JP2023546240A - 疾患を発症するリスクを評価する方法 - Google Patents
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Abstract
本開示は、ヒト被験者が冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病などの疾患を発症するリスクを評価するための方法およびシステムに関する。これらの方法は、被験者の臨床的リスクと組み合わせて、リスク分析を改善することができる。そのような方法は、適切な治療およびモニタリングのレジメンについての意思決定を支援するために使用され得る。
Description
本開示は、ヒト被験者が冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病などの疾患を発症するリスクを評価するための方法およびシステムに関する。これらの方法は、被験者の臨床的リスクと組み合わせて、リスク分析を改善することができる。そのような方法は、適切な治療およびモニタリングのレジメンについての意思決定を支援するために使用され得る。
最も一般的な心血管疾患は、心臓の動脈におけるプラーク(アテローム性動脈硬化)の蓄積による心筋への血流の減少を伴う冠動脈疾患(CAD)である。臨床的危険因子には、高血圧、喫煙、糖尿病、運動不足、肥満、高血中コレステロール、質の悪い食生活、うつ病、および過度のアルコールがある。心電図、心臓負荷試験、冠動脈コンピュータ断層撮影血管造影、および冠動脈造影を含むいくつかの検査が診断を助け得る。
心房細動(AF)は、心臓の心房の急速かつ不規則な拍動を特徴とする異常な心拍リズム(不整脈)である。AFは、典型的には、短期間の異常拍動として始まり、これは、時間の経過とともにより長くなるか、または連続的になる。また、心房粗動のような他の形態の不整脈として始まり、その後、AFに変化することもある。高血圧および心臓弁膜症は、AFの最も一般的な変化可能な危険因子である。他の心関連の危険因子としては、心不全、冠動脈疾患、心筋症、および先天性心疾患が挙げられる。
成人発症型糖尿病としても知られる2型糖尿病(T2D)は、高血糖、インスリン抵抗性、およびインスリンの相対的欠如を特徴とする糖尿病の一形態である。高血糖による長期合併症には、心臓病、脳卒中、失明をもたらし得る糖尿病性網膜症、腎不全、および切断につながり得る四肢の血流不良がある。2型糖尿病は、主に肥満および運動不足の結果として生じる。
フラミンガムリスクスコアは、個人の10年CADリスクを推定するために使用される性別固有のアルゴリズムである。これはまた、AFおよびT2Dなど他の疾患を発症するリスクを評価するためにも使用される。フラミンガムリスクスコアは、冠動脈心疾患を発症する10年間のリスクを推定するために、フラミンガム心臓研究から取得されたデータに基づいて初めて開発された(Wilson et al.,1998)。10年間の心血管疾患リスクを評価するために、冠動脈心疾患に加えて、2008年フラミンガムリスクスコアの疾患のアウトカムとして、脳血管イベント、末梢動脈疾患、および心不全がその後追加された(D'Agonstino et al.,2008)。
冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病を発症する個人のリスクを評価する改善された方法が必要とされている。
第1の態様では、本発明は、ヒト被験者が冠動脈疾患を発症するリスクを評価するための方法を提供し、方法が、ヒト被験者の遺伝的リスク評価を行うことを含み、遺伝的リスク評価が、ヒト被験者に由来する生体試料において、冠動脈疾患を発症するリスクに関連する少なくとも1つの多型の存在を検出することを伴い、少なくとも1つの多型が、表1および/もしくは表2から選択されるか、またはその1つ以上と連鎖不平衡にある一塩基多型である。
上記の態様の一実施形態では、方法は、表1に提供される多型のうちの少なくとも2個、少なくとも3個、少なくとも4個、少なくとも5個、少なくとも6個、少なくとも7個、少なくとも8個、少なくとも9個、少なくとも10個、少なくとも20個、少なくとも50個、少なくとも100個、少なくとも150個、少なくとも200個、少なくとも250個、少なくとも300個、少なくとも350個、少なくとも400個、少なくとも450個、少なくとも500個、少なくとも550個、少なくとも600個、少なくとも650個、少なくとも700個、少なくとも750個、少なくとも800個、少なくとも825個、少なくとも850個、もしくはすべて、またはその1つ以上と連鎖不平衡にある一塩基多型の存在を検出することを含む。
上記の態様の一実施形態では、方法は、表1および表2に提供される多型のうちの少なくとも2個、少なくとも3個、少なくとも4個、少なくとも5個、少なくとも6個、少なくとも7個、少なくとも8個、少なくとも9個、少なくとも10個、少なくとも20個、少なくとも50個、少なくとも100個、少なくとも150個、少なくとも200個、少なくとも250個、少なくとも300個、少なくとも350個、少なくとも400個、少なくとも450個、少なくとも500個、少なくとも550個、少なくとも600個、少なくとも650個、少なくとも700個、少なくとも750個、少なくとも800個、少なくとも850個、少なくとも900個、少なくとも950個、少なくとも1,000個、もしくはすべて、またはその1つ以上と連鎖不平衡にある一塩基多型の存在を検出することを含む。
上記の態様の一実施形態では、方法は、表1に提供される多型の各々を検出することを含む。一実施形態では、方法は、表2に提供される多型の各々を検出することをさらに含む。
別の態様では、本発明は、ヒト被験者が心房細動を発症するリスクを評価するための方法を提供し、方法が、ヒト被験者の遺伝的リスク評価を行うことを含み、遺伝的リスク評価が、ヒト被験者に由来する生体試料において、心房細動を発症するリスクに関連する少なくとも1つの多型の存在を検出することを伴い、少なくとも1つの多型が、表3から選択されるか、またはその1つ以上と連鎖不平衡にある一塩基多型である。
上記の態様の一実施形態では、方法は、表3に提供される多型のうちの少なくとも2個、少なくとも3個、少なくとも4個、少なくとも5個、少なくとも6個、少なくとも7個、少なくとも8個、少なくとも9個、少なくとも10個、少なくとも20個、少なくとも50個、少なくとも100個、少なくとも125個、少なくとも150個、少なくとも175個、少なくとも200個、少なくとも225個、少なくとも250個、もしくはすべて、またはその1つ以上と連鎖不平衡にある一塩基多型の存在を検出することを含む。
上記の態様の一実施形態では、方法は、表3に提供される多型の各々を検出することを含む。
さらなる態様では、本発明は、ヒト被験者が2型糖尿病を発症するリスクを評価するための方法を提供し、方法が、ヒト被験者の遺伝的リスク評価を行うことを含み、遺伝的リスク評価が、ヒト被験者に由来する生体試料において、2型糖尿病を発症するリスクに関連する少なくとも1つの多型の存在を検出することを伴い、少なくとも1つの多型が、表4から選択されるか、またはその1つ以上と連鎖不平衡にある一塩基多型である。
上記の態様の一実施形態では、方法は、表4に提供される多型のうちの少なくとも2個、少なくとも3個、少なくとも4個、少なくとも5個、少なくとも6個、少なくとも7個、少なくとも8個、少なくとも9個、少なくとも10個、少なくとも20個、少なくとも30個、少なくとも40個、少なくとも50個、少なくとも60個、少なくとも70個、少なくとも80個、少なくとも85個、もしくはすべて、またはその1つ以上と連鎖不平衡にある一塩基多型の存在を検出することを含む。
上記の態様の一実施形態では、方法は、表4に提供される多型の各々を検出することを含む。
一実施形態では、方法は、
ヒト被験者の臨床的リスク評価を行うことと、
ヒト被験者が冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病を発症するリスクを取得するために、臨床的リスク評価と遺伝的リスク評価とを組み合わせることと
をさらに含む。
ヒト被験者の臨床的リスク評価を行うことと、
ヒト被験者が冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病を発症するリスクを取得するために、臨床的リスク評価と遺伝的リスク評価とを組み合わせることと
をさらに含む。
一実施形態では、臨床的リスク評価は、限定はされないが、年齢、性別、HDLコレステロール値(mmol/L)、LDLコレステロール値(mmol/L)、総コレステロール値、血圧(収縮期および/または拡張期(mm Hg))、喫煙状況、糖尿病の有無、高血圧薬、c反応性タンパク質レベル、被験者の母親または父親の心臓発作(60歳までになど)の有無、肥満度指数、民族性、貧困度、家族歴、慢性腎疾患の有無、および関節リウマチの有無のうちの1つ以上またはすべてに関する情報を被験者から取得することを含む。
一実施形態では、臨床的リスク評価は、年齢、性別、HDLコレステロール値(mmol/L)、LDLコレステロール値(mmol/L)、総コレステロール値、血圧(収縮期および拡張期(mm Hg))、喫煙状況、糖尿病の有無、および高血圧薬のうちの1つ以上またはすべてに関する情報を被験者から取得することを含む。
一実施形態では、臨床的リスク評価は、フラミンガムスコアである。
一実施形態では、疾患が冠動脈疾患であるとき、臨床的リスク評価は、米国心臓病学会プールコホート方程式(PCE:The American College of Cardiologists Pooled Cohort Equations)である。
一実施形態では、臨床的リスク評価と遺伝的リスク評価とを組み合わせることは、リスク評価の加算または乗算を含む。
さらなる態様では、本発明は、冠動脈疾患を発症するリスクの評価を必要とするヒトからなる被験者の群から選択されるヒト被験者における100,000個未満の多型のアレルの同一性を決定して、被験者の多型プロファイルを生成する方法を提供し、
(i)表1および/または表2に提供される少なくとも1つの多型、またはその1つ以上と連鎖不平衡にある一塩基多型をアレル同一性分析のために選択することと、
(ii)ヒト被験者に由来する生体試料において、多型を検出することと、
(iii)ステップ(ii)で分析されたアレルの同一性に基づいて被験者スクリーニングの多型プロファイルを生成することであって、ステップ(i)でアレル同一性分析のために100,000個未満の多型が選択され、ステップ(ii)で100,000個未満の同一の多型が分析されることと
を含む。
(i)表1および/または表2に提供される少なくとも1つの多型、またはその1つ以上と連鎖不平衡にある一塩基多型をアレル同一性分析のために選択することと、
(ii)ヒト被験者に由来する生体試料において、多型を検出することと、
(iii)ステップ(ii)で分析されたアレルの同一性に基づいて被験者スクリーニングの多型プロファイルを生成することであって、ステップ(i)でアレル同一性分析のために100,000個未満の多型が選択され、ステップ(ii)で100,000個未満の同一の多型が分析されることと
を含む。
さらなる態様では、本発明は、心房細動を発症するリスクの評価を必要とするヒトからなる被験者の群から選択されるヒト被験者における100,000個未満の多型のアレルの同一性を決定して、被験者の多型プロファイルを生成する方法を提供し、
(i)表3に提供される少なくとも1つの多型、またはその1つ以上と連鎖不平衡にある一塩基多型をアレル同一性分析のために選択することと、
(ii)ヒト被験者に由来する生体試料において、多型を検出することと、
(iii)ステップ(ii)で分析されたアレルの同一性に基づいて被験者スクリーニングの多型プロファイルを生成することであって、ステップ(i)でアレル同一性分析のために100,000個未満の多型が選択され、ステップ(ii)で100,000個未満の同一の多型が分析されることと
を含む。
(i)表3に提供される少なくとも1つの多型、またはその1つ以上と連鎖不平衡にある一塩基多型をアレル同一性分析のために選択することと、
(ii)ヒト被験者に由来する生体試料において、多型を検出することと、
(iii)ステップ(ii)で分析されたアレルの同一性に基づいて被験者スクリーニングの多型プロファイルを生成することであって、ステップ(i)でアレル同一性分析のために100,000個未満の多型が選択され、ステップ(ii)で100,000個未満の同一の多型が分析されることと
を含む。
さらなる態様では、本発明は、2型糖尿病を発症するリスクの評価を必要とするヒトからなる被験者の群から選択されるヒト被験者における100,000未満の多型のアレルの同一性を決定して、被験者の多型プロファイルを生成する方法を提供し、
(i)表4に提供される少なくとも1つの多型、またはその1つ以上と連鎖不平衡にある一塩基多型をアレル同一性分析のために選択することと、
(ii)ヒト被験者に由来する生体試料において、多型を検出することと、
(iii)ステップ(ii)で分析されたアレルの同一性に基づいて被験者スクリーニングの多型プロファイルを生成することであって、ステップ(i)でアレル同一性分析のために100,000個未満の多型が選択され、ステップ(ii)で100,000個未満の同一の多型が分析されることと
を含む。
(i)表4に提供される少なくとも1つの多型、またはその1つ以上と連鎖不平衡にある一塩基多型をアレル同一性分析のために選択することと、
(ii)ヒト被験者に由来する生体試料において、多型を検出することと、
(iii)ステップ(ii)で分析されたアレルの同一性に基づいて被験者スクリーニングの多型プロファイルを生成することであって、ステップ(i)でアレル同一性分析のために100,000個未満の多型が選択され、ステップ(ii)で100,000個未満の同一の多型が分析されることと
を含む。
上記3つの態様の一実施形態において、関連する場合、100,000個未満の多型、50,000個未満の多型、40,000個未満の多型、30,000個未満の多型、20,000個未満の多型、10,000個未満の多型、7,500個未満の多型、5,000個未満の多型、4,000個未満の多型、3,000個未満の多型、2,000個未満の多型、1,000個未満の多型、900個未満の多型、800個未満の多型、700個未満の多型、600個未満の多型、500個未満の多型、400個未満の多型、300個未満の多型、200個未満の多型、または100個未満の多型が、アレル同一性のために選択される。
一実施形態では、連鎖不平衡にある多型が、0.9を超える連鎖不平衡を有する。一実施形態では、連鎖不平衡にある多型が、0.95を超える連鎖不平衡を有する。一実施形態では、連鎖不平衡にある多型が、0.99を超える連鎖不平衡を有する。別の実施形態では、連鎖不平衡にある多型が、1の連鎖不平衡を有する。
一実施形態では、リスク評価は、スコアを生成し、方法が、スコアを所定の閾値と比較することをさらに含み、スコアが閾値以上である場合、被験者は、冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病を発症するリスクがあると評価される。
さらなる態様では、本発明は、冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病についてのヒト被験者の定期的な診断検査の必要性を決定するための方法を提供し、方法が、本発明の方法を使用して、被験者が冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病を発症するリスクを評価することを含む。
別の態様では、本発明は、ヒト被験者における冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病をスクリーニングする方法を提供し、方法が、本発明の方法を使用して、被験者が冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病を発症するリスクを評価することと、冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病を発症するリスクを有すると評価された場合、被験者における冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病を定期的にスクリーニングすることとを含む。
上記の2つの態様の一実施形態では、冠動脈疾患の場合、スクリーニングが、心電図(ECG)、運動負荷試験、核負荷試験、心臓カテーテルおよび血管造影、または心臓CTスキャンのうちの1つ以上を行うことを伴う。
上記の2つの態様の一実施形態では、心房細動疾患の場合、スクリーニングが心電図(ECG)を行うことを伴う。
上記の2つの態様の一実施形態では、2型糖尿病の場合、スクリーニングが、被験者の血糖値、尿糖値、糖化ヘモグロビン(HbA1c)値、フルクトサミン値、または耐糖能のうちの1つ以上を分析することを伴う。
一態様では、本発明は、本発明の方法を使用して、被験者が冠状動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病を発症するリスクを評価することを含む、ヒト被験者の予防的抗冠状動脈疾患療法、抗心房細動療法、または抗2型糖尿病療法の必要性を決定するための方法を提供する。
さらに別の態様では、本発明は、ヒト被験者における冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病のリスクを予防または低減するための方法を提供し、方法が、本発明の方法を使用して、ヒト被験者が冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病を発症するリスクを評価することと、冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病を発症するリスクを有すると評価された場合、それぞれ抗冠動脈疾患療法、抗心房細動療法、または抗2型糖尿病療法を施すこととを含む。
さらなる態様では、本発明は、そのリスクがあるヒト被験者において、冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病をそれぞれ予防するのに使用するための抗冠動脈疾患療法、抗心房細動療法、または抗2型糖尿病療法を提供し、本発明の方法を使用して、被験者が冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病を発症するリスクを有すると評価される。
一実施形態では、抗冠動脈疾患療法は、限定はされないが、スタチンなどのコレステロール低下薬、アスピリン、ワルファリン、もしくはリバーロキサバンなどの血液をさらさらにする薬、βブロッカー、硝酸塩、またはカルシウムチャネルブロッカーから選択される。
一実施形態では、抗心房細動療法は、限定はされないが、カルディオバージョン、βブロッカー、カルシウムチャネルブロッカー、ワルファリン、アスピリン、もしくはリバーロキサバンなどの血液をさらさらにする薬、またはキニジン、フレカイニド、プロパフェノン、ソタロール、ドフェチリド、もしくはアミオダールなどの抗不整脈薬から選択される。
一実施形態では、抗2型糖尿病療法は、限定はされないが、メトホルミン、インスリン、グリメピリド、グリブライド、グリピザイドなどのスルホニル尿素、プランジン、スターリックスなどのメグリチニド、ロシグリタゾン、ピオグリタゾンなどのチアゾリジンジオン、シタグリプチン、サキサグリプチン、リナグリプチン、アログリプチンなどのDPP-4阻害剤、エキセナチド、リラグルチド、リキセナチド、アルビグルチド、デュラグルチドなどのGLP-1受容体アゴニスト、フォルキシーガ、インボカナ、ジャディアンスなどのSGLT2阻害剤から選択される。
別の態様では、本発明は、候補療法の臨床試験のためにヒト被験者の群を階層化するための方法を提供し、方法が、本発明の方法を使用して、被験者が冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病を発症する個々のリスクを評価することと、評価の結果を使用して、療法に反応する可能性がより高い被験者を選択することとを含む。
