JP2024508546A - プライマー-プローブ組成物、キット、および検出方法 - Google Patents
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Abstract
本発明は、プライマー-プローブ組成物、キットおよび検出方法に関する。前記プライマー-プローブ組成物は群(i)~(ix)の1つの群から選択され、前記キットは前記プライマー-プローブ組成物を含む。本発明によれば、患者のex vivo試料中のAKR1C3 RNA含有量を検出することができる。
Description
本発明は分子生物学的検出技術の分野に関し、特に、プライマー-プローブ組成物、キット、および検出方法に関する。
アルデヒド-ケトン還元酵素ファミリー1メンバーC3(AKR1C3)は、ヒトにおいて、AKR1C3遺伝子によってコードされる酵素である。様々な種類のがんにおいて、AKR1C3は、タンパク質量で過剰発現される。腫瘍においてAKR1C3が高発現をすることから、化合物OBI-3424(AST-3424およびTH-3424ともいう)、OBI-3423およびOBI-2870は腫瘍において特異的に活性化されるように設計されるが、AKR1C3の発現が低い正常細胞においては活性化できず腫瘍特異的標的化を達成できない。化合物OBI-3424は固形腫瘍および血液腫瘍を含む14種類を超えるヒトがんを治療するために、現在、米国(NCT04315324およびNCT03592264)および中国(CXHL1900137およびCXHL2000263)において複数の第I相臨床試験で研究されている。
化合物OBI-3424は、AKR1C3によって活性化される新規プロドラッグジアルキル化剤である。研究により、化合物OBI-3424の活性化はAKR1C3依存的であり、その細胞毒性および抗腫瘍効果はAKR1C3酵素の発現量と高い相関関係にあることが確認されている。化合物OBI-3424は様々な種類のヒトがんにおいてex vivoでのAKR1C3依存的細胞毒性およびin vivoでの抗腫瘍活性を示しており、このことは、様々な種類のがんの治療に使用可能な抗がん剤としての化合物OBI-3424のさらなる開発を支持する。AKR1C3は、がん患者の状態を分析するためのバイオマーカーとして使用され、さらに患者が治療のために化合物OBI-3424を選択するよう導く。したがって、実際の適用において、患者のex vivo試料中のAKR1C3酵素含有量を検出することができ、その検出結果に従って、化合物OBI-3424を治療のために患者に投与するかどうかが決定される。
従来技術では、通常、ウェスタンブロッティングまたは免疫化学染色(IHC)を使用して患者のex vivo試料中のAKR1C3酵素含有量を検出している。参考文献(Harvey D J,Singleton R S,Dachs G U,et al.、「生体還元性プロドラッグPR-104Aは好気条件下でヒトアルド-ケトレダクターゼ1C3によって活性化される」[J]Cancer Research,2010,70(4):1573)には、2700個の腫瘍組織試料を計数し、IHC法によって分析したところ、AKR1C3酵素は肝臓がん、胃がん、食道がん、膀胱がんにおいては発現量が高かったのに対し、小細胞肺がん、乳がん、白血病、前立腺がんにおいては発現量が低かったことが記載されている。したがって、IHC法を使用して、固形腫瘍組織試料中のAKR1C3酵素の発現量を検出することは理論的に実現可能である。
しかしながら、がんまたは腫瘍には多くの種類があるが、固形腫瘍以外の血液がん(白血病)の患者は組織試料を提供することができないため、ウェスタンブロッティングまたは免疫化学染色を直接使用して血液がん(白血病)試料中のAKR1C3酵素の発現量を検出することは不可能である。
本出願人の研究開発チームは、異なる固形がん細胞のAKR1C3酵素の発現量およびAKR1C3 RNA含有量ががん細胞増殖に対するAST-3424阻害のIC50値と有意に相関し、異なる血液がん細胞株のAKR1C3酵素の発現量およびAKR1C3 RNA含有量ががん細胞増殖に対するAST-3424阻害のIC50値と有意に相関することを見出した。したがって、ARKR1C3RNA含有量を検出することによって酵素含有量も予測または特徴付けることができるため、薬剤投与の指針とすることができる。
しかしながら、従来技術には、AKR1C3 RNA含有量を検出するための対応する検出方法はない。対応する検出方法を用いてAKR1C3 RNA含有量を評価することができると仮定すると、AKR1C3 RNA含有量がより高く、プロドラッグに最も反応する可能性が高い患者に、より良好ながん治療効果を達成するために化合物OBI-3424を投与するように選択することができる。
そこで、本発明はプライマー-プローブ組成物、キットおよび検出方法を提供し、前記プライマー-プローブ組成物、前記キットおよび前記検出方法を用いて、患者のex vivo試料中のAKR1C3 RNA含有量を高確度で、高分析特異的に、精密に、かつ検出限界低く検出することを目的とする。
上記目的のために、本発明の第1の態様は、
(i)それらのヌクレオチド配列がそれぞれ配列番号1、配列番号2および配列番号3で示される上流プライマーAKR1C3-F1、下流プライマーAKR1C3-R1およびプローブAKR1C3-P1と、
(ii)それらのヌクレオチド配列がそれぞれ配列番号4、配列番号5および配列番号3で示される上流プライマーAKR1C3-F2、下流プライマーAKR1C3-R2およびプローブAKR1C3-P1と、
(iii)それらのヌクレオチド配列がそれぞれ配列番号4、配列番号6および配列番号3で示される上流プライマーAKR1C3-F2、下流プライマーAKR1C3-R6およびプローブAKR1C3-P1と、
(iv)それらのヌクレオチド配列がそれぞれ配列番号7、配列番号5および配列番号3で示される上流プライマーAKR1C3-F6、下流プライマーAKR1C3-R2およびプローブAKR1C3-P1と、
(v)それらのヌクレオチド配列がそれぞれ配列番号7、配列番号6および配列番号3で示される上流プライマーAKR1C3-F6、下流プライマーAKR1C3-R6およびプローブAKR1C3-P1と、
(vi)それらのヌクレオチド配列がそれぞれ配列番号8、配列番号9および配列番号10で示される上流プライマーAKR1C3-F5、下流プライマーAKR1C3-R5およびプローブAKR1C3-P2と、
(vii)それらのヌクレオチド配列がそれぞれ配列番号11、配列番号12および配列番号3で示される上流プライマーAKR1C3-F3、下流プライマーAKR1C3-R3およびプローブAKR1C3-P1と、
(viii)それらのヌクレオチド配列がそれぞれ配列番号13、配列番号12および配列番号10で示される上流プライマーAKR1C3-F4、下流プライマーAKR1C3-R3およびプローブAKR1C3-P2と、
(ix)それらのヌクレオチド配列がそれぞれ配列番号14、配列番号15、および配列番号16で示される上流プライマーAKR1C3-F7、下流プライマーAKR1C3-R7、およびプローブAKR1C3-P3
の群のいずれか1つから選択されるプライマー-プローブ組成物を提供する。
(i)それらのヌクレオチド配列がそれぞれ配列番号1、配列番号2および配列番号3で示される上流プライマーAKR1C3-F1、下流プライマーAKR1C3-R1およびプローブAKR1C3-P1と、
(ii)それらのヌクレオチド配列がそれぞれ配列番号4、配列番号5および配列番号3で示される上流プライマーAKR1C3-F2、下流プライマーAKR1C3-R2およびプローブAKR1C3-P1と、
(iii)それらのヌクレオチド配列がそれぞれ配列番号4、配列番号6および配列番号3で示される上流プライマーAKR1C3-F2、下流プライマーAKR1C3-R6およびプローブAKR1C3-P1と、
(iv)それらのヌクレオチド配列がそれぞれ配列番号7、配列番号5および配列番号3で示される上流プライマーAKR1C3-F6、下流プライマーAKR1C3-R2およびプローブAKR1C3-P1と、
(v)それらのヌクレオチド配列がそれぞれ配列番号7、配列番号6および配列番号3で示される上流プライマーAKR1C3-F6、下流プライマーAKR1C3-R6およびプローブAKR1C3-P1と、
(vi)それらのヌクレオチド配列がそれぞれ配列番号8、配列番号9および配列番号10で示される上流プライマーAKR1C3-F5、下流プライマーAKR1C3-R5およびプローブAKR1C3-P2と、
(vii)それらのヌクレオチド配列がそれぞれ配列番号11、配列番号12および配列番号3で示される上流プライマーAKR1C3-F3、下流プライマーAKR1C3-R3およびプローブAKR1C3-P1と、
(viii)それらのヌクレオチド配列がそれぞれ配列番号13、配列番号12および配列番号10で示される上流プライマーAKR1C3-F4、下流プライマーAKR1C3-R3およびプローブAKR1C3-P2と、
(ix)それらのヌクレオチド配列がそれぞれ配列番号14、配列番号15、および配列番号16で示される上流プライマーAKR1C3-F7、下流プライマーAKR1C3-R7、およびプローブAKR1C3-P3
の群のいずれか1つから選択されるプライマー-プローブ組成物を提供する。
本発明の好ましい実施形態では、前記プライマー-プローブ組成物は前記群(iii)、(iv)および(v)のいずれか1つから選択され、
より好ましくは、前記プライマー-プローブ組成物は群(iv)から選択される。
より好ましくは、前記プライマー-プローブ組成物は群(iv)から選択される。
本発明の好ましい実施形態では、前記プローブAKR1C3-P1、AKR1C3-P2およびAKR1C3-P3の5’末端レポーターはFAMであり、前記プローブAKR1C3-P1、AKR1C3-P2およびAKR1C3-P3の3’末端クエンチャーはMGBである。
同様の発明概念に基づいて、本発明の第2の態様は、前記プライマー-プローブ組成物を含むキットを提供する。
本発明の好ましい実施形態では、前記キットは、さらに、参照遺伝子のプライマー-プローブ組成物を含み、
好ましくは、前記参照遺伝子はACTBである。
好ましくは、前記参照遺伝子はACTBである。
本発明の好ましい実施形態では、前記参照遺伝子のプライマー-プローブ組成物が、それらのヌクレオチド配列がそれぞれ配列番号17、配列番号18および配列番号19で示される上流プライマーACTB-F1、下流プライマーACTB-R1およびプローブACTB-P1を含む。
本発明の好ましい実施形態では、前記プローブACTB-P1の5’末端レポーターがVICであり、前記プローブACTB-P1の3’末端クエンチャーがBHQ1である。
本発明の好ましい実施形態では、前記キットは、さらに、ポリメラーゼ混合物を含み、前記ポリメラーゼ混合物が、DNAポリメラーゼ、MgCl2、緩衝液およびdNTPを主に含み、
好ましくは、前記ポリメラーゼ混合物がKAPA PROBE FAST RT-PCR Master Mix(2×)である。
好ましくは、前記ポリメラーゼ混合物がKAPA PROBE FAST RT-PCR Master Mix(2×)である。
本発明の好ましい実施形態では、前記キットは、さらに、逆転写酵素混合物を含み、
好ましくは、前記逆転写酵素混合物がSuperscript VILO MARSTER MIXである。
好ましくは、前記逆転写酵素混合物がSuperscript VILO MARSTER MIXである。
本発明の好ましい実施形態では、前記のキットは、さらに、陰性対照および陽性対照を含み、
好ましくは、前記陰性対照がヌクレアーゼを含まない水であり、および/または、
好ましくは、前記陽性対照が既知のコピー数の参照である。
好ましくは、前記陰性対照がヌクレアーゼを含まない水であり、および/または、
好ましくは、前記陽性対照が既知のコピー数の参照である。
同様の発明概念に基づいて、本発明の第3の態様は、がん治療薬の調製における、前記プライマー-プローブ組成物または前記キットの使用を提供する。
本発明の好ましい実施形態では、患者のex vivo試料中のAKR1C3 RNA含有量を前記プライマー-プローブ組成物または前記キットを用いて求め、AKR1C3 RNA含有量が所定の含有量以上の患者に、AKR1C3活性化抗がん剤を投与する。
本発明の好ましい実施形態では、前記AKR1C3 RNA含有量をAKR1C3コピー数/参照遺伝子コピー数の比に従って求め、
好ましくは、前記所定の含有量が0.0001~1であり、
より好ましくは、前記所定の含有量が0.00011~0.5であり、
さらに好ましくは、前記所定の含有量が0.00013~0.05である。
好ましくは、前記所定の含有量が0.0001~1であり、
より好ましくは、前記所定の含有量が0.00011~0.5であり、
さらに好ましくは、前記所定の含有量が0.00013~0.05である。
本発明の好ましい実施形態では、前記ex vivo試料は、血液試料、骨髄試料、または組織試料を含む。
本発明の好ましい実施形態では、前記AKR1C3活性化抗がん剤はもちろん、本発明におけるAKR1C3活性化抗がんプロドラッグを含む。すなわち、プロドラッグの形態の化合物は、細胞内の生化学的環境におけるAKR1C3の触媒作用下で還元されて細胞毒性毒素を得ることにより、がん細胞に対して毒性効果を発揮する。以下の特許出願を参照のこと。
PCT/US2016/021581号(国際公開第2016/145092号(中国特許出願第2016800150788号明細書(中国特許出願公開第107530556号明細書)に対応))
PCT/US2016/025665号(国際公開第2016/161342号(中国特許出願第2016800446081号明細書(中国特許出願公開第108290911号明細書)対応))
PCT/US2016/062114号(国際公開第2017/087428号(中国特許出願第2016800200132号明細書(中国特許出願公開第108136214号明細書)に対応))
PCT/NZ2019/050030号(国際公開第2019/190331号(中国特許出願第201980023423.6号明細書(中国特許出願公開第111918864号明細書)に対応))
PCT/US2016/021581号(国際公開第2016/145092号(中国特許出願第2016800150788号明細書(中国特許出願公開第107530556号明細書)に対応))
PCT/US2016/025665号(国際公開第2016/161342号(中国特許出願第2016800446081号明細書(中国特許出願公開第108290911号明細書)対応))
PCT/US2016/062114号(国際公開第2017/087428号(中国特許出願第2016800200132号明細書(中国特許出願公開第108136214号明細書)に対応))
PCT/NZ2019/050030号(国際公開第2019/190331号(中国特許出願第201980023423.6号明細書(中国特許出願公開第111918864号明細書)に対応))
上記特許出願に開示された一般式の化合物および特定の化合物は全て、AKR1C3活性化抗がんプロドラッグ(化合物)に属し、上記特許出願の開示の全てを本明細書に組み込む。
概して、AKR1C3活性化抗がん剤は、下記条件を満たすとする。
AKR1C3阻害剤(上記3つの特許に開示されたTH-3021など、または化合物36、すなわち、Flanagan et al.Bioorganic and Medicinal Chemistry(2014)、962-977の
)の存在下でのがん細胞の増殖に対する化合物の検出される阻害効果がAKR1C3阻害剤の非存在下でのがん細胞の阻害効果(上記3つの特許に開示されたTH-3021など)よりも低い。IC50を使用してがん細胞増殖に対する阻害効果を定量する場合、AKR1C3阻害剤の存在下において特定のがん細胞株に対する化合物の検出されるIC50がAKR1C3阻害剤の非存在下におけるそれよりも大きい時は、前記化合物はAKR1C3活性化抗がん剤であると決定することができる。
AKR1C3阻害剤(上記3つの特許に開示されたTH-3021など、または化合物36、すなわち、Flanagan et al.Bioorganic and Medicinal Chemistry(2014)、962-977の
好ましくは、前記AKR1C3活性化抗がん剤は、以下の構造
を有する化合物から選択される化合物である。
本発明の好ましい実施形態では、前記がんは、肺がん、非小細胞肺がん、肝臓がん、膵臓がん、乳がん、胃がん、骨がん、食道がん、乳房がん、前立腺がん、精巣がん、大腸がん、卵巣がん、膀胱がん、子宮頸がん、肝細胞がん、メラノーマ、扁平上皮がん、基底細胞がん、腺がん、汗腺がん、皮脂腺がん、乳頭がん、乳頭腺がん、腎細胞がん、嚢胞腺がん、嚢胞がん、髄様がん、気管支がん、骨細胞がん、上皮がん、胆管がん、絨毛がん、胎児性がん、セミノーマ、ウィルムス腫瘍、神経膠芽腫、星状細胞腫、髄芽腫、頭蓋咽頭腫、上衣腫、松果体腫瘍、血球芽腫、声帯神経腫、髄膜腫、神経芽腫、視神経芽腫、網膜芽細胞腫、神経線維腫、線維肉腫、線維症芽細胞腫、線維腫、線維腺腫、線維軟骨腫、線維嚢腫、線維粘液腫、線維骨肉腫、線維粘液肉腫、線維乳頭腫、粘液肉腫、粘液嚢腫、粘液軟骨腫、粘液軟骨肉腫、粘液線維肉腫、粘液腺腫、粘液芽腫、脂肪肉腫、脂肪腫、脂肪腺腫、脂肪芽腫、脂肪軟骨腫、脂肪線維腫、脂肪血管腫、粘液脂肪腫、軟骨肉腫、軟骨腫、軟骨筋腫、脊索腫、絨毛がん、絨毛上皮腫、絨毛芽腫、骨肉腫、骨芽細胞腫、骨軟骨線維腫、骨軟骨肉腫、骨軟骨腫、骨細胞腫、骨歯腫、骨線維腫、骨の線維肉腫、血管肉腫、血管腫、血管脂肪腫、血管軟骨腫、血管芽腫、血管角腫、血管膠腫、血管内皮腫、血管線維腫、血管筋腫、血管脂肪腫、血管リンパ腫、血管脂肪平滑筋腫、血管筋脂肪腫、血管筋神経腫、血管粘液腫、血管細網腫、リンパ管肉腫、リンパ肉芽腫、リンパ管腫、リンパ腫、リンパ粘液腫、リンパ肉腫、リンパ管線維腫、リンパ球腫、リンパ上皮腫、リンパ芽腫、末梢性T細胞リンパ腫、結節性NK/T細胞リンパ腫、内皮腫、内芽腫、滑膜腫、滑膜肉腫、中皮腫、結合組織腫瘍、ユーイング腫瘍、平滑筋腫、平滑筋肉腫、平滑筋芽腫、平滑筋線維腫、横紋筋腫、横紋筋肉腫、横紋筋粘液腫、急性リンパ性白血病、急性骨髄性白血病、慢性疾患細胞、赤血球増加症、リンパ腫、子宮内膜がん、神経膠腫、結腸直腸がん、甲状腺がん、尿路上皮がんまたは多発性骨髄腫を含み、
好ましくは、前記がんは、卵巣がん、子宮頸がん、膵臓がん、乳がん、結腸直腸がん、食道がん、胃がん、幹細胞がん、非小細胞肺がん、前立腺がん、腎細胞がん、末梢T細胞リンパ腫、結節性NK/T細胞リンパ腫、急性リンパ性白血病または急性骨髄性白血病を含む。
好ましくは、前記がんは、卵巣がん、子宮頸がん、膵臓がん、乳がん、結腸直腸がん、食道がん、胃がん、幹細胞がん、非小細胞肺がん、前立腺がん、腎細胞がん、末梢T細胞リンパ腫、結節性NK/T細胞リンパ腫、急性リンパ性白血病または急性骨髄性白血病を含む。
同様の発明概念に基づいて、本発明の第4の態様は、
(1)検出対象のex vivo試料のRNAを抽出し、前記抽出したRNAを逆転写系に添加し、前記抽出したRNAを逆転写してcDNAを合成する工程と、
(2)前記プライマー-プローブ組成物または前記キットを用いて、cDNAをテンプレートとしてqPCRまたはデジタルPCR増幅を行う工程と、
(3)qPCRまたはデジタルPCR増幅結果に従って検出対象のex vivo試料のAKR1C3 RNA含有量を求める工程と、
を含む、AKR1C3 RNA含有量を検出する方法を提供する。
