版)New York:John Wiley.ISBN 0-471-87876-6で説明されているように、互いにクラスターがどの程度類似(近い)または類似しない(遠い)かに基づいて「クラスター」の階層を構築する統計的方法を指す。
本明細書で使用されるように、「受信者動作特性(ROC)アッセイ」という用語は、予測因子の性能を例示するグラフィカルプロットを作成する統計的方法を指す。例えば、Hanley,James A.、McNeil,Barbara J.(1982)「受信者動作特性(ROC)曲線下の面積の意味と使用」Radiology 143(1):29-36で説明されているように、予測の真の陽性率は、予測因子のさまざまな閾値設定(すなわち、メチル化の異なる%)での偽陽性率に対してプロットされる。
本明細書で使用される「多変量またはポリジーン線形回帰」という用語は、複数のCGIDのメチル化の割合などの複数の「独立変数」または「予測値」と、がんなどの「従属変数」の間の関係を推定する統計的方法を指す。この方法は、CGIDなどのいくつかの「独立変数」がモデルに含まれている場合の「結果」(がんなどの従属変数)を予測する際に、各CGIDの「重み(weight)」または係数(coefficient)を
決定する。
本明細書で使用されるように、「エピジェネティック」という用語は、DNA分子の化学的修飾である、DNA分子の化学的修飾に関連するまたは関与することを意味する。エピジェネティックな要因には、DNAメチル化レベルの変化をもたらすメチル基の追加または削除が含まれる。CGIDベースのバイオマーカーとして本明細書に開示されているものなど、ゲノムDNAのメチル化パターンを観察する子宮頸がんの早期検出または診断または予測の新しい分子バイオマーカーにより、女性が無症候性またはCIN1からCIN3に進行する前がんステージである非常に早い段階でも子宮頸がんのリスクと易感染性を予測することができ、そしてクリニックにおいて、疫学者、医療専門家にとって有用であり、そして該新しい分子バイオマーカーは本開示であり、本開示は任意の当業者がアクセス及び使用することを可能にする。もっぱらパップスメア、組織学的同定などの臨床バイオマーカーは、子宮頸がんの診断において長く成功した歴史があるが、それらは非常に多様であり、子宮頸がんの早期検出に使用することができない。それと対照的に、DNAメチル化バイオマーカーの形のエピジェネティックマーカーなどの分子バイオマーカーは、まだほとんど使用されていない。
本明細書で使用されるように、「DNAメチル化バイオマーカー」という用語は、潜在的にメチル化されているCpG位置を指す。メチル化は通常、CpGを含有する核酸で発生する。CpG含有核酸は、例えば、遺伝子のCpGアイランド、CpGダブレット、プロモーター、イントロン、またはエキソンに存在し得る。例えば、本明細書で提供される遺伝子領域において、潜在的なメチル化部位は、示された遺伝子のプロモーター/エンハンサー領域を包含する。したがって、該領域は、遺伝子プロモーターの上流で始まり、転写された領域の下流に伸びることができる。
現在開示されている方法は、子宮頸がんのDNAメチル化プロファイルを示す細胞の頻度がCIN1からCIN3病状への進行とともに増加し、これらのメチル化プロファイルが最も初期の子宮頸がんに特徴的であると表明する。第二に、がんに変換する細胞は早期の悪性腫瘍ではまれであるため、DNAメチル化プロファイルは、最も早い段階でほとんどが非悪性細胞のバックグラウンドで検出されるように、子宮頸部細胞の通常のプロファイルとはカテゴリー的に異なる必要がある。第三に、これらのDNAメチル化プロファイルは、子宮頸がんの主要及び重要な特徴である場合、完全に発達したすべての子宮頸がん標本に存在する必要がある。前述の3つの前提条件を考慮して、現在開示されている「進行性DNAメチル化変化の分析(APDMA)」と呼ばれるインビトロの方法は、インフィニウムメチル化エピックアレイ(Infinium Methylation EPIC array)を使用して、よく特徴付けられたHPVジェノタイピング(HPV Genotyping)後の健康な、非形質転換の、健康なコントロール子宮頸部標本と比較して、異なるCINグレードの病状(CIN1からCIN3)を持つ女性から得られて単離された標本のDNAメチル化のゲノム全体のプロファイルを調べるステップが含まれる。本発明は、本明細書に開示された線形回帰モデルを使用して、DNAメチル化バイオマーカーとして組み合わせたときに子宮頸がんの公知のメチル化プロファイルにおいて子宮頸がんを>95%の感度と特異性で予測する、イルミナのプローブIDまたはDNAメチル化数またはCG識別子(CGID)を取得するためのインビトロ方法を開示している。本発明はまた、子宮頸がんのスクリーニング及び早期検出のためのDNAメチル化バイオマーカーのパネルを提供し、パネルはそれぞれ、以下に開示されるように、表2にリストされる表1配列のショートリストされたサブセット及び表3にリストされるCGIDのより短いサブセットのような、表1にリストされた配列番号(SEQ ID NO:)1から配列番号79、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される配列を有するCGIDを含む。したがって、本発明は、1に近い感度及び特異性で、公表されているDNAメチル化データにおいて子宮頸がんを検出するのに最低限十分な2つのCGIDを提供す
る。本発明はまた、子宮頸がんの早期検出及びCIN1からCIN3の病状を有する女性のリスク評価のための女性の集団ワイドスクリーニングに使用される、子宮頸部標本から単離されたDNA中の開示されたCGIDのDNAメチル化レベルとして、DNAメチル化バイオマーカーをインビトロで測定するためのキットを開示する。
本明細書に開示される発明は、多くの実施形態を有する。一実施形態において、本発明は、子宮頸がんの早期検出のための子宮頸部塗抹標本における子宮頸がんのポリジーンDNAメチル化CGIDバイオマーカーを提供し、前記ポリジーンDNAメチル化バイオマーカーパネルは、イルミナ450Kまたは850Kアレイ、さまざまな次世代シーケンシングプラットフォームを使用したゲノムワイドバイサルファイトシーケンシング、メチル化DNA免疫沈降(MeDIP)シーケンシング、オリゴヌクレオチドアレイとのハイブリダイゼーションなどのマッピング方法によって導出されたゲノムワイドDNAメチル化に関する本発明で開示される「進行性DNAメチル化変化の分析(APDMA)方法」を使用して導出される。
一実施形態において、本発明は、子宮頸がんを検出するためのDNAメチル化バイオマーカーを取得する方法を提供し、その方法は統計分析を実行するステップと、前がん病変CIN1 からCIN3の子宮頸部標本から得られたDNAメチル化測定に関して本発明に開示される「進行性DNAメチル化変化の分析(APDMA)」方法とを含む。
一実施形態において、本開示の方法は、子宮頸部標本から得られたDNAメチル化測定における統計分析及び「進行性DNAメチル化変化の分析(APDMA)」方法を実行することを含み、前記DNAメチル化測定は、標本から抽出したDNAのイルミナビーズチップ450Kまたは850Kアッセイを実行することによって得られる。別の実施形態において、前記DNAメチル化測定は、以下によって取得される。つまり、サンプルから抽出されたDNAのDNAパイロシーケンシングの実行、または質量分析ベース(Epityper(登録商標))またはPCRベースのメチル化アッセイ及びバイサルファイト変換されたDNAから本明細書に開示された標的CGIDにまたがる領域の標的増幅と、それに続く第2セットでのバーコード増幅及びイルミナの次世代シーケンサーでのインデックス付きマルチプレックスシーケンスによって取得される。さらなる実施形態において、前記統計分析は、受信者動作特性(ROC)アッセイを含む。さらに別の実施形態では、前記統計分析は、階層的クラスタリング分析アッセイを含む。追加の実施形態では、前記統計分析は、ニューラルネットワーク分析を含む。
本発明の一実施形態では、子宮頸がんの早期予測因子を得るためのインビトロ方法を開示しており、この方法は、以下のステップを含む:(a)子宮頸部標本サンプルからのDNAメチル化の測定、(b)ステップaで得られたDNAメチル化測定の統計分析の実行、(c)ステップbで得られたゲノムワイドDNAメチル化プロファイルの進行性DNAメチル化変化(APDMA)の分析を実行することにより、CG識別子(CGID)と呼ばれる多数の独立したゲノムCG位置のDNAメチル化状態の決定、(d)子宮頸がんの前がんステージの進行に関連するそれらのDNAメチル化の頻度に基づくCGIDの分類、(e)子宮頸がんの早期予測因子をDNAメチル化バイオマーカーとして取得するために、ステップdの分類から候補CGIDの取得。
本発明の別の実施形態では、子宮頸がんの早期予測因子を得るためのインビトロ法を開示しており、この方法は以下のステップを含む:(a)子宮頸部標本サンプルからのDNAメチル化の測定、(b)ステップaで得られたDNAメチル化測定の統計分析の実行、(c)ステップbで得られたゲノムワイドDNAメチル化プロファイルの進行性DNAメチル化変化(APDMA)の分析を実行することにより、CG識別子(CGID)と呼ばれる多数の独立したゲノムCG位置のDNAメチル化状態の決定、(d)子宮頸がんの前
がんステージの進行に関連するそれらのDNAメチル化の頻度に基づくCGIDの分類、(e)子宮頸がんの早期予測因子をDNAメチル化バイオマーカーとして取得するために、ステップdの分類から候補CGIDの取得。ここで、上記DNAメチル化の測定は、イルミナ27K、450Kまたは850Kアレイ、HiSeq、MiniSeq、MiSeqまたはNextSeqシーケンサーを含むプラットフォームでのゲノムワイドバイサルファイトシーケンシング、トレントシーケンシング、メチル化DNA免疫沈降(MeDIP)シーケンシング、オリゴヌクレオチドアレイとのハイブリダイゼーション、DNAパイロシーケンシング、質量分析ベース(Epityper(登録商標))またはPCRベースのメチル化アッセイを含む方法を使用して行われる。
本発明のさらに別の実施形態では、子宮頸がんの早期予測因子を得るためのインビトロ法を開示しており、この方法は以下のステップを含む:(a)子宮頸部標本サンプルからのDNAメチル化の測定、(b)ステップaで得られたDNAメチル化測定の統計分析の実行、(c)ステップbで得られたゲノムワイドDNAメチル化プロファイルの進行性DNAメチル化変化(APDMA)の分析を実行することにより、CG識別子(CGID)と呼ばれる多数の独立したゲノムCG位置のDNAメチル化状態の決定、(d)子宮頸がんの前がんステージの進行に関連するそれらのDNAメチル化の頻度に基づくCGIDの分類、(e)子宮頸がんの早期予測因子をDNAメチル化バイオマーカーとして取得するために、ステップdの分類から候補CGIDの取得。ここで、DNAメチル化の測定に関する前記統計分析は、ピアソン相関、受信者動作特性(ROC)アッセイ、及び階層的クラスタリング分析を含む。