また、2つ以上の核酸を増幅するための少なくとも2組のプライマーを備えるキットも提供し、2つ以上の核酸が、表1~表4のいずれか1つ、または表1、表3、および表4もしくは表1および表2などそれらの任意の組み合わせから選択される多型、あるいはその1つ以上と連鎖不平衡にある一塩基多型を含む。
さらなる態様では、2つ以上の核酸にハイブリダイズするための少なくとも2組のプローブを備える遺伝子アレイが提供され、2つ以上の核酸が、表1~表4のいずれか1つ、または表1、表3、および表4もしくは表1および表2などそれらの任意の組み合わせから選択される多型、あるいはその1つ以上と連鎖不平衡にある一塩基多型を含む。
一態様では、本発明は、ヒト被験者が冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病を発症するリスクを評価するためのコンピュータ実装方法を提供し、方法が、プロセッサおよびメモリを備えるコンピューティングシステムにおいて動作可能であり、方法は、
ヒト被験者の遺伝的リスクデータを受信することであって、遺伝的リスクデータが、本発明の方法によって取得された、受信することと、
ヒト被験者が冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病を発症するリスクを取得するために、データを処理することと、
ヒト被験者が冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病を発症するリスクを出力することと
を含む。
ヒト被験者の遺伝的リスクデータを受信することであって、遺伝的リスクデータが、本発明の方法によって取得された、受信することと、
ヒト被験者が冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病を発症するリスクを取得するために、データを処理することと、
ヒト被験者が冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病を発症するリスクを出力することと
を含む。
さらなる態様では、本発明は、ヒト被験者が冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病を発症するリスクを評価するためのコンピュータ実装方法を提供し、方法が、プロセッサおよびメモリを備えるコンピューティングシステムにおいて動作可能であり、方法は、
ヒト被験者の臨床的リスクデータおよび遺伝的リスクデータを受信することであって、臨床的リスクデータおよび遺伝的リスクデータが、本発明の方法によって取得された、受信することと、
ヒト被験者が冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病を発症するリスクを取得するために、臨床的リスクデータと遺伝的リスクデータと組み合わせるようにデータを処理することと、
ヒト被験者が冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病を発症するリスクを出力することと
を含む。
ヒト被験者の臨床的リスクデータおよび遺伝的リスクデータを受信することであって、臨床的リスクデータおよび遺伝的リスクデータが、本発明の方法によって取得された、受信することと、
ヒト被験者が冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病を発症するリスクを取得するために、臨床的リスクデータと遺伝的リスクデータと組み合わせるようにデータを処理することと、
ヒト被験者が冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病を発症するリスクを出力することと
を含む。
別の態様では、本発明は、ヒト被験者が冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病を発症するリスクを評価するためのシステムを提供し、
本発明の方法を使用して、ヒト被験者の遺伝的リスク評価を行うためのシステム命令と、
ヒト被験者が冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病を発症するリスクを取得するためのシステム命令と
を含む。
本発明の方法を使用して、ヒト被験者の遺伝的リスク評価を行うためのシステム命令と、
ヒト被験者が冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病を発症するリスクを取得するためのシステム命令と
を含む。
別の態様では、本発明は、ヒト被験者が冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病を発症するリスクを評価するためのシステムを提供し、
本発明の方法を使用して、ヒト被験者の臨床的リスク評価および遺伝的リスク評価を行うためのシステム命令と、
ヒト被験者が冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病を発症するリスクを取得するために、臨床的リスク評価と遺伝的リスク評価とを組み合わせるためのシステム命令と
を含む。
本発明の方法を使用して、ヒト被験者の臨床的リスク評価および遺伝的リスク評価を行うためのシステム命令と、
ヒト被験者が冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病を発症するリスクを取得するために、臨床的リスク評価と遺伝的リスク評価とを組み合わせるためのシステム命令と
を含む。
一実施形態では、被験者のリスクデータは、コンピューティングシステムに結合されたユーザインターフェースから受信される。別の実施形態では、被験者のリスクデータは、ワイヤレス通信ネットワークを介してリモートデバイスから受信される。別の実施形態では、ユーザインターフェースまたはリモートデバイスは、SNPアレイプラットフォームである。別の実施形態では、出力することは、コンピューティングシステムに結合されたユーザインターフェースに情報を出力することを含む。別の実施形態では、出力することは、ワイヤレス通信ネットワークを介してリモートデバイスに情報を送信することを含む。
本明細書における任意の実施形態は、特に明記しない限り、任意の他の実施形態に準用されると解釈されるものとする。
本発明は、例示のみを目的とする本明細書に記載の特定の実施形態によって範囲が限定されるものではない。機能的に等価な生成物、組成物、および方法は、本明細書に記載されるように、明らかに本発明の範囲内である。
本明細書全体を通して、特に明記しない限り、または文脈が別段必要としない限り、単一のステップ、組成物、ステップ群または組成物群への言及は、それらのステップ、組成物、ステップ群または組成物群の1つおよび複数(すなわち、1つ以上)を包含すると見なされるものとする。
以下の非限定的な実施例によって、および添付の図面を参照して、本発明を以下で説明する。
一般的な技術および選択された定義
特に定義しない限り、本明細書で使用されるすべての技術用語および科学用語は、当業者によって一般に理解されるのと同じ意味を有すると見なされるものとする(例えば、冠動脈疾患、心房細動、および2型糖尿病分析、治療および予防、分子遺伝学、バイオインフォマティクスおよび生化学)。
特に定義しない限り、本明細書で使用されるすべての技術用語および科学用語は、当業者によって一般に理解されるのと同じ意味を有すると見なされるものとする(例えば、冠動脈疾患、心房細動、および2型糖尿病分析、治療および予防、分子遺伝学、バイオインフォマティクスおよび生化学)。
特に明記しない限り、本開示において利用される分子的および統計的技術は、当業者に周知の標準的な手順である。このような技術は、以下のような文献中に記載され説明されている。J. Perbal, A Practical Guide to Molecular Cloning, John Wiley and Sons (1984), J. Sambrook et al.,Molecular Cloning:A Laboratory Manual, Cold Spring Harbour Laboratory Press (1989), T.A.Brown (editor), Essential Molecular Biology:A Practical Approach, Volumes 1 and 2, IRL Press (1991), D.M.Glover and B.D.Hames (editors), DNA Cloning:A Practical Approach, Volumes 1-4, IRL Press (1995 and 1996), and F.M.Ausubel et al.(editors), Current Protocols in Molecular Biology, Greene Pub.Associates and Wiley-Interscience (1988, including all updates until present), Ed Harlow and David Lane (editors) Antibodies:A Laboratory Manual, Cold Spring Harbour Laboratory, (1988), and J.E.Coligan et al.(editors) Current Protocols in Immunology, John Wiley & Sons (including all updates until present)。
本開示は、特定の実施形態に限定されるものではなく、当然、様々なものがあり得ることを理解されたい。本明細書で使用される用語は、特定の実施形態を説明することのみを目的とし、限定することを意図しないことも理解されたい。本明細書および添付の特許請求の範囲で使用される場合、単数形の用語ならびに「a」、「an」、および「the」などの単数形の形式は、明確に他の意味が示唆されていない限り、任意選択で複数の指示語を含む。したがって、例えば、「プローブ」への言及は、任意選択で複数のプローブ分子を含み、同様に、文脈に応じて、「核酸」という用語の使用は、任意選択で、実際問題として、その核酸分子の多くのコピーを含む。
本明細書で使用される場合、「約」という用語は、反対の記載がない限り、指定された値の+/-10%、より好ましくは+/-5%、より好ましくは+/-1%を指す。
「および/または」という用語は、例えば、「Xおよび/またはY」は、「XおよびY」または「XまたはY」のいずれかを意味すると理解されるものとし、両方の意味またはいずれかの意味に対する明示的な裏付けを提供すると見なされるものとする。
本明細書で使用するとき、「冠状動脈疾患」という用語は、通常、動脈の内壁上のコレステロールおよび脂肪沈着物(プラークと呼ばれる)の蓄積による動脈の硬化または閉塞によって引き起こされる、心臓への血流を制限する冠状動脈の狭窄または閉塞を指す。症状には、限定はされないが、狭心症、冷汗、めまい、ふらつき、吐き気または消化不良感、頸部痛、特に活動による息切れ、および睡眠障害がある。冠動脈疾患は、当技術分野では「冠動脈心疾患」および「アテローム性動脈硬化性心疾患」としても知られている。
本明細書で使用するとき、「心房細動」という用語は、心臓の2つの上室が混沌とした電気信号を経験するときに生じる不規則な、典型的には急速な心拍数を指す。その結果、心拍リズムが速く不規則になる。心房細動における心拍数は、一般に、100~175拍/分の範囲である。症状には、限定はされないが、全身倦怠感、急速で不規則な心拍、胸部の動悸または鼓動、めまい、息切れおよび不安感、脱力感、失神または錯乱、ならびに運動時の疲労がある。
本明細書で使用される場合、「2型糖尿病」またはT2Dという用語は、身体が血糖(グルコース)を処理する方法に影響を及ぼす慢性状態を指す。2型糖尿病では、身体は、十分なインスリンを生成しないか、またはインスリンに抵抗する。2型糖尿病の症状には、口渇の増加、頻尿、空腹感、疲労感、および視力低下などがある。場合によっては、症状がない場合もある。
「多型」は、可変性のある遺伝子座であり、すなわち、集団内で、多型におけるヌクレオチド配列は、2つ以上のバージョンまたはアレルを有する。多型の一例は、「一塩基多型」であり、これは、ゲノム中の一塩基位置における多型である(指定された位置におけるヌクレオチドは、個体または集団間で異なる)。
本明細書で使用される場合、「SNP」または「一塩基多型」という用語は、個体間の遺伝的変異、例えば、生物のDNA中の単一の窒素含有塩基位置が可変であることを指す。本明細書で使用される場合、「SNPs」は、複数のSNPである。当然、本明細書においてDNAを指す場合、そのような言及は、アンプリコン、そのRNA転写物などのDNAの誘導体を含み得る。
「アレル」という用語は、特定の遺伝子座で生じるかもしくは符号化される2つ以上の異なるヌクレオチド配列、またはそのような遺伝子座によって符号化される2つ以上の異なるポリペプチド配列のうちの1つを指す。例えば、第1のアレルは、1つの染色体上に生じ、一方、第2のアレルは、第2の相同染色体上に生じ得、例えば、ヘテロ接合個体の異なる染色体について、または集団中の異なるホモ接合個体もしくはヘテロ接合個体間で生じる。アレルが形質と結びついている場合、およびアレルの存在が、形質または形質形態がアレルを含む個体において生じることを示す指標である場合、アレルは、形質と「正に」相関する。アレルが形質と結びついている場合、およびアレルの存在が、そのアレルを含む個体において形質または形質形態が生じないことを示す指標である場合、アレルは、形質と「負に」相関する。「リスクアレル」という用語は、本開示の文脈において、冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病に対する感受性に対する遺伝的傾向を示すアレルを指すために使用される。被験者は、特定のリスクアレルについてホモ接合性、ヘテロ接合性、またはヌルであり得る。
マーカー多型またはアレルは、それが表現型に統計的に(正または負に)関連し得る場合、特定の表現型(冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病感受性など)と「相関する」または「関連する」。多型またはアレルが統計的に関連しているかどうかを決定するための方法は、当業者に既知である。すなわち、特定の多型は、対照集団(例えば、それぞれ、冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病患者を有さない個体)よりも、症例集団(例えば、冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病患者)においてより一般的に生じる。この相関は、多くの場合、本来は因果関係があると推測されるが、そうである必要はなく、表現型の根底にある形質の遺伝子座との単純な遺伝的連鎖(関連)があれば、相関/関連が生じるのには十分である。
「連鎖不平衡」(LD)という語句は、2つの隣接する多型遺伝子型間の統計的相関を説明するために使用される。典型的には、LDは、配偶子間のハーディーワインベルグ平衡(統計的独立性)を仮定して、2つの遺伝子座における無作為配偶子のアレル間の相関を指す。LDは、Lewontinの関連性パラメータ(D’)またはPearson相関係数(r)のいずれかで定量化される(DevlinおよびRisch、1995)。LD値が1である2つの遺伝子座は、完全なLDにあると言われる。一方、LD値が0である2つの遺伝子座は連鎖平衡状態にあると呼ばれる。連鎖不平衡は、ハプロタイプ頻度の推定のための期待値最大化アルゴリズム(EM)の適用後に計算される(SlatkinおよびExcoffier、1996)。隣接する遺伝子型/遺伝子座についての本開示によるLD値は、0.5を超える、より好ましくは0.6を超える、さらにより好ましくは0.7を超える、好ましくは0.8を超える、より好ましくは0.9を超える、理想的には約1.0の値が選択される。本明細書に記載される本開示のSNPと連鎖不平衡にあるSNPの多くは、0.9または1のLD値を有する。
当業者が本開示のSNPと連鎖不平衡にあるSNPを容易に特定することができる別の方法は、2つの遺伝子座についてのLODスコアを決定することである。LODは、「対数オッズ」を表し、すなわち、2つの遺伝子、または遺伝子および疾患遺伝子が、染色体上で互いに近くに位置し、したがって、遺伝する可能性が高いかどうかの統計的推定値である。約2~3以上のLODスコアは、一般に、2つの遺伝子が染色体上で互いに近接して位置することを意味すると理解される。したがって、一実施形態では、隣接する遺伝子型/遺伝子座についての本開示によるLOD値は、少なくとも2を超える、少なくとも3を超える、少なくとも4を超える、少なくとも5を超える、少なくとも6を超える、少なくとも7を超える、少なくとも8を超える、少なくとも9を超える、少なくとも10を超える、少なくとも20を超える、少なくとも30を超える、少なくとも40を超える、少なくとも50を超える値が選択される。
別の実施形態では、本開示のSNPと連鎖不平衡にあるSNPは、約20センチモルガン(cM)以下の特定の遺伝子組換え距離を有することができる。例えば、15cM以下、10cM以下、9cM以下、8cM以下、7cM以下、6cM以下、5cM以下、4cM以下、3cM以下、2cM以下、1cM以下、0.75cM以下、0.5cM以下、0.25cM以下、または0.1cM以下である。例えば、単一の染色体セグメント内の2つの連結された遺伝子座は、約20%、約19%、約18%、約17%、約16%、約15%、約14%、約13%、約12%、約11%、約10%、約9%、約8%、約7%、約6%、約5%、約4%、約3%、約2%、約1%、約0.75%、約0.5%、約0.25%、または約0.1%以下の頻度で、減数分裂中に互いに組換えを受け得る。
別の実施形態では、本開示のSNPと連鎖不平衡にあるSNPは、互いに少なくとも100kb(局所組換え率に応じて、ヒトにおいて約0.1cMに相関する)、少なくとも50kb、少なくとも20kb以下の範囲内である。
特定のSNPについての代理マーカーの特定のための1つの例示的なアプローチは、標的SNPを囲むSNPが連鎖不平衡にあり、したがって疾患感受性についての情報を提供することができると推定する単純な戦略を伴う。したがって、代替マーカー候補の選択に適していることが科学コミュニティで見出されている特定の基準を満たすSNPを検索することによって、HAPMAPなどの公的に利用可能なデータベースから代替マーカーを特定することができる可能性がある。
「アレル頻度」は、個体内、系統内または系統の集団内において、アレルが遺伝子座に存在する頻度(割合またはパーセンテージ)を指す。例えば、アレル「A」について、遺伝子型「AA」、「Aa」、または「aa」の二倍体個体は、それぞれ1.0、0.5、または0.0のアレル頻度を有する。ある系統または集団(例えば、症例または対照)内のアレル頻度を、その系統または集団からの個体の試料のアレル頻度を平均することによって推定することができる。同様に、集団を構成する系統のアレル頻度を平均することによって、系統の集団内のアレル頻度を計算することができる。
一実施形態では、「アレル頻度」という用語は、マイナーアレル頻度(MAF)を定義するために使用される。MAFは、所与の集団において少なくとも共通のアレルが生じる頻度を指す。
個体が、所与の遺伝子座に1つのタイプのアレルのみを有する場合、個体は「ホモ接合性」である(例えば、二倍体個体は、2つの相同染色体の各々について、遺伝子座に同じアレルのコピーを有する)。2つ以上のアレル型が所与の遺伝子座に存在する場合、個体は「ヘテロ接合性」である(例えば、2つの異なるアレルの各々1つのコピーを有する二倍体個体)。「均一性」という用語は、ある群のメンバーが1つ以上の特定の遺伝子座において同じ遺伝子型を有することを示す。これに対して、「不均一性」という用語は、群内の個体が1つ以上の特定の遺伝子座において遺伝子型が異なることを示すために使用される。
