JP2024504603A - がんの診断および予後予測において使用するためのメチル化バイオマーカーの層解析 - Google Patents

がんの診断および予後予測において使用するためのメチル化バイオマーカーの層解析 Download PDF

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Abstract

メチル化バイオマーカーの層解析(LAMB)と称される、メチル化無細胞DNA(cfDNA)バイオマーカーを特定する方法が提供される。特に、LAMB方法論を使用して、患者からのデータを解析し、がんに関連するメチル化cfDNAバイオマーカーを発見することができる。LAMBは、がん組織メチル化研究のメタ解析を使用して腫瘍抑制因子の候補物質を特定し、続いて、これらの腫瘍抑制因子における腫瘍特異的プロモーターであるCpGについてスクリーニングし、がん性組織、腫瘍に隣接する非がん性組織、および健康な血液試料に関するマイクロアレイデータを解析するために使用された。肝臓、結腸直腸、前立腺、および肺のがんの診断のためのバイオマーカーパネルならびに治療に対する腫瘍応答を予測するためのバイオマーカーは、このLAMB方法論に基づいて提供される。

Description

発明の背景
変異した無細胞DNA(cfDNA)、すなわち血液中を自由に循環する断片化DNAに関する低侵襲血液検査が、がんの検出、治療選択、および治療モニタリングのために調べられている(Forshew et al. Sci. Transl. Med. 4, 136ra68 (2012);Dawson et al. N. Engl. J. Med. 368, 1199-1209 (2013);Bettegowda et al, Sci. Transl. Med. 6, 224ra24 (2014);Cohen et al., Science 359, 926-930 (2018);Corcoran & Chabner N. Engl. J. Med. 379, 1754-1765 (2018);McDonald et al. Sci. Transl. Med. 11, eaax7392 (2019))。メチル化cfDNAバイオマーカーは、その本質的な生物学的特性に部分的に起因して、これらの適用に有望であることも示されている(Sun et al. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 112, E5503-E5512 (2015);Lamb & Dhillon Mol. Diagn. Ther. 21, 225-232 (2017);Xu et al. Nat. Mater. 16, 1155-1161 (2017);Liu et al. Ann. Oncol. 29, 1445-1453 (2018);Liu et al. Ann. Oncol. 31, 745-759 (2020);Luo et al. Sci. Transl. Med. 12, eaax7533 (2020))。プロモーター領域のCpGジヌクレオチドのメチル化による腫瘍抑制因子遺伝子のサイレンシングは、腫瘍発生において初期に重要な役割を果たす(Esteller Oncogene 21, 5427-5440 (2002);Jones & Baylin Nat. Rev. Genet. 3, 415-428 (2002))。メチル化DNAはまた、ヒストンに巻きつき、これは、血液中のヌクレアーゼによる分解からDNAを保護している(Snyder et al. Cell 164, 57-68 (2016);Mouliere et al. Sci. Transl. Med. 10, eaat4921 (2018))。技術的アングルからは、標的マイクロアレイおよびシーケンシングプラットフォームの進歩により、cfDNAにおけるCpGメチル化頻度の正確な定量が可能になった(Deng et al. Nat. Biotechnol. 27, 353-360 (2009);Sandoval et al. Epigenetics 6, 692-702 (2011))。
Forshew et al. Sci. Transl. Med. 4, 136ra68 (2012) Dawson et al. N. Engl. J. Med. 368, 1199-1209 (2013) Bettegowda et al, Sci. Transl. Med. 6, 224ra24 (2014) Cohen et al., Science 359, 926-930 (2018) Corcoran & Chabner N. Engl. J. Med.379, 1754-1765(2018) McDonald et al. Sci. Transl. Med. 11, eaax7392 (2019) Sun et al. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 112, E5503-E5512 (2015) Lamb & Dhillon Mol. Diagn. Ther. 21, 225-232 (2017) Xu et al. Nat. Mater. 16, 1155-1161 (2017) Liu et al. Ann. Oncol. 29, 1445-1453 (2018) Liu et al. Ann. Oncol. 31, 745-759 (2020) Luo et al. Sci. Transl. Med. 12, eaax7533 (2020) Esteller Oncogene 21, 5427-5440 (2002);Jones & Baylin Nat. Rev. Genet. 3, 415-428 (2002) Snyder et al. Cell 164, 57-68 (2016) Mouliere et al. Sci. Transl. Med. 10, eaat4921 (2018) Deng et al. Nat. Biotechnol. 27, 353-360 (2009) Sandoval et al. Epigenetics 6, 692-702 (2011)
発明の要旨
メチル化バイオマーカーの層解析(LAMB)と称されるメチル化無細胞DNA(cfDNA)バイオマーカーを特定する方法が提供される。特に、LAMB方法論を使用して、患者からのデータを解析し、がんに関連するメチル化cfDNAバイオマーカーを発見することができる。LAMBは、がん組織メチル化研究のメタ解析を使用して腫瘍抑制因子の候補物質を特定し、続いて、これらの腫瘍抑制因子における腫瘍特異的プロモーターであるCpGについてスクリーニングし、がん性組織、腫瘍に隣接する非がん性組織、および健康な血液試料に関するマイクロアレイデータを解析するために使用された。肝臓、結腸直腸、前立腺、および肺のがんの診断のためのバイオマーカーパネルならびに治療に対する腫瘍応答を予測するためのバイオマーカーが、このLAMB方法論に基づいて提供される。LAMBによって特定されたバイオマーカーは、単独であるいは1つまたは複数の追加のバイオマーカーまたはがんの予後予測、診断、治療選択、もしくはモニタリング処置における関連する臨床パラメーターと組み合わせて使用することができる。
一態様では、患者における肝細胞癌(HCC)を診断および処置する方法であって、a)患者から血液試料を得るステップと、b)血液試料に由来する無細胞DNA(cfDNA)における1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルを測定するステップであって、1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子が、AK055957、APC、GSTP1、HOXA1、PFKP、PRDM2、RUNX3、SEPTIN9、SPINT2、およびWIF1から選択され、cfDNAにおける1つまたは複数のCpG部位でのメチル化に関する参照値範囲と比較した、AK055957、APC、GSTP1、HOXA1、PFKP、PRDM2、RUNX3、SEPTIN9、SPINT2、およびWIF1から選択される1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルの増加が、患者がHCCを有することを示す、ステップと、c)患者が1つまたは複数のCpG部位のメチル化レベルに基づいてHCCに関する陽性診断を有する場合に、HCCに対して患者を処置するステップとを含む、方法が提供される。
ある特定の実施形態では、1つまたは複数のCpGは、cg08572734、cg15607538、cg08571859、cg14479889、cg03667968、cg00577935、cg02659086、cg26744375、cg09420439、cg04673590、cg08465862、cg14250130、cg00922376、cg05346841、cg13629563、cg26421310、cg17300544、cg06848185、cg22522066、cg26397188、およびcg24166864から選択される。一部の実施形態では、方法は、cg08572734、cg15607538、cg08571859、cg14479889、cg03667968、cg00577935、cg02659086、cg26744375、cg09420439、cg04673590、cg08465862、cg14250130、cg00922376、cg05346841、cg13629563、cg26421310、cg17300544、cg06848185、cg22522066、cg26397188、およびcg24166864、ならびにこれらの200ヌクレオチド以内に位置するCpG部位(これらのCpG部位の位置は、Illumina HumanMethylation450K Manifestにおいて与えられる)でのメチル化レベルを測定するステップを含む。
1つまたは複数のCpG部位のメチル化レベルに基づいてHCCに関する陽性診断を有する患者を処置する例示的な方法としては、限定されないが、HCC腫瘍の外科的切除術、肝臓移植、ラジオ波焼灼術、冷凍アブレーション、放射線療法、化学療法、免疫療法、または生物学的療法が挙げられる。
ある特定の実施形態では、1つまたは複数のCpG部位でのメチル化に関する参照値範囲は、HCCを有さない1または複数の対照対象に由来する1つまたは複数の血液試料由来のcfDNAから得られる。
別の態様では、肝細胞癌の診断用バイオマーカーとして使用するための、cg08572734、cg15607538、cg08571859、cg14479889、cg03667968、cg00577935、cg02659086、cg26744375、cg09420439、cg04673590、cg08465862、cg14250130、cg00922376、cg05346841、cg13629563、cg26421310、cg17300544、cg06848185、cg22522066、cg26397188、およびcg24166864、ならびにこれらの200ヌクレオチド以内に位置するCpG部位(これらのCpG部位の位置は、Illumina HumanMethylation450K Manifestにおいて与えられる)から選択される1つまたは複数のCpG部位でメチル化された無細胞DNAが提供される。
別の態様では、患者における肝細胞癌(HCC)を診断するin vitroでの方法であって、a)患者から血液試料を得るステップと、b)血液試料に由来する無細胞DNA(cfDNA)における1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルを測定するステップであって、1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子が、AK055957、APC、GSTP1、HOXA1、PFKP、PRDM2、RUNX3、SEPTIN9、SPINT2、およびWIF1から選択され、cfDNAにおける1つまたは複数のCpG部位でのメチル化に関する参照値範囲と比較した、AK055957、APC、GSTP1、HOXA1、PFKP、PRDM2、RUNX3、SEPTIN9、SPINT2、およびWIF1から選択される1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルの増加が、患者がHCCを有することを示す、ステップとを含む、方法が提供される。
別の態様では、患者における肝細胞癌(HCC)をモニターする方法であって、a)第1の時点で患者から第1の血液試料を、およびそれより後の第2の時点で患者から第2の血液試料を得るステップと、b)第1の血液試料および第2の血液試料に由来する無細胞DNA(cfDNA)における1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルを測定するステップであって、1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子が、AK055957、APC、GSTP1、HOXA1、PFKP、PRDM2、RUNX3、SEPTIN9、SPINT2、およびWIF1から選択され、第1の血液試料に由来するcfDNAと比較した、第2の血液試料に由来するcfDNAにおけるAK055957、APC、GSTP1、HOXA1、PFKP、PRDM2、RUNX3、SEPTIN9、SPINT2、およびWIF1から選択される1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルの増加が、HCCが進行していることを示し、第1の血液試料に由来するcfDNAと比較した、第2の血液試料に由来するcfDNAにおけるAK055957、APC、GSTP1、HOXA1、PFKP、PRDM2、RUNX3、SEPTIN9、SPINT2、およびWIF1から選択される1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルの低下の検出が、HCCが進行していないことを示す、ステップとを含む、方法が提供される。
ある特定の実施形態では、HCCは、原発性腫瘍、転移、または再発である。
ある特定の実施形態では、第1の時点は、HCCに対する患者の処置が開始される前であり、第2の時点は、処置の間または後である。一部の実施形態では、処置は、外科的切除術、肝臓移植、ラジオ波焼灼術、冷凍アブレーション、放射線療法、化学療法、免疫療法、または生物学的療法である。
ある特定の実施形態では、方法は、ステップa)およびb)を繰り返すステップをさらに含む。
ある特定の実施形態では、方法は、HCCに対する処置の投薬量または頻度を増加させるステップ、異なる処置に変更するステップ、またはHCCが進行している場合に患者に対する緩和ケアを開始するステップをさらに含む。
別の態様では、患者における肝細胞癌(HCC)の再発をモニターし、再発に対して患者を処置する方法であって、a)HCCの以前の発生に対する処置後に、患者がイメージングまたは他の診断モダリティーからがんを有さないと特徴付けられる第1の時点で、患者から第1の血液試料を得るステップと、b)第1の血液試料に由来する無細胞DNA(cfDNA)における1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルを測定するステップであって、1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子が、AK055957、APC、GSTP1、HOXA1、PFKP、PRDM2、RUNX3、SEPTIN9、SPINT2、およびWIF1から選択される、ステップと、c)再発に関するモニタリング期間中の第2の時点で、患者から第2の血液試料を得るステップと、d)第2の血液試料に由来するcfDNAにおける1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルを測定するステップであって、1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子が、AK055957、APC、GSTP1、HOXA1、PFKP、PRDM2、RUNX3、SEPTIN9、SPINT2、およびWIF1から選択され、第1の血液試料のcfDNAと比較した、第2の血液試料のcfDNAにおけるAK055957、APC、GSTP1、HOXA1、PFKP、PRDM2、RUNX3、SEPTIN9、SPINT2、およびWIF1から選択される1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルの増加が、HCCが再発したことを示す、ステップと、e)患者が1つまたは複数のCpG部位のメチル化レベルに基づいてHCCの再発について陽性診断を有する場合に、HCCの再発に対して患者を処置するステップと、f)次に、再発に関するモニタリング期間中に、ステップc)~e)を繰り返すステップとを含む、方法が提供される。
別の態様では、患者における結腸直腸腺癌(CRC)を診断および処置する方法であって、a)患者から血液試料を得るステップと、b)血液試料に由来する無細胞DNA(cfDNA)における1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルを測定するステップであって、1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子が、ALX4、CNRIP1、COL4A1、COL4A2、EFEMP1、EYA4、FBN1、HIC1、IKZF1、MIR34C、NDRG4、SDC2、SEPTIN9、SOX21、TFPI2、TMEFF2、およびUNC5Cから選択され、cfDNAにおける1つまたは複数のCpG部位でのメチル化に関する参照値範囲と比較した、ALX4、CNRIP1、COL4A1、COL4A2、EFEMP1、EYA4、FBN1、HIC1、IKZF1、MIR34C、NDRG4、SDC2、SEPTIN9、SOX21、TFPI2、TMEFF2、およびUNC5Cから選択された1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルの増加が、患者がCRCを有することを示す、ステップと、c)患者が1つまたは複数のCpG部位のメチル化レベルに基づいてCRCに関する陽性診断を有する場合に、CRCに対して患者を処置するステップとを含む、方法が提供される。
ある特定の実施形態では、1つまたは複数のCpGは、cg14410064、cg10908369、cg25530246、cg21938148、cg03817671、cg25046074、cg08712932、cg11664500、cg12152919、cg14017655、cg14287112、cg16347317、cg20330472、cg20611276、cg22871668、cg10480343、cg22535307、cg25520679、cg07589773、cg16697214、cg18607529、cg18810347、cg20078466、cg27633530、cg01192900、cg24041078、cg06650115、cg13096260、cg18719750、cg24732574、cg25070637、cg02884239、cg06848185、cg15044248、cg19554255、cg00800383、cg19063972、cg19184934、cg27442308、cg22441533、cg01808545、cg01194057、cg07234102、cg12584684、cg15701178、およびcg21782409、ならびにこれらの200ヌクレオチド以内に位置するCpG部位(これらのCpG部位の位置は、Illumina HumanMethylation450K Manifestにおいて与えられる)から選択される。一部の実施形態では、方法は、cg14410064、cg10908369、cg25530246、cg21938148、cg03817671、cg25046074、cg08712932、cg11664500、cg12152919、cg14017655、cg14287112、cg16347317、cg20330472、cg20611276、cg22871668、cg10480343、cg22535307、cg25520679、cg07589773、cg16697214、cg18607529、cg18810347、cg20078466、cg27633530、cg01192900、cg24041078、cg06650115、cg13096260、cg18719750、cg24732574、cg25070637、cg02884239、cg06848185、cg15044248、cg19554255、cg00800383、cg19063972、cg19184934、cg27442308、cg22441533、cg01808545、cg01194057、cg07234102、cg12584684、cg15701178、およびcg21782409でのメチル化レベルを測定するステップを含む。
1つまたは複数のCpG部位のメチル化レベルに基づいてCRCに関する陽性診断を有する患者を処置する例示的な方法としては、限定されないが、CRC腫瘍の外科的切除術、放射線療法、化学療法、免疫療法、または生物学的療法が挙げられる。
ある特定の実施形態では、1つまたは複数のCpG部位でのメチル化に関する参照値範囲は、CRCを有さない1または複数の対照対象に由来する1つまたは複数の血液試料由来のcfDNAから得られる。
別の態様では、結腸直腸腺癌の診断用バイオマーカーとして使用するための、cg14410064、cg10908369、cg25530246、cg21938148、cg03817671、cg25046074、cg08712932、cg11664500、cg12152919、cg14017655、cg14287112、cg16347317、cg20330472、cg20611276、cg22871668、cg10480343、cg22535307、cg25520679、cg07589773、cg16697214、cg18607529、cg18810347、cg20078466、cg27633530、cg01192900、cg24041078、cg06650115、cg13096260、cg18719750、cg24732574、cg25070637、cg02884239、cg06848185、cg15044248、cg19554255、cg00800383、cg19063972、cg19184934、cg27442308、cg22441533、cg01808545、cg01194057、cg07234102、cg12584684、cg15701178、およびcg21782409、ならびにこれらの200ヌクレオチド以内に位置するCpG部位(これらのCpG部位の位置は、Illumina HumanMethylation450K Manifestにおいて与えられる)から選択される1つまたは複数のCpG部位でメチル化された無細胞DNAが提供される。
別の態様では、患者における結腸直腸腺癌(CRC)を診断するin vitroでの方法であって、a)患者から血液試料を得るステップと、b)血液試料に由来する無細胞DNA(cfDNA)における1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルを測定するステップであって、1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子が、ALX4、CNRIP1、COL4A1、COL4A2、EFEMP1、EYA4、FBN1、HIC1、IKZF1、MIR34C、NDRG4、SDC2、SEPTIN9、SOX21、TFPI2、TMEFF2、およびUNC5Cから選択され、cfDNAにおける1つまたは複数のCpG部位でのメチル化に関する参照値範囲と比較した、ALX4、CNRIP1、COL4A1、COL4A2、EFEMP1、EYA4、FBN1、HIC1、IKZF1、MIR34C、NDRG4、SDC2、SEPTIN9、SOX21、TFPI2、TMEFF2、およびUNC5Cから選択される1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルの増加が、患者がCRCを有することを示す、ステップとを含む、方法が提供される。
別の態様では、患者における結腸直腸腺癌(CRC)をモニターする方法であって、a)第1の時点で患者から第1の血液試料を、およびそれより後の第2の時点で患者から第2の血液試料を得るステップと、b)第1の血液試料および第2の血液試料に由来する無細胞DNA(cfDNA)における1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルを測定するステップであって、1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子が、ALX4、CNRIP1、COL4A1、COL4A2、EFEMP1、EYA4、FBN1、HIC1、IKZF1、MIR34C、NDRG4、SDC2、SEPTIN9、SOX21、TFPI2、TMEFF2、およびUNC5Cから選択され、第1の血液試料に由来するcfDNAと比較した、第2の血液試料に由来するcfDNAにおけるALX4、CNRIP1、COL4A1、COL4A2、EFEMP1、EYA4、FBN1、HIC1、IKZF1、MIR34C、NDRG4、SDC2、SEPTIN9、SOX21、TFPI2、TMEFF2、およびUNC5Cから選択される1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルの増加が、CRCが進行していることを示し、第1の血液試料に由来するcfDNAと比較した、第2の血液試料に由来するcfDNAにおけるALX4、CNRIP1、COL4A1、COL4A2、EFEMP1、EYA4、FBN1、HIC1、IKZF1、MIR34C、NDRG4、SDC2、SEPTIN9、SOX21、TFPI2、TMEFF2、およびUNC5Cから選択される1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルの低下の検出が、CRCが進行していないことを示す、ステップとを含む、方法が提供される。
ある特定の実施形態では、CRCは、原発性腫瘍、転移、または再発である。
ある特定の実施形態では、第1の時点は、CRCに対する患者の処置が開始される前であり、第2の時点は、処置の間または後である。一部の実施形態では、処置は、CRC腫瘍の外科的切除術、放射線療法、化学療法、免疫療法、または生物学的療法である。
ある特定の実施形態では、方法は、CRCに対する処置の投薬量または頻度を増加させるステップ、CRCに対する異なる処置に変更するステップ、またはCRCが進行している場合に患者に対する緩和ケアを開始するステップをさらに含む。
ある特定の実施形態では、方法は、ステップa)およびb)を繰り返すステップをさらに含む。
別の態様では、患者における結腸直腸腺癌(CRC)の再発をモニターし、再発に対して患者を処置する方法であって、a)CRCの以前の発生に対する処置後に、患者がイメージングまたは他の診断モダリティーからがんを有さないと特徴付けられる第1の時点で、患者から第1の血液試料を得るステップと、b)第1の血液試料に由来する無細胞DNA(cfDNA)における1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルを測定するステップであって、1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子が、ALX4、CNRIP1、COL4A1、COL4A2、EFEMP1、EYA4、FBN1、HIC1、IKZF1、MIR34C、NDRG4、SDC2、SEPTIN9、SOX21、TFPI2、TMEFF2、およびUNC5Cから選択される、ステップと、c)再発に関するモニタリング期間中の第2の時点で、患者から第2の血液試料を得るステップと、d)第2の血液試料に由来するcfDNAにおける1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルを測定するステップであって、1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子が、ALX4、CNRIP1、COL4A1、COL4A2、EFEMP1、EYA4、FBN1、HIC1、IKZF1、MIR34C、NDRG4、SDC2、SEPTIN9、SOX21、TFPI2、TMEFF2、およびUNC5Cから選択され、第1の血液試料のcfDNAと比較した、第2の血液試料のcfDNAにおけるALX4、CNRIP1、COL4A1、COL4A2、EFEMP1、EYA4、FBN1、HIC1、IKZF1、MIR34C、NDRG4、SDC2、SEPTIN9、SOX21、TFPI2、TMEFF2、およびUNC5Cから選択される1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルの増加が、CRCが再発したことを示す、ステップと、e)患者が1つまたは複数のCpG部位のメチル化レベルに基づいてCRCの再発について陽性診断を有する場合に、CRCの再発に対して患者を処置するステップと、f)次に、再発に関するモニタリング期間中に、ステップc)~e)を繰り返すステップとを含む、方法が提供される。
別の態様では、患者における前立腺腺癌(PRAD)を診断および処置する方法であって、a)患者から血液試料を得るステップと、b)血液試料に由来する無細胞DNA(cfDNA)における1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルを測定するステップであって、1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子が、APC、CD44、PYCARD、RARB、およびRBP1から選択され、cfDNAにおける1つまたは複数のCpG部位でのメチル化に関する参照値範囲と比較した、APC、CD44、PYCARD、RARB、およびRBP1から選択される1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルの増加が、患者がPRADを有することを示す、ステップと、c)患者が1つまたは複数のCpG部位のメチル化レベルに基づいてPRADに関する陽性診断を有する場合に、PRADに対して患者を処置するステップとを含む、方法が提供される。
ある特定の実施形態では、1つまたは複数のCpGは、cg00577935、cg08571859、cg11613015、cg14479889、cg14511739、cg16970232、cg22035501、cg23938220、cg08530414、cg05214748、cg05907835、cg15468095、cg02499249、cg06720425、cg12479047、cg18094781、cg20899354、cg26124016、およびcg15229124から選択される。一部の実施形態では、方法は、cg00577935、cg08571859、cg11613015、cg14479889、cg14511739、cg16970232、cg22035501、cg23938220、cg08530414、cg05214748、cg05907835、cg15468095、cg02499249、cg06720425、cg12479047、cg18094781、cg20899354、cg26124016、およびcg15229124、ならびにこれらの200ヌクレオチド以内に位置するCpG部位(これらのCpG部位の位置は、Illumina HumanMethylation450K Manifestにおいて与えられる)でのメチル化レベルを測定するステップを含む。
1つまたは複数のCpG部位のメチル化レベルに基づいてPRADに関する陽性診断を有する患者を処置する例示的な方法としては、限定されないが、根治的前立腺摘除術、ホルモン療法、放射線療法、小線源療法、凍結手術、高密度焦点式超音波療法、化学療法、免疫療法、または生物学的療法が挙げられる。
ある特定の実施形態では、1つまたは複数のCpG部位でのメチル化に関する参照値範囲は、PRADを有さない1または複数の対照対象に由来する1つまたは複数の血液試料由来のcfDNAから得られる。
別の態様では、前立腺腺癌の診断用バイオマーカーとして使用するための、cg00577935、cg08571859、cg11613015、cg14479889、cg14511739、cg16970232、cg22035501、cg23938220、cg08530414、cg05214748、cg05907835、cg15468095、cg02499249、cg06720425、cg12479047、cg18094781、cg20899354、cg26124016、およびcg15229124、ならびにこれらの200ヌクレオチド以内に位置するCpG部位(これらのCpG部位の位置は、Illumina HumanMethylation450K Manifestにおいて与えられる)から選択される1つまたは複数のCpG部位でメチル化された無細胞DNAが提供される。
別の態様では、患者における前立腺腺癌(PRAD)を診断するin vitroでの方法であって、a)患者から血液試料を得るステップと、b)血液試料に由来する無細胞DNA(cfDNA)における1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルを測定するステップであって、1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子が、APC、CD44、PYCARD、RARB、およびRBP1から選択され、cfDNAにおける1つまたは複数のCpG部位でのメチル化に関する参照値範囲と比較した、APC、CD44、PYCARD、RARB、およびRBP1から選択される1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルの増加が、患者がPRADを有することを示す、ステップとを含む、方法が提供される。
別の態様では、患者における前立腺腺癌(PRAD)をモニターする方法であって、a)第1の時点で患者から第1の血液試料を、およびそれより後の第2の時点で患者から第2の血液試料を得るステップと、b)第1の血液試料および第2の血液試料に由来する循環遊離DNA(cfDNA)における1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルを測定するステップであって、1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子が、APC、CD44、PYCARD、RARB、およびRBP1から選択され、第1の血液試料のcfDNAと比較した、第2の血液試料のcfDNAにおけるAPC、CD44、PYCARD、RARB、およびRBP1から選択される1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルの増加が、PRADが進行していることを示し、第1の血液試料のcfDNAと比較した、第2の血液試料のcfDNAにおけるAPC、CD44、PYCARD、RARB、およびRBP1から選択される1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルの低下の検出が、PRADが進行していないことを示す、ステップとを含む、方法が提供される。
ある特定の実施形態では、PRADは、原発性腫瘍、転移、または再発である。
ある特定の実施形態では、第1の時点は、PRADに対する患者の処置が開始される前であり、第2の時点は、処置の間または後である。一部の実施形態では、処置は、根治的前立腺摘除術、ホルモン療法、放射線療法、小線源療法、凍結手術、高密度焦点式超音波療法、化学療法、免疫療法、または生物学的療法である。
ある特定の実施形態では、方法は、ステップa)およびb)を繰り返すステップをさらに含む。
ある特定の実施形態では、方法は、PRADに対する処置の投薬量または頻度を増加させるステップ、PRADに対する異なる処置に変更するステップ、またはPRADが進行している場合に患者に対する緩和ケアを開始するステップをさらに含む。
別の態様では、患者における前立腺腺癌(PRAD)の再発をモニターし、再発に対して患者を処置する方法であって、a)PRADの以前の発生に対する処置後に、患者がイメージングまたは他の診断モダリティーからがんを有さないと特徴付けられる第1の時点で、患者から第1の血液試料を得るステップと、b)第1の血液試料に由来する無細胞DNA(cfDNA)における1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルを測定するステップであって、1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子が、APC、CD44、PYCARD、RARB、およびRBP1から選択される、ステップと、c)再発に関するモニタリング期間中の第2の時点で、患者から第2の血液試料を得るステップと、d)第2の血液試料に由来するcfDNAにおける1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルを測定するステップであって、1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子が、APC、CD44、PYCARD、RARB、およびRBP1から選択され、第1の血液試料のcfDNAと比較した、第2の血液試料のcfDNAにおけるAPC、CD44、PYCARD、RARB、およびRBP1から選択される1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルの増加が、PRADが再発したことを示す、ステップと、e)患者が1つまたは複数のCpG部位のメチル化レベルに基づいてPRADの再発について陽性診断を有する場合に、PRADの再発に対して患者を処置するステップと、f)次に、再発に関するモニタリング期間中に、ステップc)~e)を繰り返すステップとを含む、方法が提供される。
別の態様では、患者における肺腺癌(LUAD)を診断および処置する方法であって、a)患者から血液試料を得るステップと、b)血液試料に由来する無細胞DNA(cfDNA)における1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルを測定するステップであって、1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子が、AJAP1、CDO1、HOXA7、HOXA9、PTGDR、SOX17、TAC1、UNCX、ZIC4、およびZNF781から選択され、cfDNAにおける1つまたは複数のCpG部位でのメチル化に関する参照値範囲と比較した、AJAP1、CDO1、HOXA7、HOXA9、PTGDR、SOX17、TAC1、UNCX、ZIC4、およびZNF781から選択される1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルの増加が、患者がLUADを有することを示す、ステップと、c)患者が1つまたは複数のCpG部位のメチル化レベルに基づいてLUADに関する陽性診断を有する場合に、LUADに対して患者を処置するステップとを含む、方法が提供される。
ある特定の実施形態では、1つまたは複数のCpGは、cg11835068、cg13495205、cg17741689、cg02792792、cg08516516、cg11036833、cg14470895、cg16707405、cg23180938、cg05471296、cg05743885、cg09017619、cg15797110、cg19153763、cg20293594、cg02643054、cg05065989、cg12600174、cg18447772、cg20741169、cg22055728、cg26365299、cg02191312、cg17929687、cg04672706、cg24891539、cg24928391、cg02539083、cg05157140、cg08507422、cg20870512、cg21127068、cg24686610、cg12388007、cg03611452、cg14587524、およびcg25324105、ならびにこれらの200ヌクレオチド以内に位置するCpG部位(これらのCpG部位の位置は、Illumina HumanMethylation450K Manifestにおいて与えられる)から選択される。一部の実施形態では、方法は、cg11835068、cg13495205、cg17741689、cg02792792、cg08516516、cg11036833、cg14470895、cg16707405、cg23180938、cg05471296、cg05743885、cg09017619、cg15797110、cg19153763、cg20293594、cg02643054、cg05065989、cg12600174、cg18447772、cg20741169、cg22055728、cg26365299、cg02191312、cg17929687、cg04672706、cg24891539、cg24928391、cg02539083、cg05157140、cg08507422、cg20870512、cg21127068、cg24686610、cg12388007、cg03611452、cg14587524、およびcg25324105でのメチル化レベルを測定するステップを含む。
1つまたは複数のCpG部位のメチル化レベルに基づいてLUADに関する陽性診断を有する患者を処置する例示的な方法としては、限定されないが、肺切除術、肺葉切除術、放射線療法、化学療法、免疫療法、または生物学的療法が挙げられる。
ある特定の実施形態では、1つまたは複数のCpG部位でのメチル化に関する参照値範囲は、LUADを有さない1または複数の対照対象に由来する1つまたは複数の血液試料由来のcfDNAから得られる。
別の態様では、肺腺癌の診断用バイオマーカーとして使用するためのcg11835068、cg13495205、cg17741689、cg02792792、cg08516516、cg11036833、cg14470895、cg16707405、cg23180938、cg05471296、cg05743885、cg09017619、cg15797110、cg19153763、cg20293594、cg02643054、cg05065989、cg12600174、cg18447772、cg20741169、cg22055728、cg26365299、cg02191312、cg17929687、cg04672706、cg24891539、cg24928391、cg02539083、cg05157140、cg08507422、cg20870512、cg21127068、cg24686610、cg12388007、cg03611452、cg14587524、およびcg25324105、ならびにこれらの200ヌクレオチド以内に位置するCpG部位(これらのCpG部位の位置は、Illumina HumanMethylation450K Manifestにおいて与えられる)から選択される1つまたは複数のCpG部位でメチル化された無細胞DNAが提供される。
別の態様では、患者における肺腺癌(LUAD)を診断するin vitroでの方法であって、a)患者から血液試料を得るステップと、b)血液試料に由来する無細胞DNA(cfDNA)における1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルを測定するステップであって、1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子が、AJAP1、CDO1、HOXA7、HOXA9、PTGDR、SOX17、TAC1、UNCX、ZIC4、およびZNF781から選択され、cfDNAにおける1つまたは複数のCpG部位でのメチル化に関する参照値範囲と比較した、AJAP1、CDO1、HOXA7、HOXA9、PTGDR、SOX17、TAC1、UNCX、ZIC4、およびZNF781から選択される1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルの増加が、患者がLUADを有することを示す、ステップとを含む、方法が提供される。
別の態様では、患者における肺腺癌(LUAD)をモニターする方法であって、a)第1の時点で患者から第1の血液試料を、およびそれより後の第2の時点で患者から第2の血液試料を得るステップと、b)第1の血液試料および第2の血液試料に由来する無細胞DNA(cfDNA)における1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルを測定するステップであって、1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子が、AJAP1、CDO1、HOXA7、HOXA9、PTGDR、SOX17、TAC1、UNCX、ZIC4、およびZNF781から選択され、第1の血液試料に由来するcfDNAと比較した、第2の血液試料に由来するcfDNAにおけるAJAP1、CDO1、HOXA7、HOXA9、PTGDR、SOX17、TAC1、UNCX、ZIC4、およびZNF781から選択される1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルの増加が、LUADが進行していることを示し、第1の血液試料に由来するcfDNAと比較した、第2の血液試料に由来するcfDNAにおけるAJAP1、CDO1、HOXA7、HOXA9、PTGDR、SOX17、TAC1、UNCX、ZIC4、およびZNF781から選択される1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルの低下の検出が、LUADが進行していないことを示す、ステップとを含む、方法が提供される。
ある特定の実施形態では、LUADは、原発性腫瘍、転移、または再発である。
ある特定の実施形態では、第1の時点は、LUADに対する患者の処置が開始される前であり、第2の時点は、処置の間または後である。一部の実施形態では、処置は、肺切除術、肺葉切除術、放射線療法、化学療法、免疫療法、または生物学的療法である。
ある特定の実施形態では、方法は、ステップa)およびb)を繰り返すステップをさらに含む。
ある特定の実施形態では、方法は、LUADに対する処置の投薬量または頻度を増加させるステップ、LUADに対する異なる処置に変更するステップ、またはLUADが進行している場合に患者に対する緩和ケアを開始するステップをさらに含む。
別の態様では、患者における肺腺癌(LUAD)の再発をモニターし、再発に対して患者を処置する方法であって、a)LUADの以前の発生に対する処置後に、患者がイメージングまたは他の診断モダリティーからがんを有さないと特徴付けられる時点で、患者から第1の血液試料を得るステップと、b)第1の血液試料に由来する無細胞DNA(cfDNA)における1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルを測定するステップであって、1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子が、AJAP1、CDO1、HOXA7、HOXA9、PTGDR、SOX17、TAC1、UNCX、ZIC4、およびZNF781から選択される、ステップと、c)再発に関するモニタリング期間中に、患者から第2の血液試料を得るステップと、d)第2の血液試料に由来するcfDNAにおける1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルを測定するステップであって、1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子が、AJAP1、CDO1、HOXA7、HOXA9、PTGDR、SOX17、TAC1、UNCX、ZIC4、およびZNF781から選択され、第1の血液試料のcfDNAと比較した、第2の血液試料のcfDNAにおけるAJAP1、CDO1、HOXA7、HOXA9、PTGDR、SOX17、TAC1、UNCX、ZIC4、およびZNF781から選択される1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルの増加が、LUADが再発したことを示す、ステップと、e)患者が1つまたは複数のCpG部位のメチル化レベルに基づいてLUADの再発について陽性診断を有する場合に、LUADの再発に対して患者を処置するステップと、f)次に、再発に関するモニタリング期間中に、ステップc)~e)を繰り返すステップとを含む、方法が提供される。
別の態様では、患者における肺扁平上皮癌(LUSC)を診断および処置する方法であって、a)患者から血液試料を得るステップと、b)血液試料に由来する無細胞DNA(cfDNA)における1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルを測定するステップであって、1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子が、AJAP1、CDO1、HOXA7、HOXA9、PTGDR、SOX17、ZFP42、ZIC4、およびZNF781から選択され、cfDNAにおける1つまたは複数のCpG部位でのメチル化に関する参照値範囲と比較した、AJAP1、CDO1、HOXA7、HOXA9、PTGDR、SOX17、ZFP42、ZIC4、およびZNF781から選択される1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルの増加が、患者がLUSCを有することを示す、ステップと、c)患者が1つまたは複数のCpG部位のメチル化レベルに基づいてLUSCに関する陽性診断を有する場合に、LUSCに対して患者を処置するステップとを含む、方法が提供される。
ある特定の実施形態では、CpGは、cg13495205、cg02792792、cg08516516、cg11036833、cg05471296、cg05743885、cg09017619、cg10474350、cg15797110、cg19153763、cg20293594、cg02643054、cg05065989、cg12600174、cg16104915、cg18447772、cg20741169、cg22055728、cg02191312、cg17929687、cg24928391、cg24896649、cg05548555、cg06369327、cg21127068、cg03355998、cg12388007、cg03611452、cg14587524、およびcg25324105、ならびにこれらの200ヌクレオチド以内に位置するCpG部位(これらのCpG部位の位置は、Illumina HumanMethylation450K Manifestにおいて与えられる)から選択される。一部の実施形態では、方法は、cg13495205、cg02792792、cg08516516、cg11036833、cg05471296、cg05743885、cg09017619、cg10474350、cg15797110、cg19153763、cg20293594、cg02643054、cg05065989、cg12600174、cg16104915、cg18447772、cg20741169、cg22055728、cg02191312、cg17929687、cg24928391、cg24896649、cg05548555、cg06369327、cg21127068、cg03355998、cg12388007、cg03611452、cg14587524、およびcg25324105でのメチル化レベルを測定するステップを含む。
1つまたは複数のCpG部位のメチル化レベルに基づいてLUSCに関する陽性診断を有する患者を処置する例示的な方法としては、限定されないが、肺切除術、肺葉切除術、放射線療法、化学療法、免疫療法、または生物学的療法が挙げられる。
ある特定の実施形態では、1つまたは複数のCpG部位でのメチル化に関する参照値範囲は、LUSCを有さない1または複数の対照対象に由来する1つまたは複数の血液試料由来のcfDNAから得られる。
別の態様では、肺扁平上皮癌の診断用バイオマーカーとして使用するための、cg13495205、cg02792792、cg08516516、cg11036833、cg05471296、cg05743885、cg09017619、cg10474350、cg15797110、cg19153763、cg20293594、cg02643054、cg05065989、cg12600174、cg16104915、cg18447772、cg20741169、cg22055728、cg02191312、cg17929687、cg24928391、cg24896649、cg05548555、cg06369327、cg21127068、cg03355998、cg12388007、cg03611452、cg14587524、およびcg25324105、ならびにこれらの200ヌクレオチド以内に位置するCpG部位(これらのCpG部位の位置は、Illumina HumanMethylation450K Manifestにおいて与えられる)から選択される1つまたは複数のCpG部位でメチル化された無細胞DNAが提供される。
別の態様では、患者における肺扁平上皮癌(LUSC)を診断するin vitroでの方法であって、a)患者から血液試料を得るステップと、b)血液試料に由来する無細胞DNA(cfDNA)における1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルを測定するステップであって、1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子が、AJAP1、CDO1、HOXA7、HOXA9、PTGDR、SOX17、ZFP42、ZIC4、およびZNF781から選択され、cfDNAにおける1つまたは複数のCpG部位でのメチル化に関する参照値範囲と比較した、AJAP1、CDO1、HOXA7、HOXA9、PTGDR、SOX17、ZFP42、ZIC4、およびZNF781から選択される1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルの増加が、患者がLUSCを有することを示す、ステップとを含む、方法が提供される。
別の態様では、患者における肺扁平上皮癌(LUSC)をモニターする方法であって、a)第1の時点で患者から第1の血液試料を、およびそれより後の第2の時点で患者から第2の血液試料を得るステップと、b)第1の血液試料および第2の血液試料に由来する循環遊離DNA(cfDNA)における1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルを測定するステップであって、1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子が、AJAP1、CDO1、HOXA7、HOXA9、PTGDR、SOX17、ZFP42、ZIC4、およびZNF781から選択され、第1の血液試料に由来するcfDNAと比較した、第2の血液試料に由来するcfDNAにおけるAJAP1、CDO1、HOXA7、HOXA9、PTGDR、SOX17、ZFP42、ZIC4、およびZNF781から選択される1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルの増加が、LUSCが進行していることを示し、第1の血液試料に由来するcfDNAと比較した、第2の血液試料に由来するcfDNAにおけるAJAP1、CDO1、HOXA7、HOXA9、PTGDR、SOX17、ZFP42、ZIC4、およびZNF781から選択される1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルの低下の検出が、LUSCが進行していないことを示す、ステップとを含む、方法が提供される。
ある特定の実施形態では、LUSCは、原発性腫瘍、転移、または再発である。
ある特定の実施形態では、第1の時点は、LUSCに対する患者の処置が開始される前であり、第2の時点は、処置の間または後である。一部の実施形態では、処置は、肺切除術、肺葉切除術、放射線療法、化学療法、免疫療法、または生物学的療法である。