本発明のさらなる実施形態において、子宮頸がんの早期予測因子を得るためのインビトロ法を開示しており、この方法は以下のステップを含む:(a)子宮頸部標本サンプルからのDNAメチル化の測定、(b)ステップaで得られたDNAメチル化測定の統計分析の実行、(c)ステップbで得られたゲノムワイドDNAメチル化プロファイルの進行性DNAメチル化変化(APDMA)の分析を実行することにより、CG識別子(CGID)と呼ばれる多数の独立したゲノムCG位置のDNAメチル化状態の決定、(d)子宮頸がんの前がんステージの進行に関連するそれらのDNAメチル化の頻度に基づくCGIDの分類、(e)子宮頸がんの早期予測因子をDNAメチル化バイオマーカーとして取得するために、ステップdの分類から候補CGIDの取得。ここで、上記子宮頸がんの前がんステージの進行は、ステージCIN1、CIN2、及びCIN3の子宮頸部上皮内腫瘍性病変を含む。
本発明の別の実施形態では、子宮頸がんの早期予測因子を得るためのインビトロ法を開示しており、この方法は以下のステップを含む:(a)子宮頸部標本サンプルからのDNAメチル化の測定、(b)ステップaで得られたDNAメチル化測定の統計分析の実行、(c)ステップbで得られたゲノムワイドDNAメチル化プロファイルの進行性DNAメチル化変化(APDMA)の分析を実行することにより、CG識別子(CGID)と呼ばれる多数の独立したゲノムCG位置のDNAメチル化状態の決定、(d)子宮頸がんの前がんステージの進行に関連するそれらのDNAメチル化の頻度に基づくCGIDの分類、(e)子宮頸がんの早期予測因子をDNAメチル化バイオマーカーとして取得するために、ステップdの分類から候補CGIDの取得。ここで、子宮頸がんの前がんステージの進行に関連するそれらのDNAメチル化の頻度に基づく前記CGIDは、配列番号1乃至配列番号79に記載されるCGID及びそれらの組み合わせからなる群から選択される。本発明の補足的な実施形態において、79個のCGIDサイトは、子宮頸がんの早期検出のためのDNAメチル化バイオマーカーとして描写され、子宮頸がんの早期予測因子として単独でまたは組み合わせて有用である。
表1:本発明の実施形態において有用なCGメチル化サイト(CGID)を有する選択さ
れた79個のポリヌクレオチド。
本明細書の様々な実施形態で使用される選択された79個のCGIDに対するイルミナプローブIDの配列は、本出願に含まれる表1に見られ、下記を含む。
配列番号1に記載するcg08272731
(GAAGGAGGCTGCGCGCCAGCCCGCCCGCGGCGCCCGGGCTCAGGCGCCGTGACGGCTGCACGCGCTGCCCCGCACTCTGAGGGCCTTCATTAGCTCGCTCCCCGCGCCGAGGCTGGGGCGGG)、
配列番号2に記載するcg19598567
(CCTCCCGCAGCTCATTGCAGCCCCGAGGAAATCACCGGGGGAGGGCTCGGGAGTGCGGCGCGGCAGCCCCATAATTTCCAGGGCCCTTCTCCTACACTGACACGTAATTGTCAGATTGTTTT)、
配列番号3に記載するcg13944175
(CCGCCGCGGGTTCCCAGGGCTGGTGGTAGTTGCCGTCCCACACGTACGTGGCGGGGTCCTCGTCAGCGAAGACCTCGCGGAACATGTCGACCATGTAGAGGTCCTCGGCGCGGTTGCCATCC)、
配列番号4に記載するcg19717586
(GGGGAGGAATATTAGACTCGGAGGAGTCTGCGCGCTTTTCTCCTCCCCGCGCCTCCCGGTCGCCGCGGGTTCACCGCTCAGTCCCCGCGCTCGCTCCGCACCCCACCCACTTCCTGTGCTCG)、
配列番号5に記載するcg22721334
(CAGGCCGGTCCCAGCCGCCCGGAGCCCCAGTGCGCGATGGCGGCCGGCAAACTGCGCCTGCGCACTGGGCCTCACCGCGGACTACGACTCCCACAATGCCGCGAGGCTGTGCCGCGCACCGG)、
配列番号6に記載するcg13985485
(GTGACGCGCGGCCGCAGCTGCCCGCGGGCGGAGCGCTCTCAGACCCCGGAGCGCACACCGCGGGGCCATCGGTGCCATCGCGGATCTCCAGGCTCCTCATCAGTCCGCCGGGGCCGCAGCAG)、
配列番号7に記載するcg11358689
(GAGGAATATTAGACTCGGAGGAGTCTGCGCGCTTTTCTCCTCCCCGCGCCTCCCGGTCGCCGCGGGTTCACCGCTCAGTCCCCGCGCTCGCTCCGCACCCCACCCACTTCCTGTGCTCGCCC)
配列番号8に記載するcg01944624
(ATCTACCGTCTCCAATCTCCATCTCCGAAGTTATGCCCACTTCCTCGAAGTTTGGAGCCACGCGAACTACACTGCCCAGAAGGCGCCGCGCCGTGAGCCGCGAT
GCTTGGCCAATGAAAAGA)、
配列番号9に記載するcg04864807
(GGGAGGGCTCGTGAGAGCCAATGAGAGCGCGGAAGGCGGCGAGCGAGCCAATGGACGCGGCGGTGGGGCAGGGGGCGGGGCCTGGGCGAGGCCGGGGGCGGAATGGGCTGAGTGCCCTGTCT)、
配列番号10に記載するcg13849378
(CGGCAAGCGGAGCAGCGAGGCAGGGTAGCTTCATCACACTCGCGGCGGATGCGGATTCCGCGCCGCCCCGGCTCTAGCTGCTCAGGCGACCGCCACCCTCGCCTCGCCGCCGCCCGTGCACA)
配列番号11に記載するcg19274890
(GCGGACGGCGGCTCCATCCGCGGCAATCACCGTAGTGCTTGTTTGTGGAAGCCGAGCGTGCGTGCGCCGCGCGCGCACCCAGTCCAGCGCGGAGTGGGCGTCTACCCGAGGAGGGGTGTCTG)、
配列番号12に記載するcg06783737
(TGGGGAATTAGCTCAGGCGGTGGAGCGCTCGCTTAGCTATGCGAGAGGTAGCGAGATCGACGCCCGCATTCTCCAGTTTCTTGTCTGGTTTATGTCTCTTAGTTTGTATTCCCCGTTGTTTC)、
配列番号13に記載するcg19429281
(GAAGTCCCAGGGACCTGCGGAGCGCAGACATAACACAACACAGAGCAAAACTCACCGCTGCGGTGACTTTCACTCCACGCGATCCGCTTCCCGGTTTACGCTAAACTGGGCGCTCGGGACAG)、
配列番号14に記載するcg00064733
(GGCTGCGGACGGCGGCTCCATCCGCGGCAATCACCGTAGTGCTTGTTTGTGGAAGCCGAGCGTGCGTGCGCCGCGCGCGCACCCAGTCCAGCGCGGAGTGGGCGTCTACCCGAGGAGGGGTG)、
配列番号15に記載するcg25258740
(CCCCCGCCGGCCGCCGGCCGCGCTCCCCGCCTTCATTCTGTGATCTGCGGATTTGCCAGTCGCCAACCTCCGCGCCCAGAGTCACCATCGCGCAGGGTTGGGCAAACCATGGAGCTCGGGGC)、
配列番号16に記載するcg08087594
(AACTCCTGCACAAATCATTTCAAACGCGGTCGGCTTCTAATCGGGAAGTAATCTCAGTGACGCTGGCGGTGCAGAGAACCGAGTCTGGACGCACACACACAAACACACCGCGGGCCTCCGCA)、
配列番号17に記載するcg17233763
(GTGTGCTCAGCCTCAGCGTGAGGGGCACCTGCTCGTCTGGGCTCACAGCGAAGGCAGCCTCGCCGCGAGCTGCCGCTGCCGCTGCTGCCGCCACTGGTGTTGCCGCTCTCAGGCGCCAGGCT)、
配列番号18に記載するcg11372636
(GCCGGGAGCCTGACGTCACCACGCCCTGCCTGTCAATCTGCAGCGCGCGCCGCTCGCAGCCGCCTTTTCTGCCACCAACTGTATCTCTCACTCGCGGAGCCGGCACAGCGACAGGCGCCCCG)、
配列番号19に記載するcg01650149
(GCGGCGGCGGGCGGGGAGCCAGGCCCGAGCTGCGTTCTGCGCAGCCATTGGTGGGCGCCGCGCTCTGCACTGAGCATGTTCGCGCCCCGCCGGCCCCTAGCCGCAGCCGCAGCCGCAGCGAC)、
配列番号20に記載するcg17445666
(CAACCGGTTCCGCCGCGTTTGTGGGCTGGTAGCCCGGAATACATTTCCCAGAGGCCTTCGCGGCCGACGTGCTTCGCGCAGGAACGCAGCCGCCTCCCGACTGGAGGACGCGGTAGCGGAGC)
配列番号21に記載するcg24415208
(GCTGCCCGTGGTCAAACTGGAGTCGCTGAAGCGCTGGAACGAAGAGCGGGGCCTCTGGTGCGAGAAGGGGGTGCAGGTGCTGCTGACGACGGTGGGCGCCTTCGCCGCCTTCGGCCTCATGA)、
配列番号22に記載する、cg24221648
(CTTCCCGGCTCCCCGCGGTGCGCACCCGCTGGCCACTCTGCGCACGCGCGCCGGGTGCCCCGGCCTAAGGCCGTTGACCTCGGGTTCTCCCCGGCACAGTCGAATCCACGCCAGGGCCCTCA)、
配列番号23に記載するcg09017434
(GCGGGGGAGGTTGCGGGGGAGGCTCGGCGTCCCCGCTCTCCGCCCCGCGACACCGACTGCCGCCGTGGCCGCCCTCAAAGCTCATGGTTGTGCCGCCGCCGCCCTCCTGCCGGCCCGGCTGG)、
配列番号24に記載するcg15814717
(TGTACTACTTCCTCTGCCACCTGGCCTTGGTAGACGCGGGCTTCACTACTAGCGTGGTGCCGCCGCTGCTGGCCAACCTGCGCGGACCAGCGCTCTGGCTGCCGCGCAGCCACTGCACGGCC)、
配列番号25に記載するcg23619365
(AAAAAAAAAAAAAAGCAATGAGCCGCAAGCCTTGGACTCGCAGAGCTGCCGGTGCCCGTCCGAGAGCCCCACCAGCGCGGCTCACGCCTCAGTCTCGCCGCCCCAAGGTGGGATCCGACGCC)、
配列番号26に記載するcg20457275
(CGAGAGGGCCCGGTCCAGCAGCCTCTGGGGCCCAGTGCGCAGGGCACTGCGGGCCGATTGCGCCCCGGGGCCAGGAGGCGCCGAGAAAGCAAAAGCAAAAGCCGGCGGCGGGTGGAGGTCAA)、
配列番号27に記載するcg22305167
(CGGCCGCAGTGTGCCGCCCGCTGCGCTATGCGGGGCTCGTCTCCCCGCGCCTATGTCGCACGCTGGCCAGCGCCTCCTGGCTAAGCGGCCTCACCAACTCGGTTGCGCAAACCGCGCTCCTG)、
配列番号28に記載するcg16664405