「遺伝子座」は、染色体の位置または領域である。例えば、多型遺伝子座は、多型核酸、形質決定因子、遺伝子、またはマーカーが位置する位置または領域である。さらなる例において、「遺伝子座」は、ある種のゲノムにおいて、特定の遺伝子が見出され得る特定の染色体位置(領域)である。
「マーカー」、「分子マーカー」または「マーカー核酸」は、遺伝子座または連結遺伝子座を特定する際に参照点として使用されるヌクレオチド配列またはその符号化された産物(例えば、タンパク質)を指す。マーカーは、ゲノムヌクレオチド配列から、または発現したヌクレオチド配列(例えば、RNA、nRNA、mRNA、cDNAなどから)から、または符号化されたポリペプチドから導出することができる。この用語はまた、マーカー配列に相補的な核酸配列、または、例えばマーカー配列を増幅することができるプローブまたはプライマー対として使用される核酸など、マーカー配列に隣接する核酸配列を指す。「マーカープローブ」は、マーカー遺伝子座の存在を特定するために使用することができる核酸配列または分子、例えばマーカー遺伝子座配列に相補的な核酸プローブである。核酸は、例えば、ワトソンクリックの塩基対合規則に従って、溶液中で特異的にハイブリダイズする場合、「相補的」である。「マーカー遺伝子座」は、例えば、表現型形質の集団変異を符号化するかまたはそれに寄与する連鎖または相関遺伝子座など、第2の連鎖遺伝子座の存在を追跡するために使用することができる遺伝子座である。例えば、マーカー遺伝子座は、マーカー遺伝子座に遺伝的または物理的に連結されている定量的形質遺伝子座(QTL)などの遺伝子座におけるアレルの分離を監視するために使用することができる。したがって、「マーカーアレル」、あるいは「マーカー遺伝子座のアレル」は、マーカー遺伝子座について多型である集団において、マーカー遺伝子座において見出される複数の多型ヌクレオチド配列のうちの1つである。
一実施形態では、本開示は、対象の表現型、例えば、冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病と相関するマーカー遺伝子座を提供する。特定されたマーカーの各々は、遺伝的要素、例えば、関連する表現型に寄与するQTLに対して、物理的および遺伝的に極めて近接している(物理的および/または遺伝的連鎖をもたらす)と予想される。集団のメンバー間の遺伝子多型に対応するマーカーは、当技術分野で十分に確立された方法によって検出することができる。これらには、例えば、PCRに基づく配列特異的増幅法、制限断片長多型(RFLP)の検出、アイソザイムマーカーの検出、アレル特異的ハイブリダイゼーション(ASH)の検出、一塩基伸長の検出、ゲノムの増幅された可変配列の検出、自己持続配列複製の検出、単純配列反復(SSR)の検出、一塩基多型(SNP)の検出、または増幅断片長多型(AFLP)の検出が含まれる。
核酸増幅の文脈における「増幅する」という用語は、選択された核酸(またはその転写された形態)のさらなるコピーが生成される任意のプロセスである。典型的な増幅方法には、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)を含む様々なポリメラーゼに基づく複製法、リガーゼ連鎖反応(LCR)などのリガーゼ媒介方法、およびRNAポリメラーゼに基づく増幅(例えば、転写による)法がある。
「アンプリコン」は、増幅された核酸、例えば、任意の利用可能な増幅方法(例えば、PCR、LCR、転写など)によって鋳型核酸を増幅することによって生成される核酸である。
指定された核酸は、それが所与の核酸の配列を使用して構築された場合、または指定された核酸が所与の核酸を使用して構築された場合、所与の核酸「に由来する」。
「遺伝子」は、1つ以上の発現分子、例えば、RNAまたはポリペプチドを一緒に符号化する、ゲノム中のヌクレオチドの1つ以上の配列である。遺伝子は、RNAに転写され、次いでポリペプチド配列に翻訳され得るコーディング配列を含む場合があり、遺伝子の複製または発現を補助する関連構造または調節配列を含む場合がある。
「遺伝子型」は、1つ以上の遺伝子座における個体(または個体群)の遺伝的構成である。遺伝子型は、個体の1つ以上の既知の遺伝子座のアレル、典型的には、その親から遺伝したアレルの編集物によって定義される。
「ハプロタイプ」は、単一のDNA鎖上の複数の遺伝子座における個体の遺伝子型である。典型的には、ハプロタイプによって記述される遺伝子座は、物理的および遺伝的に連結され、すなわち、同じ染色体鎖上にある。
マーカー、プローブ、またはプライマーの「セット」は、共通の目的(例えば、個人が冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病を発症するリスクを評価すること)のために使用される、マーカープローブ、プライマー、またはそれらに由来するデータの集合または群を指す。しばしば、マーカー、プローブ、もしくはプライマーに対応するか、またはそれらの使用に由来するデータは、電子媒体に記憶される。セットの各メンバーは、指定された目的に関して有用性を有するが、セットから選択された個々のマーカー、ならびにマーカーのすべてではないが一部を含むサブセットも、指定された目的を達成するのに有効である。
上記の多型および遺伝子、ならびに対応するマーカープローブ、アンプリコン、またはプライマーは、本明細書の任意のシステムにおいて、物理的核酸の形態で、または核酸の配列情報を含むシステム命令の形態で具現化することができる。例えば、システムは、本明細書に記載の遺伝子または多型に対応する(またはその一部を増幅する)プライマーまたはアンプリコンを含むことができる。上記の方法と同様に、マーカープローブまたはプライマーのセットは、任意選択で、複数の前記遺伝子または遺伝子座における複数の多型を検出する。したがって、例えば、マーカープローブまたはプライマーのセットは、これらの遺伝子のそれぞれにおける少なくとも1つの多型、または本明細書で定義される任意の他の多型、遺伝子もしくは遺伝子座を検出する。任意のそのようなプローブまたはプライマーは、任意のそのような多型もしくは遺伝子のヌクレオチド配列、またはその相補的核酸、またはその転写産物(例えば、例えば、転写またはスプライシングによってゲノム配列から生成されるnRNAまたはmRNA形態)を含み得る。
本明細書で使用するとき、「受信者動作特性曲線」は、二値分類システムのその識別閾値が変化するときの感度対(1-特異度)のグラフプロットを指す。ROCはまた、真陽性の割合(TPR=真陽性率)対偽陽性の割合(FPR=偽陽性率)をプロットすることによって等価的に表すことができる。基準の変化に伴う2つの動作特性(TPRおよびFPR)の比較であるので、相対動作特性曲線としても知られている。ROC分析は、コストコンテキストまたはクラス分布から独立して(および指定する前に)、おそらく最適なモデルを選択し、準最適モデルを廃棄するためのツールを提供する。本開示の文脈において使用する方法は、当業者には明らかであろう。
本明細書で使用される場合、「遺伝的リスク評価と臨床的リスク評価とを組み合わせてリスクを得る」という用語は、2つの評価の結果に依存する任意の適切な数学的分析を指す。例えば、臨床的リスク評価および遺伝的リスク評価の結果を加算することができ、より好ましくは乗算することができる。
本明細書で使用される場合、「冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病の定期的なスクリーニング」および「より頻繁なスクリーニング」という用語は、相対的用語であり、冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病を発症する特定されたリスクを有さない被験者に推奨されるスクリーニングのレベルとの比較に基づく。
遺伝的リスク評価
一実施形態では、本開示の方法は、遺伝的リスク評価を行うことによって、被験者が冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病を発症するリスクを評価することに関する。
一実施形態では、本開示の方法は、遺伝的リスク評価を行うことによって、被験者が冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病を発症するリスクを評価することに関する。
遺伝的リスク評価は、一塩基多型について1つ以上の遺伝子座における被験者の遺伝子型を分析することによって行われる。
本発明は、ヒト被験者が冠動脈疾患を発症するリスクを評価するための方法を提供し、方法が、ヒト被験者の遺伝的リスク評価を行うことを含み、遺伝的リスク評価が、ヒト被験者に由来する生体試料において、冠動脈疾患を発症するリスクに関連する少なくとも1つの多型の存在を検出することを伴い、少なくとも1つの多型が、表1から選択されるか、またはその1つ以上と連鎖不平衡にある一塩基多型である。一実施形態では、方法は、表1に提供される多型のうちの少なくとも2個、少なくとも3個、少なくとも4個、少なくとも5個、少なくとも6個、少なくとも7個、少なくとも8個、少なくとも9個、少なくとも10個、少なくとも20個、少なくとも50個、少なくとも100個、少なくとも150個、少なくとも200個、少なくとも250個、少なくとも300個、少なくとも350個、少なくとも400個、少なくとも450個、少なくとも500個、少なくとも550個、少なくとも600個、少なくとも650個、少なくとも700個、少なくとも750個、少なくとも800個、少なくとも825個、少なくとも850個、もしくはすべて、またはその1つ以上と連鎖不平衡にある一塩基多型の存在を検出することを含む。実施形態では、方法は、表1に提供される多型の各々を検出することを含む。
本発明は、ヒト被験者が冠動脈疾患を発症するリスクを評価するための方法も提供し、方法が、ヒト被験者の遺伝的リスク評価を行うことを含み、遺伝的リスク評価が、ヒト被験者に由来する生体試料において、冠動脈疾患を発症するリスクに関連する少なくとも2つの多型の存在を検出することを伴い、少なくとも1つの多型が、表2から選択されるか、またはその1つ以上と連鎖不平衡にある一塩基多型である。一実施形態では、方法は、表2に提供される多型のうちの少なくとも2個、少なくとも3個、少なくとも4個、少なくとも5個、少なくとも6個、少なくとも7個、少なくとも8個、少なくとも9個、少なくとも10個、少なくとも20個、少なくとも50個、少なくとも100個、少なくとも125個、もしくはすべて、またはその1つ以上と連鎖不平衡にある一塩基多型の存在を検出することを含む。一実施形態では、方法は、表2に提供される多型の各々を検出することを含む。
本発明は、ヒト被験者が冠動脈疾患を発症するリスクを評価するための方法も提供し、方法が、ヒト被験者の遺伝的リスク評価を行うことを含み、遺伝的リスク評価が、ヒト被験者に由来する生体試料において、冠動脈疾患を発症するリスクに関連する少なくとも2つの多型の存在を検出することを伴い、少なくとも1つの多型が、表1および/もしくは表2から選択されるか、またはその1つ以上と連鎖不平衡にある一塩基多型である。一実施形態では、方法は、表1および表2に提供される多型の各々を検出することを含む。
本発明は、ヒト被験者が心房細動を発症するリスクを評価するための方法も提供し、方法が、ヒト被験者の遺伝的リスク評価を行うことを含み、遺伝的リスク評価が、ヒト被験者に由来する生体試料において、心房細動を発症するリスクに関連する少なくとも1つの多型の存在を検出することを伴い、少なくとも1つの多型が、表3から選択されるか、またはその1つ以上と連鎖不平衡にある一塩基多型である。一実施形態では、方法は、表3に提供される多型のうちの少なくとも2個、少なくとも3個、少なくとも4個、少なくとも5個、少なくとも6個、少なくとも7個、少なくとも8個、少なくとも9個、少なくとも10個、少なくとも20個、少なくとも50個、少なくとも100個、少なくとも125個、少なくとも150個、少なくとも175個、少なくとも200個、少なくとも225個、少なくとも250個、もしくはすべて、またはその1つ以上と連鎖不平衡にある一塩基多型の存在を検出することを含む。一実施形態では、方法は、表3に提供される多型の各々を検出することを含む。
本発明は、ヒト被験者が2型糖尿病を発症するリスクを評価するための方法をさらに提供し、方法が、ヒト被験者の遺伝的リスク評価を行うことを含み、遺伝的リスク評価が、ヒト被験者に由来する生体試料において、2型糖尿病を発症するリスクに関連する少なくとも1つの多型の存在を検出することを伴い、少なくとも1つの多型が、表4から選択されるか、またはその1つ以上と連鎖不平衡にある一塩基多型である。一実施形態では、方法は、表4に提供される多型のうちの少なくとも2個、少なくとも3個、少なくとも4個、少なくとも5個、少なくとも6個、少なくとも7個、少なくとも8個、少なくとも9個、少なくとも10個、少なくとも20個、少なくとも30個、少なくとも40個、少なくとも50個、少なくとも60個、少なくとも70個、少なくとも80個、少なくとも85個、もしくはすべて、またはその1つ以上と連鎖不平衡にある一塩基多型の存在を検出することを含む。一実施形態では、方法は、表4に提供される多型の各々を検出することを含む。
当業者であれば理解するように、冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病を発症するリスクを増加させる各SNPは、冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病との関連のオッズ比がそれぞれ1.0を超える。さらに、冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病を発症するリスクを低減する各SNPは、冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病との関連のオッズ比がそれぞれ1.0未満である。一実施形態では、多型のいずれも、冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病との関連のオッズ比が3を超えない、または4を超えない。
一例では、表1、表2、表3、または表4から選択される一塩基多型のうちの1つ以上と連鎖不平衡にある一塩基多型は、少なくとも0.5、少なくとも0.6、少なくとも0.7、少なくとも0.8のLD値を有する。別の例では、連鎖不平衡にある一塩基多型は、少なくとも0.9のLD値を有する。別の例では、連鎖不平衡にある一塩基多型は、少なくとも1のLD値を有する。
一実施形態では、評価されるSNPの数は、ネット再分類指数(NRI)(Pencina et al.,2008)を使用して計算されたリスク予測におけるネット再分類改善に基づく。一実施形態では、本開示の方法のネット再分類改善は、0.01を超える。
さらなる実施形態では、本開示の方法のネット再分類改善度は、0.05を超える。さらに別の実施形態では、本開示の方法のネット再分類改善度は、0.1を超える。
さらなる実施形態において、本明細書に具体的に記載されるものとの連鎖不平衡における変異体は、当業者によって容易に特定される。r2>0.8およびD’>0.8に連結された変異体など、本明細書に具体的に言及されるものとの強力な連鎖不平衡に存在する変異体も、本明細書に具体的に記述される変異体の代理またはプロキシマーカー変異体と見なされるのに十分な正の連鎖不平衡に存在すると見なされる。当業者は、遺伝を評価することができる。
複合SNP相対リスク「遺伝的リスク」の計算
個人の「遺伝的リスク」は、複数の遺伝子座における個人の遺伝子型の加重和として定義することができる。言い換えれば、それらは、候補SNPのセットにわたるリスクアレルの線形結合である。例えば、個人iのPRSは、以下のように計算することができる。
PRSi=B1xi1+B2xi2+…+Bjxij+…+Bpxip…(1)
式中、xij∈{0,1,2,3}は、リスクアレル数、βjはSNPj=1;:::;pの重みである。
個人の「遺伝的リスク」は、複数の遺伝子座における個人の遺伝子型の加重和として定義することができる。言い換えれば、それらは、候補SNPのセットにわたるリスクアレルの線形結合である。例えば、個人iのPRSは、以下のように計算することができる。
PRSi=B1xi1+B2xi2+…+Bjxij+…+Bpxip…(1)
式中、xij∈{0,1,2,3}は、リスクアレル数、βjはSNPj=1;:::;pの重みである。
PRSは以下のようにも表すことができる。PRS=Σ(リスクアレル数×β係数)
一実施形態では、多遺伝子リスクスコア(PRS)を構築するための重要なステップは、どのSNPを含めるか、およびその効果をどのように重み付けするかを決定することである。一実施形態では、maxCT法およびSCT法(Prive et al .,2019)が使用される。これらの方法は、クランピングおよび閾値化に基づく。クランピングおよび閾値化の目的は、PRSにおいて最も重要なSNPを維持しながら、相関するSNPを除去することである。これを行うために、相関閾値(r2)、クランピングウィンドウサイズ(kb)、およびp値有意閾値(p)を含むハイパーパラメータの範囲の値が決定される。これらのハイパーパラメータ値の異なる選択は、一般に含めるSNPの異なるセクションを与える。重みについては、外部の公表されたGWASから報告されたGWAS係数(すなわち、回帰係数または対数オッズ比)を使用することができる。maxCTおよびSCT手順の中核となる考え方は、異なるハイパーパラメータ値のセットを選択し、これらの値の各組み合わせについてPRSを計算することである。
これは、通常、大量のPRSを作成し、例えば、典型的なGWASではPRSの約100,000個のベクトルを作成する。これらのRPSを構築した後、最終的なPRSを作成するための2つのアプローチがある。maxCTでは、最も強い予測性能(例えば、最大AUC)を有するPRSが最終PRSとして選択される。SCTでは、ペナルティ付きロジスティック回帰モデル、例えば、一般的なlasso手順によるPRSが組み合わされる。SCTの結果はPRSの線形結合であり、ここでも各PRSは変異体の線形結合であるので、最終的なPRSは依然として(1)の形態を有し、これはSNPの効果サイズを取得し、予測に使用することができることを意味する。
別の例では、次いで、対数加算リスクモデルを使用して、希少疾患モデルの下で、1、OR、およびOR2の相対リスク値を有する単一のSNPについて3つの遺伝子型AA、AB、およびBBを定義することができ、ORは、高リスクアレルB対低リスクアレルAについて以前に報告された疾患オッズ比である。Bアレルが頻度(p)を有する場合、これらの遺伝子型は、ハーディーワインベルグ平衡を仮定して、(1-p)2、2p(1-p)、およびp2の集団頻度を有する。次いで、各SNPについての遺伝子型相対リスク値を、これらの頻度に基づいて、集団における平均相対リスクが1であるようにスケーリングすることができる。具体的には、スケーリングされていない母集団平均相対リスクを考えると、以下のようになる。
(μ)=(1-p)2+2p(1-p)OR+p2OR2
AA、AB、およびBB遺伝子型には、調整されたリスク値1/μ、OR/μ、およびOR2/μが使用される。欠落した遺伝子型には相対リスク1が割り当てられる。以下の式を使用して遺伝的リスクを定義することができる。
SNP1×SNP2×SNP3×SNP4×SNP5×SNP6×SNP7,×SNP8など。
(μ)=(1-p)2+2p(1-p)OR+p2OR2
AA、AB、およびBB遺伝子型には、調整されたリスク値1/μ、OR/μ、およびOR2/μが使用される。欠落した遺伝子型には相対リスク1が割り当てられる。以下の式を使用して遺伝的リスクを定義することができる。
SNP1×SNP2×SNP3×SNP4×SNP5×SNP6×SNP7,×SNP8など。
同様の計算を、非SNP多型についても行うことができる。
複合SNPリスクを計算するための代替方法は、Mavaddat et al.(2015)に記載されている。この例では、以下の式が使用される。
PRS=β1x1+β2x2+…βκxκ+βnxn
式中、βκは、SNPκについてのマイナーアレルに関連する冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病のアレルあたりの対数オッズ比(OR)、xκは、同じSNPについてのアレルの数(0、1または2)、nはSNPの総数、PRSは多遺伝子性リスクスコア(複合SNPリスクとも呼ばれ得る)である。