ある特定の実施形態では、方法は、ステップa)およびb)を繰り返すステップをさらに含む。
ある特定の実施形態では、方法は、LUSCに対する処置の投薬量または頻度を増加させるステップ、LUSCに対する異なる処置に変更するステップ、またはLUSCが進行している場合に患者に対する緩和ケアを開始するステップをさらに含む。
別の態様では、患者におけるLUSCの再発をモニターし、再発に対して患者を処置する方法であって、a)LUSCの以前の発生に対する処置後に、患者がイメージングまたは他の診断モダリティーからがんを有さないと特徴付けられる時点で、患者から第1の血液試料を得るステップと、b)第1の血液試料に由来する無細胞DNA(cfDNA)における1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルを測定するステップであって、1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子が、AJAP1、CDO1、HOXA7、HOXA9、PTGDR、SOX17、ZFP42、ZIC4、およびZNF781から選択される、ステップと、c)再発に関するモニタリング期間中に、患者から第2の血液試料を得るステップと、d)第2の血液試料に由来するcfDNAにおける1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルを測定するステップであって、1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子が、AJAP1、CDO1、HOXA7、HOXA9、PTGDR、SOX17、ZFP42、ZIC4、およびZNF781から選択され、第1の血液試料のcfDNAと比較した、第2の血液試料のcfDNAにおけるAJAP1、CDO1、HOXA7、HOXA9、PTGDR、SOX17、ZFP42、ZIC4、およびZNF781から選択される1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルの増加が、LUSCが再発したことを示す、ステップと、e)患者が1つまたは複数のCpG部位のメチル化レベルに基づいてLUSCの再発について陽性診断を有する場合に、LUSCの再発に対して患者を処置するステップと、f)次に、再発に関するモニタリング期間中に、ステップc)~e)を繰り返すステップとを含む、方法が提供される。
主題の方法の実践において、CpG部位でのメチル化レベルを測定するための任意の好適な方法が使用されてもよく、これらには、限定されないが、メチル化特異的ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)、定量的メチル化特異的PCR、メチル化感受性DNA制限酵素解析、メチル化特異的パイロシーケンシング、制限酵素ベースのシーケンシング、制限酵素ベースのマイクロアレイ解析、TET支援ピリジンボランシーケンシング(TAPS)、メチル化DNA免疫沈降ベースのシーケンシング、メチル化DNA免疫沈降ベースのマイクロアレイ解析、バイサルファイトシーケンシング、バイサルファイトマイクロアレイ解析、またはメチル化特異的巨大磁気抵抗センサーベースのマイクロアレイ解析が含まれる。
メチル化バイオマーカーの層解析(LAMB)のワークフローおよび検証。(図1A)LAMBを使用してメチル化cfDNAバイオマーカーを発見するための、メタ解析およびマイクロアレイデータを使用するためのワークフローおよびスクリーニング基準。(図1A~1B)肝細胞癌(HCC)(図1A、右)、結腸直腸腺癌(CRC)(図1B、左)、および前立腺腺癌(PRAD)の腫瘍(図1B、右)に関するLAMBバイオマーカーのスクリーニングプロセスおよび独立したcfDNAの検証データセット。 同上。 同上。 同上。
cfDNA検証データセットにおけるLAMB-HCC診断性能。(図2A)LAMB-HCCのCpGならびにLAMBの層1、2、および3によって除去されたCpGのメチル化頻度の曲線下面積(AUC)値の箱ひげプロット。(図2B)遺伝子によって教師なし階層的クラスタリングした遺伝子メチル化頻度(β遺伝子)のヒートマップ。行は患者を示し、列は遺伝子を表す。β遺伝子は、患者にわたって正規化されている。(図2C)LAMB-HCC、メタ解析、およびマイクロアレイのパネルについての受信者操作特性曲線ならびに対応するパネルのサイズおよびAUC。****P<0.0001;**P<0.01。 同上。 同上。
cfDNA検証データセットにおけるLAMB-CRC診断性能。全腫瘍、非転移性腫瘍、および早期ステージの腫瘍を有するLAMB-CRCパネルの受信者操作特性曲線ならびに対応するCRC患者数およびAUC。曲線は、対照として46名の健康な患者を有する。
cfDNA検証データセットにおけるLAMB-PRAD治療モニタリング。(図4Aおよび4B)LAMB-PRAD、メタ解析、およびマイクロアレイパネルに関する、ベースラインである処置前来院スコアからの初回処置時来院スコアの差異変化パーセントの箱ひげプロット(図4A)ならびにパネルのサイズおよびAUCに関する対応するROC曲線(図4B)。(図4C、4D、および4E)腫瘍進行(図4C)、獲得された治療抵抗性(図4D)、および遅延応答(図4E)を有する患者のベースラインからのLAMB-PRADスコアの差異変化パーセントのプロット。薄い灰色の網掛けは、PSAの変化ごとの腫瘍進行期間を表し、濃い灰色の網掛けは、PSAの変化ごとの腫瘍応答期間を表す。***P<0.001;**P<0.01。 同上。 同上。 同上。
他のがん種の組織におけるLAMB-HCC、LAMB-CRC、およびLAMB-PRADのメチル化。(図5A、5Bおよび5C)がん種のLAMB-HCC(図5A)、LAMB-CRC(図5B)およびLAMB-PRAD(図5C)パネルのメチル化頻度に関するバープロット。エラーバーは標準偏差を示し、エラーバーの上の値は腫瘍数を表す。赤色の破線は、閾値を示し、これを超えると腫瘍は過剰にメチル化されている(βパネル>0.2)。略記によるがん種の名称は、補足の方法において見出すことができる。
LAMB-HCCメタ解析に関する組織研究スクリーニングのフロー図。PubMedおよびEmbaseにおいて「((((肝細胞癌) OR HCC) OR 肝細胞腫) OR 肝細胞癌) ANDメチル化」で検索して見出されたHCCの抄録および文献を以下の基準を使用してスクリーニングした。含まれた文献についてのPubMedの識別子は図9のものである。MSP:メチル化特異的ポリメラーゼ連鎖反応;QMSP:定量的MSP。
LAMB-CRCメタ解析に関する組織研究スクリーニングのフロー図。PubMedおよびEmbaseにおいて「((((((((結腸直腸腺癌) OR CRC) OR 結腸腺癌) OR 直腸腺癌) OR 結腸直腸癌) OR 結腸癌) OR 直腸癌) OR 結腸直腸がん) AND メチル化」で検索して見出されたCRCの抄録および文献を以下の基準を使用してスクリーニングした。含まれた文献についてのPubMedの識別子は図10のものである。MSP:メチル化特異的ポリメラーゼ連鎖反応;QMSP:定量的MSP
LAMB-PRADメタ解析に関する組織研究スクリーニングのフロー図。PubMedおよびEmbaseにおいて「((((前立腺腺癌) OR 前立腺がん) OR 前立腺癌) OR PRAD) AND メチル化」で検索して見出されたPRADの抄録および文献を以下の基準を使用してスクリーニングした。含まれた文献についてのPubMedの識別子は図11のものである。PRAD:前立腺腺癌;MSP:メチル化特異的ポリメラーゼ連鎖反応;QMSP:定量的MSP。
LAMB-HCCメタ解析によって特定された遺伝子についてのフォレストプロット。フォレストプロットは、各論文についての診断オッズ比(DOR)、著者、およびPubMed IDを示す。Hartung-Knapp-Sidik-Jonkman推定量を使用して、調整DORを求めた。 同上。 同上。 同上。 同上。 同上。
LAMB-CRCメタ解析によって特定した遺伝子についてのフォレストプロット。フォレストプロットは、各論文についての診断オッズ比(DOR)、著者、およびPubMed IDを示す。Hartung-Knapp-Sidik-Jonkman推定量を使用して、調整DORを求めた。 同上。 同上。 同上。 同上。 同上。 同上。 同上。 同上。 同上。 同上。 同上。 同上。 同上。 同上。 同上。 同上。 同上。 同上。 同上。 同上。 同上。 同上。 同上。
LAMB-PRADメタ解析によって特定した遺伝子についてのフォレストプロット。フォレストプロットは、各論文についての診断オッズ比(DOR)、著者、およびPubMed IDを示す。Hartung-Knapp-Sidik-Jonkman推定量を使用して、調整DORを求めた。 同上。 同上。
ステージごとのHCC腫瘍に関するβLAMB-HCCスコアの箱ひげプロット。347の肝細胞癌(HCC)腫瘍および50の隣接する非がん性組織(ANT)からの450KのデータをTCGAからダウンロードし、腫瘍をステージごとに分けた。βLAMB-HCCスコアは全組織について計算した。両側Wilcoxon検定を使用して、組織群間でLAMBパネルのスコアを比較した(****P<0.0001)。
ステージごとのCRC腫瘍に関するβLAMB-CRCスコアの箱ひげプロット。389の結腸直腸腺癌(CRC)腫瘍および45の隣接する非がん性組織(ANT)からの450KのデータをTCGAからダウンロードし、腫瘍をグリソンスコアによって分けた。βLAMB-CRCスコアは全組織について計算した。両側Wilcoxon検定を使用して、組織群間でLAMBパネルのスコアを比較した(****P<0.0001)。
ステージごとのPRAD腫瘍に関するβLAMB-PRADスコアの箱ひげプロット。502の前立腺腺癌(PRAD)腫瘍および50の隣接する非がん性組織(ANT)からの450KのデータをTCGAからダウンロードし、腫瘍をグリソンスコアによって分けた。βLAMB-PRADスコアは全組織について計算した。両側Wilcoxon検定を使用して、組織群間でLAMBパネルのスコアを比較した(****P<0.0001)。
HCC cfDNAデータにおけるβLAMB-HCC、βHCC-メタ解析、およびβHCCマイクロアレイスコアの箱ひげプロット。メタ解析パネルは、LAMBの層1によって特定された22個の遺伝子における364個のプロモーターCpGから構成される一方、マイクロアレイバイオマーカーパネルは、450KのマイクロアレイのプロモーターCpGのすべてに対して、LAMBの層2および3を適用することによって見出された267個の遺伝子における486個のプロモーターCpGから構成される。LAMB-HCC、HCCメタ解析、およびHCCマイクロアレイのパネルについてのβパネルスコアが見出された。片側Wilcoxon検定を使用して、HCC+硬変と硬変の患者間のβパネルスコアの差を評価した(****P<0.0001;***P<0.001;**P<0.01)。
LAMB-HCC、HCCメタ解析、およびHCCマイクロアレイのパネルにおけるCpGのAUCについての箱ひげプロット。メタ解析パネルは、LAMBの層1によって特定された22個の遺伝子における364個のプロモーターCpGから構成される一方、マイクロアレイバイオマーカーパネルは、450KのマイクロアレイのプロモーターCpGのすべてに対して、LAMBの層2および3を適用することによって見出された267個の遺伝子における486個のプロモーターCpGから構成される。LAMB-HCC、HCCメタ解析、およびHCCマイクロアレイのパネルのCpGに関するAUC値が見出された。片側Wilcoxon検定を使用して、これらのパネルのCpG AUCを比較した(****P<0.0001;**P<0.01)。
AFP<20ng/mLの患者に関するHCC cfDNAデータのβLAM B-HCCスコアのROC曲線およびドットプロット。βLAMB-HCCスコアは、20ng/mL未満のAFP血清値を有する9名のHCC患者および19名の硬変患者について計算した。片側Wilcoxon検定および対応するAUCを有するROC曲線を使用して、これらのβLAMB-HCCスコアを評価した(**P<0.01)。
LAMB-PRADのならびにLAMBの層1、2、および3によってフィルタリングで取り除かれたCpGのAUCの箱ひげプロット。片側Wilcoxon検定を使用して、CpGのメチル化頻度のAUCにおける差を評価した(****P<0.0001;***P<0.001)。
ベースラインである処置前来院からの初回処置時来院の遺伝子メチル化頻度(β遺伝子)の差異パーセントのヒートマップ。行は患者を示し、列は遺伝子を表す。患者にわたりLAMBーPRAD遺伝子による教師なし階層的クラスタリングで正規化したβ遺伝子
LAMB-PRAD、PRADメタ解析、およびPRADマイクロアレイのパネルにおけるCpGのAUCについての箱ひげプロット。メタ解析パネルは、LAMBの層1によって特定された9個の遺伝子における131個のプロモーターCpGから構成される一方、マイクロアレイバイオマーカーパネルは、450KのマイクロアレイのプロモーターCpGのすべてに対して、LAMBの層2および3を適用することによって見出された624個の遺伝子における1178個のプロモーターCpGから構成される。LAMB-PRAD、PRADメタ解析、およびPRADマイクロアレイのパネルのCpGに関するAUC値が見出された。片側Wilcoxon検定を使用して、これらのパネルのCpG AUCを比較した(****P<0.0001;**P<0.01)。
20名のさらなる患者についてのベースラインの来院からのβLAMBーP RADスコアの差異パーセントの時間経過プロット。青色は治療に対する腫瘍応答を示し、赤色は腫瘍進行を示す。30%を超えるPSAの減少は、処置前のベースライン来院から初回処置時来院までの応答を示した。初回処置時来院以降の処置時来院では、PSA値が過去の来院未満であるか、患者の最下点のPSA未満であるか、または臨床PSAカットオフが4ng/mL未満であった来院は、腫瘍が応答している時点と考えられ、PSA値が過去の来院より高い、患者のピークPSAより高い、かつ臨床的カットオフより高かった来院は、腫瘍が抵抗性であった時点と考えられた。 同上。 同上。 同上。
他のがん種の組織におけるLAMBパネルの遺伝子メチル化。(図22A、22Bおよび22C)遺伝子によって教師なし階層的クラスタリングしたLAMB-HCC(図22A)、LAMB-CRC(図22B)およびLAMB-PRAD(図22C)遺伝子について、30種のがん種からの原発腫瘍における平均遺伝子メチル化頻度(β遺伝子、平均)のヒートマップ。行はがん種を示し、列は遺伝子を示す。β遺伝子、平均は、がん種にわたって正規化され、がん種は、それらのパネルスコアの低い順に並べられている。 同上。 同上。
LAMBパネルスコアによるHCC、CRC、およびPRADの腫瘍型分類に関するヒートマップ。腫瘍型の予測を腫瘍の最大LAMBパネルスコアによって分類した。
発明の詳細な説明
がんを診断および処置するための組成物、方法、およびキットが提供される。特に、がんに関連するメチル化無細胞DNA(cfDNA)バイオマーカーを特定する方法が提供される。特定されたバイオマーカーは、単独であるいは1つまたは複数の追加のバイオマーカーまたはがんの予後予測、診断、治療選択、もしくはモニタリング処置における関連する臨床パラメーターと組み合わせて使用することができる。
本発明の組成物、方法、およびキットについて説明する前に、本発明が説明される特定の方法または組成物に限定されず、当然のことながら変更され得ることが理解されるべきである。本発明の範囲は添付の特許請求の範囲のみによって限定されるため、本明細書で使用される用語は、単に特定の実施形態を説明するためのものに過ぎず、限定的であることを意図しないことも理解されるべきである。
値の範囲が与えられている場合、文脈上明らかにそうでない場合を除き、その範囲の上限と下限の間に、下限の単位の10分の1までの各介在値も具体的に開示されていると理解される。記載された範囲内の任意の記載値または介在値と、その記載範囲内の任意の他の記載値または介在値との間の各より小さい範囲は、本発明に包含される。これらのより小さい範囲の上限および下限は、独立して範囲に含まれることも除外されることもあり、より小さい範囲にどちらか一方が含まれる、どちらも含まれない、または両方の限界が含まれる各範囲も、記載された範囲のいずれかの具体的に除外された限界を条件として、本発明に包含される。記載された範囲が限界の一方または両方を含む場合、それらの含まれる限界の一方または両方を除いた範囲も本発明に含まれる。
別段に定義されない限り、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、本発明が属する技術分野における当業者によって一般的に理解されるのと同じ意味を有する。本明細書に記載されたものと類似するかまたは同等の任意の方法および材料は、本発明の実践または検査において使用され得るが、いくつかの可能性のある好ましい方法および材料がここで記載される。本明細書において言及されるすべての刊行物は、その刊行物が引用されることに関連する方法および/または材料を開示および記載するために、参照により本明細書に組み込まれる。本開示は、矛盾がある限り、組み込まれた刊行物のすべての開示に優先することが理解される。
本開示を読めば当業者には明らかなように、本明細書において記載および例示された個々の実施形態の各々は、本発明の範囲または精神から逸脱することなく、他のいくつかの実施形態のいずれかの特色から容易に分離またはそれと組み合わせることができる個別の構成要素および特色を有する。任意の記載された方法は、記載された事象の順序または論理的に可能な任意の他の順序で実施することができる。
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「1つの(a)」、「1つの(an)」、および「その(the)」は、文脈が明確にその他を指示しない限り、複数の参照を含むことに留意されたい。よって、例えば、「バイオマーカー」への言及は、複数のこのようなバイオマーカーを含み、「ポリペプチド」への言及は、1つまたは複数のポリペプチドおよびその均等物、例えば、当業者に公知のペプチドまたはタンパク質などへの言及を含む。
本明細書で議論される刊行物は、本出願の出願日前のそれらの開示のためにのみ提供される。本明細書のいかなる内容も、本発明が先行発明によりこのような刊行物に先行する権利がないことの自認として解釈されるべきではない。さらに、与えられた公開日は実際の公開日と異なる場合があり、実際の公開日は独立して確認される必要がある場合がある。
定義
「試料」という用語は、本明細書で使用される場合、必ずしもそうではないが、典型的には、1つまたは複数の目的の解析物を含有する液体形態の材料または材料の混合物に関する。
本明細書で使用される場合、「循環無細胞DNA」という用語は、患者の末梢血において循環しているDNAを指す。無細胞DNAのDNA分子は、1kb未満の(例えば、50bp~500bp、80bp~400bp、または100~1,000bpの範囲の)メジアン径を有してもよいが、この範囲を外れるメジアン径を有する断片が存在してもよい。無細胞DNAは、循環腫瘍DNA(ctDNA)、すなわち、がん患者の血液中を自由に循環する腫瘍DNAまたは循環胎児DNA(対象が妊娠雌性である場合)を含有してもよい。cfDNAは、高度に断片化される可能性があり、一部の場合には、約165~250bpの平均断片径を有する可能性がある(Newman et al Nat Med. 2014 20: 548-54)。cfDNAは、全血を遠心分離して全細胞を除去し、次いで、残っている血漿または血清からDNAを単離することによって得ることができる。このような方法は周知である(例えば、Lo et al, Am J Hum Genet 1998; 62:768-75を参照されたい)。循環無細胞DNAは、二本鎖であるが、変性によって一本鎖になされ得る。
「バイオマーカー」という用語は、本明細書で使用される場合、健康対照対象(すなわち、がんを有さない対象)からの生体試料と比較したがんを有する患者からの生体試料(例えば、血液または組織試料)などの別の試料と比較したある試料において、異なる濃度、レベルまたは頻度で差次的に発現されるかまたは存在するcfDNA、タンパク質、mRNA、代謝産物、または代謝副産物などの化合物を指す。バイオマーカーとしては、以下に限定されないが、AK055957、APC、GSTP1、HOXA1、PFKP、PRDM2、RUNX3、SEPTIN9、SPINT2、およびWIF1から選択される1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でメチル化されたcfDNA(表10に列挙された各バイオマーカー遺伝子のメチル化CpG部位)を含む肝細胞癌(HCC)バイオマーカー;ALX4、CNRIP1、COL4A1、COL4A2、EFEMP1、EYA4、FBN1、HIC1、IKZF1、MIR34C、NDRG4、SDC2、SEPTIN9、SOX21、TFPI2、TMEFF2、およびUNC5Cから選択される1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でメチル化されたcfDNA(表11に列挙された各バイオマーカー遺伝子のメチル化CpG部位)を含む結腸直腸腺癌(CRC)バイオマーカー;APC、CD44、PYCARD、RARB、およびRBP1から選択される1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でメチル化されたcfDNA(表12に列挙された各バイオマーカー遺伝子のメチル化CpG部位)を含む前立腺腺癌(PRAD)バイオマーカー;AJAP1、CDO1、HOXA7、HOXA9、PTGDR、SOX17、TAC1、UNCX、ZIC4、およびZNF781から選択される1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でメチル化されたcfDNA(表13に列挙された各バイオマーカー遺伝子のメチル化CpG部位)を含む肺腺癌(LUAD)バイオマーカー;ならびにAJAP1、CDO1、HOXA7、HOXA9、PTGDR、SOX17、ZFP42、ZIC4、およびZNF781から選択される1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でメチル化されたcfDNA(表14に列挙された各バイオマーカー遺伝子のメチル化CpG部位)を含む肺扁平上皮癌(LUSC)バイオマーカーが挙げられる。
一部の実施形態では、バイオマーカーの濃度、頻度、またはレベルは、患者への処置の投与前後に決定される。処置は、例えば、限定されないが、患者ががんを有すると診断された場合、腫瘍の外科的切除術、放射線療法、ホルモン療法、または抗がん剤(例えば、化学療法剤、免疫療法剤、または生物剤)の投与を含んでよい。バイオマーカーの濃度、頻度、もしくはレベルの変化の度合い、またはその欠如は、処置が所望の効果(例えば、抗腫瘍活性)を有するかどうかの指標として解釈される。言い換えれば、バイオマーカーの濃度またはレベルは、個体への処置の投与前後に決定され、レベルの変化の度合い、またはその欠如は、個体が処置に対して「応答性」であるかどうかの指標として解釈される。
バイオマーカーの「参照レベル」または「参照値」は、特定の疾患状態、表現型、または特定の疾患状態もしくは表現型を発症しやすい体質、あるいはその欠如、および疾患状態、表現型、または特定の疾患状態もしくは表現型を発症しやすい体質、あるいはその欠如の組合せを示すバイオマーカーのレベルを意味する。バイオマーカーの「陽性」参照レベルは、特定の疾患状態または表現型を示すレベルを意味する。バイオマーカーの「陰性」参照レベルは、特定の疾患状態または表現型の欠如を示すレベルを意味する。バイオマーカーの「参照レベル」は、バイオマーカーの絶対的もしくは相対的な量もしくは濃度、バイオマーカーの存在もしくは非存在、バイオマーカーの量もしくは濃度の範囲、バイオマーカーの最小および/もしくは最大の量もしくは濃度、バイオマーカーの平均の量もしくは濃度、ならびに/またはバイオマーカーのメジアン量もしくは濃度、であってよく、さらに、バイオマーカーの組合せの「参照レベル」は、2個またはそれより多いバイオマーカーの互いに対する絶対的なまたは相対的な量または濃度の比であってもよい。特定の疾患状態、表現型、またはその欠如に関するバイオマーカーの適切な陽性および陰性の参照レベルは、1または複数の適切な対象における所望のバイオマーカーのレベルを測定することによって決定されてよく、このような参照レベルは、対象の特定の集団に対して適応されてよい(例えば、ある特定の年齢または性別の対象からの試料中のバイオマーカーレベルと、ある特定の年齢または性別の群における特定の疾患状態、表現型、またはその欠如に関する参照レベルとの間の比較がなされ得るように、参照レベルは年齢をマッチさせても性別をマッチさせてもよい)。このような参照レベルは、試料のバイオマーカーのレベルを測定するために使用される特定の技法(例えば、メチル化特異的ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)、定量的メチル化特異的PCR、メチル化感受性DNA制限酵素解析、メチル化特異的パイロシーケンシング、またはバイサルファイトゲノムシーケンシング)に対して適応されてもよく、バイオマーカーのレベルは、使用される特定の技法に基づいて異なってもよい。
「類似値」は、比較される2つのものの間の類似性の度合いを表す数である。例えば、類似値は、特定の表現型関連バイオマーカーを使用する患者のバイオマーカープロファイルと、1つまたは複数の対照試料または参照プロファイルにおけるバイオマーカーの基準値範囲との間の全体的類似性を示す数であってもよい(例えば、「HCC」バイオマーカー発現プロファイル、「CRC」バイオマーカー発現プロファイル、「PRAD」バイオマーカー発現プロファイル、「LUAD」バイオマーカー発現プロファイル、または「LUSC」バイオマーカー発現プロファイルに対する類似性)。類似値は、相関係数などの類似性メトリックとして表されてもよく、あるいは単に、cfDNAメチル化の頻度もしくはレベルの差異、または対照cfDNA試料もしくは参照cfDNAメチル化プロファイルと比較した患者試料中のメチル化cfDNAバイオマーカーの遺伝子メチル化頻度の幾何平均スコアとして表されてもよい。
「量(quantity)」、「量(amount)」、および「レベル(level)」という用語は、本明細書において交換可能に使用され、試料中の分子もしくは解析物の絶対量、または試料中の分子もしくは解析物の相対量、すなわち、本明細書において教示される参照値に対して、もしくはバイオマーカーの値の範囲に対してなど、別の値に対して相対的な量を指してもよい。これらの値または範囲は、単一の患者または患者の群から得ることができる。
個体に関する「cfDNA試料」という用語は、個体から得られるcfDNAを含む血液または血漿試料などの試料を包含する。cfDNA試料は、静脈穿刺によるなどの任意の好適な方法によって得ることができる。定義には、試薬による処理、洗浄、遠心分離、または特定の種類の分子(例えば、メチル化cfDNAバイオマーカー)に対する濃縮などによって、調達後に何らか方法で操作された試料も含まれる。
試料を得るステップおよびアッセイするステップ。本明細書において、「アッセイするステップ」という用語は、試料に関連するデータを生成するために試料を操作する物理的ステップを含むために使用される。当業者によって容易に理解されるように、試料は、試料をアッセイする前に「得られ」なければならない。よって、「アッセイするステップ」という用語は、試料が得られたことを意味する。「得られた」または「得るステップ」という用語は、本明細書で使用される場合、抽出または単離された試料を受け取る行為を包含する。例えば、検査施設は、試料をアッセイするステップの前に、試料を郵便で(または配達などにより)「得る」ことができる。一部のこのような場合には、試料は、郵送(すなわち、配達、移送など)の前に、別の団体によって個体から「抽出」または「分離」され、次いで、試料の到着時に検査施設に「得られた」。よって、検査施設は、試料を得て、次いで試料をアッセイし、それによって試料に関連するデータを生成することができる。
「得られた」または「得るステップ」という用語はまた、本明細書で使用される場合、対象からの試料の物理的抽出または単離を含む可能性がある。したがって、試料は、その後に試料をアッセイするのと同じ人物または同じ実体によって対象から単離され(よって、「得られ」)得る。試料が、第1の団体または実体から「抽出」または「分離」され、次いで、第2の団体に移送(例えば、配達、郵送など)される場合、試料は、第1の団体によって「得られ」(また、第1の団体によって「単離され」)、次いでその後、第2の団体によって「得られた」(ただし、「単離された」訳ではない)。したがって、一部の実施形態では、得るステップは、試料を単離するステップを含まない。
一部の実施形態では、得るステップは、試料(例えば、処置前の試料、処置後の試料など)を単離するステップを含む。様々な試料(例えば、血液試料、血清試料、血漿試料、生検試料、吸引液など)を単離するための方法およびプロトコールは、当業者に公知であり、試料を単離するために、任意の簡便な方法が使用されてよい。
一部の場合には、試料をアッセイするステップの前に、複数の試料(例えば、処置前の試料および処置後の試料)が得られるまで待つことが好都合であることが当業者に理解されるであろう。したがって、一部の場合には、すべての適切な試料が得られるまで、単離された試料(例えば、処置前の試料、処置後の試料など)が保存される。当業者であれば、様々な異なる種類の試料を適切に保存する方法を理解するであろうし、特定の試料にとって適切である任意の簡便な保存方法(例えば、冷蔵)が使用されてよい。一部の実施形態では、処置前の試料は、処置後の試料を得るステップの前にアッセイされる。一部の場合には、処置前の試料および処置後の試料は並行してアッセイされる。一部の場合には、複数の異なる処置後の試料および/または処置前の試料は並行してアッセイされる。一部の場合には、試料は、得られた直後または得られた後可能な限り迅速に処理される。
「決定するステップ」、「測定するステップ」、「評価するステップ」、「査定するステップ」、「アッセイするステップ」、および「解析するステップ」という用語は、あらゆる形態の測定を指すために本明細書において互換的に使用され、要素が存在するか否かを決定するステップを含む。これらの用語には、定量的および/または定性的な決定の両方が含まれる。アッセイするステップは、相対的であっても絶対的であってもよい。例えば、「アッセイするステップ」は、メチル化レベルが特定の閾値未満であるか、または「よりも多いまたはそれと同等」であるかを決定することである(閾値は、予め決定され得るか、または対照試料をアッセイすることによって決定され得る)。一方、「アッセイしてメチル化レベルを決定するステップ」は、CpG部位でのメチル化レベルを表す定量値(任意の簡便なメトリックを使用する)を決定することを意味し得る。メチル化レベルは、特定のアッセイに関連する任意の単位(例えば、蛍光単位、例えば、平均蛍光強度(MFI))で表すことができ、または定義された単位(例えば、cfDNA遺伝子におけるメチル化CpG部位の数、cfDNAにおけるCpG部位でのメチル化頻度など)を有する絶対値として表すことができる。さらに、CpG部位でのメチル化レベルを1つまたは複数の追加のCpG部位のメチル化レベルと比較して、正規化されたメチル化レベルを表す正規化値を導き出すことができる。同じ個体からの複数の試料(例えば、同じ個体から異なる時点で採取された試料)を評価する場合、同じ単位が使用される(または同じ単位への変換が実施される)限り、選択される特定のメトリック(または単位)は重要ではない。これは、ある試料から次の試料(例えば、同じ個体から異なる時点で採取された試料)へのメチル化レベルの倍数変化を計算する(すなわち、比率を決定する)際に、単位が相殺されるからである。
本明細書で使用される場合、「メチル化」は、シトシンのC5位もしくはN4位でのシトシンメチル化、アデニンのN6位、または他の種類の核酸のメチル化を指す。一般的なin vitro DNA増幅法では増幅鋳型のメチル化パターンが保持されないため、in vitroで増幅されたDNAは通常メチル化されていない。しかし、「非メチル化DNA」または「メチル化DNA」はまた、それぞれ元の鋳型がメチル化されていないまたはメチル化されている、増幅されたDNAを指し得る。
したがって、本明細書で使用される場合、「メチル化ヌクレオチド」または「メチル化ヌクレオチド塩基」は、ヌクレオチド塩基上のメチル部分の存在を指し、ここでメチル部分は、認識される典型的なヌクレオチド塩基には存在しない。例えば、シトシンは、そのピリミジン環上にメチル部分を含有していないが、5-メチルシトシンは、そのピリミジン環の5位にメチル部分を含有する。したがって、シトシンはメチル化ヌクレオチドではなく、5-メチルシトシンはメチル化ヌクレオチドである。別の例では、チミンは、そのピリミジン環の5位にメチル部分を含有するが、本明細書の目的では、チミンはDNAの典型的なヌクレオチド塩基であるため、DNA中に存在する場合、チミンはメチル化ヌクレオチドとは考えられない。
本明細書で使用される場合、「メチル化核酸分子」は、1つまたは複数のメチル化ヌクレオチドを含有する核酸分子を指す。
本明細書で使用される場合、核酸分子の「メチル化状態」、「メチル化プロファイル」、および「メチル化状況」は、核酸分子中の1つまたは複数のメチル化ヌクレオチド塩基の存在または非存在を指す。例えば、メチル化シトシンを含有する核酸分子は、メチル化されている(例えば、核酸分子のメチル化状態はメチル化されている)と考えられる。いずれのメチル化ヌクレオチドも含有しない核酸分子は、メチル化されていないと考えられる。
特定の核酸配列(例えば、本明細書に記載の遺伝子マーカーまたはDNA領域)のメチル化状態は、配列内のすべての塩基のメチル化状態を示すことができるか、または配列内の塩基のサブセット(例えば、1つまたは複数のシトシン)のメチル化状態を示すことができるか、またはメチル化が起こる配列内の位置の正確な情報を提供するかもしくは提供せずに、配列内の領域的なメチル化密度に関する情報を示すことができる。
核酸分子中のヌクレオチド遺伝子座のメチル化状態は、核酸分子中の特定の遺伝子座におけるメチル化ヌクレオチドの存在または非存在を指す。例えば、核酸分子中の第7ヌクレオチドに存在するヌクレオチドが5-メチルシトシンである場合、核酸分子中の第7ヌクレオチドにおけるシトシンのメチル化状態はメチル化されている。同様に、核酸分子中の第7ヌクレオチドに存在するヌクレオチドがシトシン(5-メチルシトシンではない)である場合、核酸分子中の第7ヌクレオチドにおけるシトシンのメチル化状態はメチル化されていない。
メチル化状況は、必要に応じて、「メチル化値」(例えば、メチル化の頻度、割合、比率、パーセントなどを表す)によって表されるかまたは示され得る。メチル化値は、例えば、メチル化依存性制限酵素による制限酵素消化後に存在するインタクト核酸の量を定量することによって、またはバイサルファイト反応後の増幅プロファイルを比較することによって、またはバイサルファイト処理した核酸と未処理の核酸の配列を比較することによって得ることができる。したがって、値、例えばメチル化値は、メチル化状況を表し、よって、遺伝子座の複数のコピーにわたるメチル化状況の定量的指標として使用することができる。これは、試料中の配列のメチル化状況を閾値または参照値と比較することが望ましい場合に特に有用である。
本明細書で使用される場合、「メチル化頻度」または「メチル化パーセント(%)」は、分子または遺伝子座がメチル化されていない場合の数に対する、分子または遺伝子座がメチル化されている場合の数を指す。
このように、メチル化状態は、核酸(例えば、ゲノム配列)のメチル化の状態を説明する。さらに、メチル化状態は、メチル化に関連する特定のゲノム遺伝子座における核酸セグメントの特徴を指す。このような特徴には、以下に限定されないが、このDNA配列内のシトシン(C)残基のいずれかがメチル化されているかどうか、メチル化C残基の位置、核酸の特定の領域全体のメチル化Cの頻度またはパーセンテージ、および例えば対立遺伝子の起源の差異による対立遺伝子のメチル化の差異が含まれる。「メチル化状態」、「メチル化プロファイル」、および「メチル化状況」という用語は、生体試料中の核酸の特定の領域全体のメチル化Cまたは非メチル化Cの相対濃度、絶対濃度、またはパターンも指す。例えば、核酸配列内のシトシン(C)残基がメチル化されている場合、「過剰メチル化」または「メチル化が増加」していると称される場合があり、一方、DNA配列内のシトシン(C)残基がメチル化されていない場合、「低メチル化」または「メチル化が減少」していると称される場合がある。同様に、核酸配列内のシトシン(C)残基が別の核酸配列(例えば、異なる領域または異なる個体に由来するなど)と比較してメチル化されている場合、その配列は他の核酸配列と比較して過剰にメチル化しているかまたはメチル化が増加していると考えられる。あるいは、DNA配列内のシトシン(C)残基が別の核酸配列(例えば、異なる領域または異なる個体に由来するなど)と比較してメチル化されていない場合、その配列は、他の核酸配列と比較して低メチル化されているかまたはメチル化が減少していると考えられる。さらに、「メチル化パターン」という用語は、本明細書で使用される場合、核酸の領域にわたるメチル化および非メチル化ヌクレオチドの集合部位を指す。2つの核酸は、同じであるかまたは類似するメチル化頻度またはメチル化パーセントを有するが、メチル化および非メチル化ヌクレオチドの数が領域全体で同じであるかまたは類似しているが、メチル化および非メチル化ヌクレオチドの位置が異なる場合に、異なるメチル化パターンを有する場合がある。配列は、メチル化の程度(例えば、一方のメチル化が他方のメチル化に対して増加または減少している)、頻度、またはパターンが異なる場合、「差次的にメチル化されている」、または「メチル化の差異」を有する、または「異なるメチル化状態」を有すると言われる。「差次的メチル化」という用語は、がん陽性試料における核酸メチル化のレベルまたはパターンが、がん陰性試料における核酸メチル化のレベルまたはパターンと比較して異なることを指す。また、これは、手術後にがんが再発した患者と再発しなかった患者との間のレベルまたはパターンの差を指す場合もある。差次的メチル化およびDNAメチル化の特定のレベルまたはパターンは、例えば、正しいカットオフまたは予測的特徴が定義されれば、予後予測および予測バイオマーカーとなる。
メチル化状態の頻度は、個体の集団または単一個体からの試料を説明するために使用することができる。例えば、メチル化状態の頻度が50%のヌクレオチド遺伝子座は、50%の事例でメチル化されており、50%の事例でメチル化されていない。このような頻度は、例えば、個体の集団または核酸のコレクションにおいて、ヌクレオチド遺伝子座または核酸領域がメチル化されている程度を説明するために使用することができる。よって、核酸分子の第1の集団またはプールにおけるメチル化が、核酸分子の第2の集団またはプールにおけるメチル化と異なる場合、第1の集団またはプールのメチル化状態の頻度は、第2の集団またはプールのメチル化状態の頻度と異なる。このような頻度は、例えば、ヌクレオチド遺伝子座または核酸領域が単一の個体においてメチル化されている程度を説明するためにも使用することができる。例えば、このような頻度は、組織試料からの細胞群が、ヌクレオチド遺伝子座または核酸領域においてメチル化されているかまたはメチル化されていないかの程度を説明するために使用することができる。
本明細書で使用される場合、「ヌクレオチド遺伝子座」は、核酸分子におけるヌクレオチドの位置を指す。メチル化ヌクレオチドのヌクレオチド遺伝子座は、核酸分子におけるメチル化ヌクレオチドの位置を指す。
典型的には、ヒトDNAのメチル化は、シトシンがグアニンの5’側に位置している、隣接するグアニンおよびシトシンを含むジヌクレオチド配列(CpGジヌクレオチド配列とも称される)上で生じる。CpGジヌクレオチド内のシトシンのほとんどはヒトゲノム中でメチル化されているが、いくつかは、CpGアイランドとして公知の特定のCpGジヌクレオチドリッチゲノム領域中でメチル化されないままである(例えば、Antequera et al. (1990) Cell 62: 503-514を参照されたい)。
本明細書で使用される場合、「CpGアイランド」は、全ゲノムDNAに対して数が増加したCpGジヌクレオチドを含有するゲノムDNAのG:Cリッチ領域を指す。CpGアイランドは、少なくとも100、200、またはそれより多い塩基対の長さである可能性があり、その場合、領域のG:C含量は少なくとも50%であり、期待される頻度に対する観察されたCpG頻度の比率は0.6である;一部の事例では、CpGアイランドは少なくとも500塩基対の長さである可能性があり、その場合、領域のG:C含量は少なくとも55%であり、期待される頻度に対する観察されたCpG頻度の比率は0.65である。期待される頻度に対する観察されたCpG頻度は、Gardiner-Garden et al (1987) J. Mol. Biol. 196: 261-281において提供される方法に従って計算することができる。例えば、期待される頻度に対する観察されたCpG頻度は、式R=(A×B)/(C×D)(式中、Rは期待される頻度に対する観察されたCpG頻度の比率であり、Aは解析された配列中のCpGジヌクレオチドの数であり、Bは解析された配列中のヌクレオチドの総数であり、Cは解析された配列中のCヌクレオチドの総数であり、Dは解析された配列中のGヌクレオチドの総数である)に従って計算することができる。メチル化状態は、典型的には、CpGアイランド、例えばプロモーター領域において決定される。だが、CpAおよびCpTなどのヒトゲノム中の他の配列がDNAメチル化を受けやすいことが認識されるであろう(例えば、Ramsahoye (2000) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 97: 5237-5242;Salmon and Kaye (1970) Biochim. Biophys. Acta. 204: 340-351;Grafstrom (1985) Nucleic Acids Res. 13: 2827-2842;Nyce (1986) Nucleic Acids Res. 14: 4353-4367;Woodcock (1987) Biochem. Biophys. Res. Commun. 145: 888-894を参照されたい)。
本明細書で使用される場合、核酸分子のメチル化状態の関数として核酸分子のヌクレオチドを改変させる試薬、またはメチル化特異的試薬は、核酸分子のメチル化状態を反映する様式で核酸分子のヌクレオチド配列を変化させ得る化合物または組成物または他の薬剤を指す。核酸分子をこのような試薬で処置する方法は、望まれる場合、ヌクレオチド配列の所望の変化を達成するために、追加のステップと合わせて、核酸分子を試薬と接触させるステップを含み得る。核酸分子のヌクレオチド配列のこのような変化は、各メチル化ヌクレオチドが異なるヌクレオチドへと改変された核酸分子をもたらし得る。核酸のヌクレオチド配列におけるこのような変化は、各非メチル化ヌクレオチドが異なるヌクレオチドへと改変された核酸分子をもたらし得る。核酸のヌクレオチド配列のこのような変化は、メチル化されていない選択されたヌクレオチドのそれぞれ(例えば、各非メチル化シトシン)が異なるヌクレオチドへと改変された核酸分子をもたらし得る。核酸のヌクレオチド配列を変化させるためのこのような試薬の使用は、メチル化ヌクレオチドである各ヌクレオチド(例えば、各メチル化シトシン)が異なるヌクレオチドへと改変された核酸分子をもたらし得る。本明細書で使用される場合、選択されたヌクレオチドを改変させる試薬の使用は、試薬が他の3つのヌクレオチドを改変させることなく1つのヌクレオチドを改変させるように、核酸分子中に典型的に存在する4つのヌクレオチド(DNAではC、G、T、およびA、ならびにRNAではC、G、U、およびA)のうちの1つのヌクレオチドを改変させる試薬を指す。例示的な一実施形態では、このような試薬は、メチル化されていない選択されたヌクレオチドを改変させて、異なるヌクレオチドを生成する。別の例示的な実施形態では、このような試薬は、非メチル化シトシンヌクレオチドを脱アミノ化することができる。例示的な試薬は、バイサルファイトである。
本明細書で使用される場合、「バイサルファイト試薬」という用語は、例えば、CpGジヌクレオチド配列において、メチル化シチジンと非メチル化シチジンとを区別するために、一部の実施形態では、バイサルファイト、二亜硫酸塩、亜硫酸水素塩、またはそれらの組合せを含む試薬を指す。
「メチル化アッセイ」という用語は、核酸の配列内の1つまたは複数のCpGジヌクレオチド配列のメチル化状態を決定するための任意のアッセイまたは方法を指す。例示的なメチル化アッセイとしては、限定されないが、バイサルファイトシーケンシング、メチル感受性制限酵素を使用するサザンブロッティング、メチル化感受性任意プライマーポリメラーゼ連鎖反応(MS AP-PCR)アッセイ、MethyLight(商標)アッセイ、Digital MethyLight、HeavyMethyl(商標)アッセイ、HeavyMethyl(商標)MethyLight(商標)アッセイ、メチル化感受性一塩基プライマー伸長(Ms-SNuPE)アッセイ、メチル化特異的PCR(MSP)アッセイ、複合バイサルファイト制限分析(combined bisulfite restriction analysis)(COBRA)アッセイ、メチル化CpGアイランド増幅(MCA)アッセイ、メチル化CpGアイランド増幅およびマイクロアレイ(MCAM)、ライゲーション媒介性PCRによるHpaII微小断片濃縮(HELP)アッセイ、HELP-seqアッセイ、Glal加水分解およびライゲーションアダプター依存PCRアッセイ(GLAD-PCR)アッセイ、メチル化DNA免疫沈降-シーケンシング(MeDIP-Seq)アッセイ、ならびにメチル化DNA免疫沈降-マイクロアレイ解析(MeDIP-chip)アッセイが挙げられる。
バイサルファイトシーケンシングでは、メチル化部位を検出するために、シーケンシング前にDNAのバイサルファイト処理を使用する。DNAのバイサルファイトでの処理により、シトシン残基をウラシルに変換するが、メチル化シトシン残基には影響を及ぼさない。バイサルファイト処理後、DNAに残るシトシンはメチル化されたシトシンだけである。よって、バイサルファイト処理後のDNAをシーケンシングすることにより、一塩基分解能で個々のシトシン残基のメチル化状況が明らかになる。
MS AP-PCRアッセイでは、DNAを消化するためにメチル化感受性制限酵素が、およびCpGジヌクレオチドを含有する領域を選択的に増幅するためにCGリッチプライマーを用いるPCRが使用される(例えば、参照により本明細書に組み込まれる、Gonzalgo et al. (1997) Cancer Research 57: 594-599を参照されたい)。
MethyLightアッセイでは、DNAメチル化の検出のために、メチル化特異的プライミングおよびメチル化特異的蛍光プロービングを用いるバイサルファイト依存性の定量的蛍光ベースのリアルタイムPCRが使用される。Digital MethyLightは、MethyLightアッセイをデジタルPCRと組み合わせて、個々のメチル化分子の検出を可能にする(例えば、Eads et al. (1999) Cancer Res. 59: 2302-2306、Campan et al. (2018) Methods Mol. Biol. 1708:497-513を参照されたい)。
HeavyMethyアッセイでは、核酸試料のメチル化特異的選択的増幅を可能にするために、増幅プライマー間のCpG位置をカバーするか、または増幅プライマーによってカバーされるメチル化特異的ブロッキングプローブ(本明細書ではブロッカーとも称される)が使用される。
HeavyMethyl MethyLightアッセイは、MethyLight(商標)アッセイを増幅プライマー間のCpG位置をカバーするメチル化特異的ブロッキングプローブと組み合わせた、MethyLight(商標)アッセイの変形形態である。
Ms-SNuPEアッセイでは、可視化および定量のために、DNAのバイサルファイト処理が、CpG部位のすぐ上流でハイブリダイズするように設計されたプライマーを使用するPCR、およびポリアクリルアミドゲル上でのアンプリコンの電気泳動と組み合わせて使用される。DNA(ゲノムDNAまたはcfDNA)の重亜硫酸ナトリウムでの処理により、非メチル化シトシンがウラシルに変換され、PCRステップ中、ウラシルはチミンとして複製され、メチルシトシンは増幅中にシトシンとして複製される。元のCpG部位におけるメチル化シトシン対非メチル化シトシン(C対T)の比率は、ゲルで単離されたPCR産物、プライマー、およびTaqポリメラーゼを[32P]dCTPまたは[32P]TTPのいずれかと共にインキュベートし、それに続く、変性ポリアクリルアミドゲル電気泳動およびホスホイメージ(phosphorimage)解析によって決定することができる。Ms-SNuPEプライマーは、どのCpG部位が解析されるかに応じてメチル化状況を査定するために、反対鎖に[32P]dATPまたは[32P]dGTPのいずれかを組み込むように設計することもできる(例えば、Gonzalgo & Jones (1997) Nucleic Acids Res. 25: 2529-2531;Gonzalgo et al. (2007) Nat. Protoc. 2(8):1931-6を参照されたい)。
MSPアッセイでは、非メチル化シトシンのウラシルへの変換のためのDNAのバイサルファイト処理と、非メチル化DNAと対比してメチル化DNAに特異的なプライマーによるその後の増幅が使用される(例えば、Herman et al. (1996) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 93: 9821-9826、および米国特許第5,786,146号を参照されたい)。
COBRAアッセイでは、非メチル化シトシンのウラシルへの変換のためのDNAのバイサルファイト処理、バイサルファイトで変換されたDNAの遺伝子座特異的PCR増幅、制限酵素消化、電気泳動、ゲル上の制限パターンの解析が使用される(例えば、Xiong & Laird (1997) Nucleic Acids Res. 25: 2532-2534;Bilichak et al. (2017) Methods Mol. Biol. 1456:63-71を参照されたい)。
MCAアッセイでは、DNAを消化するためにメチル化感受性制限酵素が、続いて、メチル化CpGリッチ配列を選択的に増幅させるためにアダプターライゲーションおよびPCRが使用される(例えば、Toyota et al. (1999) Cancer Res. 59: 2307-12、およびWO 00/26401A1を参照されたい)。
MCAMアッセイでは、DNAメチル化をハイスループット様式で検出するために、MCAがCpGアイランドマイクロアレイと組み合わされて使用される(例えば、Estecio et al. (2007) Genome Res. 17(10):1529-1536を参照されたい)。
HELPアッセイでは、DNAを切断するためにメチル化感受性制限酵素HpaIIが、および対照としてメチル化非感受性イソシゾマーMspIが使用される。マイクロアレイ解析は、HpaII/MspI断片を検出するように設計されたプローブを含有するマイクロアレイを用いて実施される。HELP-seqでは、HELPアッセイがDNAメチル化部位の超並列シーケンシングと組み合わされる(例えば、Greally (2018) Methods Mol. Biol. 1708:191-207;Suzuki et al. (2010) Methods 52(3):218-22を参照されたい)。
GLAD-PCRアッセイでは、メチル化DNAのみを切断する部位特異的メチル指向性DNAエンドヌクレアーゼが、続いて、DNA断片のハイスループットPCR用のユニバーサルアダプターへのライゲーションが使用される(例えば、Malyshev et al. (2020) Acta Naturae 12(3):124-133;ロシア特許RU 2525710号を参照されたい)。
MeDIPアッセイでは、5-メチルシトシンに対する抗体を使用して、メチル化DNA断片を免疫沈降させる。この技法は、マイクロアレイハイブリダイゼーション(MeDIP-chip)または次世代シーケンシング(MeDIP-seq)を使用するハイスループットDNA検出法と組み合わせることができる。例えば、Weber et al. (2005) Nat. Genet. 37 (8): 853-862、Palmke et al. (2011) Methods 53(2):175-184、Quackenbush et al. (2008) Cancer Res. 68(6):1786-1796、Zhu et al. (2019) Analyst 144(6):1904-1915、Yang et al. (2014) Life Sci. 113(1-2):45-54を参照されたい。
サザンブロッティングは、DNAメチル化を検出するためにも使用することができる。最初に、DNAをメチル化感受性制限酵素で消化し、制限断片をサザンブロットで解析する。
本明細書で使用される場合、「選択されたヌクレオチド」は、核酸分子中に典型的に存在する4つのヌクレオチド(DNAではC、G、T、およびAならびにRNAではC、G、U、およびA)のうちの1つのヌクレオチドを指し、典型的に存在するヌクレオチドのメチル化誘導体を含み得る(例えば、Cが選択されたヌクレオチドである場合、メチル化Cと非メチル化Cの両方が選択されたヌクレオチドの意味に含まれる)が、一方、選択されたメチル化ヌクレオチドは、具体的には、典型的に存在するメチル化ヌクレオチドを指し、選択された非メチル化ヌクレオチドは、具体的には、典型的に存在する非メチル化ヌクレオチドを指す。
「メチル化特異的制限酵素」または「メチル化感受性制限酵素」という用語は、その認識部位のメチル化状態に依存して核酸を選択的に消化する酵素を指す。認識部位がメチル化されていないかまたはヘミメチル化されている場合に特異的に切断する制限酵素の場合には、認識部位がメチル化されていると、切断は起こらないか、または著しく低下した効率で起こる。認識部位がメチル化されている場合に特異的に切断する制限酵素の場合には、認識部位がメチル化されていないと、切断は起こらないか、または著しく低下した効率で起こる。好ましいのは、認識配列がCGジヌクレオチドを含有するメチル化特異的制限酵素である(例えば、CGCGまたはCCCGGGなどの認識配列)。一部の実施形態にとってさらに好ましいのは、このジヌクレオチド中のシトシンが炭素原子C5でメチル化されている場合には切断しない制限酵素である。
本明細書で使用される場合、「異なるヌクレオチド」は、選択されたヌクレオチドとは化学的に異なるヌクレオチドを指し、その結果、典型的には、異なるヌクレオチドは、選択されたヌクレオチドとは異なるワトソン-クリック塩基対特性を有し、それにより、選択されたヌクレオチドに対して相補的である典型的に存在するヌクレオチドは、異なるヌクレオチドに対して相補的である典型的に存在するヌクレオチドとは同じではない。例えば、Cが選択されたヌクレオチドである場合、UまたはTが異なるヌクレオチドである可能性があり、これは、CのGに対する相補性およびUまたはTのAに対する相補性によって例示される。本明細書で使用される場合、選択されたヌクレオチドに対して相補的であるヌクレオチド、または異なるヌクレオチドに対して相補的であるヌクレオチドは、高ストリンジェンシー条件下で、選択されたヌクレオチドまたは異なるヌクレオチドと、相補的ヌクレオチドが典型的に存在する4つのヌクレオチドのうちの3つと塩基対合するよりも高い親和性で塩基対合するヌクレオチドを指す。相補性の例は、DNA(例えば、A-TおよびC-G)およびRNA(例えば、A-UおよびC-G)におけるワトソン-クリック塩基対合である。よって、例えば、高ストリンジェンシー条件下で、Gは、G、A、またはTと塩基対合するよりも高い親和性でCと塩基対合し、したがって、Cが選択されたヌクレオチドである場合、Gは選択されたヌクレオチドに対して相補的なヌクレオチドである。