(CCTGGCGCGACCGCCAGCAGCACCCAGCGCGGGGCCGGGAGCTGCTGGGGGCCCAGGCTCCGCTCTCCCCACCGCTCTGCACCGCTGCCGGCTGCGGACAGACCCGATGCGCCACCACCACC)、
配列番号29に記載するcg16585333
(CCGGAGCGCGCTGCTGCCCTCTACCGGTCATCCGTGCGGCCGGACACCGTGTCAGGCCCGCGAGGAGGGCTCTGCCGCAGTCCCGGGGAACAGCACCCAGCAGCGCCACTGGGAGAGGAAAC)、
配列番号30に記載するcg05057720
(AGTCCAGAGCGGCGCTGTGCAGCTGGAAGGGCGCGCGATAGCTCAAGTTAGAGGCGGCCCCGGGGCGCGGCGCAGGACACAAGACCTCAAACTGGTACTTGCACAGGTAGCCGTTGGCGCGC)、
配列番号31に記載するcg03419058
(GGCGGTGCGAGCTCCCCGCCTGCGGGACGCACGGAGACCGCGGTCAGCGCGCCGCCTGGCCGGCCCAGCGCGCCCAGCCCGCGCCCAGCCCCGTCCACTCCCGTCCAGCCCCGCCGCCCGGC)、
配列番号32に記載するcg02473540
(CGGTAGAGTTTCCAACACGAAAGCCCGTGTGGTCGCGCCGGGAGCTCACGGCGTTCCAAGCGGCACTTATCCCGCGTTGATGCCCAGGCACCCCGCGCGCCCTGTTTCACCAGGCCCAGTCA)、
配列番号33に記載するcg01758512
(CCAGCGGCAGTAGCTGTAGCAGCTTCAGCGAAGCCGGAGATGGGCAGAGAGCGCGCGCGGCGCAGCAGCTCCAGATTCACTGCTCTCCCCTGCAGCTCCCCGCGCCCCCGCCGCTGTCGCTG)、
配列番号34に記載するcg18897632
(GTGTTCTCTGCGGCGGGCCGCGTCCCCGCTGAGCCTCGCGGTGACAGCCGCCTTTGGCAGCGAGCGCTCGGGGCACTTCTATCCCCGCCTCTCAAAGGGTGGGGACAGCCGTTTCCAGATTT)、
配列番号35に記載するcg09568464
(CGGCCGCGCCCCCGGCAGCCCAGGGCGCGCTTCCACCACGGTACCGGTGGATTCGCCGTGCGCAGCCGGAAGATGGCGCAGACGCACAAAGCACACCGATGCTGCGCCATGATAGGGCCGGC)、
配列番号36に記載するcg15811515
(TCTCGCGGCGCAGGCGGCGGCGGCAGAGGTGGGGTCGCGCAGCGGAGGCAGCTCGAGCTTCGGGATGCGCGCTCGCTTCTTGGGCTCCTCGCTCGATCTTACTGCCCCCTTTTTTCTCTCCC)、
配列番号37に記載するcg00884040
(TCCTCCAGCCAGAGTCGGTGGGACTGGCTGCGCTGCCCTGAAGTGGTTCTCCAAGCAGCGCGGAGGGTGGCGGACGGCGGACGGAGCCCAGGGGCCGCGTCGGGTGGGGAAACCCGAACTCG)、
配列番号38に記載するcg21632158
(TGCGCATCGCTGGCTCTGGGTTCCGCCGAATGCGTCCTCCTGGCGGTGATGGCTCTGGACCGCGCGGCCGCAGTGTGCCGCCCGCTGCGCTATGCGGGGCTCGTCTCCCCGCGCCTATGTCG)、
配列番号39に記載するcg18343957
(AGGGGAGCTGCGAGGCGAAGTGTTCTTCAGGGAAGCGGGCTCGAGTCTCCGCAGCTGCGGCGGCGGCGGCGGCGCGCTGGGCCGGCGGCGGGCGCGGGCAGGGGGCCGGGGGTGCCGCGCGG)、
配列番号40に記載するcg23883696
(CCTCCACCCCCGGGGGGTTCCTGCGCACTGAAAGACCGTTCTCCGGCAGGTTTTGGGATCCGGCGACGGCTGACCGCGCGCCGCCCCCACGCCCGGTTCCACGATGCTGCAATACAGAAAGT)、
配列番号41に記載するcg24403845
(AGAGAGGGGTCCCAGAACGAAGGTGGCGGCACGAGCTCTGCGCTGGCGGCTGTGGGGGGCCGGCGCTCAGGACCCCAACTCCATCCAAGTTGCGCCGCGGTGGGGGCGGGCGGAGGCGGCGC)、
配列番号42に記載するcg20405017
(AATCTCCCCTCGGGCTCGACGGATGTGCGCCCCAGATGTGCTGACACATGTCCGATGCCTCGCTGCCTTGGAGGTCTCCCCGCTCGCGTGTCTCTTCTCTTCGCACCAGCGGCGGAAACCGC)、
配列番号43に記載するcg21678377
(GCTCCGCTTCTCCGGGTTTTAGCGGAAGCCTGCGGGGGGCGGGGTAACCGCGGAAGCCGGCGGCCGTGGGCGCGCGGGTTGGGGGCTCTCGCGCCGCTCCGGGCTCTCCCCCCCCCCGGCTG)、
配列番号44に記載するcg03753331
(CGCGCTCCGCTTCTCCGGGTTTTAGCGGAAGCCTGCGGGGGGCGGGGTAACCGCGGAAGCCGGCGGCCGTGGGCGCGCGGGTTGGGGGCTCTCGCGCCGCTCCGGGCTCTCCCCCCCCCCGG)、
配列番号45に記載するcg16587616
(GCGAGGGATCTCTGTGCGTCCTCACTGGCCCATGCACCCAGCACCTGCGACTCCCGCCGTCGGGCTGCGTGGCCCCGCGCCCACACCTGCCCGTCCCTTCCGTCGTCCCTCGCTCGCGCAGA)、
配列番号46に記載するcg25730685
(GGGGAGGTGTGGGGAGCGGAAGGCCGCAGGAGCATCTTTGCGGAGAAAGTACTTTGGCTGCGGCGGGCGCAGGGCGGGCCGGCTAGCCCCGCGCCCCACCTGTTCTGTGCGTCGCGCTCGCC)、
配列番号47に記載するcg20019985
(TAGGGCTGGAAACCCGCCGCCACAGCGGGCTAGAGGTCGTCCCCGCCCGCAACATATGCGCGAAGGAAAGTGCTACGAACGTCAAATGGCCGCCCCCCGCCGACGCCATCTGCTCTGCGAAG)、
配列番号48に記載するcg03730428
(CGCCCGCAACATATGCGCGAAGGAAAGTGCTACGAACGTCAAATGGCCGCCCCCCGCCGACGCCATCTGCTCTGCGAAGCAGAAACGGCGGCAGCTGCGCGCCCAGTCCCTCCGCCCGCGCC)、
配列番号49に記載するcg18384778
(CCCCCTGTTCAAGGTCTGTCACCGTAGGGGGCGGGGGGGCGCGTGGAGCCGCTGGGGGTTCGGCCCACCCCGCGAACCG
AGCTCCCGGCCCTGTGCGCCCTCAGCTCTGCCGCGGGCGTTGG)、
配列番号50に記載するcg22010052
(GCTGTGGCCGCAGCTGAGGCCCGACGAGCTTCCGGCCGGGTCTTTGCCCTTCACTGGCCGCGTGAACATCACGGTGCGCTGCACGGTGGCCACCTCTCGACTGCTGCTGCATAGCCTCTTCC)、
配列番号51に記載するcg19688250
(GTGTGCGTGTGCGTGTGCTCAGCCTCAGCGTGAGGGGCACCTGCTCGTCTGGGCTCACAGCGAAGGCAGCCTCGCCGCGAGCTGCCGCTGCCGCTGCTGCCGCCACTGGTGTTGCCGCTCTC)、
配列番号52に記載するcg04701034
(TGGGGCAGCGGCGTTGCAGGAGATGAGCTCAGCGCAAAGGGAACCCCGCAGCGGCGAGTGCGGCTGCTGGCCTGCGCGCTGTGGCCCCAACAGGCTGGCAGGGCGCGGGCGGGTGGCGGGGT)、
配列番号53に記載するcg20505704
(AGAGTCGGTGGGACTGGCTGCGCTGCCCTGAAGTGGTTCTCCAAGCAGCGCGGAGGGTGGCGGACGGCGGACGGAGCCCAGGGGCCGCGTCGGGTGGGGAAACCCGAACTCGCGGAGGGGAA)、
配列番号54に記載するcg15124215
(AAAGCCCTGGCAGGTAAAGAGAGGACCCGCGCAGGCTGGGAGCTCCCACTCCTCCTCCAGCGTCACGCTCGCCCTCCGCCGCTGCCTCGCGTCCGGGTCTGTTTATATAGCGTCTGGAGGCC)、
配列番号55に記載するcg07143083
(CTGGCCAAGTGCCGGCCCATCGCGGTGCGCAGCGGAGACGCCTTCCACGAGATCCGGCCGCGCGCCGAGGTGGCCAACCTCAGCGCGCACAGCGCCAGCCCCATCCAGGATGCGGTCCTGAA)、
配列番号56に記載するcg00688962
(GGCGCCGGCAGCTTCGCGCCGGCGGCTGGAAGCGGGCGGGCTGCACGGGCGGCTCGAGTGCGGGGACCCCAGCCCCTCGCCCTCGTGAGCGCCGCCCCTGCCACCTGCTGCCAAGTCACCGG)、
配列番号57に記載するcg00027083
(CCCCGGCCGCGCCGGGCGCGGGGCTCGGGATTCGGGAGACCGCGCGGCGCCGAAGCCACGCGTCAGCCCCACTGTCCCGCGCGCCTCGCCCCAGGCCTCGGGCTCTTCCTCCGCACCTCGTA)、
配列番号58に記載するcg08305436
(ACGCGGGGACTGGAAAGGGCGCCTGGGTGGGAAGAGGCGCTGGCGGGTGATCGTCCCCACCGGGCCAGTCCCCGGGATCTGCTGCCGCCCCTCTCCGAAATTCACAGCCAGAGCGGGCGCAC)、
配列番号59に記載するcg1463883
(TCTGAGAAGTGTCCTCCTCGCTCTCTTATAAAAACAGGACTTGTTGCCGAGGTCAGCGCGCGCATCGAGTGTGCCAGGCGTGTGCGTGGTTTCTGCTGTGTCATTGCTTTCACGGAAGGTGG)、
配列番号60に記載するcg09907509
(GCGCCCAGACTGCGCGCCGCGCCGCTGCGCCCAACATTCCCGAGGACGGCTTCGCGGGCGCGTATCGTCCAGACCGGAGCACCGCCCCACCGCTAGCGCAGGAGACCTGCCGGGGAAGTCGC)、
配列番号61に記載するcg20707222
(AAAGGCCGTACTCTGCCCCCCGCGGGACCCAGGTCCCCGCCTGCTGCAGAGCGCACTCTGCGCACGTCGAGCCGCGAAAGGTTCACAGAAGAAAACAAGAGAAAGAAGTAGCAGGCACTGAG)、