PRS=β1x1+β2x2+…βκxκ+βnxn
式中、βκは、SNPκについてのマイナーアレルに関連する冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病のアレルあたりの対数オッズ比(OR)、xκは、同じSNPについてのアレルの数(0、1または2)、nはSNPの総数、PRSは多遺伝子性リスクスコア(複合SNPリスクとも呼ばれ得る)である。
ヒト被験者が冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病を発症する「リスク」は、必要に応じて、相対リスク(またはリスク比)または絶対リスクとして提供され得ることが想定される。
一実施形態では、遺伝子リスク評価は、ヒト被験者が冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病を発症する「相対リスク」を取得する。特定の特性(または曝露)を有する個人における疾患の発生率を、特性を有さない個人における疾患の発生率で割ったものとして測定される相対リスク(またはリスク比)は、その特定の曝露がリスクを増加させるか減少させるかを示す。相対リスクは、疾患に関連する特性を特定するのに有用であるが、リスク(発生率)の頻度が相殺されるため、それ自体はスクリーニングの決定を導くのに特に有用ではない。
別の実施形態では、遺伝子リスク評価は、ヒト被験者が冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病を発症する「絶対リスク」を取得する。絶対リスクは、ヒト被験者が指定された期間(例えば、5年、10年、15年、20年またはそれ以上)内に冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病を発症する数値的確率である。これは、単独で様々な危険因子を考慮しない限り、ヒト被験者が冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病を発症するリスクを反映する。
一実施形態では、1つ以上の閾値は、定期的な診断試験または予防療法の必要性などの特定の行動を決定するために設定される。例えば、本発明の方法を使用して決定されたスコアは、所定の閾値と比較され、スコアが閾値よりも高い場合、所定の行動をとることが推奨される。そのような閾値を設定する方法は、現在、当技術分野で広く使用されるようになっており、例えば、US20140018258に記載されている。
臨床的リスク評価
本開示の方法は、被験者の臨床的リスク評価を行うことを含むことができる。ヒト被験者が冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病を発症するリスクを取得するために、臨床的リスク評価の結果を遺伝的リスク評価と組み合わせることができる。
本開示の方法は、被験者の臨床的リスク評価を行うことを含むことができる。ヒト被験者が冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病を発症するリスクを取得するために、臨床的リスク評価の結果を遺伝的リスク評価と組み合わせることができる。
本開示において、任意の適切な臨床的リスク評価手順が使用され得る。好ましくは、臨床的リスク評価は、1つ以上の遺伝子座で被験者を遺伝子型決定することを伴わない。
一実施形態では、臨床的リスク評価手順は、年齢、性別、HDLコレステロール値(mmol/L)、LDLコレステロール値(mmol/L)、総コレステロール値、血圧(収縮期および/または拡張期(mm Hg))、喫煙状況、糖尿病の有無、高血圧薬、c反応性タンパク質レベル、被験者の母親または父親の心臓発作(60歳までになど)の有無、肥満度指数、民族性、貧困度、家族歴、慢性腎疾患の有無、および関節リウマチの有無のうちの1つ以上に関する情報を被験者から取得することを含む。
別の実施形態では、臨床的リスク評価手順は、年齢、性別、HDLコレステロール値(mmol/L)、LDLコレステロール値(mmol/L)、総コレステロール値、血圧(収縮期および拡張期(mm Hg))、喫煙状況、糖尿病の有無、および高血圧薬のうちの1つ以上に関する情報を被験者から取得することを含む。
別の実施形態では、臨床的リスク評価を行うことは、冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病を発症する絶対リスクを計算するモデルを使用する。例えば、冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病を発症する絶対リスクは、冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病のそれぞれの発生率を使用して、冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病以外の他の原因による死亡の競合リスクを考慮しながら計算することができる。一実施形態では、臨床的リスク評価は、冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病を発症する5年絶対リスクを提供する。別の実施形態では、臨床的リスク評価は、冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病を発症する10年絶対リスクを提供する。
臨床的リスク評価手順の例には、限定はされないが、フラミンガムスコア、レイノルズスコア、QRISKおよびCANRISK(糖尿病用)がある。好ましい実施形態では、臨床的リスク評価は、被験者のフラミンガムリスクスコアである。別の好ましい実施形態では、臨床的リスク評価は、米国心臓病学会プールコホート方程式(PCE)である。好ましい実施形態において、フラミンガムスコアは、心房細動、または2型糖尿病を発症するリスクを決定するために使用される。好ましい実施形態において、PCEは、冠動脈疾患を発症するリスクを決定するために使用される。
フラミンガムリスクスコアは、個人の10年心血管リスクを推定するために使用されるアルゴリズムである。フラミンガムリスクスコアは、冠動脈心疾患を発症する10年間のリスクを推定するために、フラミンガム心臓研究から取得されたデータに基づいて初めて開発された(Wilson et al.,1998)。10年間の心血管疾患リスクを評価するために、冠動脈心疾患に加えて、2008年フラミンガムリスクスコアの疾患のアウトカムとして、脳血管イベント、末梢動脈疾患、および心不全がその後追加された(D’Agostino et al.,2008)。フラミンガムリスクスコアはまた、心房細動および2型糖尿病を発症する有用な予測因子であることが示されている。
一実施形態では、女性の被験者では、フラミンガムリスクスコアは、以下のように決定される。
年齢:20~34歳:マイナス7点。35~39歳:マイナス3点。40~44歳:0点。45~49歳:3点。50~54歳:6点。55~59歳:8点。60~64歳:10点。65~69歳:12点。70~74歳:14点。75~79歳:16点。
総コレステロール、mg/dL:年齢20~39歳:160未満:0点。160~199:4点。200~239:8点。240~279:11点。280以上:13点。・年齢40~49歳:160未満:0点。160~199:3点。200~239:6点。240~279:8点。280以上:10点。・年齢50~59歳:160未満:0点。160~199:2点。200~239:4点。240~279:5点。280以上:7点。・年齢60~69歳:160未満:0点。160~199:1点。200~239:2点。240~279:3点。280以上:4点。・年齢70~79歳:160未満:0点。160~199:1点。200~239:1点。240~279:2点。280以上:2点。
喫煙者の場合:年齢20~39歳:9点。年齢40~49歳:7点。・年齢50~59歳:4点。・年齢60~69歳:2点。・年齢70~79歳:1点。
全員非喫煙者:0点。
HDLコレステロール、mg/dL:60以上:マイナス1点。50~59:0点。40~49:1点。40未満:2点。
収縮期血圧、mm Hg:未治療:120未満:0点。120~129:1点。130~139:2点。140~159:3点。160以上:4点。・治療済:120未満:0点。120~129:3点。130~139:4点。140~159:5点。160以上:6点。
10年リスク、%単位:点合計:9点未満:<1%。9~12点:1%。13~14点:2%。15点:3%。16点:4%。17点:5%。18点:6%。19点:8%。20点:11%。21=14%、22=17%、23=22%、24=27%、>25=30%超
年齢:20~34歳:マイナス7点。35~39歳:マイナス3点。40~44歳:0点。45~49歳:3点。50~54歳:6点。55~59歳:8点。60~64歳:10点。65~69歳:12点。70~74歳:14点。75~79歳:16点。
総コレステロール、mg/dL:年齢20~39歳:160未満:0点。160~199:4点。200~239:8点。240~279:11点。280以上:13点。・年齢40~49歳:160未満:0点。160~199:3点。200~239:6点。240~279:8点。280以上:10点。・年齢50~59歳:160未満:0点。160~199:2点。200~239:4点。240~279:5点。280以上:7点。・年齢60~69歳:160未満:0点。160~199:1点。200~239:2点。240~279:3点。280以上:4点。・年齢70~79歳:160未満:0点。160~199:1点。200~239:1点。240~279:2点。280以上:2点。
喫煙者の場合:年齢20~39歳:9点。年齢40~49歳:7点。・年齢50~59歳:4点。・年齢60~69歳:2点。・年齢70~79歳:1点。
全員非喫煙者:0点。
HDLコレステロール、mg/dL:60以上:マイナス1点。50~59:0点。40~49:1点。40未満:2点。
収縮期血圧、mm Hg:未治療:120未満:0点。120~129:1点。130~139:2点。140~159:3点。160以上:4点。・治療済:120未満:0点。120~129:3点。130~139:4点。140~159:5点。160以上:6点。
10年リスク、%単位:点合計:9点未満:<1%。9~12点:1%。13~14点:2%。15点:3%。16点:4%。17点:5%。18点:6%。19点:8%。20点:11%。21=14%、22=17%、23=22%、24=27%、>25=30%超
一実施形態では、男性の被験者では、フラミンガムリスクスコアは、以下のように決定される。
年齢:20~34歳:マイナス9点。35~39歳:マイナス4点。40~44歳:0点。45~49歳:3点。50~54歳:6点。55~59歳:8点。60~64歳:10点。65~69歳:11点。70~74歳:12点。75~79歳:13点。
総コレステロール、mg/dL:年齢20~39歳:160未満:0点。160~199:4点。200~239:7点。240~279:9点。280以上:11点。・年齢40~49歳:160未満:0点。160~199:3点。200~239:5点。240~279:6点。280以上:8点。・年齢50~59歳:160未満:0点。160~199:2点。200~239:3点。240~279:4点。280以上:5点。・年齢60~69歳:160未満:0点。160~199:1点。200~239:1点。240~279:2点。280以上:3点。・年齢70~79歳:160未満:0点。160~199:0点。200~239:0点。240~279:1点。280以上:1点。
喫煙者の場合:年齢20~39歳:8点。・年齢40~49歳:5点。・年齢50~59歳:3点。・年齢60~69歳:1点。・年齢70~79歳:1点。
全員非喫煙者:0点。
HDLコレステロール、mg/dL:60以上:マイナス1点。50~59:0点。40~49:1点。40未満:2点。
収縮期血圧、mm Hg:未治療:120未満:0点。120~129:0点。130~139:1点。140~159:1点。160以上:2点。・治療済:120未満:0点。120~129:1点。130~139:2点。140~159:2点。160以上:3点。
10年リスク、%単位:点合計:0点:<1%。1~4点:1%。5~6点:2%。7点:3%。8点:4%。9点:5%。10点:6%。11点:8%。12点:10%。13点:12%。14点:16%。15点:20%。16点:25%。17点以上:30%超。
年齢:20~34歳:マイナス9点。35~39歳:マイナス4点。40~44歳:0点。45~49歳:3点。50~54歳:6点。55~59歳:8点。60~64歳:10点。65~69歳:11点。70~74歳:12点。75~79歳:13点。
総コレステロール、mg/dL:年齢20~39歳:160未満:0点。160~199:4点。200~239:7点。240~279:9点。280以上:11点。・年齢40~49歳:160未満:0点。160~199:3点。200~239:5点。240~279:6点。280以上:8点。・年齢50~59歳:160未満:0点。160~199:2点。200~239:3点。240~279:4点。280以上:5点。・年齢60~69歳:160未満:0点。160~199:1点。200~239:1点。240~279:2点。280以上:3点。・年齢70~79歳:160未満:0点。160~199:0点。200~239:0点。240~279:1点。280以上:1点。
喫煙者の場合:年齢20~39歳:8点。・年齢40~49歳:5点。・年齢50~59歳:3点。・年齢60~69歳:1点。・年齢70~79歳:1点。
全員非喫煙者:0点。
HDLコレステロール、mg/dL:60以上:マイナス1点。50~59:0点。40~49:1点。40未満:2点。
収縮期血圧、mm Hg:未治療:120未満:0点。120~129:0点。130~139:1点。140~159:1点。160以上:2点。・治療済:120未満:0点。120~129:1点。130~139:2点。140~159:2点。160以上:3点。
10年リスク、%単位:点合計:0点:<1%。1~4点:1%。5~6点:2%。7点:3%。8点:4%。9点:5%。10点:6%。11点:8%。12点:10%。13点:12%。14点:16%。15点:20%。16点:25%。17点以上:30%超。
一実施形態では、PCE(Goff et al.,2014;Riveros-McKay et al.,2021)は、年齢、性別/生物学的性別、民族性、喫煙状況、糖尿病状況、HDLコレステロール値(mmol/L)、総コレステロール値(mmol/L)、収縮期血圧(mm Hg)、降圧薬の使用のうちの1つ以上またはすべてについての情報を被験者から取得することを含む。
一実施形態では、PCEモデルにおいて、患者の民族性および性別に依存する、リスク変数の線形結合(L)は、表5に定義されるように、各変数の値およびβ係数の積の合計である。
線形結合(L)=Σ(変数値×β係数)。
線形結合(L)=Σ(変数値×β係数)。
レイノルズリスク計算機は、早発性心疾患の家族歴(心血管疾患の遺伝的素因を意味する)、およびc反応性タンパク質(CRP)レベル(炎症のマーカー)も考慮に入れる(Ridker et al.,2007および2008)。これら2つの危険因子は、男性よりも女性において心疾患をより予測しやすいと考えられている。レイノルズスコアは、年齢、現在の喫煙者、収縮期血圧、HDLコレステロール、CRPレベル、母親または父親が60歳以前に心臓発作を起こしたという危険因子に基づく。
QRISK(最新版はQRISK3)は、従来の危険因子(年齢、収縮期血圧、喫煙状況、および総血清コレステロールと高密度リポタンパク質コレステロールとの比)を肥満度指数、民族性、貧困度、家族歴、慢性腎疾患、関節リウマチ、心房細動、糖尿病、および降圧治療とともに使用する心血管疾患の予測アルゴリズムである(Hippisley-Cox et al.,2008)。10を超えるQRISK(今後10年間にわたるCVDイベントの10%リスク)は、脂質低下療法(スタチンなど)による一次予防を考慮すべきであることを示す。
CANRISKは、糖尿病予備軍または2型糖尿病のリスクを特定するのに役立つ質問表である(Robinson et al.,2011)。これは主に45~74歳の成人のためのものであるが、高リスク集団におけるより若年層のためにも使用され得る。CANRISKは、年齢、性別、体重、身長、肥満度指数、胴囲、身体活動のレベル、食事、血圧、血糖値、子供の出生時体重、糖尿病の家族歴、親の民族性、および教育レベルの評価を含む。
臨床評価×遺伝的リスクの組み合わせ
臨床的リスク評価と遺伝的リスク評価とを組み合わせて、ヒト被験者が冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病を発症する「リスク」を取得する際に、maxCTアプローチを使用することができる。実施形態では、CAD、心房細動、および2型糖尿病の適合したロジスティック回帰モデルは、以下の通りであり得る。
logit(CAD)=-2.5396+3.5882×フラミンガムスコア+0.27771×PRS
logit(AF)=-2.0551+3.3736×フラミンガムスコア+0.2074×PRS
logit(T2D)=-2.7209+8.6933×フラミンガムスコア+0.4120×PRS
PRSは、それらのGWAS効果サイズによって重み付けされた選択されたSNPのリスクアレル数(0、1、2)の合計として定義され、例えば、個人iについてのPRSは、以下によって与えられる。
PRSi=β1xi1+β2xi2+…βjxij+…+βpxip
式中、xi1∈{0,1,2}はリスクアレル数であり、βjはSNPjの効果サイズであり、pは、maxCTアプローチによって選択されたSNPの総数である。SNPの効果サイズは、外部で公表されたGWASから報告された要約統計(すなわち、rs ID、リスクアレル、およびp値の情報を用いた回帰係数または対数オッズ比)から推定される。
臨床的リスク評価と遺伝的リスク評価とを組み合わせて、ヒト被験者が冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病を発症する「リスク」を取得する際に、maxCTアプローチを使用することができる。実施形態では、CAD、心房細動、および2型糖尿病の適合したロジスティック回帰モデルは、以下の通りであり得る。
logit(CAD)=-2.5396+3.5882×フラミンガムスコア+0.27771×PRS
logit(AF)=-2.0551+3.3736×フラミンガムスコア+0.2074×PRS
logit(T2D)=-2.7209+8.6933×フラミンガムスコア+0.4120×PRS
PRSは、それらのGWAS効果サイズによって重み付けされた選択されたSNPのリスクアレル数(0、1、2)の合計として定義され、例えば、個人iについてのPRSは、以下によって与えられる。
PRSi=β1xi1+β2xi2+…βjxij+…+βpxip
式中、xi1∈{0,1,2}はリスクアレル数であり、βjはSNPjの効果サイズであり、pは、maxCTアプローチによって選択されたSNPの総数である。SNPの効果サイズは、外部で公表されたGWASから報告された要約統計(すなわち、rs ID、リスクアレル、およびp値の情報を用いた回帰係数または対数オッズ比)から推定される。
同様に、SCTアプローチを使用して、CAD、心房細動、および2型糖尿病の適合したロジスティック回帰モデルは、以下の通りであり得る。
logit(CAD)=-2.6492+3.6002×フラミンガムスコア+PRS
logit(AF)=-3.4577+3.4253×フラミンガムスコア+PRS
logit(T2D)=-2.9857+8.6158×フラミンガムスコア+PRS
PRSは、再度、選択されたSNPにわたるリスクアレルの線形結合として定義される。しかしながら、SCTアプローチの場合、選択されたSNPの効果サイズは、単に報告された対数オッズ比によって推定されるのではなく、むしろそれらの線形結合によって推定される。線形結合は、異なるハイパーパラメータのグリッドを試験し、訓練データにおいて最良の予測性能を与える最良のものを選択することによって導かれる。