本明細書で使用される場合、所与のマーカーの「感度」は、新生物試料と非新生物試料とを区別する閾値を超えるDNAメチル化値を報告する試料のパーセンテージを指す。一部の実施形態では、陽性は、閾値を超えるDNAメチル化値(例えば、疾患と関連する範囲)を報告する組織学的に確認された新生物として定義され、偽陰性は、閾値未満のDNAメチル化値(例えば、疾患なしと関連する範囲)を報告する組織学的に確認された新生物として定義される。したがって、感度の値は、公知の疾患試料から得られた所与のマーカーのDNAメチル化測定値が、疾患と関連する測定値の範囲内にある確率を反映する。ここで定義されるように、計算された感度値の臨床的関連性は、所与のマーカーが、臨床状態を有する対象に適用された場合に、その状態の存在を検出する確率の推定値を表す。
本明細書で使用される場合、所与のマーカーの「特異性」は、新生物試料と非新生物試料とを区別する閾値未満のDNAメチル化値を報告する非新生物試料のパーセンテージを指す。一部の実施形態では、陰性は、閾値未満のDNAメチル化値(例えば、疾患なしと関連する範囲)を報告する組織学的に確認された非新生物試料として定義され、偽陽性は、閾値を超えるDNAメチル化値(例えば、疾患と関連する範囲)を報告する組織学的に確認された非新生物試料として定義される。したがって、特異性の値は、公知の非新生物試料から得られた所与のマーカーのDNAメチル化測定値が、疾患なしと関連する測定値の範囲内にある確率を反映する。ここで定義されるように、計算された特異性の値の臨床的関連性は、所与のマーカーが、臨床状態を有さない対象に適用された場合に、その状態の非存在を検出する確率の推定値を表す。
「AUC」という用語は、本明細書で使用される場合、「曲線下面積」の略語である。特に、受信者操作特性(ROC)曲線下の面積を指す。ROC曲線は、診断検査の異なる可能なカットポイントについての、偽陽性率に対する真陽性率のプロットである。選択したカットポイントに応じた感度と特異性のトレードオフが示される(特異性の低下によって、感度のいくらかの増加が達成されることになる)。ROC曲線下面積(AUC)は、診断検査の正確さに関する尺度である(面積が大きいほど良好であり、最適値は1である;無作為検査では、ROC曲線は対角線上にあり、面積は0.5である;参照として:J. P. Egan. (1975) Signal Detection Theory and ROC Analysis, Academic Press, New York)。
「診断」は、本明細書で使用される場合、一般に、対象が所与の疾患、障害または機能不全に罹患している可能性が高いかどうかについての決定を含む。当業者は、多くの場合、1つまたは複数の診断指標、すなわち、疾患、障害または機能不全の存在または非存在を示すその存在、非存在、または量であるバイオマーカーに基づいて診断を行う。
「予後予測」は、本明細書で使用される場合、一般に、臨床状態または疾患の予想される経過および転帰の予測を指す。患者の予後予測は、通常、疾患の好ましいまたは好ましくない経過または転帰を示す疾患の因子または症状を評価することによってなされる。「予後予測」という用語は、必ずしも状態の経過または転帰を100%正確に予測する能力を指すものではないことが理解される。代わりに、当業者であれば、「予後予測」という用語が、ある特定の経過または転帰が生じる確率の増加を指すこと、すなわち、経過または転帰が、所与の状態を示していない個体と比較して、その状態を示す患者において生じる可能性がより高いことを理解するであろう。
さらなる用語。
「処置(treatment)」、「処置する(treating)」、「処置する(treat)」などの用語は、所望の薬理学的および/または生理学的効果を得ることを一般に指すために本明細書で使用される。効果は、疾患もしくはその症状を完全にもしくは部分的に予防するという点では予防的である可能性があり、ならびに/または疾患および/もしくは疾患に起因する有害効果の部分的もしくは完全な安定化もしくは治癒という点では治療的であり場合がある。「処置」という用語は、哺乳動物、特にヒトにおける疾患の任意の処置を包含し、以下を含む:(a)疾患もしくは症状の素因を有する可能性があるが、未だそれを有すると診断されていない対象において、疾患および/もしくは症状が発生するのを予防すること;(b)疾患および/もしくは症状を抑制すること、すなわち、それらの発症を阻止すること;または(c)疾患症状を緩和すること、すなわち、疾患および/もしくは症状の退行を引き起こすこと。処置を必要とするものには、既に罹患しているもの(例えば、がんを有するもの)、および防止が望まれるもの(例えば、がんを発症しやすい遺伝的素因を有するもの、発癌物質への環境曝露を有するもの、またはそうでなければがんを発症する感受性が増加したかもしくは可能性が増加したもの、がんを有することが疑われるものなど)が含まれる。
治療処置は、対象が投与前に罹患しているものであり、予防処置は、対象が投与前に罹患していないものである。一部の実施形態では、対象は、処置前に罹患する可能性が増加しているかまたは罹患していることが疑われる。一部の実施形態では、対象は、罹患する可能性が増加していることが疑われる。
「約」という用語は、特に所与の量に関して、プラスマイナス5%の偏差を包含することを意味する。
「レシピエント」、「個体」、「対象」、「宿主」、および「患者」という用語は、本明細書において交換可能に使用され、診断、処置、または治療が望まれる任意の哺乳動物対象、特にヒトを指す。処置の目的としての「哺乳動物」は、ヒト、家畜および飼育動物、ならびに動物園の動物、狩猟動物、または愛玩動物、例えば、イヌ、ウマ、ネコ、ウシ、ヒツジ、ヤギ、ブタなどを含む、哺乳動物として分類される任意の動物を指す。好ましくは、哺乳動物はヒトである。
「治療有効用量」または「治療用量」は、所望の臨床結果をもたらす(すなわち、治療有効性を達成する)のに十分な量である。治療有効用量は、1回または複数の投与で投与され得る。
「解析を提供する」とは、口頭または書面による解析(すなわち、文書、報告書など)の送達を指すために本明細書で使用される。書面による解析は、印刷文書または電子文書であり得る。好適な解析(例えば、口頭または書面による報告書)は、以下の情報のいずれかまたはすべてを提供する:対象の情報(氏名、年齢など)を特定すること、どの種類の試料が使用されたかおよび/またはそれがどのように使用されたかの説明、試料をアッセイするために使用された技法、アッセイの結果(例えば、測定されたCpGメチル化レベルおよび/または処置前アッセイと比較した経時的もしくは処置後アッセイにおけるCpGメチル化レベルの倍数変化)、個体ががんを有すると決定されたかどうかについての査定、処置(例えば、特定の抗がん治療)の推奨、および/または治療を継続もしくは変えるための推奨、追加治療のための推奨される戦略など。報告書は、好適な媒体もしくは基材(例えば、紙)に印刷された情報;または電子形式を含むが、これらに限定されない任意の形式であり得る。電子形式の場合、報告書は、情報が記録された任意のコンピュータ可読媒体、例えば、ディスケット、コンパクトディスク(CD)、フラッシュドライブなどであり得る。さらに、報告書は、遠隔サイトの情報にアクセスするためにインターネットを経由して使用され得るウェブサイトのアドレスとして存在してもよい。
本発明の趣旨または範囲から逸脱することなく、様々な変更および修正がなされ得ることが当業者には明らかであろう。
メチル化cfDNAバイオマーカーおよび診断方法
種々の遺伝子のプロモーターおよび/または最初のエクソンの調節領域におけるCpGアイランドの過剰なメチル化は、種々のがんと関連している。肝細胞癌(HCC)、結腸直腸腺癌(CRC)、前立腺腺癌(PRAD)、肺腺癌(LUAD)、および肺扁平上皮癌(LUSC)に関連するメチル化無細胞DNA(cfDNA)バイオマーカーを特定するために、メチル化バイオマーカーの層解析(LAMB)が使用された。
特定されたHCCバイオマーカーには、遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でメチル化されたcfDNA、AK055957、APC、GSTP1、HOXA1、PFKP、PRDM2、RUNX3、SEPTIN9、SPINT2、およびWIF1から選択される1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でメチル化されたcfDNA(表10に列挙された各バイオマーカー遺伝子のメチル化CpG部位)が含まれる。これらのバイオマーカー遺伝子のCpG部位でのメチル化の頻度またはレベルの増加は、HCC腫瘍において共通して見られる。特に、cg08572734、cg15607538、cg08571859、cg14479889、cg03667968、cg00577935、cg02659086、cg26744375、cg09420439、cg04673590、cg08465862、cg14250130、cg00922376、cg05346841、cg13629563、cg26421310、cg17300544、cg06848185、cg22522066、cg26397188、およびcg24166864(これらのCpG部位の位置は、Illumina HumanMethylation450K Manifestにおいて与えられる)、ならびにこれらの200ヌクレオチド以内に位置するCpG部位から選択される1つまたは複数のCpG部位でのメチル化の頻度またはレベルの増加は、HCCに関連する。したがって、これらのCpG部位のメチル化の頻度またはレベルをモニターすることは、HCCの予後予測、診断、治療選択、およびモニタリング処置に有用である。
特定されたCRCバイオマーカーには、遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でメチル化されたcfDNA、ALX4、CNRIP1、COL4A1、COL4A2、EFEMP1、EYA4、FBN1、HIC1、IKZF1、MIR34C、NDRG4、SDC2、SEPTIN9、SOX21、TFPI2、TMEFF2、およびUNC5Cから選択される1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でメチル化されたcfDNA(表11に列挙された各バイオマーカー遺伝子のメチル化CpG部位)が含まれる。これらのバイオマーカー遺伝子でのCpG部位のメチル化の頻度またはレベルの増加は、CRC腫瘍において共通して見られる。特に、cg14410064、cg10908369、cg25530246、cg21938148、cg03817671、cg25046074、cg08712932、cg11664500、cg12152919、cg14017655、cg14287112、cg16347317、cg20330472、cg20611276、cg22871668、cg10480343、cg22535307、cg25520679、cg07589773、cg16697214、cg18607529、cg18810347、cg20078466、cg27633530、cg01192900、cg24041078、cg06650115、cg13096260、cg18719750、cg24732574、cg25070637、cg02884239、cg06848185、cg15044248、cg19554255、cg00800383、cg19063972、cg19184934、cg27442308、cg22441533、cg01808545、cg01194057、cg07234102、cg12584684、cg15701178、およびcg21782409(これらのCpG部位の位置は、Illumina HumanMethylation450K Manifestにおいて与えられる)、ならびにこれらの200ヌクレオチド以内に位置するCpG部位から選択される1つまたは複数のCpG部位でのメチル化の頻度またはレベルの増加は、CRCに関連する。したがって、これらのCpG部位のメチル化の頻度またはレベルをモニターすることは、CRCの予後予測、診断、治療選択、およびモニタリング処置に有用である。
特定されたPRADバイオマーカーには、遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でメチル化されたcfDNA、APC、CD44、PYCARD、RARB、およびRBP1から選択される1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でメチル化されたcfDNA(表12に列挙された各バイオマーカー遺伝子のメチル化CpG部位)が含まれる。これらのバイオマーカー遺伝子のCpG部位でのメチル化の頻度またはレベルの増加は、PRAD腫瘍において共通して見られる。特に、cg00577935、cg08571859、cg11613015、cg14479889、cg14511739、cg16970232、cg22035501、cg23938220、cg08530414、cg05214748、cg05907835、cg15468095、cg02499249、cg06720425、cg12479047、cg18094781、cg20899354、cg26124016、およびcg15229124(これらのCpG部位の位置は、Illumina HumanMethylation450K Manifestにおいて与えられる)、ならびにこれらの200ヌクレオチド以内に位置するCpG部位から選択される1つまたは複数のCpG部位でのメチル化の頻度またはレベルの増加は、PRADに関連する。したがって、これらのCpG部位のメチル化の頻度またはレベルをモニターすることは、PRADの予後予測、診断、治療選択、およびモニタリング処置に有用である。
特定されたLUADバイオマーカーには、遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でメチル化されたcfDNA、AJAP1、CDO1、HOXA7、HOXA9、PTGDR、SOX17、TAC1、UNCX、ZIC4、およびZNF781から選択される1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でメチル化されたcfDNA(表13に列挙された各バイオマーカー遺伝子のメチル化CpG部位)が含まれる。これらのバイオマーカー遺伝子のCpG部位でのメチル化の頻度またはレベルの増加は、LUAD腫瘍において共通して見られる。特に、cg11835068、cg13495205、cg17741689、cg02792792、cg08516516、cg11036833、cg14470895、cg16707405、cg23180938、cg05471296、cg05743885、cg09017619、cg15797110、cg19153763、cg20293594、cg02643054、cg05065989、cg12600174、cg18447772、cg20741169、cg22055728、cg26365299、cg02191312、cg17929687、cg04672706、cg24891539、cg24928391、cg02539083、cg05157140、cg08507422、cg20870512、cg21127068、cg24686610、cg12388007、cg03611452、cg14587524、およびcg25324105(これらのCpG部位の位置は、Illumina HumanMethylation450K Manifestにおいて与えられる)、ならびにこれらの200ヌクレオチド以内に位置するCpG部位から選択される1つまたは複数のCpG部位でのメチル化の頻度またはレベルの増加は、LUADに関連する。したがって、これらのCpG部位のメチル化の頻度またはレベルをモニターすることは、LUADの予後予測、診断、治療選択、およびモニタリング処置に有用である。
特定されたLUSCバイオマーカーには、遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でメチル化されたcfDNA、AJAP1、CDO1、HOXA7、HOXA9、PTGDR、SOX17、ZFP42、ZIC4、およびZNF781から選択される1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でメチル化されたcfDNA(表14に列挙された各バイオマーカー遺伝子のメチル化CpG部位)が含まれる。これらのバイオマーカー遺伝子のCpG部位でのメチル化の頻度またはレベルの増加は、LUSC腫瘍において共通して見られる。特に、cg13495205、cg02792792、cg08516516、cg11036833、cg05471296、cg05743885、cg09017619、cg10474350、cg15797110、cg19153763、cg20293594、cg02643054、cg05065989、cg12600174、cg16104915、cg18447772、cg20741169、cg22055728、cg02191312、cg17929687、cg24928391、cg24896649、cg05548555、cg06369327、cg21127068、cg03355998、cg12388007、cg03611452、cg14587524、およびcg25324105(これらのCpG部位の位置は、Illumina HumanMethylation450K Manifestにおいて与えられる)、ならびにこれらの200ヌクレオチド以内に位置するCpG部位から選択される1つまたは複数のCpG部位でのメチル化の頻度またはレベルの増加は、LUSCに関連する。したがって、これらのCpG部位のメチル化の頻度またはレベルをモニターすることは、LUSCの予後予測、診断、治療選択、およびモニタリング処置に有用である。
ある特定の実施形態では、HCC、CRC、PRAD、LUAD、もしくはLUSC、またはこれらの任意の組合せの診断における使用のためのメチル化cfDNAバイオマーカーのパネルが提供される。任意のサイズのバイオマーカーパネルが主題の方法の実践において使用され得る。バイオマーカーパネルは、典型的には、少なくとも2個のメチル化cfDNAバイオマーカーおよび最大20個のメチル化cfDNAバイオマーカーを含み、これらの間の任意の数のバイオマーカー、例えば、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、または20個のメチル化cfDNAバイオマーカーを含む。ある特定の実施形態では、バイオマーカーパネルは、少なくとも2、もしくは少なくとも3、もしくは少なくとも4、もしくは少なくとも5、もしくは少なくとも6、もしくは少なくとも7、もしくは少なくとも8、もしくは少なくとも9、もしくは少なくとも10、もしくは少なくとも11、もしくは少なくとも12、もしくは少なくとも13、もしくは少なくとも14、もしくは少なくとも5、もしくは少なくとも16、もしくは少なくとも17、もしくは少なくとも18、もしくは少なくとも19、もしくは少なくとも20個またはそれより多いメチル化cfDNAバイオマーカーを含む。より小さいバイオマーカーパネルは、通常、より経済的であるが、より大きなバイオマーカーパネル(すなわち、20個を超えるバイオマーカー)は、より詳細な情報を提供するという利点を有し、主題の方法の実践においても使用することができる。
メチル化cfDNAを含む試料(すなわち、「cfDNA試料」)は、対象から得られる。試料は、典型的には、対象から採取されたcfDNAを含む血液または血漿試料である。「対照」試料は、本明細書で使用される場合、罹患していない対象からのcfDNA試料を指す。すなわち、対照試料は、正常または健康な対象(例えば、HCC、CRC、PRAD、LUAD、もしくはLUSC、または他の種類のがんを有さないことが知られている個体)から得られる。cfDNA試料は、従来の技法によって対象から得ることができる。例えば、血液試料は、当技術分野で周知の方法に従って静脈穿刺によって得ることができる。
対象からのcfDNA試料におけるCpG部位でのメチル化の頻度またはレベルを解析する場合、比較のために使用される参照値範囲は、HCC、CRC、PRAD、LUAD、またはLUSCを有さない1または複数の対象(すなわち、正常または健康な対照)からのcfDNA試料におけるCpGでのDNAメチル化の頻度またはレベルを表す可能性がある。あるいは、参照値は、HCC、CRC、PRAD、LUAD、またはLUSCを有する1または複数の対象からのcfDNA試料におけるCpG部位でのメチル化の頻度またはレベルを表す可能性があり、参照値範囲に対する類似性は、対象が、HCC、CRC、PRAD、LUAD、またはLUSCを有することを示す。
一部の場合には、メチル化cfDNAバイオマーカーの組合せが主題の方法において使用される。一部のこのような場合には、すべての測定されたバイオマーカーのレベルは、診断がなされるために変化しなければならない(上記の通り)。一部の実施形態では、一部のバイオマーカーのみが本明細書に記載の方法において使用される。例えば、単一のバイオマーカー、2個のバイオマーカー、3個のバイオマーカー、4個のバイオマーカー、5個のバイオマーカー、6個のバイオマーカー、7個のバイオマーカー、8個のバイオマーカー、9個のバイオマーカー、10個のバイオマーカー、11個のバイオマーカー、12個のバイオマーカー、13個のバイオマーカー、14個のバイオマーカー、15個のバイオマーカー、16個のバイオマーカー、17個のバイオマーカー、18個のバイオマーカー、19個のバイオマーカー、または20個のバイオマーカーが任意の組合せで使用され得る。他の実施形態では、すべてのバイオマーカーが使用される。定量値を線形または非線形様式で組み合わせて、個体ごとのHCC、CRC、PRAD、LUAD、またはLUSCに関する1つまたは複数のリスクスコアを計算してもよい。
一部の実施形態では、幾何平均スコアは、AK055957、APC、GSTP1、HOXA1、PFKP、PRDM2、RUNX3、SEPTIN9、SPINT2、およびWIF1遺伝子のうちの2、3、4、5、6、7、8、9、または10個すべてに関する遺伝子メチル化頻度プロファイルから計算され、幾何平均スコアは、個体がHCCを有するかどうかを示す。幾何平均スコアは、HCCを有する対象とHCCを有さない対象とをさらに区別する場合がある。
一部の実施形態では、幾何平均スコアは、ALX4、CNRIP1、COL4A1、COL4A2、EFEMP1、EYA4、FBN1、HIC1、IKZF1、MIR34C、NDRG4、SDC2、SEPTIN9、SOX21、TFPI2、TMEFF2、およびUNC5C遺伝子のうちの2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、または17個すべてに関する遺伝子メチル化頻度プロファイルから計算され、幾何平均スコアは、個体がCRCを有するかどうかを示す。幾何平均スコアは、CRCを有する対象とCRCを有さない対象とをさらに区別する場合がある。
一部の実施形態では、幾何平均スコアは、APC、CD44、PYCARD、RARB、およびRBP1遺伝子のうちの2、3、4、または5個すべてに関する遺伝子メチル化頻度プロファイルから計算され、幾何平均スコアは、個体がPRADを有するかどうかを示す。幾何平均スコアは、PRADを有する対象とPRADを有さない対象とをさらに区別する場合がある。
一部の実施形態では、幾何平均スコアは、AJAP1、CDO1、HOXA7、HOXA9、PTGDR、SOX17、TAC1、UNCX、ZIC4、およびZNF781遺伝子のうちの2、3、4、5、6、7、8、9、または10個すべてに関する遺伝子メチル化頻度プロファイルから計算され、幾何平均スコアは、個体がLUADを有するかどうかを示す。幾何平均スコアは、LUADを有する対象とLUADを有さない対象とをさらに区別する場合がある。
一部の実施形態では、幾何平均スコアは、AJAP1、CDO1、HOXA7、HOXA9、PTGDR、SOX17、ZFP42、ZIC4、およびZNF781遺伝子のうちの2、3、4、5、6、7、8、9、または10個すべてに関する遺伝子メチル化頻度プロファイルから計算され、幾何平均スコアは、個体がLUSCを有するかどうかを示す。幾何平均スコアは、LUSCを有する対象とLUSCを有さない対象とをさらに区別する場合がある。
本明細書に記載の方法は、患者に対する適切な処置レジメン、特に、患者がHCC、CRC、PRAD、LUAD、またはLUSCに対して処置されるべきかどうかを決定するために使用されてよい。例えば、本明細書に記載されているように、患者は、cfDNAメチル化プロファイルに基づいて、HCC、CRC、PRAD、LUAD、またはLUSCについて陽性診断を有する場合に、HCC、CRC、PRAD、LUAD、またはLUSCの処置のために選択される。一部の場合には、本明細書に記載の診断方法は、単独で、または医用イメージングと組み合わせて使用して、診断を確定し、がん性疾患の程度(がんがどこまでおよびどこに広がっているか)をさらに評価して、予後を決定すること、および処置のための最適戦略(例えば、手術、放射性核種療法、化学療法、標的療法、免疫療法、生物学的療法など)を評価することを補助してもよい。例示的な医用イメージング技法としては、限定されないが、磁気共鳴画像法(MRI)、陽電子放射断層撮影法(PET)、単一光子放射コンピュータ断層撮影法(SPECT)、コンピュータ断層撮影法(CT)、超音波イメージング(UI)、光学イメージング(OI)、光音響イメージング(PI)、透視法、および蛍光イメージングが含まれる。
一部の実施形態では、HCCのメチル化cfDNAバイオマーカーは、アルファ-フェトタンパク質(AFP)またはデス-ガンマカルボキシプロトロンビン(DCP)などのHCCを診断するための他のバイオマーカーと組み合わせて使用される。例えば、cfDNAバイオマーカーのメチル化に加えて、AFPもしくはDCPまたはこれらの組合せの血液中レベルをモニターすることができる。
一部の実施形態では、CRCのメチル化cfDNAバイオマーカーは、CRCを診断するための他のバイオマーカーと組み合わせて使用される。例えば、cfDNAバイオマーカーのメチル化に加えて、KRAS、NRAS、もしくはBRAF癌原遺伝子、ヒト上皮増殖因子受容体2(HER2)、癌胎児抗原(CEA)、またはNTRK融合体、あるいはこれらの組合せをモニターすることができる。
一部の実施形態では、PRADのメチル化cfDNAバイオマーカーは、PRADを診断するための他のバイオマーカーと組み合わせて使用される。例えば、cfDNAバイオマーカーのメチル化に加えて、前立腺特異的抗原(PSA)、PCA3、カリクレイン、HOXC6、DLX1、もしくはTMPRSS2-ERG融合体、またはこれらの組合せをモニターすることができる。
一部の実施形態では、LUADのメチル化cfDNAバイオマーカーは、LUADを診断するための他のバイオマーカーと組み合わせて使用される。例えば、cfDNAバイオマーカーのメチル化に加えて、EGFR、ALK、変異型BRAF(例えば、V600E)、KRAS、MET、HER2、PIK3、ROS1、RET、もしくはNTRK融合体、またはこれらの組合せをモニターすることができる。
一部の実施形態では、LUSCのメチル化cfDNAバイオマーカーは、LUSCを診断するための他のバイオマーカーと組み合わせて使用される。例えば、cfDNAバイオマーカーのメチル化に加えて、p40、PD-L1、およびサイトケラチン5/6、EGFR、KRAS、MET、FGFR、PIK3CA、DDR2、PTEN欠失、またはこれらの組合せをモニターすることができる。
HCCに対する例示的な処置としては、限定されないが、腫瘍外科的切除術、ラジオ波焼灼術(RFA)、冷凍アブレーション、経皮的エタノールもしくは酢酸注射、経カテーテル動脈化学塞栓療法(TACE)、選択的内部放射線療法(SIRT)、高強度集束超音波療法、または外部ビーム療法、肝移植、門脈塞栓術、または化学療法剤(例えば、シスプラチン、ゲムシタビン、オキサリプラチン、ドキソルビシン、5-フルオロウラシル、カペシタビン、またはミトキサントロン)、標的治療剤(例えば、ソラフェニブ、レゴラフェニブ、レンバチニブ、またはカボザンチニブ)、免疫療法剤(例えば、ラムシルマブ、ニボルマブ、またはペムブロリズマブ)、もしくは放射性同位体(例えば、イットリウム-90、ロジン-131、レニウム-188、またはホルミウム-166)、またはこれらの組合せなどの抗がん治療剤の投与が挙げられる。
CRCに対する例示的な処置としては、限定されないが、内視鏡的粘膜切除術もしくは内視鏡的粘膜下層剥離術などの腫瘍外科的切除術;放射線療法、化学療法剤(例えば、フルオロウラシル、カペシタビン、オキサリプラチン、イリノテカン、またはテガフール/ウラシル(UFT))、標的治療剤(例えば、アフリベルセプト、セツキシマブ、またはパニツムマブなどの上皮増殖因子受容体阻害剤)、血管新生阻害薬(例えば、ベバシズマブ)、またはこれらの組合せなどの抗がん治療剤の投与が挙げられる。
PRADに対する例示的な処置としては、限定されないが、根治的前立腺切除術、経尿道的前立腺切除術、外部ビーム放射線療法、小線源療法、凍結手術、高強度焦点式超音波療法、ホルモン治療剤(例えば、アビラテロン、アパルタミド、エンザルタミド、ビカルタミド、ニルタミド、トピルタミド、ケトコナゾール、酢酸アビラテロン、またはセビテロネルなどの抗アンドロゲン)、化学療法剤(例えば、カバジタキセル、ベバシズマブ、ドセタキセル、サリドマイド、またはプレドニゾン)、もしくは免疫療法剤(例えば、Sipuleucel-Tがんワクチン)、またはこれらの組合せなどの抗がん治療剤の投与が挙げられる。
LUADに対する例示的な処置としては、限定されないが、肺切除術、肺葉切除術、放射線療法、化学療法剤(例えば、シスプラチンまたはカルボプラチン)、標的治療剤(例えば、ゲフィチニブ、エルロチニブ、アファチニブ、ダコミチニブ、またはオシメルチニブなどのチロシンキナーゼ阻害剤;クリゾチニブ、セリチニブ、アレクチニブまたはブリガチニブなどのALK阻害剤)、免疫療法剤(例えば、ニボルマブまたはペムブロリズマブなどの免疫チェックポイント阻害剤)、またはこれらの組合せなどの抗がん治療剤の投与が挙げられる。
LUADに対する例示的な処置としては、限定されないが、肺切除術、肺葉切除術、放射線療法、化学療法剤(例えば、シスプラチンまたはカルボプラチン)、標的治療剤(例えば、ゲフィチニブ、エルロチニブ、アファチニブ、ダコミチニブ、またはオシメルチニブなどのチロシンキナーゼ阻害剤;クリゾチニブ、セリチニブ、アレクチニブまたはブリガチニブなどのALK阻害剤)、免疫療法剤(例えば、ニボルマブまたはペムブロリズマブなどの免疫チェックポイント阻害剤)、またはこれらの組合せなどの抗がん治療剤の投与が挙げられる。
cfDNAバイオマーカーは、患者におけるHCC、CRC、PRAD、LUAD、またはLUSCをモニターするために使用することができる。例えば、HCCをモニターする場合、第1のcfDNA試料を第1の時点で患者から得ることができ、第2のcfDNA試料を第2の時点で患者から得ることができる。一部の実施形態では、患者は、第1のcfDNA試料および第2のcfDNA試料におけるcfDNAの1つまたは複数の遺伝子の1つまたは複数のCpG部位でのメチル化を検出することによってHCCについてモニターされ、1つまたは複数の遺伝子は、AK055957、APC、GSTP1、HOXA1、PFKP、PRDM2、RUNX3、SEPTIN9、SPINT2、およびWIF1からなる群から選択され、第1のcfDNA試料と比較した、第2のcfDNA試料におけるAK055957、APC、GSTP1、HOXA1、PFKP、PRDM2、RUNX3、SEPTIN9、SPINT2、およびWIF1からなる群から選択される1つまたは複数の遺伝子のCpG部位のメチル化頻度の増加の検出は、HCCが進行していることを示し、第1のcfDNA試料と比較した、第2のcfDNA試料におけるAK055957、APC、GSTP1、HOXA1、PFKP、PRDM2、RUNX3、SEPTIN9、SPINT2、およびWIF1からなる群から選択される1つまたは複数の遺伝子のCpG部位のメチル化頻度の低下の検出は、HCCが進行していないことを示す。一部の実施形態では、患者は、cfDNA試料を間隔をおいて繰り返し採取し、HCCが進行しているかどうかを決定するためにcfDNAを解析することによって、一定期間にわたってモニターされる。原発腫瘍、転移、または再発を含む進行の任意のステージのHCCをモニターすることができる。
CRCをモニターする場合、第1のcfDNA試料を第1の時点で患者から得ることができ、第2のcfDNA試料を第2の時点で患者から得ることができる。一部の実施形態では、患者は、第1のcfDNA試料および第2のcfDNA試料におけるcfDNAの1つまたは複数の遺伝子の1つまたは複数のCpG部位でのメチル化を検出することによってCRCについてモニターされ、1つまたは複数の遺伝子は、ALX4、CNRIP1、COL4A1、COL4A2、EFEMP1、EYA4、FBN1、HIC1、IKZF1、MIR34C、NDRG4、SDC2、SEPTIN9、SOX21、TFPI2、TMEFF2、およびUNC5Cからなる群から選択され、第1のcfDNA試料と比較した、第2のcfDNA試料におけるALX4、CNRIP1、COL4A1、COL4A2、EFEMP1、EYA4、FBN1、HIC1、IKZF1、MIR34C、NDRG4、SDC2、SEPTIN9、SOX21、TFPI2、TMEFF2、およびUNC5Cからなる群から選択される1つまたは複数の遺伝子のCpG部位のメチル化頻度の増加の検出は、CRCが進行していることを示し、第1のcfDNA試料と比較した、第2のcfDNA試料におけるALX4、CNRIP1、COL4A1、COL4A2、EFEMP1、EYA4、FBN1、HIC1、IKZF1、MIR34C、NDRG4、SDC2、SEPTIN9、SOX21、TFPI2、TMEFF2、およびUNC5Cからなる群から選択される1つまたは複数の遺伝子のCpG部位のメチル化頻度の低下の検出は、CRCが進行していないことを示す。一部の実施形態では、患者は、cfDNA試料を間隔をおいて繰り返し採取し、CRCが進行しているかどうかを決定するためにcfDNAを解析することによって、一定期間にわたってモニターされる。原発腫瘍、転移、または再発を含む進行の任意のステージのCRCをモニターすることができる。
PRADをモニターする場合、第1のcfDNA試料を第1の時点で患者から得ることができ、第2のcfDNA試料を第2の時点で患者から得ることができる。一部の実施形態では、患者は、第1のcfDNA試料および第2のcfDNA試料におけるcfDNAの1つまたは複数の遺伝子の1つまたは複数のCpG部位でのメチル化を検出することによってPRADについてモニターされ、1つまたは複数の遺伝子は、APC、CD44、PYCARD、RARB、およびRBP1からなる群から選択され、第1のcfDNA試料と比較した、第2のcfDNA試料におけるAPC、CD44、PYCARD、RARB、およびRBP1からなる群から選択される1つまたは複数の遺伝子のCpG部位のメチル化頻度の増加の検出は、PRADが進行していることを示し、第1のcfDNA試料と比較した、第2のcfDNA試料におけるAPC、CD44、PYCARD、RARB、およびRBP1からなる群から選択される1つまたは複数の遺伝子のCpG部位のメチル化頻度の低下の検出は、PRADが進行していないことを示す。一部の実施形態では、患者は、cfDNA試料を間隔をおいて繰り返し採取し、PRADが進行しているかどうかを決定するためにcfDNAを解析することによって、一定期間にわたってモニターされる。原発腫瘍、転移、または再発を含む進行の任意のステージのPRADをモニターすることができる。
LUADをモニターする場合、第1のcfDNA試料を第1の時点で患者から得ることができ、第2のcfDNA試料を第2の時点で患者から得ることができる。一部の実施形態では、患者は、第1のcfDNA試料および第2のcfDNA試料におけるcfDNAの1つまたは複数の遺伝子の1つまたは複数のCpG部位でのメチル化を検出することによってLUADについてモニターされ、1つまたは複数の遺伝子は、AJAP1、CDO1、HOXA7、HOXA9、PTGDR、SOX17、TAC1、UNCX、ZIC4、およびZNF781からなる群から選択され、第1のcfDNA試料と比較した、第2のcfDNA試料におけるAJAP1、CDO1、HOXA7、HOXA9、PTGDR、SOX17、TAC1、UNCX、ZIC4、およびZNF781からなる群から選択される1つまたは複数の遺伝子のCpG部位のメチル化頻度の増加の検出は、LUADが進行していることを示し、第1のcfDNA試料と比較した、第2のcfDNA試料におけるAJAP1、CDO1、HOXA7、HOXA9、PTGDR、SOX17、TAC1、UNCX、ZIC4、およびZNF781からなる群から選択される1つまたは複数の遺伝子のCpG部位のメチル化頻度の低下の検出は、LUADが進行していないことを示す。一部の実施形態では、患者は、cfDNA試料を間隔をおいて繰り返し採取し、LUADが進行しているかどうかを決定するためにcfDNAを解析することによって、一定期間にわたってモニターされる。原発腫瘍、転移、または再発を含む進行の任意のステージのLUADをモニターすることができる。
LUSCをモニターする場合、第1のcfDNA試料を第1の時点で患者から得ることができ、第2のcfDNA試料を第2の時点で患者から得ることができる。一部の実施形態では、患者は、第1のcfDNA試料および第2のcfDNA試料におけるcfDNAの1つまたは複数の遺伝子の1つまたは複数のCpG部位でのメチル化を検出することによってLUSCについてモニターされ、1つまたは複数の遺伝子は、AJAP1、CDO1、HOXA7、HOXA9、PTGDR、SOX17、ZFP42、ZIC4、およびZNF781からなる群から選択され、第1のcfDNA試料と比較した、第2のcfDNA試料におけるAJAP1、CDO1、HOXA7、HOXA9、PTGDR、SOX17、ZFP42、ZIC4、およびZNF781からなる群から選択される1つまたは複数の遺伝子のCpG部位のメチル化頻度の増加の検出は、LUSCが進行していることを示し、第1のcfDNA試料と比較した、第2のcfDNA試料におけるAJAP1、CDO1、HOXA7、HOXA9、PTGDR、SOX17、ZFP42、ZIC4、およびZNF781からなる群から選択される1つまたは複数の遺伝子のCpG部位のメチル化頻度の低下の検出は、LUSCが進行していないことを示す。一部の実施形態では、患者は、cfDNA試料を間隔をおいて繰り返し採取し、LUSCが進行しているかどうかを決定するためにcfDNAを解析することによって、一定期間にわたってモニターされる。原発腫瘍、転移、または再発を含む進行の任意のステージのLUSCをモニターすることができる。
患者が、HCC、CRC、PRAD、LUAD、またはLUSCを発症しやすくさせる基礎状態または疾患を有する場合に、主題の方法は、本明細書に記載されているように、患者を診断またはモニターするのに特に有用である。
HCCに対する感受性を増加させる例示的な状態および疾患としては、以下に限定されないが、肝臓炎、肝臓の外傷、肝硬変、脂肪肝疾患、肝炎(例えば、アルコール性肝炎、非アルコール性脂肪性肝炎、自己免疫性肝炎、薬物性肝炎、またはウイルス性肝炎)、A型肝炎ウイルス感染、B型肝炎ウイルス感染、C型肝炎ウイルス感染、D型肝炎ウイルス感染、E型肝炎ウイルス感染、遺伝性ヘモクロマトーシス、ウィルソン病、原発性胆汁性硬変、およびα-1-アンチトリプシン欠損症が挙げられる。
CRCに対する感受性を増加させる例示的な状態および疾患としては、以下に限定されないが、肥満、喫煙、運動不足、赤身肉、加工肉、またはアルコールの多い食事、炎症性腸疾患(例えば、クローン病および潰瘍性大腸炎)、家族性腺腫性ポリポーシス、ガードナー症候群、遺伝性非ポリポーシス、および鋸歯状ポリポーシス症候群、およびCRCを発症しやすい遺伝的素因(例えば、POLEまたはPOLD1遺伝子の変異)が挙げられる。
PRADに対する感受性を増加させる例示的な状態および疾患としては、以下に限定されないが、年齢(50歳を超える)、前立腺がんの家族歴、肥満、高血圧、加工肉、赤身肉、または乳製品の多い食事、淋病、およびPRADを発症しやすい遺伝的素因(例えば、BRCA、HPC1、もしくはAR遺伝子の変異、またはTMPRSS2-ETS遺伝子ファミリー融合)が挙げられる。
LUADに対する感受性を増加させる例示的な状態および疾患としては、以下に限定されないが、タバコの喫煙、およびLUADを発症しやすい遺伝的素因(例えば、TP53、EGFR、KRAS、KEAP1、STK11、またはNF1遺伝子の変異)が挙げられる。
LUSCに対する感受性を増加させる例示的な状態および疾患としては、以下に限定されないが、タバコの喫煙および、LUSCを発症しやすい遺伝的素因(例えば、TP53、MLL2、CDKN2A、KEAP1、PTEN、NOTCH1、PIK3CA、またはNFE2L2遺伝子の変異)が挙げられる。
主題の方法は、個体が、処置に対して応答性であるかまたは応答性でないかを決定するために、個体から得られた処置前および処置後のcfDNA試料をアッセイするために使用されてもよい。例えば、第1のcfDNA試料は、対象が治療を受ける前に対象から得ることができ、第2のcfDNA試料は、対象が治療を受けた後に対象から得ることができる。
一実施形態では、HCCに対する患者の処置の有効性は、第1のcfDNA試料および第2のcfDNA試料において、cg08572734、cg15607538、cg08571859、cg14479889、cg03667968、cg00577935、cg02659086、cg26744375、cg09420439、cg04673590、cg08465862、cg14250130、cg00922376、cg05346841、cg13629563、cg26421310、cg17300544、cg06848185、cg22522066、cg26397188、およびcg24166864、ならびにこれらの200ヌクレオチド以内に位置するCpG部位から選択される1つまたは複数のCpG部位でのメチル化の頻度またはレベルを測定し、処置の有効性を評価することによってモニターされ、第1のcfDNA試料と比較した、第2のcfDNA試料における、cg08572734、cg15607538、cg08571859、cg14479889、cg03667968、cg00577935、cg02659086、cg26744375、cg09420439、cg04673590、cg08465862、cg14250130、cg00922376、cg05346841、cg13629563、cg26421310、cg17300544、cg06848185、cg22522066、cg26397188、およびcg24166864、ならびにこれらの200ヌクレオチド以内に位置するCpG部位から選択される1つまたは複数のCpG部位でのメチル化の頻度またはレベルの増加の検出は、HCCが進行しているかまたは処置に応答していないことを示し、第1のcfDNA試料と比較した、第2のcfDNA試料における、cg08572734、cg15607538、cg08571859、cg14479889、cg03667968、cg00577935、cg02659086、cg26744375、cg09420439、cg04673590、cg08465862、cg14250130、cg00922376、cg05346841、cg13629563、cg26421310、cg17300544、cg06848185、cg22522066、cg26397188、およびcg24166864、ならびにこれらの200ヌクレオチド以内に位置するCpG部位から選択される1つまたは複数のCpG部位でのメチル化の頻度またはレベルの低下の検出は、HCCが進行していないことを示す。
別の実施形態では、CRCに対する患者の処置の有効性は、第1のcfDNA試料および第2のcfDNA試料において、cg14410064、cg10908369、cg25530246、cg21938148、cg03817671、cg25046074、cg08712932、cg11664500、cg12152919、cg14017655、cg14287112、cg16347317、cg20330472、cg20611276、cg22871668、cg10480343、cg22535307、cg25520679、cg07589773、cg16697214、cg18607529、cg18810347、cg20078466、cg27633530、cg01192900、cg24041078、cg06650115、cg13096260、cg18719750、cg24732574、cg25070637、cg02884239、cg06848185、cg15044248、cg19554255、cg00800383、cg19063972、cg19184934、cg27442308、cg22441533、cg01808545、cg01194057、cg07234102、cg12584684、cg15701178、およびcg21782409、ならびにこれらの200ヌクレオチド以内に位置するCpG部位から選択される1つまたは複数のCpG部位でのメチル化の頻度またはレベルを測定し、処置の有効性を評価することによってモニターされ、第1のcfDNA試料と比較した、第2のcfDNA試料における、cg14410064、cg10908369、cg25530246、cg21938148、cg03817671、cg25046074、cg08712932、cg11664500、cg12152919、cg14017655、cg14287112、cg16347317、cg20330472、cg20611276、cg22871668、cg10480343、cg22535307、cg25520679、cg07589773、cg16697214、cg18607529、cg18810347、cg20078466、cg27633530、cg01192900、cg24041078、cg06650115、cg13096260、cg18719750、cg24732574、cg25070637、cg02884239、cg06848185、cg15044248、cg19554255、cg00800383、cg19063972、cg19184934、cg27442308、cg22441533、cg01808545、cg01194057、cg07234102、cg12584684、cg15701178、およびcg21782409、ならびにこれらの200ヌクレオチド以内に位置するCpG部位から選択される1つまたは複数のCpG部位でのメチル化の頻度またはレベルの増加の検出は、CRCが進行しているかまたは処置に応答していないことを示し、第1のcfDNA試料と比較した、第2のcfDNA試料における、cg14410064、cg10908369、cg25530246、cg21938148、cg03817671、cg25046074、cg08712932、cg11664500、cg12152919、cg14017655、cg14287112、cg16347317、cg20330472、cg20611276、cg22871668、cg10480343、cg22535307、cg25520679、cg07589773、cg16697214、cg18607529、cg18810347、cg20078466、cg27633530、cg01192900、cg24041078、cg06650115、cg13096260、cg18719750、cg24732574、cg25070637、cg02884239、cg06848185、cg15044248、cg19554255、cg00800383、cg19063972、cg19184934、cg27442308、cg22441533、cg01808545、cg01194057、cg07234102、cg12584684、cg15701178、およびcg21782409、ならびにこれらの200ヌクレオチド以内に位置するCpG部位から選択される1つまたは複数のCpG部位でのメチル化の頻度またはレベルの低下の検出は、CRCが進行していないことを示す。
別の実施形態では、PRADに対する患者の処置の有効性は、第1のcfDNA試料および第2のcfDNA試料において、cg00577935、cg08571859、cg11613015、cg14479889、cg14511739、cg16970232、cg22035501、cg23938220、cg08530414、cg05214748、cg05907835、cg15468095、cg02499249、cg06720425、cg12479047、cg18094781、cg20899354、cg26124016、およびcg15229124、ならびにこれらの200ヌクレオチド以内に位置するCpG部位から選択される1つまたは複数のCpG部位でのメチル化の頻度またはレベルを測定し、処置の有効性を評価することによってモニターされ、第1のcfDNA試料と比較した、第2のcfDNA試料における、cg00577935、cg08571859、cg11613015、cg14479889、cg14511739、cg16970232、cg22035501、cg23938220、cg08530414、cg05214748、cg05907835、cg15468095、cg02499249、cg06720425、cg12479047、cg18094781、cg20899354、cg26124016、およびcg15229124、ならびにこれらの200ヌクレオチド以内に位置するCpG部位から選択される1つまたは複数のCpG部位でのメチル化の頻度またはレベルの増加の検出は、PRADが進行しているかまたは処置に応答していないことを示し、第1のcfDNA試料と比較した、第2のcfDNA試料における、cg00577935、cg08571859、cg11613015、cg14479889、cg14511739、cg16970232、cg22035501、cg23938220、cg08530414、cg05214748、cg05907835、cg15468095、cg02499249、cg06720425、cg12479047、cg18094781、cg20899354、cg26124016、およびcg15229124、ならびにこれらの200ヌクレオチド以内に位置するCpG部位から選択される1つまたは複数のCpG部位でのメチル化の頻度またはレベルの低下の検出は、PRADが進行していないことを示す。
別の実施形態では、LUADに対する患者の処置の有効性は、第1のcfDNA試料および第2のcfDNA試料において、cg11835068、cg13495205、cg17741689、cg02792792、cg08516516、cg11036833、cg14470895、cg16707405、cg23180938、cg05471296、cg05743885、cg09017619、cg15797110、cg19153763、cg20293594、cg02643054、cg05065989、cg12600174、cg18447772、cg20741169、cg22055728、cg26365299、cg02191312、cg17929687、cg04672706、cg24891539、cg24928391、cg02539083、cg05157140、cg08507422、cg20870512、cg21127068、cg24686610、cg12388007、cg03611452、cg14587524、およびcg25324105、ならびにこれらの200ヌクレオチド以内に位置するCpG部位から選択される1つまたは複数のCpG部位でのメチル化の頻度またはレベルを測定し、処置の有効性を評価することによってモニターされ、第1のcfDNA試料と比較した、第2のcfDNA試料における、cg11835068、cg13495205、cg17741689、cg02792792、cg08516516、cg11036833、cg14470895、cg16707405、cg23180938、cg05471296、cg05743885、cg09017619、cg15797110、cg19153763、cg20293594、cg02643054、cg05065989、cg12600174、cg18447772、cg20741169、cg22055728、cg26365299、cg02191312、cg17929687、cg04672706、cg24891539、cg24928391、cg02539083、cg05157140、cg08507422、cg20870512、cg21127068、cg24686610、cg12388007、cg03611452、cg14587524、およびcg25324105、ならびにこれらの200ヌクレオチド以内に位置するCpG部位から選択される1つまたは複数のCpG部位でのメチル化の頻度またはレベルの増加の検出は、LUADが進行しているかまたは処置に応答していないことを示し、第1のcfDNA試料と比較した、第2のcfDNA試料における、cg11835068、cg13495205、cg17741689、cg02792792、cg08516516、cg11036833、cg14470895、cg16707405、cg23180938、cg05471296、cg05743885、cg09017619、cg15797110、cg19153763、cg20293594、cg02643054、cg05065989、cg12600174、cg18447772、cg20741169、cg22055728、cg26365299、cg02191312、cg17929687、cg04672706、cg24891539、cg24928391、cg02539083、cg05157140、cg08507422、cg20870512、cg21127068、cg24686610、cg12388007、cg03611452、cg14587524、およびcg25324105、ならびにこれらの200ヌクレオチド以内に位置するCpG部位から選択される1つまたは複数のCpG部位でのメチル化の頻度またはレベルの低下の検出は、LUADが進行していないことを示す。
別の実施形態では、LUSCに対する患者の処置の有効性は、第1のcfDNA試料および第2のcfDNA試料において、cg13495205、cg02792792、cg08516516、cg11036833、cg05471296、cg05743885、cg09017619、cg10474350、cg15797110、cg19153763、cg20293594、cg02643054、cg05065989、cg12600174、cg16104915、cg18447772、cg20741169、cg22055728、cg02191312、cg17929687、cg24928391、cg24896649、cg05548555、cg06369327、cg21127068、cg03355998、cg12388007、cg03611452、cg14587524、およびcg25324105、ならびにこれらの200ヌクレオチド以内に位置するCpG部位から選択される1つまたは複数のCpG部位でのメチル化の頻度またはレベルを測定し、処置の有効性を評価することによってモニターされ、第1のcfDNA試料と比較した、第2のcfDNA試料における、cg13495205、cg02792792、cg08516516、cg11036833、cg05471296、cg05743885、cg09017619、cg10474350、cg15797110、cg19153763、cg20293594、cg02643054、cg05065989、cg12600174、cg16104915、cg18447772、cg20741169、cg22055728、cg02191312、cg17929687、cg24928391、cg24896649、cg05548555、cg06369327、cg21127068、cg03355998、cg12388007、cg03611452、cg14587524、およびcg25324105、ならびにこれらの200ヌクレオチド以内に位置するCpG部位から選択される1つまたは複数のCpG部位でのメチル化の頻度またはレベルの増加の検出は、LUSCが進行しているかまたは処置に応答していないことを示し、第1のcfDNA試料と比較した、第2のcfDNA試料における、cg13495205、cg02792792、cg08516516、cg11036833、cg05471296、cg05743885、cg09017619、cg10474350、cg15797110、cg19153763、cg20293594、cg02643054、cg05065989、cg12600174、cg16104915、cg18447772、cg20741169、cg22055728、cg02191312、cg17929687、cg24928391、cg24896649、cg05548555、cg06369327、cg21127068、cg03355998、cg12388007、cg03611452、cg14587524、 およびcg25324105、ならびにこれらの200ヌクレオチド以内に位置するCpG部位から選択される1つまたは複数のCpG部位でのメチル化の頻度またはレベルの低下の検出は、LUSCが進行していないことを示す。