配列番号62に記載するcg17056618
(GGAATCCATTCTTTTAAGCCAGGGTTTAAAACTCTTCAAGCAAGTCATCTGCAAAGGTACCGCTTCTACCATTTTAAAGATAGGATTATGTTCCCTAGGACAACTGGATGAGCCCTAGGAAC)、
配列番号63に記載するcg18058689
(GAGGAGCGCGCCGCTGCCTCTGGCGGGCTTTCGGCTTGAGGGGCAAGGTGAAGAGCGCACCGGCCGTGGGGTTTACCGAGCTGGATTTGTATGTTGCACCATGCCTTCTTGGATCGGGGCTG)、
配列番号64に記載するcg22620221
(CCCTGTGCGTGCCGCCGCGCTGTTGCTCGCAGTGTGCTGGCGCCGAGCTCGGTGGACACGCGCGCAGTCAGAGCTGCCTCTCGCCCTCGCTAGCTGGGCTCGCAGCCTCTTCCTCCCTCCCT)、
配列番号65に記載するcg02547394
(CTCTTTGGCAAGTGGTTTGTGCATCAGGAGAAACTTTCCACCTGCGAGCCGAACCGGCGCCGAGTGCGTGTGTTTCTGCCTTTTTTTGTTGTCGTTGCCTCCACCCCTCCCCATTCTTCTCT)、
配列番号66に記載するcg09469566
(TGGCTGCCAGAGCGAGTGAGGGGCGCAGAGGCGGCAGAGAGCGGAGAGCCCCGGTGTCTCCGCGAGGGCGGCGGCGGCCAGCAGACGGCGATCGAGGCGCGCGCCACGGCACGGCCAGCGCA)、
配列番号67に記載するcg26609631
(AAGCGCGTGGAGAGCCGAAAGGTGCGGTGGGCGCAGAGGGCGGGCTGGCTGCGGGGCGACCGCGCGCCGGGGCCATGCCGCGCTCCTTCCTGGTGGACTCGCTAGTGCTGCGCGAGGCGGGC)、
配列番号68に記載するcg10132208
(GGGGTCGCCATGACCGAGTGGCCCAGGCCCGAGCGAAGCCCGCGCGCGGTGAGTCCGCCGCGGCCCATCCGTCCCTCCGCCCGCCAGAGCGTCCATCGGGACGCCCACCCGGGAGGGTCTCG)、
配列番号69に記載するcg06000994
(CCGAGCGCTGCCCCCGCCGGCCCGCGGCTGCCAGCCGGCCCTGCCCGCGCCCGGGCCCCGCGAGCGGCCGCACTTCACCTTACGGAGGGGAGATAATGAGATCAATTAGAGGCGCCGTCACC)、
配列番号70に記載するcg10182317
(GGCAACCCTGACTCGGACCGCTCGGGAGAGCCCCAGGAGAGGCCAGCGCCGCGCAGCAGCCGCCCCGCTGCGCCCACCTCCCCGGCTGCTCCCGGAGGGCTCACAAAGGCGGTGGCCGCCCG)、
配列番号71に記載するcg14222229
(GCGGGCGGCAGCCGCAAGCGAGGAATCCAGCGCAGGGAAAGTAGCCCCAGTGGGGCCCGGCGCGTCAGCCCCACTCGCGTGGCAAAACTTGCGGGGGCCCCCGCGTGCCGCGCCTCAGCCCA)、
配列番号72に記載するcg04596005
(TCCTCGCCGTCGGGGTCCTCCTCCTCTGCCGACGAGTTGTCACTGGGCGAGGCGTAGCTGCGCTCTACGCCGCGGAGGGGCGGCCTCTTGGAGGCGGGGACCGGGTACTCCCGCTGCAGCCC)、
配列番号73に記載するcg11592503
(GCTGCTCGCGCTCCGCCGCCCGGGAGATGCTTCCTCGCGCGGCGCAGCGCTGAGGCCGTGCGTGCGCCCCGGCTGCGCTGCGCGCTCCCCACATACACAAGCTCTCCATGTGAGCTGACAGG)、
配列番号74に記載するcg05008595
(CTTCTCTTGAAAAGGAGGAGAATCAACACTGGGCTCACAACTCATCAGAGCTGAGTCATACGTACATCAGCAGGACCTACGTGGGAACCAAATAGCAAACTCAAATTGGGAAATTTGAGGAA)、
配列番号75に記載するcg04999026
(CCGAGAGCCCCGCCTGCAGGCGGTGTAGATACATGTAGATACTGTAGATACTGTAGATACCGCCCCGGCGCCGACTTGATAAACGGTTTCGCCTCTTTTGGAAGCCGCCTGCGTGTCCATTT)、
配列番号76に記載するcg04546413
(TGAGGAGTGAGGAGGCAGAAAGGACCGAGAACAAGGGGACCCGGTTCCATTTCTGGACCCCGTCCGCAGGCTGCTCGCCCGACTTGGGGTCGCTCTGCCCCGGACGATCAGGACAGCTGCGT)、
配列番号77に記載するcg27254667
(CAAATCTATATGAAGGATCGAATTGCATTGAACTAGCAAACACACACACACACACGCACACGCAAAAACTGATGAAAGCTGAACAAGGTCTGTAGTCTAGTCAACAGTACTGCACTATGTGA)、
配列番号78に記載するcg18902440
(ACAGTCTCTCGCCTCAAAGATCTCCGCCATTAGTGGTAGCCATTTAAGAAAACAGAATTACGATGAATAATGATTTGAAGCCAAAAAGTCAAAATATCTTATTTCGCAACTGTAATTGCTGG)、及び
配列番号79に記載するcg01315092
(CCACACAGGCCTCTCCCTCGGTGCGGTAGCGAGGGTTGCGGGCCCAAACGCCCGCGCCCACGGAGGCGCCTGCGACGACTAGAAGCTTCCACAGCCATATGGGGGCAAAGACGGCCCAGTAG)。
前記のバイオマーカーは、本明細書に開示されるAPDMA方法の仮定を使用し、正常細胞のバックグラウンドメチル化(10%未満)を伴い、CIN1からCIN3ステージへの移行中のメチル化の平均増加が10%または10%以上減少する漸進的メチル化CGIDとしてショートリストに入れられた。イルミナの方法は、CG遺伝子座に隣接する配列を利用して、dbSNPのNCBI の refSNP ID (rs#)と同様の方法で一意的なCG遺伝子座クラスター(CG locus cluster)IDを生成する。
Figure 2022531637000002
Figure 2022531637000003
Figure 2022531637000004
Figure 2022531637000005
Figure 2022531637000006
Figure 2022531637000007
Figure 2022531637000008
Figure 2022531637000009
本発明の一実施形態では、子宮頸がんのスクリーニング及び早期検出のためのDNAメチル化バイオマーカーのパネルを開示しており、該パネルは、配列番号1乃至配列番号79及びそれらの組み合わせからなる群から選択される配列を有するAPDMA法によって導出されたCGIDを含み、そして任意に、該パネルは、子宮頸がんの早期予測因子として他のバイオマーカーと組み合わせて使用される。
本発明の一実施形態において、ポリジーンDNAメチル化バイオマーカーは、子宮頸がんの早期検出及びCIN1からCIN3の前がん病変を有する女性における子宮頸がんのリスクのための、下記表2のリストにあるCGIDの組み合わせまたは下記表3にリストされる例のようなこのリストの短いサブセットである。
したがって、本発明の追加の実施形態では、子宮頸がんの早期予測因子を得るためのインビトロ方法を開示する。この方法は、以下のステップを含む:(a)子宮頸部標本サンプルからのDNAメチル化の測定、(b)ステップaで得られたDNAメチル化測定の統計分析の実行、(c)ステップbで得られたゲノムワイドDNAメチル化プロファイルの進行性DNAメチル化変化(APDMA)の分析を実行することにより、CG識別子(CGID)と呼ばれる多数の独立したゲノムCG位置のDNAメチル化状態の決定、(d)子宮頸がんの前がんステージの進行に関連するそれらのDNAメチル化の頻度に基づくCGIDの分類、(e)子宮頸がんの早期予測因子をDNAメチル化バイオマーカーとして取得するために、ステップdの分類から候補CGIDの取得。ここで、DNAメチル化バイオマーカーとしての子宮頸がんの早期予測因子としての前記候補CGIDは、該CGIDが以下に記載されているグループから選択される。
配列番号3
(CCGCCGCGGGTTCCCAGGGCTGGTGGTAGTTGCCGTCCCACACGTACGTGGCGGGGTCCTCGTCAGCGAAGACCTCGCGGAACATGTCGACCATGTAGAGGTCCTCGGCGCGGTTGCCATCC)、
配列番号4
(GGGGAGGAATATTAGACTCGGAGGAGTCTGCGCGCTTTTCTCCTCCCCGCGCCTCCCGGTCGCCGCGGGTTCACCGCTCAGTCCCCGCGCTCGCTCCGCACCCCACCCACTTCCTGTGCTCG)、
配列番号7
(GAGGAATATTAGACTCGGAGGAGTCTGCGCGCTTTTCTCCTCCCCGCGCCTCCCGGTCGCCGCGGGTTCACCGCTCAGTCCCCGCGCTCGCTCCGCACCCCACCCACTTCCTGTGCTCGCCC)、
配列番号17
(GTGTGCTCAGCCTCAGCGTGAGGGGCACCTGCTCGTCTGGGCTCACAGCGAAGGCAGCCTCGCCGCGAGCTGCCGCTGCCGCTGCTGCCGCCACTGGTGTTGCCGCTCTCAGGCGCCAGGCT)、
配列番号19
(GCGGCGGCGGGCGGGGAGCCAGGCCCGAGCTGCGTTCTGCGCAGCCATTGGTGGGCGCCGCGCTCTGCACTGAGCATGTTCGCGCCCCGCCGGCCCCTAGCCGCAGCCGCAGCCGCAGCGAC)、
配列番号31
(GGCGGTGCGAGCTCCCCGCCTGCGGGACGCACGGAGACCGCGGTCAGCGCGCCGCCTGGCCGGCCCAGCGCGCCCAGCCCGCGCCCAGCCCCGTCCACTCCCGTCCAGCCCCGCCGCCCGGC)、
配列番号34
(GTGTTCTCTGCGGCGGGCCGCGTCCCCGCTGAGCCTCGCGGTGACAGCCGCCTTTGGCAGCGAGCGCTCGGGGCACTTCTATCCCCGCCTCTCAAAGGGTGGGGACAGCCGTTTCCAGATTT)、
配列番号39
(AGGGGAGCTGCGAGGCGAAGTGTTCTTCAGGGAAGCGGGCTCGAGTCTCCGCAGCTGCGGCGGCGGCGGCGGCGCGCTGGGCCGGCGGCGGGCGCGGGCAGGGGGCCGGGGGTGCCGCGCGG)、
配列番号42