(1)検出対象のex vivo試料のRNAを抽出し、前記抽出したRNAを逆転写系に添加し、前記抽出したRNAを逆転写してcDNAを合成する工程と、
(2)前記プライマー-プローブ組成物または前記キットを用いて、cDNAをテンプレートとしてqPCRまたはデジタルPCR増幅を行う工程と、
(3)qPCRまたはデジタルPCR増幅結果に従って検出対象のex vivo試料のAKR1C3 RNA含有量を求める工程と、
を含む、AKR1C3 RNA含有量を検出する方法を提供する。
本発明の好ましい実施形態では、前記工程(1)において、前記抽出したRNAの濃度を検出し、好ましくは、Qubit RNA HSアッセイキットを使用して前記抽出したRNAの濃度を検出し、前記逆転写系が逆転写酵素を含み、好ましくは、前記抽出したRNAおよび逆転写酵素の質量対体積比がμg/μLの単位で(0.5~2):4であり、より好ましくは、前記抽出したRNAおよび逆転写酵素の質量対体積比が、μg/μLの単位で(1~1.8):4であり、さらにより好ましくは、前記抽出したRNAおよび逆転写酵素の質量対体積比がμg/μLの単位で2:4である。
本発明の好ましい実施形態において、前記工程(2)では、qPCR反応系において、前記群(i)~(ix)のいずれか1つから選択されるプライマー-プローブ組成物を、参照遺伝子のプライマー-プローブ組成物と混合し、
好ましくは、前記qPCR反応系において、AKR1C3上流プライマー、AKR1C3下流プライマーおよびAKR1C3プローブのモル比が(2~10):(2~10):3であり;
より好ましくは、前記qPCR反応系において、AKR1C3上流プライマー、AKR1C3下流プライマーおよびAKR1C3プローブのモル比が(3~7):(3~7):3であり、
さらにより好ましくは、前記qPCR反応系において、AKR1C3上流プライマー、AKR1C3下流プライマーおよびAKR1C3プローブのモル比が5:5:3であり、および/または
前記qPCR反応系において、
好ましくは、上流プライマーACTB-F1、下流プライマーACTB-R1およびプローブACTB-P1のモル比が(2~10):(2~10):3であり、
より好ましくは、上流プライマーACTB-F1、下流プライマーACTB-R1およびプローブACTB-P1のモル比が(3~7):(3~7):3であり、
さらにより好ましくは、上流プライマーACTB-F1、下流プライマーACTB-R1およびプローブACTB-P1のモル比が5:5:3であり、および/または
前記qPCR反応系において、
好ましくは、AKR1C3上流プライマー、AKR1C3下流プライマーおよびAKR1C3プローブの量がそれぞれ上流プライマーACTB-F1、下流プライマーACTB-R1およびプローブACTB-P1の量と同じである。
好ましくは、前記qPCR反応系において、AKR1C3上流プライマー、AKR1C3下流プライマーおよびAKR1C3プローブのモル比が(2~10):(2~10):3であり;
より好ましくは、前記qPCR反応系において、AKR1C3上流プライマー、AKR1C3下流プライマーおよびAKR1C3プローブのモル比が(3~7):(3~7):3であり、
さらにより好ましくは、前記qPCR反応系において、AKR1C3上流プライマー、AKR1C3下流プライマーおよびAKR1C3プローブのモル比が5:5:3であり、および/または
前記qPCR反応系において、
好ましくは、上流プライマーACTB-F1、下流プライマーACTB-R1およびプローブACTB-P1のモル比が(2~10):(2~10):3であり、
より好ましくは、上流プライマーACTB-F1、下流プライマーACTB-R1およびプローブACTB-P1のモル比が(3~7):(3~7):3であり、
さらにより好ましくは、上流プライマーACTB-F1、下流プライマーACTB-R1およびプローブACTB-P1のモル比が5:5:3であり、および/または
前記qPCR反応系において、
好ましくは、AKR1C3上流プライマー、AKR1C3下流プライマーおよびAKR1C3プローブの量がそれぞれ上流プライマーACTB-F1、下流プライマーACTB-R1およびプローブACTB-P1の量と同じである。
本発明の好ましい実施形態において、前記工程(2)では、前記qPCR反応系において、dUTP、UNG酵素、cDNAテンプレートおよびポリメラーゼ混合物も添加され、
好ましくは、前記ポリメラーゼ混合物の体積が前記qPCR反応系の総体積の(0.3~0.8)であり、
より好ましくは、前記ポリメラーゼ混合物の体積が前記qPCR反応系の総体積の0.5倍である。
好ましくは、前記ポリメラーゼ混合物の体積が前記qPCR反応系の総体積の(0.3~0.8)であり、
より好ましくは、前記ポリメラーゼ混合物の体積が前記qPCR反応系の総体積の0.5倍である。
本発明の好ましい実施形態において、前記工程(2)では、AKR1C3および参照遺伝子が、それぞれAKR1C3デジタルPCR検出システムおよび参照遺伝子デジタルPCR検出システムによって増幅され、
好ましくは、前記AKR1C3デジタルPCR検出システムにおいて、AKR1C3上流プライマー、AKR1C3下流プライマーおよびAKR1C3プローブのモル比が(5~15):(5~15):3であり、
より好ましくは、AKR1C3上流プライマー、AKR1C3下流プライマーおよびAKR1C3プローブのモル比が(8~14):(8~14):3であり、
さらにより好ましくは、AKR1C3上流プライマー、AKR1C3下流プライマーおよびAKR1C3プローブのモル比が12:12:3であり、および/または
前記参照遺伝子デジタルPCR検出システムにおいて、
好ましくは、上流プライマーACTB-F1、下流プライマーACTB-R1およびプローブACTB-P1のモル比が(5~15):(5~15):3であり、
より好ましくは、上流プライマーACTB-F1、下流プライマーACTB-R1およびプローブACTB-P1のモル比が(8~14):(8~14):3であり、
さらにより好ましくは、上流プライマーACTB-F1、下流プライマーACTB-R1およびプローブACTB-P1のモル比が12:12:3である。
好ましくは、前記AKR1C3デジタルPCR検出システムにおいて、AKR1C3上流プライマー、AKR1C3下流プライマーおよびAKR1C3プローブのモル比が(5~15):(5~15):3であり、
より好ましくは、AKR1C3上流プライマー、AKR1C3下流プライマーおよびAKR1C3プローブのモル比が(8~14):(8~14):3であり、
さらにより好ましくは、AKR1C3上流プライマー、AKR1C3下流プライマーおよびAKR1C3プローブのモル比が12:12:3であり、および/または
前記参照遺伝子デジタルPCR検出システムにおいて、
好ましくは、上流プライマーACTB-F1、下流プライマーACTB-R1およびプローブACTB-P1のモル比が(5~15):(5~15):3であり、
より好ましくは、上流プライマーACTB-F1、下流プライマーACTB-R1およびプローブACTB-P1のモル比が(8~14):(8~14):3であり、
さらにより好ましくは、上流プライマーACTB-F1、下流プライマーACTB-R1およびプローブACTB-P1のモル比が12:12:3である。
本発明の好ましい実施形態では、前記工程(3)において、qPCRまたはデジタルPCR増幅結果に従って検出対象のex vivo試料のAKR1C3 RNA含有量を求める工程が、
(A)qPCRまたはデジタルPCR増幅結果に従って検出対象のex vivo試料のAKR1C3および参照遺伝子のコピー数をそれぞれ求める工程と、
(B)AKR1C3コピー数/参照遺伝子コピー数の比を計算して、検出対象のex vivo試料のAKR1C3 RNA含有量を求める工程と、
を含む。
(A)qPCRまたはデジタルPCR増幅結果に従って検出対象のex vivo試料のAKR1C3および参照遺伝子のコピー数をそれぞれ求める工程と、
(B)AKR1C3コピー数/参照遺伝子コピー数の比を計算して、検出対象のex vivo試料のAKR1C3 RNA含有量を求める工程と、
を含む。
本発明の好ましい実施形態では、前記qPCR法を用いる場合、前記工程(A)はさらに、
(A1)AKR1C3のCt値および初期コピー数lg値の検量線、並びに参照遺伝子のCt値および初期コピー数lg値の検量線をそれぞれプロットする工程と、
(A2)前記検量線に従って、検出されたAKR1C3および参照遺伝子のCt値によってそれぞれ検出対象のex vivo試料のAKR1C3および参照遺伝子のコピー数を求める工程と、
を含む。
(A1)AKR1C3のCt値および初期コピー数lg値の検量線、並びに参照遺伝子のCt値および初期コピー数lg値の検量線をそれぞれプロットする工程と、
(A2)前記検量線に従って、検出されたAKR1C3および参照遺伝子のCt値によってそれぞれ検出対象のex vivo試料のAKR1C3および参照遺伝子のコピー数を求める工程と、
を含む。
本発明の好ましい実施形態では、前記方法を使用して、血液試料、骨髄試料または組織試料中のAKR1C3 RNA含有量を検出する。
同様の発明概念に基づき、本発明の第5の態様は、前記方法用いて、検出対象のex vivo試料のAKR1C3 RNA含有量を検出し、その後、前記検出対象のex vivo試料のAKR1C3 RNA含有量に従って、前記検出対象のex vivo試料のAKR1C3酵素の発現量を求めるAKR1C3酵素の発現量を検出する方法を提供する。
本発明の好ましい実施形態では、前記検出対象のex vivo試料中のAKR1C3 RNA含有量と、前記検出対象のex vivo試料中のAKR1C3酵素の発現量との間に線形相関がある。
特に定義しない限り、本明細書の一つまたは複数の実施例で使用される技術用語または科学用語は、本開示が属する分野の当業者によって理解される通常の意味を持つものとする。
以下の実施例における実験方法は、特に明記しない限り、全て従来の方法である。以下の実施例で使用される医薬品、試薬等の原料は特に明記しない限り、全て市販品である。
患者への薬剤の「投与」は、直接投与(医療専門家によって患者に投与してもよいし、自己投与でもよい)および/または間接投与(薬剤処方箋の作成でもよい)を指す。例えば、患者に薬剤を自己投与するよう指導したり、患者に薬剤処方箋を提供したりする医師は、患者に薬剤を投与することになる。
「がん」は浸潤によって局所的に広がり、潜在的に制限されない増殖を伴う転移によって全身的に広がり得る、白血病、リンパ腫、がんおよび他の悪性腫瘍(固形腫瘍を含む)を指す。がんとしては、例えば、副腎、骨、脳、乳房、気管支、結腸および/または直腸、胆嚢、頭頸部、腎臓、咽喉、肝臓、肺、神経組織、膵臓、前立腺、副甲状腺、皮膚、胃および甲状腺のがんが挙げられるが、これらに限定されない。その他、特定のがんの例としては、急性および慢性リンパ球性および顆粒球性腫瘍、腺がん、腺腫、基底細胞がん、低分化子宮頸部上皮および上皮内がん、ユーイング肉腫、類表皮がん、巨細胞腫、多形性神経膠芽腫、毛様細胞腫瘍、腸神経節細胞腫瘍、増殖性角膜神経腫瘍、膵島細胞がん、カポジ肉腫、平滑筋腫、白血病、リンパ腫、悪性カルチノイド、悪性メラノーマ、悪性高カルシウム血症、マルファノイド体質腫瘍、骨髄性上皮がん、転移性皮膚がん、粘膜神経腫、骨髄腫、菌状肉芽腫、神経芽腫、骨肉腫、骨原性肉腫およびその他の肉腫、卵巣腫瘍、褐色細胞腫、真性赤血球増加症、原発性脳腫瘍、小細胞肺がん、潰瘍型および乳頭型の扁平上皮がん、過形成、セミノーマ、軟部肉腫、網膜芽細胞腫、横紋筋肉腫、腎細胞腫瘍、局所皮膚病変、細網肉腫、およびウィルムス腫瘍が挙げられる。
「患者」および「個体」という用語は本明細書において互換的に使用することができ、がんの治療を必要とする哺乳動物を指す。一般に、患者はヒトである。一般に、患者はがんと診断されたヒトである。特定の例において、「患者」または「個体」は、非ヒト霊長類、イヌ、ネコ、ウサギ、ブタ、マウスまたはラットなどの薬剤および治療法のスクリーニング、特徴付け、および評価に使用される非ヒト哺乳動物であってもよい。
「プロドラッグ」は投与後に、少なくとも1つの特性に関して、代謝されるか、生物学的に活性化されたまたはより活性化された化合物(または薬剤)に変換される化合物を指す。プロドラッグは、薬剤と比較して、より活性が低くまたは不活性になるように化学的に修飾されるが、前記化学的修飾は、プロドラッグを投与した後に代謝または他の生物学的プロセスによって対応する薬剤を生成するものである。プロドラッグは活性薬剤と比較して、代謝安定性もしくは輸送特性を改変させたり、副作用もしくは毒性をより低くしたり、香味を改善することができる(例えば、参照によりその開示を本明細書に組み込む、参考文献「Nogrady,1985,Medicinal Chemistry A Biochemical Approach,Oxford University Press,New York,pages 388-392」を参照)。プロドラッグは、対応する薬剤以外の反応物質を用いて合成することができる。
「固形腫瘍」は骨、脳、肝臓、肺、リンパ節、膵臓、前立腺、皮膚および軟部組織(肉腫)における転移性腫瘍を含むが、これらに限定されない固形腫瘍を指す。
状態または患者の「治療」は、臨床結果を含む有益なまたは所望の結果を得るための工程をとることを指す。本発明の目的のために、有益なまたは所望の臨床結果には、がんの1つ以上の症状の緩和または改善、疾患の程度の軽減、疾患進行の遅延または鈍化;病状の緩和、寛解、または安定化;または他の有益な結果が含まれるが、これらに限定されない。がんの治療は、部分的反応や病状の安定である場合もある。
「腫瘍細胞」は任意の適切な種、例えば、マウス、イヌ、ネコ、ウマまたはヒトなどの哺乳動物の腫瘍細胞を指す。
薬剤の「治療有効量」はがん患者に投与した場合に、患者におけるがんの1つまたは複数の症状の、例えば、緩和、回復、寛解または排除といった意図される治療効果を発揮する薬剤の量を指す。治療効果は、必ずしも1回の用量の投与によって生じるわけではなく、一連の用量の投与後にのみ生じ得る。したがって、治療有効量は、1回以上の投与回数で投与してもよい。
光学活性化合物の記載において、接頭辞RおよびSは、そのキラル中心の周りの分子の絶対配置を表すために使用される。(+)および(-)は化合物の光学活性、すなわち、偏光面が光学活性化合物を通して回転する方向を表すために使用される。接頭辞(-)は化合物が左旋性であること、すなわち、化合物が偏光面の方向を左または反時計回りに回転させることを表す。接頭辞(+)は化合物が右旋性であること、すなわち、化合物が偏光面の方向を右または時計回りに回転させることを表す。ただし、光学的符号(+)および(-)は、分子のRおよびSの絶対配置とは無関係である。
化合物OBI-3424(AST-3424およびTH-3424ともいう)、OBI-3423およびOBI-2870の構造を、以下に示す。
式中、OBI-3424はS-光学異性体であり、OBI-3423はR-光学異性体であり、OBI-2870はOBI-3424とOBI-3423との1:1の比のラセミ混合物である。
以前の研究は化合物OBI-3424、OBI-3423およびOBI-2870が様々なヒトがん、特に、固形腫瘍および血液悪性腫瘍に対して良好な治療効果を有することを示している。固形腫瘍(肝臓がん、肝細胞がん(HCC)、非小細胞肺がん、メラノーマ、前立腺がん、乳がん、食道がん、腎臓がん、胃がん、大腸がん、脳腫瘍、膀胱がん、子宮頸がん、卵巣がん、頭頸部がん、子宮内膜がん、膵臓がん、肉腫様がんおよび直腸がんなどを含む)に対する化合物OBI-3424の治療効果は中国特許出願公開第108290911号明細書に記載されている。血液悪性腫瘍(B系急性リンパ芽球性白血病(B-ALL)およびT系急性リンパ芽球性白血病(T-ALL)を含む)に対する化合物OBI-3424の治療効果は、国際公開第2019/062919号に記載されている。
AKR1C3は、多くの種類のがん、特に肝臓がん、胃がん、腎臓がん、CRPCおよび非小細胞肺がんにおいてタンパク質量で過剰発現される。腫瘍においてAKR1C3が高発現をすることから、化合物OBI-3424は腫瘍において特異的に活性化するように設計されるが、AKR1C3の発現が低い正常細胞において活性化できず腫瘍特異的標的化を達成できない。OBI-3424は、AKR1C3によって選択的に活性化される非常に強力なDNAアルキル化プロドラッグとして開発されている。NADPHの存在下で、OBI-3424は、AKR1C3からOBI-2660に自発的に加水分解される中間体に還元される。OBI-2660はチオTEPA(N,N’,N’’-トリエチレンチオホスホラミド)に類似したDNAジアルキル化剤であり、これはグアニンのN7(またはO6)位でDNA架橋をもたらし、その後、以下に示すように細胞死をもたらす。
本出願人が行ったさらなる研究により、化合物OBI-3424の活性化がAKR1C3依存的であり、その細胞毒性および抗腫瘍効果がAKR1C3タンパク質の発現量と高い相関関係にあることが確認されている。化合物OBI-3424は様々な種類のヒトがんにおいてex vivoでのAKR1C3依存的細胞毒性およびin vivoでの抗腫瘍活性を示しており、このことは、異なる種類のがんの治療に使用可能な抗がん剤としての化合物OBI-3424のさらなる開発を支持する。AKR1C3をバイオマーカーとして使用してがん患者の状態を分析し、さらに患者が治療のために化合物OBI-3424を選択するよう導く。
本出願の実施例1では、固形腫瘍中のAKR1C3酵素およびAKR1C3 RNA含有量ががん細胞上の化合物OBI-3424のIC50価の数学的変換後の量と線形的に相関し、線形相関係数が十分に高いことを確認した。実施例2および3では、血液腫瘍中のAKR1C3酵素およびAKR1C3 RNA含有量ががん細胞上の化合物OBI-3424のIC50価の数学的変換後の量と線形的に相関し、線形相関係数が十分に高いことを確認した。患者に対する薬剤の治療効果は、IC50値との関連によってのみ直接的に確認することができることは当業者に周知である。理論的および実際には、IC50値が低いほど、患者に対する薬剤の有効性はより良好である。実施例1~3の全ての実験データにおいて、客観的に測定してIC50値を相関させることができる関連するバイオメトリック値を検出し、その後、特定のがん患者における薬剤の有効性を予測し、標的薬剤送達を達成した(実際には特定の患者の腫瘍組織を直接採取し、がん細胞生存の条件下でIC50値を検出することが最良である。これは最良で最も直観的かつ正確であるが、実際には実行可能ではなく、したがって、客観的に測定することができる関連するバイオメトリック値のみを検出して、IC50値を相関させることができる)。広範囲にわたる検出の後、本出願は、固形腫瘍および血液腫瘍中のAKR1C3酵素およびAKR1C3 RNA含有量ががん細胞上の化合物OBI-3424のIC50値と線形的に相関するだけでなく、線形相関係数も十分に高いことを確認した。これは、固形腫瘍および血液腫瘍中のAKR1C3酵素およびAKR1C3 RNA含有量ががん細胞上の化合物OBI-3424のIC50値と高度に相関することを十分に実証している。したがって、実際の適用において、患者のex vivo試料のAKR1C3酵素含有量およびAKR1C3 RNA含有量を検出することができ、その後、前記検出結果に従って、化合物OBI-3424を治療のために患者に投与することができる。