logit(CAD)=-2.6492+3.6002×フラミンガムスコア+PRS
logit(AF)=-3.4577+3.4253×フラミンガムスコア+PRS
logit(T2D)=-2.9857+8.6158×フラミンガムスコア+PRS
PRSは、再度、選択されたSNPにわたるリスクアレルの線形結合として定義される。しかしながら、SCTアプローチの場合、選択されたSNPの効果サイズは、単に報告された対数オッズ比によって推定されるのではなく、むしろそれらの線形結合によって推定される。線形結合は、異なるハイパーパラメータのグリッドを試験し、訓練データにおいて最良の予測性能を与える最良のものを選択することによって導かれる。
所与のフラミンガムスコアおよびPRSに関する疾患のオッズおよびリスクはまた、必要に応じて、以下によって与えられるロジスティック回帰モデルから推定することもできる。
代替の実施形態では、以下の式を使用することができる。
[リスク(すなわち、臨床評価×SNPリスク)]=[臨床評価リスク]×SNP1×SNP2×SNP3×SNP4×SNP5×SNP6×SNP7,×SNP8…×SNPNなど。
[リスク(すなわち、臨床評価×SNPリスク)]=[臨床評価リスク]×SNP1×SNP2×SNP3×SNP4×SNP5×SNP6×SNP7,×SNP8…×SNPNなど。
臨床評価が臨床評価によって提供されるリスクであり、SNP1~SNPNが個々のSNPの相対リスクである場合、各々は、上記で概説したように1の集団平均を有するようにスケーリングされる。SNPリスク値は、集団平均リスク1を有するように「中心に置かれている」ので、SNP間の独立性を仮定する場合、結合値についてのすべての遺伝子型にわたる集団平均リスクは、基礎となる臨床評価リスク推定値と一致する。
一実施形態では、ヒト被験者が冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病を発症するリスクは、[臨床評価リスク]×SNP1×SNP2×SNP3×SNP4×SNP5×SNP6×SNP7,×SNP8…×SNPNなどによって計算される。別の実施形態では、ヒト被験者が冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病を発症するリスクは、[臨床評価5年リスク]×SNP1×SNP2×SNP3×SNP4×SNP5×SNP6×SNP7,×SNP8…×SNPNなどによって計算される。
別の実施形態では、ヒト被験者が冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病を発症するリスクは、[臨床評価生涯リスク]×SNP1×SNP2×SNP3×SNP4×SNP5×SNP6×SNP7,×SNP8,・・・×SNPNなどによって計算される。一実施形態では、臨床評価は、臨床的リスクを提供するために、年齢、性別、HDLコレステロール値(mmol/L)、LDLコレステロール値(mmol/L)、総コレステロール値、血圧(収縮期および/または拡張期(mm Hg))、喫煙状況、糖尿病の有無、高血圧薬、c反応性タンパク質レベル、被験者の母親または父親の心臓発作(60歳までになど)の有無、肥満度指数、民族性、貧困度、家族歴、慢性腎疾患の有無、および関節リウマチの有無のうちの1つ以上を評価することによって行われる。別の実施形態では、臨床的リスク評価手順は、臨床的リスクを提供するために、年齢、性別、HDLコレステロール値(mmol/L)、LDLコレステロール値(mmol/L)、総コレステロール値、血圧(収縮期および拡張期(mm Hg))、喫煙状況、糖尿病の有無、および高血圧薬のうちの1つ以上に関する情報を被験者から取得することを含む。この実施形態では、リスク(すなわち、遺伝的リスク×臨床的リスクの組み合わせ)は、以下によって提供される。
[リスク(すなわち、臨床的リスク×遺伝的リスク)]=[臨床因子1×臨床因子2、...、×臨床因子5]×SNP1×SNP2×SNP3×SNP4×SNP5×SNP6×SNP7,×SNP8,・・・×SNPNなど。
[リスク(すなわち、臨床的リスク×遺伝的リスク)]=[臨床因子1×臨床因子2、...、×臨床因子5]×SNP1×SNP2×SNP3×SNP4×SNP5×SNP6×SNP7,×SNP8,・・・×SNPNなど。
様々な実施形態において、方法の性能は、冠動脈疾患を発症するリスクについて、少なくとも約0.6、少なくとも約0.61、少なくとも約0.62、少なくとも約0.63、約0.6、約0.61、約0.62、約0.63、約0.72、約0.73、約0.74、約0.75、0.6~0.8、または0.6~0.76の曲線下面積(AUC)によって特徴付けられる。
様々な実施形態において、方法の性能は、心房細動を発症するリスクについて、少なくとも約0.6、少なくとも約0.61、少なくとも約0.62、少なくとも約0.63、約0.6、約0.61、約0.62、約0.63、約0.71、約0.72、約0.73、約0.74、0.6~0.8、または0.6~0.75の曲線下面積(AUC)によって特徴付けられる。
様々な実施形態において、方法の性能は、2型糖尿病を発症するリスクについて、少なくとも約0.77、少なくとも約0.78、約0.77、約0.78の曲線下面積(AUC)によって特徴付けられる。
一実施形態では、以下に定義されるPCE確率(pca)を生成するために3つの計算が必要とされる。これらの計算は、上記で定義された線形結合(L)、および患者の民族性および性別に依存する表5で定義された変数を使用する。
PCE確率 ρ=1-Sexp(L-M)
較正オッズ
較正済みPCE確率
PCE確率 ρ=1-Sexp(L-M)
較正オッズ
患者の結果は、患者のPRSスコア、PCE確率、ならびに患者の民族性および性別に依存する表6に定義される変数を使用して、以下に詳述する10年リスクである。
10年リスクスコア=
10年リスクスコア=
一実施形態では、疾患が心房細動である場合、較正されたフラミンガムスコアは、以下のように決定される。
フラミンガム確率 ρ
較正されたフラミンガムオッズ
較正されたフラミンガム確率
フラミンガム確率 ρ
較正されたフラミンガムオッズ
患者の結果は、患者のPRSスコア、フラミンガム確率、ならびに患者の民族性および性別に依存する表7に定義される変数を使用して、以下に詳述される10年リスクである。
10年リスクスコア=
10年リスクスコア=
一実施形態では、1つ以上の閾値は、定期的な診断試験または予防療法の必要性などの特定の行動を決定するために設定される。例えば、本発明の方法を使用して決定されたスコアは、所定の閾値と比較され、スコアが閾値よりも高い場合、所定の行動をとることが推奨される。そのような閾値を設定する方法は、現在、当技術分野で広く使用されるようになっており、例えば、US20140018258に記載されている。
ヒト被験者が冠動脈疾患を発症するリスクを評価することに関する一実施形態では、被験者は、10年リスクスコアが7.5%未満、特に5%未満の場合は低リスク、10年リスクスコアが7.5%~20%である場合は中リスク、20%を超える場合は高リスクと見なされる。被験者の10年リスクスコアが7.5%を超える場合、特に20%を超える場合、高血圧を治療および/または予防するための投薬が推奨される。
被験者
本明細書で使用される「被験者」という用語は、ヒト被験者を指す。「被験者」、「患者」、または「個人」などの用語は、文脈上、本開示において互換的に使用され得る用語である。一例では、本開示の方法は、被験者の定期的なスクリーニングに使用することができる。定期的なスクリーニングは、所定の時間間隔で被験者を検査することを含むことができる。例示的な時間間隔は、毎月、四半期ごと、6か月ごと、1年ごと、2年ごと、または3年ごとのスクリーニングを含む。
本明細書で使用される「被験者」という用語は、ヒト被験者を指す。「被験者」、「患者」、または「個人」などの用語は、文脈上、本開示において互換的に使用され得る用語である。一例では、本開示の方法は、被験者の定期的なスクリーニングに使用することができる。定期的なスクリーニングは、所定の時間間隔で被験者を検査することを含むことができる。例示的な時間間隔は、毎月、四半期ごと、6か月ごと、1年ごと、2年ごと、または3年ごとのスクリーニングを含む。
一実施形態では、被験者は、冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病の少なくとも1つの症状を有する。別の実施形態では、被験者は、冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病の家族歴を有する。
本開示の方法は、男性および女性の被験者のリスクを評価するために使用することができる。
本開示の方法は、様々な民族的背景からのヒト被験者における冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病を発症するリスクを評価するために使用することができる。経時的に、異なる民族起源の混合が存在することは周知である。実際には、これは、本明細書に記載の方法を実施する当業者の能力に影響を及ぼさないが、被験者の民族的背景を特定することが望ましい場合がある。この場合、ヒト被験者の民族性は、被験者によって自己報告され得る。一例として、被験者は、この質問「あなたはどの民族群に属していますか?」に応答して、自分の民族性を特定するように求められ得る。別の例では、被験者の民族性は、被験者から適切な同意を得た後の医療記録から、または臨床医の意見もしくは観察から導出することができる。
一例では、被験者は、自然人類学に基づいて、コーカソイド、オーストラロイド、モンゴロイド、およびネグロイドとして分類することができる。一実施形態では、被験者は、コーカサス人、アフリカ系アメリカ人、ヒスパニック系、アジア人、インド人、またはラテン系であり得る。一例では、被験者はコーカサス人である。例えば、被験者はヨーロッパ人であり得る。
直接または祖先を通じて間接的に、主にヨーロッパ起源の、白い皮膚を有する被験者は、本開示の文脈では、コーカサス人と見なされる。コーカサス人は、例えば、少なくとも75%のコーカサス人の祖先を有し得る(例えば、限定はされないが、少なくとも3人のコーカサス人祖父母を有する被験者)。
直接的または祖先を通じて間接的に、主に中部または南部アフリカ起源の被験者は、本開示の文脈では、ネグロイドと見なされる。ネグロイドは、例えば、少なくとも75%のネグロイドの祖先を有し得る。主にネグロイド祖先および黒色皮膚を有するアメリカ人被験者は、本開示の文脈では、アフリカ系アメリカ人と見なされる。アフリカ系アメリカ人は、例えば、少なくとも75%のネグロイド系祖先を有し得る。同様の原則は、例えば、他の国々(例えば、英国、カナダ、またはオランダ)に住むネグロイド系祖先の被験者にも当てはまる。
主にスペインまたはスペイン語圏の国、例えば、中米または南米の国に直接的または祖先を通じて間接的に由来する被験者は、本開示の文脈ではヒスパニック系と見なされる。ヒスパニック系被験者は、例えば、少なくとも75%のヒスパニック系祖先を有し得る。
一実施形態では、PCEが使用されるとき、被験者はコーカサス人(白人)またはアフリカ人として自己評価される。
試料の準備および分析
本開示の方法を実施する際、被験者からの生体試料が必要とされる。「試料(sample)」および「試料(specimen)」などの用語は、文脈上、本開示において互換的に使用され得る用語であると考えられる。上記試料としては、被験者由来のものであれば、任意の生物学的材料を使用することができ、本開示の方法に従ってDNAを単離し、分析することができる。試料は、典型的には、インフォームドコンセントの後、標準的な医学的検査方法によって患者から採取される。試料は、患者から直接採取された形態であってもよく、または少なくとも一部の非核酸材料を除去するために少なくとも部分的に処理(精製)されてもよい。
本開示の方法を実施する際、被験者からの生体試料が必要とされる。「試料(sample)」および「試料(specimen)」などの用語は、文脈上、本開示において互換的に使用され得る用語であると考えられる。上記試料としては、被験者由来のものであれば、任意の生物学的材料を使用することができ、本開示の方法に従ってDNAを単離し、分析することができる。試料は、典型的には、インフォームドコンセントの後、標準的な医学的検査方法によって患者から採取される。試料は、患者から直接採取された形態であってもよく、または少なくとも一部の非核酸材料を除去するために少なくとも部分的に処理(精製)されてもよい。
例示的な「生体試料」としては、患者からの体液(血液、唾液、尿など)、生検、組織、および/または排泄物がある。したがって、組織生検、便、喀痰、唾液、血液、リンパ液、涙、汗、尿、膣分泌物などは、適切な核酸を含有する本質的に任意の関心組織と同様に、SNPについて容易にスクリーニングすることができる。一実施形態では、生体試料は、頬の細胞試料である。
別の実施形態では、試料は血液試料である。血液試料は、遠心分離、アフィニティークロマトグラフィー(例えば、免疫吸着手段)、免疫選択、および必要に応じて濾過などの様々な方法を使用して、特定の細胞を除去するために処理することができる。したがって、一例では、試料は、被験者から直接単離された、または被験者から取得された試料から精製された特定の細胞型または細胞型の混合物を含むことができる。一例では、生体試料は、末梢血単核細胞(pBMC)である。細胞の亜集団を精製する様々な方法が当技術分野で知られている。例えば、pBMCは、様々な既知のFicollベースの遠心分離法(例えば、Ficoll-Hypaque密度勾配遠心分離)を使用して全血から精製することができる。
DNAは、SNPを検出するために試料から抽出することができる。一例では、DNAはゲノムDNAである。DNA、特にゲノムDNAを単離する様々な方法が当業者に知られている。一般に、既知の方法は、出発物質の破壊および溶解、それに続くタンパク質および他の混入物の除去、および最終的にDNAの回収を伴う。例えば、アルコール沈殿、有機フェノール/クロロホルム抽出および塩析を含む技術は、DNAを抽出および単離するために長年使用されてきた。ゲノムDNA抽出のための様々な市販のキットがある(Qiagen, Life technologies;Sigma)。DNAの純度および濃度は、例えば、分光光度法など様々な方法によって評価することができる。
マーカー検出戦略
マーカー(例えば、マーカー遺伝子座)を増幅するための増幅プライマー、およびそのようなマーカーを検出するための、または複数のマーカーアレルに関してサンプルを遺伝子型決定するための適切なプローブを、本開示において使用することができる。例えば、長期PCRのためのプライマー選択は、US10/042,406およびUS10/236,480に記載されており、短期PCRについては、US10/341,832がプライマー選択に関する指針を提供している。また、プライマー設計に利用可能な「Oligo」などの公的に利用可能なプログラムがある。そのような利用可能なプライマー選択および設計ソフトウェア、公的に利用可能なヒトゲノム配列および多型の位置を用いて、当業者は、本開示を実施するためにSNPを増幅するためのプライマーを構築することができる。さらに、SNPを含む核酸(例えば、SNPを含むアンプリコン)の検出に使用される正確なプローブは、様々であり得、例えば、検出されるマーカーアンプリコンの領域を特定することができる任意のプローブが、本開示と併せて使用され得ることが理解される。さらに、検出プローブの構成は、当然、様々であり得る。
マーカー(例えば、マーカー遺伝子座)を増幅するための増幅プライマー、およびそのようなマーカーを検出するための、または複数のマーカーアレルに関してサンプルを遺伝子型決定するための適切なプローブを、本開示において使用することができる。例えば、長期PCRのためのプライマー選択は、US10/042,406およびUS10/236,480に記載されており、短期PCRについては、US10/341,832がプライマー選択に関する指針を提供している。また、プライマー設計に利用可能な「Oligo」などの公的に利用可能なプログラムがある。そのような利用可能なプライマー選択および設計ソフトウェア、公的に利用可能なヒトゲノム配列および多型の位置を用いて、当業者は、本開示を実施するためにSNPを増幅するためのプライマーを構築することができる。さらに、SNPを含む核酸(例えば、SNPを含むアンプリコン)の検出に使用される正確なプローブは、様々であり得、例えば、検出されるマーカーアンプリコンの領域を特定することができる任意のプローブが、本開示と併せて使用され得ることが理解される。さらに、検出プローブの構成は、当然、様々であり得る。
当業者であれば理解するように、これらのオリゴヌクレオチドがハイブリダイズするゲノム領域の配列を使用して、5’および/または3’末端がより長く、場合によっては5’および/または3’がより短い(切り詰められたバージョンが増幅のために依然として使用され得る限り)プライマーであり、1つまたは数個のヌクレオチドの差異を有する(しかし、それでもなお増幅のために使用され得る)か、または提供されるものと配列類似性を共有しないが、具体的に提供されるオリゴヌクレオチドがハイブリダイズする場所に近いゲノム配列に基づいて設計され、増幅のために依然として使用され得るプライマーを設計することができる。
いくつかの実施形態では、本開示のプライマーは、放射性標識されるか、または任意の適切な手段(例えば、非放射性蛍光タグを使用する)によって標識されて、いかなる追加の標識ステップまたは可視化ステップなしで、増幅反応後の異なるサイズのアンプリコンの迅速な可視化を可能にする。いくつかの実施形態では、プライマーは標識されず、アンプリコンは、例えば、アガロースまたはアクリルアミドゲル電気泳動後など、それらのサイズ分解後に可視化される。いくつかの実施形態では、サイズ分解後のPCRアンプリコンの臭化エチジウム染色は、異なるサイズのアンプリコンの可視化を可能にする。
本開示のプライマーが、任意の特定のサイズのアンプリコンを生成することに限定されることは意図されない。例えば、本明細書においてマーカー遺伝子座およびアレルを増幅するために使用されるプライマーは、関連遺伝子座の全領域またはその任意のサブ領域を増幅することに限定されない。プライマーは、検出のための任意の適切な長さのアンプリコンを生成することができる。いくつかの実施形態では、マーカー増幅は、長さが少なくとも20ヌクレオチド、あるいは長さが少なくとも50ヌクレオチド、あるいは長さが少なくとも100ヌクレオチド、あるいは長さが少なくとも200ヌクレオチドのアンプリコンを生成する。本明細書に記載の様々な技術を使用して、任意のサイズのアンプリコンを検出することができる。塩基組成またはサイズの差異は、電気泳動などの従来の方法によって検出することができる。
実際、増幅はマーカー検出の必要条件ではなく、例えば、ゲノムDNAのサンプルに対してサザンブロットを行うだけで、増幅されていないゲノムDNAを直接検出することができることが理解されよう。
典型的には、分子マーカーは、限定はされないが、アレル特異的ハイブリダイゼーション(ASH)、一塩基伸長の検出、アレイハイブリダイゼーション(任意選択でASHを含む)、または一塩基多型を検出するための他の方法、増幅断片長多型(AFLP)検出、増幅可変配列検出、ランダム増幅多型DNA(RAPD)検出、制限断片長多型(RFLP)検出、自己持続配列複製検出、単純配列反復(SSR)検出、および一本鎖高次構造多型(SSCP)検出を含む、当技術分野で利用可能な任意の確立された方法によって検出される。
遺伝子マーカーを検出するためのいくつかの技術は、遺伝子マーカーに対応する核酸(例えば、鋳型としてゲノムDNAを使用して生成された増幅核酸)へのプローブ核酸のハイブリダイゼーションを利用する。限定はされないが、溶液相、固相、混合相、またはin situハイブリダイゼーションアッセイを含む、ハイブリダイゼーション形式が、アレル検出に有用である。核酸のハイブリダイゼーションに関する広範なガイドは、Tijssen(1993)およびSambrookら(上記を参照)に見出される。