(AATCTCCCCTCGGGCTCGACGGATGTGCGCCCCAGATGTGCTGACACATGTCCGATGCCTCGCTGCCTTGGAGGTCTCCCCGCTCGCGTGTCTCTTCTCTTCGCACCAGCGGCGGAAACCGC)、
配列番号43
(GCTCCGCTTCTCCGGGTTTTAGCGGAAGCCTGCGGGGGGCGGGGTAACCGCGGAAGCCGGCGGCCGTGGGCGCGCGGGTTGGGGGCTCTCGCGCCGCTCCGGGCTCTCCCCCCCCCCGGCTG)、
配列番号49
(CCCCCTGTTCAAGGTCTGTCACCGTAGGGGGCGGGGGGGCGCGTGGAGCCGCTGGGGGTTCGGCCCACCCCGCGAACCGAGCTCCCGGCCCTGTGCGCCCTCAGCTCTGCCGCGGGCGTTGG)、
配列番号56
(GGCGCCGGCAGCTTCGCGCCGGCGGCTGGAAGCGGGCGGGCTGCACGGGCGGCTCGAGTGCGGGGACCCCAGCCCCTCGCCCTCGTGAGCGCCGCCCCTGCCACCTGCTGCCAAGTCACCGG)、
配列番号57
(CCCCGGCCGCGCCGGGCGCGGGGCTCGGGATTCGGGAGACCGCGCGGCGCCGAAGCCACGCGTCAGCCCCACTGTCCCGCGCGCCTCGCCCCAGGCCTCGGGCTCTTCCTCCGCACCTCGTA)、
配列番号58
(ACGCGGGGACTGGAAAGGGCGCCTGGGTGGGAAGAGGCGCTGGCGGGTGATCGTCCCCACCGGGCCAGTCCCCGGGATCTGCTGCCGCCCCTCTCCGAAATTCACAGCCAGAGCGGGCGCAC)、
配列番号65
(CTCTTTGGCAAGTGGTTTGTGCATCAGGAGAAACTTTCCACCTGCGAGCCGAACCGGCGCCGAGTGCGTGTGTTTCTGCCTTTTTTTGTTGTCGTTGCCTCCACCCCTCCCCATTCTTCTCT)、及び
配列番号70
(GGCAACCCTGACTCGGACCGCTCGGGAGAGCCCCAGGAGAGGCCAGCGCCGCGCAGCAGCCGCCCCGCTGCGCCCACCTCCCCGGCTGCTCCCGGAGGGCTCACAAAGGCGGTGGCCGCCCG)。
表2:本発明の実施形態において有用なCpGメチル化サイトを有する、表1から選択されたポリヌクレオチドのサブセット。
本明細書で議論される16のCGIDバイオマーカーは、本出願に含まれる表2に見られる。これらの16の候補に挙げられたDNAメチル化バイオマーカーは、CIN3から
CIN1及びコントロールの範囲で高メチル化され、CIN3とコントロールとの間で最大の効果サイズ(コーエンD>1.3)、及びCINフェーズの進行で最大のスピアマン相関r>0.4を有する。
Figure 2022531637000010
Figure 2022531637000011
本発明の一実施形態において、子宮頸がんのスクリーニング及び早期検出のためのDNAメチル化バイオマーカーの組み合わせを開示し、該組み合わせは、子宮頸部標本に由来するDNA中のCGIDのDNAメチル化レベルを測定することによって子宮頸がんを検出し、そして、線形回帰方程式及び受信者動作特性(ROC)アッセイを使用して「子宮頸がんのメチル化予測因子」を導出するためのAPDMA法を使用して導出された上記CGIDを含む。ここで、該CGIDは配列番号3、配列番号4、配列番号7、配列番号17、配列番号19、配列番号31、配列番号34、配列番号39、配列番号42、配列番号43、配列番号49、配列番号56、配列番号57、配列番号58、配列番号65、配列番号70に記載されるもの及びそれらの組み合わせからなる群から選択される。
表3:本発明の実施形態において有用なCpGメチル化サイトを有する、表2から選択されたポリヌクレオチドのサブセット。
2つのCGIDバイオマーカー、すなわち本明細書で論じる配列番号3(CCGCCGCGGGTTCCCAGGGCTGGTGGTAGTTGCCGTCCCACACGTACGTGGCGGGGTCCTCGTCAGCGAAGACCTCGCGGAACATGTCGACCATGTAGAGGTCCTCGGCGCGGTTGCCATCC)に記載のcgl3944175及び配列番号31(GGCGGTGCGAGCTCCCCGCCTGCGGGACGCACGGAGACCGCGGTCAGCGCGCCGCCTGGCCGGCCCAGCGCGCCCAGCCCGCGCCCAGCCCCGTCCACTCCCGTCCAGCCCCGCCGCCCGGC)に記載のcg03419058は、本出願に含まれる表3に見られる。表3のサブセットは、CGIDの数を5に減らしたペナルティ付き回帰、続いてこれらの5つのCGIDを独立変数とし、CIN3状態を従属変数とする多変数線形回帰を使用して識別されたコントロールからCIN3の前がん病変を区別するCGIDバイオマーカーの最小数を表す。これらの2つのサイトの加重メチル化レベルで構成される線形回帰式は、CIN3の予測に対して非常に有意であった(p<5x10-15)。
Figure 2022531637000012
本発明の一実施形態において、子宮頸がんのスクリーニング及び早期検出のためのDNAメチル化バイオマーカーの組み合わせを開示し、該組み合わせは、子宮頸部標本に由来するDNA中のCGIDのDNAメチル化レベルを測定することによって子宮頸がんを検出し、そして、線形回帰方程式及び受信者動作特性(ROC)アッセイを使用して「子宮頸がんのメチル化予測因子」を導出するためのAPDMA法を使用して導出された前記CGIDを含む。ここで、該CGIDは配列番号3及び配列番号31に記載されるものである。
一実施形態において、本発明は、子宮頸がんのポリジーンDNAメチル化バイオマーカーのパネルのDNAメチル化測定を検出するための手段及び試薬を含む、子宮頸がんを検出するためのキット及びプロセスを提供する。
一実施形態において、本発明は、表1のCGIDバイオマーカー及びそれらの組み合わせのDNAメチル化測定のための手段及び試薬を含む、子宮頸がんを検出するためのキットを提供する。
一実施形態において、本発明は、CGIDのDNAメチル化測定及び子宮頸がんのDNAメチル化予測因子を導出するための手段及び試薬、並びに取扱説明書を含む、子宮頸がんを検出するためのキットを提供する。ここで、CGIDは、配列番号1乃至配列番号79に記載されるもの及びそれらの組み合わせである。
一実施形態において、本発明は、子宮頸がんを検出するためのチップの形態のCGIDのパネルを含むキットを提供する。ここで、CGIDのパネルは、配列番号1乃至配列番号79に記載されるもの及びそれらの組み合わせである。
一実施形態において、本発明は、本発明において開示されるCGIDバイオマーカーを使用するキットを提供する。
一実施形態において、本発明は、CGIDのDNAメチル化を測定することにより子宮頸がんを予測するためのDNAパイロシーケンシングメチル化アッセイを使用するキットを提供する。ここで、CGIDは、配列番号1乃至配列番号79に記載されるもの及びそれらの組み合わせである。
一実施形態において、本発明は、上記のCGIDバイオマーカーを使用して子宮頸がんを予測するためのDNAパイロシーケンシングメチル化アッセイを使用するキットを提供する。例えば、以下に開示されるプライマー及び製造業者(Pyromark、Qiagen)が推奨するパイロシーケンシング反応の標準条件を使用する:
cg03419058の場合:
GGTTTTTGGGTAGGAAGGATAGTAGのポリヌクレオチド配列を有する配列番号80に記載のフォワード(ビオチン化)プライマーである。
AAACAAATCTAACCCCTAAAAAAACのポリヌクレオチド配列を有する配列番号81に記載のリバースプライマーである。
CAAACTAAACACACTAAACCのポリヌクレオチド配列を有する配列番号82に記載のパイロシーケンシングプライマーである。
cgl3944175の場合:
GGGTTTTTAGGGTTGGTGGTAのポリヌクレオチド配列を有する配列番号83に記載のフォワードプライマーである。
TCCTCATAATAATAAATAACAACCのポリヌクレオチド配列を有する配列番号84に記載のリバース(ビオチン化)プライマーである。
TATGTATGTGGTGGGGTTのポリヌクレオチド配列を有する配列番号85に記載のパイロシーケンシングプライマーである。
一実施形態において、本発明は、CGIDの組み合わせのDNAメチル化を測定することにより子宮頸がんを予測するためのDNAパイロシーケンシングメチル化アッセイを使用するキットを提供する。ここで、フォワード、ビオチン化プライマーは配列番号80に記載されるものであり、リバースプライマーは配列番号81に記載されるものであり、パイロシーケンシングプライマーは配列番号82に記載されるものである。
一実施形態において、本発明は、CGIDの組み合わせのDNAメチル化を測定することにより子宮頸がんを予測するためのDNAパイロシーケンシングメチル化アッセイを使用するキットを提供する。ここで、フォワード、ビオチン化プライマーは配列番号83に記載されるものであり、リバースプライマーは設定配列番号84に記載されるものであり、パイロシーケンシングプライマーは配列番号85に記載されるものである。
一実施形態において、本発明は、上記のCGIDバイオマーカーを使用することにより、子宮頸部標本のDNAにおける子宮頸がんを予測するための、ポリジーン多重アンプリコンバイサルファイトシークエンシングDNAメチル化アッセイ(polygenic multiplexed amplicon bisulfite sequencing DNA methylation assay)を使用するキットを提供する。例えば、バイサルファイト変換を含む以下に開示するプライマー及び標準条件を使用し、標的特異的プライマー(PCR1)とそれに続くバーコーディングプライマー(PCR2)による連続増幅、及び単一の次世代Miseqシークエンサー(Illumina)での多重シーケンシング(multiplexed sequencing)、イルミナソフトウェアを使用した逆多重化、メチル化キット(Methylkit)などの標準的なメチル化分析方法を使用したデータ抽出及びメチル化の定量化、その後の加重DNAメチル化スコアの計算とがんの予測である。
最初のPCRは次のように実行される:
CGID cg03419058の場合:
5’ GGTTTTTGGGTAGGAAGGATAGTAG 3’のポリヌクレオチド配列を有する配列番号80に記載のフォワードプライマーである。
5’ AAACAAATCTAACCCCTAAAAAAAC 3’のポリヌクレオチド配列を有する配列番号81に記載のリバースプライマーである。
CGID cg13944175の場合:
5’ GGGTTTTTAGGGTTGGTGGTA 3’のポリヌクレオチド配列を有する配列番号83に記載のフォワードプライマーである。
5’ TCCTCATAATAATAAATAACAACC 3’のポリヌクレオチド配列を有する配列番号84に記載のリバースプライマーである。
サンプルをバーコード(インデックス)するために、本発明は、以下のプライマーを用い
た第2のPCR反応を使用した。