処置前の試料におけるcfDNAバイオマーカー遺伝子のメチル化の頻度またはレベルは、第1の試料が治療の投与前に(すなわち、「処置前」)個体から単離されるため、「処置前値」と称され得る。処置前の試料におけるcfDNAバイオマーカー遺伝子のメチル化の頻度またはレベルは、この値が、「処置後」の値と比較される値であるため、「ベースライン値」とも称され得る。一部の場合には、ベースライン値(すなわち、「処置前値」)は、複数の(すなわち、1個より多い、例えば、2個またはそれより多い、3個またはそれより多い、4個またはそれより多い、5個またはそれより多いなど)処置前の試料におけるcfDNAバイオマーカー遺伝子のメチル化の頻度またはレベルを決定することによって決定される。一部の場合には、複数の処置前の試料は、処置前のバイオマーカーレベルの自然変動を査定するために、異なる時点で個体から単離される。このように、一部の場合には、1つまたは複数の(例えば、2個またはそれより多い、3個またはそれより多い、4個またはそれより多い、5個またはそれより多いなどの)処置前の試料が、個体から単離される。一部の実施形態では、処置前の試料はすべて、同じ種類の試料(例えば、血液試料)である。一部の場合には、2個またはそれより多い処置前の試料が、試料におけるバイオマーカーのレベルを決定する前にプールされる。一部の場合には、cfDNAバイオマーカー遺伝子のメチル化の頻度またはレベルは、2個またはそれより多い処置前の試料について別々に決定され、「処置前値」は、別々の測定値を平均することによって計算される。
処置後の試料は、治療の投与後に個体から単離される。よって、処置後の試料におけるcfDNAバイオマーカー遺伝子のメチル化の頻度またはレベルは、「処置後値」と称され得る。一部の実施形態では、cfDNAバイオマーカー遺伝子のメチル化の頻度またはレベルは、さらなる処置後の試料(例えば、第2、第3、第4、第5などの処置後の試料)において測定される。さらなる処置後の試料は、処置の投与後に個体から単離されるため、さらなる試料におけるバイオマーカーのレベルは、「処置後値」とも称され得る。
「応答性」という用語は、本明細書で使用される場合、処置が、抗腫瘍効果などの所望の効果を有していることを意味する。例えば、陽性の治療応答は、疾患における以下の改善のうちの1つまたは複数を指す:(1)腫瘍サイズの低減;(2)がん細胞数の低減;(3)腫瘍成長の阻害(すなわち、ある程度まで減速、好ましくは停止);(4)がん細胞の末梢臓器への浸潤の阻害(すなわち、ある程度まで減速、好ましくは停止);(5)腫瘍転移の阻害(すなわち、ある程度まで減速、好ましくは停止);および(6)がんに関連する1つまたは複数の症状からのある程度の緩和。個体が処置に応答して改善しない場合、個体に対して異なる治療または処置レジメンを求めることが望ましい場合がある。
個体がHCC、CRC、PRAD、LUAD、またはLUSCを有するという決定は、1つまたは複数のcfDNAバイオマーカー遺伝子のメチル化の頻度またはレベルと疾患との間の相関の能動的臨床適用である。例えば、「決定する」には、能動的アッセイステップ中に生成されたデータを精査すること、および個体が、HCC、CRC、PRAD、LUAD、もしくはLUSCを有するか有さないか、またはHCC処置のための治療に応答するか応答しないかを解決する能動的ステップが必要である。さらに、一部の場合には、現在の処置(すなわち、治療)を進めるか、代わりに処置を変えるかの決定が行われる。一部の場合には、主題の方法は、治療を継続するかまたは治療を変えるステップを含む。
「処置を継続する」(すなわち、治療を継続する)という用語は、現在の処置経過(例えば、治療の継続投与)を継続することを意味するために本明細書で使用される。現在の処置経過が、HCC、CRC、PRAD、LUAD、またはLUSCを処置するのに有効でない場合、処置は変えられてもよい。「治療を変える」は、「治療を中止する」または「治療を変更する」(例えば、処置の種類を変更する、特定の用量および/または薬の投与頻度を変更する、例えば、用量および/または頻度を増加させる)を意味するために本明細書で使用される。一部の場合には、個体が応答性であると思われるまで治療を変えることができる。一部の実施形態では、治療を変えることは、どの種類の処置を投与するかを変更すること、特定の処置を完全に中止することなどを意味する。
非限定的な例示的な例として、患者は、化学療法剤で最初に処置されてよい。次いで、「処置を継続する」ことは、この種類の処置を継続することである。現在の処置経過が有効でない場合、処置は変えられてよく、例えば、HCC、CRC、PRAD、LUAD、またはLUSCの処置の投薬量または頻度を増加させるか、異なる処置に変更するか、または患者への緩和ケアを開始する。処置を切り替えることは、例えば、異なる化学療法剤を投与することまたは異なる種類の抗がん治療、例えば、手術、放射線療法、免疫療法などを投与することを伴ってよい。
言い換えれば、1つまたは複数のcfDNAバイオマーカー遺伝子のメチル化の頻度またはレベルは、どの時点で治療を継続するかおよび/またはどの時点で治療を変えるかを決定するためにモニターされてよい。このように、処置後のcfDNA試料は、いずれかの投与後に単離することができ、cfDNA試料は、1つまたは複数のcfDNAバイオマーカー遺伝子のメチル化の頻度またはレベルを決定するためにアッセイすることができる。したがって、主題の方法は、HCC、CRC、PRAD、LUAD、またはLUSCに対して処置されている個体が応答性であるかどうか、または処置に対する応答性を維持しているかどうかを決定するために使用され得る。
治療は、処置前のcfDNA試料が個体から単離された後いつでも個体に投与することができるが、治療は、処置前のcfDNA試料が単離された(または複数の処置前のcfDNA試料が単離される場合、最後の処置前のcfDNA試料が単離された)のと同時に、またはその後可能な限りすぐ(例えば、約7日もしくはそれより短い、約3日もしくはそれより短い、例えば、2日もしくはそれより短い、36時間もしくはそれより短い、1日もしくはそれより短い、20時間もしくはそれより短い、18時間もしくはそれより短い、12時間もしくはそれより短い、9時間もしくはそれより短い、6時間もしくはそれより短い、3時間もしくはそれより短い、2.5時間もしくはそれより短い、2時間もしくはそれより短い、1.5時間もしくはそれより短い、1時間もしくはそれより短い、45分もしくはそれより短い、30分もしくはそれより短い、20分もしくはそれより短い、15分もしくはそれより短い、10分もしくはそれより短い、5分もしくはそれより短い、2分もしくはそれより短い、または1分もしくはそれより短い)に投与されるのが好ましい。
一部の場合には、1種類より多い治療が個体に投与されてよい。例えば、HCC、CRC、PRAD、LUAD、またはLUSCを有する対象は、腫瘍の外科的切除術と、それに続く化学療法剤または生物剤の投与を受けてよい。全身治療は、がんが原発腫瘍部位を越えて広がるかまたは転移を起こした場合に投与される場合がある。
一部の実施形態では、メチル化cfDNAバイオマーカーは、患者におけるHCC、CRC、PRAD、LUAD、またはLUSCの再発をモニターするために使用される。例えば、第1のcfDNAは、HCC、CRC、PRAD、LUAD、またはLUSCの以前の発生に対する処置後の患者から、患者がイメージングまたは他の診断モダリティーからがんを有さないと特徴付けられる第1の時点で得ることができる。第1のcfDNA試料からのcfDNAにおいて、1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でのメチル化のレベルまたは頻度を測定することができる。第2のcfDNA試料は、再発に関するモニタリング期間中の第2の時点で患者から得ることができる。第2のcfDNA試料からのcfDNAにおいて、1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でのメチル化のレベルまたは頻度も測定することができる。患者は、1つまたは複数のCpG部位のメチル化のレベルまたは頻度に基づいて、HCC、CRC、PRAD、LUAD、またはLUSCの再発について陽性診断を有する場合に、HCC、CRC、PRAD、LUAD、またはLUSCの再発に対して処置されるべきである。一部の実施形態では、患者は、cfDNA試料を間隔をおいて繰り返し採取し、HCC、CRC、PRAD、LUAD、またはLUSCの再発を有するかどうかを決定するためにcfDNAを解析することによって、一定期間にわたって再発についてモニターされる。一部の実施形態では、患者は、本明細書に記載の方法によって、1カ月、2カ月、4カ月、6カ月、8カ月、1年、2年、3年、4年、5年、またはそれより長い期間にわたり再発について繰返しモニターされる。
一実施形態では、患者におけるHCCの再発をモニターし、再発に対して患者を処置する方法であって、a)HCCの以前の発生に対する処置後に、患者がイメージングまたは他の診断モダリティーからがんを有さないと特徴付けられる第1の時点で、患者から第1の血液試料を得るステップと、b)第1の血液試料に由来する無細胞DNA(cfDNA)における1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルを測定するステップであって、1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子が、AK055957、APC、GSTP1、HOXA1、PFKP、PRDM2、RUNX3、SEPTIN9、SPINT2、およびWIF1から選択される、ステップと、c)再発に関するモニタリング期間中の第2の時点で、患者から第2の血液試料を得るステップと、d)第2の血液試料に由来するcfDNAにおける1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルを測定するステップであって、1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子が、AK055957、APC、GSTP1、HOXA1、PFKP、PRDM2、RUNX3、SEPTIN9、SPINT2、およびWIF1から選択され、第1の血液試料のcfDNAと比較した、第2の血液試料のcfDNAにおけるAK055957、APC、GSTP1、HOXA1、PFKP、PRDM2、RUNX3、SEPTIN9、SPINT2、およびWIF1から選択される1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルの増加が、HCCが再発したことを示す、ステップと、e)患者が1つまたは複数のCpG部位のメチル化レベルに基づいてHCCの再発について陽性診断を有する場合に、HCCの再発に対して患者を処置するステップと、f)次に、再発に関するモニタリング期間中に、ステップc)~e)を繰り返すステップとを含む、方法が提供される。
別の実施形態では、患者におけるCRCの再発をモニターし、再発に対して患者を処置する方法であって、a)CRCの以前の発生に対する処置後に、患者がイメージングまたは他の診断モダリティーからがんを有さないと特徴付けられる第1の時点で、患者から第1の血液試料を得るステップと、b)第1の血液試料に由来する無細胞DNA(cfDNA)における1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルを測定するステップであって、1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子が、ALX4、CNRIP1、COL4A1、COL4A2、EFEMP1、EYA4、FBN1、HIC1、IKZF1、MIR34C、NDRG4、SDC2、SEPTIN9、SOX21、TFPI2、TMEFF2、およびUNC5Cから選択される、ステップと、c)再発に関するモニタリング期間中の第2の時点で、患者から第2の血液試料を得るステップと、d)第2の血液試料に由来するcfDNAにおける1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルを測定するステップであって、1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子が、ALX4、CNRIP1、COL4A1、COL4A2、EFEMP1、EYA4、FBN1、HIC1、IKZF1、MIR34C、NDRG4、SDC2、SEPTIN9、SOX21、TFPI2、TMEFF2、およびUNC5Cから選択され、第1の血液試料のcfDNAと比較した、第2の血液試料のcfDNAにおけるALX4、CNRIP1、COL4A1、COL4A2、EFEMP1、EYA4、FBN1、HIC1、IKZF1、MIR34C、NDRG4、SDC2、SEPTIN9、SOX21、TFPI2、TMEFF2、およびUNC5Cから選択される1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルの増加が、CRCが再発したことを示す、ステップと、e)患者が1つまたは複数のCpG部位のメチル化レベルに基づいてCRCの再発について陽性診断を有する場合に、CRCの再発に対して患者を処置するステップと、f)次に、再発に関するモニタリング期間中に、ステップc)~e)を繰り返すステップとを含む、方法が提供される。
別の実施形態では、患者におけるPRADの再発をモニターし、再発に対して患者を処置する方法であって、a)PRADの以前の発生に対する処置後に、患者がイメージングまたは他の診断モダリティーからがんを有さないと特徴付けられる第1の時点で、患者から第1の血液試料を得るステップと、b)第1の血液試料に由来する無細胞DNA(cfDNA)における1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルを測定するステップであって、1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子が、APC、CD44、PYCARD、RARB、およびRBP1から選択される、ステップと、c)再発に関するモニタリング期間中の第2の時点で、患者から第2の血液試料を得るステップと、d)第2の血液試料に由来するcfDNAにおける1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルを測定するステップであって、1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子が、APC、CD44、PYCARD、RARB、およびRBP1から選択され、第1の血液試料のcfDNAと比較した、第2の血液試料のcfDNAにおけるAPC、CD44、PYCARD、RARB、およびRBP1から選択される1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルの増加が、PRADが再発したことを示す、ステップと、e)患者が1つまたは複数のCpG部位のメチル化レベルに基づいてPRADの再発について陽性診断を有する場合に、PRADの再発に対して患者を処置するステップと、f)次に、再発に関するモニタリング期間中に、ステップc)~e)を繰り返すステップとを含む、方法が提供される。
別の実施形態では、患者におけるLUADの再発をモニターし、再発に対して患者を処置する方法であって、a)LUADの以前の発生に対する処置後に、患者がイメージングまたは他の診断モダリティーからがんを有さないと特徴付けられる時点で、患者から第1の血液試料を得るステップと、b)第1の血液試料に由来する無細胞DNA(cfDNA)における1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルを測定するステップであって、1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子が、AJAP1、CDO1、HOXA7、HOXA9、PTGDR、SOX17、TAC1、UNCX、ZIC4、およびZNF781から選択される、ステップと、c)再発に関するモニタリング期間中に、患者から第2の血液試料を得るステップと、d)第2の血液試料に由来するcfDNAにおける1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルを測定するステップであって、1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子が、AJAP1、CDO1、HOXA7、HOXA9、PTGDR、SOX17、TAC1、UNCX、ZIC4、およびZNF781から選択され、第1の血液試料のcfDNAと比較した、第2の血液試料のcfDNAにおけるAJAP1、CDO1、HOXA7、HOXA9、PTGDR、SOX17、TAC1、UNCX、ZIC4、およびZNF781から選択される1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルの増加が、LUADが再発したことを示す、ステップと、e)患者が1つまたは複数のCpG部位のメチル化レベルに基づいてLUADの再発について陽性診断を有する場合に、LUADの再発に対して患者を処置するステップと、f)次に、再発に関するモニタリング期間中に、ステップc)~e)を繰り返すステップとを含む、方法が提供される。
別の実施形態では、患者におけるLUSCの再発をモニターし、再発に対して患者を処置する方法であって、a)PRADの以前の発生に対する処置後に、患者がイメージングまたは他の診断モダリティーからがんを有さないと特徴付けられる時点で、患者から第1の血液試料を得るステップと、b)第1の血液試料に由来する無細胞DNA(cfDNA)における1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルを測定するステップであって、1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子が、AJAP1、CDO1、HOXA7、HOXA9、PTGDR、SOX17、ZFP42、ZIC4、およびZNF781から選択される、ステップと、c)再発に関するモニタリング期間中に、患者から第2の血液試料を得るステップと、d)第2の血液試料に由来するcfDNAにおける1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルを測定するステップであって、1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子が、AJAP1、CDO1、HOXA7、HOXA9、PTGDR、SOX17、ZFP42、ZIC4、およびZNF781から選択され、第1の血液試料のcfDNAと比較した、第2の血液試料のcfDNAにおけるAJAP1、CDO1、HOXA7、HOXA9、PTGDR、SOX17、ZFP42、ZIC4、およびZNF781から選択される1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルの増加が、LUSCが再発したことを示す、ステップと、e)患者が1つまたは複数のCpG部位のメチル化レベルに基づいてLUSCの再発について陽性診断を有する場合に、LUSCの再発に対して患者を処置するステップと、f)次に、再発に関するモニタリング期間中に、ステップc)~e)を繰り返すステップとを含む、方法が提供される。
一部の実施形態では、主題の方法は、個体が、HCC、CRC、PRAD、LUAD、もしくはLUSC、またはHCC、CRC、PRAD、LUAD、もしくはLUSCの再発を有すると決定されるかどうかを示す解析を提供するステップを含む。解析は、個体が処置に対して応答性であるかもしくは応答性でないか、または個体がHCC、CRC、PRAD、LUAD、もしくはLUSCの処置に対して応答性を維持しているかもしくは応答性を維持していないと決定されるかどうかの解析をさらに提供する場合がある。上記のように、解析は、口頭または書面による報告書(例えば、書面または電子文書)であり得る。解析は、対象、対象の主治医、検査施設などに提供され得る。解析は、インターネットを介したウェブサイトアドレスとしてもアクセス可能であり得る。このような一部の場合には、解析は、複数の異なる実体(例えば、対象、対象の主治医、検査施設など)によってアクセス可能であり得る。
cfDNAメチル化の検出
cfDNAのCpG部位でのメチル化を検出するための当技術分野で公知の任意の好適な方法が使用され得る。メチル化を検出するための例示的な技法としては、限定されないが、メチル化感受性任意プライマーポリメラーゼ連鎖反応(MS AP-PCR)、メチル化感受性一塩基プライマー伸長(Ms-SNuPE)、メチル化特異的PCR(MSP)、メチル化感受性DNA制限酵素解析、制限酵素ベースのシーケンシング、制限酵素ベースのマイクロアレイ解析、複合バイサルファイト制限分析(COBRA)、メチル化CpGアイランド増幅(MCA)、メチル化CpGアイランド増幅およびマイクロアレイ(MCAM)、ライゲーション媒介性PCRによるHpaII微小断片濃縮(HELP)、バイサルファイトシーケンシング、バイサルファイトマイクロアレイ解析、メチル化特異的パイロシーケンシング、HELPシーケンシング(HELP-seq)、TET支援ピリジンボランシーケンシング(TAPS)、Glal加水分解およびライゲーションアダプター依存PCR(GLAD-PCR)、メチル化DNA免疫沈降-シーケンシング(MeDIP-Seq)、またはメチル化DNA免疫沈降-マイクロアレイ解析(MeDIP-chip)、メチル感受性制限酵素を用いるサザンブロッティング、ならびにメチル化特異的巨大磁気抵抗センサーベースのマイクロアレイ解析が挙げられる。
バイサルファイトシーケンシングでは、メチル化部位を検出するために、シーケンシング前にDNAのバイサルファイト処理を使用する。DNAのバイサルファイトでの処理により、シトシン残基をウラシルに変換するが、メチル化シトシン残基には影響を及ぼさない。バイサルファイト処理後、DNAに残るシトシンはメチル化されたシトシンだけである。よって、バイサルファイト処理後のDNAをシーケンシングすることにより、一塩基分解能で個々のシトシン残基のメチル化状況が明らかになる(参照により本明細書に組み込まれる、Reinders et al. (2010) Epigenomics 2(2):209-20、Chatterjee et al. (2012) Nucleic Acids Research 40(10): e79、Wreczycka et al. (2017) J. Biotechnol. 261:105-115、Shafi et al. (2018) Brief Bioinform. 19(5):737-753)。
MS AP-PCRアッセイでは、DNAを消化するためにメチル化感受性制限酵素が、およびCpGジヌクレオチドを含有する領域を選択的に増幅するためにCGリッチプライマーを用いるPCRが使用される(例えば、参照により本明細書に組み込まれる、Gonzalgo et al. (1997) Cancer Research 57: 594-599を参照されたい)。
MethyLightアッセイでは、DNAメチル化の検出のために、メチル化特異的プライミングおよびメチル化特異的蛍光プロービングを用いるバイサルファイト依存性の定量的蛍光ベースのリアルタイムPCRが使用される。Digital MethyLightは、MethyLightアッセイをデジタルPCRと組み合わせて、個々のメチル化分子の検出を可能にする(例えば、参照により本明細書に組み込まれる、Eads et al. (1999) Cancer Res. 59: 2302-2306、Campan et al. (2018) Methods Mol. Biol. 1708:497-513を参照されたい)。
HeavyMethyアッセイでは、核酸試料のメチル化特異的選択的増幅を可能にするために、増幅プライマー間のCpG位置をカバーするか、または増幅プライマーによってカバーされるメチル化特異的ブロッキングプローブ(本明細書ではブロッカーとも称される)が使用される。
HeavyMethyl MethyLightアッセイは、MethyLight(商標)アッセイを増幅プライマー間のCpG位置をカバーするメチル化特異的ブロッキングプローブと組み合わせた、MethyLight(商標)アッセイの変形形態である。
Ms-SNuPEアッセイでは、可視化および定量のために、DNAのバイサルファイト処理が、CpG部位のすぐ上流でハイブリダイズするように設計されたプライマーを使用するPCR、およびポリアクリルアミドゲル上でのアンプリコンの電気泳動と組み合わせて使用される。DNA(ゲノムDNAまたはcfDNA)の重亜硫酸ナトリウムでの処理により、非メチル化シトシンがウラシルに変換され、PCRステップ中、ウラシルはチミンとして複製され、メチルシトシンは増幅中にシトシンとして複製される。元のCpG部位におけるメチル化シトシン対非メチル化シトシン(C対T)の比率は、ゲルで単離されたPCR産物、プライマー、およびTaqポリメラーゼを[32P]dCTPまたは[32P]TTPのいずれかと共にインキュベートし、それに続く、変性ポリアクリルアミドゲル電気泳動およびホスホイメージ解析によって決定することができる。Ms-SNuPEプライマーは、どのCpG部位が解析されるかに応じてメチル化状況を査定するために、反対鎖に[32P]dATPまたは[32P]dGTPのいずれかを組み込むように設計することもできる(例えば、参照により本明細書に組み込まれる、Gonzalgo & Jones (1997) Nucleic Acids Res. 25: 2529-2531;Gonzalgo et al. (2007) Nat. Protoc. 2(8):1931-6を参照されたい)。
MSPアッセイでは、非メチル化シトシンのウラシルへの変換のためのDNAのバイサルファイト処理と、非メチル化DNAと対比してメチル化DNAに特異的なプライマーによるその後の増幅が使用される(例えば、参照により本明細書に組み込まれる、Herman et al. (1996) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 93: 9821-9826、および米国特許第5,786,146号を参照されたい)。
COBRAアッセイでは、非メチル化シトシンのウラシルへの変換のためのDNAのバイサルファイト処理、バイサルファイトで変換されたDNAの遺伝子座特異的PCR増幅、制限酵素消化、電気泳動、ゲル上の制限パターンの解析が使用される(例えば、参照により本明細書に組み込まれる、Xiong & Laird (1997) Nucleic Acids Res. 25: 2532-2534;Bilichak et al. (2017) Methods Mol. Biol. 1456:63-71を参照されたい)。
MCAアッセイでは、DNAを消化するためにメチル化感受性制限酵素が、続いて、メチル化CpGリッチ配列を選択的に増幅させるためにアダプターライゲーションおよびPCRが使用される(例えば、参照により本明細書に組み込まれる、Toyota et al. (1999) Cancer Res. 59: 2307-12、およびWO 00/26401A1を参照されたい)。
MCAMアッセイでは、DNAメチル化をハイスループット様式で検出するために、MCAがCpGアイランドマイクロアレイと組み合わされて使用される(例えば、参照により本明細書に組み込まれる、Estecio et al. (2007) Genome Res. 17(10):1529-1536を参照されたい)。
HELPアッセイでは、DNAを切断するためにメチル化感受性制限酵素HpaIIが、および対照としてメチル化非感受性イソシゾマーMspIが使用される。マイクロアレイ解析は、HpaII/MspI断片を検出するように設計されたプローブを含有するマイクロアレイを用いて実施される。HELP-seqでは、HELPアッセイがDNAメチル化部位の超並列シーケンシングと組み合わされる(例えば、参照により本明細書に組み込まれる、Greally (2018) Methods Mol. Biol. 1708:191-207;Suzuki et al. (2010) Methods 52(3):218-22を参照されたい)。
GLAD-PCRアッセイでは、メチル化DNAのみを切断する部位特異的メチル指向性DNAエンドヌクレアーゼが、続いて、DNA断片のハイスループットPCR用のユニバーサルアダプターへのライゲーションが使用される(例えば、参照により本明細書に組み込まれる、Malyshev et al. (2020) Acta Naturae 12(3):124-133;ロシア特許RU 2525710号を参照されたい)。
MeDIPアッセイでは、5-メチルシトシンに対する抗体を使用して、メチル化DNA断片を免疫沈降させる。この技法は、マイクロアレイハイブリダイゼーション(MeDIP-chip)または次世代シーケンシング(MeDIP-seq)を使用するハイスループットDNA検出法と組み合わせることができる。例えば、参照により本明細書に組み込まれる、Weber et al. (2005) Nat. Genet. 37 (8): 853-862、Palmke et al. (2011) Methods 53(2):175-184、Quackenbush et al. (2008) Cancer Res. 68(6):1786-1796、Zhu et al. (2019) Analyst 144(6):1904-1915、Yang et al. (2014) Life Sci. 113(1-2):45-54を参照されたい。
TET支援ピリジンボランシーケンシング(TAPS)では、テン-イレブン転移(TET)酵素を使用して、5-メチルシトシンおよび5-ヒドロキシメチルシトシンの5-カルボキシルシトシンへの酸化を触媒し、続いて、ピリジンボランを還元してジヒドロウラシルを生成する。未修飾シトシンは影響を受けない。例えば、参照により本明細書に組み込まれる、Liu et al. (2019) Nat Biotechnol. 37:424-429を参照されたい。
メチル化特異的巨大磁気抵抗センサーベースのマイクロアレイ解析では、メチル化特異的PCRおよび巨大磁気抵抗(GMR)バイオセンサー上での融解曲線解析を組み合わせる。GMRバイオセンサーは、PCRアンプリコン中のメチル化または非メチル化CpG部位を標的とする合成DNAプローブを含む。PCRアンプリコンのGMRバイオセンサーへのハイブリダイゼーション後、2種類のプローブ間の融解温度(Tm)の差を測定する。例えば、参照により本明細書に組み込まれる、Rizzi et al. (2017) ACS Nano. 11(9): 8864-8870、Nesvet et al. (2019) Biosens Bioelectron 124-125:136-142を参照されたい。
サザンブロッティングは、DNAメチル化を検出するためにも使用することができる。最初に、DNAをメチル化感受性制限酵素で消化し、制限断片をサザンブロットで解析する。
配列は、メチル化の程度(例えば、一方のメチル化が他方のメチル化に対して増加または減少している)、頻度、またはパターンが異なる場合、「差次的にメチル化されている」、または「メチル化の差異」を有する、または「異なるメチル化状態」を有すると言われる。「差次的メチル化」という用語は、がん陽性試料における核酸メチル化のレベルまたはパターンが、がん陰性試料における核酸メチル化のレベルまたはパターンと比較して異なることを指す。これは、手術後にがんが再発した患者と再発しなかった患者との間のレベルまたはパターンの差を指す場合もある。
メチル化状況は、必要に応じて、「メチル化値」(例えば、メチル化頻度、割合、比率、パーセントなどを表す)によって表されるかまたは示され得る。メチル化値は、例えば、メチル化依存性制限酵素による制限酵素消化後に存在するインタクト核酸の量を定量することによって、またはバイサルファイト反応後の増幅プロファイルを比較することによって、またはバイサルファイト処理した核酸と未処理の核酸の配列を比較することによって得ることができる。したがって、値、例えばメチル化値は、メチル化状況を表し、よって、遺伝子座の複数のコピーにわたるメチル化状況の定量的指標として使用することができる。これは、試料中の配列のメチル化状況を閾値または参照値と比較することが望ましい場合に特に有用である。
メチル化状態は、特定の部位でメチル化されたDNAの個々の鎖の、その特定の部位を含む試料中のDNAの総個体数に対する割合またはパーセンテージに関して表されてよい。本明細書で使用される場合、「メチル化頻度」または「メチル化パーセント(%)」は、分子または遺伝子座がメチル化されていない場合の数に対する、分子または遺伝子座がメチル化されている場合の数を指す。
データ解析
一部の実施形態では、cfDNAメチル化のデータを解析する際に1つまたは複数のパターン認識方法が使用され得る。定量値を線形または非線形様式で組み合わせて、個体ごとのHCC、CRC、PRAD、LUAD、またはLUSCに関する1つまたは複数のリスクスコアを計算してもよい。一部の実施形態では、メチル化cfDNAバイオマーカーまたはバイオマーカーの組合せの測定値は、線形もしくは非線形モデルまたはアルゴリズム(例えば、「バイオマーカーシグネチャー」)に定式化され、尤度スコアに変換される。この尤度スコアは、cfDNA試料が、疾患のエビデンスがない患者、またはHCC、CRC、PRAD、LUAD、もしくはLUSCを有する患者に由来する確率を示す。尤度スコアは、がんの進行の異なるステージを区別するために使用することもできる。モデルおよび/またはアルゴリズムは、機械可読形式で提供することができ、cfDNAバイオマーカー遺伝子もしくはバイオマーカープロファイルにおけるCpG部位でのメチル化の頻度もしくはレベルを疾患状態と相関させるため、および/または患者もしくは患者の分類に対する処置モダリティーを指定するために使用されてもよい。
複数のバイオマーカーのレベルを解析することは、アルゴリズムまたは分類器の使用を含んでよい。一部の実施形態では、機械学習アルゴリズムを使用して、患者をHCC、CRC、PRAD、LUAD、またはLUSCを有するとして分類する。機械学習アルゴリズムは、教師あり学習アルゴリズムを含んでよい。教師あり学習アルゴリズムの例としては、平均1従属推定器(Average One-Dependence Estimators)(AODE)、人工ニューラルネットワーク(例えば、逆行性伝播)、ベイズ統計学(例えば、ナイーブベイズ分類器、ベイジアンネットワーク、ベイジアンナレッジベース)、事例ベース推論、決定木、帰納論理プログラミング、ガウス処理回帰、データ処理のグループ化方法(GMDH)、学習オートマトン、学習ベクトル量子化、最小メッセージ長(決定木、決定グラフなど)、怠惰学習、事例に基づく学習 最近傍アルゴリズム、類似モデリング、確率的で近似的に正しい学習(PAC)学習、リップルダウンルール、知識獲得方法論、シンボリック機械学習アルゴリズム、サブシンボリック機械学習アルゴリズム、サポートベクターマシン、ランダムフォレスト、分類器のアンサンブル、ブートストラップ集約(バギング)、およびブースティングが挙げられ得る。教師あり学習は、回帰分析および情報ファジィネットワーク(IFN)などの順序分類を含んでよい。あるいは、教師あり学習方法は、統計分類、例えば、AODE、線形分類器(例えば、フィッシャーの線形判別、ロジスティック回帰、ナイーブベイズ分類器、パーセプトロン、およびサポートベクターマシン)、二次分類器、k近傍法、ブースティング、決定木(例えば、C4.5、ランダムフォレスト)、ベイジアンネットワーク、および隠れマルコフモデルを含んでよい。
機械学習アルゴリズムはまた、教師なし学習アルゴリズムを含んでもよい。教師なし学習アルゴリズムの例は、人工ニューラルネットワーク、データクラスタリング、期待値最大化アルゴリズム、自己組織化マップ、動径基底関数ネットワーク、ベクトル量子化、生成位相写像、情報ボトルネック法、およびIBSEADを含んでもよい。教師なし学習はまた、Aprioriアルゴリズム、EclatアルゴリズムおよびFP-growthアルゴリズムなどの相関ルール学習アルゴリズムを含んでもよい。単連結クラスタリングおよび概念クラスタリングなどの階層的クラスタリングも使用されてもよい。あるいは、教師なし学習は、K平均アルゴリズムおよびファジィクラスタリングなどの分割クラスタリングを含んでよい。
一部の事例では、機械学習アルゴリズムは、強化学習アルゴリズムを含む。強化学習アルゴリズムの例としては、以下に限定されないが、時間的差分学習、Q学習および学習オートマトンが挙げられる。あるいは、機械学習アルゴリズムがデータ前処理を含んでよい。
好ましくは、機械学習アルゴリズムは、以下に限定されないが、平均1従属推定器(AODE)、フィッシャーの線形判別、ロジスティック回帰、パーセプトロン、多層パーセプトロン、人工ニューラルネットワーク、サポートベクターマシン、二次分類器、ブースティング、決定木、C4.5、ベイジアンネットワーク、隠れマルコフモデル、高次元判別解析、および混合ガウスモデルを含んでよい。機械学習アルゴリズムは、サポートベクターマシン、ナイーブベイズ分類器、k近傍法、高次元判別解析、または混合ガウスモデルを含んでよい。一部の事例では、機械学習アルゴリズムは、ランダムフォレストを含む。
キット
本明細書に記載のメチル化cfDNAバイオマーカーを検出するために使用することができるキットも提供される。このようなキットを使用して、HCC、CRC、PRAD、LUAD、もしくはLUSCを有する対象を診断するか、HCC、CRC、PRAD、LUAD、もしくはLUSCの再発を検出するか、治療を選択するか、または処置に対する応答をモニターすることができる。キットは、メチル化cfDNAバイオマーカー検出用の1つまたは複数の薬剤、HCC、CRC、PRAD、LUAD、またはLUSCを有することが疑われるヒト対象から単離されたcfDNA(例えば、血液または血漿)を含む生体試料を保持するための容器、および薬剤を生体試料または生体試料の一部と反応させて、生体試料におけるcfDNAの1つまたは複数のCpG部位でのメチル化の頻度またはレベルを検出するための印刷された使用説明書を含んでよい。薬剤は、別々の容器にパッケージングされてよい。キットは、1つまたは複数の対照参照試料およびメチル化アッセイ(例えば、バイサルファイトシーケンシング、MS AP-PCR、MethyLight(商標)、Digital MethyLight(商標)、HeavyMethyl(商標)、HeavyMethyl(商標) MethyLight(商標)、Ms-SNuPE、MSP、COBRA、MCA、MCAM、HELP、HELP-seq、GLAD-PCR、MeDIP-Seq、MeDIP-chipなど)を実施するための試薬をさらに含んでよい。例えば、主題のキットは、バイサルファイト試薬、メチル化感受性制限酵素、CpGジヌクレオチドを含有するDNA領域を選択的に増幅するPCRプライマー、メチル化特異的プライマー、メチル化特異的プローブ、またはこれらの組合せなどのメチル化の頻度またはレベルを決定するための薬剤を含んでよい。
例えば、キットは、HCC、CRC、PRAD、LUAD、またはLUSCを有する患者からのcfDNA試料において、健康対照対象またはがんを有さない対象と比較した、メチル化頻度の増加を示す、本明細書に記載のバイオマーカーの1つまたは複数のメチル化を検出するために使用することができる。
一部の実施形態では、キットは、遺伝子:AK055957、APC、GSTP1、HOXA1、PFKP、PRDM2、RUNX3、SEPTIN9、SPINT2、およびWIF1のプロモーター領域の1つまたは複数のCpG部位でのメチル化の頻度またはレベルを決定するための薬剤を含む。一部の実施形態では、キットは、cg08572734、cg15607538、cg08571859、cg14479889、cg03667968、cg00577935、cg02659086、cg26744375、cg09420439、cg04673590、cg08465862、cg14250130、cg00922376、cg05346841、cg13629563、cg26421310、cg17300544、cg06848185、cg22522066、cg26397188、およびcg24166864、ならびにこれらの200ヌクレオチド以内に位置するCpG部位から選択される1つまたは複数のCpG部位でのメチル化の頻度またはレベルを決定するための薬剤を含む。一部の実施形態では、キットは、CpG部位:cg08572734、cg15607538、cg08571859、cg14479889、cg03667968、cg00577935、cg02659086、cg26744375、cg09420439、cg04673590、cg08465862、cg14250130、cg00922376、cg05346841、cg13629563、cg26421310、cg17300544、cg06848185、cg22522066、cg26397188、およびcg24166864でのメチル化の頻度またはレベルを決定するための薬剤を含む。
一部の実施形態では、キットは、遺伝子:ALX4、CNRIP1、COL4A1、COL4A2、EFEMP1、EYA4、FBN1、HIC1、IKZF1、MIR34C、NDRG4、SDC2、SEPTIN9、SOX21、TFPI2、TMEFF2、およびUNC5Cのプロモーター領域の1つまたは複数のCpG部位でのメチル化の頻度またはレベルを決定するための薬剤を含む。一部の実施形態では、キットは、cg14410064、cg10908369、cg25530246、cg21938148、cg03817671、cg25046074、cg08712932、cg11664500、cg12152919、cg14017655、cg14287112、cg16347317、cg20330472、cg20611276、cg22871668、cg10480343、cg22535307、cg25520679、cg07589773、cg16697214、cg18607529、cg18810347、cg20078466、cg27633530、cg01192900、cg24041078、cg06650115、cg13096260、cg18719750、cg24732574、cg25070637、cg02884239、cg06848185、cg15044248、cg19554255、cg00800383、cg19063972、cg19184934、cg27442308、cg22441533、cg01808545、cg01194057、cg07234102、cg12584684、cg15701178、およびcg21782409、ならびにこれらの200ヌクレオチド以内に位置するCpG部位から選択される1つまたは複数のCpG部位でのメチル化の頻度またはレベルを決定するための薬剤を含む。一部の実施形態では、キットは、CpG部位:cg14410064、cg10908369、cg25530246、cg21938148、cg03817671、cg25046074、cg08712932、cg11664500、cg12152919、cg14017655、cg14287112、cg16347317、cg20330472、cg20611276、cg22871668、cg10480343、cg22535307、cg25520679、cg07589773、cg16697214、cg18607529、cg18810347、cg20078466、cg27633530、cg01192900、cg24041078、cg06650115、cg13096260、cg18719750、cg24732574、cg25070637、cg02884239、cg06848185、cg15044248、cg19554255、cg00800383、cg19063972、cg19184934、cg27442308、cg22441533、cg01808545、cg01194057、cg07234102、cg12584684、cg15701178、およびcg21782409でのメチル化の頻度またはレベルを決定するための薬剤を含む。
一部の実施形態では、キットは、遺伝子:APC、CD44、PYCARD、RARB、およびRBP1のプロモーター領域の1つまたは複数のCpG部位でのメチル化の頻度またはレベルを決定するための薬剤を含む。一部の実施形態では、キットは、cg00577935、cg08571859、cg11613015、cg14479889、cg14511739、cg16970232、cg22035501、cg23938220、cg08530414、cg05214748、cg05907835、cg15468095、cg02499249、cg06720425、cg12479047、cg18094781、cg20899354、cg26124016、およびcg15229124、ならびにこれらの200ヌクレオチド以内に位置するCpG部位から選択される1つまたは複数のCpG部位でのメチル化の頻度またはレベルを決定するための薬剤を含む。一部の実施形態では、キットは、CpG部位:cg00577935、cg08571859、cg11613015、cg14479889、cg14511739、cg16970232、cg22035501、cg23938220、cg08530414、cg05214748、cg05907835、cg15468095、cg02499249、cg06720425、cg12479047、cg18094781、cg20899354、cg26124016、およびcg15229124でのメチル化の頻度またはレベルを決定するための薬剤を含む。
一部の実施形態では、キットは、遺伝子:AJAP1、CDO1、HOXA7、HOXA9、PTGDR、SOX17、TAC1、UNCX、ZIC4、およびZNF781のプロモーター領域の1つまたは複数のCpG部位でのメチル化の頻度またはレベルを決定するための薬剤を含む。一部の実施形態では、キットは、cg11835068、cg13495205、cg17741689、cg02792792、cg08516516、cg11036833、cg14470895、cg16707405、cg23180938、cg05471296、cg05743885、cg09017619、cg15797110、cg19153763、cg20293594、cg02643054、cg05065989、cg12600174、cg18447772、cg20741169、cg22055728、cg26365299、cg02191312、cg17929687、cg04672706、cg24891539、cg24928391、cg02539083、cg05157140、cg08507422、cg20870512、cg21127068、cg24686610、cg12388007、cg03611452、cg14587524、およびcg25324105、ならびにこれらの200ヌクレオチド以内に位置するCpG部位から選択される1つまたは複数のCpG部位でのメチル化の頻度またはレベルを決定するための薬剤を含む。一部の実施形態では、キットは、CpG部位:cg11835068、cg13495205、cg17741689、cg02792792、cg08516516、cg11036833、cg14470895、cg16707405、cg23180938、cg05471296、cg05743885、cg09017619、cg15797110、cg19153763、cg20293594、cg02643054、cg05065989、cg12600174、cg18447772、cg20741169、cg22055728、cg26365299、cg02191312、cg17929687、cg04672706、cg24891539、cg24928391、cg02539083、cg05157140、cg08507422、cg20870512、cg21127068、cg24686610、cg12388007、cg03611452、cg14587524、およびcg25324105でのメチル化の頻度またはレベルを決定するための薬剤を含む。
一部の実施形態では、キットは、遺伝子:AJAP1、CDO1、HOXA7、HOXA9、PTGDR、SOX17、ZFP42、ZIC4、およびZNF781のプロモーター領域の1つまたは複数のCpG部位でのメチル化の頻度またはレベルを決定するための薬剤を含む。一部の実施形態では、キットは、cg13495205、cg02792792、cg08516516、cg11036833、cg05471296、cg05743885、cg09017619、cg10474350、cg15797110、cg19153763、cg20293594、cg02643054、cg05065989、cg12600174、cg16104915、cg18447772、cg20741169、cg22055728、cg02191312、cg17929687、cg24928391、cg24896649、cg05548555、cg06369327、cg21127068、cg03355998、cg12388007、cg03611452、cg14587524、およびcg25324105、ならびにこれらの200ヌクレオチド以内に位置するCpG部位から選択される1つまたは複数のCpG部位でのメチル化の頻度またはレベルを決定するための薬剤を含む。一部の実施形態では、キットは、CpG部位:cg13495205、cg02792792、cg08516516、cg11036833、cg05471296、cg05743885、cg09017619、cg10474350、cg15797110、cg19153763、cg20293594、cg02643054、cg05065989、cg12600174、cg16104915、cg18447772、cg20741169、cg22055728、cg02191312、cg17929687、cg24928391、cg24896649、cg05548555、cg06369327、cg21127068、cg03355998、cg12388007、cg03611452、cg14587524、およびcg25324105でのメチル化の頻度またはレベルを決定するための薬剤を含む。
キットは、キットに含有される組成物用の1つまたは複数の容器を含み得る。組成物は、液体形態であっても凍結乾燥されていてもよい。組成物用の好適な容器としては、例えば、ボトル、バイアル、シリンジ、および試験管が挙げられる。容器は、ガラスまたはプラスチックを含む種々の材料から形成され得る。
上記の構成要素に加えて、主題のキットは(ある特定の実施形態では)、主題の方法を実践するための使用説明書をさらに含んでよい。これらの使用説明書は、種々の形態で主題のキット中に存在してよく、そのうちの1つまたは複数は、キット内に存在してよい。これらの使用説明書が存在し得る1つの形態は、好適な媒体または基材、例えば、情報が印刷された紙片(単数または複数)、キットのパッケージング内、添付文書中などに印刷された情報としてである。これらの使用説明書のさらに別の形態は、情報が記録されたコンピュータ可読媒体、例えば、ディスケット、コンパクトディスク(CD)、DVD、フラッシュドライブなどである。存在し得るこれらの使用説明書のさらに別の形態は、削除されたサイトで情報にアクセスするためにインターネットを介して使用され得るウェブサイトアドレスである。
本開示の非限定的な態様の例
上記の本発明の主題の、実施形態を含む態様は、単独でまたは1つもしくは複数の他の態様もしくは実施形態と組み合わせて有用であり得る。前述の記載に限定されないが、1~98で番号付けされた本開示のある特定の非限定的な態様を以下に提供する。本開示を読めば当業者には明らかであるように、個々に番号付けされた態様はそれぞれ、先行するかまたは後続の個々に番号付けされた態様のいずれかと共に使用されても、またはそれと組み合わされてもよい。このことは、このような態様すべての組合せに対するサポートを提供することを意図したものであり、以下に明示する態様の組合せに限定されるものではない:
1. 患者における肝細胞癌(HCC)を診断および処置する方法であって、
a)前記患者から血液試料を得るステップと、
b)前記血液試料に由来する無細胞DNA(cfDNA)における1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルを測定するステップであって、前記1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子が、AK055957、APC、GSTP1、HOXA1、PFKP、PRDM2、RUNX3、SEPTIN9、SPINT2、およびWIF1から選択され、前記cfDNAにおける前記1つまたは複数のCpG部位でのメチル化に関する参照値範囲と比較した、AK055957、APC、GSTP1、HOXA1、PFKP、PRDM2、RUNX3、SEPTIN9、SPINT2、およびWIF1から選択される前記1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子の前記プロモーター領域における前記1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルの増加が、前記患者が前記HCCを有することを示す、ステップと、
c)前記患者が前記1つまたは複数のCpG部位の前記メチル化レベルに基づいて前記HCCに関する陽性診断を有する場合に、前記HCCに対して前記患者を処置するステップと
を含む、方法。
2. 前記1つまたは複数のCpG部位が、cg08572734、cg15607538、cg08571859、cg14479889、cg03667968、cg00577935、cg02659086、cg26744375、cg09420439、cg04673590、cg08465862、cg14250130、cg00922376、cg05346841、cg13629563、cg26421310、cg17300544、cg06848185、cg22522066、cg26397188、およびcg24166864、ならびにこれらの200ヌクレオチド以内に位置するCpG部位から選択される、態様1に記載の方法。
3. メチル化レベルを測定する前記ステップが、前記cg08572734、cg15607538、cg08571859、cg14479889、cg03667968、cg00577935、cg02659086、cg26744375、cg09420439、cg04673590、cg08465862、cg14250130、cg00922376、cg05346841、cg13629563、cg26421310、cg17300544、cg06848185、cg22522066、cg26397188、およびcg24166864 CpG部位でのメチル化レベルを測定することを含む、態様2に記載の方法。
4. HCCに対して前記患者を処置する前記ステップが、HCC腫瘍の外科的切除術、肝臓移植、ラジオ波焼灼術、冷凍アブレーション、放射線療法、化学療法、免疫療法、または生物学的療法を含む、態様1から3のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記1つまたは複数のCpG部位でのメチル化に関する前記参照値範囲が、HCCを有さない1または複数の対照対象に由来する1つまたは複数の血液試料由来のcfDNAから得られる、態様1から4のいずれか一項に記載の方法。
6. 患者における肝細胞癌(HCC)を診断するin vitro方法であって、
a)前記患者から血液試料を得るステップと、