従来技術では、通常、ウェスタンブロッティングまたは免疫化学染色を使用してAKR1C3酵素含有量を検出するが、従来技術ではAKR1C3 RNA含有量を検出するための対応する検出方法はない。対応するアッセイを用いてAKR1C3 RNA含有量を評価することができると仮定すると、AKR1C3 RNA含有量がより高く、プロドラッグに最も反応する可能性が高い患者に、より良好ながん治療効果を達成するために化合物OBI-3424を投与するように選択することができる。
上記の目的に基づき、本発明はリアルタイム蛍光定量PCR技術(qPCR)に基づき、RNA逆転写反応、ポリメラーゼ連鎖反応、およびTaqmanプローブ技術を採用してAKR1C3遺伝子の発現を検出し、自家調製検査法(LDT)システムに適用可能なヒトAKR1C3遺伝子発現の方法および対応するキットを確立し、最終的にそれらを臨床試験試料コンパニオン診断の薬剤検出に使用することができる。
プライマーとプローブを設計するための基本原理は次の通りである。(1)プライマー-プローブの長さ:各プライマーの長さは15~30塩基である。(2)プライマー-プローブにおけるGC%は30~80%の範囲である必要があり、プライマーのTm値は55~60℃の範囲である。(3)プライマー-プローブ自体とプライマー間の3’末端との塩基対合は、できるだけ避けるべきである。(4)プライマー-プローブ自体とプライマー間の6つ以上の連続した塩基対は、できるだけ避けるべきである。(5)上流プライマーおよび下流プライマーによって増幅される標的断片の長さは50~180bpの範囲であり、プローブは上流プライマーと下流プライマーの間で、できるだけ上流プライマーの近くに位置し、プローブの5’末端でのグアニンの使用は避けるべきである。プローブのアニーリング温度が低すぎる場合、LNAプローブまたはMGBプローブの設計に考慮する。(6)選択されたプライマーおよびプローブは、AKR1C3遺伝子の発現を特異的に検出することができるAKR1C3遺伝子の保存領域において設計すること。
技術的原理:RNA逆転写反応、ポリメラーゼ連鎖反応およびTaqmanプローブ技術を使用して、AKR1C3遺伝子発現を指向する特異的プライマーおよびプローブを設計する。標的配列は特異的プライマーを用いたPCRにより増幅され、テンプレートに結合したTaqmanプローブはTaq酵素(5’→3’エキソヌクレアーゼ活性)により切断され、レポーターはクエンチャーから分離され、蛍光信号を生成し蓄積する。リアルタイム増幅曲線は蛍光信号と増幅サイクル数との関係に従って求めることができ、その後、AKR1C3 RNAの発現量を検出することができる。
本発明は、AKR1C3の3つの標的領域(それぞれエクソン2~3、エクソン4~5およびエクソン5~6)の9対のプライマーおよびプローブを設計する。プライマー-プローブの位置情報を図1に示す。Beacon Designer 8.12ソフトウェアを使用してプライマー-プローブの設計の基本原理と一致するプライマー品質の評価を支援し、NCBIデータベースにおいてブラストツールを使用してプライマー-プローブの各対が共通のSNP部位なしにヒト遺伝子配列を特異的に増幅することを確実にする。
本発明の第1の態様は、
(i)それらのヌクレオチド配列がそれぞれ配列番号1、配列番号2および配列番号3で示される上流プライマーAKR1C3-F1、下流プライマーAKR1C3-R1およびプローブAKR1C3-P1と、
(ii)それらのヌクレオチド配列がそれぞれ配列番号4、配列番号5および配列番号3で示される上流プライマーAKR1C3-F2、下流プライマーAKR1C3-R2およびプローブAKR1C3-P1と、
(iii)それらのヌクレオチド配列がそれぞれ配列番号4、配列番号6および配列番号3で示される上流プライマーAKR1C3-F2、下流プライマーAKR1C3-R6およびプローブAKR1C3-P1と、
(iv)それらのヌクレオチド配列がそれぞれ配列番号7、配列番号5および配列番号3で示される上流プライマーAKR1C3-F6、下流プライマーAKR1C3-R2およびプローブAKR1C3-P1と、
(v)それらのヌクレオチド配列がそれぞれ配列番号7、配列番号6および配列番号3で示される上流プライマーAKR1C3-F6、下流プライマーAKR1C3-R6およびプローブAKR1C3-P1と、
(vi)それらのヌクレオチド配列がそれぞれ配列番号8、配列番号9および配列番号10で示される上流プライマーAKR1C3-F5、下流プライマーAKR1C3-R5およびプローブAKR1C3-P2と、
(vii)それらのヌクレオチド配列がそれぞれ配列番号11、配列番号12および配列番号3で示される上流プライマーAKR1C3-F3、下流プライマーAKR1C3-R3およびプローブAKR1C3-P1と、
(viii)それらのヌクレオチド配列がそれぞれ配列番号13、配列番号12および配列番号10で示される上流プライマーAKR1C3-F4、下流プライマーAKR1C3-R3およびプローブAKR1C3-P2と、
(ix)それらのヌクレオチド配列がそれぞれ配列番号14、配列番号15、および配列番号16で示される上流プライマーAKR1C3-F7、下流プライマーAKR1C3-R7、およびプローブAKR1C3-P3
の群のいずれか1つから選択されるプライマー-プローブ組成物を提供する。
(i)それらのヌクレオチド配列がそれぞれ配列番号1、配列番号2および配列番号3で示される上流プライマーAKR1C3-F1、下流プライマーAKR1C3-R1およびプローブAKR1C3-P1と、
(ii)それらのヌクレオチド配列がそれぞれ配列番号4、配列番号5および配列番号3で示される上流プライマーAKR1C3-F2、下流プライマーAKR1C3-R2およびプローブAKR1C3-P1と、
(iii)それらのヌクレオチド配列がそれぞれ配列番号4、配列番号6および配列番号3で示される上流プライマーAKR1C3-F2、下流プライマーAKR1C3-R6およびプローブAKR1C3-P1と、
(iv)それらのヌクレオチド配列がそれぞれ配列番号7、配列番号5および配列番号3で示される上流プライマーAKR1C3-F6、下流プライマーAKR1C3-R2およびプローブAKR1C3-P1と、
(v)それらのヌクレオチド配列がそれぞれ配列番号7、配列番号6および配列番号3で示される上流プライマーAKR1C3-F6、下流プライマーAKR1C3-R6およびプローブAKR1C3-P1と、
(vi)それらのヌクレオチド配列がそれぞれ配列番号8、配列番号9および配列番号10で示される上流プライマーAKR1C3-F5、下流プライマーAKR1C3-R5およびプローブAKR1C3-P2と、
(vii)それらのヌクレオチド配列がそれぞれ配列番号11、配列番号12および配列番号3で示される上流プライマーAKR1C3-F3、下流プライマーAKR1C3-R3およびプローブAKR1C3-P1と、
(viii)それらのヌクレオチド配列がそれぞれ配列番号13、配列番号12および配列番号10で示される上流プライマーAKR1C3-F4、下流プライマーAKR1C3-R3およびプローブAKR1C3-P2と、
(ix)それらのヌクレオチド配列がそれぞれ配列番号14、配列番号15、および配列番号16で示される上流プライマーAKR1C3-F7、下流プライマーAKR1C3-R7、およびプローブAKR1C3-P3
の群のいずれか1つから選択されるプライマー-プローブ組成物を提供する。
本発明は、上記9群のプライマー-プローブ組成物、ならびに9群のプライマー-プローブ組成物から選択された群(iii)、(iv)および(v)を、増幅率および特異性に応じて、候補プライマー-プローブ組成物として使用することによって、AKR1C3の増幅を行った。最良のプライマー-プローブ組成物を決定するために、群(iii)、(iv)および(v)それぞれからのプライマー-プローブ組成物を使用することによって、異なる試料においてさらなるAKR1C3増幅を行った。増幅率に応じて、群(iv)のプライマー-プローブ組成物(上流プライマーAKR1C3-F6、下流プライマーAKR1C3-R2およびプローブAKR1C3-P1)を、最終的に、本発明の最良のプライマー-プローブ組成物として決定した。
本発明の9群のプライマー-プローブ組成物は、qPCR法によるAKR1C3 RNA含有量の検出のためだけでなく、デジタルPCR法によるAKR1C3 RNA含有量の検出のためにも使用することができる。qPCR方法およびデジタルPCR方法によるAKR1C3 RNA含有量の検出の工程を、以下に詳細に記載する。
本発明の好ましい実施形態では、プローブAKR1C3-P1、AKR1C3-P2およびAKR1C3-P3の5’末端レポーターはFAMであり、プローブAKR1C3-P1、AKR1C3-P2およびAKR1C3-P3の3’末端クエンチャーはMGBである。
本発明の実施に好ましいプローブは、TaqManシステムに従って標識されたプローブである。TaqManシステムは、Life Technologies社から入手可能である。TaqManシステムによれば、増幅された標的DNAにハイブリダイズするように特異的に設計されたオリゴヌクレオチドプローブは、レポーターの5’末端およびクエンチャーの3’末端に共有結合される。TaqManシステムで使用する適切なレポーターとしては、例えば、6-カルボキシフルオレセイン(FAM)またはテトラクロロフルオレセイン(TET)が挙げられる。典型的なクエンチャーは、副溝バインダー(MGB)である。このTaqManシステムの原理はクエンチャーとレポーターの位置がプローブ上で互いに非常に近い限り、クエンチャーがレポーターの蛍光を阻害することである。オリゴヌクレオチドプローブがqPCR増幅中に標的DNAにハイブリダイズすると、酵素がオリゴヌクレオチドプライマーを標的DNAに対応するDNAに沿って伸長させるので、Taqポリメラーゼによって分解される。この分解によってレポーターおよびクエンチャーは放出され、クエンチャーはレポーターに非常に近くなくなるため、レポーターは、qPCR装置(すなわち、サーマルサイクラー)に一般的に組み込まれる適切なツールによって検出および測定することができる蛍光を発光することがでる。
同様の発明概念に基づいて、本発明の第2の態様は、上記のプライマー-プローブ組成物を含むキットを提供する。
本発明の好ましい実施形態では、前記キットは、さらに、参照遺伝子のプライマー-プローブ組成物を含み、好ましくは、前記参照遺伝子のプライマー-プローブ組成物は、それらのヌクレオチド配列がそれぞれ配列番号17、配列番号18および配列番号19で示される上流プライマーACTB-F1、下流プライマーACTB-R1およびプローブACTB-P1を含む。
qPCR技術を使用して遺伝子の発現量を測定する場合、標的遺伝子の絶対発現量が直接測定されることはあまりないが、標的遺伝子および参照遺伝子の発現量はそれぞれ測定される。具体的には、標準となる参照遺伝子の発現量を収集して標的遺伝子の相対発現量を測定し、試料間の相対発現量を比較する。相対定量法を使用して遺伝子の発現量を測定する場合、qPCRによって求められるCt値は、線形関係ではなく、指数関数的関係である。したがって、t検定や分散分析(ANOVA)方法など、データの正規分布を必要とする統計解析手方法には、Ct値を直接用いることはできない。そのため、統計解析を行う前に、まず元のCt値を2-Ctに変換し、データを線形関係にする必要がある。相対定量法でデータを求めた後、データ解析には比較CT法(2-ΔΔCT法)が多く用いられる。この方法は以下の2つの仮定に基づく。(1)増幅率が100%、すなわち、各PCRサイクルにおける生成物の量が2倍になるが、増幅率の検証によって解決することができる。(2)試料の装填量の誤差を補正するための適切な参照遺伝子が存在する。倍率変化=2-ΔΔCtを計算する式によると、ΔΔCt=処理群の(標的遺伝子のCt-参照遺伝子のCt)-対照群の(標的遺伝子のCt-参照遺伝子のCt)である。この計算式によれば、相対定量法では、参照遺伝子のCt値がなければ、標的遺伝子の相対発現を計算することができず、参照遺伝子が非常に重要な役割を果たしていることが示唆される。
参照遺伝子は、その発現量が研究条件に影響されず複数の試料の間で一貫して発現され得る既知の参照遺伝子を指し、この遺伝子の発現量を使用して初期材料の使用量を高確度で定量することができる。ハウスキーピング遺伝子の発現量は環境因子の影響を受けにくく、生物のほとんど全ての組織および様々な成長段階において連続的に発現され得るので、ハウスキーピング遺伝子は通常、実験において参照遺伝子として使用される。
参考文献(DONG Enni、LIANG Qing,LI Li,et al.、「リアルタイム定量PCRにおける参照遺伝子の選択」[J].China Animal Industry,49(11):92-96).DOI:10.3969/J.issn.0258-7033.2013.11.025)および参考文献(ZHAO Wen-Jing,XU Jie,BAO Qiuhua,et al.、「リアルタイム定量PCR用の参照遺伝子の選択」[J].Microbiology China,2010(12):1825-1829.DOI:CNKI:SUN:WSWT.0.2010-12-019)によると、q-PCRで使用した参照遺伝子は以下の表の通りである。
参照遺伝子に関しては、4種類の参照遺伝子(HPRT1(ヒポキサンチンホスホリボシルトランスフェラーゼ)、GAP(グリセルアルデヒド-3-リン酸デヒドロゲナーゼ)、ACTB(β-アクチンとしても知られる)およびGOLGA1(ゴルジタンパク質、特にゴルジ自己抗原A1))を本発明においてスクリーニングした。4種類の参照遺伝子(表1に示す)のそれぞれに対応するプライマー-プローブ組成物を使用し、細胞株CCRF-CEMで検出して、蛍光強度および増幅を評価した。異なる試料(健康な血液試料および白血病患者の骨髄試料を含む)および発現量が異なる細胞株(AKR1C3発現が高い細胞株およびAKR1C3発現が低い細胞株を含む)をさらに検出して、発現安定性を検証し、発現量が高い試料および細胞株と発現量が低い試料および細胞株を区別することができるかどうかを検証した。検出された結果から、基準として他の3つの参照遺伝子を使用する場合と比較して、基準としてACTBを使用することにより発現量が高い細胞株RPMI8226およびCCRF-CEMと発現量が低い細胞株Jurkatとを区別しやすいことがわかった。白血病患者の骨髄RNA試料ではAKR1C3の発現量が高かったが、健常者の値は比較的低量のままであった。増幅曲線の結果に基づいて、ACTBを参照遺伝子として選択した。したがって、上記キットにおける参照遺伝子のプライマー-プローブ組成物は、上流プライマーACTB-F1、下流プライマーACTB-R1およびプローブACTB-P1を含む。
本発明の好ましい実施形態では、プローブACTB-P1の5’末端レポーターがVIC(緑色蛍光タンパク質)であり、プローブACTB-P1の3’末端クエンチャーがBHQ1(ブラックホールクエンチャー1)である。
スクリーニング後に最終的に決定された最良のAKR1C3プライマー-プローブ組成物および基準ACTBプライマー-プローブ組成物を表1に示す。
参考文献1:Wu,X.,Blackburn,P.,Tschumper,R.et al.、「多発性骨髄腫細胞における後天性突然変異の機能を分析するツールとしてのTALENが介在する遺伝子調整」Blood Cancer Journal 4,e210(2014)https://doi.org/10.1038/bcj.2014.32に開示されている対応する核酸配列。
参考文献2:国際公開第2018/123764号に開示されているHPRT1核酸配列。
参考文献3:Werner Kempf,Marshall E.Kadin,Ann M.Dvorak,Carol C.Lord,Gunter Burg,Norman L.Letvin,Igor J.Koralnik、「皮膚のCD30陽性リンパ増殖性疾患では、内因性レトロウイルス要素は検出されるが、外因性レトロウイルス要素は検出されない」Carcinogenesis,Volume 24,Issue 2,February 2003,Pages 301-306,https://doi.org/10.1093/carcin/24.2.301に開示されている対応する核酸配列。
参考文献4:Stecker C,Johann A,Herzberg C,Averhoff B,Gottschalk G.、「ロドコッカス・エリスロポリスBD2の210キロベースの線状プラスミドの完全なヌクレオチド配列と遺伝子構成」J Bacteriol.2003;185(17):5269-5274.doi:10.1128/jb.185.17.5269-5274.2003に開示されている対応する核酸配列。
参考文献2:国際公開第2018/123764号に開示されているHPRT1核酸配列。
参考文献3:Werner Kempf,Marshall E.Kadin,Ann M.Dvorak,Carol C.Lord,Gunter Burg,Norman L.Letvin,Igor J.Koralnik、「皮膚のCD30陽性リンパ増殖性疾患では、内因性レトロウイルス要素は検出されるが、外因性レトロウイルス要素は検出されない」Carcinogenesis,Volume 24,Issue 2,February 2003,Pages 301-306,https://doi.org/10.1093/carcin/24.2.301に開示されている対応する核酸配列。
参考文献4:Stecker C,Johann A,Herzberg C,Averhoff B,Gottschalk G.、「ロドコッカス・エリスロポリスBD2の210キロベースの線状プラスミドの完全なヌクレオチド配列と遺伝子構成」J Bacteriol.2003;185(17):5269-5274.doi:10.1128/jb.185.17.5269-5274.2003に開示されている対応する核酸配列。
出典に記載されていない全ての塩基配列は、新たな塩基配列またはキットのために新たに開発された、もしくは、選択された塩基配列であった。
本発明の好ましい実施形態では、前記キットは、さらに、ポリメラーゼ混合物を含み、
前記ポリメラーゼ混合物は、DNAポリメラーゼ、MgCl2、緩衝液およびdNTPを主に含み、
好ましくは、前記ポリメラーゼ混合物は、研究室で長年使用されており、増幅率が良いことが反復検証されているKAPA PROBE FAST RT-PCR Master Mix(2×)を選択する。
前記ポリメラーゼ混合物は、DNAポリメラーゼ、MgCl2、緩衝液およびdNTPを主に含み、
好ましくは、前記ポリメラーゼ混合物は、研究室で長年使用されており、増幅率が良いことが反復検証されているKAPA PROBE FAST RT-PCR Master Mix(2×)を選択する。
本発明の好ましい実施形態では、前記キットは、さらに、逆転写酵素混合物を含み、好ましくは、前記逆転写酵素混合物がSuperscript VILO MARSTER MIXである。
各PCR反応は、いずれも陽性対照および陰性対照(NC、ヌクレアーゼを含まない水)と共に検出して分析しなければならない。本発明の好ましい実施形態では、前記キットは、陰性対照および陽性対照をさらに含み、好ましくは、前記陰性対照がヌクレアーゼを含まない水であり、および/または、好ましくは、前記陽性対照がコピー数が既知の参照である。