5’AATgATACggCgACCACCgAgATCTACACTCTTTCCCTACACgAC 3’のポリヌクレオチド配列を有する配列番号86に記載のフォワードプライマーである。
5’CAAgCAgAAgACggCATACgAgATAGTCATCGgTgACTggAgTTCAgACgTg 3’のポリヌクレオチド配列を有する、配列番号87に記載のバーコーディング(リバース)プライマーである。(ここで、赤いベースはインデックスであり、このインデックスの1200のバリエーションが使用されている。)
一実施形態において、本発明は、CGIDの組み合わせのDNAメチル化レベルを測定することにより子宮頸がんを検出するための次世代シーケンサーでの多重標的増幅バイサルファイトシーケンシングメチル化アッセイを使用するキットを提供する。ここで、CGIDは、配列番号1乃至配列番号79に記載されるもの及びそれらの組み合わせである。
別の実施形態において、本発明は、CGIDの組み合わせのDNAメチル化レベルを測定することにより子宮頸がんを検出するための次世代シーケンサーでの多重標的増幅バイサルファイトシーケンシングメチル化アッセイを使用するキットを提供する。ここで、CGIDは、配列番号3に記載されるものであり、
フォワードプライマーとして5’
ACACTCTTTCCCTACACGACGCTCTTCCGATCTNNNNNGGGTTTTTAGGGTTGGTGGTA 3’のポリヌクレオチド配列を有する配列番号88に記載されるプライマー、及びリバースプライマーとして5’
GTGACTGGAGTTCAGACGTGTGCTCTTCCGATCTTCCTCATAATAATAAATAA CAACC 3’のポリヌクレオチド配列を有する配列番号89に記載されるプライマーを有する。
別の実施形態において、本発明は、CGIDの組み合わせのDNAメチル化レベルを測定することにより子宮頸がんを検出するための次世代シーケンサーでの多重標的増幅バイサルファイトシーケンシングメチル化アッセイを使用するキットを提供する。ここで、前記CGIDは、配列番号31に記載されるものであり、フォワードプライマーとして5’ ACACTCTTTCCCTACACGACGCTCTTCCGATCTNNNNNGGTAGGTTTTTGGGTAGGAAGGATAGTAG 3’のポリヌクレオチド配列を有する配列番号90に記載されるプライマー、及びリバースプライマーとして5’
GTGACTGGAGTTCAGACGTGTGCTCTTCCGATCTAAACAAATCTAACCCCTAAAAAAAC 3’のポリヌクレオチド配列を有する配列番号91に記載されるプライマーを有する。
一実施形態では、本発明は、表1のCGIDバイオマーカー及びそれらの組み合わせの加重DNAメチル化測定、または例として表2のようなこれらのCGIDのサブセット及びそれらの組み合わせの加重DNAメチル化測定を使用して、子宮頸がんと正常子宮頸部との閾値を定義することにより、がんを検出するための受信者動作特性(ROC)アッセイの使用を提供する。閾値を超えるサンプルはがんとして分類される。
一実施形態において、本発明は、表1にリストされたCGIDバイオマーカー及びそれらの組み合わせのメチル化の測定を使用することにより、がん陽性の早期検出を得る際に使用されるがんを予測するための階層的クラスタリング分析アッセイの使用を提供する。
一実施形態において、本発明は、子宮頸がんのスクリーニングと早期検出のためのDNAメチル化バイオマーカーのパネルに記載されるCGIDの組み合わせのDNAメチル化レベルを測定することによりがんを検出するためのサンプルから抽出されたDNAの質量分析法に基づく(Epityper(登録商標))またはPCRベースのメチル化アッセイを使用するキットを提供する。ここで、該パネルは、配列番号1乃至配列番号79及びそれらの組み合わせからなる群から選択される配列を有するAPDMA法によって導出さ
れたCGIDを含み、そして、任意で、該パネルは、子宮頸がんの早期予測因子として他のバイオマーカーと組み合わせて使用される。
一実施形態において、本発明は、子宮頸がんのスクリーニングと早期検出のためのDNAメチル化バイオマーカーのパネルに記載されるDNAメチル化CGIDの組み合わせの測定を使用することにより、子宮頸がんを予測するメチル化スコアを計算するための多変数線形回帰方程式またはニューラルネットワーク分析の使用を提供する。ここで、該パネルは、配列番号1乃至配列番号79及びそれらの組み合わせからなる群から選択される配列を有するAPDMA法によって導出されたCGIDを含み、そして、任意で、該パネルは、子宮頸がんの早期予測因子として他のバイオマーカーと組み合わせて使用される。
一実施形態において、本発明は、子宮頸がんのスクリーニング及び早期検出のためのDNAメチル化バイオマーカーの組み合わせに記載されるDNAメチル化CGIDの組み合わせの測定を使用することにより、子宮頸がんを予測するメチル化スコアを計算するための多変数線形回帰方程式またはニューラルネットワーク分析の使用を提供する。ここで、該組み合わせは、子宮頸部標本に由来するDNA中の前記CGIDのDNAメチル化レベルを測定することそして線形回帰方程式及び受信者動作特性(ROC)アッセイを使用して「子宮頸がんのメチル化予測因子」を導出することによって子宮頸がんを検出するための、APDMA法を使用して導出されたCGIDを含む。ここで、該CGIDは配列番号3、配列番号4、配列番号7、配列番号17、配列番号19、配列番号31、配列番号34、配列番号39、配列番号42、配列番号43、配列番号:49、配列番号:56、配列番号:57、配列番号:58、配列番号:65、配列番号70に記載されるもの及びそれらの組み合わせからなる群から選択される。
代替の実施形態において、本発明は、DNAメチル化バイオマーカーの組み合わせに記載される、DNAメチル化CGIDの組み合わせの測定を使用することにより、子宮頸がんを予測するメチル化スコアを計算するための多変数線形回帰方程式またはニューラルネットワーク分析の使用を提供する。ここで、該CGIDは、配列番号3、及び配列番号31に記載されるものである。
一実施形態において、本発明は、子宮頸がんのスクリーニング及び早期検出のためのDNAメチル化バイオマーカーのパネルに記載されるDNAメチル化組み合わせの測定を使用することにより、子宮頸がんを非がん性子宮頸部組織から区別する「メチル化スコア」閾値を定義するため受信者動作特性(ROC)アッセイの使用を提供する。ここで、該パネルは、配列番号1乃至配列番号79及びそれらの組み合わせからなる群から選択される配列を有するAPDMA法によって導出されたCGIDを含み、任意で、該パネルは子宮頸がんの早期予測因子としての他のバイオマーカーと組み合わせて使用される。
一実施形態において、本発明は、子宮頸がんのスクリーニング及び早期検出のためのDNAメチル化バイオマーカーの組み合わせに記載されるDNAメチル化組み合わせの測定を使用することにより、子宮頸がんを非がん性子宮頸部組織と区別する「メチル化スコア」閾値を定義する受信者動作特性(ROC)あっせいの使用を提供する。ここで、該組み合わせは、子宮頸部標本に由来するDNA中の前記CGIDのDNAメチル化レベルを測定すること、そして、線形回帰方程式及び受信者動作特性(ROC)アッセイを使用して「子宮頸がんのメチル化予測因子」を導出することによって子宮頸がんを検出するためのAPDMA法を使用して導出されたCGIDを含む。ここで、該CGIDは配列番号3、配列番号4、配列番号7、配列番号17、配列番号19、配列番号31、配列番号34、配列番号39、配列番号42、配列番号43、配列番号:49、配列番号:56、配列番号:57、配列番号:58、配列番号: 65、配列番号70に記載されるもの及びそれらの組み合わせからなる群から選択される。
代替の実施形態において、本発明は、DNAメチル化組み合わせの測定を使用することにより、子宮頸がんを非がん性子宮頸部組織と区別する「メチル化スコア」閾値を定義する受信者動作特性(ROC)アッセイの使用を提供する。ここで、該CGIDは、配列番号3及び配列番号31に記載されるものである。
一実施形態において、本発明は、子宮頸がん診断の早期検出のための候補DNAメチル化バイオマーカーを取得するためのコンピューター実施方法を提供し、この方法は、多数の独立したゲノムCG位置のゲノムワイドDNAメチル化データ、ヒトゲノムのCGIDを提供すること;正規化によってゲノムワイドDNAメチル化データを処理し、正規化されたDNAメチル化ベータ値を導出すること;正規化されたDNAメチル化ベータ値を用いて、前がんの進行ステージと非形質転換子宮頸細胞との間のスピアマン相関を計算すること;子宮頸がん診断の早期検出のための候補DNAメチル化バイオマーカーを取得するための進行性DNAメチル化変化(APDMA)の分析による候補CGIDを取得することを含む。
以下の実施例は、本発明の例示として与えられており、したがって、本発明の範囲を限定するものと解釈されるべきではない。
実施例1:メチル化レベルが子宮頸がんの早期予測因子であるCG位置(CGID)を特定及び取得するための進行性DNAメチル化変化方法の分析(APDMA)。
本発明は、早期介入及び治療を導くことができる、リスクの非常に正確で感度の高い評価を提供する安定したバイオマーカーを見つけるための、子宮頸がんスクリーニングにおける未解決の課題の1つに取り組む。一般的なアプローチは、ゲノムワイドDNAメチル化データのケースコントロールロジスティック回帰を使用して、がん細胞とコントロールのどちらかで多かれ少なかれメチル化されているサイトを特定することである。しかし、標本中のがん細胞の頻度が低いときに希釈されるため、これらの方法で検出されたがんにおける統計的に有意なDNAメチル化の変化の多くは不均一であり、そして多くはがんの進行の後半に進化するため、早期検出では非常に限られた価値しかないことは知られている。さらに、正常細胞とがん細胞の混合物では、カテゴリーの違いではなく、メチル化プロファイルの量的な違いを消去する可能性がある。よく理解されているように、DNAのメチル化はバイナリプロパティであり、つまり、与えられた細胞がゲノムの特定のCG位置でメチル化されているか、メチル化されていないかのいずれかである。
この例では、本発明は、子宮頸癌標本全体でほぼ均一にメチル化されるが、正常組織では決してメチル化されず、子宮頸がんに分類されるが、子宮頸癌のカテゴリーであるにもかかわらず、それらは正常細胞の環境で前癌段階の非常に早い段階で出現し、子宮頸がんに向かって進行するCIN1からCIN3ステージへと頻度が徐々に増加する、子宮頸がんの基本的特徴として選択されたメチル化CGIDに関する。正常組織とがん組織でカテゴリー的に異なるメチル化CGIDは、単一DNA分子分解を提供するバイサルファイト変換DNAのディープシーケンシングにより、標本でがん細胞が低頻度で検出された場合でも検出されることがわかっている。メチル化されたCGIDを持つ分子の頻度は、サンプル中のがん細胞の割合を表す。他の方法によるそのようなCGIDのメチル化測定もまた、標本中のがん細胞の発生率を決定し、サンプル中の子宮頸がんのリスクと予測のためのDNAメチル化バイオマーカーとして有用である。
CIN前がん病変の一部が子宮頸がんに発展することが臨床的に知られており、したがって、それらはがんにおける初期のDNAメチル化変化を検出するための特にユニークな方法(window)を提供する。子宮頸がんを発症する人を早期に予測することは、臨