b)前記血液試料に由来する無細胞DNA(cfDNA)における1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルを測定するステップであって、前記1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子が、AK055957、APC、GSTP1、HOXA1、PFKP、PRDM2、RUNX3、SEPTIN9、SPINT2、およびWIF1から選択され、前記cfDNAにおける前記1つまたは複数のCpG部位でのメチル化に関する参照値範囲と比較した、AK055957、APC、GSTP1、HOXA1、PFKP、PRDM2、RUNX3、SEPTIN9、SPINT2、およびWIF1から選択される前記1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子の前記プロモーター領域における前記1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルの増加が、前記患者が前記HCCを有することを示す、ステップと
を含む、in vitro方法。
7. 患者における肝細胞癌(HCC)をモニターする方法であって、
a)第1の時点で前記患者から第1の血液試料を、およびそれより後の第2の時点で前記患者から第2の血液試料を得るステップと、
b)前記第1の血液試料および前記第2の血液試料に由来する無細胞DNA(cfDNA)における1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルを測定するステップであって、前記1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子が、AK055957、APC、GSTP1、HOXA1、PFKP、PRDM2、RUNX3、SEPTIN9、SPINT2、およびWIF1から選択され、前記第1の血液試料に由来する前記cfDNAと比較した、前記第2の血液試料に由来する前記cfDNAにおけるAK055957、APC、GSTP1、HOXA1、PFKP、PRDM2、RUNX3、SEPTIN9、SPINT2、およびWIF1から選択される前記1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子の前記プロモーター領域における前記1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルの増加が、前記HCCが進行していることを示し、前記第1の血液試料に由来する前記cfDNAと比較した、前記第2の血液試料に由来する前記cfDNAにおけるAK055957、APC、GSTP1、HOXA1、PFKP、PRDM2、RUNX3、SEPTIN9、SPINT2、およびWIF1から選択される前記1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子の前記プロモーター領域における前記1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルの低下の検出が、前記HCCが進行していないことを示す、ステップと
を含む、方法。
8. 前記HCCが、原発性腫瘍、転移、または再発である、態様7に記載の方法。
9. 前記第1の時点が、HCCに対する前記患者の処置が開始される前であり、前記第2の時点が、前記処置の間または後である、態様7または8に記載の方法。
10. 前記処置が、外科的切除術、肝臓移植、ラジオ波焼灼術、冷凍アブレーション、放射線療法、化学療法、免疫療法、または生物学的療法である、態様9に記載の方法。
11. ステップa)およびb)を繰り返すステップをさらに含む、態様7から10のいずれか一項に記載の方法。
12. HCCに対する処置の投薬量または頻度を増加させるステップ、異なる処置に変更するステップ、または前記HCCが進行している場合に前記患者に対する緩和ケアを開始するステップをさらに含む、態様7から11のいずれか一項に記載の方法。
13. 前記1つまたは複数のCpG部位が、cg08572734、cg15607538、cg08571859、cg14479889、cg03667968、cg00577935、cg02659086、cg26744375、cg09420439、cg04673590、cg08465862、cg14250130、cg00922376、cg05346841、cg13629563、cg26421310、cg17300544、cg06848185、cg22522066、cg26397188、およびcg24166864、ならびにこれらの200ヌクレオチド以内に位置するCpG部位から選択される、態様7から12のいずれか一項に記載の方法。
14. メチル化レベルを測定する前記ステップが、前記cg08572734、cg15607538、cg08571859、cg14479889、cg03667968、cg00577935、cg02659086、cg26744375、cg09420439、cg04673590、cg08465862、cg14250130、cg00922376、cg05346841、cg13629563、cg26421310、cg17300544、cg06848185、cg22522066、cg26397188、およびcg24166864 CpG部位でのメチル化レベルを測定することを含む、態様13に記載の方法。
15. 患者における肝細胞癌(HCC)の再発をモニターし、前記再発に対して前記患者を処置する方法であって、
a)HCCの以前の発生に対する処置後に、前記患者がイメージングまたは他の診断モダリティーからがんを有さないと特徴付けられる第1の時点で、前記患者から第1の血液試料を得るステップと、
b)前記第1の血液試料に由来する無細胞DNA(cfDNA)における1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルを測定するステップであって、前記1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子が、AK055957、APC、GSTP1、HOXA1、PFKP、PRDM2、RUNX3、SEPTIN9、SPINT2、およびWIF1から選択される、ステップと、
c)前記再発に関するモニタリング期間中の第2の時点で、前記患者から第2の血液試料を得るステップと、
d)前記第2の血液試料に由来するcfDNAにおける1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルを測定するステップであって、前記1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子が、AK055957、APC、GSTP1、HOXA1、PFKP、PRDM2、RUNX3、SEPTIN9、SPINT2、およびWIF1から選択され、前記第1の血液試料の前記cfDNAと比較した、前記第2の血液試料の前記cfDNAにおけるAK055957、APC、GSTP1、HOXA1、PFKP、PRDM2、RUNX3、SEPTIN9、SPINT2、およびWIF1から選択される前記1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子の前記プロモーター領域における前記1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルの増加が、前記HCCが再発したことを示す、ステップと、
e)前記患者が前記1つまたは複数のCpG部位の前記メチル化レベルに基づいて前記HCCの前記再発について陽性診断を有する場合に、前記HCCの前記再発に対して前記患者を処置するステップと、
f)次に、前記再発に関する前記モニタリング期間中に、ステップc)~e)を繰り返すステップと
を含む、方法。
16. 前記1つまたは複数のCpG部位が、cg08572734、cg15607538、cg08571859、cg14479889、cg03667968、cg00577935、cg02659086、cg26744375、cg09420439、cg04673590、cg08465862、cg14250130、cg00922376、cg05346841、cg13629563、cg26421310、cg17300544、cg06848185、cg22522066、cg26397188、およびcg24166864、ならびにこれらの200ヌクレオチド以内に位置するCpG部位から選択される、態様15に記載の方法。
17. メチル化レベルを測定する前記ステップが、前記cg08572734、cg15607538、cg08571859、cg14479889、cg03667968、cg00577935、cg02659086、cg26744375、cg09420439、cg04673590、cg08465862、cg14250130、cg00922376、cg05346841、cg13629563、cg26421310、cg17300544、cg06848185、cg22522066、cg26397188、およびcg24166864 CpG部位のメチル化レベルを測定することを含む、態様16に記載の方法。
18. HCCの前記再発に対して前記患者を処置する前記ステップが、HCC腫瘍の外科的切除術、肝臓移植、ラジオ波焼灼術、冷凍アブレーション、放射線療法、化学療法、免疫療法、または生物学的療法を含む、態様15から17のいずれか一項に記載の方法。
19. アルファフェトタンパク質(AFP)レベルを測定するステップをさらに含む、態様1から18のいずれか一項に記載の方法。
20. 肝細胞癌(HCC)の診断、HCC再発の検出、またはHCC処置のモニタリング用バイオマーカーとして使用するための、cg08572734、cg15607538、cg08571859、cg14479889、cg03667968、cg00577935、cg02659086、cg26744375、cg09420439、cg04673590、cg08465862、cg14250130、cg00922376、cg05346841、cg13629563、cg26421310、cg17300544、cg06848185、cg22522066、cg26397188、およびcg24166864、ならびにこれらの200ヌクレオチド以内に位置するCpG部位から選択される1つまたは複数のCpG部位でメチル化された無細胞DNA。
21. 患者における結腸直腸腺癌(CRC)を診断および処置する方法であって、
a)前記患者から血液試料を得るステップと、
b)前記血液試料に由来する無細胞DNA(cfDNA)における1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルを測定するステップであって、前記1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子が、ALX4、CNRIP1、COL4A1、COL4A2、EFEMP1、EYA4、FBN1、HIC1、IKZF1、MIR34C、NDRG4、SDC2、SEPTIN9、SOX21、TFPI2、TMEFF2、およびUNC5Cから選択され、前記cfDNAにおける前記1つまたは複数のCpG部位でのメチル化に関する参照値範囲と比較した、ALX4、CNRIP1、COL4A1、COL4A2、EFEMP1、EYA4、FBN1、HIC1、IKZF1、MIR34C、NDRG4、SDC2、SEPTIN9、SOX21、TFPI2、TMEFF2、およびUNC5Cから選択される前記1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子の前記プロモーター領域における前記1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルの増加が、前記患者が前記CRCを有することを示す、ステップと、
c)前記患者が前記1つまたは複数のCpG部位の前記メチル化レベルに基づいて前記CRCに関する陽性診断を有する場合に、前記CRCに対して前記患者を処置するステップと
を含む、方法。
22. 前記1つまたは複数のCpG部位が、cg14410064、cg10908369、cg25530246、cg21938148、cg03817671、cg25046074、cg08712932、cg11664500、cg12152919、cg14017655、cg14287112、cg16347317、cg20330472、cg20611276、cg22871668、cg10480343、cg22535307、cg25520679、cg07589773、cg16697214、cg18607529、cg18810347、cg20078466、cg27633530、cg01192900、cg24041078、cg06650115、cg13096260、cg18719750、cg24732574、cg25070637、cg02884239、cg06848185、cg15044248、cg19554255、cg00800383、cg19063972、cg19184934、cg27442308、cg22441533、cg01808545、cg01194057、cg07234102、cg12584684、cg15701178、およびcg21782409、ならびにこれらの200ヌクレオチド以内に位置するCpG部位から選択される、態様21に記載の方法。
23. メチル化レベルを測定する前記ステップが、前記cg14410064、cg10908369、cg25530246、cg21938148、cg03817671、cg25046074、cg08712932、cg11664500、cg12152919、cg14017655、cg14287112、cg16347317、cg20330472、cg20611276、cg22871668、cg10480343、cg22535307、cg25520679、cg07589773、cg16697214、cg18607529、cg18810347、cg20078466、cg27633530、cg01192900、cg24041078、cg06650115、cg13096260、cg18719750、cg24732574、cg25070637、cg02884239、cg06848185、cg15044248、cg19554255、cg00800383、cg19063972、cg19184934、cg27442308、cg22441533、cg01808545、cg01194057、cg07234102、cg12584684、cg15701178、およびcg21782409 CpG部位のメチル化レベルを測定することを含む、態様22に記載の方法。
24. CRCに対して前記患者を処置する前記ステップが、CRC腫瘍の外科的切除術、放射線療法、化学療法、免疫療法、または生物学的療法を含む、態様21から23のいずれか一項に記載の方法。
25. 前記1つまたは複数のCpG部位でのメチル化に関する前記参照値範囲が、CRCを有さない1または複数の対照対象に由来する1つまたは複数の血液試料由来のcfDNAから得られる、態様21から24のいずれか一項に記載の方法。
26. 結腸直腸腺癌(CRC)の診断、CRC再発の検出、またはCRC処置のモニタリング用バイオマーカーとして使用するための、cg14410064、cg10908369、cg25530246、cg21938148、cg03817671、cg25046074、cg08712932、cg11664500、cg12152919、cg14017655、cg14287112、cg16347317、cg20330472、cg20611276、cg22871668、cg10480343、cg22535307、cg25520679、cg07589773、cg16697214、cg18607529、cg18810347、cg20078466、cg27633530、cg01192900、cg24041078、cg06650115、cg13096260、cg18719750、cg24732574、cg25070637、cg02884239、cg06848185、cg15044248、cg19554255、cg00800383、cg19063972、cg19184934、cg27442308、cg22441533、cg01808545、cg01194057、cg07234102、cg12584684、cg15701178、およびcg21782409、ならびにこれらの200ヌクレオチド以内に位置するCpG部位から選択される1つまたは複数のCpGでメチル化された無細胞DNA。
27. 患者における結腸直腸腺癌(CRC)をモニターする方法であって、
a)第1の時点で前記患者から第1の血液試料を、およびそれより後の第2の時点で前記患者から第2の血液試料を得るステップと、
b)前記第1の血液試料および前記第2の血液試料に由来する無細胞DNA(cfDNA)における1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルを測定するステップであって、前記1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子が、ALX4、CNRIP1、COL4A1、COL4A2、EFEMP1、EYA4、FBN1、HIC1、IKZF1、MIR34C、NDRG4、SDC2、SEPTIN9、SOX21、TFPI2、TMEFF2、およびUNC5Cから選択され、前記第1の血液試料に由来する前記cfDNAと比較した、前記第2の血液試料に由来する前記cfDNAにおけるALX4、CNRIP1、COL4A1、COL4A2、EFEMP1、EYA4、FBN1、HIC1、IKZF1、MIR34C、NDRG4、SDC2、SEPTIN9、SOX21、TFPI2、TMEFF2、およびUNC5Cから選択される前記1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子の前記プロモーター領域における前記1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルの増加が、前記CRCが進行していることを示し、前記第1の血液試料に由来する前記cfDNAと比較した、前記第2の血液試料に由来する前記cfDNAにおけるALX4、CNRIP1、COL4A1、COL4A2、EFEMP1、EYA4、FBN1、HIC1、IKZF1、MIR34C、NDRG4、SDC2、SEPTIN9、SOX21、TFPI2、TMEFF2、およびUNC5Cから選択される前記1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子の前記プロモーター領域における前記1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルの低下の検出が、前記CRCが進行していないことを示す、ステップと
を含む、方法。
28. 前記CRCが、原発性腫瘍、転移、または再発である、態様27に記載の方法。
29. 前記第1の時点が、CRCに対する前記患者の処置が開始される前であり、前記第2の時点が、前記処置の間または後である、態様27または28に記載の方法。
30. 前記処置が、CRC腫瘍の外科的切除術、放射線療法、化学療法、免疫療法、または生物学的療法である、態様29に記載の方法。
31. CRCに対する処置の投薬量または頻度を増加させるステップ、CRCに対する異なる処置に変更するステップ、または前記CRCが進行している場合に前記患者に対する緩和ケアを開始するステップをさらに含む、態様27から30のいずれか一項に記載の方法。
32. ステップa)およびb)を繰り返すステップをさらに含む、態様27から31のいずれか一項に記載の方法。
33. 前記1つまたは複数のCpG部位が、cg14410064、cg10908369、cg25530246、cg21938148、cg03817671、cg25046074、cg08712932、cg11664500、cg12152919、cg14017655、cg14287112、cg16347317、cg20330472、cg20611276、cg22871668、cg10480343、cg22535307、cg25520679、cg07589773、cg16697214、cg18607529、cg18810347、cg20078466、cg27633530、cg01192900、cg24041078、cg06650115、cg13096260、cg18719750、cg24732574、cg25070637、cg02884239、cg06848185、cg15044248、cg19554255、cg00800383、cg19063972、cg19184934、cg27442308、cg22441533、cg01808545、cg01194057、cg07234102、cg12584684、cg15701178、およびcg21782409、ならびにこれらの200ヌクレオチド以内に位置するCpG部位から選択される、態様27から32のいずれか一項に記載の方法。
34. メチル化レベルを測定する前記ステップが、前記cg14410064、cg10908369、cg25530246、cg21938148、cg03817671、cg25046074、cg08712932、cg11664500、cg12152919、cg14017655、cg14287112、cg16347317、cg20330472、cg20611276、cg22871668、cg10480343、cg22535307、cg25520679、cg07589773、cg16697214、cg18607529、cg18810347、cg20078466、cg27633530、cg01192900、cg24041078、cg06650115、cg13096260、cg18719750、cg24732574、cg25070637、cg02884239、cg06848185、cg15044248、cg19554255、cg00800383、cg19063972、cg19184934、cg27442308、cg22441533、cg01808545、cg01194057、cg07234102、cg12584684、cg15701178、およびcg21782409 CpG部位でのメチル化レベルを測定することを含む、態様33に記載の方法。
35. 患者における結腸直腸腺癌(CRC)の再発をモニターし、前記再発に対して前記患者を処置する方法であって、
a)CRCの以前の発生に対する処置後に、前記患者がイメージングまたは他の診断モダリティーからがんを有さないと特徴付けられる第1の時点で、前記患者から第1の血液試料を得るステップと、
b)前記第1の血液試料に由来する無細胞DNA(cfDNA)における1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルを測定するステップであって、前記1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子が、ALX4、CNRIP1、COL4A1、COL4A2、EFEMP1、EYA4、FBN1、HIC1、IKZF1、MIR34C、NDRG4、SDC2、SEPTIN9、SOX21、TFPI2、TMEFF2、およびUNC5Cから選択される、ステップと、
c)前記再発に関するモニタリング期間中の第2の時点で、前記患者から第2の血液試料を得るステップと、
d)前記第2の血液試料に由来するcfDNAにおける1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルを測定するステップであって、前記1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子が、ALX4、CNRIP1、COL4A1、COL4A2、EFEMP1、EYA4、FBN1、HIC1、IKZF1、MIR34C、NDRG4、SDC2、SEPTIN9、SOX21、TFPI2、TMEFF2、およびUNC5Cから選択され、前記第1の血液試料の前記cfDNAと比較した、前記第2の血液試料の前記cfDNAにおけるALX4、CNRIP1、COL4A1、COL4A2、EFEMP1、EYA4、FBN1、HIC1、IKZF1、MIR34C、NDRG4、SDC2、SEPTIN9、SOX21、TFPI2、TMEFF2、およびUNC5Cから選択される前記1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子の前記プロモーター領域における前記1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルの増加が、前記CRCが再発したことを示す、ステップと、
e)前記患者が前記1つまたは複数のCpG部位の前記メチル化レベルに基づいて前記CRCの前記再発について陽性診断を有する場合に、前記CRCの前記再発に対して前記患者を処置するステップと、
f)次に、前記再発に関する前記モニタリング期間中に、ステップc)~e)を繰り返すステップと
を含む、方法。
36. 前記1つまたは複数のCpG部位が、cg14410064、cg10908369、cg25530246、cg21938148、cg03817671、cg25046074、cg08712932、cg11664500、cg12152919、cg14017655、cg14287112、cg16347317、cg20330472、cg20611276、cg22871668、cg10480343、cg22535307、cg25520679、cg07589773、cg16697214、cg18607529、cg18810347、cg20078466、cg27633530、cg01192900、cg24041078、cg06650115、cg13096260、cg18719750、cg24732574、cg25070637、cg02884239、cg06848185、cg15044248、cg19554255、cg00800383、cg19063972、cg19184934、cg27442308、cg22441533、cg01808545、cg01194057、cg07234102、cg12584684、cg15701178、およびcg21782409、ならびにこれらの200ヌクレオチド以内に位置するCpG部位から選択される、態様35に記載の方法。
37. メチル化レベルを測定する前記ステップが、前記cg14410064、cg10908369、cg25530246、cg21938148、cg03817671、cg25046074、cg08712932、cg11664500、cg12152919、cg14017655、cg14287112、cg16347317、cg20330472、cg20611276、cg22871668、cg10480343、cg22535307、cg25520679、cg07589773、cg16697214、cg18607529、cg18810347、cg20078466、cg27633530、cg01192900、cg24041078、cg06650115、cg13096260、cg18719750、cg24732574、cg25070637、cg02884239、cg06848185、cg15044248、cg19554255、cg00800383、cg19063972、cg19184934、cg27442308、cg22441533、cg01808545、cg01194057、cg07234102、cg12584684、cg15701178、およびcg21782409 CpG部位のメチル化レベルを測定することを含む、態様36に記載の方法。
38. CRCの前記再発に対して前記患者を処置する前記ステップが、CRC腫瘍の外科的切除術、放射線療法、化学療法、免疫療法、または生物学的療法を含む、態様35から37のいずれか一項に記載の方法。
39. 患者における結腸直腸腺癌(CRC)を診断するin vitro方法であって、
a)前記患者から血液試料を得るステップと、
b)前記血液試料に由来する無細胞DNA(cfDNA)における1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルを測定するステップであって、前記1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子が、ALX4、CNRIP1、COL4A1、COL4A2、EFEMP1、EYA4、FBN1、HIC1、IKZF1、MIR34C、NDRG4、SDC2、SEPTIN9、SOX21、TFPI2、TMEFF2、およびUNC5Cから選択され、cfDNAにおける前記1つまたは複数のCpG部位でのメチル化に関する参照値範囲と比較した、ALX4、CNRIP1、COL4A1、COL4A2、EFEMP1、EYA4、FBN1、HIC1、IKZF1、MIR34C、NDRG4、SDC2、SEPTIN9、SOX21、TFPI2、TMEFF2、およびUNC5Cから選択される前記1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子の前記プロモーター領域における前記1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルの増加が、前記患者が前記CRCを有することを示す、ステップと
を含む、in vitro方法。
40. 患者における前立腺腺癌(PRAD)を診断および処置する方法であって、
a)前記患者から血液試料を得るステップと、
b)前記血液試料に由来する無細胞DNA(cfDNA)における1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルを測定するステップであって、前記1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子が、APC、CD44、PYCARD、RARB、およびRBP1から選択され、cfDNAにおける前記1つまたは複数のCpG部位でのメチル化に関する参照値範囲と比較した、APC、CD44、PYCARD、RARB、およびRBP1から選択される前記1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子の前記プロモーター領域における前記1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルの増加が、前記患者が前記PRADを有することを示す、ステップと、
c)前記患者が前記1つまたは複数のCpG部位の前記メチル化レベルに基づいて前記PRADに関する陽性診断を有する場合に、前記PRADに対して前記患者を処置するステップと
を含む、方法。
41. 前記1つまたは複数のCpGが、cg00577935、cg08571859、cg11613015、cg14479889、cg14511739、cg16970232、cg22035501、cg23938220、cg08530414、cg05214748、cg05907835、cg15468095、cg02499249、cg06720425、cg12479047、cg18094781、cg20899354、cg26124016、およびcg15229124、ならびにこれらの200ヌクレオチド以内に位置するCpG部位から選択される、態様40に記載の方法。
42. メチル化レベルを測定する前記ステップが、前記cg00577935、cg08571859、cg11613015、cg14479889、cg14511739、cg16970232、cg22035501、cg23938220、cg08530414、cg05214748、cg05907835、cg15468095、cg02499249、cg06720425、cg12479047、cg18094781、cg20899354、cg26124016、およびcg15229124 CpG部位のメチル化レベルを測定することを含む、態様41に記載の方法。
43. PRADに対して前記患者を処置する前記ステップが、根治的前立腺摘除術、ホルモン療法、放射線療法、小線源療法、凍結手術、高密度焦点式超音波療法、化学療法、免疫療法、または生物学的療法を含む、態様40から42のいずれか一項に記載の方法。
44. 前記1つまたは複数のCpG部位でのメチル化に関する前記参照値範囲が、PRADを有さない1または複数の対照対象に由来する1つまたは複数の血液試料由来のcfDNAから得られる、態様40から43のいずれか一項に記載の方法。
45. 前立腺腺癌(PRAD)の診断、PRAD再発の検出、またはPRAD処置のモニタリング用バイオマーカーとして使用するための、cg00577935、cg08571859、cg11613015、cg14479889、cg14511739、cg16970232、cg22035501、cg23938220、cg08530414、cg05214748、cg05907835、cg15468095、cg02499249、cg06720425、cg12479047、cg18094781、cg20899354、cg26124016、およびcg15229124、ならびにこれらの200ヌクレオチド以内に位置するCpG部位から選択される1つまたは複数のCpG部位でメチル化された無細胞DNA。
46. 患者における前立腺腺癌(PRAD)を診断するin vitro方法であって、
a)前記患者から血液試料を得るステップと、
b)前記血液試料に由来する無細胞DNA(cfDNA)における1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルを測定するステップであって、前記1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子が、APC、CD44、PYCARD、RARB、およびRBP1から選択され、cfDNAにおける前記1つまたは複数のCpG部位でのメチル化に関する参照値範囲と比較した、APC、CD44、PYCARD、RARB、およびRBP1から選択される前記1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子の前記プロモーター領域における前記1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルの増加が、前記患者が前記PRADを有することを示す、ステップと
を含む、in vitro方法。
47. 患者における前立腺腺癌(PRAD)をモニターする方法であって、
a)第1の時点で前記患者から第1の血液試料を、およびそれより後の第2の時点で前記患者から第2の血液試料を得るステップと、
b)前記第1の血液試料および前記第2の血液試料に由来する循環遊離DNA(cfDNA)における1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルを測定するステップであって、前記1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子が、APC、CD44、PYCARD、RARB、およびRBP1から選択され、前記第1の血液試料の前記cfDNAと比較した、前記第2の血液試料の前記cfDNAにおけるAPC、CD44、PYCARD、RARB、およびRBP1から選択される前記1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子の前記プロモーター領域における前記1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルの増加が、前記PRADが進行していることを示し、前記第1の血液試料の前記cfDNAと比較した、前記第2の血液試料の前記cfDNAにおけるAPC、CD44、PYCARD、RARB、およびRBP1から選択される前記1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子の前記プロモーター領域における前記1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルの低下の検出が、前記PRADが進行していないことを示す、ステップと
を含む、方法。
48. 前記PRADが、原発性腫瘍、転移、または再発である、態様47に記載の方法。
49. 前記第1の時点が、PRADに対する前記患者の処置が開始される前であり、前記第2の時点が、前記処置の間または後である、態様47または48に記載の方法。
50. 前記処置が、根治的前立腺摘除術、ホルモン療法、放射線療法、小線源療法、凍結手術、高密度焦点式超音波療法、化学療法、免疫療法、または生物学的療法である、態様49のいずれか一項に記載の方法。
51. ステップa)およびb)を繰り返すステップをさらに含む、態様47から50のいずれか一項に記載の方法。
52. PRADに対する処置の投薬量または頻度を増加させるステップ、PRADに対する異なる処置に変更するステップ、または前記PRADが進行している場合に前記患者に対する緩和ケアを開始するステップをさらに含む、態様47から51のいずれか一項に記載の方法。
53. 前記1つまたは複数のCpG部位が、cg00577935、cg08571859、cg11613015、cg14479889、cg14511739、cg16970232、cg22035501、cg23938220、cg08530414、cg05214748、cg05907835、cg15468095、cg02499249、cg06720425、cg12479047、cg18094781、cg20899354、cg26124016、およびcg15229124、ならびにこれらの200ヌクレオチド以内に位置するCpG部位から選択される、態様47から52のいずれか一項に記載の方法。
54. メチル化レベルを測定する前記ステップが、前記cg00577935、cg08571859、cg11613015、cg14479889、cg14511739、cg16970232、cg22035501、cg23938220、cg08530414、cg05214748、cg05907835、cg15468095、cg02499249、cg06720425、cg12479047、cg18094781、cg20899354、cg26124016、およびcg15229124 CpG部位でのメチル化レベルを測定することを含む、態様53に記載の方法。
55. 患者における前立腺腺癌(PRAD)の再発をモニターし、前記再発に対して前記患者を処置する方法であって、
a)PRADの以前の発生に対する処置後に、前記患者がイメージングまたは他の診断モダリティーからがんを有さないと特徴付けられる第1の時点で、前記患者から第1の血液試料を得るステップと、
b)前記第1の血液試料に由来する無細胞DNA(cfDNA)における1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルを測定するステップであって、前記1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子が、APC、CD44、PYCARD、RARB、およびRBP1から選択される、ステップと、
c)前記再発に関するモニタリング期間中の第2の時点で、前記患者から第2の血液試料を得るステップと、
d)前記第2の血液試料に由来するcfDNAにおける1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルを測定するステップであって、前記1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子が、APC、CD44、PYCARD、RARB、およびRBP1から選択され、前記第1の血液試料の前記cfDNAと比較した、前記第2の血液試料の前記cfDNAにおけるAPC、CD44、PYCARD、RARB、およびRBP1から選択される前記1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子の前記プロモーター領域における前記1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルの増加が、前記PRADが再発したことを示す、ステップと、
e)前記患者が前記1つまたは複数のCpG部位の前記メチル化レベルに基づいて前記PRADの前記再発について陽性診断を有する場合に、前記PRADの前記再発に対して前記患者を処置するステップと、
f)次に、前記再発に関する前記モニタリング期間中に、ステップc)~e)を繰り返すステップと
を含む、方法。
56. 前記1つまたは複数のCpG部位が、cg00577935、cg08571859、cg11613015、cg14479889、cg14511739、cg16970232、cg22035501、cg23938220、cg08530414、cg05214748、cg05907835、cg15468095、cg02499249、cg06720425、cg12479047、cg18094781、cg20899354、cg26124016、およびcg15229124、ならびにこれらの200ヌクレオチド以内に位置するCpG部位から選択される、態様55に記載の方法。
57. メチル化レベルを測定する前記ステップが、前記cg00577935、cg08571859、cg11613015、cg14479889、cg14511739、cg16970232、cg22035501、cg23938220、cg08530414、cg05214748、cg05907835、cg15468095、cg02499249、cg06720425、cg12479047、cg18094781、cg20899354、cg26124016、およびcg15229124 CpG部位のメチル化レベルを測定することを含む、態様56に記載の方法。
58. PRADの前記再発に対して前記患者を処置する前記ステップが、根治的前立腺摘除術、ホルモン療法、放射線療法、小線源療法、凍結手術、高密度焦点式超音波療法、化学療法、免疫療法、または生物学的療法を含む、態様55から57のいずれか一項に記載の方法。
59. 前立腺特異的抗原(PSA)レベルを測定するステップをさらに含む、態様40から44および46から58のいずれか一項に記載の方法。
60. 患者における肺腺癌(LUAD)を診断および処置する方法であって、
a)前記患者から血液試料を得るステップと、
b)前記血液試料に由来する無細胞DNA(cfDNA)における1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルを測定するステップであって、前記1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子が、AJAP1、CDO1、HOXA7、HOXA9、PTGDR、SOX17、TAC1、UNCX、ZIC4、およびZNF781から選択され、cfDNAにおける前記1つまたは複数のCpG部位でのメチル化に関する参照値範囲と比較した、AJAP1、CDO1、HOXA7、HOXA9、PTGDR、SOX17、TAC1、UNCX、ZIC4、およびZNF781から選択される前記1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子の前記プロモーター領域における前記1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルの増加が、前記患者が前記LUADを有することを示す、ステップと、
c)前記患者が前記1つまたは複数のCpG部位の前記メチル化レベルに基づいて前記LUADに関する陽性診断を有する場合に、前記LUADに対して前記患者を処置するステップと
を含む、方法。
61. 前記1つまたは複数のCpG部位が、cg11835068、cg13495205、cg17741689、cg02792792、cg08516516、cg11036833、cg14470895、cg16707405、cg23180938、cg05471296、cg05743885、cg09017619、cg15797110、cg19153763、cg20293594、cg02643054、cg05065989、cg12600174、cg18447772、cg20741169、cg22055728、cg26365299、cg02191312、cg17929687、cg04672706、cg24891539、cg24928391、cg02539083、cg05157140、cg08507422、cg20870512、cg21127068、cg24686610、cg12388007、cg03611452、cg14587524、およびcg25324105、ならびにこれらの200ヌクレオチド以内に位置するCpG部位から選択される、態様60に記載の方法。
62. メチル化レベルを測定する前記ステップが、前記cg11835068、cg13495205、cg17741689、cg02792792、cg08516516、cg11036833、cg14470895、cg16707405、cg23180938、cg05471296、cg05743885、cg09017619、cg15797110、cg19153763、cg20293594、cg02643054、cg05065989、cg12600174、cg18447772、cg20741169、cg22055728、cg26365299、cg02191312、cg17929687、cg04672706、cg24891539、cg24928391、cg02539083、cg05157140、cg08507422、cg20870512、cg21127068、cg24686610、cg12388007、cg03611452、cg14587524、およびcg25324105 CpG部位のメチル化レベルを測定することを含む、態様61に記載の方法。
63. LUADに対して前記患者を処置する前記ステップが、肺切除術、肺葉切除術、放射線療法、化学療法、免疫療法、または生物学的療法を含む、態様60から62のいずれか一項に記載の方法。
64. 前記1つまたは複数のCpG部位でのメチル化に関する前記参照値範囲が、LUADを有さない1または複数の対照対象に由来する1つまたは複数の血液試料由来のcfDNAから得られる、態様60から63のいずれか一項に記載の方法。
65. 肺腺癌(LUAD)の診断、LUAD再発の検出、またはLUAD処置のモニタリング用バイオマーカーとして使用するための、cg11835068、cg13495205、cg17741689、cg02792792、cg08516516、cg11036833、cg14470895、cg16707405、cg23180938、cg05471296、cg05743885、cg09017619、cg15797110、cg19153763、cg20293594、cg02643054、cg05065989、cg12600174、cg18447772、cg20741169、cg22055728、cg26365299、cg02191312、cg17929687、cg04672706、cg24891539、cg24928391、cg02539083、cg05157140、cg08507422、cg20870512、cg21127068、cg24686610、cg12388007、cg03611452、cg14587524、およびcg25324105、ならびにこれらの200ヌクレオチド以内に位置するCpG部位から選択される1つまたは複数のCpG部位でメチル化された無細胞DNA。
66. 患者における肺腺癌(LUAD)を診断するin vitro方法であって、
a)前記患者から血液試料を得るステップと、
b)前記血液試料に由来する無細胞DNA(cfDNA)における1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルを測定するステップであって、前記1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子が、AJAP1、CDO1、HOXA7、HOXA9、PTGDR、SOX17、TAC1、UNCX、ZIC4、およびZNF781から選択され、cfDNAにおける前記1つまたは複数のCpG部位でのメチル化に関する参照値範囲と比較した、AJAP1、CDO1、HOXA7、HOXA9、PTGDR、SOX17、TAC1、UNCX、ZIC4、およびZNF781から選択される前記1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子の前記プロモーター領域における前記1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルの増加が、前記患者が前記LUADを有することを示す、ステップと
を含む、in vitro方法。
67. 患者における肺腺癌(LUAD)をモニターする方法であって、
a)第1の時点で前記患者から第1の血液試料を、およびそれより後の第2の時点で前記患者から第2の血液試料を得るステップと、
b)前記第1の血液試料および前記第2の血液試料に由来する無細胞DNA(cfDNA)における1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルを測定するステップであって、前記1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子が、AJAP1、CDO1、HOXA7、HOXA9、PTGDR、SOX17、TAC1、UNCX、ZIC4、およびZNF781から選択され、前記第1の血液試料に由来する前記cfDNAと比較した、前記第2の血液試料に由来する前記cfDNAにおけるAJAP1、CDO1、HOXA7、HOXA9、PTGDR、SOX17、TAC1、UNCX、ZIC4、およびZNF781から選択される前記1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子の前記プロモーター領域における前記1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルの増加が、前記LUADが進行していることを示し、前記第1の血液試料に由来する前記cfDNAと比較した、前記第2の血液試料に由来する前記cfDNAにおけるAJAP1、CDO1、HOXA7、HOXA9、PTGDR、SOX17、TAC1、UNCX、ZIC4、およびZNF781から選択される前記1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子の前記プロモーター領域における前記1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルの低下の検出が、前記LUADが進行していないことを示す、ステップと
を含む、方法。
68. 前記LUADが、原発性腫瘍、転移、または再発である、態様67に記載の方法。
69. 前記第1の時点が、LUADに対する前記患者の処置が開始される前であり、前記第2の時点が、前記処置の間または後である、態様67または68に記載の方法。
70. 前記処置が、肺切除術、肺葉切除術、放射線療法、化学療法、免疫療法、または生物学的療法である、態様69に記載の方法。
71. ステップa)およびb)を繰り返すステップをさらに含む、態様67から70のいずれか一項に記載の方法。
72. LUADに対する処置の投薬量または頻度を増加させるステップ、LUADに対する異なる処置に変更するステップ、または前記LUADが進行している場合に前記患者に対する緩和ケアを開始するステップをさらに含む、態様67から71のいずれか一項に記載の方法。
73. 前記1つまたは複数のCpG部位が、cg11835068、cg13495205、cg17741689、cg02792792、cg08516516、cg11036833、cg14470895、cg16707405、cg23180938、cg05471296、cg05743885、cg09017619、cg15797110、cg19153763、cg20293594、cg02643054、cg05065989、cg12600174、cg18447772、cg20741169、cg22055728、cg26365299、cg02191312、cg17929687、cg04672706、cg24891539、cg24928391、cg02539083、cg05157140、cg08507422、cg20870512、cg21127068、cg24686610、cg12388007、cg03611452、cg14587524、およびcg25324105、ならびにこれらの200ヌクレオチド以内に位置するCpG部位から選択される、態様67から72のいずれか一項に記載の方法。
74. メチル化レベルを測定する前記ステップが、前記cg11835068、cg13495205、cg17741689、cg02792792、cg08516516、cg11036833、cg14470895、cg16707405、cg23180938、cg05471296、cg05743885、cg09017619、cg15797110、cg19153763、cg20293594、cg02643054、cg05065989、cg12600174、cg18447772、cg20741169、cg22055728、cg26365299、cg02191312、cg17929687、cg04672706、cg24891539、cg24928391、cg02539083、cg05157140、cg08507422、cg20870512、cg21127068、cg24686610、cg12388007、cg03611452、cg14587524、およびcg25324105 CpG部位でのメチル化レベルを測定することを含む、態様73に記載の方法。
75. 患者における肺腺癌(LUAD)の再発をモニターし、前記再発に対して前記患者を処置する方法であって、
a)LUADの以前の発生に対する処置後に、前記患者がイメージングまたは他の診断モダリティーからがんを有さないと特徴付けられる時点で、前記患者から第1の血液試料を得るステップと、
b)前記第1の血液試料に由来する無細胞DNA(cfDNA)における1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルを測定するステップであって、前記1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子が、AJAP1、CDO1、HOXA7、HOXA9、PTGDR、SOX17、TAC1、UNCX、ZIC4、およびZNF781から選択される、ステップと、
c)前記再発に関するモニタリング期間中に、前記患者から第2の血液試料を得るステップと、
d)前記第2の血液試料に由来するcfDNAにおける1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルを測定するステップであって、前記1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子が、AJAP1、CDO1、HOXA7、HOXA9、PTGDR、SOX17、TAC1、UNCX、ZIC4、およびZNF781から選択され、前記第1の血液試料の前記cfDNAと比較した、前記第2の血液試料の前記cfDNAにおけるAJAP1、CDO1、HOXA7、HOXA9、PTGDR、SOX17、TAC1、UNCX、ZIC4、およびZNF781から選択される前記1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子の前記プロモーター領域における前記1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルの増加が、前記LUADが再発したことを示す、ステップと、
e)前記患者が前記1つまたは複数のCpG部位の前記メチル化レベルに基づいて前記LUADの前記再発について陽性診断を有する場合に、前記LUADの前記再発に対して前記患者を処置するステップと、
f)次に、前記再発に関する前記モニタリング期間中に、ステップc)~e)を繰り返すステップと
を含む、方法。
76. 前記1つまたは複数のCpG部位が、cg11835068、cg13495205、cg17741689、cg02792792、cg08516516、cg11036833、cg14470895、cg16707405、cg23180938、cg05471296、cg05743885、cg09017619、cg15797110、cg19153763、cg20293594、cg02643054、cg05065989、cg12600174、cg18447772、cg20741169、cg22055728、cg26365299、cg02191312、cg17929687、cg04672706、cg24891539、cg24928391、cg02539083、cg05157140、cg08507422、cg20870512、cg21127068、cg24686610、cg12388007、cg03611452、cg14587524、およびcg25324105、ならびにこれらの200ヌクレオチド以内に位置するCpG部位から選択される、態様75に記載の方法。