前記キットはqPCRを実施するために必要な要素、例えば、当業者に公知の試薬をさらに含んでもよい。プライマー対およびプローブに加えて、前記キットは、さらにqPCR反応において使用される1つ以上の酵素(Taqポリメラーゼ)または試薬を含んでもよい。前記酵素は、凍結乾燥形態または適切な緩衝液中に存在することができる。加えて、前記キットは、例えば、緩衝液、抽出試薬、酵素、ピペット、プレート、核酸、濾紙、ゲル材料、転写材料、オートラジオグラフィー装置、説明書(記録関連操作方法)などのqPCRを実施するために必要な全ての追加の要素を含んでもよい。
同様の発明概念に基づいて、本発明の第3の態様は、がん治療薬の調製における、前記プライマー-プローブ組成物またはキットの使用を提供する。
本発明の好ましい実施形態では、患者のex vivo試料中のAKR1C3 RNA含有量を、前記プライマー-プローブ組成物または前記キットを用いて求め、AKR1C3 RNA含有量が所定の含有量以上の患者に、AKR1C3活性化抗がん剤を投与する。
したがって、本発明は、
上記のようなプライマー-プローブ組成物またはキットを用いて、患者のex vivo試料中のAKR1C3 RNA含有量を求める工程と、
AKR1C3 RNA含有量が所定の含有量以上の患者にAKR1C3活性化抗がん剤を投与する、好ましくは、治療有効量の化合物OBI-3424、OBI-3423およびOBI-2870を患者に投与する工程と
を含むがん患者を治療する方法を提供する。
上記のようなプライマー-プローブ組成物またはキットを用いて、患者のex vivo試料中のAKR1C3 RNA含有量を求める工程と、
AKR1C3 RNA含有量が所定の含有量以上の患者にAKR1C3活性化抗がん剤を投与する、好ましくは、治療有効量の化合物OBI-3424、OBI-3423およびOBI-2870を患者に投与する工程と
を含むがん患者を治療する方法を提供する。
本発明の好ましい実施形態では、前記AKR1C3 RNA含有量をAKR1C3コピー数/参照遺伝子コピー数の比に従って求め、例えば、AKR1C3コピー数/ACTBコピー数の比を計算し、AKR1C3コピー数/ACTBコピー数の比がXより大きい場合、AKR1C3の発現が高いと判定し、患者に治療有効量の化合物OBI-3424、OBI-3423およびOBI-2870を与え、AKR1C3コピー数/ACTBコピー数の比がX以下である場合、AKR1C3の発現が低いと判定し、患者に治療有効量の化合物OBI-3424、OBI-3423およびOBI-2870を与えず、他のがん薬剤を与えることができる。
所定の含有量Xの値は、多数の試料を検出することによって決定する必要がある。多数の臨床試験試料および統計的方法によって、本発明者らは最終的に、前記所定の含有量Xを0.0001~1、より好ましくは、前記所定の含有量Xを0.00011~0.5、さらにより好ましくは、前記所定の含有量Xを0.00013~0.05、特に好ましくは前記所定の含有量Xを0.00014~0.015と決定した。例えば、前記所定の含有量Xは0.0001~0.0005、0.0001~0.001、0.0001~0.005、0.0001~0.01、0.0001~0.05、0.0001~0.1、0.0001~0.5、0.0001~0.9、0.00011~0.0005、0.00011~0.001、0.00011~0.005、0.00011~0.01、0.00011~0.05、0.00011~0.1、0.00011~0.5、0.00011~1、0.00013~0.0005、0.00013~0.001、0.00013~0.01、0.00013~0.05、0.00013~0.1、0.00013~0.5、0.00013~1、0.0005~0.001、0.0005~0.005、0.0005~0.01、0.0005~0.05、0.0005~0.1、0.0005~0.5、0.0005~1、0.00091~0.001、0.00091~0.05、0.00091~0.1、0.00091~0.5、0.00091~1、0.001~0.005、0.001~0.01、0.001~0.05、0.001~0.1、0.001~0.5、0.001~1、0.005~0.01、0.005~0.05、0.005~0.1、0.005~0.5、0.005~1、0.01~0.05、0.01~0.1、0.01~0.5、0.01~1、0.05~0.1、0.05~0.5または0.05~1であり、より好ましくは前記所定の含有量Xは0.0001、0.00011、0.00012、0.00013、0.00014、0.00015、0.000156、0.00016、0.000163、0.000165、0.00017、0.000177、0.00018、0.000181、0.00019、0.000195、0.0002、0.000201、0.000216、0.000221、0.00023、0.000239、0.00025、0.00029、0.0003、0.00035、0.0004、0.00045、0.0005、0.00054、0.0006、0.00065、0.0007、0.00075、0.0008、0.00085、0.0009、0.00095、0.001、0.0015、0.00177、0.002、0.00238、0.0025、0.00266、0.00296、0.003、0.00315、0.0035、0.004、0.0045、0.005、0.0055、0.006、0.0065、0.00679、0.007、0.00710、0.0075、0.00778、0.00791、0.008、0.0085、0.009、0.00939、0.0095、0.01、0.011、0.012、0.01207、0.013、0.01365、0.014、0.015、0.016、0.017、0.018、0.019、0.02、0.025、0.03、0.035、0.04、0.045、0.05、0.055、0.06、0.065、0.07、0.075、0.08、0.085、0.09、0.095、0.1、0.15、0.2、0.25、0.3、0.35、0.4、0.45、0.5、0.55、0.6、0.65、0.7、0.75、0.8、0.85、0.9、0.95または1である。
同様の発明概念に基づいて、本発明の第4の態様は、
(1)検出対象のex vivo試料のRNAを抽出し、前記抽出したRNAを逆転写系に添加し、前記抽出したRNAを逆転写してcDNAを合成する工程と、
(2)上記のプライマー-プローブ組成物またはキットを用いて、cDNAをテンプレートとしてqPCRまたはデジタルPCR増幅を行う工程と、
(3)qPCRまたはデジタルPCR増幅結果に従って検出対象のex vivo試料のAKR1C3 RNA含有量を求める工程と、
を含む、AKR1C3 RNA含有量を検出する方法を提供する。
(1)検出対象のex vivo試料のRNAを抽出し、前記抽出したRNAを逆転写系に添加し、前記抽出したRNAを逆転写してcDNAを合成する工程と、
(2)上記のプライマー-プローブ組成物またはキットを用いて、cDNAをテンプレートとしてqPCRまたはデジタルPCR増幅を行う工程と、
(3)qPCRまたはデジタルPCR増幅結果に従って検出対象のex vivo試料のAKR1C3 RNA含有量を求める工程と、
を含む、AKR1C3 RNA含有量を検出する方法を提供する。
本発明のAKR1C3 RNA含有量を検出する方法の方法論的原理は次の通りである。まず、試料RNAをcDNAに逆転写し、その後、特異的プライマーおよびプローブによってcDNAを増幅する。AKR1C3遺伝子および参照遺伝子はそれぞれ、FAMおよびVIC信号によって示し、末梢血RNA試料中のAKR1C3遺伝子の定量的発現量は試料およびQC(quality control)生成物によって計算する。同時に、AKR1C3反応溶液中のVIC信号を用いて、試料の品質をモニターする。
本発明では、qPCRおよびデジタルPCRの2つの方法を用いて、十分な試料の条件下で比較実験を同時に実施する。同じプライマー-プローブセットをデジタルPCRおよびqPCRに使用する。まず、qPCRの温度勾配を用いてプライマー-プローブを最適化し、定量的参照物質用のデジタルPCRプラットフォームおよび比較方法のために最も適切な温度およびプライマー-プローブ組成物を選択する。
デジタルPCRの検出プロセスは、主に2つの部分、すなわちPCR増幅および蛍光信号解析を含む。PCR反応の前に、試料を数万単位(反応チャンバー)に分割し、各単位に単一のDNA分子のみが存在するようにする。デジタルPCRの増幅手順および増幅段階のシステムは基本的には通常のPCRと同じであるが、従来のqPCR法とは異なり、デジタルPCRは定量分析に直接計数法を採用する。すなわち、PCR増幅の終了後に、蛍光信号(生成物)が存在する場合には1とマークし、蛍光信号(生成物)が存在しない場合には0としてマークする。蛍光信号を有する反応単位は、標的分子の少なくとも1つのコピーを含む。理論的には、試料中の標的DNAの濃度が非常に低い場合、蛍光信号を有する反応単位の数は標的DNA分子のコピー数に等しい。しかしながら、通常の状況下では、デジタルPCRの反応単位がポアソン分布によって計算できる2つ以上の標的分子を含有することもある。
上記の式において、λは各反応単位に含まれる標的DNA分子の平均コピー数(濃度)であり、pは、特定のλ条件下における各反応単位に含まれる標的DNA分子のkコピーの確率である。λは試料溶液の希釈係数mによって決定され、λ=cmであり、ここで、cは、試料の元のコピー数(濃度)である。k=0(標的DNA分子なし)の場合、上記式はp=e-λ=e-cmとして簡略化することができ、pは反応単位の総数に対する蛍光信号なしの反応単位の数の比率、すなわち、以下の式で表される。
式中、nは反応単位の総数であり、fは蛍光信号を有する反応単位の数である。上記の式の両辺の対数(ln)を取って、
を求める。
試料の初期コピー数(濃度)は、デジタルPCRにおける反応単位の総数および蛍光信号を有する単位の数、ならびに試料の希釈係数から求めることができる。デジタルPCRの定量的方法は、増幅曲線の環状閾値に依存しないため、増幅率に影響されず、検量線を使用する必要がない。高確度で再現性が良いため、絶対定量分析が可能である。
本発明において、デジタルPCRの特異的反応系はqPCRの特異的反応系とは次の点で異なる。qPCR反応系では、群(i)~(ix)から選択されるプライマー-プローブ組成物の群が参照遺伝子ACTBのプライマー-プローブ組成物と混合される。一方、デジタルPCR反応系では、試料および細胞株におけるAKR1C3およびACTBの発現量の差が大きいことから、Ctの最大差が10Ct値に達し得る。したがって、VICのコピー数は、デジタルPCR検出中のFAMのコピー数よりもはるかに大きい可能性がある。そこで、群(i)~(ix)から選択されるプライマー-プローブ組成物の群は参照遺伝子ACTBのプライマー-プローブ組成物と混合されないが、AKR1C3デジタルPCR検出システムおよび参照遺伝子デジタルPCR検出システムはそれぞれ、AKR1C3および参照遺伝子の増幅のために使用される。
PCR増幅結果は、反応系の様々な因子(プライマー濃度、プローブ濃度などを含む)および増幅手順の変化の影響を受ける。最良の増幅率および最少の非特異的産物を得るために、本出願は、数年の研究および開発経験に基づいて、デジタルPCRおよびqPCRの反応系および増幅手順を決定する。プローブ-プライマーの選択と組み合わせて、検量線の相関係数を確実に0.98以上とし、E値(増幅率)は85%~110%とする。
本発明の好ましい実施形態では、前記工程(3)において、qPCRまたはデジタルPCR増幅結果により、検出対象のex vivo試料のAKR1C3 RNA含有量を求める工程が、
(A)qPCRまたはデジタルPCR増幅結果により、検出対象のex vivo試料のAKR1C3および参照遺伝子のコピー数をそれぞれ求める工程と、
(B)AKR1C3コピー数/参照遺伝子コピー数の比を計算して、検出対象のex vivo試料のAKR1C3 RNA含有量を求める工程と
を含む。
(A)qPCRまたはデジタルPCR増幅結果により、検出対象のex vivo試料のAKR1C3および参照遺伝子のコピー数をそれぞれ求める工程と、
(B)AKR1C3コピー数/参照遺伝子コピー数の比を計算して、検出対象のex vivo試料のAKR1C3 RNA含有量を求める工程と
を含む。
前記qPCR法を用いる場合、前記工程(A)はさらに
(A1)AKR1C3のCt値および初期コピー数lg値の検量線、並びに参照遺伝子のCt値および初期コピー数lg値の検量線をそれぞれプロットする工程と、
(A2)前記検量線により、検出されたAKR1C3および参照遺伝子のCt値によって検出対象のex vivo試料のAKR1C3および参照遺伝子のコピー数をそれぞれ求める工程(これは、ソフトウェアによって自動的に計算することができる)と
を含む。
(A1)AKR1C3のCt値および初期コピー数lg値の検量線、並びに参照遺伝子のCt値および初期コピー数lg値の検量線をそれぞれプロットする工程と、
(A2)前記検量線により、検出されたAKR1C3および参照遺伝子のCt値によって検出対象のex vivo試料のAKR1C3および参照遺伝子のコピー数をそれぞれ求める工程(これは、ソフトウェアによって自動的に計算することができる)と
を含む。
デジタルPCRとqPCRとのその他の違いは、qPCRは検量線に従ってAKR1C3のコピー数と検出対象のex vivo試料の参照遺伝子を取得するのに対し、デジタルPCRは検量線を描くことなく増幅結果に従って検出対象のex vivo試料のAKR1C3と参照遺伝子のコピー数を直接取得できることである。
標的遺伝子AKR1C3のCt値と参照遺伝子のCt値を説明する。標的遺伝子AKR1C3のCt値は、標的遺伝子AKR1C3の増幅信号(FAM信号)に対応するCt値である。参照遺伝子のCt値は、参照遺伝子の増幅信号(VIC信号)に対応するCt値である。FAMおよびVICの閾値は、指数増幅段階中に設定される。
本発明の好ましい実施形態では、前記方法を使用して血液試料、骨髄試料、または組織試料中のAKR1C3 RNA含有量を検出する。本発明のデジタルPCRおよびqPCRは、血液試料または骨髄試料を検出するだけでなく、前処理プロセス(RNA抽出プロセスなど)が異なること以外は、固形腫瘍の組織試料を検出することもできる。例えば、血液試料では、RNA抽出をQiagen製の抽出キットを使用して直接実施することができ、骨髄試料または組織試料では、乳鉢を液体窒素で予冷することができ、骨髄試料または組織試料を乳鉢中で粉末にすりつぶし、乾燥した組織粉末を1.5mlのEPチューブに入れた後、RNA抽出キットを抽出に使用する。
本願は上記キットおよび検出方法について性能試験を行ったものであり、その試験結果は以下の通りである。
1.最低検出限界:最低検出限界を検出対象の試料として使用した低発現細胞株の勾配希釈により決定し、10回反復したところ、検出結果は100%一致した。
2.精度:異なる時間、機器、実験者による検出を反復したところ、CV値は15%未満であった。
3.陽性一致率:既知の陽性試料と検量線をqPCR法で検出したところ、検出率は100%一致し、検量線のE値は90~110%であり、R2は0.98以上であった。
4.陰性一致率:既知の陰性試料をqPCRにより検出したところ、検出結果の一貫した検出率は100%であった。
5.異なる装填テンプレート量:既知の陰性および陽性試料の200ngおよび10ngのRNAをそれぞれ逆転写の初期量として選択し、装填量の範囲を検証したところ、検出結果の一貫した検出率は100%であった。
6.解析特異性:陰性基準の2つの濃度を選択し、各濃度量を3回反復したところ、陰性率は100%であった。
7.実物試料検出:実物試料検出のために8個の正常な末梢血RNA試料を選択したところ、検出結果の一致率は100%であった。
1.最低検出限界:最低検出限界を検出対象の試料として使用した低発現細胞株の勾配希釈により決定し、10回反復したところ、検出結果は100%一致した。
2.精度:異なる時間、機器、実験者による検出を反復したところ、CV値は15%未満であった。
3.陽性一致率:既知の陽性試料と検量線をqPCR法で検出したところ、検出率は100%一致し、検量線のE値は90~110%であり、R2は0.98以上であった。
4.陰性一致率:既知の陰性試料をqPCRにより検出したところ、検出結果の一貫した検出率は100%であった。
5.異なる装填テンプレート量:既知の陰性および陽性試料の200ngおよび10ngのRNAをそれぞれ逆転写の初期量として選択し、装填量の範囲を検証したところ、検出結果の一貫した検出率は100%であった。
6.解析特異性:陰性基準の2つの濃度を選択し、各濃度量を3回反復したところ、陰性率は100%であった。
7.実物試料検出:実物試料検出のために8個の正常な末梢血RNA試料を選択したところ、検出結果の一致率は100%であった。
最低検出限界、精度、陰性一致率、陽性一致率、テンプレート量、分析特異性および実物試料検出の性能検証を行ったところ、7つの性能の全てが検証基準を満たした。前記検出方法の性能は臨床適用の要件を満たしたため、臨床試料検出に使用可能である。
同様の発明概念に基づき、本発明の第5の態様は、前記方法を用いて、検出対象のex vivo試料のAKR1C3 RNA含有量を検出し、その後、前記検出対象のex vivo試料のAKR1C3 RNA含有量に従って、前記検出対象のex vivo試料のAKR1C3酵素の発現量を求める。
本発明の好ましい実施形態では、前記検出対象のex vivo試料中のAKR1C3 RNA含有量と、前記検出対象のex vivo試料中のAKR1C3酵素の発現量との間に線形相関がある。
従来技術では、化合物OBI-3424、OBI-3423およびOBI-2870の投与は通常、AKR1C3レダクターゼ含有量が所定の含有量以上であるかどうかに基づいて判断するが、本発明の実施例4ではAKR1C3酵素の発現量がAKR1C3 RNAの発現量と高度に相関することを証明する。したがって、実用化においては、上記の方法で測定したAKR1C3 RNA含有量によりAKR1C3酵素含有量を算出し、その後、AKR1C3酵素含有量が前記所定の含有量に達したか否かにより、化合物OBI-3424、OBI-3423およびOBI-2870の投与を判断する。
本発明によって提供される技術的実施形態を、以下の実施例においてさらに説明する。以下の実施例は、本発明を説明するためにのみ使用され、本発明の保護範囲を限定するものではない。
以下の実施例で使用されるAKR1C3活性化抗がんプロドラッグOBI-3424(AST-3424またはTH-3424ともいう)の合成方法は、国際公開第2017/087428号または中国特許出願公開第108290911号明細書を参照できる。
[実施例1]
肝臓がん細胞株と非小細胞肺がん(NSCLC)細胞株におけるAKR1C3タンパク質量およびRNA量とIC50値との相関性
肝臓がん細胞株と非小細胞肺がん(NSCLC)細胞株におけるAKR1C3タンパク質量およびRNA量とIC50値との相関性
1.実験材料および方法
1.1 細胞株
全てのヒトがん細胞株は、American Type Culture Collection社(ATCC社、バージニア州マナサス)またはJCRB細胞バンク(JCRB、日本、大阪)またはCobioer Biosciences社(中国、南京)から入手した。
全てのヒトがん細胞株は、American Type Culture Collection社(ATCC社、バージニア州マナサス)またはJCRB細胞バンク(JCRB、日本、大阪)またはCobioer Biosciences社(中国、南京)から入手した。
1.2 ex vivo増殖アッセイ法