床的に最も重要である。本発明は、以下の技術的特徴を特徴とするそのような早期検出DNAメチル化バイオマーカーを得るための方法を提供する:まず、初期のがん細胞にカテゴリー的に特徴的なメチル化されたCGIDは、正常な子宮頸部組織では均一にメチル化されていない;第二に、これらのCGIDは、まれに初期の前がん標本でメチル化される;第三に、これらの重要なメチル化CGIDの頻度は、CIN3病変のある女性の子宮頸がんリスクが増加すると予測されるように、前がんステージがCIN1からCIN3に進行するにつれて増加するはずである;そして第四に、これらのCGIDのメチル化は子宮頸がんの主要な特徴であるため、これらのCGIDは子宮頸がん標本に均一に豊富に含まれている必要がある。この例では、CIN1からCIN3へのCINステージの進行とともにメチル化が増加する特定のCGIDは、子宮頸がん標本で遍在的にメチル化されていることが分かったが、ここで説明するように、正常組織では均一にメチル化されていないことが分かった。したがって、本発明の現在開示されている方法は、女性、特に前がん病変を有する女性における子宮頸がんの早期検出のための候補CGIDバイオマーカーのパネルを提供する。
図1に要約されているように、メチル化の状態が早期子宮頸がんを検出するCGIDバイオマーカーを描写するために、進行性DNAメチル化変化(APDMA)法の次のステップが実行された。
子宮頸部標本
本発明は、子宮頸がんのスクリーニング結果が異常であるためマギル大学付属病院でコルポスコープ検査(colposcopic examination)のために、または子宮頸部病変の初期治療のために、紹介された女性から収集された子宮頸部標本を使用した(19)。簡単に説明すると、2015年6月から2016年4月の間に16~70歳の643人の女性が登録された。HPV1とHPV18を別々に検出するRoche cobas(登録商標) 4800HPVテスト、及びプールされた結果として他の12種の高リスクタイプ(HPV 31、33、35、39、45、51、52、56、58、59、66、及び68)を使用して、発がん性タイプのHPV DNAの存在について標本をテストした。細胞診は、ベセスダ分類に従って下記のように分類された。NILM:上皮内病変または悪性腫瘍に対して陰性;ASC-US:異型扁平上皮細胞-意義不明;ASC-H:異型扁平上皮細胞-HSILを除外できない;LSIL:低扁平上皮内病変;HSIL:高扁平上皮内病変;AGC:異型腺細胞;と癌(20)。子宮頸部の異常を生検し、組織学的結果をマギルの上級病理医が正常、CIN1、CIN2、CIN3、または浸潤がんとして評価した。この研究は、マギル大学とユダヤ人総合病院の施設内審査委員会から倫理的承認を受けた。研究参加者は書面によるインフォームドコンセントを提供した。
サンプルセットは、ランダムに選択された186人の医師が収集した女性の標本で構成されていた。これらの検体のうち、50標本はCIN1、40標本はCIN2、42標本はCIN3だったが、54標本は正常な生検結果であった。
DNA抽出とゲノムワイドメチル化分析
DNAは、元の剥離した子宮頸部細胞標本から抽出され、液体ベースの細胞診PreservCyt溶液(PreservCyt、ホロジック株式会社(Hologic Inc.)、ミシサガ)に懸濁された。Qiagen DNA抽出キットを使用して抽出されたDNAは、モントリオールのゲノムケベックイノベーションセンター(Genome Quebec Innovation Center)での製造元が説明した標準的な手順を使用して、バイサルファイト処理とイルミナエピック(IlluminaEpic)アレイへのハイブリダイゼーションにかけられた。エピックアレイは、転写を調節するすべての既知の領域を表す、ヒトプロモーター及びエンハンサーレパートリーの優れたカバ
レッジを提供する(21)。
すべてのサンプルの正規化及び正規化されたDNAメチル化値(ベータ)の導出
イルミナインフィニウムHDテクノロジーユーザーガイドに従って、マギルゲノムケベックイノベーションセンターが推奨するように、サンプルをスライドとアレイ上の位置に関してランダム化し、すべてのサンプルをハイブリダイズして同時にスキャンし、バッチ効果を軽減した。イルミナアレイのハイブリダイゼーションとスキャンは、製造元のガイドラインに従ってマギルゲノムケベックイノベーションセンターによって実行された。イルミナアレイは、Morris等、2014(25)によるRのChAMPバイオコンダクターパッケージを使用して分析された。IDATファイルは、minfi品質管理及び正規化オプションを使用してchamp.load関数の入力として使用された。生データは、少なくとも1つのサンプルでP>0.01の検出値を持つプローブについてフィルタリングされた。現在の方法では、性的影響を軽減するためにXまたはY染色体上のプローブ、Marzouka等、2015(24)で特定されたSNPを含むプローブ、及びMarzouka等、2015(24)で特定された複数の場所に整列するプローブを除外した。関数champ.svdを使用して、正規化されていないデータについてバッチ効果を分析した。最初の6つの主成分のうち5つは、グループとバッチ(スライド)に関連付けられていた。インフィニウムタイプ2プローブ設計によって導入されたバイアスのデータを調整するためのアレイ内正規化は、関数champ.norm(norm=BMIQ)を使用したベータ混合物分位点正規化(BMIQ)を使用して実行された(25)。次に、champ.runcombat関数を使用してBMIQを正規化した後、バッチ効果が修正された。
メチル化の頻度がCINの進行と相関するCGIDの発見
次に、現在の方法では、バッチ修正された正規化データのベータ値を使用して、Rのスピアマンcorr関数を使用し、Benjamini Hochbergの「fdr」方法を使用して多重検定を修正して、CINステージ(非形質転換の健康なコントロール子宮頸部細胞の場合はステージコード0、CIN1からCIN3までのCINステージの場合はステージコード1~3)間のスピアマン相関を計算した(<0.05の調整済みP値(Q))。7715 CGIDのメチル化レベルは、前がんCINステージの1から3への進行と有意に相関していた(q>0.05)(図2を参照)。前がん病変が正常からCIN1乃至CIN3のステージに進行するにつれて、ほとんどの部位が高メチル化されたが、ごく一部が低メチル化された(図2を参照)。
候補CGIDのショートリスト
APDMA法の仮定に対応するCGIDの位置を特定するために、正常細胞におけるバックグラウンドメチル化(メチル化は10%未満)を有し、CIN1からCIN3への移行中に10%の平均増加または10%を超える減少したメチル化を有する、79の漸進的にメチル化されたCGIDはショートリストされた(上記の表1を参照)。次に、本方法では、これらのCGIDが、270の子宮頸がん標本(GSE68339を参照)から公開されているイルミナ450KゲノムワイドDNAメチル化データで子宮頸がんを均一に識別するかどうかをテストした(GSE68339を参照)。次に、テストされたCGID DNAメチル化に基づいて、本方法は、現在開示されているAPDMA法によって取得された子宮頸部前がん期の進行中にメチル化の頻度が増加したこれらの79のCGIDでヒートマップを生成した。前記のヒートマップは、これらの79のCGIDが、子宮頸がんと正常な子宮頸部の間でカテゴリー的に異なるDNAメチル化プロファイルを示すことを明らかにした。明らかに大多数のサイトは正常組織では完全にメチル化されておらず、がん組織では高度にメチル化されていたが、少数のサイトは正常組織ではメチル化され、子宮頸がんではメチル化されていなかった(図3を参照)。したがって、本発明の方法は、低頻度のメチル化でさえ完全にメチル化されていない分子のバックグラウンドで明ら
かに検出可能であるため、好ましいバイオマーカーとしてこれらの高メチル化CGIDに関連している。
実施例2:子宮頸がんの早期検出のためのポリジーンDNAメチル化バイオマーカーセットの発見。
本開示は、実施例1及び表1で得られ、開示されたリストから16個のCGIDをさらにショートリストし、前記16個のCGIDは、CIN3からCIN1及びコントロールの範囲で高メチル化され、CIN3とコントロールとの間で最大の効果サイズ(コーエンD>1.3)、及びCINフェーズの進行で最大のスピアマン相関r>0.4を有する。(上記の表2を参照)。
次に、CIN3前がん病変をコントロールから区別するために必要な最小数のCGIDを取得するために、本方法はペナルティ回帰を実行し、CGIDの数を5に減らした。次に、本方法では、これら5つのCGIDを独立変数として、CIN3状態を従属変数として多変数線形回帰を実行した。残り2つのCGIDは重要であった(上記の表3を参照)。これら2つのサイトの加重メチル化レベルで構成される線形回帰方程式は、CIN3の予測にとって非常に重要であった(p<5x10-15)。
実施例3:子宮頸がんを検出するためのバイジェニックDNAメチル化マーカーの有用性。
次に、本開示は、最初に、子宮頸がんの450K DNAメチル化の公的に利用可能なデータベース(GSE68339を参照)上のバイジェニックDNAメチル化マーカー(cg03419058; cgl3944175)を検証した。子宮頸がんを従属変数とし、2つのCGID(cg03419058;cgl3944175)のメチル化レベルを独立変数とする二変量線形回帰モデルは、非常に有意(p<2.2x10-16、F=8703、R=0.9873)であることが観察された。メチル化スコア(図4Aに開示されている線形回帰方程式を使用して計算)のROCは、曲線下面積(AUC)を計算することによって比較された(図4Bを参照)。子宮頸がんを正常な子宮頸部組織から区別するためのバイジェニックメチル化スコアの感度と特異性は1であることが観察された(図4Cを参照)。
したがって、上記のDNAメチル化バイオマーカーと計算されたメチル化スコアは、リスクのある女性だけでなく、定期的な婦人科検診パップスメアで収集された子宮頸部検体を使用する女性の一般的な健康集団の子宮頸がんのスクリーニングと早期検出に役立つ。
実施例4:健康なコントロール、CIN1からCIN3及び子宮頸がん患者からの個々の標本における子宮頸がんメチル化スコアを測定するためのバイジェニックDNAメチル化バイオマーカーの有用性。
メチル化スコア(子宮頸がんの予測)は、コントロール、CIN1からCIN3(上記の実施例1で説明したMcGillコホートから)及び子宮頸がん(GSE68339を参照)の個々の標本のそれぞれについて、図4Aに示す方程式を使用して計算した(図5Aを参照)(さまざまなグループの平均値については、図5Bを参照)。結果は、CINステージの進行に伴う子宮頸がんのリスク増加の臨床観察から予想されるように、進行した前がん病変におけるメチル化スコアの増加を示している。メチル化スコアは、子宮頸がんのリスクについてCIN病変のある女性のスクリーニングに使用できる。
実施例5:メチル化スコアと前がん子宮頸がんから子宮頸がんへの進行のスピアマン相関。
スピアマン相関分析は、健康状態、前がんステージのCIN1からCIN3、及び子宮頸がんからの子宮頸部標本のメチル化スコアの間で実行された(コントロール、n=54