77. メチル化レベルを測定する前記ステップが、前記cg11835068、cg13495205、cg17741689、cg02792792、cg08516516、cg11036833、cg14470895、cg16707405、cg23180938、cg05471296、cg05743885、cg09017619、cg15797110、cg19153763、cg20293594、cg02643054、cg05065989、cg12600174、cg18447772、cg20741169、cg22055728、cg26365299、cg02191312、cg17929687、cg04672706、cg24891539、cg24928391、cg02539083、cg05157140、cg08507422、cg20870512、cg21127068、cg24686610、cg12388007、cg03611452、cg14587524、およびcg25324105 CpG部位のメチル化レベルを測定することを含む、態様76に記載の方法。
78. LUADの前記再発に対して前記患者を処置する前記ステップが、肺切除術、肺葉切除術、放射線療法、化学療法、免疫療法、または生物学的療法を含む、態様75から77のいずれか一項に記載の方法。
79. 患者における肺扁平上皮癌(LUSC)を診断および処置する方法であって、
a)前記患者から血液試料を得るステップと、
b)前記血液試料に由来する無細胞DNA(cfDNA)における1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルを測定するステップであって、前記1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子が、AJAP1、CDO1、HOXA7、HOXA9、PTGDR、SOX17、ZFP42、ZIC4、およびZNF781から選択され、cfDNAにおける前記1つまたは複数のCpG部位でのメチル化に関する参照値範囲と比較した、AJAP1、CDO1、HOXA7、HOXA9、PTGDR、SOX17、ZFP42、ZIC4、およびZNF781から選択される前記1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子の前記プロモーター領域における前記1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルの増加が、前記患者が前記LUSCを有することを示す、ステップと、
c)前記患者が前記1つまたは複数のCpG部位の前記メチル化レベルに基づいて前記LUSCに関する陽性診断を有する場合に、前記LUSCに対して前記患者を処置するステップと
を含む、方法。
80. 前記1つまたは複数のCpGが、cg13495205、cg02792792、cg08516516、cg11036833、cg05471296、cg05743885、cg09017619、cg10474350、cg15797110、cg19153763、cg20293594、cg02643054、cg05065989、cg12600174、cg16104915、cg18447772、cg20741169、cg22055728、cg02191312、cg17929687、cg24928391、cg24896649、cg05548555、cg06369327、cg21127068、cg03355998、cg12388007、cg03611452、cg14587524、およびcg25324105、ならびにこれらの200ヌクレオチド以内に位置するCpG部位から選択される、態様79に記載の方法。
81. メチル化レベルを測定する前記ステップが、前記cg13495205、cg02792792、cg08516516、cg11036833、cg05471296、cg05743885、cg09017619、cg10474350、cg15797110、cg19153763、cg20293594、cg02643054、cg05065989、cg12600174、cg16104915、cg18447772、cg20741169、cg22055728、cg02191312、cg17929687、cg24928391、cg24896649、cg05548555、cg06369327、cg21127068、cg03355998、cg12388007、cg03611452、cg14587524、およびcg25324105 CpG部位でのメチル化レベルを測定することを含む、態様80に記載の方法。
82. LUSCに対して前記患者を処置する前記ステップが、肺切除術、肺葉切除術、放射線療法、化学療法、免疫療法、または生物学的療法を含む、態様79から81のいずれか一項に記載の方法。
83. 前記1つまたは複数のCpG部位でのメチル化に関する前記参照値範囲が、LUSCを有さない1または複数の対照対象に由来する1つまたは複数の血液試料由来のcfDNAから得られる、態様79から82のいずれか一項に記載の方法。
84. 肺扁平上皮癌(LUSC)の診断、LUSC再発の検出、またはLUSC処置のモニタリング用バイオマーカーとして使用するための、cg13495205、cg02792792、cg08516516、cg11036833、cg05471296、cg05743885、cg09017619、cg10474350、cg15797110、cg19153763、cg20293594、cg02643054、cg05065989、cg12600174、cg16104915、cg18447772、cg20741169、cg22055728、cg02191312、cg17929687、cg24928391、cg24896649、cg05548555、cg06369327、cg21127068、cg03355998、cg12388007、cg03611452、cg14587524、およびcg25324105に位置するCpGに隣接する200ヌクレオチド以内のCpG、ならびにこれらの200ヌクレオチド以内に位置するCpG部位から選択される1つまたは複数のCpG部位でメチル化された無細胞DNA。
85. 患者における肺扁平上皮癌(LUSC)を診断するin vitro方法であって、
a)前記患者から血液試料を得るステップと、
b)前記血液試料に由来する無細胞DNA(cfDNA)における1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルを測定するステップであって、前記1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子が、AJAP1、CDO1、HOXA7、HOXA9、PTGDR、SOX17、ZFP42、ZIC4、およびZNF781から選択され、cfDNAにおける前記1つまたは複数のCpG部位でのメチル化に関する参照値範囲と比較した、AJAP1、CDO1、HOXA7、HOXA9、PTGDR、SOX17、ZFP42、ZIC4、およびZNF781から選択される前記1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子の前記プロモーター領域における前記1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルの増加が、前記患者が前記LUSCを有することを示す、ステップと
を含む、in vitro方法。
86. 患者における肺扁平上皮癌(LUSC)をモニターする方法であって、
a)第1の時点で前記患者から第1の血液試料を、およびそれより後の第2の時点で前記患者から第2の血液試料を得るステップと、
b)前記第1の血液試料および前記第2の血液試料に由来する循環遊離DNA(cfDNA)における1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルを測定するステップであって、前記1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子が、AJAP1、CDO1、HOXA7、HOXA9、PTGDR、SOX17、ZFP42、ZIC4、およびZNF781から選択され、前記第1の血液試料に由来する前記cfDNAと比較した、前記第2の血液試料に由来する前記cfDNAにおけるAJAP1、CDO1、HOXA7、HOXA9、PTGDR、SOX17、ZFP42、ZIC4、およびZNF781から選択される前記1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子の前記プロモーター領域における前記1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルの増加が、前記LUSCが進行していることを示し、前記第1の血液試料に由来する前記cfDNAと比較した、前記第2の血液試料に由来する前記cfDNAにおけるAJAP1、CDO1、HOXA7、HOXA9、PTGDR、SOX17、ZFP42、ZIC4、およびZNF781から選択される前記1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子の前記プロモーター領域における前記1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルの低下の検出が、前記LUSCが進行していないことを示す、ステップと
を含む、方法。
87. 前記LUSCが、原発性腫瘍、転移、または再発である、態様86に記載の方法。
88. 前記第1の時点が、LUSCに対する前記患者の処置が開始される前であり、前記第2の時点が、前記処置の間または後である、態様86または87に記載の方法。
89. 前記処置が、肺切除術、肺葉切除術、放射線療法、化学療法、免疫療法、または生物学的療法である、態様88に記載の方法。
90. ステップa)およびb)を繰り返すステップをさらに含む、態様86から89のいずれか一項に記載の方法。
91. LUSCに対する処置の投薬量または頻度を増加させるステップ、LUSCに対する異なる処置に変更するステップ、または前記LUSCが進行している場合に前記患者に対する緩和ケアを開始するステップをさらに含む、態様86から90のいずれか一項に記載の方法。
92. 前記1つまたは複数のCpG部位が、cg13495205、cg02792792、cg08516516、cg11036833、cg05471296、cg05743885、cg09017619、cg10474350、cg15797110、cg19153763、cg20293594、cg02643054、cg05065989、cg12600174、cg16104915、cg18447772、cg20741169、cg22055728、cg02191312、cg17929687、cg24928391、cg24896649、cg05548555、cg06369327、cg21127068、cg03355998、cg12388007、cg03611452、cg14587524、およびcg25324105、ならびにこれらの200ヌクレオチド以内に位置するCpG部位から選択される、態様86から91のいずれか一項に記載の方法。
93. メチル化レベルを測定する前記ステップが、前記cg13495205、cg02792792、cg08516516、cg11036833、cg05471296、cg05743885、cg09017619、cg10474350、cg15797110、cg19153763、cg20293594、cg02643054、cg05065989、cg12600174、cg16104915、cg18447772、cg20741169、cg22055728、cg02191312、cg17929687、cg24928391、cg24896649、cg05548555、cg06369327、cg21127068、cg03355998、cg12388007、cg03611452、cg14587524、およびcg25324105 CpG部位でのメチル化レベルを測定することを含む、態様92に記載の方法。
94. 患者における前立腺腺癌(LUSC)の再発をモニターし、前記再発に対して前記患者を処置する方法であって、
a)PRADの以前の発生に対する処置後に、前記患者がイメージングまたは他の診断モダリティーからがんを有さないと特徴付けられる時点で、前記患者から第1の血液試料を得るステップと、
b)前記第1の血液試料に由来する無細胞DNA(cfDNA)における1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルを測定するステップであって、前記1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子が、AJAP1、CDO1、HOXA7、HOXA9、PTGDR、SOX17、ZFP42、ZIC4、およびZNF781から選択される、ステップと、
c)前記再発に関するモニタリング期間中に、前記患者から第2の血液試料を得るステップと、
d)前記第2の血液試料に由来するcfDNAにおける1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルを測定するステップであって、前記1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子が、AJAP1、CDO1、HOXA7、HOXA9、PTGDR、SOX17、ZFP42、ZIC4、およびZNF781から選択され、前記第1の血液試料の前記cfDNAと比較した、前記第2の血液試料の前記cfDNAにおけるAJAP1、CDO1、HOXA7、HOXA9、PTGDR、SOX17、ZFP42、ZIC4、およびZNF781から選択される前記1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子の前記プロモーター領域における前記1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルの増加が、前記LUSCが再発したことを示す、ステップと、
e)前記患者が前記1つまたは複数のCpG部位の前記メチル化レベルに基づいて前記LUSCの前記再発について陽性診断を有する場合に、前記LUSCの前記再発に対して前記患者を処置するステップと、
f)次に、前記再発に関する前記モニタリング期間中に、ステップc)~e)を繰り返すステップと
を含む、方法。
95. 前記1つまたは複数のCpG部位が、cg13495205、cg02792792、cg08516516、cg11036833、cg05471296、cg05743885、cg09017619、cg10474350、cg15797110、cg19153763、cg20293594、cg02643054、cg05065989、cg12600174、cg16104915、cg18447772、cg20741169、cg22055728、cg02191312、cg17929687、cg24928391、cg24896649、cg05548555、cg06369327、cg21127068、cg03355998、cg12388007、cg03611452、cg14587524、およびcg25324105、ならびにこれらの200ヌクレオチド以内に位置するCpG部位から選択される、態様94に記載の方法。
96. メチル化レベルを測定する前記ステップが、前記cg13495205、cg02792792、cg08516516、cg11036833、cg05471296、cg05743885、cg09017619、cg10474350、cg15797110、cg19153763、cg20293594、cg02643054、cg05065989、cg12600174、cg16104915、cg18447772、cg20741169、cg22055728、cg02191312、cg17929687、cg24928391、cg24896649、cg05548555、cg06369327、cg21127068、cg03355998、cg12388007、cg03611452、cg14587524、およびcg25324105 CpG部位のメチル化レベルを測定することを含む、態様95に記載の方法。
97. LUSCの前記再発に対して前記患者を処置する前記ステップが、肺切除術、肺葉切除術、放射線療法、化学療法、免疫療法、または生物学的療法を含む、態様94から96のいずれか一項に記載の方法。
98. 前記メチル化レベルを測定する前記ステップが、メチル化特異的ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)、定量的メチル化特異的PCR、メチル化感受性DNA制限酵素解析、メチル化特異的パイロシーケンシング、制限酵素ベースのシーケンシング、制限酵素ベースのマイクロアレイ解析、TET支援ピリジンボランシーケンシング(TAPS)、メチル化DNA免疫沈降ベースのシーケンシング、メチル化DNA免疫沈降ベースのマイクロアレイ解析、バイサルファイトシーケンシング、バイサルファイトマイクロアレイ解析、またはメチル化特異的巨大磁気抵抗センサーベースのマイクロアレイ解析を実施することを含む、態様1から19、21から25、27から44、46から64、66から83、および85から97のいずれか一項に記載の方法。
実験
以下の実施例は、当業者に本発明の作製方法および使用方法の完全な開示および説明を提供するために提示され、本発明者らが発明とみなすものの範囲を制限することを意図するものでも、以下の実験がすべてまたは唯一の実施される実験であることを表すことを意図するものでもない。使用される数値(例えば、量、温度など)に関して正確さを確保するための努力がなされているが、いくつかの実験誤差および偏差が考慮されるべきである。他に示されない限り、部は重量部、分子量は重量平均分子量、温度は摂氏、および圧力は大気圧またはそれに近い圧力である。
本明細書において引用されるすべての刊行物および特許出願は、それぞれ個々の刊行物または特許出願が参照により組み込まれることが具体的かつ個別に示された場合と同じ程度に参照により本明細書に組み込まれる。
本発明は、本発明の実践のための好ましい方式を含むことが本発明者によって見出されるかまたは提案された特定の実施形態の観点から説明されている。当業者には、本開示に鑑みて、本発明の意図する範囲から逸脱することなく、例示された特定の実施形態において多数の修正および変更がなされ得ることが認識されるであろう。例えば、コドンの冗長性により、タンパク質配列に影響を与えることなく、基礎となるDNA配列に変更を加えることができる。さらに、生物学的機能同等性の考慮により、種類または量において生物学的作用に影響を与えることなく、タンパク質構造に変更を加えることができる。このような修正はすべて、添付の特許請求の範囲内に含まれることが意図される。
(実施例1)
血液に基づく複数のがんの診断および予後予測に関するビッグデータにおけるメチル化バイオマーカーの層解析
導入
メチル化cfDNAに関する最近の研究では、マイクロアレイおよび次世代バイサルファイトシーケンシングを使用して、組織およびcfDNAのCpGメチル化頻度を定量し、次いで、がん患者と健康な対照との間でこれらの頻度を比較することによって、がんバイオマーカーが見出されている(7~12)。これらのアプローチで使用される技術のハイスループットな性質により、バイオマーカー発見コホートの患者数(約50~約3K)と患者においてスクリーニングされたバイオマーカー数(約450K~約28M)の間に著しい不均衡があるデータが得られ、これは、次元の呪いとして公知の現象である。これらの研究における発見コホートデータに関して使用される統計的バイオマーカー選択法では、がん種におけるエピジェネティックな関係が未確定の相関的なバイオマーカーを、エピジェネティックな役割が既知のバイオマーカーよりも上位にランク付けしてしまう危険性がある。結果として、患者コホート間で再現性のある予測力を有する原因バイオマーカーは、発見プロセス中にフィルタリングで取り除かれる可能性がある(20~22)。本発明者らは、メチル化マイクロアレイデータセットの次元を低下させるために、知識ベースのバイオマーカー選択法を使用し、それに続いて、これらのデータセット中の残りの各バイオマーカーを個別にスクリーニングすることによって、cfDNA中の腫瘍特異的メチル化シグネチャーを集合的に具現化する原因バイオマーカーを特定することになると仮定した。遺伝子セットエンリッチメント解析のような知識ベースの方法は、過去の実験を通して特定された確立された生物学的関係を個別の高次元データセットと統合し、がんにおける共通の分子経路を発見するために使用されてきた(23~25)。
この仮説を検証するために、本発明者らは、メタ解析を使用して、高次元CpGマイクロアレイデータにおいて濃縮されたバイオマーカー候補のセットを選択し、これらのバイオマーカーを数百名のがん患者の組織メチル化データおよび1000名を超える健康な患者からの血液メチル化データに対してフィルタリングする、計算論的な知識ベースのバイオマーカー発見法である、メチル化バイオマーカーの層解析(LAMB)を創出した。ここで、本発明者らは、LAMBを導入し、それを使用して、(i)リスクのある硬変患者における肝細胞癌(HCC)腫瘍を検出する、(ii)平均的リスクのある患者における結腸直腸腺癌(CRC)腫瘍を検出する、(iii)平均的リスクのある患者における非小細胞肺がんを検出する、および(iv)治療に対する腫瘍応答により前立腺腺癌(PRAD)患者を識別する、感受性cfDNAバイオマーカーパネルを発見する。さらに、本発明者らは、独立したcfDNAデータセットにおいて、不偏の幾何平均スコアを使用して、バイオマーカーパネルの臨床的性能を検証した。
結果
肝臓、結腸直腸、前立腺、および肺のがんに対するメチル化バイオマーカーの層解析(LAMB)
LAMBは、3つの選択層から構成される(図1A)。あるがん種に対する腫瘍抑制因子の候補物質は、公開された研究からの対になった悪性組織と隣接する非がん性組織(ANT)のメチル化カウントデータ、およびがん患者と対照患者の両方に由来するcfDNAの受信者操作特性(ROC)曲線からの曲線下面積(AUC)値のメタ解析により、層1において特定される。Cancer Genome Atlas(TCGA)およびGene Expression Omnibus(GEO)のリポジトリから、対になった悪性組織とANTのPublic Illumina HumanMethylation450(450K)のマイクロアレイデータセットを層2で使用して、層1で特定した遺伝子のプロモーター領域のCpGをスクリーニングする。残りのCpG部位は、がん組織とANTとの間で差次的にメチル化される。次いで、悪性組織と血液との間で差次的にメチル化されたCpGについて、層3で、別々の悪性組織と健康な患者からの1722個の溶解全血試料に関する450Kの公開データを用いて、これらの部位をスクリーニングする。LAMBバイオマーカーパネルは、3つのLAMB層すべてからフィルタリングを乗り越えたCpGで構成されている。LAMBのフィルタリング基準およびデータ調製に関するさらなる詳細は、図1Aおよび方法のセクションに提供される。
本発明者らは、LAMBを利用して、HCC、CRC、PRAD、および非小細胞肺がん(NSCLC)に関するメチル化cfDNAバイオマーカーを発見した。まず、本発明者らは、4,172名のHCC患者からのメチル化データを使用して、LAMBにより33個の遺伝子と249個のCpGをスクリーニングし、10個の遺伝子に21個のCpGを含有するメチル化cfDNA HCCバイオマーカーパネル(LAMB-HCC)を発見した(図1Bおよび表1)。次いで、本発明者らは、13,189名のCRC患者からのメチル化データを用いて、92個の遺伝子と596個のCpGをLAMBによりスクリーニングし、17個の遺伝子に46個のCpGを含有するCRCバイオマーカーパネル(LAMB-CRC)を発見した(図1Cおよび表2)。次に、本発明者らは、3,123名のPRAD患者のメチル化データを利用して、LAMBにより25個の遺伝子と67個のCpGをスクリーニングし、5個の遺伝子から19個のCpGを含有するPRADバイオマーカーパネル(LAMB-PRAD)を発見した(図1Dおよび表3)。次いで、本発明者らは、7,412名のNSCLC患者からのメチル化データを利用し、44個の遺伝子をLAMBによりスクリーニングして、10個の遺伝子に37個のCpGを含有する肺腺癌(LUAD)バイオマーカーパネル(LAMB-LUAD)と、9個の遺伝子に30個のCpGを含有する肺扁平上皮癌(LUSC)パネルを発見した(補足表10および11)。LAMBバイオマーカー発見プロセスに使用したデータセット、メタ解析の結果、およびマイクロアレイの結果に関する追加情報は、図6~11、補足表1~9、および補足資料において提供される。
LAMB-HCC、LAMB-CRC、およびLAMB-PRADパネルにおける遺伝子が広範な腫瘍機能を捉えているかどうかを決定するために、本発明者らは、それらの個々の機能およびそれらの分子経路に関して遺伝子を調査した(表1~3)。パネルの遺伝子のタンパク質-タンパク質相互作用ネットワーク(PPIN)解析により、LAMB-CRCの2つの遺伝子(COL4A1、COL4A2)の産物だけがタンパク質-タンパク質会合を有することが示された。さらに、パスウェイエンリッチメント解析により、3つのLAMB-HCC遺伝子(APC、WIF1、RUNX3)がカノニカルWntシグナル伝達経路を共有し、2つのLAMB-CRC遺伝子(COL4A1、COL4A2)がIV型コラーゲンタンパク質経路を共有し、2つのLAMB-PRAD遺伝子(RARB、RBP1)がレチノイン酸代謝経路を共有していることが明らかになった(P<0.01)。
LAMBバイオマーカーパネルは腫瘍組織において差次的に過剰にメチル化される
腫瘍におけるLAMB-HCC、LAMB-CRC、およびLAMB-PRADパネルの過剰メチル化の程度を特定するために、本発明者らは、TCGAから、ステージ情報を有する腫瘍(347例のHCC、365例のCRC、および502例のPRADを含む)、50例の肝臓ANT、45例の結腸直腸ANT、および50例の前立腺ANTにおけるLAMBパネルのメチル化頻度スコア(βLAMB:βLAMB-HCC、βLAMB-CRC、βLAMB-PRAD)を評価した(26~28)。βLAMBパネルのスコアは、最初に、遺伝子のプロモーター領域におけるLAMBパネルのCpG(βCpG)のメチル化頻度の幾何平均をとって、その遺伝子のメチル化頻度(β遺伝子)を決定することによって計算した。次いで、これらの遺伝子のメチル化頻度の幾何平均によってβLAMBを求めた(方法を参照されたい)。幾何平均は、入力頻度を正規化し、すべての入力が出力頻度において等しく重み付けされるようにする。したがって、β遺伝子とβLAMBは、それぞれ、CpGと遺伝子のメチル化頻度を等しく重み付けし、結果として偏りのない出力メチル化頻度を得る。
予想されたように、ANTは各ステージのそれぞれの腫瘍型に由来するがんと比較して、βLAMBスコアに関して有意に低メチル化された(すべてのステージでp< 0.0001;図12~14)。ステージ1のHCCの71%はLAMB-HCCパネルで過剰にメチル化されており(βLAMB-HCC>0.2)、早期ステージ腫瘍と後期ステージ腫瘍との間でβLAMB-HCCスコアに有意差はなかった(ステージ1対ステージ2:p=0.6954;ステージ1対ステージ3:p=0.0648;図12)。LAMB-CRCの過剰なメチル化(βLAMB-CRC>0.2)は、ステージ1のCRCの85%で観察された。最後に、グリソンスコアが6のPRADの89%がLAMB-PRADに関して過剰にメチル化され(βLAMB-PRAD>0.2)、早期ステージ腫瘍と後期ステージ腫瘍との間でβLAMB-PRADの有意差はなかった(グリソンスコア6対グリソンスコア7:p=0.2426;グリソンスコア6対グリソンスコア8:p=0.4577;グリソンスコア6対グリソンスコア9/10:p=0.0332;図14)。結果は、LAMBパネルの過剰なメチル化は、典型的には、腫瘍形成の早期に起こり、その後の疾患ステージまで持続することを示唆する。
cfDNAにおけるLAMB-HCCの性能はLAMBのバイオマーカースクリーニング能を強調する
本発明者らは、最初に、リスクのある集団におけるがん患者を診断するための予測力の低いCpGバイオマーカーをフィルタリングで取り除くLAMBの能力を調べた。HCCに関する重要なリスクのある集団は肝硬変患者であり、ウイルス性肝炎、アルコール性肝疾患、および非アルコール性脂肪性肝炎などの慢性状態によって肝臓に大きな瘢痕を呈する(29、30)。結果として、HCCの90%は肝硬変患者に発生する。高感度、高特異性の診断検査による硬変患者のサーベイランスは、帰結が改善される早期処置では、HCCを検出するための基本である(31)。標準治療のHCCサーベイランスでは、血清アルファフェトタンパク質(AFP)検査を超音波イメージングと組み合わせており、これはAFP単独の検査精度が約70%であるためである(32、33)。しかし、このモニタリングは費用がかかり、面倒であるため、アドヒアランスが悪く、効果のないサーベイランスにつながる(34)。
予測バイオマーカーを選択するLAMBの能力を査定するために、本発明者らは、肝硬変を有する22名のHCC患者と肝機能によってマッチさせた肝硬変を有する22名の非HCC患者からのcfDNAの独立した450Kの検証データセットに関して、LAMBによってスクリーニングされたCpGを評価した(35)。LAMBによりスクリーニングされた各CpGについて、HCC患者と非HCC患者を区別するAUCが見出された。LAMB-HCC CpGが、LAMBの層1、層2、および層3により除去されたCpGと比較した場合に、予測力の増加を示した通り、これらのAUCは、LAMBの多層スクリーニングの有用性を示した(それぞれ、p<0.0001、p<0.0001、およびp<0.01;図2A)。
検証データでLAMB-HCCバイオマーカーを評価するために、本発明者らは、各患者についてβ遺伝子スコアとβLAMB-HCCスコアを計算した。β遺伝子スコアは、HCC患者と非HCC患者を区別する中程度の予測能力を実証した[AUC、0.64~0.77の範囲](図2Bおよび表1)。しかしながら、βLAMB-HCCスコアは高い予測力を実証し[AUC、0.85;95%信頼区間(CI)、0.73~0.97](p<0.0001;図2Cおよび図15)、β遺伝子スコアをβLAMB-HCCスコアに組み合わせることで、患者においてより腫瘍特異的なメチル化シグネチャーが得られることが示唆された。
LAMBにおけるメタ解析とマイクロアレイデータを組合せは、どちらか一方のアプローチを単独で使用するよりも予測性の高いバイオマーカーセットをもたらした。LAMB-HCCは、LAMBの層1により特定された22個の遺伝子について、450Kのマイクロアレイにおける全364個のプロモーターCpGから構成される「メタ解析」パネル[AUC、0.77;95%CI、0.63~0.91](p<0.01;図2Cおよび9)、およびマイクロアレイにおけるプロモーターCpGのすべてにLAMBの層2および3を適用することによって見出された267個の遺伝子の486個のプロモーターCpGから構成される「マイクロアレイ」バイオマーカーパネル[AUC、0.74;95%CI、0.59~0.89](p<0.01;図2Cおよび9)が、より性能が優れていた。LAMB-HCCのCpGは、メタ解析およびマイクロアレイのパネルにおけるCpGよりも高い中央値予測力も有した(それぞれ、p<0.0001およびp<0.0001;図16)。
次に、本発明者らは、このデータセットにおいて、AFPで誤診された患者におけるHCCを検出する際に、LAMB-HCCがどのような性能を示すかを評価した。AFP値を有さない3名の硬変患者は除外した。AFPの臨床的カットオフが20ng/mLでは、調べたHCC患者22名中13名が陽性となり、感度は大規模な研究と一致する59%であった(30、33、36)。βLAMB-HCCスコアは、誤診された残りのHCC患者9名と硬変患者19名を区別するのに高い予測力を示し[AUC、0.82;95%CI、0.61~1.00]、LAMB-HCCがAFP検査を補完するために使用され得ることが示唆された(p<0.01;図17)。
LAMB-CRCはcfDNA試料により早期ステージの結腸直腸腫瘍を検出する
次に、本発明者らは、LAMBバイオマーカーパネルが平均的リスクのある集団において腫瘍を検出するのにどのような性能を示すかを査定した。多くの健康ガイドラインでは、45または50歳を超える平均的リスクのある個体に対して、便ベースまたは視覚ベースのCRCサーベイランスを提唱している。血液ベースのCRC検査は、アドヒアランスを改善し、効果的なサーベイランスをもたらすことができる(37~38)。LAMB-CRCの診断能を評価するために、本発明者らは、年齢のマッチした38名のCRC患者と46名の健康な対照からのcfDNAについての独立した標的バイサルファイトシーケンシング検証データセットを利用した(39)。LAMB-CRC CpGバイオマーカーおよび隣接CpGのメチル化および非メチル化カウントを抽出して、高分解能β遺伝子スコアを作成した(方法を参照されたい)。LAMB-CRC β遺伝子スコアは、CRC患者を健康な対照から区別するのに中程度から高い予測能力を実証した[AUC、0.56~0.85の範囲](表2)。
比較すると、βLAMB-CRCスコアは非常に高い予測力を示し[AUC、0.93;95%CI、0.87~0.99](p<0.0001;図3)、β遺伝子スコアをβLAMBスコアに組み合わせることで、より腫瘍特異的なメチル化シグネチャーが得られることがさらに示唆された。LAMB-CRCの予測力は、転移性腫瘍に限定されなかった。ステージ1~3の腫瘍を有する27名のCRC患者を評価する場合、βLAMB-CRCスコアは、非常に高い予測力を継続して示した[AUC、0.91;95%CI、0.84~0.98](p<0.0001;図3)。同様に、βLAMB-CRCスコアは、局在化した、早期ステージの腫瘍を有する14名のCRC患者を調べた場合、高い予測力を示した[AUC、0.87;95%CI、0.75~1.00](p<0.0001;図3)。
cfDNAのLAMB-PRADシグネチャーは治療応答および腫瘍負荷を反映する
本発明者らは、LAMBバイオマーカーパネルが腫瘍負荷を反映し、治療に対する腫瘍応答をモニターするために使用することができるかどうかも検討した。本発明者らは、LAMB-PRADを活用して、処置を受けているPRAD患者に関する縦断的なcfDNA試料の既存のデータセットを評価した。PRAD患者は、血清ベースの前立腺特異的抗原(PSA)が、PRAD患者をモニターし、それらの治療に対する腫瘍応答を分類するために、複数の泌尿器科団体によって推奨されていることから、この概念実証研究にとって理想的な集団であった(40~44)。臨床的に確立されたPSA変化の基準に従って治療応答者と治療非応答者を定義し、本発明者らは、応答者が、非応答者よりも処置開始後にLAMBバイオマーカーシグナルのより大きな低下を示すという仮説を立てた。
酢酸アビラテロン(AA)とドセタキセルで処置した23名の転移性去勢抵抗性前立腺がん(CRPC)患者について、複数の来院からのcfDNAの独立した450Kの検証データセット(45)に関して、LAMB-PRADパネルを調べた。全患者について、ベースラインの処置前試料と少なくとも1回の処置中試料のメチル化データが入手可能であった。過去の研究では、AAで処置し、初回処置時来院時にPSAが30%低下した患者が、転帰の大幅な改善を実証することが示されている(46~49)。このコホートでは、9名の患者がこの基準により応答者として分類され、残りの14名の患者は非応答者であった。
本発明者らは、すべての来院についてβ遺伝子スコアとβLAMB-PRADスコアを計算した。治療応答者を非応答者と区別するLAMB-PRADの能力を調べるために、ベースラインの来院と比較した初回処置時来院に関するβCpGスコア、β遺伝子スコア、およびβLAMB-PRADスコアの差異パーセントを全患者について求めた。個々のLAMB-PRADのCpGは、LAMBの層1および2によって除去したCpGよりも高い予測力の中央値を示した(p<0.01、図18)。β遺伝子スコアは高い予測能力を示し[AUC、0.79~0.89の範囲](表3、図19)、βLAMB-PRADスコアは非常に高い予測力を有した[AUC、0.90;95%CI、0.75~1.00](p<0.001;図3Aおよび3B)。
LAMB-PRADは、LAMBの層2および3を450Kのマイクロアレイにおける全プロモーターCpGに適用して得られた624個の遺伝子の1178個のプロモーターCpGから構成されるマイクロアレイパネル[AUC、0.86;95%CI、0.71~1.00]が、より性能が優れていたが(p<0.01;図4Aおよび4B)、LAMBの層1からの9個の遺伝子の131個のプロモーターCpGから構成されたメタ解析パネルは、LAMB-PRADと同様の予測力を示した[AUC、0.90;95%CI、0.76~1.00](p<0.001;図4Aおよび4B)。それにもかかわらず、応答者と非応答者との間のパネルスコアの差のパーセントの中央値の隔たりは、メタ解析パネルよりもLAMB-PRADパネルの方が大幅に大きい[それぞれ、53.79%対15.35%](図4A)。LAMB-PRADのCpGは、メタ解析パネルおよびマイクロアレイパネルのCpGよりも高い予測力の中央値を示した(それぞれ、p<0.001およびp<0.01;図20)。
次いで、本発明者らは、治療応答を縦断的にモニターするLAMB-PRADの能力を調査した。データセットには、初回処置時来院の他に、患者のPSAが、腫瘍が進行していることを示したさらに24回の処置時来院、および患者のPSAが、腫瘍が応答していることを示した7回の来院が含有された。24回の進行中の来院のうち19回では、βLAMB-PRADスコアは患者の最下点のβLAMB-PRADスコアよりも大きかった一方、7回の応答中の来院のうち5回では、βLAMB-PRADスコアは患者のピークのβLAMB-PRADスコアよりも低かった(図4C~4E、および図21)。これらの結果は、βLAMB-PRADスコアが、初回処置時来院後のPRAD腫瘍進行および応答と相関することを示唆する。
cfDNA試料による早期ステージのNSCLC検出のためのLAMB-LUADおよびLAMB-LUSC
10個の遺伝子において37個のCpGを含有する肺腺癌(LUAD)バイオマーカーパネル(LAMB-LUAD)および9個の遺伝子において30個のCpGを含有する肺扁平上皮癌(LUSC)パネルを、それぞれ、表13(LAMB-LUAD CpGのメチル化頻度およびAUC値)および表14(LAMB-LUSC CpGのメチル化頻度およびAUC値)に列挙する。しかし、本開示の執筆時点では、本発明者らは、LAMB-HCC、LAMB-CRC、およびLAMB-PRADについて行ったように、これら2つのパネルの予測精度を独立して評価するための、NSCLC患者からのcfDNA試料の好適な検証データセットを見つけていなかった。それにもかかわらず、LAMB-LUADとLAMB-LUSCの理論的根拠および生物学的意義は引けを取らないため、本発明者らは、それらが、他の3つのがんで既に実証されているのと同様に、独立した検証データセット(入手可能な場合)で満足のいくレベルの性能を示すと予測する。
LAMBパネルは腫瘍特異的であり、他のがん種では低メチル化を伴う
LAMBパネルのそれぞれのがん種に対する特異性を査定するために、本発明者らは、最初に、TCGAからの30種の他のがん種に由来する7287個の腫瘍におけるパネルの遺伝子のメチル化頻度を調査した(50)。パネルの遺伝子の大部分は、別のがん種でより多くメチル化されたが、すべてのパネルの遺伝子では、他のがん種は過剰にメチル化されなかった(β遺伝子>0.2;図22)。この後者の傾向は、腫瘍のβLAMBスコアにも見られ、LAMB-HCC、LAMB-CRC、およびLAMB-PRADパネルではそれぞれ、他のがん種の腫瘍の2.2%、6.8%、および5.4%が過剰にメチル化された(図5A、5B、および5C)。LAMBパネルの過剰なメチル化は、それぞれの腫瘍型に対して特異的であったが(HCCにおけるβLAMB-HCCは他のがん種に対してp<0.0001;CRCにおけるβLAMB-CRCは他のがん種に対してp<0.0001;およびPRADにおけるβLAMB-PRADは他のがん種に対してp<0.0001)、LAMBパネルの個々の遺伝子は他のがん種の腫瘍で過剰にメチル化される。
最後に、本発明者らは、TCGAからHCC、CRC、およびPRAD腫瘍のがん種を分類するLAMBパネルの能力を調べた。375個のHCC腫瘍、409個のCRC腫瘍、および502個のPRAD腫瘍について、βLAMB-HCCスコア、βLAMB-CRCスコア、βLAMB-PRADスコアを決定した。LAMBパネルの最も高いメチル化スコアによってがん種を予測することによって、95%の腫瘍が正しく分類され、腫瘍型に対するパネルの特異性が強調された(図23)。
考察
この研究では、本発明者らは、腫瘍抑制因子メチル化メタ解析データを、がん組織、ANT、および健康な対照の血液からのCpGメチル化マイクロアレイデータと統合した、メチル化cfDNAがんバイオマーカー発見法を開発した(図1A)。本発明者らの方法は、がん組織と健康な血液を区別するだけでなく、がん組織とANTも区別する能力についてCpGをスクリーニングすることによって、以前のメチル化cfDNAバイオマーカー発見アプローチを改善しようとするものである。本発明者らは、最初に、LAMBの層1により有望な遺伝子バイオマーカーの小さなプールを特定し、次いで、CpGバイオマーカープールをこれらの遺伝子のプロモーター領域のCpGに限定することによって、相関的なCpGバイオマーカーの検出を最小限するためにLAMBを設計した。LAMBの層2および3におけるAUCメトリックによって、高感度CpGが選択され、これらの同じ層におけるANTおよび血液のメチル化頻度メトリックによって高特異性CpGが選択される。結果として、LAMBは、複数のデータ型、試料型、および患者コホートにわたってバイオマーカーを評価し、がん種のエピジェネティックな多様性を捉え、そのがんに対する高感度、高特異性のバイオマーカーを発見する。
この研究では、外部のcfDNA検証データを使用して、LAMBが不正確なCpGバイオマーカーをフィルタリングで取り除き、リスクのある肝硬変患者におけるHCC腫瘍を検出する、平均的リスクのある患者におけるCRC腫瘍を検出する、および治療に対するPRAD応答を区別することに高い予測力を示すメチル化cfDNAパネルを発見したことを示した(図2Cおよび3B)。幾何平均スコアにより、LAMBパネル全体および個々のLAMB遺伝子の予測力を、cfDNAデータを用いて偏りのないように調べることが可能になった。これらのパネルによって示された高い予測力は、これらのパネル内の腫瘍抑制因子の機能的多様性ならびに早期ステージおよび後期ステージの腫瘍の大部分におけるパネルの過剰なメチル化に起因している可能性がある(図12~14)。
パネルにおけるいくつかの遺伝子は、リスクのある患者の腫瘍を検出するために、以前に血漿で調べられたことがある;しかしながら、これらの遺伝子は、典型的には、これらの研究において低い精度を示した(51~57)。LAMBパネルに見られるより高い予測力は、より多くの遺伝子を含むこと、あるいはマイクロアレイおよびシーケンシングによって与えられるメチル化頻度定量の分解能の改善による可能性があり、他の研究では、ほとんどは、バイナリーまたは半定量的PCRベースの方法が使用される。これらの研究の性能がより低いのは、がん組織では過剰にメチル化されておらず、ANTおよび血液では低メチル化されているプロモーターCpGを含む研究であることに起因する可能性もある。これは、HCCメタ解析パネルの場合であり、LAMBの層1によって特定された遺伝子のプロモーターエリア内のCpGをすべて含有する。結果として、このパネルは、予測CpGと非予測CpGの両方を含有し、よって、LAMB-HCCパネルよりも低い予測力を実証した(図15および図2C)。これらの結果は、がん検出を予測するものではないCpGを除去するためのLAMBの層2および3の役割を強調する。
同様に、HCCおよびPRADのマイクロアレイパネルに見られるより低い予測力は、LAMBの層1の価値を強調する。マイクロアレイパネルを発見するために、450KのマイクロアレイのすべてのプロモーターCpGに層2および3を適用することは、バイオマーカープールサイズと患者コホートサイズとの間に大きな不均衡を有するデータ駆動型方法に類似しているが、LAMBマイクロアレイ発見アプローチが、プロモーター領域のCpGのみをスクリーニングするため(他の公開されたデータ駆動型方法とは異なる)、依然として知識ベースと考えられ得ることに注意することが重要である。それでもなお、HCCおよびPRADのマイクロアレイパネルは、それらのそれぞれのLAMBパネルよりも低い予測力を示し、LAMBパネルのCpGは、マイクロアレイパネルのCpGよりも高いAUC中央値を示し、マイクロアレイパネルにおけるCpGの一部は、発見マイクロアレイデータセットの腫瘍以外の腫瘍におけるそれぞれのがん種を代表するものではないことを強調した(図2C、3B、16および20)。メタ解析データを用いて腫瘍抑制因子の候補物質のより小さなプールを特定することによって、LAMBの層1は、層2および3が相関的なCpGを選択する可能性を低下させることによって、最終的なパネルの予測力を向上させる。LAMB-HCCおよびLAMB-PRADのサイズが、メタ解析パネルおよびマイクロアレイパネルと比較して大幅に小さい(それぞれ、21CpG対309/486CpGおよび19CpG対123/1178CpG)ことは、腫瘍抑制因子の候補物質の遺伝子プールから始めることの付加的な利点である。バイオマーカーパネルのサイズは、その臨床的採用にとって重要であり、パネルを小さくすることで試料スループットを向上させ、アッセイコストを低下させることができる。
本発明者らは、LAMBバイオマーカーパネルが、個々のLAMB遺伝子よりも高い予測力および腫瘍特異性を実証することも観察した(図2C、3、および4B;表1~3)。層2および3では、がん性組織、ANT、および健康な血液試料の大きなセットにおいて差次的にメチル化されているCpGを選択する。これにより、がん性組織では一貫して同時に過剰にメチル化され、ANTおよび血液では同時に低メチル化されるCpGのパネルがもたらされる。したがって、パネルの複合メチル化頻度は、組織と血液試料の発見セットにおける腫瘍特異的メチル化シグナルを表す。LAMBの層1によって選択された低次元の組織および血液マイクロアレイデータは、HCC、CRC、PRAD、健康な肝臓、健康な結腸直腸、健康な前立腺、および血液試料におけるメチル化傾向を代表しているようであり、これは、パネルの腫瘍特異的シグナルが、それぞれのがん種の組織データセットにおける過剰なメチル化と、他のがん種の組織データセットにおける低メチル化を介して見られたためである(図2C、4C、および4D)。この腫瘍特異性は、腫瘍の起源組織を検出するための鍵となる。
この研究では、cfDNA検証データの患者コホートが小さいため、LAMBバイオマーカーパネルの予測力を偏りのないように査定するために幾何平均スコアを使用した。結果として、この研究の目的は、LAMB法を創出し、そのバイオマーカー選択能力を調べ、LAMBによって発見されたバイオマーカーパネルの予測力に関する初期データを提供することと定義された。LAMB-HCC、LAMB-CRCおよびLAMB-PRADは、がんの検出および治療モニタリングにおける重要な臨床ニーズを満たす可能性を有する。これらのパネルをさらに検証するために、より大規模な臨床研究が必要であり、LAMB遺伝子バイオマーカーとAFPおよびPSAのような補完的なタンパク質バイオマーカーに適合する分類モデルが、パネルの予測力を向上させる可能性がある。
LAMBは、他のがん種のメチル化cfDNAバイオマーカーパネルを発見するためにも使用することができる。ここで、本発明者らは、LAMBをHCC、CRC、およびPRADに適用したが、本発明者らの方法は、あらゆるがん種に適用し、現在利用可能な膨大な量の公開がんメチル化データを活用するように特別に設計されている。過去20年間に、TCGAおよび他の研究グループによって、何千もの組織メチル化研究が公開され、がん組織、ANT、および血液の何百もの450Kのデータセットが作成され、共有されてきた。これらの研究およびデータセットは、LAMBを通じて一緒に解析して、血液ベースの適用のためのさらなるがんバイオマーカーを発見することができる。
全体として、この研究により、メタ解析とマイクロアレイデータを統合して、予測的がんバイオマーカーパネルを発見する知識ベースのメチル化cfDNAバイオマーカー発見法であるLAMBが導入され、がん診断および治療モニタリングを改善することができるバイオマーカーパネルを発見する能力を支持する初期データが提供された。この研究におけるHCC、CRC、およびPRADのLAMBパネルは、組織およびcfDNA検証データにおいて腫瘍特異的メチル化シグネチャーを示す。今後のステップは、大規模研究においてこれらのパネルをさらに検証し、LAMBを他のがん種のメチル化cfDNAバイオマーカーパネルを発見するために適用することを含む。
方法
研究設計
この研究は、公開された研究およびマイクロアレイデータセットの知識ベースの解析を通じて、がんの予測的メチル化cfDNAバイオマーカーの標的パネルを見出すことができることを示すことを目的とした。この目的のために、本発明者らは、最初に、HCC、CRC、およびPRADに関する腫瘍抑制因子メチル化研究のメタ解析を行い、その結果を使用して、遺伝子バイオマーカーの候補を見出した。次いで、本発明者らは、これらの遺伝子のプロモーター領域のCpGを、数千名の患者に由来する悪性組織、対になったANT、および健康な血液のマイクロアレイデータを用いてスクリーニングして、対照組織のメチル化頻度およびAUCメトリックによって高感度および高特異性を示すバイオマーカーを見出した。パネル内の遺伝子を、交差相互作用および共有分子経路について調査した。次いで、これらのパネルを組織およびcfDNA検証データセットにおいて調べた。HCCおよびPRADのcfDNAに関する450Kのマイクロアレイデータセットを使用して、診断および予後予測のバイオマーカーに対するLAMBの選択能を調べた。偏りのない幾何平均スコアにより、LAMB-HCCをリスクのある硬変患者のcfDNAにおけるHCCの検出について評価し、LAMB-CRCを平均的リスクのある患者のcfDNAにおけるCRCの検出について査定し、LAMB-PRADをAAおよびドセタキセルに対する腫瘍応答をAUCおよびp値メトリックにより区別することについて査定した。著者は、LAMB-HCC、LAMB-CRC、およびLAMB-PRAD遺伝子ならびにパネルスコアを見出す場合、cfDNAデータからの試料情報を盲検化した。本発明者らは、最後に、他のがん種の腫瘍におけるメチル化頻度を使用して、それぞれのがん種に対するパネルの特異性を査定した。
LAMBバイオマーカーパネル発見プロセス
LAMBは、3つの選択層から構成される(図1A)。層1では、公開された研究から、対になったがん性組織とANTとのカウントデータにより腫瘍抑制因子の候補物質の遺伝子が特定された。メチル化がん性組織および非メチル化ANTを、それぞれ、真の陽性と真の陰性にカテゴリー化した。次いで、ランダム効果メタ解析を使用して、複数の研究における腫瘍抑制因子の診断オッズ比(DOR)を計算した。統計的に有意なDOR(DOR95%CI>1)を有する遺伝子をさらなる解析のためにピックアップした。HCCでは、適合した分類モデルにより、cfDNAによってがん患者を硬変患者と区別するのに高い予測力を示す8個の腫瘍抑制因子も、さらなる解析のために選択した(AUC>0.8)。
層2では、層1からの腫瘍抑制因子の候補物質のプロモーターエリアのCpGを、メチル化頻度(β)によってフィルタリングした。TCGAおよび他の公開情報源から、対になったがん組織とANT組織の450Kのデータを組み合わせ、バッチ調整し、層1を乗り越えた腫瘍抑制因子のプロモーター領域におけるCpGについてサブセットを得た。がん組織においてANTよりも多くメチル化し(Δβ平均>0)、ANTにおいて低メチル化し(βANT<0.2)、がん組織とANTを区別するのに高い予測力を示した(AUC>0.8)CpGをさらなる解析のために選択した。
層3では、公開450Kのデータセットから収集した健康な対照由来の1722個の溶解全血試料中の残存しているCpGをフィルタリングした。健康なcfDNAと区別できるバイオマーカーを選択するために、層3では、最初に、年齢、性別、および人種によってマッチさせたがん組織および溶解全血試料を区別するための高い予測力を有するCpGを選択した(AUC>0.8)。組織および血液試料を、他の臨床的、人口統計学的、またはメチル化頻度の因子からの偏りなく選択した。次いで、このフィルタリングされたCpGセットから、層3では、マッチしていない血液試料における低いバックグラウンドメチル化(β平均<0.1)を示すCpGを選択した。
LAMBバイオマーカーパネルは、LAMBの層1、2、および3からのフィルタリングを乗り越えたCpGで構成された。本発明者らは、HCC、CRC、PRAD、NSCLC、およびBRCAに関するメタ解析およびマイクロアレイデータを用いたLAMBバイオマーカー発見プロセスを使用して、LAMB-HCC、LAMB-CRC、およびLAMB-PRAD、LAMB-NSCLCおよびLAMB-BRCAのパネルを発見した。
タンパク質-タンパク質相互作用ネットワーク(PPIN)およびパスウェイエンリッチメント解析
LAMBパネルの遺伝子の機能的多様性を査定するために、本発明者らは、パネルの遺伝子セットを公知かつ予測されたタンパク質-タンパク質相互作用のデータベースであるSTRING(58)に入力した。データ支持の信頼度および相互作用のエビデンスを表すエッジを有するPPINを、実験、近隣、遺伝子融合、共起、および共発現の情報を使用して、最低限必要な相互作用スコア0.40で作成した。パネルの遺伝子が共有する分子経路を発見するために、遺伝子セットをg:Profilerデータベース(59)で検索した。
幾何平均スコアによるLAMBバイオマーカーの評価
患者コホートのサイズが小さいため、オーバーフィッティングの可能性を避けるため、LAMBバイオマーカーに適合させた予測モデルは用いなかった。バイオマーカーパネルと遺伝子の予測力を偏りのないように査定するために、本発明者らは、幾何平均を使用した。本発明者らは、最初に、パネル内の全遺伝子について、遺伝子(βCpG)のプロモーターエリアにあるパネル内のCpGのメチル化頻度の幾何平均を使用して、遺伝子のメチル化頻度β遺伝子を計算した:
Figure 2024504603000002
ここで、nCpGは、遺伝子のプロモーターエリアにあるパネル内のCpGの数であり、βCpG、iは、その試料の遺伝子のプロモーターエリアにあるパネル内のi番目のCpGのメチル化頻度である。次いで、本発明者らは、パネル内の遺伝子のメチル化頻度の幾何平均をとることによって、各試料のパネルのメチル化頻度、βパネルを求めた:
Figure 2024504603000003
ここで、n遺伝子は、パネル内の遺伝子の数であり、β遺伝子、iはその試料に関するパネル内のi番目の遺伝子のメチル化頻度である。幾何平均に入力された頻度は、出力において等しく重み付けされるように正規化される。したがって、CpGと遺伝子のメチル化頻度は、それぞれβ遺伝子とβパネルで等しく重み付けされ、不偏の出力となる。本発明者らは、LAMB-HCC、LAMB-CRC、LAMB-PRAD、メタ解析、およびマイクロアレイのパネルのβ遺伝子とβパネルを計算した。
組織解析
HCC腫瘍、CRC腫瘍、PRAD腫瘍、他の30種のがん種の原発腫瘍、HCC ANT、CRC ANT、PRAD ANTを含む8573個の原発腫瘍に関する450KのマイクロアレイデータをTCGA(50)からダウンロードした。他の30種のがん種の概要は、補足の方法および材料にある。LAMB-HCC、LAMB-CRC、およびLAMB-PRADパネルのβ遺伝子とβパネルのスコアは試料ごとに求めた。一次グリソングレードと二次グリソングレードを組み合わせてPRADのグリソンスコアを得た。HCC/CRC組織とPRAD組織を、それぞれ、腫瘍ステージとグリソンスコアによって分け、βLAMB-HCC/βLAMB-CRCとβLAMB-PRADのスコアをカテゴリーにわたって比較した。HCC腫瘍、CRC腫瘍、およびPRAD腫瘍は、他のがん種とも比較した。
HCCおよび硬変のcfDNA解析