指数関数的に増殖する細胞を播種した。24時間後、試験化合物OBI-3424を加えた。試験化合物OBI-3424を加えた後、プレートを、標準的な組織インキュベーターの中で、37℃で指示された時間インキュベートした。実験の終わりに、CellTiter Glo(CTG)アッセイキットまたはAlamarBlueを使用して、生存細胞を検出した。未処理対照と比較して50%の増殖抑制をもたらす薬剤濃度(IC50)を、XLfit(IDBS社、マサチューセッツ州ボストン)またはプリズム6(GraphPad社、カリフォルニア州サンディエゴ)を用いて計算した。
指数関数的に増殖する細胞を播種した。24時間後、試験化合物OBI-3424を加えた。試験化合物OBI-3424を加えた後、プレートを、標準的な組織インキュベーターの中で、37℃で指示された時間インキュベートした。実験の終わりに、CellTiter Glo(CTG)アッセイキットまたはAlamarBlueを使用して、生存細胞を検出した。未処理対照と比較して50%の増殖抑制をもたらす薬剤濃度(IC50)を、XLfit(IDBS社、マサチューセッツ州ボストン)またはプリズム6(GraphPad社、カリフォルニア州サンディエゴ)を用いて計算した。
1.3 ウェスタンブロット法
ヒト細胞抽出物を調製し、タンパク質濃度を決定した。タンパク質を、ヒトAKR1C3およびチューブリンまたはβ-アクチンを認識する抗体を用いて検出した。Odysseyレーザーイメージングシステムおよびソフトウェア(LI-COR Biosciences社、ネブラスカ州リンカーン)またはUVP ChemStudioイメージングシステムおよびVisionWorksソフトウェア(Analytik Jena社)を使用して、AKR1C3とチューブリンまたはβ-アクチンのバンド密度を走査して定量し、AKR1C3のチューブリンまたはβ-アクチンに対する比を計算した。
ヒト細胞抽出物を調製し、タンパク質濃度を決定した。タンパク質を、ヒトAKR1C3およびチューブリンまたはβ-アクチンを認識する抗体を用いて検出した。Odysseyレーザーイメージングシステムおよびソフトウェア(LI-COR Biosciences社、ネブラスカ州リンカーン)またはUVP ChemStudioイメージングシステムおよびVisionWorksソフトウェア(Analytik Jena社)を使用して、AKR1C3とチューブリンまたはβ-アクチンのバンド密度を走査して定量し、AKR1C3のチューブリンまたはβ-アクチンに対する比を計算した。
2. 実験結果
肝細胞がん細胞株を化合物OBI-3424に96時間曝露し、NSCLC細胞株を化合物OBI-3424に72時間曝露した後、ex vivo増殖アッセイによりIC50を決定し、肝細胞がん細胞株におけるAKR1C3タンパク質の発現をウェスタンブロット法により決定した(チューブリンを装填対照として使用した)。肝細胞がん細胞株およびNSCLC細胞株におけるAKR1C3 RNAの発現データは、CrownBioデータベース(https://db.CrownBio.com/crownbio/OncoExpress_Login.aspx)から入手した。結果を、表2および3に示す。
肝細胞がん細胞株を化合物OBI-3424に96時間曝露し、NSCLC細胞株を化合物OBI-3424に72時間曝露した後、ex vivo増殖アッセイによりIC50を決定し、肝細胞がん細胞株におけるAKR1C3タンパク質の発現をウェスタンブロット法により決定した(チューブリンを装填対照として使用した)。肝細胞がん細胞株およびNSCLC細胞株におけるAKR1C3 RNAの発現データは、CrownBioデータベース(https://db.CrownBio.com/crownbio/OncoExpress_Login.aspx)から入手した。結果を、表2および3に示す。
表2および3に示すように、タンパク質量およびRNA量の両方でAKR1C3発現が高い肝細胞がん細胞株はOBI-3424に対してより感度が高く、IC50は低ナノモル範囲内であった。一方、AKR1C3発現が低い細胞は、OBI-3424に対する感度が低く、IC50は1000nMより高かった。同様に、NSCLC細胞を化合物OBI-3424に72時間曝露した後、NSCLC細胞もAKR1C3依存的細胞毒性を示した(表3)。肝細胞における3424IC50はAKR1C3タンパク質量と高度に相関し(R2=0.71、図1、左)、肝細胞における3424IC50はAKR1C3 RNAの発現量と高度に相関し(R2=0.87、図1、中央)、非小細胞肺がんにおける3424IC50はAKR1C3 RNAの発現量と高度に相関した(R2=0.80、図1、右)。これらの結果は、肝細胞株およびNSCLC細胞株における3424媒介性細胞毒性がAKR1C3の発現量と高度に相関することを示した。
[実施例2]
白血病細胞株におけるAKR1C3タンパク質量とIC50値との相関性
白血病細胞株におけるAKR1C3タンパク質量とIC50値との相関性
1. 実験材料および方法
1.1 細胞株およびPDXのex vivo試験
全ての細胞株は、HD Biosciences社から購入した。すべての実験作業はそれぞれの施設の審査委員会および動物倫理委員会の承認の下で実施し、ヒト関連組織試料の使用は実験を行う地域の倫理的および関連する法的規制に従って実施した。20~25gの女性非肥満/SCID(NOD.CB17-Prkdcscid/SzJ、NOD/SCID)またはNOD/SCID/IL2受容体γ陰性(NOD.Cg-PrkdcscidIl2rgtm1Wjl/SzJAusb、NSG)で以前に確立された連続PDXを、他の箇所で記載されているように実験に使用した(Lock RB,Liem N,Farnsworth ML,Milross CG,Xue C,Tajbakhsh M,et al.、「小児急性リンパ芽球性白血病の非肥満糖尿病/重症複合免疫不全(NOD/SCID)マウスモデルは、診断時および再発時の生物学的特徴の内因性の差異を明らかにする」、Blood 2002;99:4100-8)。レレンチウイルス形質導入ALL-11 PDX[空ベクター(EV)およびAKR1C3過剰発現]の開発は、以前から記載されている(Jamieson SM,Gu Y,Manesh DM,El-Hoss J,Jing D,Mackenzie KL,et al.、「アルドケト還元酵素1C3の新しい蛍光分析アッセイは、ヒト白血病細胞におけるナイトロジェンマスタードプロドラッグPR-104Aの代謝活性化を予測する」、Biochem Pharmacol 2014;88:36-45)。
全ての細胞株は、HD Biosciences社から購入した。すべての実験作業はそれぞれの施設の審査委員会および動物倫理委員会の承認の下で実施し、ヒト関連組織試料の使用は実験を行う地域の倫理的および関連する法的規制に従って実施した。20~25gの女性非肥満/SCID(NOD.CB17-Prkdcscid/SzJ、NOD/SCID)またはNOD/SCID/IL2受容体γ陰性(NOD.Cg-PrkdcscidIl2rgtm1Wjl/SzJAusb、NSG)で以前に確立された連続PDXを、他の箇所で記載されているように実験に使用した(Lock RB,Liem N,Farnsworth ML,Milross CG,Xue C,Tajbakhsh M,et al.、「小児急性リンパ芽球性白血病の非肥満糖尿病/重症複合免疫不全(NOD/SCID)マウスモデルは、診断時および再発時の生物学的特徴の内因性の差異を明らかにする」、Blood 2002;99:4100-8)。レレンチウイルス形質導入ALL-11 PDX[空ベクター(EV)およびAKR1C3過剰発現]の開発は、以前から記載されている(Jamieson SM,Gu Y,Manesh DM,El-Hoss J,Jing D,Mackenzie KL,et al.、「アルドケト還元酵素1C3の新しい蛍光分析アッセイは、ヒト白血病細胞におけるナイトロジェンマスタードプロドラッグPR-104Aの代謝活性化を予測する」、Biochem Pharmacol 2014;88:36-45)。
1.2 ex vivo細胞毒性アッセイ
白血病細胞株を、FBS(Biosera社)を加えたRPMI培地に懸濁する一方で、ALL PDX細胞を、Flt-3リガンド(20ng/mL、BioNovus Life Sciences社)またはIL7(10~20ng/mL、Jomar Life Research社)を加えたQBSF培地(Quality Biological社)で培養した。最適な細胞密度に応じて細胞を播種し、3時間または一晩インキュベートした(37℃、5%CO2)。PDX細胞および白血病細胞株を、それぞれOBI-3424(10mmol/L-1pmol/L)または培地対照で48時間または72時間処理した。生存率を、Alamar Blue還元アッセイまたはCell Titer-Glo発光細胞生存アッセイ(Promega社)を用いて決定した。半最大抑制濃度(IC50)を用いてGraphPad Prism 7ソフトウェアにより非線形回帰曲線の内挿を計算した。
白血病細胞株を、FBS(Biosera社)を加えたRPMI培地に懸濁する一方で、ALL PDX細胞を、Flt-3リガンド(20ng/mL、BioNovus Life Sciences社)またはIL7(10~20ng/mL、Jomar Life Research社)を加えたQBSF培地(Quality Biological社)で培養した。最適な細胞密度に応じて細胞を播種し、3時間または一晩インキュベートした(37℃、5%CO2)。PDX細胞および白血病細胞株を、それぞれOBI-3424(10mmol/L-1pmol/L)または培地対照で48時間または72時間処理した。生存率を、Alamar Blue還元アッセイまたはCell Titer-Glo発光細胞生存アッセイ(Promega社)を用いて決定した。半最大抑制濃度(IC50)を用いてGraphPad Prism 7ソフトウェアにより非線形回帰曲線の内挿を計算した。
1.3 ウェスタンブロット法
凍結保存した白血病細胞を解凍し、RIPA溶解緩衝液中で溶解し、タンパク質濃度をBCAアッセイによって定量した。各試料にNuPAGE濃度4~12%のBis-Trisタンパク質ゲル中の20μgのタンパク質溶解物を装填し、その後120Vで電気泳動し、ポリビニレンジフルオリド膜に30Vで1時間移した。マウス抗AKR1C3(#A6229、Sigma-Aldrich社、Sミズーリ州セントルイス)またはウサギ抗アクチン一次抗体(#A2066、Sigma-Aldrich社)を使用し、続いてセイヨウワサビペルオキシダーゼ結合抗マウスまたは抗ウサギIgG二次抗体(GE Healthcare社、イギリス、バッキンガム)をそれぞれ使用して膜をプローブした。Immobilonウェスタン化学発光HRP基質(Merck Millipore社、マサチューセッツ州ビレリカ)を使用して、BioRad Chemidoc touchイメージングシステムにおける信号を定量化することによって、共役二次抗体を検出した。
凍結保存した白血病細胞を解凍し、RIPA溶解緩衝液中で溶解し、タンパク質濃度をBCAアッセイによって定量した。各試料にNuPAGE濃度4~12%のBis-Trisタンパク質ゲル中の20μgのタンパク質溶解物を装填し、その後120Vで電気泳動し、ポリビニレンジフルオリド膜に30Vで1時間移した。マウス抗AKR1C3(#A6229、Sigma-Aldrich社、Sミズーリ州セントルイス)またはウサギ抗アクチン一次抗体(#A2066、Sigma-Aldrich社)を使用し、続いてセイヨウワサビペルオキシダーゼ結合抗マウスまたは抗ウサギIgG二次抗体(GE Healthcare社、イギリス、バッキンガム)をそれぞれ使用して膜をプローブした。Immobilonウェスタン化学発光HRP基質(Merck Millipore社、マサチューセッツ州ビレリカ)を使用して、BioRad Chemidoc touchイメージングシステムにおける信号を定量化することによって、共役二次抗体を検出した。
2. 実験結果
AKR1C3関連OBI-3424のex vivo細胞毒性を、11種類のT-ALL細胞株、顆粒球コロニー刺激因子をトランスフェクトした1つのB-ALL細胞株、および1つのBCP-ALL細胞株において観察した。AKR1C3タンパク質の発現量を、ウェスタンブロット分析によって決定した。OBI-3424のex vivo細胞毒性を、CellTiter-Gloアッセイを用いて決定し、50%最高発育阻止濃度(IC50)として計算した。
AKR1C3関連OBI-3424のex vivo細胞毒性を、11種類のT-ALL細胞株、顆粒球コロニー刺激因子をトランスフェクトした1つのB-ALL細胞株、および1つのBCP-ALL細胞株において観察した。AKR1C3タンパク質の発現量を、ウェスタンブロット分析によって決定した。OBI-3424のex vivo細胞毒性を、CellTiter-Gloアッセイを用いて決定し、50%最高発育阻止濃度(IC50)として計算した。
OBI-3424によってex vivo細胞毒性は実証され、AKR1C3発現量の高い(強い)6種類の細胞株において、IC50は3.0~30.0nMの範囲であった。AKR1C3発現量が中程度の細胞株において、IC50は3.0~84.0nMの範囲であった(表4)。
OBI-3424の潜在的な抗白血病活性を評価するために、ex vivo細胞毒性アッセイを様々な白血病細胞株に対して行った。それにより、OBI-3424は、T-ALL、B-ALL、急性骨髄性白血病、急性前骨髄球性白血病(APL)および赤白血病を治療できることが証明された。OBI-3424は、AKR1C3発現が特に高いT-ALL(T-系統急性リンパ芽球性白血病)に由来する細胞株に対して強力な細胞毒性を示し、IC50は低範囲(nmol/L)であった(表5参照)。AKR1C3発現が高い/中程度の細胞株およびAKR1C3発現が低い細胞株間のIC50の差異は、統計的に顕著であった(P=0.0016)。
白血病細胞株から得られた結果と同様に、OBI-3424は、全ての白血病細胞株に対して強力な細胞死滅効果を発揮した。図2aは6種類のB-ALL細胞株に対するOBI-3424の細胞毒性を示し、図2bは7種類のT-ALL細胞株に対するOBI-3424の細胞毒性を示した。図2aおよび図2bから、OBI-3424のAKR1C3依存性活性がDNAアルキル化試薬であることが分かる。また、図2cに示すように、OBI-3424の濃度10nmol/Lで、AKR1C3タンパク質発現は、18種類のALL PDXのex vivoの細胞生存率と有意な負の相関を示した(r=-0.53、P=0.023)。同様に、図2dに示すように、OBI-3424の濃度100nmol/Lで、AKR1C3タンパク質発現は、18種類のALL PDXのex vivoでの細胞生存率と有意な負の相関を示した(r=-0.56、P=0.015)。
[実施例3]
白血病細胞株におけるAKR1C3 RNA量とIC50価の相関性
白血病細胞株におけるAKR1C3 RNA量とIC50価の相関性
血液がん細胞株を化合物OBI-3424に72時間曝露した後、ex vivo増殖アッセイによってIC50を決定した。血液がん細胞株におけるAKR1C3 RNAの発現データは、CrownBioデータベース(https://db.CrownBio.com/crownbio/OncoExpress_Login.aspx)から入手した。結果を表6に示す。
表6のAKR1C3 RNA(Log2 FPKM)の発現量およびIC50(nM)を、図3dに示すように曲線グラフとしてプロットした。IC50とAKR1C3発現量の代数変換値Log2 FPKMとのカーブフィッティングを行い、対応するカーブフィッティング式を求めた。相関係数R2=0.7889であり、AKR1C3 RNAの発現量がIC50と有意な線形相関を持つことを示した。
[実施例4] 白血病細胞株におけるAKR1C3タンパク質量とAKR1C3 RNA量との相関性
1. 実験材料および方法
1.1 細胞株およびPDXのex vivo試験
全ての細胞株は、HD Biosciences社から購入した。すべての実験作業はそれぞれの施設の審査委員会および動物倫理委員会の承認の下で実施した。20~25gの女性非肥満/SCID(NOD.CB17-Prkdcscid/SzJ、NOD/SCID)またはNOD/SCID/IL2受容体γ陰性(NOD.Cg-PrkdcscidIl2rgtm1Wjl/SzJAusb、NSG)で以前に確立された連続PDXを、他の箇所で記載されているように実験に使用した(Lock RB,Liem N,Farnsworth ML,Milross CG,Xue C,Tajbakhsh M,et al.、「小児急性リンパ芽球性白血病の非肥満糖尿病/重症複合免疫不全(NOD/SCID)マウスモデルは、診断時および再発時の生物学的特徴の内因性の差異を明らかにする」、Blood 2002;99:4100-8)。レレンチウイルス形質導入ALL-11 PDX[空ベクター(EV)およびAKR1C3過剰発現]の開発は、以前から記載されている(Jamieson SM,Gu Y,Manesh DM,El-Hoss J,Jing D,Mackenzie KL,et al.、「アルドケト還元酵素1C3の新しい蛍光分析アッセイは、ヒト白血病細胞におけるナイトロジェンマスタードプロドラッグPR-104Aの代謝活性化を予測する」、Biochem Pharmacol 2014;88:36-45)。
全ての細胞株は、HD Biosciences社から購入した。すべての実験作業はそれぞれの施設の審査委員会および動物倫理委員会の承認の下で実施した。20~25gの女性非肥満/SCID(NOD.CB17-Prkdcscid/SzJ、NOD/SCID)またはNOD/SCID/IL2受容体γ陰性(NOD.Cg-PrkdcscidIl2rgtm1Wjl/SzJAusb、NSG)で以前に確立された連続PDXを、他の箇所で記載されているように実験に使用した(Lock RB,Liem N,Farnsworth ML,Milross CG,Xue C,Tajbakhsh M,et al.、「小児急性リンパ芽球性白血病の非肥満糖尿病/重症複合免疫不全(NOD/SCID)マウスモデルは、診断時および再発時の生物学的特徴の内因性の差異を明らかにする」、Blood 2002;99:4100-8)。レレンチウイルス形質導入ALL-11 PDX[空ベクター(EV)およびAKR1C3過剰発現]の開発は、以前から記載されている(Jamieson SM,Gu Y,Manesh DM,El-Hoss J,Jing D,Mackenzie KL,et al.、「アルドケト還元酵素1C3の新しい蛍光分析アッセイは、ヒト白血病細胞におけるナイトロジェンマスタードプロドラッグPR-104Aの代謝活性化を予測する」、Biochem Pharmacol 2014;88:36-45)。
1.2 ウェスタンブロット法
凍結保存した白血病細胞を解凍し、RIPA溶解緩衝液中で溶解し、タンパク質濃度をBCAアッセイによって定量した。各試料にNuPAGE濃度4~12%のBis-Trisタンパク質ゲル中の20μgのタンパク質溶解物を装填し、その後120Vで電気泳動し、ポリビニレンジフルオリド膜に30Vで1時間移した。マウス抗AKR1C3(#A6229、Sigma-Aldrich社、Sミズーリ州セントルイス)またはウサギ抗アクチン一次抗体(#A2066、Sigma-Aldrich社)を使用し、続いてセイヨウワサビペルオキシダーゼ結合抗マウスまたは抗ウサギIgG二次抗体(GE Healthcare社、イギリス、バッキンガム)をそれぞれ使用して膜をプローブした。Immobilonウェスタン化学発光HRP基質(Merck Millipore社、マサチューセッツ州ビレリカ)を使用して、BioRad Chemidoc touchイメージングシステムにおける信号を定量化することによって、共役二次抗体を検出した。