一般に「TaqMan(商標)」プローブと呼ばれる二重標識蛍光オリゴヌクレオチドプローブを使用するPCR検出も、本開示に従って実施することができる。これらのプローブは、2つの異なる蛍光色素で標識された短い(例えば、20~25塩基)オリゴデオキシヌクレオチドから構成される。各プローブの5’末端にはレポーター色素があり、各プローブの3’末端には消光色素がある。オリゴヌクレオチドプローブ配列は、PCRアンプリコン中に存在する内部標的配列に相補的である。プローブが無傷である場合、2つのフルオロフォア間でエネルギー移動が起こり、レポーターからの発光は、FRETによってクエンチャーによって消光される。PCRの伸長段階の間、反応に使用されるポリメラーゼの5’ヌクレアーゼ活性によってプローブが切断され、それによって、オリゴヌクレオチド-クエンチャーからレポーターが解放され、レポーター発光強度が増加する。したがって、TaqMan(商標)プローブは、標識およびクエンチャーを有するオリゴヌクレオチドであり、標識は、増幅に使用されるポリメラーゼのエキソヌクレアーゼ作用によって増幅中に放出される。これは、合成中の増幅のリアルタイム測定を提供する。様々なTaqMan(商標)試薬は、例えば、Applied Biosystems(Division Headquarters in Foster City,CA)から、ならびにBiosearch Technologies(例えば、ブラックホールクエンチャープローブ)などの様々な専門業者から市販されている。デュアルラベルプローブ戦略に関するさらなる詳細は、例えばWO92/02638に記載されている。
他の同様の方法としては、例えば、US6,174,670に記載されている「LightCycler(登録商標)」形式を使用する、例えば、隣接ハイブリダイズした2つのプローブ間の蛍光共鳴エネルギー移動がある。
アレイベースの検出は、例えば、Affymetrix(Santa Clara,Calif.)または他の製造業者から市販のアレイを使用して行うことができる。核酸アレイの操作に関するレビューには、Sapolsky et al.(1999)、Lockhart(1998)、Fodor(1997a)、Fodor(1997b)、およびChee et al.(1996)がある。アレイベースの検出は、アレイベースの検出の本質的に高スループットな性質のため、試料中の本開示の識別マーカーのための1つの好ましい方法である。
分析される核酸試料は、単離され、増幅され、典型的には、ビオチンおよび/または蛍光レポーター基で標識される。次いで、標識された核酸試料を、流体工学ステーションおよびハイブリダイゼーションオーブンを使用してアレイとインキュベートする。アレイは、検出方法に適するように、洗浄および/または染色または対比染色することができる。ハイブリダイゼーション、洗浄、および染色の後、アレイをスキャナに挿入し、そこでハイブリダイゼーションのパターンを検出する。ハイブリダイゼーションデータは、標識された核酸にすでに組み込まれている蛍光レポーター基から放出される光として収集され、これは今度はプローブアレイに結合される。標識された核酸と最も明確に一致するプローブは、不一致を有するものよりも強力なシグナルを生成する。アレイ上の各プローブの配列および位置は既知であるので、相補性によって、プローブアレイに適用された核酸試料の同一性を特定することができる。
マーカーと疾患リスクとの相関
SNPと冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病のリスクとの間の相関は、アレルと冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病リスクの増加、またはアレルと冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病リスクの増加との組み合わせを特定することができる任意の方法によって行うことができる。例えば、本明細書で定義される遺伝子または遺伝子座におけるアレルは、冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病のリスク増加と相関され得る。最も典型的には、これらの方法は、多型のアレルと冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病リスクとの間の相関を含むルックアップテーブルを参照することを伴う。表は、複数のアレル-リスク関係に関するデータを含むことができ、例えば、主成分分析、発見的アルゴリズムなどの統計的ツールの使用を介して、複数のアレル-リスク関係の相加的または他のより高次の効果を考慮することができる。
SNPと冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病のリスクとの間の相関は、アレルと冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病リスクの増加、またはアレルと冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病リスクの増加との組み合わせを特定することができる任意の方法によって行うことができる。例えば、本明細書で定義される遺伝子または遺伝子座におけるアレルは、冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病のリスク増加と相関され得る。最も典型的には、これらの方法は、多型のアレルと冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病リスクとの間の相関を含むルックアップテーブルを参照することを伴う。表は、複数のアレル-リスク関係に関するデータを含むことができ、例えば、主成分分析、発見的アルゴリズムなどの統計的ツールの使用を介して、複数のアレル-リスク関係の相加的または他のより高次の効果を考慮することができる。
マーカーと冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病リスクとの相関は、任意選択で、相関のための1つ以上の統計的検定を行うことを含む。多くの統計的検定が知られており、ほとんどは、分析を容易にするためにコンピュータで実施される。表現型形質と生物学的マーカーとの間の関連/相関を決定する様々な統計的方法が知られており、本開示に適用することができる。Hartl(1981)。様々な適切な統計モデルは、Lynch and Walsh (1998)に記載されている。これらのモデルは、例えば、遺伝子型値と表現型値との間の相関を提供することができ、冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病リスクに対する遺伝子座の影響を特徴付け、環境と遺伝子型との間の関係を選別し、遺伝子の優位性または浸透を決定し、母性および他の後成的効果を決定し、分析における主成分を決定することなどが可能である(主成分分析、または「PCA」を介して)。これらのテキストに引用された参考文献は、マーカーと冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病リスクとを相関させるための統計モデルに関するかなりのさらなる詳細を提供する。
相関を決定するための標準的な統計的方法に加えて、遺伝的アルゴリズムの使用など、パターン認識および訓練によって相関を決定する他の方法を使用して、マーカーと冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病リスクとの間の相関を決定することができる。これは、複数のアレルと冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病リスクとの間の高次相関を特定する場合に特に有用である。例証するために、ニューラルネットワークアプローチは、遺伝情報と表現型の結果との間の相関を決定する構造関数データ空間モデルの発見的開発のための遺伝的アルゴリズム型プログラミングに結合され得る。
いずれの場合も、本質的に任意の統計的試験を、コンピュータ実装モデルにおいて、標準的なプログラミング方法によって、またはそのような統計的分析を行う様々な「市販の」ソフトウェアパッケージのいずれかを使用して適用することができ、そのような統計的分析は、例えば、上記のもの、および例えば、パターン認識のためのソフトウェアを提供する(例えば、Partek Pro 2000 Pattern Recognition Softwareを提供する)、例えば、Partek Incorporated(St. Peters, MO;www. partek. com)から市販されているものを含む。
関連研究についてのさらなる詳細は、US10/106,097、US10/042,819、US10/286,417、US10/768,788、US10/447,685、US10/970,761、およびUS7,127,355に記載されている。
上記の相関を実行するためのシステムもまた、本開示の特徴である。典型的には、システムは、アレルの有無(直接検出されるか、または、例えば、発現レベルを通して検出されるかにかかわらず)を、予測される冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病のリスクと相関させるシステム命令を含む。
任意選択で、システム命令はまた、任意の検出されたアレル情報に関連する診断情報、例えば、関連するアレルを有する被験者が特定の冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病リスクを有するという診断を受け入れるソフトウェアを含むことができる。このソフトウェアは、本質的に発見的であり得、そのような入力された関連付けを使用して、ルックアップテーブルの精度および/またはシステムによるルックアップテーブルの解釈を改善する。ニューラルネットワーク、マルコフモデリング、および他の統計分析を含む、様々なそのようなアプローチが上述されている。
多型プロファイリング
本開示は、本開示に概説されるSNP(表1~4)またはその1つ以上と連鎖不平衡にあるSNPにおける個人の多型プロファイルを決定する方法を提供する。
本開示は、本開示に概説されるSNP(表1~4)またはその1つ以上と連鎖不平衡にあるSNPにおける個人の多型プロファイルを決定する方法を提供する。
多型プロファイルは、個人の様々な多型部位を占める多型形態を構成する。二倍体ゲノムでは、互いに同じかまたは異なる2つの多型形態が、通常、各多型部位を占める。したがって、部位XおよびYにおける多型プロフィールは、X(x1、x1)およびY(y1、y2)の形態で表すことができ、ここで、x1、x1は、部位Xを占めるアレルx1の2つのコピーを表し、y1、y2は、部位Yを占めるヘテロ接合性アレルを表す。
個人の多型プロファイルは、各部位で起こる冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病に対する感受性に関連する多型形態と比較することによってスコア化することができる。比較は、少なくとも、例えば、1、2、5、10、25、50、またはすべての多型部位、および任意選択で、それらと連鎖不平衡にある他の部位に対して行うことができる。多型部位は、他の多型部位と組み合わせて分析することができる。
多型プロファイリングは、例えば、所与の個人における冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病の治療または予防に影響を及ぼす薬剤を選択する際に有用である。類似の多型プロフィールを有する個人は、類似の方法で薬剤に反応する可能性が高い。
コンピュータ実装方法
本開示の方法は、コンピュータ実装方法としてシステムによって実装され得る。例えば、システムは、メモリに接続された一緒に動作し得る1つ以上のプロセッサ(便宜上「プロセッサ」と呼ばれる)を備えるコンピュータシステムであり得る。メモリは、ハードドライブ、ソリッドステートディスク、またはCD-ROMなどの非一時的コンピュータ可読媒体であり得る。コードモジュールにグループ化されたプログラムコードなどの実行可能命令またはプログラムコードであるソフトウェアは、メモリ上に記憶されてもよく、プロセッサによって実行されると、コンピュータシステムに、ヒト被験者が冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病を発症するリスクをユーザが決定することを支援するタスクが実行されることを決定すること、被験者が冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病を発症する遺伝的リスクおよび臨床的リスクを示すデータを受信すること、ヒト被験者が冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病を発症するリスクを取得するために、データを処理すること、ヒト被験者が冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病を発症するリスクの存在を出力することなどの機能を実行させ得る。
本開示の方法は、コンピュータ実装方法としてシステムによって実装され得る。例えば、システムは、メモリに接続された一緒に動作し得る1つ以上のプロセッサ(便宜上「プロセッサ」と呼ばれる)を備えるコンピュータシステムであり得る。メモリは、ハードドライブ、ソリッドステートディスク、またはCD-ROMなどの非一時的コンピュータ可読媒体であり得る。コードモジュールにグループ化されたプログラムコードなどの実行可能命令またはプログラムコードであるソフトウェアは、メモリ上に記憶されてもよく、プロセッサによって実行されると、コンピュータシステムに、ヒト被験者が冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病を発症するリスクをユーザが決定することを支援するタスクが実行されることを決定すること、被験者が冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病を発症する遺伝的リスクおよび臨床的リスクを示すデータを受信すること、ヒト被験者が冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病を発症するリスクを取得するために、データを処理すること、ヒト被験者が冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病を発症するリスクの存在を出力することなどの機能を実行させ得る。
例えば、メモリは、プロセッサによって実行されると、システムに、多型の存在を判定するか、または多型の存在を示すデータを受信すること、ヒト被験者が冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病を発症するリスクを取得するために、データを処理すること、ヒト被験者が冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病を発症するリスクを報告することを行わせるプログラムコードを含み得る。したがって、一実施形態では、プログラムコードは、システムに「遺伝的リスク」を決定させる。
別の例では、メモリは、プロセッサによって実行されると、システムに、存在、多型を決定すること、または存在、多型を示すデータを受信すること、および被験者の臨床的リスクデータを受信または決定すること、被験者が冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病を発症するリスクを取得するために、遺伝的リスクデータと臨床的リスクデータとを組み合わせるようにデータを処理すること、ヒト被験者が冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病を発症するリスクを報告することを行わせるプログラムコードを含み得る。例えば、プログラムコードは、システムに、臨床的リスク評価データ×遺伝的リスクを結合させることができる。
別の実施形態では、システムは、システムがユーザから情報を受信すること、および/または情報を出力または表示することを可能にするために、ユーザインターフェースに結合され得る。例えば、ユーザインターフェースは、グラフィカルユーザインターフェース、音声ユーザインターフェース、またはタッチスクリーンを備え得る。一例では、ユーザインターフェースは、SNPアレイプラットフォームである。
一実施形態では、システムは、ワイヤレス通信ネットワークなどの通信ネットワークを介して少なくとも1つのリモートデバイスまたはサーバと通信するように構成され得る。例えば、システムは、通信ネットワークを介してデバイスまたはサーバから情報を受信し、通信ネットワークを介して同じまたは異なるデバイスまたはサーバに情報を送信するように構成され得る。他の実施形態では、システムは、直接的なユーザ対話から隔離されてもよい。
別の実施形態では、被験者が冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病を発症するリスクを評価するために本開示の方法を実行することは、被験者が冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病を発症する遺伝的リスクに基づく診断または予後の規則の確立を可能にする。例えば、診断または予後の規則は、リスクの対照、標準または閾値レベルに対する遺伝的リスクに基づくことができる。別の例では、診断または予後の規則は、リスクの対照、標準または閾値レベルに対する遺伝的および臨床的リスクの組み合わせに基づくことができる。
別の実施形態では、診断または予後の規則は、統計および機械学習アルゴリズムの適用に基づく。そのようなアルゴリズムは、SNPの集団と訓練データ(既知の疾患状況を有する)において観察された疾患状況との間の関係を使用して関係を推測し、次いで、それを使用して、未知のリスクを有する被験者において、ヒト被験者が冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病を発症するリスクを決定する。ヒト被験者が冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病を発症するリスクを提供するアルゴリズムが採用される。アルゴリズムは、多変量または単変量解析機能を実行する。
キットおよび製品
一実施形態において、本開示は、2つ以上の核酸を増幅するためのプライマーの少なくとも1つのセットを含むキットを提供し、2つ以上の核酸が、表1~表4のいずれか1つ、または表1、表3、および表4もしくは表1および表2などそれらの任意の組み合わせから選択される多型、あるいはその1つ以上と連鎖不平衡にある一塩基多型を含む。
一実施形態において、本開示は、2つ以上の核酸を増幅するためのプライマーの少なくとも1つのセットを含むキットを提供し、2つ以上の核酸が、表1~表4のいずれか1つ、または表1、表3、および表4もしくは表1および表2などそれらの任意の組み合わせから選択される多型、あるいはその1つ以上と連鎖不平衡にある一塩基多型を含む。
一実施形態では、キットは、ヒト被験者に由来する生体試料において、冠動脈疾患を発症するリスクに関連する少なくとも1つの多型の存在を検出するためのものであり、少なくとも1つの多型が、表1および/もしくは表2から選択されるか、またはその1つ以上と連鎖不平衡にある一塩基多型である。一実施形態では、キットは、表1および/もしくは表2に提供される多型のうちの少なくとも3個、少なくとも4個、少なくとも5個、少なくとも6個、少なくとも7個、少なくとも8個、少なくとも9個、少なくとも10個、少なくとも20個、少なくとも50個、少なくとも100個、少なくとも150個、少なくとも200個、少なくとも250個、少なくとも300個、少なくとも350個、少なくとも400個、少なくとも450個、少なくとも500個、少なくとも550個、少なくとも600個、少なくとも650個、少なくとも700個、少なくとも750個、少なくとも800個、少なくとも825個、少なくとも850個、少なくとも900個、少なくとも950個、少なくとも1,000個、もしくはすべて、またはその1つ以上と連鎖不平衡にある一塩基多型を検出するためのプライマーのセットを含む。一実施形態では、キットは、表1および/または表2に提供される多型の各々、または表1および表2の多型のすべてを検出するためのプライマーのセットを含む。