HCCおよび硬変のcfDNAの450KのマイクロアレイデータをGSE129374からダウンロードした。LAMB-HCC、メタ解析、およびマイクロアレイのパネルのCpGに関するメチル化頻度を抽出し、すべてのパネルに関するβ遺伝子およびβパネルのスコアを計算した。次いで、試料に関する患者情報を使用して、44名の患者を疾患状態にマッチさせた。AFPとLAMB-HCCとを組み合わせた解析では、AFP値が20ng/mLを超える13名のHCC患者およびAFP値を有さない3名の硬変患者をデータセットから除去した。
CRCのcfDNA解析
CRCおよび健康な対照のcfDNAの標的バイサルファイトシーケンシングデータをGSE149438からダウンロードした。LAMB-CRC遺伝子領域を、その遺伝子のLAMB-CRC CpGおよびLAMB-CRC CpG間のCpGを含有するものとして定義した。12の遺伝子領域に、それらのβ遺伝子スコアが少なくとも0.1%の分解能を有するように(すなわち、これらの遺伝子領域について:メチル化CpGカウント+非メチル化CpGカウント≧1000)、隣接する25bpセグメントを追加した。これらの遺伝子領域についてメチル化および非メチル化CpGカウントを抽出し、β遺伝子およびβLAMB-CRCのスコアを求めた。次いで、試料に関する患者情報を使用して、84名の患者を疾患状態および腫瘍ステージにマッチさせた。
PRADのcfDNA解析
PRADのcfDNA試料の生の450KのマイクロアレイデータをGSE108462からダウンロードした。LAMB-PRAD、PRADメタ解析、およびPRADマイクロアレイのパネルのCpGに関するメチル化頻度を抽出し、すべてのパネルに関するβ遺伝子およびβパネルのスコアを計算した。これらの試料の患者、PSA、および日数の情報を、酢酸アビラテロンおよびドセタキセルで処置した23名の患者のメチル化データとマッチさせた。数回の来院で複数の技術的反復があった。20%を超えるβLAMB-PRADスコアの変動係数を示す技術的反復を伴う来院を除去し、そうでない場合は、その来院の技術的反復に関するメチル化頻度の幾何平均をその来院にマッピングした。
患者の処置中試料について、βCpG、β遺伝子、およびβパネルの値について、患者のベースラインからの差異スコアのパーセントを計算した。患者を、ベースラインの処置前試料から初回の処置中試料までのPSA変化に基づいて応答者としてカテゴリー化した。PSAの減少が30%を超えた9名の患者を応答者として分類し、残りの14名の患者を非応答者として分類した。初回処置時来院後に、過去の来院のPSA値、処置のその時点の患者の最下点のPSA値、および血清学的異常値のPSA臨床的カットオフ(4ng/mL)と関連する来院時のPSA値によって、腫瘍応答を分類した。最下点、過去の来院、またはカットオフより小さいPSAを有する来院を、腫瘍が応答した時点として分類し、他の来院はすべて、腫瘍が抵抗性であった時点として分類した。
統計解析
前述したように、幾何平均を使用して、LAMB、メタ解析、およびマイクロアレイパネルの遺伝子およびパネルのメチル化スコアを計算した。スコアは、cfDNAデータにおいて、ROC曲線と片側Mann-Whitney検定により評価したが、これは、Shapiro-Wilk検定ではこれらのスコアが正規分布していないことが示されたためであった。このため、両側Mann-Whitney検定を使用してLAMBパネルのスコアをHCC、CRC、およびPRADの腫瘍ステージならびに他のがん種間で比較しに、片側Mann-Whitney検定を使用して異なるパネルにおける個々のCpG AUCを比較した。パネルスコアのAUC値の95%CIは、Wilson/Brown法を用いて求めた。LAMBバイオマーカー発見法では、Hartung-Knapp-Sidik-Jonkman推定量を使用して調整DORと95%CIを計算した。前述したように、LAMBでは、AUCおよびβCpGの値を使用してCpGバイオマーカーをスクリーニングした。悪性組織、ANT、および全血のβ平均値は幾何平均を使用して求めた。統計解析はすべてRとPrismで行った。
補足材料および方法
LAMBの層1:HCC組織メチル化研究の遺伝子メタ解析
PubMedとEmbaseの両方で「((((肝細胞癌) OR HCC) OR 肝細胞腫 OR 肝癌) AND メチル化」で検索したところ、2805件の記録が得られた(2019年10月1日現在)。これらの記録をHCC組織メチル化との関連性についてスクリーニングした結果、637件の適切な組織メチル化論文が得られた(図6)。論文を、メチル化頻度データについてスクリーニングし、包含(inclusion)が317の研究に減少した。残りの論文は、同一患者に由来するHCCおよび隣接する非がん性組織(ANT)の検査、ならびにメチル化定量のためのメチル化特異的PCR(MSP)または定量的MSP(QMSP)の使用に対してもフィルタリングし、包含はさらに123の論文に減少した。少なくとも2つの他の研究でも解析された遺伝子を調べた67の論文について、カウントデータを照合した。このカウントデータについて、対になったHCCとANTの過剰にメチル化されたプロモーターをそれぞれ、真の陽性および偽陽性と考えた。Rの「metafor」ライブラリーにおいて、Hartung-Knapp-Sidik-Jonkman推定量を使用するランダム効果メタ解析を行って、95%信頼区間(CI)の調整診断オッズ比(DOR)を求めた(60~61)。DORの95%CIが1未満の遺伝子を破棄した。残りの遺伝子についてはフォレストプロットを作成した。HCCおよび硬変の患者の血漿メチル化研究をこの検索中に特定し、適合した分類モデルにおいて高い予測能力(曲線下面積、AUC>0.8)を示す遺伝子について調査した(64~65)。
LAMBの層2:HCCとANTマイクロアレイにおけるプロモーターCpGメチル化
Illumina HumanMethylation450(450K)のメチル化頻度データは、The Cancer Genome Atlasの肝細胞癌に関する研究(TCGA-LIHC)からダウンロードした。再発腫瘍を除去し、対になった原発性HCCとANTを有する50名の患者のデータを使用した。Gene Expression Omnibus(GEO)から、対になった悪性腫瘍/ANT組織を有する66名の患者(GSE54503)と37名の患者(GSE89852)の450Kのデータをダウンロードした。これらのデータセットを選択したのは、これらの関連研究において見ることができる人口統計学的情報が公開されていたからである。3つのデータセットすべてを単一のデータセットに合わせ、試料において欠損していたCpGをすべて除去した結果、326,322個のCpGが得られた。データはlogit変換し、Rの「ComBat」パッケージを使用して、データセット間のバッチ効果を補正し、次いで、データを逆logit変換した(62)。次いで得られたCpGを、Illuminaの450Kアノテーションファイルを用いて、遺伝子、特色、および染色体上の位置情報に関してアノテーションした。組織メタ解析および血漿研究解析からの23個の遺伝子のTSS1500およびTSS200領域におけるCpGのメチル化頻度データを、153名の患者全員について抽出した。153名の患者から、主に早期ステージの腫瘍を有する67名の患者のコホート(TCGAおよびGSE89852)のメチル化頻度データを抽出して、早期ステージの腫瘍における部位の性能を評価した。Rの「pROC」ライブラリーを用いて、幾何平均HCCメチル化、幾何平均ANTメチル化、およびHCCとANTとの間の単変量CpG AUCを、全患者および早期ステージのサブコホートについて計算した(63)。HCCで平均メチル化がANTより低いCpG、ANTで過剰にメチル化されたCpG(メチル化頻度:β>0.2)、または悪性組織とANTとの間のAUCが0.8未満のCpGを除去した。
LAMBの層3:HCCおよび全血におけるプロモーターのCpGメチル化
溶解全血の450Kのメチル化頻度データを、GEO(GSE84727、GSE80417、GSE40279、GSE72773、GSE111629、GSE53740)(93~97)から305、127、622、272、236、および160名の健康な患者についてダウンロードした。これらのデータセットが選択されたのは、溶血全血を解析し、健康な対照が特定できるような構造になっていたからである。すべてのデータセットにおいて、全患者に存在しないCpGを除去し、得られたデータをメチル化頻度マトリックスに合わせ、logit変換した。次いで、データをバッチ効果について補正した。LAMBの層2において見られるCpGのメチル化頻度データを血液データから抽出した。HCC組織と血液の差次的メチル化解析を実施するために、159個の他のTCGA HCCに関する450Kのデータをダウンロードした。これらの腫瘍を、患者の年齢、性別、および人種に基づいて、健康な対照患者由来の全血試料159個にマッチさせた。それらのGEOデータセットによるマッチさせた血液試料の比率は、それらのGEOデータセットによる全血液試料の比率を反映していた。HCC組織と対照血液との間のAUCが0.8未満のCpGを除去した。残りの1563個の血液試料における残りのCpGの幾何平均メチル化頻度を計算した。対になっていない血液試料においてメチル化頻度が0.1未満のCpGを、LAMB-HCCパネルのCpGとして選択した。
検証:
無細胞DNAにおけるLAMB-HCCパネルの解析
22名のHCCを有する硬変患者および22名のHCCを有さない硬変患者(GSE129374)の450Kのメチル化データをダウンロードし、これらの患者を肝機能によってマッチさせた。2020年5月現在、GSE129374は、HCCおよび硬変患者からのcfDNAに関して利用可能な唯一のメチル化頻度データである。LAMB-HCCのCpGデータをcfDNAデータから抽出し、遺伝子プロモーター内のLAMBによるCpGの幾何平均頻度をその遺伝子にマッピングして、44名の患者すべての10-遺伝子メチル化プロファイルを作成した。10-遺伝子メチル化プロファイルそれぞれの幾何平均を計算して、LAMB-HCCスコアを求めた。患者の疾患状態を各患者のメチル化プロファイルにマッピングした。LAMB-HCCスコアについてROC曲線を作成し、遺伝子とLAMB-HCCのスコアについてAUCを計算した。次いで、LAMBの450Kフィルターによって調べたすべてのCpGについてAUCを計算した。LAMB-HCCスコアのAUCの95%CIをWilson/Brown法によって決定した。統計的有意性を見出すためにWilcoxon検定を使用した。
LAMBパネルによるメタ解析およびマイクロアレイデータの使用を調べるために、メタ解析とマイクロアレイデータのみで発見されたHCCパネルを調べた。HCCのメタ解析パネルでは、メタ解析および文献検索で特定した22個の遺伝子のプロモーター領域にあるcfDNAデータ中の全CpG、合計364個のCpGがパネルに含まれた。このパネルのCpGメチル化データをcfDNAデータから抽出し、遺伝子プロモーター内のCpGの幾何平均頻度をその遺伝子にマッピングして、全患者の22-遺伝子メチル化プロファイルを作成した。ROC曲線を作成し、この22-遺伝子のメチル化プロファイルの幾何平均に由来するメタ解析スコアと同様に、個々のCpGからAUCを求めた。Wilcoxon検定を使用して、統計的有意性を計算した。HCCマイクロアレイパネルでは、LAMB-HCCの層2の入力データから全患者試料に存在する326,322個のCpGをスクリーニングして、遺伝子プロモーターエリアにあるものを発見し、次いで、LAMBの層2および3によりフィルタリングし、267個の遺伝子と共に486個のCpGを含有するパネルを得た。このパネルのCpGメチル化データをcfDNAデータから抽出し、遺伝子プロモーター内のCpGの幾何平均頻度をその遺伝子にマッピングして、44名の全患者の267-遺伝子メチル化プロファイルを作成した。ROC曲線を作成し、この267-遺伝子メチル化プロファイルの幾何平均を用いて計算したマイクロアレイスコアと同様に、個々のCpGについてAUCを求めた。Wilcoxon検定を使用して、統計的有意性を決定した。
アルファフェトタンパク質(AFP)の血清レベルを、論文の補足からの450KのcfDNA検証データセットにおいて41名の患者について求め、研究著者から提供されたデータに基づいて患者にマッチさせた。22名の硬変患者のうちの3名のAFPレベルは入手できなかったため、これらをこの解析から除去した。残りの患者については、22名のHCC患者のうち9名および硬変患者の全19名が、20ng/mLの臨床的カットオフより低いAFPレベルを有した。これら9名のHCC患者および19名の硬変患者のLAMB-HCCパネルスコアを解析した。このデータからROC曲線を作成し、Wilson/Brown法を使用して計算した95%CIによりAUCを求めた。Wilcoxon検定を使用して、統計的有意性を決定した。
LAMB-CRC(結腸直腸腺癌):
LAMBの層1:結腸直腸腺癌(CRC)組織メチル化研究の遺伝子メタ解析
PubMedとEmbaseの両方で「(結腸直腸腺癌) OR CRC) OR 結腸腺癌) OR 直腸腺癌) OR 結腸直腸癌) OR 結腸癌) OR 直腸癌) OR 結腸直腸がん) AND メチル化」で検索し、6400の抄録が得られた(2020年7月1日現在)。これらの抄録をCRCの組織メチル化と複製との関連についてスクリーニングし、2129個の適切な組織メチル化論文が得られた(図12)。論文を、メチル化頻度データについてスクリーニングし、包含が916の研究に減少した。残りの論文は、同一患者に由来するCRCおよびANTの検査、ならびにメチル化定量のためのMSPまたはQMSPの使用に対してもフィルタリングし、包含はさらに400の論文に減少した。別の研究でも解析された遺伝子を調べた188の論文について、カウントデータを照合した。対になったCRCとANTの過剰にメチル化されたプロモーターはそれぞれ、真の陽性および偽陽性であった。Hartung-Knapp-Sidik-Jonkman推定量を使用するランダム効果メタ解析を行って、95%信頼区間(CI)の調整診断オッズ比(DOR)を求めた。DORの95%CIが1未満の遺伝子を破棄した。残りの遺伝子についてはフォレストプロットを作成した。
LAMBの層2: CRCおよびANTのマイクロアレイにおけるプロモーターCpGメチル化
Illumina HumanMethylation450(450K)のメチル化頻度データを、TCGAの結腸腺癌および直腸腺癌に関する研究(TCGA-COAD、TCGA-READ)からダウンロードした。再発腫瘍を除去し、対になった原発性CRCとANTを有する44名の患者のデータを使用した。Gene Expression Omnibus(GEO)から、対になった悪性腫瘍/ANT組織を有する95名の患者(GSE77718)と103名の患者(GSE101764)の450Kのデータをダウンロードした。これらのデータセットを選択したのは、これらの関連研究において見ることができる人口統計学的情報が公開されていたからである。3つのデータセットすべてを単一のデータセットに合わせ、試料において欠損していたCpGを除去した結果、300,885個のCpGが得られた。データをlogit変換し、ComBatを使用して、データセット間のバッチ効果を補正し、次いで、データを逆logit変換した。得られたCpGを、Illuminaの450Kアノテーションファイルを用いて、遺伝子、特色、および染色体上の位置情報に関してアノテーションした。組織メタ解析からの75個の遺伝子のTSS1500およびTSS200エリアにおけるCpGのメチル化頻度データを、患者全員について抽出した。幾何平均CRCメチル化、幾何平均ANTメチル化、およびCRCとANTとの間の単変量CpG AUCを全患者について計算した。CRCで平均メチル化がANTより低いCpG、ANTで過剰にメチル化されたCpG(β>0.2)、または悪性組織とANTとの間のAUCが0.8未満のCpGを除去した。
LAMBの層3:CRCおよび全血におけるプロモーターCpGメチル化
HCC LAMBの層3解析からの全血についての450Kのデータを利用した。CRC LAMBの層2において特定されたCpGのメチル化頻度データを血液データから抽出した。CRC組織の血液に対する差次的メチル化解析を実施するために、283個の別々のTCGA CRCに関する450Kのデータをダウンロードした。腫瘍を、患者の年齢、性別、および人種に基づいて、健康な対照患者由来の全血試料283個にマッチさせた。GEOデータセットによるマッチさせた血液試料の比率は、GEOデータセットによる全血液試料の比率を反映していた。CRC組織と全血との間のAUCが0.8未満のCpGを除去した。残りの1439個の血液試料における残りのCpGの幾何平均メチル化頻度を計算した。これらの対になっていない血液試料においてメチル化頻度が0.1未満のCpGを、CRCに関するLAMBのCpGとして特定した。
検証:
無細胞DNAにおけるLAMB-CRCパネルの解析
年齢によってマッチさせた38名のCRC患者と46名の健康な対照について、標的バイサルファイトシーケンシングデータをダウンロードした(GSE149438)。2020年10月現在、これは、CRCおよび平均的リスクのある患者からのcfDNAに関して利用可能な唯一のメチル化頻度データである。LAMB-CRC遺伝子領域を、その遺伝子のLAMB-CRC CpGおよびLAMB-CRC CpG間のCpGを含有するものとして定義した。すべてのβ遺伝子スコアが少なくとも0.1%の分解能を有するように、遺伝子領域に隣接する25bpのセグメントを付加した。LAMB-CRC遺伝子のうち5つは、シーケンシング深度が劇的に低く、解析から除去した。遺伝子領域についてメチル化および非メチル化CpGカウントを抽出し、β遺伝子およびβLAMB-CRCのスコアを求めた。これらの試料に関する患者情報を使用して、患者を疾患状態および腫瘍ステージにマッチさせた。LAMB-CRCスコアについてROC曲線を作成し、遺伝子とLAMB-CRCのスコアについてAUCを計算した。LAMB-CRCスコアのAUCの95%CIをWilson/Brown法によって決定した。統計的有意性を見出すためにWilcoxon検定を使用した。
LAMB-PRAD(前立腺腺癌):
LAMBの層1:前立腺腺癌(PRAD)組織メチル化研究の遺伝子メタ解析
PubMedおよびEmbaseで「((((前立腺腺癌) OR 前立腺がん) OR 前立腺癌) OR PRAD) AND メチル化」を検索したところ、3775件の抄録が得られた(2020年1月1日現在)。これらの抄録をPRADの組織メチル化と複製との関連についてスクリーニングし、669個の適切な組織メチル化論文が得られた(図12)。論文を、メチル化頻度データについてスクリーニングし、包含が369の研究に減少した。残りの論文を、対照組織としてPRAD患者由来のANTを有すること、およびメチル化頻度の定量のためのMSP/QMSPの使用についてスクリーニングし、包含が105の論文にさらに減少した。2またはそれより多い研究で調べられた遺伝子を含有する41の論文について、カウントデータを照合した。対になったPRADとANTの過剰にメチル化されたプロモーターをそれぞれ、真の陽性および偽陽性として分類した。Hartung-Knapp-Sidik-Jonkman方法を使用するランダム効果メタ解析を行い、95%CIの調整診断オッズ比(DOR)を得た。DORの95%CIが1未満の遺伝子を破棄した。次いで、残りの遺伝子についてフォレストプロットを作成した。
LAMBの層2:PRADおよびANTのマイクロアレイにおけるプロモーターCpGメチル化
450KのデータをThe Cancer Genome Atlas for PRAD(TCGA-PRAD)からダウンロードした。再発腫瘍を除去し、対になった原発性PRADとANTを有する50名の患者のデータを使用した。対になった組織を有する95名のさらなるPRAD患者の450KのデータをGEOからダウンロードした(GSE112047、GSE55598、GSE73549、GSE76938)。5つのデータセットすべてを単一のデータセットに連結させ、試料において欠損していたCpGをすべて除去した結果、145名の患者について229,815個のCpGが得られた。データをlogit変換し、データセット間のバッチ効果を補正し、データを逆logit変換した。残りのCpGを、Illuminaの450Kアノテーションファイルにおいて、遺伝子、特色、および染色体上の位置にカップリングさせた。メタ解析からの8個の遺伝子のTSS1500およびTSS200におけるCpGのメチル化頻度データを、患者全員について抽出した。幾何平均PRADメチル化、幾何平均ANTメチル化、およびPRADとANTとの間の単変量CpG AUCを、145名の患者について計算した。早期ステージのPRADを有する対になった患者数(2)が少ないため、さらなる早期ステージのAUC解析は行わなかった。PRADで平均メチル化がANTより低いCpG、ANTで過剰にメチル化されたCpG(メチル化頻度:β>0.2)、またはPRADとANTとを区別するAUCが0.8未満のCpGを除去した。
LAMBの層3:PRADおよび全血におけるプロモーターCpGメチル化
HCC LAMBの層3解析からの溶解全血についての450Kのデータを利用した。PRADのLAMBの層2において特定されたCpGのメチル化頻度データを血液データから抽出した。PRAD組織の血液に対する差次的メチル化解析を実施するために、315個の別々のTCGA PRADに関する450Kのデータをダウンロードした。これらの腫瘍を、患者の年齢、性別、および人種に基づいて、健康な対照患者由来の全血試料315個にマッチさせた。それらのGEOデータセットによるマッチさせた血液試料の比率は、それらのGEOデータセットによる全血液試料の比率を反映していた。PRAD組織と全血との間のAUCが0.8未満のCpGを除去した。残りの1407個の血液試料における残りのCpGの幾何平均メチル化頻度を計算した。これらの対になっていない血液試料においてメチル化頻度が0.1未満のCpGを、LAMBのCpGとして特定した。
検証:
無細胞DNAにおけるLAMB-PRADパネルの解析
去勢抵抗性前立腺がん(CRPC)患者(GSE108462)の全来院について、450Kのメチル化データをダウンロードした。2020年5月現在、GSE108462は、CRPC患者の無細胞DNAに関して利用可能な唯一のメチル化頻度データである。LAMB-PRADのCpGデータをcfDNA検証データから抽出し、遺伝子プロモーター内のLAMBによるCpGの幾何平均頻度をその遺伝子にマッピングして、全来院の5-遺伝子メチル化プロファイルを作成した。5-遺伝子メチル化プロファイルそれぞれの幾何平均を計算して、LAMB-PRADスコアを求めた。患者、PSAおよび日数情報を来院のメチル化プロファイルにマッピングした。LAMB-PRADスコアの変動係数を、複数の技術的反復を有する来院について求め、変動係数が20%を超える来院を除去した。残りの技術的反復を有する来院のメチル化頻度の幾何平均をその来院にマッピングした。酢酸アビラテロンとドセタキセルで処置した23名の患者(0日目は処置前試料)を解析した。各患者の処置中試料について、患者のベースラインからの差異スコアのパーセントを計算した。患者を、ベースライン試料から初回の処置中試料までのPSA変化に基づいて応答者としてカテゴリー化した。PSAの減少が30%を超えた9名の患者を応答者として分類し、残りの14名の患者を非応答者として分類した。ベースラインから初回来院までのLAMB-PRADスコアの差異パーセントによって応答者と非応答者とを区別するROC曲線を作成し、初回来院時の遺伝子とLAMB-PRADの差異スコアのパーセントについてAUCを計算した。AUCを、LAMBの層2および3によって評価したPRAD CpGの初回来院の差異スコアのパーセントについて計算した。LAMB-PRADスコアのAUCの95%CIをWilson/Brown法によって計算した。Wilcoxon検定を使用して、統計的有意性を決定した。
LAMB-PRADによるメタ解析とマイクロアレイデータの両方の使用を評価するために、メタ解析とマイクロアレイデータによってのみ発見されたPRADパネルを査定した。PRADのメタ解析パネルでは、メタ解析で特定した9個の遺伝子のプロモーター領域にあるcfDNAデータ中のCpG、合計131個のCpGがパネルに含まれた。このパネルのCpGメチル化データを、LAMB-PRAD解析で使用した来院のcfDNAデータから抽出した。遺伝子プロモーターにおけるCpGの幾何平均頻度をその遺伝子にマッピングして、全来院の9-遺伝子メチル化プロファイルを作成した。9-遺伝子メチル化プロファイルそれぞれの幾何平均を計算して、PRADメタ解析パネルスコアを求めた。各患者の初回処置中試料について、ベースライン来院との差異スコアのパーセントを、PRADメタ解析パネルスコアを用いて計算した。これらのスコアによって応答者と非応答者を区別するROC曲線を作成し、Wilson/Brown法で求めた95%CIを用いてAUCを計算した。Wilcoxon検定を使用して、統計的有意性を計算した。PRADマイクロアレイパネルでは、LAMB-PRADの層2の入力データから全患者試料に存在する229,815個のCpGをスクリーニングして、遺伝子プロモーターエリアにあるものを発見し、次いで、LAMBの層2および3によりフィルタリングし、624個の遺伝子において1178個のCpGを得た。これらのCpGのメチル化データを、LAMB-PRAD解析において来院ごとのcfDNAデータから抽出した。遺伝子プロモーター領域におけるCpGの幾何平均頻度をその遺伝子にマッピングして、全来院の624-遺伝子メチル化プロファイルを作成した。624-遺伝子メチル化プロファイルそれぞれの幾何平均を計算して、PRADマイクロアレイパネルのスコアを求めた。各患者の初回処置中試料について、ベースライン来院との差異スコアのパーセントを、PRADマイクロアレイパネルスコアを用いて計算した。これらのスコアによって応答者と非応答者を分けるROC曲線を作成し;Wilson/Brown法で求めた95%CIを用いてAUCを計算した。Wilcoxon検定を使用して、統計的有意性を決定した。
LAMB-PRADスコアが、初回処置時来院後に、腫瘍の進行および応答とどのように相関するかを評価するために、腫瘍応答を、過去の来院のPSA値、処置のその時点の患者の最下点のPSA値、および血清学的異常値のPSA臨床カットオフ(4ng/mL)と関連する来院時のPSA値によって分類した。この分類は、LAMB-PRAD療法の応答について解析した23名の患者の来院に対してのみ行った。患者のPSAの最下点、過去の来院、またはPSAカットオフより小さいPSAを有する7回の来院を、腫瘍が応答した時点としてカテゴリー化し、他の24回の来院は、腫瘍が進行している時点として分類した。24回の進行中の来院に関するLAMB-PRADスコアを、処置のその時点の最下点のLAMB-PRADスコアと比較した一方、7回の応答来院時のLAMB-PRADスコアを、処置のその時点のピークのLAMB-PRADスコアと比較した。
NSCLC(非小細胞肺がん)のLAMBパネル:
LAMBの層1:非小細胞肺がん(NSCLC)組織メチル化研究の遺伝子メタ解析
PubMedとEmbaseの両方で、「(肺腺癌) OR LUAD) OR 肺扁平上皮癌)OR LUSC)OR 非小細胞肺がん)OR NSCLC) AND メチル化」の検索を2019年10月1日に行った。これらの記録を、NSCLC組織メチル化との関連性、メチル化頻度データ、同一患者に由来するNSCLCおよびANTの検査、ならびにメチル化定量のためのMSPまたはQMSPの使用についてスクリーニングした。88の論文についてカウントデータを照合した。対になったNSCLCとANTの過剰にメチル化されたプロモーターをそれぞれ、真の陽性および偽陽性と考えた。Hartung-Knapp-Sidik-Jonkman推定量を用いるランダム効果メタ解析を行って、95%信頼区間(CI)の調整診断オッズ比(DOR)を求めた。DORの95%CIが1未満の遺伝子を破棄した。NSCLCおよび健康な患者の血漿メチル化研究をこの検索中に特定し、適合した分類モデルにおいて高い予測能力(曲線下面積、AUC>0.8)を示す遺伝子について調査した。
LAMBの層2:NSCLCおよびANTマイクロアレイにおけるプロモーターCpGメチル化
Illumina HumanMethylation450(450K)のメチル化頻度データは、The Cancer Genome Atlasの肺腺癌および肺扁平上皮癌に関する研究(TCGA-LUAD、TCGA-LUSC)からダウンロードした。再発腫瘍を除去し、対になった原発性LUAD/LUSCとANTを有する23/40名の患者のデータを使用した。対になったLUADとANTの組織を有する15名の患者(GSE75008)、12名の患者(GSE83842)、8名の患者(GSE85845)、および13名の患者(GSE94785)の450KのデータをGEOからダウンロードした。対になったLUSCとANTの組織を有する16名の患者(GSE75008)および7名の患者(GSE94785)の450KのデータをGEOからダウンロードした。このデータセットを選択したのは、これらの関連研究において見ることができる人口統計学的情報が公開されていたからである。LUADデータセットを1つのデータセットに合わせ、LUSCデータセットを1つのデータセットに合わせた。試料において欠損していたCpGはすべて除外した。データセットをlogit変換し、バッチ効果について補正し、逆logit変換した。得られたCpGを、Illuminaの450Kアノテーションファイルを用いて、遺伝子、特色、および染色体上の位置情報に関してアノテーションした。組織メタ解析および血漿研究解析からの48個の遺伝子のTSS1500およびTSS200領域におけるCpGのメチル化頻度データを、両方のデータセットの患者について抽出した。幾何平均LUAD/LUSCメチル化、幾何平均ANTメチル化、およびLUAD/LUSCとANTとの間の単変量CpG AUCを全患者について求めた。LUAD/LUSCで平均メチル化がANTより低いCpG、ANTで過剰にメチル化されたCpG(β>0.2)、または悪性組織とANTとの間のAUCが0.8未満のCpGを除去した。
LAMBの層3:NSCLCおよび全血におけるプロモーターCpGメチル化
HCC LAMBの層3解析からの全血についての450Kのデータを利用した。NSCLCのLAMBの層2において特定されたCpGのメチル化頻度データを血液データから抽出した。LUSC/LUAD組織の血液に対する差次的メチル化解析を実施するために、287個の別々のTCGA LUADおよび237個の別々のLUSCに関する450Kのデータをダウンロードした。これらの腫瘍を、患者の年齢、性別、および人種に基づいて、健康な対照患者由来の全血試料に別々にマッチさせた。GEOデータセットによるマッチさせた血液試料の比率は、GEOデータセットによる全血試料の比率を反映していた。LUSC/LUAD組織と血液との間のAUCが0.8未満のCpGを除去した。残りの血液試料における残りのCpGの幾何平均メチル化頻度を計算した。これらの対になっていない血液試料においてメチル化頻度が0.1未満のCpGを、LAMB-LUAD CpGおよびLAMB-LUSC CpGとして特定した(使用した組織の種類に応じて)。
腫瘍組織の解析
375個のHCC、502個のPRAD、409個のCRC、395個の胃腺癌(STAD)、31個の胆管癌(CHOL)、471個の肺腺癌(LUAD)、185個の食道癌(ESCA)、183個の膵臓腺癌(PAAD)、513個の低悪性度神経膠腫(LGG)、140個の多形神経膠芽腫(GBM)、793個の乳房浸潤癌(BRCA)、527個の頭頸部扁平上皮癌(HNSC)、418個の尿路上皮膀胱癌(BLCA)、305個の子宮頸部扁平上皮癌および子宮頸部内膜腺癌(CESC)、48個のびまん性大細胞型B細胞リンパ腫(DLBC)、324個の腎腎明細胞癌(KIRC)、87個の中皮腫(MESO)、103個の皮膚の皮膚黒色腫(SKCM)、370個の肺扁平上皮癌(LUSC)、436個の子宮体部子宮内膜癌(ENDO)、80個の副腎皮質癌(ACC)、66個の嫌色素性腎細胞癌(kidney chromophobe)(KICH)、275個の腎腎乳頭細胞癌(KIRP)、261個の肉腫(SARC)、504個の甲状腺癌(THCA)、179個の褐色細胞腫および傍神経節腫(PCPG)、57個の子宮癌肉腫(UCS)、80個のブドウ膜黒色腫(UVM)、150個の精巣胚細胞(TGCT)、194個の急性骨髄性白血病(AML)、124個の胸腺腫(THYM)、および10個の卵巣漿液性嚢胞腺癌(OV)腫瘍に関する450Kのメチル化頻度データをTCGAからダウンロードした。LAMB-HCC、LAMB-CRCおよびLAMB-PRADパネルのCpG部位のメチル化データを抽出した。各腫瘍について、10-遺伝子のLAMB-HCC、17-遺伝子のLAMB-CRC、および5-遺伝子のLAMB-PRADのメチル化頻度プロファイル、ならびにLAMB-HCC、LAMB-CRC、およびLAMB-PRADの複合スコアを求めた。メチル化頻度プロファイルおよび複合パネルスコアを、がん種にわたって比較した。統計的有意性を決定するために、原発性がん種(HCC、CRC、またはPRAD)と他のがん種との間のWilcoxon検定を使用した。一次グリソングレードおよび二次グリソングレードを加えて、PRADのグリソンスコアを求めた。HCC/CRCおよびPRADをそれぞれ腫瘍ステージとグリソンスコアによって分け、LAMB-HCC、LAMB-CRC、およびLAMB-PRADのスコアをそれぞれのがん種についてそれぞれのカテゴリーにわたって比較した。異なる組織群間の統計的有意性を計算するためにWilcoxon検定を使用した。LAMBの組織分類能力を査定するために、HCC、CRC、およびPRADに関するβLAMB-HCC、βLAMB-CRC、βLAMB-PRADスコアを、3つのLAMBパネルの最も高いメチル化スコアによるがん種の予測と比較した。
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Claims (98)

  1. 患者における肝細胞癌(HCC)を診断および処置する方法であって、
    a)前記患者から血液試料を得るステップと、
    b)前記血液試料に由来する無細胞DNA(cfDNA)における1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルを測定するステップであって、前記1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子が、AK055957、APC、GSTP1、HOXA1、PFKP、PRDM2、RUNX3、SEPTIN9、SPINT2、およびWIF1から選択され、前記cfDNAにおける前記1つまたは複数のCpG部位でのメチル化に関する参照値範囲と比較した、AK055957、APC、GSTP1、HOXA1、PFKP、PRDM2、RUNX3、SEPTIN9、SPINT2、およびWIF1から選択される前記1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子の前記プロモーター領域における前記1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルの増加が、前記患者が前記HCCを有することを示す、ステップと、
    c)前記患者が前記1つまたは複数のCpG部位の前記メチル化レベルに基づいて前記HCCに関する陽性診断を有する場合に、前記HCCに対して前記患者を処置するステップと
    を含む、方法。
  2. 前記1つまたは複数のCpG部位が、cg08572734、cg15607538、cg08571859、cg14479889、cg03667968、cg00577935、cg02659086、cg26744375、cg09420439、cg04673590、cg08465862、cg14250130、cg00922376、cg05346841、cg13629563、cg26421310、cg17300544、cg06848185、cg22522066、cg26397188、およびcg24166864、ならびにこれらの200ヌクレオチド以内に位置するCpG部位から選択される、請求項1に記載の方法。
  3. メチル化レベルを測定する前記ステップが、前記cg08572734、cg15607538、cg08571859、cg14479889、cg03667968、cg00577935、cg02659086、cg26744375、cg09420439、cg04673590、cg08465862、cg14250130、cg00922376、cg05346841、cg13629563、cg26421310、cg17300544、cg06848185、cg22522066、cg26397188、およびcg24166864 CpG部位でのメチル化レベルを測定することを含む、請求項2に記載の方法。
  4. HCCに対して前記患者を処置する前記ステップが、HCC腫瘍の外科的切除術、肝臓移植、ラジオ波焼灼術、冷凍アブレーション、放射線療法、化学療法、免疫療法、または生物学的療法を含む、請求項1から3のいずれか一項に記載の方法。
  5. 前記1つまたは複数のCpG部位でのメチル化に関する前記参照値範囲が、HCCを有さない1または複数の対照対象に由来する1つまたは複数の血液試料由来のcfDNAから得られる、請求項1から4のいずれか一項に記載の方法。
  6. 患者における肝細胞癌(HCC)を診断するin vitro方法であって、
    a)前記患者から血液試料を得るステップと、
    b)前記血液試料に由来する無細胞DNA(cfDNA)における1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルを測定するステップであって、前記1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子が、AK055957、APC、GSTP1、HOXA1、PFKP、PRDM2、RUNX3、SEPTIN9、SPINT2、およびWIF1から選択され、前記cfDNAにおける前記1つまたは複数のCpG部位でのメチル化に関する参照値範囲と比較した、AK055957、APC、GSTP1、HOXA1、PFKP、PRDM2、RUNX3、SEPTIN9、SPINT2、およびWIF1から選択される前記1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子の前記プロモーター領域における前記1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルの増加が、前記患者が前記HCCを有することを示す、ステップと
    を含む、in vitro方法。
  7. 患者における肝細胞癌(HCC)をモニターする方法であって、
    a)第1の時点で前記患者から第1の血液試料を、およびそれより後の第2の時点で前記患者から第2の血液試料を得るステップと、
    b)前記第1の血液試料および前記第2の血液試料に由来する無細胞DNA(cfDNA)における1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルを測定するステップであって、前記1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子が、AK055957、APC、GSTP1、HOXA1、PFKP、PRDM2、RUNX3、SEPTIN9、SPINT2、およびWIF1から選択され、前記第1の血液試料に由来する前記cfDNAと比較した、前記第2の血液試料に由来する前記cfDNAにおけるAK055957、APC、GSTP1、HOXA1、PFKP、PRDM2、RUNX3、SEPTIN9、SPINT2、およびWIF1から選択される前記1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子の前記プロモーター領域における前記1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルの増加が、前記HCCが進行していることを示し、前記第1の血液試料に由来する前記cfDNAと比較した、前記第2の血液試料に由来する前記cfDNAにおけるAK055957、APC、GSTP1、HOXA1、PFKP、PRDM2、RUNX3、SEPTIN9、SPINT2、およびWIF1から選択される前記1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子の前記プロモーター領域における前記1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルの低下の検出が、前記HCCが進行していないことを示す、ステップと
    を含む、方法。
  8. 前記HCCが、原発性腫瘍、転移、または再発である、請求項7に記載の方法。
  9. 前記第1の時点が、HCCに対する前記患者の処置が開始される前であり、前記第2の時点が、前記処置の間または後である、請求項7または8に記載の方法。
  10. 前記処置が、外科的切除術、肝臓移植、ラジオ波焼灼術、冷凍アブレーション、放射線療法、化学療法、免疫療法、または生物学的療法である、請求項9に記載の方法。
  11. ステップa)およびb)を繰り返すステップをさらに含む、請求項7から10のいずれか一項に記載の方法。
  12. HCCに対する処置の投薬量または頻度を増加させるステップ、異なる処置に変更するステップ、または前記HCCが進行している場合に前記患者に対する緩和ケアを開始するステップをさらに含む、請求項7から11のいずれか一項に記載の方法。
  13. 前記1つまたは複数のCpG部位が、cg08572734、cg15607538、cg08571859、cg14479889、cg03667968、cg00577935、cg02659086、cg26744375、cg09420439、cg04673590、cg08465862、cg14250130、cg00922376、cg05346841、cg13629563、cg26421310、cg17300544、cg06848185、cg22522066、cg26397188、およびcg24166864、ならびにこれらの200ヌクレオチド以内に位置するCpG部位から選択される、請求項7から12のいずれか一項に記載の方法。
  14. メチル化レベルを測定する前記ステップが、前記cg08572734、cg15607538、cg08571859、cg14479889、cg03667968、cg00577935、cg02659086、cg26744375、cg09420439、cg04673590、cg08465862、cg14250130、cg00922376、cg05346841、cg13629563、cg26421310、cg17300544、cg06848185、cg22522066、cg26397188、およびcg24166864 CpG部位でのメチル化レベルを測定することを含む、請求項13に記載の方法。
  15. 患者における肝細胞癌(HCC)の再発をモニターし、前記再発に対して前記患者を処置する方法であって、
    a)HCCの以前の発生に対する処置後に、前記患者がイメージングまたは他の診断モダリティーからがんを有さないと特徴付けられる第1の時点で、前記患者から第1の血液試料を得るステップと、
    b)前記第1の血液試料に由来する無細胞DNA(cfDNA)における1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルを測定するステップであって、前記1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子が、AK055957、APC、GSTP1、HOXA1、PFKP、PRDM2、RUNX3、SEPTIN9、SPINT2、およびWIF1から選択される、ステップと、
    c)前記再発に関するモニタリング期間中の第2の時点で、前記患者から第2の血液試料を得るステップと、
    d)前記第2の血液試料に由来するcfDNAにおける1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルを測定するステップであって、前記1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子が、AK055957、APC、GSTP1、HOXA1、PFKP、PRDM2、RUNX3、SEPTIN9、SPINT2、およびWIF1から選択され、前記第1の血液試料の前記cfDNAと比較した、前記第2の血液試料の前記cfDNAにおけるAK055957、APC、GSTP1、HOXA1、PFKP、PRDM2、RUNX3、SEPTIN9、SPINT2、およびWIF1から選択される前記1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子の前記プロモーター領域における前記1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルの増加が、前記HCCが再発したことを示す、ステップと、
    e)前記患者が前記1つまたは複数のCpG部位の前記メチル化レベルに基づいて前記HCCの前記再発について陽性診断を有する場合に、前記HCCの前記再発に対して前記患者を処置するステップと、
    f)次に、前記再発に関する前記モニタリング期間中に、ステップc)~e)を繰り返すステップと
    を含む、方法。
  16. 前記1つまたは複数のCpG部位が、cg08572734、cg15607538、cg08571859、cg14479889、cg03667968、cg00577935、cg02659086、cg26744375、cg09420439、cg04673590、cg08465862、cg14250130、cg00922376、cg05346841、cg13629563、cg26421310、cg17300544、cg06848185、cg22522066、cg26397188、およびcg24166864、ならびにこれらの200ヌクレオチド以内に位置するCpG部位から選択される、請求項15に記載の方法。
  17. メチル化レベルを測定する前記ステップが、前記cg08572734、cg15607538、cg08571859、cg14479889、cg03667968、cg00577935、cg02659086、cg26744375、cg09420439、cg04673590、cg08465862、cg14250130、cg00922376、cg05346841、cg13629563、cg26421310、cg17300544、cg06848185、cg22522066、cg26397188、およびcg24166864 CpG部位のメチル化レベルを測定することを含む、請求項16に記載の方法。
  18. HCCの前記再発に対して前記患者を処置する前記ステップが、HCC腫瘍の外科的切除術、肝臓移植、ラジオ波焼灼術、冷凍アブレーション、放射線療法、化学療法、免疫療法、または生物学的療法を含む、請求項15から17のいずれか一項に記載の方法。
  19. アルファフェトタンパク質(AFP)レベルを測定するステップをさらに含む、請求項1から18のいずれか一項に記載の方法。
  20. 肝細胞癌(HCC)の診断、HCC再発の検出、またはHCC処置のモニタリング用バイオマーカーとして使用するための、cg08572734、cg15607538、cg08571859、cg14479889、cg03667968、cg00577935、cg02659086、cg26744375、cg09420439、cg04673590、cg08465862、cg14250130、cg00922376、cg05346841、cg13629563、cg26421310、cg17300544、cg06848185、cg22522066、cg26397188、およびcg24166864、ならびにこれらの200ヌクレオチド以内に位置するCpG部位から選択される1つまたは複数のCpG部位でメチル化された無細胞DNA。
  21. 患者における結腸直腸腺癌(CRC)を診断および処置する方法であって、
    a)前記患者から血液試料を得るステップと、
    b)前記血液試料に由来する無細胞DNA(cfDNA)における1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルを測定するステップであって、前記1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子が、ALX4、CNRIP1、COL4A1、COL4A2、EFEMP1、EYA4、FBN1、HIC1、IKZF1、MIR34C、NDRG4、SDC2、SEPTIN9、SOX21、TFPI2、TMEFF2、およびUNC5Cから選択され、前記cfDNAにおける前記1つまたは複数のCpG部位でのメチル化に関する参照値範囲と比較した、ALX4、CNRIP1、COL4A1、COL4A2、EFEMP1、EYA4、FBN1、HIC1、IKZF1、MIR34C、NDRG4、SDC2、SEPTIN9、SOX21、TFPI2、TMEFF2、およびUNC5Cから選択される前記1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子の前記プロモーター領域における前記1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルの増加が、前記患者が前記CRCを有することを示す、ステップと、
    c)前記患者が前記1つまたは複数のCpG部位の前記メチル化レベルに基づいて前記CRCに関する陽性診断を有する場合に、前記CRCに対して前記患者を処置するステップと
    を含む、方法。
  22. 前記1つまたは複数のCpG部位が、cg14410064、cg10908369、cg25530246、cg21938148、cg03817671、cg25046074、cg08712932、cg11664500、cg12152919、cg14017655、cg14287112、cg16347317、cg20330472、cg20611276、cg22871668、cg10480343、cg22535307、cg25520679、cg07589773、cg16697214、cg18607529、cg18810347、cg20078466、cg27633530、cg01192900、cg24041078、cg06650115、cg13096260、cg18719750、cg24732574、cg25070637、cg02884239、cg06848185、cg15044248、cg19554255、cg00800383、cg19063972、cg19184934、cg27442308、cg22441533、cg01808545、cg01194057、cg07234102、cg12584684、cg15701178、およびcg21782409、ならびにこれらの200ヌクレオチド以内に位置するCpG部位から選択される、請求項21に記載の方法。
  23. メチル化レベルを測定する前記ステップが、前記cg14410064、cg10908369、cg25530246、cg21938148、cg03817671、cg25046074、cg08712932、cg11664500、cg12152919、cg14017655、cg14287112、cg16347317、cg20330472、cg20611276、cg22871668、cg10480343、cg22535307、cg25520679、cg07589773、cg16697214、cg18607529、cg18810347、cg20078466、cg27633530、cg01192900、cg24041078、cg06650115、cg13096260、cg18719750、cg24732574、cg25070637、cg02884239、cg06848185、cg15044248、cg19554255、cg00800383、cg19063972、cg19184934、cg27442308、cg22441533、cg01808545、cg01194057、cg07234102、cg12584684、cg15701178、およびcg21782409 CpG部位のメチル化レベルを測定することを含む、請求項22に記載の方法。
  24. CRCに対して前記患者を処置する前記ステップが、CRC腫瘍の外科的切除術、放射線療法、化学療法、免疫療法、または生物学的療法を含む、請求項21から23のいずれか一項に記載の方法。
  25. 前記1つまたは複数のCpG部位でのメチル化に関する前記参照値範囲が、CRCを有さない1または複数の対照対象に由来する1つまたは複数の血液試料由来のcfDNAから得られる、請求項21から24のいずれか一項に記載の方法。
  26. 結腸直腸腺癌(CRC)の診断、CRC再発の検出、またはCRC処置のモニタリング用バイオマーカーとして使用するための、cg14410064、cg10908369、cg25530246、cg21938148、cg03817671、cg25046074、cg08712932、cg11664500、cg12152919、cg14017655、cg14287112、cg16347317、cg20330472、cg20611276、cg22871668、cg10480343、cg22535307、cg25520679、cg07589773、cg16697214、cg18607529、cg18810347、cg20078466、cg27633530、cg01192900、cg24041078、cg06650115、cg13096260、cg18719750、cg24732574、cg25070637、cg02884239、cg06848185、cg15044248、cg19554255、cg00800383、cg19063972、cg19184934、cg27442308、cg22441533、cg01808545、cg01194057、cg07234102、cg12584684、cg15701178、およびcg21782409、ならびにこれらの200ヌクレオチド以内に位置するCpG部位から選択される1つまたは複数のCpGでメチル化された無細胞DNA。
  27. 患者における結腸直腸腺癌(CRC)をモニターする方法であって、
    a)第1の時点で前記患者から第1の血液試料を、およびそれより後の第2の時点で前記患者から第2の血液試料を得るステップと、
    b)前記第1の血液試料および前記第2の血液試料に由来する無細胞DNA(cfDNA)における1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルを測定するステップであって、前記1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子が、ALX4、CNRIP1、COL4A1、COL4A2、EFEMP1、EYA4、FBN1、HIC1、IKZF1、MIR34C、NDRG4、SDC2、SEPTIN9、SOX21、TFPI2、TMEFF2、およびUNC5Cから選択され、前記第1の血液試料に由来する前記cfDNAと比較した、前記第2の血液試料に由来する前記cfDNAにおけるALX4、CNRIP1、COL4A1、COL4A2、EFEMP1、EYA4、FBN1、HIC1、IKZF1、MIR34C、NDRG4、SDC2、SEPTIN9、SOX21、TFPI2、TMEFF2、およびUNC5Cから選択される前記1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子の前記プロモーター領域における前記1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルの増加が、前記CRCが進行していることを示し、前記第1の血液試料に由来する前記cfDNAと比較した、前記第2の血液試料に由来する前記cfDNAにおけるALX4、CNRIP1、COL4A1、COL4A2、EFEMP1、EYA4、FBN1、HIC1、IKZF1、MIR34C、NDRG4、SDC2、SEPTIN9、SOX21、TFPI2、TMEFF2、およびUNC5Cから選択される前記1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子の前記プロモーター領域における前記1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルの低下の検出が、前記CRCが進行していないことを示す、ステップと