凍結保存した白血病細胞を解凍し、RIPA溶解緩衝液中で溶解し、タンパク質濃度をBCAアッセイによって定量した。各試料にNuPAGE濃度4~12%のBis-Trisタンパク質ゲル中の20μgのタンパク質溶解物を装填し、その後120Vで電気泳動し、ポリビニレンジフルオリド膜に30Vで1時間移した。マウス抗AKR1C3(#A6229、Sigma-Aldrich社、Sミズーリ州セントルイス)またはウサギ抗アクチン一次抗体(#A2066、Sigma-Aldrich社)を使用し、続いてセイヨウワサビペルオキシダーゼ結合抗マウスまたは抗ウサギIgG二次抗体(GE Healthcare社、イギリス、バッキンガム)をそれぞれ使用して膜をプローブした。Immobilonウェスタン化学発光HRP基質(Merck Millipore社、マサチューセッツ州ビレリカ)を使用して、BioRad Chemidoc touchイメージングシステムにおける信号を定量化することによって、共役二次抗体を検出した。
1.3 RNA-Seq解析
一次患者由来の吸引液中のAKR1C3発現を分析するために、患者をB-ALLおよびT-ALLとそれらの関連サブグループに分けた。ペアエンド読み取りを、STAR(Dobin A,Davis CA,Schlesinger F,Drenkow J,Zaleski C,Jha S,et al.、「STAR:超高速ユニバーサルRNA-seqアライナー」、Bioinformatics 2013;29:15-21)により、GRCh37ヒトゲノム参照に対して、推奨ラウンドトリップマッピングパイプラインを介してデフォルトパラメータでマッピングし、Picard MarkDuplicatesモジュールを使用して、複製率をマークした。遺伝子アノテーションファイルはEnsembl(http://www.ensembl.org/)からダウンロードし、STAR局在化およびその後の遺伝子発現量の評価を行った。遺伝子発現プロフィールを評価するために、注釈された遺伝子の読み値のカウントを、HTSeq(Anders S,Pyl PT,Huber W.、「HTSeq-高スループットのシーケンスデータを処理するPythonフレームワーク」、Bioinformatics 2015;31:166-9.)によって呼び出し、DESeq2 Rプログラムパッケージ(Anders S,Huber W.、「配列数データの差次的発現解析」、Genome Biol 2010;11:R106)によって処理して遺伝子発現を正規化log2値に正規化した。
一次患者由来の吸引液中のAKR1C3発現を分析するために、患者をB-ALLおよびT-ALLとそれらの関連サブグループに分けた。ペアエンド読み取りを、STAR(Dobin A,Davis CA,Schlesinger F,Drenkow J,Zaleski C,Jha S,et al.、「STAR:超高速ユニバーサルRNA-seqアライナー」、Bioinformatics 2013;29:15-21)により、GRCh37ヒトゲノム参照に対して、推奨ラウンドトリップマッピングパイプラインを介してデフォルトパラメータでマッピングし、Picard MarkDuplicatesモジュールを使用して、複製率をマークした。遺伝子アノテーションファイルはEnsembl(http://www.ensembl.org/)からダウンロードし、STAR局在化およびその後の遺伝子発現量の評価を行った。遺伝子発現プロフィールを評価するために、注釈された遺伝子の読み値のカウントを、HTSeq(Anders S,Pyl PT,Huber W.、「HTSeq-高スループットのシーケンスデータを処理するPythonフレームワーク」、Bioinformatics 2015;31:166-9.)によって呼び出し、DESeq2 Rプログラムパッケージ(Anders S,Huber W.、「配列数データの差次的発現解析」、Genome Biol 2010;11:R106)によって処理して遺伝子発現を正規化log2値に正規化した。
PDX試料を分析するために、IlluminaペアエンドRNA-seqデータを、STARを用いてTranscriptomeSAMに設定されたquantModeパラメータでヒトゲノムアセンブリー(構築物hg38)にアラインメントし、アラインメントを転写物座標に変換した。RSEM(バージョン1.2.31)によってコマンドされたrsem計算式を用いてアラインメントを行い、だいたいの遺伝子カウント、TPM、FPKM、およびアイソフォーム発現を算出した。すべてのRNA-seq値は、100万キロベース当たりの断片の数として表した(FPKM)。FPKMデータをlog2換算で実行した。
2. 実験結果
RNA-Seq解析(図3a)およびウェスタンブロット(図3b)により、様々な種類のALLにおけるAKR1C3mRNAおよびタンパク質の発現量を検出した。結果の分析から、T-ALL(n=25)がB-ALL(n=65、P<0.0001)と比較してAKR1C3発現が有意に高いことを確認した。さらに、AKR1C3mRNAとタンパク質発現との間に有意な相関が認められた(r=0.58、P=0.0003、図3c参照)。
RNA-Seq解析(図3a)およびウェスタンブロット(図3b)により、様々な種類のALLにおけるAKR1C3mRNAおよびタンパク質の発現量を検出した。結果の分析から、T-ALL(n=25)がB-ALL(n=65、P<0.0001)と比較してAKR1C3発現が有意に高いことを確認した。さらに、AKR1C3mRNAとタンパク質発現との間に有意な相関が認められた(r=0.58、P=0.0003、図3c参照)。
[実施例5] プライマーおよびプローブの設計およびスクリーニング
5.1 実験材料
5.1.1 試料情報
本実施例で使用した細胞株はNanjing Cobioer Biosciences社およびNational Infrastructure of Cell Line Resourceから購入した。白血病試料は急性リンパ芽球性白血病患者ボランティア(臨床)から入手し、正常試料は健常ボランティア(ドナー)から入手し、ボランティアはインフォームドコンセントに署名した。鮮血試料をPAXGENEチューブに保存し、-20℃で冷蔵庫に保存した。
本実施例で使用した細胞株はNanjing Cobioer Biosciences社およびNational Infrastructure of Cell Line Resourceから購入した。白血病試料は急性リンパ芽球性白血病患者ボランティア(臨床)から入手し、正常試料は健常ボランティア(ドナー)から入手し、ボランティアはインフォームドコンセントに署名した。鮮血試料をPAXGENEチューブに保存し、-20℃で冷蔵庫に保存した。
全てのヒト試料の採取、使用およびその後の処理は、実験の場所に関する中国の関連規制および国際倫理の関連要件に従って実施した。
5.1.2 機器情報
5.1.3 試薬情報
5.2 核酸抽出
RNA抽出キットは、Qiagen製の抽出キットであるPAXGENE BloodRNAキット(カタログ番号:762174、PAXGENEチューブに保存された血液に使用)およびQiagen製の抽出キットであるQIAamp RNA Bloodミニキット(カタログ番号:52304、EDTAチューブに保存された血液に使用)を使用した。
RNA抽出キットは、Qiagen製の抽出キットであるPAXGENE BloodRNAキット(カタログ番号:762174、PAXGENEチューブに保存された血液に使用)およびQiagen製の抽出キットであるQIAamp RNA Bloodミニキット(カタログ番号:52304、EDTAチューブに保存された血液に使用)を使用した。
説明書に従って、抽出・精製キット(PAXgene Blood RNA Kit-IVD)を用いて、PAXgeneチューブ中に保存した血液のRNA抽出を行い、QIAamp RNA Bloodミニキットを用いて、EDTAチューブ中に保存された血液のRNA抽出を行った。推奨されるRNA核酸定量キット(Qubit RNA HSアッセイキット、Thermo Fisher Scientific社、Q32852)を用いて、抽出したRNAの濃度検出を行った。
5.3 逆転写
4μLのAKR1C3逆転写酵素混合物(Thermo Fisher社のSuperscript VILO MARSTER MIX(カタログ番号:11755050))を吸収させ、16μLのRNA試料に添加し(容量が不十分な場合、16μLまで水を補充する)、わずかにボルテックスし、混合した後、一時的に遠心分離した。反応溶液を含むPCRチューブをPCR機器に入れ、PCRプログラムをcDNAの合成用に設定した。
4μLのAKR1C3逆転写酵素混合物(Thermo Fisher社のSuperscript VILO MARSTER MIX(カタログ番号:11755050))を吸収させ、16μLのRNA試料に添加し(容量が不十分な場合、16μLまで水を補充する)、わずかにボルテックスし、混合した後、一時的に遠心分離した。反応溶液を含むPCRチューブをPCR機器に入れ、PCRプログラムをcDNAの合成用に設定した。
5.4 AKR1C3プライマーの設計および選択
9対のプライマーおよびプローブを、AKR1C3の合計3つの標的領域について設計した。プライマー-プローブの位置情報を図4に示す。AKR1C3遺伝子プライマーを設計し、Contract Research Organization(CRO)によって合成した。
9対のプライマーおよびプローブを、AKR1C3の合計3つの標的領域について設計した。プライマー-プローブの位置情報を図4に示す。AKR1C3遺伝子プライマーを設計し、Contract Research Organization(CRO)によって合成した。
5.5 ポリメラーゼと逆転写酵素の選択
ポリメラーゼ混合物はPCRの成功または失敗の重要な要素であり、増幅の効率に影響を及ぼす。ポリメラーゼ混合物の主成分は、ポリメラーゼ、MgCl2、緩衝液およびdNTPを含む。市販のポリメラーゼ混合物中の上記成分を特定の割合で最良の状態に最適化し、濃縮母液を作製する。使用する際、ポリメラーゼ緩衝液を増倍剤に比例して添加する限り、対応する検出を行うことができる。良好な増幅率を有することが繰り返し検証されているポリメラーゼKAPA PROBE FAST RT-PCR Master Mix(2×)(カタログ番号:KK4702)を本実施例で使用した。
ポリメラーゼ混合物はPCRの成功または失敗の重要な要素であり、増幅の効率に影響を及ぼす。ポリメラーゼ混合物の主成分は、ポリメラーゼ、MgCl2、緩衝液およびdNTPを含む。市販のポリメラーゼ混合物中の上記成分を特定の割合で最良の状態に最適化し、濃縮母液を作製する。使用する際、ポリメラーゼ緩衝液を増倍剤に比例して添加する限り、対応する検出を行うことができる。良好な増幅率を有することが繰り返し検証されているポリメラーゼKAPA PROBE FAST RT-PCR Master Mix(2×)(カタログ番号:KK4702)を本実施例で使用した。
各PCR反応において、陽性基準および陰性対照(NC、ヌクレアーゼを含まない水)と共に検出および分析しなければならない。qPCR検出プロセスは以下の通りであった。
(1)AKR1C3ポリメラーゼ混合物、AKR1C3反応溶液および基準を取り出し、振盪によって混合し、将来の使用のために一時的に遠心分離する。
(2)被検出試料の数、およびQCに必要な反応チューブの総数に応じて、11.1μLのAKR1C3qPCRポリメラーゼ混合物、2.6μLのAKR1C3反応混合物および4.3μLのヌクレアーゼを含まない水をそれぞれ各試験に含め、ボルテックスによって混合し、一時的に遠心分離した後、qPCR8連チューブに各チューブ18μLとなるように分割した。(注:被検出試料とQCの両方を2回反復し、NTCの検出回数が1回以上である必要がある。)。
(3)対応するqPCR8連チューブに、それぞれ、被検出試料のcDNA、QCおよび基準を加え、8連キャップで蓋をし、ボルテックスにより混合し、一時的に遠心分離する。
(4)qPCR装置の試料槽に8連チューブを入れ、配置順序を記録し、増幅用に最適化された反応条件に従って装置増幅プログラムを設定する。
(5)実験終了後、PCR反応ストリップを2層のPE手袋で包み、生物学的廃棄物として処理する。PCRチューブのキャップは、汚染を防ぐために開けることを禁じた。
(1)AKR1C3ポリメラーゼ混合物、AKR1C3反応溶液および基準を取り出し、振盪によって混合し、将来の使用のために一時的に遠心分離する。
(2)被検出試料の数、およびQCに必要な反応チューブの総数に応じて、11.1μLのAKR1C3qPCRポリメラーゼ混合物、2.6μLのAKR1C3反応混合物および4.3μLのヌクレアーゼを含まない水をそれぞれ各試験に含め、ボルテックスによって混合し、一時的に遠心分離した後、qPCR8連チューブに各チューブ18μLとなるように分割した。(注:被検出試料とQCの両方を2回反復し、NTCの検出回数が1回以上である必要がある。)。
(3)対応するqPCR8連チューブに、それぞれ、被検出試料のcDNA、QCおよび基準を加え、8連キャップで蓋をし、ボルテックスにより混合し、一時的に遠心分離する。
(4)qPCR装置の試料槽に8連チューブを入れ、配置順序を記録し、増幅用に最適化された反応条件に従って装置増幅プログラムを設定する。
(5)実験終了後、PCR反応ストリップを2層のPE手袋で包み、生物学的廃棄物として処理する。PCRチューブのキャップは、汚染を防ぐために開けることを禁じた。
5.6 プライマー-プローブの選択
5.6.1 AKR1C3プライマー-プローブのスクリーニング試験
上記の工程5.2~5.5を採用し、まず9対のプライマー-プローブを増幅し、増幅結果を図5に示した。
上記の工程5.2~5.5を採用し、まず9対のプライマー-プローブを増幅し、増幅結果を図5に示した。
健常ボランティアの末梢血から全RNAを抽出し、逆転写によりcDNAを合成した。F1R1P1、F2R2P1、F2R6P1、F6R2P1、F6R6P1、およびF3R3P1は、蛍光強度値に関して他のF5R5P2、F4R3P2、およびF7R7P3よりも高かったことが増幅結果から分かる。
プライマー-プローブの特異性を考慮して、9対のプライマーに対してブラストを行ったところ、F2R6P1、F6R2P1およびF6R6P1はより良好な特異性を示し、非特異的産物は出現しなかった。
5.6.2 AKR1C3プライマー-プローブの実物試料試験
3セットのプライマー-プローブ(F2R6P1、F6R2P1、およびF6R6P1)を用いて、健常ボランティアの末梢血から抽出した全RNAを用いた逆転写によりcDNAを得、6つの試料を試験用に選択した。結果を以下の表に示す。
3セットのプライマー-プローブ(F2R6P1、F6R2P1、およびF6R6P1)を用いて、健常ボランティアの末梢血から抽出した全RNAを用いた逆転写によりcDNAを得、6つの試料を試験用に選択した。結果を以下の表に示す。
表10から分かるように、標的遺伝子AKR1C3発現のCt値は、健常集団において27~30の範囲で比較的安定している。
5.6.3 AKR1C3プライマー-プローブの増幅率試験
cDNAは、増幅率試験用の3セットのプライマー-プローブ(F2R6P1、F6R2P1およびF6R6P1)を用いて健常ボランティア1人の末梢血から抽出したRNAで逆転写することにより得た。cDNAの濃度は100ng/μLであり、5倍希釈後、さらに25倍、125倍および625倍希釈して5~625倍の合計4つの濃度勾配とし、各濃度についてqPCR試験用の複写物を2個得た。Ct値と初期濃度のlog値との間の線形関係に基づいて、検量線および増幅率を決定した。結果を図6に示す。
cDNAは、増幅率試験用の3セットのプライマー-プローブ(F2R6P1、F6R2P1およびF6R6P1)を用いて健常ボランティア1人の末梢血から抽出したRNAで逆転写することにより得た。cDNAの濃度は100ng/μLであり、5倍希釈後、さらに25倍、125倍および625倍希釈して5~625倍の合計4つの濃度勾配とし、各濃度についてqPCR試験用の複写物を2個得た。Ct値と初期濃度のlog値との間の線形関係に基づいて、検量線および増幅率を決定した。結果を図6に示す。
結果から、F6R2P1およびF6R6P1の増幅率は、F2R6P1の増幅率よりも高く、95%超であったことがわかる。したがって、F6R2P1およびF6R6P1プライマー-プローブを、その後の試験用に選択した。
4人の健常ボランティアの血液から抽出したRNA試料を、それぞれF6R2P1およびF6R6P1の増幅率試験のために選択した。結果を以下の表に示す。
結果によれば、2対のプライマー-プローブの増幅率にはほとんど差がなく、異なる試料においてわずかな変動があったことがわかる。しかしながら、F6R2P1のR2はより良好であり、R2は試料3において1に等しい。したがって、このキットでは、F6R2P1をAKR1C3のプライマー-プローブとして選択した。
5.6.4 AKR1C3プラスミドの検量線試験
40μLのヌクレアーゼを含まない水に溶解した後、AKR1C3プラスミド乾燥粉末を、Qubitによって測定される5.78ng/μLの濃度まで10倍希釈した。プラスミドストック溶液をそれぞれ105、106、107および103倍の勾配で希釈し、qPCR試験用試料の合計4つの勾配濃度を求めた。各勾配を2回反復し、図7に示すようにAKR1C3の検量線を測定した。
40μLのヌクレアーゼを含まない水に溶解した後、AKR1C3プラスミド乾燥粉末を、Qubitによって測定される5.78ng/μLの濃度まで10倍希釈した。プラスミドストック溶液をそれぞれ105、106、107および103倍の勾配で希釈し、qPCR試験用試料の合計4つの勾配濃度を求めた。各勾配を2回反復し、図7に示すようにAKR1C3の検量線を測定した。
図7の検量線からわかるように、AKR1C3プライマー-プローブの増幅率は100%に達し、R2=0.999であり、良好な増幅率が示唆された。
[実施例6] 参照遺伝子のスクリーニングならびに対応するプライマーおよびプローブの設計およびスクリーニング
参照遺伝子の選択に関しては、白血病遺伝子発現に関する参考文献([1]Yanlan Wang,Yue Liu,Changhua Zhou et al.、「T-ALLに対する強力な抗腫瘍活性を有するAKR1C3特異的プロドラッグ」[J]、Leukemia&Lymphoma,2020,Feb.DOI:10.1080/10428194.2020.1728746、[2]Donya Moradi Manesh,Jad El-Hoss,Kathryn Evans et al.、「増殖因子AKR1C3は、臨床腫瘍学におけるT細胞急性リンパ芽球性白血病治療標的の前臨床モデルにおけるPR-104に対する感度のバイオマーカーである」[J]、BLOOD,2015,125:1193-1201、[3]Yuantong Tian,Lijing Zhao,Haitao Zhang et al.、「AKR1C3の過剰発現は、前立腺がん進行の有望なバイオマーカーとして役立ち得る」[J]、Diagnostic Pathology,2014,9:42.)を参照し、以前に使用されたプライマー-プローブと組み合わせて、4つの参照遺伝子(HPRT1、GAP、ACTBおよびGOLGA1)を、細胞株CCRF-CEMを用いた試験のために選択し、それらの蛍光強度および増幅を評価した。結果を図8に示す。