一実施形態では、キットは、ヒト被験者に由来する生体試料において、心房細動を発症するリスクに関連する少なくとも1つの多型の存在を検出するためのものであり、少なくとも1つの多型が、表3から選択されるか、またはその1つ以上と連鎖不平衡にある一塩基多型である。一実施形態では、キットは、表3に提供される多型のうちの少なくとも2個、少なくとも3個、少なくとも4個、少なくとも5個、少なくとも6個、少なくとも7個、少なくとも8個、少なくとも9個、少なくとも10個、少なくとも20個、少なくとも50個、少なくとも100個、少なくとも125個、少なくとも150個、少なくとも175個、少なくとも200個、少なくとも225個、少なくとも250個、もしくはすべて、またはその1つ以上と連鎖不平衡にある一塩基多型を検出するためのプライマーのセットを含む。一実施形態では、キットは、表3に提供される多型の各々を検出するためのプライマーのセットを含む。
別の実施形態では、キットは、ヒト被験者に由来する生体試料において、2型糖尿病を発症するリスクに関連する少なくとも1つの多型の存在を検出するためのものであり、少なくとも1つの多型が、表4から選択されるか、またはその1つ以上と連鎖不平衡にある一塩基多型である。一実施形態では、キットは、表4に提供される多型のうちの少なくとも3個、少なくとも4個、少なくとも5個、少なくとも6個、少なくとも7個、少なくとも8個、少なくとも9個、少なくとも10個、少なくとも20個、少なくとも30個、少なくとも40個、少なくとも50個、少なくとも60個、少なくとも70個、少なくとも80個、少なくとも85個、もしくはすべて、またはその1つ以上と連鎖不平衡にある一塩基多型を検出するためのプライマーのセットを含む。一実施形態では、キットは、表4に提供される多型の各々を検出するためのプライマーのセットを含む。
当業者であれば理解されるように、SNPが特定されると、プライマーは、定期的にSNPを増幅するように設計され得る。関心対象のSNPを増幅するのに適したプライマーを提案することができる様々なソフトウェアプログラムが自由に利用可能である。
この場合も、PCRプライマー対のPCRプライマーは、ヒトDNAから関心領域を特異的に増幅するように設計することができることが当業者に知られている。本開示の文脈において、関心領域は、遺伝子型決定されるべき一塩基変異(例えば、一塩基多型、SNP)を含む。PCRプライマー対の各PCRプライマーは、DNA配列変異の対向する部位上の特定の一塩基変異に隣接して配置することができる。さらに、PCRプライマーは、それらのPCRプライマー結合部位における任意の既知のDNA配列変異および反復DNA配列を回避するように設計することができる。
キットは、緩衝液、ヌクレオチド、および/またはポリメラーゼなどの増幅反応を実施するために必要な他の試薬、ならびに試料から核酸を抽出するための試薬をさらに含み得る。
アレイベースの検出は、アレイベースの検出の本質的に高スループットな性質のために、試料中の本開示のSNPを評価するための1つの好ましい方法である。様々なプローブアレイが文献に記載されており、冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病と相関し得るSNPの検出のために、本開示の文脈で使用され得る。例えば、本開示の一実施形態では、DNAプローブアレイチップが使用される。DNAプローブのセットによる試料DNAの認識は、DNAハイブリダイゼーションによって行われる。DNA試料がDNAプローブのアレイとハイブリダイズするとき、試料は、試料DNA配列に相補的なプローブに結合する。ある個人の試料DNAがどのプローブに対してより強くハイブリダイズするかを評価することにより、試料中に既知の核酸配列が存在するかどうかを判定し、核酸中に見出されるマーカーが存在するかどうかを判定することができる。
したがって、別の実施形態では、本開示は、2つ以上の核酸にハイブリダイズするためのプローブの少なくとも2つのセットを含む遺伝子アレイを提供し、2つ以上の核酸が、表1~表4のいずれか1つ、または表1、表3、および表4もしくは表1および表2などそれらの任意の組み合わせから選択される多型、あるいはその1つ以上と連鎖不平衡にある一塩基多型を含む。
一実施形態では、遺伝子アレイは、ヒト被験者に由来する生体試料において、冠動脈疾患を発症するリスクに関連する少なくとも1つの多型の存在を検出するためのものであり、少なくとも1つの多型が、表1および/もしくは表2から選択されるか、またはその1つ以上と連鎖不平衡にある一塩基多型である。一実施形態では、遺伝子アレイは、表1および/もしくは表2に提供される多型のうちの少なくとも3個、少なくとも4個、少なくとも5個、少なくとも6個、少なくとも7個、少なくとも8個、少なくとも9個、少なくとも10個、少なくとも20個、少なくとも50個、少なくとも100個、少なくとも150個、少なくとも200個、少なくとも250個、少なくとも300個、少なくとも350個、少なくとも400個、少なくとも450個、少なくとも500個、少なくとも550個、少なくとも600個、少なくとも650個、少なくとも700個、少なくとも750個、少なくとも800個、少なくとも825個、少なくとも850個、少なくとも900個、少なくとも950個、少なくとも1,000個、もしくはすべて、またはその1つ以上と連鎖不平衡にある一塩基多型を検出するためのプローブを含む。一実施形態では、遺伝子アレイは、表1および/または表2に提供される多型の各々、または表1および表2の多型のすべてを検出するためのプローブを含む。
一実施形態では、遺伝子アレイは、ヒト被験者に由来する生体試料において、心房細動を発症するリスクに関連する少なくとも1つの多型の存在を検出するためのものであり、少なくとも1つの多型が、表3から選択されるか、またはその1つ以上と連鎖不平衡にある一塩基多型である。一実施形態では、遺伝子アレイは、表3に提供される多型のうちの少なくとも2個、少なくとも3個、少なくとも4個、少なくとも5個、少なくとも6個、少なくとも7個、少なくとも8個、少なくとも9個、少なくとも10個、少なくとも20個、少なくとも50個、少なくとも100個、少なくとも125個、少なくとも150個、少なくとも175個、少なくとも200個、少なくとも225個、少なくとも250個、もしくはすべて、またはその1つ以上と連鎖不平衡にある一塩基多型を検出するためのプローブを含む。一実施形態では、遺伝子アレイは、表3に提供される多型の各々を検出するためのプローブを含む。
別の実施形態では、遺伝子アレイは、ヒト被験者に由来する生体試料において、2型糖尿病を発症するリスクに関連する少なくとも1つの多型の存在を検出するためのものであり、少なくとも1つの多型が、表4から選択されるか、またはその1つ以上と連鎖不平衡にある一塩基多型である。一実施形態では、遺伝子アレイは、表4に提供される多型のうちの少なくとも3個、少なくとも4個、少なくとも5個、少なくとも6個、少なくとも7個、少なくとも8個、少なくとも9個、少なくとも10個、少なくとも20個、少なくとも30個、少なくとも40個、少なくとも50個、少なくとも60個、少なくとも70個、少なくとも80個、少なくとも85個、もしくはすべて、またはその1つ以上と連鎖不平衡にある一塩基多型の存在を検出するためのプローブを含む。一実施形態では、遺伝子アレイは、表4に提供される多型の各々を検出するためのプローブを含む。
一実施形態では、アレイは、100,000未満、50,000未満、25,000未満、10,000未満、5,000未満、2,500未満、または1,000未満の特定の核酸を含む。
他のSNPのためのプライマーおよびプローブは、上記の例示されたキット/アレイに含まれ得る。
実施例
実施例1-材料および方法
本発明者らは、UK Biobank Axiom Array(Bycroft et al.,2018)からのデータを使用して、5つの一般的な疾患(Said et al.,2018、Eastwood et al.,2016)、CAD、高血圧、心房細動、脳卒中、および2型糖尿病に関する多遺伝子リスクスコア(PRS)を開発した。UK Biobankは、2006年から2010年までの40~69歳の500,000人以上の参加者に対するベースライン評価を行った。品質管理のために、本発明者らは、マイナーアレル頻度が0.001未満、ハーディ-ワインバーグ平衡のp値が10-5未満、およびジェノタイピング率が少なくとも95%の変異体を除外した。品質管理および一般的な症例の除外後、分析に使用したデータは315,327人の個人および602,976のSNPからなっていた。
実施例1-材料および方法
本発明者らは、UK Biobank Axiom Array(Bycroft et al.,2018)からのデータを使用して、5つの一般的な疾患(Said et al.,2018、Eastwood et al.,2016)、CAD、高血圧、心房細動、脳卒中、および2型糖尿病に関する多遺伝子リスクスコア(PRS)を開発した。UK Biobankは、2006年から2010年までの40~69歳の500,000人以上の参加者に対するベースライン評価を行った。品質管理のために、本発明者らは、マイナーアレル頻度が0.001未満、ハーディ-ワインバーグ平衡のp値が10-5未満、およびジェノタイピング率が少なくとも95%の変異体を除外した。品質管理および一般的な症例の除外後、分析に使用したデータは315,327人の個人および602,976のSNPからなっていた。
年齢の影響を調整し、極端に偏った症例対照比を防ぐために、本発明者らは、以下の再サンプリング戦略を適用して、本研究のための訓練セットおよび試験セットを作成した。各疾患について、本発明者らは、年齢の五分位を計算し、個人を5つの年齢群に分割した。5つの年齢群の各々、および各性別について、各症例について(最大で)5人の対照を取り出した(すなわち、対照の数がすべての年齢群について1症例当たり5人の対照を導き出すのに十分でなかった場合、本発明者らは、1症例当たり4人を取り出した、など)。この再サンプリング戦略によって、個人は年齢および性別が一致し、症例数と対照との間のサイズ差は大幅に減少する。
再サンプリング後、データが、疾患ごとに訓練セット(70%)および試験セット(30%)に分割され、ほぼ同じ症例対照比となった。訓練セットおよび試験セットのサイズが表8にまとめられている。各疾患のPRSを構築するために訓練セットが使用され、試験セットで予測性能が評価された。全体的なワークフローが図1にまとめられている。
本発明者らは、最近開発されたstacked clumping and thresholding(SCT)と呼ばれる方法を使用して、PRSを作成した(Prive et al.,2019)。連鎖不平衡を制御するためにクランピング(またはプルーニング)を適用し、その後に限界p値の閾値を適用することが、PRS9を計算するための標準的な方法である。このアプローチは、ユーザが、クランピングウィンドウのサイズ(kb)、相関閾値(r2)、およびクランピングされたSNPのp値有意閾値などのハイパーパラメータを指定することを必要とする。一般に、実際にこれらのハイパーパラメータをどのように選択するかは単純ではない。通常、ユーザはこれらのハイパーパラメータにいくつかのデフォルト値を適用し、例えば、Plink(Purcell et al.,2007)のデフォルトオプションでは、相関閾値にr2=0:5、ウィンドウサイズに250kb、p値閾値にp=0:01を使用する。
SCTは、標準的なクランピングおよび閾値化方法に基づくより一般的なアルゴリズムである。それは、ハイパーパラメータのセットを選択し、それらのパラメータの各組み合わせに対してクランピングおよび閾値化を実行し、各組み合わせにPRSを与える。表9に、これらのハイパーパラメータ値の例を示しており、これらは、Rパッケージのbigsnprで使用されるデフォルト値である。次いで、PRSは、ペナルティ付き回帰モデルを使用してスタックされる。このアルゴリズムの結果は、PRSの線形結合であり、各PRSはまた、変異体の線形結合である。したがって、最終的な予測モデルにおいて、変異効果サイズの単一のベクトルが取得され得る。これらのPRSをスタックする代わりに、最良の予測を有するPRSを選択することもでき、これはmaxCTアプローチと呼ばれる。一般に、SCTは、maxCTよりも多くの遺伝的変異体を特定する。
実施例2-結果
本発明者らは、SCTおよびmaxCTを適用して、UK Biobankデータを使用して、5つの一般的な疾患のためのPRSを作成した。訓練セットを使用して、表9に列挙されているように、異なる値のハイパーパラメータを使用して、各染色体について1,400のリスクスコアを作成した。maxCTでは、訓練セット上でAUCを最大化したリスクスコアを最終PRSとして選択した。SCTでは、ペナルティ付きロジスティック回帰によって、22の染色体すべてからの30,800(1,400×22)のリスクスコアをスタックし、最適スタックも訓練セットから推定された。これらのステップは、Rパッケージbigsnprを使用して行われた。
本発明者らは、SCTおよびmaxCTを適用して、UK Biobankデータを使用して、5つの一般的な疾患のためのPRSを作成した。訓練セットを使用して、表9に列挙されているように、異なる値のハイパーパラメータを使用して、各染色体について1,400のリスクスコアを作成した。maxCTでは、訓練セット上でAUCを最大化したリスクスコアを最終PRSとして選択した。SCTでは、ペナルティ付きロジスティック回帰によって、22の染色体すべてからの30,800(1,400×22)のリスクスコアをスタックし、最適スタックも訓練セットから推定された。これらのステップは、Rパッケージbigsnprを使用して行われた。
SNPのGWAS効果サイズを推定するために、本発明者らは、大規模な外部GWASから要約統計量を取得した。曖昧なSNPおよび重複した位置またはrefSNPクラスタID番号を有する変異体が除去され、UK Biobankデータと本発明者らが要約統計を使用した研究の両方に現れたSNPのみを保持した。これらのGWASおよびSNPの数が表10にまとめられている。
各疾患について、本発明者らは、3つの異なるアプローチを使用してリスクスコアを作成した。リスク予測モデルは、(i)遺伝的変異体のみを使用し、(ii)リスクを推定するために臨床的因子を使用するフラミンガムスコア(D’Agostino et al.,1994 and 2008;Wilson et al.,1998 and 2007, Wolf et al.,1991;Schnabel et al.,2009;Parikh et al.2008)を使用し、(iii)遺伝的変異体をフラミンガムスコアと一緒に使用することによって構築された。この目的は、年齢などの他の共変量なしに遺伝的変異体の予測性能を調べ、遺伝的スコアと臨床因子を組み合わせることによってリスク予測を改善できるかどうかを検証することであった。各疾患についてこれらのリスクスコアを作成した後、試験データに対するそれらの予測力を、AUCを計算することによって定量化した。
表11に主な結果がまとめられている。CADでは、遺伝的変異体のみを使用したリスクスコアのAUCは、maxCTで0.58(95%CI:[0.57~0.59])、SCTで0.60(95%CI:[0.59~0.61])であった。フラミンガムスコアのみを予測因子としたモデルでも同様のAUC値が得られ、そのAUCは0.59(95%CI:[0.58~0.60])となった。さらに、PRSをフラミンガムスコアと組み合わせると、臨床的リスク予測は改善され、AUCは、maxCTで0.59から0.62(95%CI:[0.60~0.63])、SCTで0.63(95%CI:[0.62~0.64])に増加した。表12は、両方の方法によって特定されたSNPの数を示し、表13は、maxCTにおいて使用された最適なハイパーパラメータを示す。SCTは、CADを最もよく予測した389,606の変異体のセットを特定し、一方、maxCTは、両方ともフラミンガムスコアが予測モデルに存在したときに867の変異体を特定した。
心房細動についても強力な予測性能が見出された。AUCが0.54(95%CI:[0.53~0.56])であるフラミンガムリスクモデルと比較して、遺伝的変異体に基づくリスクスコアははるかに良好な予測をもたらし、AUCはmaxCTで0.60(95%CI:[0.59~0.61])、SCTで0.61(95%CI:[0.60~0.63])であった。本発明者らはまた、PRSをフラミンガムスコアと組み合わせると、AUCがmaxCTでは0.54から0.61(95%CI:[0.60~0.63])、SCTでは0.63(95%CI:[0.61~0.64])と大幅に向上したことを見出した。加えて、他の研究と比較してはるかに少ない変異体を使用して、両方の方法、特にmaxCTの強力な性能が得られる。例えば、Kheraら(2018)において開発された心房細動のPRSは6,730,541のSNPを有し、一方、本発明者らのPRSは、SCTによって特定された225,032の変異体およびmaxCTによって特定された265の変異体を有する。
高血圧および2型糖尿病について、フラミンガムスコアは非常に強い予測性能を提供し、AUCはそれぞれ0.72(95%CI:[0.71~0.73])および0.77(95%CI:[0.75~0.79])であった。これら2つの疾患について、臨床因子はPRSよりも優れており、高血圧では0.59(95%CI:[0.58~0.60])、2型糖尿病では0.60(95%CI:[0.58~0.62])のAUCを有し、両方ともSCTであった。PRSを追加すると、2型糖尿病のAUCが0.77から0.78に増加し(95%CI:[0.76~0.79])、高血圧について有意な改善は観察されなかった。
脳卒中では、PRSの予測能力は以前の疾患と比較して弱かった。3つのアプローチによって生成されたリスクスコアはすべて、0.60未満のAUCを有し、実際、PRSは、SCTで0.52(95%CI:[0.49~0.54])のAUCのみを有する。フラミンガムスコアのAUCは0.56(95%CI:[0.54~0.59])であり、全リスクスコアの中で最良のAUCは0.57(95%CI:[0.54~0.59])であることがわかった。
リスク予測の強さを解釈する別の方法を提供するために、フラミンガムスコア、SCTによる遺伝子変異体に基づくPRS、およびこれらの2つのリスクスコアの組み合わせについて、調整標準偏差当たりのオッズ(OPERA)(Hopper et al.,2015)も計算した。OPERAは、あるリスク因子が集団ベースで症例と対照を区別する能力にアクセスするための尺度であり、他のすべてのリスク因子(年齢や性別など)を調整した後、対照の残差の標準偏差を使用している。この場合、年齢および性別はすでに設計によって調整されているので、本発明者らは、OPERAを計算する際に予測モデルに入れなかった。表14に結果がまとめられている。
再サンプリング戦略によって年齢が考慮されたことを再確認するために、本発明者らは、最初の列に年齢のOPERAも追加した。年齢のOPERAは、5つの一般的な疾患すべてについて1に近く、等価的に、年齢のリスク勾配がAUCに関して0:5に近いことを意味する。対照的に、この設計なしで、本発明者らは、心房細動を予測するために年齢のみを使用すると、AUCが0.69になることを見出し、これは、単に年齢が予測に含まれる場合、高いAUCが誤解を招き得る理由を示す。