;CIN1、n=50;CIN2、n=40;CIN3、n=42;子宮頸がん、n=270)。結果は、バイジェニックマーカーのメチル化スコアと前がんからがん状態への進行との間に非常に有意な相関関係(p<2.2x10-16及びr = 0.88)を示している(図6を参照)。
実施例6:子宮頸がんを検出するためのメチル化バイオマーカー(cgl3944175)の検証。
TCGA子宮頸癌データでは1つのCGIDバイオマーカーのみのデータが利用可能であったので、本開示は、前記CGID、cgl3944175のみのDNAメチル化データを用いた線形回帰方程式を使用して子宮頸がんのメチル化スコアを計算した。スピアマンの相関は、がんへの進行ステージとメチル化スコアの間で計算された(図7Aの統計と図7Bの相関チャートを参照)。この開示では、CIN1からCIN3は、該出願の実施例1ですでに説明したように、McGillコホートからのものであり、スコアの割り当ては、割り当てられたスケール:コントロール:0、CIN1-3:それぞれ1-3、及び子宮頸がん:4に基づいている。
実施例7:前がん子宮頸部標本における子宮頸がんを検出するためのバイジェニックメチル化バイオマーカーの有用性。
バイジェニックメチル化バイオマーカーを使用して、CIN1からCIN3のどのサンプルが子宮頸がんに進行するかを予測した。メチル化スコアは、エピックアレイデータから取得した2つのCGサイトのメチル化値に基づいて各標本について計算された。子宮頸がんと健康な子宮頸部標本の比較から計算されたがんの閾値を使用して(図3を参照)、各サンプルについて予測が行われた(図8Aを参照)。がん性になると予測された標本の割合は、予想通り、CIN1標本の数%からCIN3標本の60%に増加した(図8Bを参照)。
本発明は、その好ましい実施形態に関連して説明されてきたが、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、他の多くの可能な修正及び変形を行うことができることを理解されたい。
これらの新しいDNAメチル化バイオマーカーは、ヒト子宮頸がんの早期かつ正確な診断のための診断キットとして開発されることができる。それらは、子宮頸がんの開始及び発症中の細胞変化の直接的な指標であり、子宮頸がん標本全体でほぼ均一にメチル化されるが、正常組織ではメチル化されず、CIN1からCIN3前がんステージへの頻度が徐々に増加する子宮頸がんの基本的な特徴を示す。これらのバイオマーカーは、CIN病変における子宮頸がんの正確な早期検出のための病理学を補完するだけでなく、無症候性の女性における早期検出及びリスク予測バイオマーカーとしても機能する。これらのバイオマーカーは、診断のツールとしてCGIDの形で使用できる、遺伝子調節において主要な役割を果たす既存のエピジェネティックなDNAメチル化マーカーに有用な視点を提供した。これらのバイオマーカーは、まだアクセスできない前がんステージでのヒト子宮頸がんの正確で早期かつまだ実行不可能な診断のための、高速で、安価で、正確で安定した、ハイスループットな診断キットを提供することができる。
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Claims (21)

  1. 子宮頸がんの早期予測因子を取得するためのインビトロ方法であって、該方法は、以下のステップを含む方法:(a)子宮頸部標本サンプルからのDNAメチル化測定、(b)ステップaで得られたDNAメチル化測定の統計分析の実行、(c)ステップbで得られたゲノムワイドDNAメチル化プロファイルの進行性DNAメチル化変化の分析(APDMA)を実行することによる、CG識別子(CGID)と呼ばれる多数の独立したゲノムCG位置のDNAメチル化状態の決定、(d)子宮頸がんの前がんステージの進行に関連するそれらのDNAメチル化の頻度に基づくCGIDの分類、(e)子宮頸がんの早期予測因子をDNAメチル化バイオマーカーとして取得するための、ステップdの分類から候補CGIDの取得。
  2. 前記DNAメチル化測定が、イルミナ27K、450Kまたは850Kアレイ、HiSeq、MiniSeq、MiSeqまたはNextSeqシーケンサーを含むプラットフォームでのゲノムワイドバイサルファイトシーケンシング、トレントシーケンシング、メチル化DNA免疫沈降(MeDIP)シーケンシング、オリゴヌクレオチドアレイとのハイブリダイゼーション、DNAパイロシーケンシング、質量分析ベース(Epityper(登録商標))またはPCRベースのメチル化アッセイを含む方法を使用して行われる、請求項1に記載の方法。
  3. 前記DNAメチル化測定の統計分析が、ピアソン相関、受信者動作特性(ROC)アッセイ、及び階層的クラスタリング分析を含む、請求項1に記載の方法。
  4. 前記子宮頸がんの前がんステージの進行が、ステージCIN1、CIN2及びCIN3での子宮頸部上皮内腫瘍性病変を含む、請求項1に記載の方法。
  5. 子宮頸がんの前がんステージの進行に関連するそれらのDNAメチル化の頻度に基づく前記CGIDが、配列番号1乃至配列番号79に記載されるCGID、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項1に記載の方法。
  6. DNAメチル化バイオマーカーとしての子宮頸がんの早期予測因子とする前記候補CGIDが、配列番号3、配列番号4、配列番号7、配列番号17、配列番号19、配列番号31、配列番号34、配列番号39、配列番号42、配列番号43、配列番号49、配列番号56、配列番号57、配列番号58、配列番号65、配列番号70に記載されるもの、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項1に記載の方法。
  7. 子宮頸がんのスクリーニング及び早期検出のためのDNAメチル化バイオマーカーのパネルであって、該パネルは、配列番号1乃至配列番号79及びそれらの組み合わせからなる群から選択される配列を有するAPDMA法によって導出されたCGIDを含み、
    任意で、前記パネルは、子宮頸がんの早期予測因子として他のバイオマーカーと組み合わせて使用される。
  8. 子宮頸がんのスクリーニング及び早期検出のためのDNAメチル化バイオマーカーの組み合わせであって、前記組み合わせは、子宮頸部標本に由来するDNA中のCGIDのDNAメチル化レベルを測定することそして線形回帰方程式及び受信者動作特性(ROC)アッセイを使用して「子宮頸がんのメチル化予測因子」を導出することによって子宮頸がんを検出するための、APDMA法を使用して導出された前記CGIDを含み、ここで、該CGIDは、配列番号3、配列番号4、配列番号7、配列番号17、配列番号19、配列番号31、配列番号34、配列番号39、配列番号42、配列番号43、配列番号49、配列番号56、配列番号57、配列番号58、配列番号65、配列番号70に記載され
    るもの及びそれらの組み合わせからなる群から選択される。
  9. 前記CGIDが、配列番号3及び配列番号31に記載される、請求項9に記載のDNAメチル化バイオマーカーの組み合わせ。
  10. CGIDのDNAメチル化測定及び子宮頸がんのDNAメチル化予測因子を導出するための手段及び試薬、並びに取扱説明書を含み、ここで、前記CGIDは、配列番号1乃至配列番号79に記載されるもの及びそれらの組み合わせである、子宮頸がんを検出するためのキット。
  11. 子宮頸がんを検出するためのチップ形態のCGIDのパネルを含むキットであって、該CGIDのパネルが、配列番号1乃至配列番号79に記載されるもの及びそれらの組み合わせである、キット。
  12. CGIDのDNAメチル化を測定することにより子宮頸がんを予測するためのDNAパイロシーケンシングメチル化法を使用するキットであって、該CGIDが、配列番号1乃至配列番号79に記載されるもの及びそれらの組み合わせである、キット。
  13. CGIDの組み合わせのDNAメチル化を測定することにより子宮頸がんを予測するためのDNAパイロシーケンシングメチル化アッセイを使用するキットであって、フォワード、ビオチン化プライマーが配列番号80に記載されるものであり、リバースプライマーが配列番号81に記載されるものであり、パイロシーケンシングプライマーが配列番号82に記載されているものである、キット。
  14. CGIDの組み合わせのDNAメチル化を測定することにより子宮頸がんを予測するためのDNAパイロシーケンシングメチル化アッセイを使用するキットであって、フォワード、ビオチン化プライマーが配列番号83に記載されるものであり、リバースプライマーが配列番号84に記載されるものであり、パイロシーケンシングプライマーが配列番号85に記載されるものである、キット。
  15. CGIDの組み合わせのDNAメチル化レベルを測定することにより子宮頸がんを検出するための次世代シーケンサーでの多重標的増幅バイサルファイトシーケンシングメチル化アッセイを使用するキットであって、ここで、該CGIDは、配列番号1乃至配列番号79に記載されるもの及びそれらの組み合わせである、キット。
  16. 配列番号3に記載のCGIDが、配列番号88に記載のフォワードプライマー及び配列番号89に記載のリバースプライマーを有する、請求項16に記載の多重標的増幅バイサルファイトシーケンシングメチル化アッセイを使用するキット。
  17. 配列番号31に記載のCGIDが、配列番号90に記載のフォワードプライマー及び配列番号91に記載のリバースプライマーを有する、請求項16に記載の多重標的増幅バイサルファイトシーケンシングメチル化アッセイを使用するキット。
  18. 請求項7に記載のCGIDの組み合わせのDNAメチル化レベルを測定することによりがんを検出するためのサンプルから抽出されたDNAの質量分析ベース(Epityper(登録商標))またはPCRベースのメチル化アッセイを使用するキット。
  19. 請求項7乃至9のいずれか一項に記載のDNAメチル化CGIDの組み合わせの測定値を使用することにより子宮頸がんを予測するメチル化スコアを計算するための多変数線形回帰方程式またはニューラルネットワーク分析の使用。
  20. 請求項7乃至9のいずれか一項に記載のDNAメチル化の組み合わせの測定値を使用することにより、子宮頸がんを非がん性子宮頸組織から区別する「メチル化スコア」閾値を定義するための受信者動作特性(ROC)アッセイの使用。
  21. 子宮頸がん診断の早期検出のための候補DNAメチル化バイオマーカーを取得するためのコンピューター実装方法であって、多数の独立したゲノムCG位置のゲノムワイドDNAメチル化データ、ヒトゲノムのCGIDを提供すること;正規化によってゲノムワイドDNAメチル化データを処理し、正規化されたDNAメチル化ベータ値を導出すること;正規化されたDNAメチル化ベータ値を用いて、前がんの進行ステージと非形質転換子宮頸細胞との間のスピアマン相関を計算すること;子宮頸がん診断の早期検出のための候補DNAメチル化バイオマーカーを取得するための進行性DNAメチル化変化の分析(APDMA)による候補CGIDを取得すること、を含む、方法。
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