蛍光強度に関しては、ACTBが最も高く、次いでHPRT1であった。
増幅曲線に関しては、GOLGA1の増幅曲線は一般的なS字形ではなく、他の3つは一般的なS字形増幅曲線である。
Ctに関しては、GAPおよびACTBのCt値は低く、それらの発現量は比較的高かったが、HPRT1およびGOLGA1のCt値は高く、それらの発現量は比較的低かった。
試料および細胞株を試験して、それらの発現安定性、ならびに高発現試料と低発現試料とを区別することができるかどうかを検証した。
健常ボランティア由来の血液試料のRNA番号5、6および7、白血病患者の骨髄RNA番号BZQおよびQQY、ならびにAKR1C3を発現する細胞株(RPMI8226、CCRF-CEMおよびJurkat)を、この実験で使用した。データおよび以前の結果によれば、細胞株RPMI8226およびCCRF-CEMは高発現細胞株であり、Jurkatは低発現細胞株であった(図9に示す)。
ΔΔCt算出法を実験結果に採用し、つまり、ΔΔCt=未知試料FAM Ct-未知試料VIC Ct-(QC FAM Ct-QC VIC Ct)とし、CCRF-CEMを各群のQCとした。結果を図10に示す。
この結果から、ACTBを参照遺伝子として使用した場合、他の3つの参照遺伝子と比較して、ACTBが高発現細胞株RPMI8226およびCCRF-CEMと低発現細胞株Jurkatとをよりよく区別することができることが分かる。健常者では値は比較的低いままであったが、白血病患者の骨髄RNA試料ではAKR1C3の高発現が検出された。増幅曲線の結果に基づいて、ACTBを参照遺伝子として選択した。
ACTBを参照遺伝子として決定した後、5種類の細胞株をそれぞれ試験した。試験結果を図11に示す。
細胞株の試験結果からウェスタンブロットの検証結果(図9)と一致していることがわかり、AKR1C3-ACTBプライマー-プローブの試験結果の正確度が証明された。
[実施例7]qPCR反応系および条件の検討
qPCR反応系の品質は開発と検出を成功させるために必要な条件であり、その主成分を最適化しなければならない。
qPCR反応系の品質は開発と検出を成功させるために必要な条件であり、その主成分を最適化しなければならない。
7.1 反応系の判定
逆転写系を以下に示す。
逆転写系を以下に示す。
逆転写反応条件を以下に示す。
ポリメラーゼ混合物は、PCR増幅率に影響を及ぼす重要な成分であった。本実施例で使用されるポリメラーゼ混合物KAPA PROBE FAST RT-PCR Master Mix(2×)の含有成分を特定の割合で最良の状態に最適化して濃縮母液を作製する。使用する際、ポリメラーゼ緩衝液を増倍剤に比例して添加する限り、対応する検出を行うことができる。説明書によれば、推奨量は反応系の半分であり、すなわち、20μLの反応系では、量は10μLであるべきである。具体的な系を以下の表に示す。
7.2 qPCR反応条件の最適化
本実施例で使用した反応条件を下記表15に示す。反応条件は、初期段階での長期検証後のRNA反応の好ましい反応条件として試験した。
本実施例で使用した反応条件を下記表15に示す。反応条件は、初期段階での長期検証後のRNA反応の好ましい反応条件として試験した。
サイクル数はPCRの結果に影響を及ぼす直接的な因子の1つであり、サイクル数はPCR増幅の程度を決定した。使用したqPCRのサイクル数は、通常、30~45サイクルであった。サイクルが多いほど非特異的増幅はより顕著になる一方、サイクルが少ないほど、検出感度に対する効果はより顕著になった。
7.3 AKR1C3-ACTBシステムの検量線試験
7.3.1 細胞株の検量線試験
最適化反応系では、AKR1C3とACTBのプライマー-プローブを混合し、検量線の検定を行ってプライマー-プローブの増幅率を調べた。細胞株としてCCRF-CEMを用い、7.1に記載の逆転写系によって逆転写を行った。cDNAを得た後、5倍勾配希釈に従って、5倍、25倍および125倍希釈の4つの勾配ストック溶液と各濃度について複写物を2個得、qPCR反応系によって検出を行った。図12に示すように、Ct値と初期コピー数lg値との間の線形関係に基づいて検量線を求めた。
最適化反応系では、AKR1C3とACTBのプライマー-プローブを混合し、検量線の検定を行ってプライマー-プローブの増幅率を調べた。細胞株としてCCRF-CEMを用い、7.1に記載の逆転写系によって逆転写を行った。cDNAを得た後、5倍勾配希釈に従って、5倍、25倍および125倍希釈の4つの勾配ストック溶液と各濃度について複写物を2個得、qPCR反応系によって検出を行った。図12に示すように、Ct値と初期コピー数lg値との間の線形関係に基づいて検量線を求めた。
図12から、AKR1C3プライマー-プローブの増幅率が94.2%であり、ACTBプライマー-プローブの増幅率が95.3%であり、いずれも要件を満たしていることがわかる。R2は0.99以上であることから、線形関係が良好であり、必要条件を満たしていたことがわかる。
7.3.2 プラスミドの検量線試験
使用したAKR1C3およびACTBプラスミド乾燥粉末を、40μLのヌクレアーゼを含まない水に溶解した。10倍に希釈した後、濃度をQubitで測定したところ、それぞれ1.67ng/μL、5.78ng/μLであった。AKR1C3のプラスミドを10-5に希釈し、ACTBのプラスミドを10-3に希釈した。100μLの各プラスミドを混合した後、10倍、100倍および1000倍の勾配で希釈した。各勾配をqPCR試験のために2回反復した。検量線は、Ct値と初期濃度のlog値との間の線形関係に従って作成した。結果を図13に示す。
使用したAKR1C3およびACTBプラスミド乾燥粉末を、40μLのヌクレアーゼを含まない水に溶解した。10倍に希釈した後、濃度をQubitで測定したところ、それぞれ1.67ng/μL、5.78ng/μLであった。AKR1C3のプラスミドを10-5に希釈し、ACTBのプラスミドを10-3に希釈した。100μLの各プラスミドを混合した後、10倍、100倍および1000倍の勾配で希釈した。各勾配をqPCR試験のために2回反復した。検量線は、Ct値と初期濃度のlog値との間の線形関係に従って作成した。結果を図13に示す。
図示する結果から、AKR1C3の増幅率は101.9%に達し、ACTBの増幅率は94.1%に達し、R2は0.99より大きく、要求を満たしていることがわかる。
[実施例8] AKR1C3-ACTBプライマー-プローブのデジタルPCR試験
8.1 デジタル PCR検出システムおよび反応条件
本実施例では、AKR1C3-ACTBプライマー-プローブを用いたデジタルPCR試験を試みた。試料および細胞株におけるAKR1C3およびACTBの発現量は全く異なっているため、最大Ct差は10Ct値に達し得る。図14に低発現のJurkat細胞株のqPCR検出図を示す。
本実施例では、AKR1C3-ACTBプライマー-プローブを用いたデジタルPCR試験を試みた。試料および細胞株におけるAKR1C3およびACTBの発現量は全く異なっているため、最大Ct差は10Ct値に達し得る。図14に低発現のJurkat細胞株のqPCR検出図を示す。
したがって、デジタルPCR検出では、図15に示すように、VICのコピー数はFAMのコピー数よりもはるかに大きくなる。
このことから、AKR1C3とACTBは別々に検出された。2つの細胞株、CCRF-CEMおよびMOLT-4を例として取り上げた。2μgのRNAを逆転写した後、転写産物を5倍に希釈し、以下のシステムを用いてデジタルPCRによりAKR1C3のコピー数を検出した。
デジタルPCRの反応手順を以下の表に示す。
検出結果をそれぞれ図16に示す。
ACTBの検出は、cDNAを5倍希釈した後、200倍希釈し、その後、以下のシステムを用いてACTBのコピー数を検出した。
検出結果を図17に示す。結果からわかるように、細胞株CCRF-CEMのFAMコピー数/VICコピー数は0.0092であり、細胞株MOLT-4のFAMコピー数/VICコピー数は0.00129であった。
8.2 実物試料試験および計算方法の判定
健常ボランティアの試料番号9、白血病患者の8つの例(番号:PSS、GZJ、HXB、HCL、ZYQ、LBJ、JRZ、LSX)、および5種類の細胞株(TF-1、CCRF-CEM、RPMI8226、MOLT-4、Jurkat)を用いた。検量線で使用したプラスミドおよび濃度は、実施例7の工程7.3.2に記載した通りとした。調製法は、AKR1C3のプラスミドを10-4に希釈し、ACTBのプラスミドを10-2に希釈し、各プラスミド100μLを混合した後、10倍、100倍および1000倍の勾配で希釈することによって行った。コピー数は、デジタルPCRによって定量した。qPCR試験を各試料について2つの複写物を用いて共同で実施した。各未知試料のAKR1C3およびACTBのコピー数は検量線により求めることができ、AKR1C3の発現を測定する方法として、AKR1C3コピー数/ACTBコピー数の比を用いた。測定した検量線を図18に示す。
健常ボランティアの試料番号9、白血病患者の8つの例(番号:PSS、GZJ、HXB、HCL、ZYQ、LBJ、JRZ、LSX)、および5種類の細胞株(TF-1、CCRF-CEM、RPMI8226、MOLT-4、Jurkat)を用いた。検量線で使用したプラスミドおよび濃度は、実施例7の工程7.3.2に記載した通りとした。調製法は、AKR1C3のプラスミドを10-4に希釈し、ACTBのプラスミドを10-2に希釈し、各プラスミド100μLを混合した後、10倍、100倍および1000倍の勾配で希釈することによって行った。コピー数は、デジタルPCRによって定量した。qPCR試験を各試料について2つの複写物を用いて共同で実施した。各未知試料のAKR1C3およびACTBのコピー数は検量線により求めることができ、AKR1C3の発現を測定する方法として、AKR1C3コピー数/ACTBコピー数の比を用いた。測定した検量線を図18に示す。
図18から、AKR1C3の増幅率は99.1%に達し、ACTBの増幅率は93.4%に達し、R2は0.99より大きく、要求を満たしていることがわかる。
試料試験結果を以下の表に示す。
FAMコピー数/VICコピー数の結果を図19に示す。
図19からわかるように、細胞株の検出結果は細胞株のウェスタンブロットの結果と一致しており、計算方法の正確度が検証された。同時に、図中のLBJによって示されるように、AKR1C3発現が高い試料が白血病患者の試料において検出された。8つの例は全て骨髄移植を受けた患者の例であった。
上記のAKR1C3プライマー-プローブ設計、反応系および反応条件の研究に基づいて、RNA量でのAKR1C3発現の検出方法が確立され、一定の感度および正確度が達成された。
[実施例9] AKR1C3 RNA量の検出方法の性能試験
実施例5~8に従って、qPCR方法およびデジタルPCR方法における最良のプライマー-プローブ組成、参照遺伝子および対応するプライマー-プローブ組成、反応系および反応条件を決定した。以上の条件に基づき、本実施例では、qPCR方法とデジタルPCR方法を組み合わせて、感度、特異度、再現性、正確度等を含む性能試験を行った。
qPCR反応プロセスは、以下の工程を含んだ。
(1)試料調製
RNAの濃度は5ng/μL超とするとし、20~200ngのRNAを採取し、ヌクレアーゼを含まない水で特定の容積まで補充した。
(2)逆転写
表12に示すように、上記のPCRチューブに逆転写混合物を順次添加し、混合物をボルテックスによってまたはピペッターでブローすることにより混合した。短時間の遠心分離の後、混合物を通常のPCR機器上に置いた。表13に示すように逆転写を行い、逆転写産物cDNAをqPCR反応系のテンプレートとして使用し、-20℃で保存することができた。
(3)プライマー希釈標準溶液の調製
プライマーおよびプローブの乾燥粉末を、室温で2時間(または4℃で一晩)TE緩衝液に溶解した。プライマー希釈標準溶液の濃度は10μMとした。溶解後、プライマーおよびプローブを特定の割合および組合せに従って混合した。完全に混合した後、-20℃で冷蔵庫に保存した。プライマー希釈標準溶液は-20℃で1年間安定して保存できる。
各使用の前に、DNAプライマー増幅混合物を含有する遠心分離管を振盪し、混合し、その後一時的に遠心分離した。表示量(20μL/反応)に従い、単回使用に必要な量を分注し、保存した。
(4)反応系の調製
QCには、陽性対照品(STD)、陰性対照品(Neg)、ブランク対照品(NTC)を毎回使用することとする。qPCR反応系を表14に従って調製し、混合し、一時的に遠心分離した。その後、表15に示すように、増幅条件下でqPCR増幅を行った。
(1)試料調製
RNAの濃度は5ng/μL超とするとし、20~200ngのRNAを採取し、ヌクレアーゼを含まない水で特定の容積まで補充した。
(2)逆転写
表12に示すように、上記のPCRチューブに逆転写混合物を順次添加し、混合物をボルテックスによってまたはピペッターでブローすることにより混合した。短時間の遠心分離の後、混合物を通常のPCR機器上に置いた。表13に示すように逆転写を行い、逆転写産物cDNAをqPCR反応系のテンプレートとして使用し、-20℃で保存することができた。
(3)プライマー希釈標準溶液の調製
プライマーおよびプローブの乾燥粉末を、室温で2時間(または4℃で一晩)TE緩衝液に溶解した。プライマー希釈標準溶液の濃度は10μMとした。溶解後、プライマーおよびプローブを特定の割合および組合せに従って混合した。完全に混合した後、-20℃で冷蔵庫に保存した。プライマー希釈標準溶液は-20℃で1年間安定して保存できる。
各使用の前に、DNAプライマー増幅混合物を含有する遠心分離管を振盪し、混合し、その後一時的に遠心分離した。表示量(20μL/反応)に従い、単回使用に必要な量を分注し、保存した。
(4)反応系の調製
QCには、陽性対照品(STD)、陰性対照品(Neg)、ブランク対照品(NTC)を毎回使用することとする。qPCR反応系を表14に従って調製し、混合し、一時的に遠心分離した。その後、表15に示すように、増幅条件下でqPCR増幅を行った。
以下の試験に関与する試料番号の対応する意味は、以下の通りである。W1:AKR1C3を発現しない標準、P1:AKR1C3を発現する強陽性細胞株、P2:検量線を検出するために使用する異なるコピー数のAKR1C3参照用の標準の勾配、P3:AKR1C3を発現する弱陽性細胞株、S1:AKR1C3の最低検出限界の標準、R1:AKR1C3を発現する強陽性細胞株、R2:AKR1C3を発現しない標準。
9.1 最低検出限界
9.1.1 検出方法
発現の低い細胞株から抽出したRNAを逆転写用に選択し、RNA量を2μgとした。逆転写後のcDNAを最低検出限界基準として25倍に希釈し、デジタルPCRにより参照のコピー数を決定し、各参照に対し10回反復した。
発現の低い細胞株から抽出したRNAを逆転写用に選択し、RNA量を2μgとした。逆転写後のcDNAを最低検出限界基準として25倍に希釈し、デジタルPCRにより参照のコピー数を決定し、各参照に対し10回反復した。
9.1.2. 最低検出限界基準のコピー数の確認プロセスと結果
(1)PCR混合物の調製:7.5μLのPCRマスター混合物(アッセイあたり)、3μLのプライマー混合物、および必要な総量の水を採取し、ボルテックスによって混合し、遠心分離し、PCR反応チューブに分注した。
(2)試料の添加:0.5μLの被検出試料を対応するPCR反応管にそれぞれ添加し、ボルテックスで混合した後、遠心分離した。
(3)試料装填:対応する数のチップを調製し、14.5μLの反応液を装填のために採取した。なお、この工程では、チップの中心部およびチップの外側カバーには触れないようにする。チップを少なくとも20秒間プレスした。鉱油をゆっくりと添加し、油をこぼさないことに留意した。鉱油を添加した後、チップを密封した。
(4)オンライン試験:チップをデジタルPCR機器の棚に配置し、その際、棚上の二次元コードおよび数字が自分の方に向くようにする。
(5)チップの読み取り:チップを専用のPCR機器から取り出し、室温に置いた後、チップスキャナーに入れて蛍光信号をスキャンした。コンピュータは、蛍光信号に従って突然変異比を計算した。
(6)検出結果:
コピー数算出:標的コピー数=コピー(標的)×14.5/装填量
(1)PCR混合物の調製:7.5μLのPCRマスター混合物(アッセイあたり)、3μLのプライマー混合物、および必要な総量の水を採取し、ボルテックスによって混合し、遠心分離し、PCR反応チューブに分注した。
(2)試料の添加:0.5μLの被検出試料を対応するPCR反応管にそれぞれ添加し、ボルテックスで混合した後、遠心分離した。
(3)試料装填:対応する数のチップを調製し、14.5μLの反応液を装填のために採取した。なお、この工程では、チップの中心部およびチップの外側カバーには触れないようにする。チップを少なくとも20秒間プレスした。鉱油をゆっくりと添加し、油をこぼさないことに留意した。鉱油を添加した後、チップを密封した。
(4)オンライン試験:チップをデジタルPCR機器の棚に配置し、その際、棚上の二次元コードおよび数字が自分の方に向くようにする。
(5)チップの読み取り:チップを専用のPCR機器から取り出し、室温に置いた後、チップスキャナーに入れて蛍光信号をスキャンした。コンピュータは、蛍光信号に従って突然変異比を計算した。
(6)検出結果:
コピー数算出:標的コピー数=コピー(標的)×14.5/装填量
図20はこの細胞株におけるcDNAの5倍希釈の試験結果を示す。261.8コピー/μLであり、検出限界基準のコピー数は52.4コピー/μLであった。
9.1.3 qPCR検証結果
表20から分かるように、最低検出限界基準は、10回の反復によるqPCRによって検出された。陽性検出率は100%であり、最低検出限界は検証基準を満たした。
9.2 精度
精度は、同じ条件下における複数の平行試験結果間の近さの度合いをいう。試験値が互いに近ければ近いほど、精度は高くなる。精度は、キット操作の再現性が反映された。本実施例では、陰性基準、発現の弱い精度基準、および発現の高い精度基準を選択してバッチ内精度を決定した。キットの精度性能を、陰性精度基準の陰性一致率、弱発現および高発現の精度基準のAKR1C3の相対発現量の変動係数(CV)を計算することによって評価した。
精度は、同じ条件下における複数の平行試験結果間の近さの度合いをいう。試験値が互いに近ければ近いほど、精度は高くなる。精度は、キット操作の再現性が反映された。本実施例では、陰性基準、発現の弱い精度基準、および発現の高い精度基準を選択してバッチ内精度を決定した。キットの精度性能を、陰性精度基準の陰性一致率、弱発現および高発現の精度基準のAKR1C3の相対発現量の変動係数(CV)を計算することによって評価した。
9.2.1 検出方法
この実験では、2つの精度基準を検出試料として使用し、2つの機器、2人の操作者および3日の検証日を用いて、各基準について24回検出を行った。全ての陰性基準は陰性であり、陽性CV値は15%未満であった。
CV値=(標準偏差SD/平均)×100%
この実験では、2つの精度基準を検出試料として使用し、2つの機器、2人の操作者および3日の検証日を用いて、各基準について24回検出を行った。全ての陰性基準は陰性であり、陽性CV値は15%未満であった。