フラミンガムスコアおよびPRSについてのOPERAに関して、結果は、本発明者らが以前に観察したものと同様である。例えば、フラミンガムスコアは、それぞれ2.20(95%CI:[2.12~2.28])および2.02(95%CI:[1.90~2.14])のOPERAを有する、高血圧および2型糖尿病の強力な予測力を有する。PRSは、CADおよび心房細動についてフラミンガムスコアより良好な予測力を有し、それぞれ、OPERAが1.43(95%CI:[1.37~1.49])および1.50(95%CI:[1.43~1.58])であり、一方、フラミンガムスコアは、CADでは1.31(95%CI:[1.27~1.36])および心房細動では1.19(95%CI:[1.14~1.24])のOPERAを有する。前述のように、本発明者らは、PRSをフラミンガムスコアと組み合わせた場合の予測の改善を見出し、OPERAは、CADでは1.31(95%CI:[1.27~1.36])から1.56(95%CI:[1.50~1.62])に、心房細動では1.19(95%CI:[1.14~1.24])から1.57(95%CI:[1.50-1.65])に増加した。脳卒中および高血圧に有意な改善は認められなかった。
本発明者らはまた、PRSをPCEスコアと組み合わせること(Goff et al .,2014;Riveros-McKay et al.,2021)(および本明細書に記載)により、フラミンガム+SNPモデルと比較して試験性能がさらに改善したことを発見し、AUCは0.62(95% CI 0.60~0.63)から0.75(95% CI 0.74~0.76)に増加した。PCEデータは、表1のSNPに加えて、表2のSNPを含んでいた。
さらに、本発明者らは、較正されたフラミンガムスコア(本明細書に記載)を使用することにより、心房細動についての試験の性能が0.7184のAUCから0.7361に改善されたと判断した。
本出願は、2020年10月20日に出願されたAU2020903793からの優先権を主張し、その全内容が参照により本明細書に組み込まれる。
当業者であれば、広く記載された本発明の主旨または範囲から逸脱することなく、特定の実施形態に示された本発明に多数の変形および/または修正を行うことができることを理解されよう。従って、本実施形態は、あらゆる点で、例示的であり、限定的ではないと見なされるものとする。
本明細書で論じられ、かつ/または参照されるすべての刊行物は、その全体が本明細書に組み込まれる。
本明細書に含まれている文書、行為、材料、装置、物品などのあらゆる考察は、本発明の文脈を提供することのみを目的とする。これらの事項のいずれかまたはすべてが、本出願の各請求項の優先日前に存在した、本発明に関連する分野における先行技術ベースの一部を形成すること、または一般的な一般知識であったことを認めるものと見なされないものとする。
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Claims (40)
- ヒト被験者が冠動脈疾患を発症するリスクを評価するための方法であって、前記方法が、前記ヒト被験者の遺伝的リスク評価を行うことを含み、前記遺伝的リスク評価が、前記ヒト被験者に由来する生体試料において、冠動脈疾患を発症するリスクに関連する少なくとも1つの多型の存在を検出することを伴い、前記少なくとも1つの多型が、表1および/もしくは表2から選択されるか、またはその1つ以上と連鎖不平衡にある一塩基多型である、方法。
- 表1および/もしくは表2に提供される前記多型のうちの少なくとも2個、少なくとも3個、少なくとも4個、少なくとも5個、少なくとも6個、少なくとも7個、少なくとも8個、少なくとも9個、少なくとも10個、少なくとも20個、少なくとも50個、少なくとも100個、少なくとも150個、少なくとも200個、少なくとも250個、少なくとも300個、少なくとも350個、少なくとも400個、少なくとも450個、少なくとも500個、少なくとも550個、少なくとも600個、少なくとも650個、少なくとも700個、少なくとも750個、少なくとも800個、少なくとも825個、少なくとも850個、もしくはすべて、またはその1つ以上と連鎖不平衡にある一塩基多型の存在を検出することを含む、請求項1に記載の方法。
- 表1に提供される前記多型の各々を検出することを含む、請求項1に記載の方法。
- 表2に提供される前記多型の各々を検出することをさらに含む、請求項3に記載の方法。
- ヒト被験者が心房細動を発症するリスクを評価するための方法であって、前記方法が、前記ヒト被験者の遺伝的リスク評価を行うことを含み、前記遺伝的リスク評価が、前記ヒト被験者に由来する生体試料において、心房細動を発症するリスクに関連する少なくとも1つの多型の存在を検出することを伴い、前記少なくとも1つの多型が、表3から選択されるか、またはその1つ以上と連鎖不平衡にある一塩基多型である、方法。
- 表3に提供される前記多型のうちの少なくとも2個、少なくとも3個、少なくとも4個、少なくとも5個、少なくとも6個、少なくとも7個、少なくとも8個、少なくとも9個、少なくとも10個、少なくとも20個、少なくとも50個、少なくとも100個、少なくとも125個、少なくとも150個、少なくとも175個、少なくとも200個、少なくとも225個、少なくとも250個、もしくはすべて、またはその1つ以上と連鎖不平衡にある一塩基多型の存在を検出することを含む、請求項5に記載の方法。
- 表3に提供される前記多型の各々を検出することを含む、請求項5に記載の方法。
- ヒト被験者が2型糖尿病を発症するリスクを評価するための方法であって、前記方法が、前記ヒト被験者の遺伝的リスク評価を行うことを含み、前記遺伝的リスク評価が、前記ヒト被験者に由来する生体試料において、2型糖尿病を発症するリスクに関連する少なくとも1つの多型の存在を検出することを伴い、前記少なくとも1つの多型が、表4から選択されるか、またはその1つ以上と連鎖不平衡にある一塩基多型である、方法。
- 表4に提供される前記多型のうちの少なくとも2個、少なくとも3個、少なくとも4個、少なくとも5個、少なくとも6個、少なくとも7個、少なくとも8個、少なくとも9個、少なくとも10個、少なくとも20個、少なくとも30個、少なくとも40個、少なくとも50個、少なくとも60個、少なくとも70個、少なくとも80個、少なくとも85個、もしくはすべて、またはその1つ以上と連鎖不平衡にある一塩基多型の存在を検出することを含む、請求項8に記載の方法。
- 表4に提供される前記多型の各々を検出することを含む、請求項8に記載の方法。
- 前記ヒト被験者の臨床的リスク評価を行うことと、
ヒト被験者が冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病を発症する前記リスクを取得するために、前記臨床的リスク評価と前記遺伝的リスク評価とを組み合わせることと
をさらに含む、請求項1~10のいずれか一項に記載の方法。 - 前記臨床的リスク評価が、年齢、性別、HDLコレステロール値(mmol/L)、LDLコレステロール値(mmol/L)、総コレステロール値、血圧(収縮期および/または拡張期(mm Hg))、喫煙状況、糖尿病の有無、高血圧薬、c反応性タンパク質レベル、前記被験者の母親または父親の心臓発作(60歳までになど)の有無、肥満度指数、民族性、貧困度、家族歴、慢性腎疾患の有無、および関節リウマチの有無のうちの1つ以上またはすべてに関する情報を前記被験者から取得することを含む、請求項11に記載の方法。
- 前記臨床的リスク評価が、年齢、性別、HDLコレステロール値(mmol/L)、LDLコレステロール値(mmol/L)、総コレステロール値、血圧(収縮期および拡張期(mm Hg))、喫煙状況、糖尿病の有無、および高血圧薬のうちの1つ以上またはすべてに関する情報を前記被験者から取得することを含む、請求項11または12に記載の方法。
- 前記臨床的リスク評価が、フラミンガムスコアである、請求項13に記載の方法。
- 前記臨床的リスク評価が、米国心臓病学会プールコホート方程式(PCE:The American College of Cardiologists Pooled Cohort Equations)である、請求項1~4または11~14のいずれか一項に記載の方法。
- 前記臨床的リスク評価と前記遺伝的リスク評価とを組み合わせることが、前記リスク評価の加算または乗算を含む、請求項11~15のいずれか一項に記載の方法。
- 冠動脈疾患を発症する前記リスクの評価を必要とするヒトからなる被験者の群から選択されるヒト被験者における100,000個未満の多型のアレルの同一性を決定して、前記被験者の多型プロファイルを生成する方法であって、
(i)表1および/または表2に提供される少なくとも1つの多型、またはその1つ以上と連鎖不平衡にある一塩基多型をアレル同一性分析のために選択することと、
(ii)前記ヒト被験者に由来する生体試料において、前記多型を検出することと、
(iii)ステップ(ii)で分析された前記アレルの前記同一性に基づいて前記被験者スクリーニングの多型プロファイルを生成することであって、ステップ(i)でアレル同一性分析のために100,000個未満の多型が選択され、ステップ(ii)で100,000個未満の同一の多型が分析されることと
を含む方法。 - 心房細動を発症する前記リスクの評価を必要とするヒトからなる被験者の群から選択されるヒト被験者における100,000個未満の多型のアレルの同一性を決定して、前記被験者の多型プロファイルを生成する方法であって、
(i)表3に提供される少なくとも1つの多型、またはその1つ以上と連鎖不平衡にある一塩基多型をアレル同一性分析のために選択することと、
(ii)前記ヒト被験者に由来する生体試料において、前記多型を検出することと、
(iii)ステップ(ii)で分析された前記アレルの前記同一性に基づいて前記被験者スクリーニングの多型プロファイルを生成することであって、ステップ(i)でアレル同一性分析のために100,000個未満の多型が選択され、ステップ(ii)で100,000個未満の同一の多型が分析されることと
を含む方法。 - 2型糖尿病を発症する前記リスクの評価を必要とするヒトからなる被験者の群から選択されるヒト被験者における100,000未満の多型のアレルの同一性を決定して、前記被験者の多型プロファイルを生成する方法であって、
(i)表4に提供される少なくとも1つの多型、またはその1つ以上と連鎖不平衡にある一塩基多型をアレル同一性分析のために選択することと、
(ii)前記ヒト被験者に由来する生体試料において、前記多型を検出することと、
(iii)ステップ(ii)で分析された前記アレルの前記同一性に基づいて前記被験者スクリーニングの多型プロファイルを生成することであって、ステップ(i)でアレル同一性分析のために100,000個未満の多型が選択され、ステップ(ii)で100,000個未満の同一の多型が分析されることと
を含む方法。 - 連鎖不平衡にある前記多型が、0.9を超える連鎖不平衡を有する、請求項1~19のいずれか一項に記載の方法。
- 連鎖不平衡にある前記多型が、1の連鎖不平衡を有する、請求項1~20のいずれか一項に記載の方法。
- 前記リスク評価が、スコアを生成し、前記方法が、前記スコアを所定の閾値と比較することをさらに含み、前記スコアが前記閾値以上である場合、前記被験者は、冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病を発症するリスクがあると評価される、請求項1~21のいずれか一項に記載の方法。
- 冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病についてのヒト被験者の定期的な診断検査の必要性を決定するための方法であって、前記方法が、請求項1~22のいずれか一項に記載の前記方法を使用して、前記被験者が冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病を発症する前記リスクを評価することを含む、方法。
- ヒト被験者における冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病をスクリーニングする方法であって、前記方法が、請求項1~22のいずれか一項に記載の前記方法を使用して、前記被験者が冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病を発症する前記リスクを評価することと、冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病を発症するリスクを有すると評価された場合、前記被験者における冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病を定期的にスクリーニングすることとを含む、方法。
- 冠動脈疾患の場合、前記スクリーニングが、心電図(ECG)、運動負荷試験、核負荷試験、心臓カテーテルおよび血管造影、または心臓CTスキャンのうちの1つ以上を行うことを伴う、請求項23または24に記載の方法。
- 心房細動疾患の場合、前記スクリーニングが心電図(ECG)を行うことを伴う、請求項23または24に記載の方法。
- 2型糖尿病の場合、前記スクリーニングが、前記被験者の血糖値、尿糖値、糖化ヘモグロビン(HbA1c)値、フルクトサミン値、または耐糖能のうちの1つ以上を分析することを伴う、請求項23または24に記載の方法。
- 請求項1~22のいずれか一項に記載の前記方法を使用して、前記被験者が冠状動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病を発症する前記リスクを評価することを含む、ヒト被験者の予防的抗冠状動脈疾患療法、抗心房細動療法、または抗2型糖尿病療法の必要性を決定するための方法。
- ヒト被験者における冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病の前記リスクを予防または低減するための方法であって、前記方法が、請求項1~22のいずれか一項に記載の前記方法を使用して、前記ヒト被験者が冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病を発症する前記リスクを評価することと、冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病を発症するリスクを有すると評価された場合、それぞれ抗冠動脈疾患療法、抗心房細動療法、または抗2型糖尿病療法を施すこととを含む、方法。
- そのリスクがあるヒト被験者において、冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病をそれぞれ予防するのに使用するための抗冠動脈疾患療法、抗心房細動療法、または抗2型糖尿病療法であって、請求項1~22のいずれか一項に記載の前記方法を使用して、前記被験者が冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病を発症するリスクを有すると評価される、抗冠動脈疾患療法、抗心房細動療法、または抗2型糖尿病療法。
- 前記抗冠動脈疾患療法が、スタチンなどのコレステロール低下薬、アスピリン、ワルファリン、もしくはリバーロキサバンなどの血液をさらさらにする薬、βブロッカー、硝酸塩、またはカルシウムチャネルブロッカーから選択される、請求項28~30のいずれか一項に記載の方法。
- 前記抗心房細動療法が、カルディオバージョン、βブロッカー、カルシウムチャネルブロッカー、ワルファリン、アスピリン、もしくはリバーロキサバンなどの血液をさらさらにする薬、またはキニジン、フレカイニド、プロパフェノン、ソタロール、ドフェチリド、もしくはアミオダールなどの抗不整脈薬から選択される、請求項28~30のいずれか一項に記載の方法。
- 抗2型糖尿病療法が、メトホルミン、インスリン、グリメピリド、グリブライド、グリピザイドなどのスルホニル尿素、プランジン、スターリックスなどのメグリチニド、ロシグリタゾン、ピオグリタゾンなどのチアゾリジンジオン、シタグリプチン、サキサグリプチン、リナグリプチン、アログリプチンなどのDPP-4阻害剤、エキセナチド、リラグルチド、リキセナチド、アルビグルチド、デュラグルチドなどのGLP-1受容体アゴニスト、フォルキシーガ、インボカナ、ジャディアンスなどのSGLT2阻害剤から選択される、請求項28~30のいずれか一項に記載の方法。
- 候補療法の臨床試験のためにヒト被験者の群を階層化するための方法であって、前記方法が、請求項1~22のいずれか一項に記載の方法を使用して、前記被験者が冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病を発症する個々のリスクを評価することと、前記評価の結果を使用して、前記療法に反応する可能性がより高い被験者を選択することとを含む、方法。
- 2つ以上の核酸を増幅するための少なくとも2組のプライマーを含むキットであって、前記2つ以上の核酸が、表1~表4のいずれか1つから選択される多型、またはその1つ以上と連鎖不平衡にある一塩基多型を含む、キット。
- 2つ以上の核酸にハイブリダイズするための少なくとも2組のプローブを備える遺伝子アレイであって、前記2つ以上の核酸が、表1~表4のいずれか1つから選択される多型、またはその1つ以上と連鎖不平衡にある一塩基多型を含む、遺伝子アレイ。
- ヒト被験者が冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病を発症する前記リスクを評価するためのコンピュータ実装方法であって、前記方法が、プロセッサおよびメモリを備えるコンピューティングシステムにおいて動作可能であり、
前記ヒト被験者の遺伝的リスクデータを受信することであって、前記遺伝的リスクデータが、請求項1~22のいずれか一項に記載の方法によって取得された、受信することと、
ヒト被験者が冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病を発症する前記リスクを取得するために、前記データを処理することと、
ヒト被験者が冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病を発症する前記リスクを出力することと
を含むコンピュータ実装方法。 - ヒト被験者が冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病を発症する前記リスクを評価するためのコンピュータ実装方法であって、前記方法が、プロセッサおよびメモリを備えるコンピューティングシステムにおいて動作可能であり、
前記ヒト被験者の臨床的リスクデータおよび遺伝的リスクデータを受信することであって、前記臨床的リスクデータおよび遺伝的リスクデータが、請求項12~16または20~22のいずれか一項に記載の方法によって取得された、受信することと、
ヒト被験者が冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病を発症する前記リスクを取得するために、前記臨床的リスクデータと前記遺伝的リスクデータと組み合わせるように前記データを処理することと、
ヒト被験者が冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病を発症する前記リスクを出力することと
を含むコンピュータ実装方法。 - ヒト被験者が冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病を発症するリスクを評価するためのシステムであって、
請求項1~22のいずれか一項に記載の前記方法を使用して、前記ヒト被験者の遺伝的リスク評価を行うためのシステム命令と、
ヒト被験者が冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病を発症する前記リスクを取得するためのシステム命令と
を含む、システム。 - ヒト被験者が冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病を発症するリスクを評価するためのシステムであって、
請求項12~16または20~22のいずれか一項に記載の前記方法を使用して、前記ヒト被験者の臨床的リスク評価および遺伝的リスク評価を行うためのシステム命令と、
ヒト被験者が冠動脈疾患、心房細動、または2型糖尿病を発症する前記リスクを取得するために、前記臨床的リスク評価と前記遺伝的リスク評価とを組み合わせるためのシステム命令と
を含む、システム。
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