    を含む、方法。
  28. 前記CRCが、原発性腫瘍、転移、または再発である、請求項27に記載の方法。
  29. 前記第1の時点が、CRCに対する前記患者の処置が開始される前であり、前記第2の時点が、前記処置の間または後である、請求項27または28に記載の方法。
  30. 前記処置が、CRC腫瘍の外科的切除術、放射線療法、化学療法、免疫療法、または生物学的療法である、請求項29に記載の方法。
  31. CRCに対する処置の投薬量または頻度を増加させるステップ、CRCに対する異なる処置に変更するステップ、または前記CRCが進行している場合に前記患者に対する緩和ケアを開始するステップをさらに含む、請求項27から30のいずれか一項に記載の方法。
  32. ステップa)およびb)を繰り返すステップをさらに含む、請求項27から31のいずれか一項に記載の方法。
  33. 前記1つまたは複数のCpG部位が、cg14410064、cg10908369、cg25530246、cg21938148、cg03817671、cg25046074、cg08712932、cg11664500、cg12152919、cg14017655、cg14287112、cg16347317、cg20330472、cg20611276、cg22871668、cg10480343、cg22535307、cg25520679、cg07589773、cg16697214、cg18607529、cg18810347、cg20078466、cg27633530、cg01192900、cg24041078、cg06650115、cg13096260、cg18719750、cg24732574、cg25070637、cg02884239、cg06848185、cg15044248、cg19554255、cg00800383、cg19063972、cg19184934、cg27442308、cg22441533、cg01808545、cg01194057、cg07234102、cg12584684、cg15701178、およびcg21782409、ならびにこれらの200ヌクレオチド以内に位置するCpG部位から選択される、請求項27から32のいずれか一項に記載の方法。
  34. メチル化レベルを測定する前記ステップが、前記cg14410064、cg10908369、cg25530246、cg21938148、cg03817671、cg25046074、cg08712932、cg11664500、cg12152919、cg14017655、cg14287112、cg16347317、cg20330472、cg20611276、cg22871668、cg10480343、cg22535307、cg25520679、cg07589773、cg16697214、cg18607529、cg18810347、cg20078466、cg27633530、cg01192900、cg24041078、cg06650115、cg13096260、cg18719750、cg24732574、cg25070637、cg02884239、cg06848185、cg15044248、cg19554255、cg00800383、cg19063972、cg19184934、cg27442308、cg22441533、cg01808545、cg01194057、cg07234102、cg12584684、cg15701178、およびcg21782409 CpG部位でのメチル化レベルを測定することを含む、請求項33に記載の方法。
  35. 患者における結腸直腸腺癌(CRC)の再発をモニターし、前記再発に対して前記患者を処置する方法であって、
    a)CRCの以前の発生に対する処置後に、前記患者がイメージングまたは他の診断モダリティーからがんを有さないと特徴付けられる第1の時点で、前記患者から第1の血液試料を得るステップと、
    b)前記第1の血液試料に由来する無細胞DNA(cfDNA)における1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルを測定するステップであって、前記1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子が、ALX4、CNRIP1、COL4A1、COL4A2、EFEMP1、EYA4、FBN1、HIC1、IKZF1、MIR34C、NDRG4、SDC2、SEPTIN9、SOX21、TFPI2、TMEFF2、およびUNC5Cから選択される、ステップと、
    c)前記再発に関するモニタリング期間中の第2の時点で、前記患者から第2の血液試料を得るステップと、
    d)前記第2の血液試料に由来するcfDNAにおける1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルを測定するステップであって、前記1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子が、ALX4、CNRIP1、COL4A1、COL4A2、EFEMP1、EYA4、FBN1、HIC1、IKZF1、MIR34C、NDRG4、SDC2、SEPTIN9、SOX21、TFPI2、TMEFF2、およびUNC5Cから選択され、前記第1の血液試料の前記cfDNAと比較した、前記第2の血液試料の前記cfDNAにおけるALX4、CNRIP1、COL4A1、COL4A2、EFEMP1、EYA4、FBN1、HIC1、IKZF1、MIR34C、NDRG4、SDC2、SEPTIN9、SOX21、TFPI2、TMEFF2、およびUNC5Cから選択される前記1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子の前記プロモーター領域における前記1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルの増加が、前記CRCが再発したことを示す、ステップと、
    e)前記患者が前記1つまたは複数のCpG部位の前記メチル化レベルに基づいて前記CRCの前記再発について陽性診断を有する場合に、前記CRCの前記再発に対して前記患者を処置するステップと、
    f)次に、前記再発に関する前記モニタリング期間中に、ステップc)~e)を繰り返すステップと
    を含む、方法。
  36. 前記1つまたは複数のCpG部位が、cg14410064、cg10908369、cg25530246、cg21938148、cg03817671、cg25046074、cg08712932、cg11664500、cg12152919、cg14017655、cg14287112、cg16347317、cg20330472、cg20611276、cg22871668、cg10480343、cg22535307、cg25520679、cg07589773、cg16697214、cg18607529、cg18810347、cg20078466、cg27633530、cg01192900、cg24041078、cg06650115、cg13096260、cg18719750、cg24732574、cg25070637、cg02884239、cg06848185、cg15044248、cg19554255、cg00800383、cg19063972、cg19184934、cg27442308、cg22441533、cg01808545、cg01194057、cg07234102、cg12584684、cg15701178、およびcg21782409、ならびにこれらの200ヌクレオチド以内に位置するCpG部位から選択される、請求項35に記載の方法。
  37. メチル化レベルを測定する前記ステップが、前記cg14410064、cg10908369、cg25530246、cg21938148、cg03817671、cg25046074、cg08712932、cg11664500、cg12152919、cg14017655、cg14287112、cg16347317、cg20330472、cg20611276、cg22871668、cg10480343、cg22535307、cg25520679、cg07589773、cg16697214、cg18607529、cg18810347、cg20078466、cg27633530、cg01192900、cg24041078、cg06650115、cg13096260、cg18719750、cg24732574、cg25070637、cg02884239、cg06848185、cg15044248、cg19554255、cg00800383、cg19063972、cg19184934、cg27442308、cg22441533、cg01808545、cg01194057、cg07234102、cg12584684、cg15701178、およびcg21782409 CpG部位のメチル化レベルを測定することを含む、請求項36に記載の方法。
  38. CRCの前記再発に対して前記患者を処置する前記ステップが、CRC腫瘍の外科的切除術、放射線療法、化学療法、免疫療法、または生物学的療法を含む、請求項35から37のいずれか一項に記載の方法。
  39. 患者における結腸直腸腺癌(CRC)を診断するin vitro方法であって、
    a)前記患者から血液試料を得るステップと、
    b)前記血液試料に由来する無細胞DNA(cfDNA)における1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルを測定するステップであって、前記1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子が、ALX4、CNRIP1、COL4A1、COL4A2、EFEMP1、EYA4、FBN1、HIC1、IKZF1、MIR34C、NDRG4、SDC2、SEPTIN9、SOX21、TFPI2、TMEFF2、およびUNC5Cから選択され、cfDNAにおける前記1つまたは複数のCpG部位でのメチル化に関する参照値範囲と比較した、ALX4、CNRIP1、COL4A1、COL4A2、EFEMP1、EYA4、FBN1、HIC1、IKZF1、MIR34C、NDRG4、SDC2、SEPTIN9、SOX21、TFPI2、TMEFF2、およびUNC5Cから選択される前記1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子の前記プロモーター領域における前記1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルの増加が、前記患者が前記CRCを有することを示す、ステップと
    を含む、in vitro方法。
  40. 患者における前立腺腺癌(PRAD)を診断および処置する方法であって、
    a)前記患者から血液試料を得るステップと、
    b)前記血液試料に由来する無細胞DNA(cfDNA)における1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルを測定するステップであって、前記1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子が、APC、CD44、PYCARD、RARB、およびRBP1から選択され、cfDNAにおける前記1つまたは複数のCpG部位でのメチル化に関する参照値範囲と比較した、APC、CD44、PYCARD、RARB、およびRBP1から選択される前記1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子の前記プロモーター領域における前記1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルの増加が、前記患者が前記PRADを有することを示す、ステップと、
    c)前記患者が前記1つまたは複数のCpG部位の前記メチル化レベルに基づいて前記PRADに関する陽性診断を有する場合に、前記PRADに対して前記患者を処置するステップと
    を含む、方法。
  41. 前記1つまたは複数のCpGが、cg00577935、cg08571859、cg11613015、cg14479889、cg14511739、cg16970232、cg22035501、cg23938220、cg08530414、cg05214748、cg05907835、cg15468095、cg02499249、cg06720425、cg12479047、cg18094781、cg20899354、cg26124016、およびcg15229124、ならびにこれらの200ヌクレオチド以内に位置するCpG部位から選択される、請求項40に記載の方法。
  42. メチル化レベルを測定する前記ステップが、前記cg00577935、cg08571859、cg11613015、cg14479889、cg14511739、cg16970232、cg22035501、cg23938220、cg08530414、cg05214748、cg05907835、cg15468095、cg02499249、cg06720425、cg12479047、cg18094781、cg20899354、cg26124016、およびcg15229124 CpG部位のメチル化レベルを測定することを含む、請求項41に記載の方法。
  43. PRADに対して前記患者を処置する前記ステップが、根治的前立腺摘除術、ホルモン療法、放射線療法、小線源療法、凍結手術、高密度焦点式超音波療法、化学療法、免疫療法、または生物学的療法を含む、請求項40から42のいずれか一項に記載の方法。
  44. 前記1つまたは複数のCpG部位でのメチル化に関する前記参照値範囲が、PRADを有さない1または複数の対照対象に由来する1つまたは複数の血液試料由来のcfDNAから得られる、請求項40から43のいずれか一項に記載の方法。
  45. 前立腺腺癌(PRAD)の診断、PRAD再発の検出、またはPRAD処置のモニタリング用バイオマーカーとして使用するための、cg00577935、cg08571859、cg11613015、cg14479889、cg14511739、cg16970232、cg22035501、cg23938220、cg08530414、cg05214748、cg05907835、cg15468095、cg02499249、cg06720425、cg12479047、cg18094781、cg20899354、cg26124016、およびcg15229124、ならびにこれらの200ヌクレオチド以内に位置するCpG部位から選択される1つまたは複数のCpG部位でメチル化された無細胞DNA。
  46. 患者における前立腺腺癌(PRAD)を診断するin vitro方法であって、
    a)前記患者から血液試料を得るステップと、
    b)前記血液試料に由来する無細胞DNA(cfDNA)における1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルを測定するステップであって、前記1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子が、APC、CD44、PYCARD、RARB、およびRBP1から選択され、cfDNAにおける前記1つまたは複数のCpG部位でのメチル化に関する参照値範囲と比較した、APC、CD44、PYCARD、RARB、およびRBP1から選択される前記1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子の前記プロモーター領域における前記1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルの増加が、前記患者が前記PRADを有することを示す、ステップと
    を含む、in vitro方法。
  47. 患者における前立腺腺癌(PRAD)をモニターする方法であって、
    a)第1の時点で前記患者から第1の血液試料を、およびそれより後の第2の時点で前記患者から第2の血液試料を得るステップと、
    b)前記第1の血液試料および前記第2の血液試料に由来する循環遊離DNA(cfDNA)における1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルを測定するステップであって、前記1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子が、APC、CD44、PYCARD、RARB、およびRBP1から選択され、前記第1の血液試料の前記cfDNAと比較した、前記第2の血液試料の前記cfDNAにおけるAPC、CD44、PYCARD、RARB、およびRBP1から選択される前記1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子の前記プロモーター領域における前記1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルの増加が、前記PRADが進行していることを示し、前記第1の血液試料の前記cfDNAと比較した、前記第2の血液試料の前記cfDNAにおけるAPC、CD44、PYCARD、RARB、およびRBP1から選択される前記1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子の前記プロモーター領域における前記1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルの低下の検出が、前記PRADが進行していないことを示す、ステップと
    を含む、方法。
  48. 前記PRADが、原発性腫瘍、転移、または再発である、請求項47に記載の方法。
  49. 前記第1の時点が、PRADに対する前記患者の処置が開始される前であり、前記第2の時点が、前記処置の間または後である、請求項47または48に記載の方法。
  50. 前記処置が、根治的前立腺摘除術、ホルモン療法、放射線療法、小線源療法、凍結手術、高密度焦点式超音波療法、化学療法、免疫療法、または生物学的療法である、請求項49に記載の方法。
  51. ステップa)およびb)を繰り返すステップをさらに含む、請求項47から50のいずれか一項に記載の方法。
  52. PRADに対する処置の投薬量または頻度を増加させるステップ、PRADに対する異なる処置に変更するステップ、または前記PRADが進行している場合に前記患者に対する緩和ケアを開始するステップをさらに含む、請求項47から51のいずれか一項に記載の方法。
  53. 前記1つまたは複数のCpG部位が、cg00577935、cg08571859、cg11613015、cg14479889、cg14511739、cg16970232、cg22035501、cg23938220、cg08530414、cg05214748、cg05907835、cg15468095、cg02499249、cg06720425、cg12479047、cg18094781、cg20899354、cg26124016、およびcg15229124、ならびにこれらの200ヌクレオチド以内に位置するCpG部位から選択される、請求項47から52のいずれか一項に記載の方法。
  54. メチル化レベルを測定する前記ステップが、前記cg00577935、cg08571859、cg11613015、cg14479889、cg14511739、cg16970232、cg22035501、cg23938220、cg08530414、cg05214748、cg05907835、cg15468095、cg02499249、cg06720425、cg12479047、cg18094781、cg20899354、cg26124016、およびcg15229124 CpG部位でのメチル化レベルを測定することを含む、請求項53に記載の方法。
  55. 患者における前立腺腺癌(PRAD)の再発をモニターし、前記再発に対して前記患者を処置する方法であって、
    a)PRADの以前の発生に対する処置後に、前記患者がイメージングまたは他の診断モダリティーからがんを有さないと特徴付けられる第1の時点で、前記患者から第1の血液試料を得るステップと、
    b)前記第1の血液試料に由来する無細胞DNA(cfDNA)における1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルを測定するステップであって、前記1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子が、APC、CD44、PYCARD、RARB、およびRBP1から選択される、ステップと、
    c)前記再発に関するモニタリング期間中の第2の時点で、前記患者から第2の血液試料を得るステップと、
    d)前記第2の血液試料に由来するcfDNAにおける1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルを測定するステップであって、前記1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子が、APC、CD44、PYCARD、RARB、およびRBP1から選択され、前記第1の血液試料の前記cfDNAと比較した、前記第2の血液試料の前記cfDNAにおけるAPC、CD44、PYCARD、RARB、およびRBP1から選択される前記1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子の前記プロモーター領域における前記1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルの増加が、前記PRADが再発したことを示す、ステップと、
    e)前記患者が前記1つまたは複数のCpG部位の前記メチル化レベルに基づいて前記PRADの前記再発について陽性診断を有する場合に、前記PRADの前記再発に対して前記患者を処置するステップと、
    f)次に、前記再発に関する前記モニタリング期間中に、ステップc)~e)を繰り返すステップと
    を含む、方法。
  56. 前記1つまたは複数のCpG部位が、cg00577935、cg08571859、cg11613015、cg14479889、cg14511739、cg16970232、cg22035501、cg23938220、cg08530414、cg05214748、cg05907835、cg15468095、cg02499249、cg06720425、cg12479047、cg18094781、cg20899354、cg26124016、およびcg15229124、ならびにこれらの200ヌクレオチド以内に位置するCpG部位から選択される、請求項55に記載の方法。
  57. メチル化レベルを測定する前記ステップが、前記cg00577935、cg08571859、cg11613015、cg14479889、cg14511739、cg16970232、cg22035501、cg23938220、cg08530414、cg05214748、cg05907835、cg15468095、cg02499249、cg06720425、cg12479047、cg18094781、cg20899354、cg26124016、およびcg15229124 CpG部位のメチル化レベルを測定することを含む、請求項56に記載の方法。
  58. PRADの前記再発に対して前記患者を処置する前記ステップが、根治的前立腺摘除術、ホルモン療法、放射線療法、小線源療法、凍結手術、高密度焦点式超音波療法、化学療法、免疫療法、または生物学的療法を含む、請求項55から57のいずれか一項に記載の方法。
  59. 前立腺特異的抗原(PSA)レベルを測定するステップをさらに含む、請求項40から44および46から58のいずれか一項に記載の方法。
  60. 患者における肺腺癌(LUAD)を診断および処置する方法であって、
    a)前記患者から血液試料を得るステップと、
    b)前記血液試料に由来する無細胞DNA(cfDNA)における1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルを測定するステップであって、前記1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子が、AJAP1、CDO1、HOXA7、HOXA9、PTGDR、SOX17、TAC1、UNCX、ZIC4、およびZNF781から選択され、cfDNAにおける前記1つまたは複数のCpG部位でのメチル化に関する参照値範囲と比較した、AJAP1、CDO1、HOXA7、HOXA9、PTGDR、SOX17、TAC1、UNCX、ZIC4、およびZNF781から選択される前記1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子の前記プロモーター領域における前記1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルの増加が、前記患者が前記LUADを有することを示す、ステップと、
    c)前記患者が前記1つまたは複数のCpG部位の前記メチル化レベルに基づいて前記LUADに関する陽性診断を有する場合に、前記LUADに対して前記患者を処置するステップと
    を含む、方法。
  61. 前記1つまたは複数のCpG部位が、cg11835068、cg13495205、cg17741689、cg02792792、cg08516516、cg11036833、cg14470895、cg16707405、cg23180938、cg05471296、cg05743885、cg09017619、cg15797110、cg19153763、cg20293594、cg02643054、cg05065989、cg12600174、cg18447772、cg20741169、cg22055728、cg26365299、cg02191312、cg17929687、cg04672706、cg24891539、cg24928391、cg02539083、cg05157140、cg08507422、cg20870512、cg21127068、cg24686610、cg12388007、cg03611452、cg14587524、およびcg25324105、ならびにこれらの200ヌクレオチド以内に位置するCpG部位から選択される、請求項60に記載の方法。
  62. メチル化レベルを測定する前記ステップが、前記cg11835068、cg13495205、cg17741689、cg02792792、cg08516516、cg11036833、cg14470895、cg16707405、cg23180938、cg05471296、cg05743885、cg09017619、cg15797110、cg19153763、cg20293594、cg02643054、cg05065989、cg12600174、cg18447772、cg20741169、cg22055728、cg26365299、cg02191312、cg17929687、cg04672706、cg24891539、cg24928391、cg02539083、cg05157140、cg08507422、cg20870512、cg21127068、cg24686610、cg12388007、cg03611452、cg14587524、およびcg25324105 CpG部位のメチル化レベルを測定することを含む、請求項61に記載の方法。
  63. LUADに対して前記患者を処置する前記ステップが、肺切除術、肺葉切除術、放射線療法、化学療法、免疫療法、または生物学的療法を含む、請求項60から62のいずれか一項に記載の方法。
  64. 前記1つまたは複数のCpG部位でのメチル化に関する前記参照値範囲が、LUADを有さない1または複数の対照対象に由来する1つまたは複数の血液試料由来のcfDNAから得られる、請求項60から63のいずれか一項に記載の方法。
  65. 肺腺癌(LUAD)の診断、LUAD再発の検出、またはLUAD処置のモニタリング用バイオマーカーとして使用するための、cg11835068、cg13495205、cg17741689、cg02792792、cg08516516、cg11036833、cg14470895、cg16707405、cg23180938、cg05471296、cg05743885、cg09017619、cg15797110、cg19153763、cg20293594、cg02643054、cg05065989、cg12600174、cg18447772、cg20741169、cg22055728、cg26365299、cg02191312、cg17929687、cg04672706、cg24891539、cg24928391、cg02539083、cg05157140、cg08507422、cg20870512、cg21127068、cg24686610、cg12388007、cg03611452、cg14587524、およびcg25324105、ならびにこれらの200ヌクレオチド以内に位置するCpG部位から選択される1つまたは複数のCpG部位でメチル化された無細胞DNA。
  66. 患者における肺腺癌(LUAD)を診断するin vitro方法であって、
    a)前記患者から血液試料を得るステップと、
    b)前記血液試料に由来する無細胞DNA(cfDNA)における1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルを測定するステップであって、前記1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子が、AJAP1、CDO1、HOXA7、HOXA9、PTGDR、SOX17、TAC1、UNCX、ZIC4、およびZNF781から選択され、cfDNAにおける前記1つまたは複数のCpG部位でのメチル化に関する参照値範囲と比較した、AJAP1、CDO1、HOXA7、HOXA9、PTGDR、SOX17、TAC1、UNCX、ZIC4、およびZNF781から選択される前記1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子の前記プロモーター領域における前記1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルの増加が、前記患者が前記LUADを有することを示す、ステップと
    を含む、in vitro方法。
  67. 患者における肺腺癌(LUAD)をモニターする方法であって、
    a)第1の時点で前記患者から第1の血液試料を、およびそれより後の第2の時点で前記患者から第2の血液試料を得るステップと、
    b)前記第1の血液試料および前記第2の血液試料に由来する無細胞DNA(cfDNA)における1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルを測定するステップであって、前記1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子が、AJAP1、CDO1、HOXA7、HOXA9、PTGDR、SOX17、TAC1、UNCX、ZIC4、およびZNF781から選択され、前記第1の血液試料に由来する前記cfDNAと比較した、前記第2の血液試料に由来する前記cfDNAにおけるAJAP1、CDO1、HOXA7、HOXA9、PTGDR、SOX17、TAC1、UNCX、ZIC4、およびZNF781から選択される前記1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子の前記プロモーター領域における前記1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルの増加が、前記LUADが進行していることを示し、前記第1の血液試料に由来する前記cfDNAと比較した、前記第2の血液試料に由来する前記cfDNAにおけるAJAP1、CDO1、HOXA7、HOXA9、PTGDR、SOX17、TAC1、UNCX、ZIC4、およびZNF781から選択される前記1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子の前記プロモーター領域における前記1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルの低下の検出が、前記LUADが進行していないことを示す、ステップと
    を含む、方法。
  68. 前記LUADが、原発性腫瘍、転移、または再発である、請求項67に記載の方法。
  69. 前記第1の時点が、LUADに対する前記患者の処置が開始される前であり、前記第2の時点が、前記処置の間または後である、請求項67または68に記載の方法。
  70. 前記処置が、肺切除術、肺葉切除術、放射線療法、化学療法、免疫療法、または生物学的療法である、請求項69に記載の方法。
  71. ステップa)およびb)を繰り返すステップをさらに含む、請求項67から70のいずれか一項に記載の方法。
  72. LUADに対する処置の投薬量または頻度を増加させるステップ、LUADに対する異なる処置に変更するステップ、または前記LUADが進行している場合に前記患者に対する緩和ケアを開始するステップをさらに含む、請求項67から71のいずれか一項に記載の方法。
  73. 前記1つまたは複数のCpG部位が、cg11835068、cg13495205、cg17741689、cg02792792、cg08516516、cg11036833、cg14470895、cg16707405、cg23180938、cg05471296、cg05743885、cg09017619、cg15797110、cg19153763、cg20293594、cg02643054、cg05065989、cg12600174、cg18447772、cg20741169、cg22055728、cg26365299、cg02191312、cg17929687、cg04672706、cg24891539、cg24928391、cg02539083、cg05157140、cg08507422、cg20870512、cg21127068、cg24686610、cg12388007、cg03611452、cg14587524、およびcg25324105、ならびにこれらの200ヌクレオチド以内に位置するCpG部位から選択される、請求項67から72のいずれか一項に記載の方法。
  74. メチル化レベルを測定する前記ステップが、前記cg11835068、cg13495205、cg17741689、cg02792792、cg08516516、cg11036833、cg14470895、cg16707405、cg23180938、cg05471296、cg05743885、cg09017619、cg15797110、cg19153763、cg20293594、cg02643054、cg05065989、cg12600174、cg18447772、cg20741169、cg22055728、cg26365299、cg02191312、cg17929687、cg04672706、cg24891539、cg24928391、cg02539083、cg05157140、cg08507422、cg20870512、cg21127068、cg24686610、cg12388007、cg03611452、cg14587524、およびcg25324105 CpG部位でのメチル化レベルを測定することを含む、請求項73に記載の方法。
  75. 患者における肺腺癌(LUAD)の再発をモニターし、前記再発に対して前記患者を処置する方法であって、
    a)LUADの以前の発生に対する処置後に、前記患者がイメージングまたは他の診断モダリティーからがんを有さないと特徴付けられる時点で、前記患者から第1の血液試料を得るステップと、
    b)前記第1の血液試料に由来する無細胞DNA(cfDNA)における1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルを測定するステップであって、前記1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子が、AJAP1、CDO1、HOXA7、HOXA9、PTGDR、SOX17、TAC1、UNCX、ZIC4、およびZNF781から選択される、ステップと、
    c)前記再発に関するモニタリング期間中に、前記患者から第2の血液試料を得るステップと、
    d)前記第2の血液試料に由来するcfDNAにおける1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルを測定するステップであって、前記1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子が、AJAP1、CDO1、HOXA7、HOXA9、PTGDR、SOX17、TAC1、UNCX、ZIC4、およびZNF781から選択され、前記第1の血液試料の前記cfDNAと比較した、前記第2の血液試料の前記cfDNAにおけるAJAP1、CDO1、HOXA7、HOXA9、PTGDR、SOX17、TAC1、UNCX、ZIC4、およびZNF781から選択される前記1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子の前記プロモーター領域における前記1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルの増加が、前記LUADが再発したことを示す、ステップと、
    e)前記患者が前記1つまたは複数のCpG部位の前記メチル化レベルに基づいて前記LUADの前記再発について陽性診断を有する場合に、前記LUADの前記再発に対して前記患者を処置するステップと、
    f)次に、前記再発に関する前記モニタリング期間中に、ステップc)~e)を繰り返すステップと
    を含む、方法。
  76. 前記1つまたは複数のCpG部位が、cg11835068、cg13495205、cg17741689、cg02792792、cg08516516、cg11036833、cg14470895、cg16707405、cg23180938、cg05471296、cg05743885、cg09017619、cg15797110、cg19153763、cg20293594、cg02643054、cg05065989、cg12600174、cg18447772、cg20741169、cg22055728、cg26365299、cg02191312、cg17929687、cg04672706、cg24891539、cg24928391、cg02539083、cg05157140、cg08507422、cg20870512、cg21127068、cg24686610、cg12388007、cg03611452、cg14587524、およびcg25324105、ならびにこれらの200ヌクレオチド以内に位置するCpG部位から選択される、請求項75に記載の方法。
  77. メチル化レベルを測定する前記ステップが、前記cg11835068、cg13495205、cg17741689、cg02792792、cg08516516、cg11036833、cg14470895、cg16707405、cg23180938、cg05471296、cg05743885、cg09017619、cg15797110、cg19153763、cg20293594、cg02643054、cg05065989、cg12600174、cg18447772、cg20741169、cg22055728、cg26365299、cg02191312、cg17929687、cg04672706、cg24891539、cg24928391、cg02539083、cg05157140、cg08507422、cg20870512、cg21127068、cg24686610、cg12388007、cg03611452、cg14587524、およびcg25324105 CpG部位のメチル化レベルを測定することを含む、請求項76に記載の方法。
  78. LUADの前記再発に対して前記患者を処置する前記ステップが、肺切除術、肺葉切除術、放射線療法、化学療法、免疫療法、または生物学的療法を含む、請求項75から77のいずれか一項に記載の方法。
  79. 患者における肺扁平上皮癌(LUSC)を診断および処置する方法であって、
    a)前記患者から血液試料を得るステップと、
    b)前記血液試料に由来する無細胞DNA(cfDNA)における1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルを測定するステップであって、前記1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子が、AJAP1、CDO1、HOXA7、HOXA9、PTGDR、SOX17、ZFP42、ZIC4、およびZNF781から選択され、cfDNAにおける前記1つまたは複数のCpG部位でのメチル化に関する参照値範囲と比較した、AJAP1、CDO1、HOXA7、HOXA9、PTGDR、SOX17、ZFP42、ZIC4、およびZNF781から選択される前記1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子の前記プロモーター領域における前記1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルの増加が、前記患者が前記LUSCを有することを示す、ステップと、
    c)前記患者が前記1つまたは複数のCpG部位の前記メチル化レベルに基づいて前記LUSCに関する陽性診断を有する場合に、前記LUSCに対して前記患者を処置するステップと
    を含む、方法。
  80. 前記1つまたは複数のCpGが、cg13495205、cg02792792、cg08516516、cg11036833、cg05471296、cg05743885、cg09017619、cg10474350、cg15797110、cg19153763、cg20293594、cg02643054、cg05065989、cg12600174、cg16104915、cg18447772、cg20741169、cg22055728、cg02191312、cg17929687、cg24928391、cg24896649、cg05548555、cg06369327、cg21127068、cg03355998、cg12388007、cg03611452、cg14587524、およびcg25324105、ならびにこれらの200ヌクレオチド以内に位置するCpG部位から選択される、請求項79に記載の方法。
  81. メチル化レベルを測定する前記ステップが、前記cg13495205、cg02792792、cg08516516、cg11036833、cg05471296、cg05743885、cg09017619、cg10474350、cg15797110、cg19153763、cg20293594、cg02643054、cg05065989、cg12600174、cg16104915、cg18447772、cg20741169、cg22055728、cg02191312、cg17929687、cg24928391、cg24896649、cg05548555、cg06369327、cg21127068、cg03355998、cg12388007、cg03611452、cg14587524、およびcg25324105 CpG部位でのメチル化レベルを測定することを含む、請求項80に記載の方法。
  82. LUSCに対して前記患者を処置する前記ステップが、肺切除術、肺葉切除術、放射線療法、化学療法、免疫療法、または生物学的療法を含む、請求項79から81のいずれか一項に記載の方法。
  83. 前記1つまたは複数のCpG部位でのメチル化に関する前記参照値範囲が、LUSCを有さない1または複数の対照対象に由来する1つまたは複数の血液試料由来のcfDNAから得られる、請求項79から82のいずれか一項に記載の方法。
  84. 肺扁平上皮癌(LUSC)の診断、LUSC再発の検出、またはLUSC処置のモニタリング用バイオマーカーとして使用するための、cg13495205、cg02792792、cg08516516、cg11036833、cg05471296、cg05743885、cg09017619、cg10474350、cg15797110、cg19153763、cg20293594、cg02643054、cg05065989、cg12600174、cg16104915、cg18447772、cg20741169、cg22055728、cg02191312、cg17929687、cg24928391、cg24896649、cg05548555、cg06369327、cg21127068、cg03355998、cg12388007、cg03611452、cg14587524、およびcg25324105に位置するCpGに隣接する200ヌクレオチド以内のCpG、ならびにこれらの200ヌクレオチド以内に位置するCpG部位から選択される1つまたは複数のCpG部位でメチル化された無細胞DNA。
  85. 患者における肺扁平上皮癌(LUSC)を診断するin vitro方法であって、
    a)前記患者から血液試料を得るステップと、
    b)前記血液試料に由来する無細胞DNA(cfDNA)における1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルを測定するステップであって、前記1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子が、AJAP1、CDO1、HOXA7、HOXA9、PTGDR、SOX17、ZFP42、ZIC4、およびZNF781から選択され、cfDNAにおける前記1つまたは複数のCpG部位でのメチル化に関する参照値範囲と比較した、AJAP1、CDO1、HOXA7、HOXA9、PTGDR、SOX17、ZFP42、ZIC4、およびZNF781から選択される前記1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子の前記プロモーター領域における前記1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルの増加が、前記患者が前記LUSCを有することを示す、ステップと
    を含む、in vitro方法。
  86. 患者における肺扁平上皮癌(LUSC)をモニターする方法であって、
    a)第1の時点で前記患者から第1の血液試料を、およびそれより後の第2の時点で前記患者から第2の血液試料を得るステップと、
    b)前記第1の血液試料および前記第2の血液試料に由来する循環遊離DNA(cfDNA)における1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルを測定するステップであって、前記1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子が、AJAP1、CDO1、HOXA7、HOXA9、PTGDR、SOX17、ZFP42、ZIC4、およびZNF781から選択され、前記第1の血液試料に由来する前記cfDNAと比較した、前記第2の血液試料に由来する前記cfDNAにおけるAJAP1、CDO1、HOXA7、HOXA9、PTGDR、SOX17、ZFP42、ZIC4、およびZNF781から選択される前記1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子の前記プロモーター領域における前記1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルの増加が、前記LUSCが進行していることを示し、前記第1の血液試料に由来する前記cfDNAと比較した、前記第2の血液試料に由来する前記cfDNAにおけるAJAP1、CDO1、HOXA7、HOXA9、PTGDR、SOX17、ZFP42、ZIC4、およびZNF781から選択される前記1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子の前記プロモーター領域における前記1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルの低下の検出が、前記LUSCが進行していないことを示す、ステップと
    を含む、方法。
  87. 前記LUSCが、原発性腫瘍、転移、または再発である、請求項86に記載の方法。
  88. 前記第1の時点が、LUSCに対する前記患者の処置が開始される前であり、前記第2の時点が、前記処置の間または後である、請求項86または87に記載の方法。
  89. 前記処置が、肺切除術、肺葉切除術、放射線療法、化学療法、免疫療法、または生物学的療法である、請求項88に記載の方法。
  90. ステップa)およびb)を繰り返すステップをさらに含む、請求項86から89のいずれか一項に記載の方法。
  91. LUSCに対する処置の投薬量または頻度を増加させるステップ、LUSCに対する異なる処置に変更するステップ、または前記LUSCが進行している場合に前記患者に対する緩和ケアを開始するステップをさらに含む、請求項86から90のいずれか一項に記載の方法。
  92. 前記1つまたは複数のCpG部位が、cg13495205、cg02792792、cg08516516、cg11036833、cg05471296、cg05743885、cg09017619、cg10474350、cg15797110、cg19153763、cg20293594、cg02643054、cg05065989、cg12600174、cg16104915、cg18447772、cg20741169、cg22055728、cg02191312、cg17929687、cg24928391、cg24896649、cg05548555、cg06369327、cg21127068、cg03355998、cg12388007、cg03611452、cg14587524、およびcg25324105、ならびにこれらの200ヌクレオチド以内に位置するCpG部位から選択される、請求項86から91のいずれか一項に記載の方法。
  93. メチル化レベルを測定する前記ステップが、前記cg13495205、cg02792792、cg08516516、cg11036833、cg05471296、cg05743885、cg09017619、cg10474350、cg15797110、cg19153763、cg20293594、cg02643054、cg05065989、cg12600174、cg16104915、cg18447772、cg20741169、cg22055728、cg02191312、cg17929687、cg24928391、cg24896649、cg05548555、cg06369327、cg21127068、cg03355998、cg12388007、cg03611452、cg14587524、およびcg25324105 CpG部位でのメチル化レベルを測定することを含む、請求項92に記載の方法。
  94. 患者における前立腺腺癌(LUSC)の再発をモニターし、前記再発に対して前記患者を処置する方法であって、
    a)PRADの以前の発生に対する処置後に、前記患者がイメージングまたは他の診断モダリティーからがんを有さないと特徴付けられる時点で、前記患者から第1の血液試料を得るステップと、
    b)前記第1の血液試料に由来する無細胞DNA(cfDNA)における1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルを測定するステップであって、前記1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子が、AJAP1、CDO1、HOXA7、HOXA9、PTGDR、SOX17、ZFP42、ZIC4、およびZNF781から選択される、ステップと、
    c)前記再発に関するモニタリング期間中に、前記患者から第2の血液試料を得るステップと、
    d)前記第2の血液試料に由来するcfDNAにおける1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子のプロモーター領域における1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルを測定するステップであって、前記1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子が、AJAP1、CDO1、HOXA7、HOXA9、PTGDR、SOX17、ZFP42、ZIC4、およびZNF781から選択され、前記第1の血液試料の前記cfDNAと比較した、前記第2の血液試料の前記cfDNAにおけるAJAP1、CDO1、HOXA7、HOXA9、PTGDR、SOX17、ZFP42、ZIC4、およびZNF781から選択される前記1つまたは複数のバイオマーカー遺伝子の前記プロモーター領域における前記1つまたは複数のCpG部位でのメチル化レベルの増加が、前記LUSCが再発したことを示す、ステップと、
    e)前記患者が前記1つまたは複数のCpG部位の前記メチル化レベルに基づいて前記LUSCの前記再発について陽性診断を有する場合に、前記LUSCの前記再発に対して前記患者を処置するステップと、
    f)次に、前記再発に関する前記モニタリング期間中に、ステップc)~e)を繰り返すステップと
    を含む、方法。
  95. 前記1つまたは複数のCpG部位が、cg13495205、cg02792792、cg08516516、cg11036833、cg05471296、cg05743885、cg09017619、cg10474350、cg15797110、cg19153763、cg20293594、cg02643054、cg05065989、cg12600174、cg16104915、cg18447772、cg20741169、cg22055728、cg02191312、cg17929687、cg24928391、cg24896649、cg05548555、cg06369327、cg21127068、cg03355998、cg12388007、cg03611452、cg14587524、およびcg25324105、ならびにこれらの200ヌクレオチド以内に位置するCpG部位から選択される、請求項94に記載の方法。
  96. メチル化レベルを測定する前記ステップが、前記cg13495205、cg02792792、cg08516516、cg11036833、cg05471296、cg05743885、cg09017619、cg10474350、cg15797110、cg19153763、cg20293594、cg02643054、cg05065989、cg12600174、cg16104915、cg18447772、cg20741169、cg22055728、cg02191312、cg17929687、cg24928391、cg24896649、cg05548555、cg06369327、cg21127068、cg03355998、cg12388007、cg03611452、cg14587524、およびcg25324105 CpG部位のメチル化レベルを測定することを含む、請求項95に記載の方法。
  97. LUSCの前記再発に対して前記患者を処置する前記ステップが、肺切除術、肺葉切除術、放射線療法、化学療法、免疫療法、または生物学的療法を含む、請求項94から96のいずれか一項に記載の方法。
  98. 前記メチル化レベルを測定する前記ステップが、メチル化特異的ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)、定量的メチル化特異的PCR、メチル化感受性DNA制限酵素解析、メチル化特異的パイロシーケンシング、制限酵素ベースのシーケンシング、制限酵素ベースのマイクロアレイ解析、TET支援ピリジンボランシーケンシング(TAPS)、メチル化DNA免疫沈降ベースのシーケンシング、メチル化DNA免疫沈降ベースのマイクロアレイ解析、バイサルファイトシーケンシング、バイサルファイトマイクロアレイ解析、またはメチル化特異的巨大磁気抵抗センサーベースのマイクロアレイ解析を実施することを含む、請求項1から19、21から25、27から44、46から64、66から83、および85から97のいずれか一項に記載の方法。
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