CV値=(標準偏差SD/平均)×100%
9.2.2 実験結果
陽性精度基準の24回のAKR1C3のCtのCV値は0.78%、ACTBのCTのCV値は1.73%であった。24回の陰性精度基準は全て陰性であった。
表21から分かるように、精度および再現性検出の試料はqPCRによって24回検出され、CV値は全て5%未満であり、精度および再現性が検証基準を満たすことが示唆された。
9.3 陰性一致率
9.3.1 検出方法
陰性基準(AKR1C3相同プラスミドAKR1C4、9.06×103コピー)を選択し、キットによって検出を3回反復して、偽陽性について評価した。
陰性基準(AKR1C3相同プラスミドAKR1C4、9.06×103コピー)を選択し、キットによって検出を3回反復して、偽陽性について評価した。
9.3.2 実験結果
表22から分かるように、反復検出結果は全て陰性であり、陰性一致率は100%であり、検証基準を満たした。
9.4 陰性一致率
9.4.1 検出方法
2つの陽性基準(ウェスタンブロットによって検証されたAKR1C3細胞株)を選択し、キットにより検出して、検出の正確度を評価した。AKR1C3およびACTBプラスミド(デジタルPCRによって定量化)を勾配希釈に用いて検量線を作成し、これをキットにより検出して増幅率および線形関係を評価した。
2つの陽性基準(ウェスタンブロットによって検証されたAKR1C3細胞株)を選択し、キットにより検出して、検出の正確度を評価した。AKR1C3およびACTBプラスミド(デジタルPCRによって定量化)を勾配希釈に用いて検量線を作成し、これをキットにより検出して増幅率および線形関係を評価した。
9.4.2 実験結果
表23から分かるように、選択された陽性基準(ウェスタンブロットによって検証された細胞株)は、上記の検出方法を用いて検出された。P1は強陽性標準であり、FAMコピー数/VICコピー数の比は高く、P3は弱陽性標準であり、FAMコピー数/VICコピー数の比は低く、CVは要件を満たした。この方法の検出正確度は要求を満たした。
9.5 特異性
9.5.1 検出方法
2種類の陰性基準(それぞれ1.14×104および1.14×103のコピー数のAKR1C3相同プラスミドAKR1C2)を選択した。各濃度レベルを3回反復し、特異性を評価した。
2種類の陰性基準(それぞれ1.14×104および1.14×103のコピー数のAKR1C3相同プラスミドAKR1C2)を選択した。各濃度レベルを3回反復し、特異性を評価した。
9.5.2 検出結果
陰性基準の2つの勾配を3回反復したところ、結果は全部陰性であった。キット試験の特異性は要件を満たした。
9.6 実物試料検出
9.6.1 検出方法
検出のために8つの正常血液試料を選択し、装填量はRNA逆転写の40ngのcDNAとした。各試料を2回検出し、FAMコピー数/VICコピー数比の正確度を算出した。
検出のために8つの正常血液試料を選択し、装填量はRNA逆転写の40ngのcDNAとした。各試料を2回検出し、FAMコピー数/VICコピー数比の正確度を算出した。
9.6.2 検出結果
検出結果を以下の表に示した。
検出結果を以下の表に示した。
8つの正常血液試料が2回検出したところ、FAMコピー数/VICコピー数の比は0.001未満であり、検出CVは5%未満であった。キットの正確度は要件を満たした。
9.7 テンプレート量検証
200ngと10ngのRNAを逆転写の初期量として用い、3人の臨床白血病患者由来の骨髄試料の装填量の範囲を検証した。
200ngと10ngのRNAを逆転写の初期量として用い、3人の臨床白血病患者由来の骨髄試料の装填量の範囲を検証した。
結論:10ngおよび200ngの装填試料の検出結果は一致した。
9.8 検証の結論
結論:最低検出限界、精度、陰性一致率、陽性一致率、テンプレート量、分析特異性および実物試料検出の性能検証を行ったところ、7つの性能の全てが検証基準を満たした。この検出方法の性能は臨床適用の要件を満たしたため、臨床試料検出に使用可能である。
[実施例10] AKR1C3 RNA含有量検出用キット(qPCR法)
本実施例では、AKR1C3 RNA含有量検出用キットは、
(1)qPCRポリメラーゼ混合物(主にDNAポリメラーゼ、MgCl2、緩衝液およびdNTP(加えてUNG酵素およびdUTP)を含むqPCRポリメラーゼ混合物であり、好ましくは、前記ポリメラーゼ混合物はKAPA PROBE FAST RT-PCR Master Mix(2×)である)と、
(2)逆転写酵素混合物(好ましくはSuperscript VILO MARSTER MIXである)と、
(3) AKR1C3反応混合物(前記AKR1C3反応混合物はAKR1C3遺伝子検出用プライマー-プローブ組成物および参照遺伝子検出用プライマー-プローブ組成物を含み、前記AKR1C3遺伝子検用プライマー-プローブ組成物は上記のような群(i)~(ix)のいずれか1つから選択され、より好ましくは群(iii)、(iv)および(v)の1つの群から選択され、さらにより好ましくは群(iv)から選択される。AKR1C3遺伝子検出用プローブにおいて5’末端レポーターはFAMであり、3’末端クエンチャーはMGBであった。参照遺伝子検出用プライマー-プローブ組成物は、それぞれ配列番号17、配列番号18および配列番号19で示される、上流プライマーACTB-F1、下流プライマーACTB-R1およびプローブACTB-P1を含む。参照遺伝子のプローブの5’末端レポーターはVICであり、3’末端クエンチャーはBHQ1であった)と、
(4)陰性対照(NC)(例えばヌクレアーゼを含まない水)と、
(5)陽性対照(例えば、既知のコピー数の参照)と、
(6)関連する操作方法を記録した説明書と、
を含む。
(1)qPCRポリメラーゼ混合物(主にDNAポリメラーゼ、MgCl2、緩衝液およびdNTP(加えてUNG酵素およびdUTP)を含むqPCRポリメラーゼ混合物であり、好ましくは、前記ポリメラーゼ混合物はKAPA PROBE FAST RT-PCR Master Mix(2×)である)と、
(2)逆転写酵素混合物(好ましくはSuperscript VILO MARSTER MIXである)と、
(3) AKR1C3反応混合物(前記AKR1C3反応混合物はAKR1C3遺伝子検出用プライマー-プローブ組成物および参照遺伝子検出用プライマー-プローブ組成物を含み、前記AKR1C3遺伝子検用プライマー-プローブ組成物は上記のような群(i)~(ix)のいずれか1つから選択され、より好ましくは群(iii)、(iv)および(v)の1つの群から選択され、さらにより好ましくは群(iv)から選択される。AKR1C3遺伝子検出用プローブにおいて5’末端レポーターはFAMであり、3’末端クエンチャーはMGBであった。参照遺伝子検出用プライマー-プローブ組成物は、それぞれ配列番号17、配列番号18および配列番号19で示される、上流プライマーACTB-F1、下流プライマーACTB-R1およびプローブACTB-P1を含む。参照遺伝子のプローブの5’末端レポーターはVICであり、3’末端クエンチャーはBHQ1であった)と、
(4)陰性対照(NC)(例えばヌクレアーゼを含まない水)と、
(5)陽性対照(例えば、既知のコピー数の参照)と、
(6)関連する操作方法を記録した説明書と、
を含む。
[実施例11] AKR1C3 RNA含有量検出用キット(デジタルPCR方法)
実施例8に記載されるように、デジタルPCR方法において、AKR1C3およびACTBについて別々の検出が必要であった。そのため、本実施例のキットは、AKR1C3反応混合物がAKR1C3遺伝子検出用のプライマー-プローブ組成物のみを含み、参照遺伝子ACTB検出用のプライマー-プローブ組成物を含まない点で、実施例10のキットと異なる。本実施例におけるキットはAKR1C3反応混合物(AKR1C3遺伝子検出用プライマー-プローブ組成物を含む)および参照遺伝子ACTB反応混合物(参照遺伝子ACTB検出用プライマー-プローブ組成物を含む)の両方を含み、残りの成分は同じである。
実施例10または11に記載されるように、AKR1C3 RNA含有量検出用キットを、AKR1C3活性化抗がん剤と一緒に使用し、通常の患者スクリーニングを行った。前記キットを使用することにより、患者に薬剤を投与することを決定する前に、医療従事者が均一検出キット標準操作手順(SOP)により異なる研究室で検出を行うことが容易になる。このように、同じ試薬および同じ手順によって得られたAKR1C3検出結果は、AKR1C3活性化がん薬剤の薬剤指示において、特定のがんについての推奨検出結果を満たすことができる。
キットの具体的な操作方法は説明書、すなわち、上記の説明書における具体的な操作条件に記録される。必要に応じて、または好ましい実施形態として、説明書はまた、種類の異なるがん(腫瘍)についてのAKR1C3活性化抗がん剤の所定の量X値を提供する。例えば、B系急性リンパ芽球性白血病(B-ALL)およびT系急性リンパ芽球性白血病(T-ALL)の前記所定のX値は0.00014~0.015であり、上記キットにより検出された患者由来のex vivo末梢血試料のAKR1C3コピー数/ACTBコピー数の比は0.0092であった。統計によれば、AKR1C3活性化抗がん剤を用いたB-ALL患者のAKR1C3コピー数/ACTBコピー数の比は0.00014を下回ってはいけない。そのため、医師は、この患者にAKR1C3活性化抗がん剤を処方することができる。別の例として、T系急性リンパ芽球性白血病(T-ALL)については、上記キットにより検出された患者由来のex vivo末梢血試料のAKR1C3コピー数/ACTBコピー数の比は0.00012であった。統計によれば、AKR1C3活性化抗がん剤を用いたT-ALL患者のAKR1C3コピー数/ACTBコピー数の比は0.00014を下回ってはいけない。そのため、医師はこの患者にAKR1C3活性化抗がん剤を処方すべきではない。
[実施例12]AKR1C3 RNA含有量の検出方法およびがん治療薬の調整におけるAKR1C3 RNA含有量検出用キットの使用
実施例5~9で確立されたAKR1C3 RNA含有量の検出方法または実施例10もしくは11で確立されたAKR1C3 RNA含有量検出キットによって検出されたB-ALL患者由来のex vivo末梢血試料のAKR1C3コピー数/ACTBコピー数の比は0.0092であり、所定の含有量の0.00014より大きかった。
B-ALL患者にAKR1C3活性化抗がん剤を投与した。
既存の実験の検証によると、以下の構造から選択されるAKR1C3活性化抗がん剤は、より良好な治療効果を有する。
Claims (26)
- (i)それらのヌクレオチド配列がそれぞれ配列番号1、配列番号2および配列番号3で示される上流プライマーAKR1C3-F1、下流プライマーAKR1C3-R1およびプローブAKR1C3-P1と、
(ii)それらのヌクレオチド配列がそれぞれ配列番号4、配列番号5および配列番号3で示される上流プライマーAKR1C3-F2、下流プライマーAKR1C3-R2およびプローブAKR1C3-P1と、
(iii)それらのヌクレオチド配列がそれぞれ配列番号4、配列番号6および配列番号3で示される上流プライマーAKR1C3-F2、下流プライマーAKR1C3-R6およびプローブAKR1C3-P1と、
(iv)それらのヌクレオチド配列がそれぞれ配列番号7、配列番号5および配列番号3で示される上流プライマーAKR1C3-F6、下流プライマーAKR1C3-R2およびプローブAKR1C3-P1と、
(v)それらのヌクレオチド配列がそれぞれ配列番号7、配列番号6および配列番号3で示される上流プライマーAKR1C3-F6、下流プライマーAKR1C3-R6およびプローブAKR1C3-P1と、
(vi)それらのヌクレオチド配列がそれぞれ配列番号8、配列番号9および配列番号10で示される上流プライマーAKR1C3-F5、下流プライマーAKR1C3-R5およびプローブAKR1C3-P2と、
(vii)それらのヌクレオチド配列がそれぞれ配列番号11、配列番号12および配列番号3で示される上流プライマーAKR1C3-F3、下流プライマーAKR1C3-R3およびプローブAKR1C3-P1と、
(viii)それらのヌクレオチド配列がそれぞれ配列番号13、配列番号12および配列番号10で示される上流プライマーAKR1C3-F4、下流プライマーAKR1C3-R3およびプローブAKR1C3-P2と、
(ix)それらのヌクレオチド配列がそれぞれ配列番号14、配列番号15、および配列番号16で示される上流プライマーAKR1C3-F7、下流プライマーAKR1C3-R7、およびプローブAKR1C3-P3
の群のいずれか1つから選択されるプライマー-プローブ組成物。 - 前記プライマー-プローブ組成物が、前記群(iii)、(iv)および(v)のいずれか1つから選択され、
好ましくは、前記プライマー-プローブ組成物が群(iv)から選択される請求項1に記載のプライマー-プローブ組成物。 - 前記プローブAKR1C3-P1、AKR1C3-P2およびAKR1C3-P3の5’末端レポーターがFAMであり、前記プローブAKR1C3-P1、AKR1C3-P2およびAKR1C3-P3の3’末端クエンチャーがMGBである請求項1または2に記載のプライマー-プローブ組成物。
- 請求項1~3のいずれか一項に記載のプライマー-プローブ組成物を含むキット。
- さらに、参照遺伝子のプライマー-プローブ組成物を含み、
好ましくは、前記参照遺伝子がACTBである請求項4に記載のキット。 - 前記参照遺伝子のプライマー-プローブ組成物が、それらのヌクレオチド配列がそれぞれ配列番号17、配列番号18および配列番号19で示される上流プライマーACTB-F1、下流プライマーACTB-R1およびプローブACTB-P1を含む請求項4または5に記載のキット。
- 前記プローブACTB-P1の5’末端レポーターがVICであり、前記プローブACTB-P1の3’末端クエンチャーがBHQ1である請求項4~6のいずれか一項に記載のキット。
- さらに、ポリメラーゼ混合物を含み、
前記ポリメラーゼ混合物が、DNAポリメラーゼ、MgCl2、緩衝液およびdNTPを主に含み、
好ましくは、前記ポリメラーゼ混合物がKAPA PROBE FAST RT-PCR Master Mix(2×)である請求項4~7のいずれか一項に記載のキット。 - さらに、逆転写酵素混合物を含み、
好ましくは、前記逆転写酵素混合物がSuperscript VILO MARSTER MIXである請求項4~8のいずれか一項に記載のキット。 - さらに、陰性対照および陽性対照を含み、
好ましくは、前記陰性対照がヌクレアーゼを含まない水であり、および/または
好ましくは、前記陽性対照が既知のコピー数の参照である請求項4~9のいずれか一項に記載のキット。 - がん治療薬の調製における、請求項1~3のいずれか一項に記載のプライマー-プローブ組成物または請求項4~10のいずれか一項に記載のキットの使用。
- 患者のex vivo試料中のAKR1C3 RNA含有量を、請求項1~3のいずれか一項に記載のプライマー-プローブ組成物または請求項4~10のいずれか一項に記載のキットを用いて求め、
AKR1C3 RNA含有量が所定の含有量以上の患者に、AKR1C3活性化抗がん剤を投与する請求項11に記載の使用。 - 前記AKR1C3 RNA含有量を、AKR1C3コピー数/参照遺伝子コピー数の比に従って求め、
好ましくは、前記所定の含有量が0.0001~1であり、
より好ましくは、前記所定の含有量が0.00011~0.5であり、
さらに好ましくは、前記所定の含有量が0.00013~0.05である請求項11または12に記載の使用。 - 前記ex vivo試料が、血液試料、骨髄試料、または組織試料を含む、請求項11~13のいずれか一項に記載の使用。
- 前記AKR1C3活性化抗がん剤が、以下の構造
- 前記がんが、肺がん、非小細胞肺がん、肝臓がん、膵臓がん、乳がん、胃がん、骨がん、食道がん、乳房がん、前立腺がん、精巣がん、大腸がん、卵巣がん、膀胱がん、子宮頸がん、肝細胞がん、メラノーマ、扁平上皮がん、基底細胞がん、腺がん、汗腺がん、皮脂腺がん、乳頭がん、乳頭腺がん、腎細胞がん、嚢胞腺がん、嚢胞がん、髄様がん、気管支がん、骨細胞がん、上皮がん、胆管がん、絨毛がん、胎児性がん、セミノーマ、ウィルムス腫瘍、神経膠芽腫、星状細胞腫、髄芽腫、頭蓋咽頭腫、上衣腫、松果体腫瘍、血球芽腫、声帯神経腫、髄膜腫、神経芽腫、視神経芽腫、網膜芽細胞腫、神経線維腫、線維肉腫、線維症芽細胞腫、線維腫、線維腺腫、線維軟骨腫、線維嚢腫、線維粘液腫、線維骨肉腫、線維粘液肉腫、線維乳頭腫、粘液肉腫、粘液嚢腫、粘液軟骨腫、粘液軟骨肉腫、粘液線維肉腫、粘液腺腫、粘液芽腫、脂肪肉腫、脂肪腫、脂肪腺腫、脂肪芽腫、脂肪軟骨腫、脂肪線維腫、脂肪血管腫、粘液脂肪腫、軟骨肉腫、軟骨腫、軟骨筋腫、脊索腫、絨毛がん、絨毛上皮腫、絨毛芽腫、骨肉腫、骨芽細胞腫、骨軟骨線維腫、骨軟骨肉腫、骨軟骨腫、骨細胞腫、骨歯腫、骨線維腫、骨の線維肉腫、血管肉腫、血管腫、血管脂肪腫、血管軟骨腫、血管芽腫、血管角腫、血管膠腫、血管内皮腫、血管線維腫、血管筋腫、血管脂肪腫、血管リンパ腫、血管脂肪平滑筋腫、血管筋脂肪腫、血管筋神経腫、血管粘液腫、血管細網腫、リンパ管肉腫、リンパ肉芽腫、リンパ管腫、リンパ腫、リンパ粘液腫、リンパ肉腫、リンパ管線維腫、リンパ球腫、リンパ上皮腫、リンパ芽腫、末梢性T細胞リンパ腫、結節性NK/T細胞リンパ腫、内皮腫、内芽腫、滑膜腫、滑膜肉腫、中皮腫、結合組織腫瘍、ユーイング腫瘍、平滑筋腫、平滑筋肉腫、平滑筋芽腫、平滑筋線維腫、横紋筋腫、横紋筋肉腫、横紋筋粘液腫、急性リンパ性白血病、急性骨髄性白血病、慢性疾患細胞、赤血球増加症、リンパ腫、子宮内膜がん、神経膠腫、結腸直腸がん、甲状腺がん、尿路上皮がんまたは多発性骨髄腫を含み、
好ましくは、前記がんが、卵巣がん、子宮頸がん、膵臓がん、乳がん、結腸直腸がん、食道がん、胃がん、肝細胞がん、非小細胞肺がん、前立腺がん、腎細胞がん、末梢T細胞リンパ腫、結節性NK/T細胞リンパ腫、急性リンパ性白血病または急性骨髄性白血病を含む請求項11から15のいずれか一項に記載の使用。 - (1)検出対象のex vivo試料のRNAを抽出し、前記抽出したRNAを逆転写系に添加し、前記抽出したRNAを逆転写してcDNAを合成する工程と、
(2)請求項1~3のいずれか一項に記載のプライマー-プローブ組成物または請求項4~10のいずれか一項に記載のキットを用いて、cDNAをテンプレートとしてqPCRまたはデジタルPCR増幅を行う工程と、
(3)qPCRまたはデジタルPCR増幅結果に従って検出対象のex vivo試料のAKR1C3 RNA含有量を求める工程と、
を含む、AKR1C3 RNA含有量を検出する方法。 - 前記工程(1)において、前記抽出したRNAの濃度を検出し、
好ましくは、Qubit RNA HSアッセイキットを使用して前記抽出したRNAの濃度を検出し、
前記逆転写系が逆転写酵素を含み、
好ましくは、前記抽出したRNAおよび逆転写酵素の質量対体積比がμg/μLの単位で(0.5~2):4であり、
より好ましくは、前記抽出したRNAおよび逆転写酵素の質量対体積比が、μg/μLの単位で(1~1.8):4であり、
さらにより好ましくは、前記抽出したRNAおよび逆転写酵素の質量対体積比がμg/μLの単位で2:4である請求項17に記載の方法。 - 前記工程(2)では、qPCR反応系において、前記群(i)~(ix)のいずれか1つから選択されるプライマー-プローブ組成物を、参照遺伝子のプライマー-プローブ組成物と混合し、
好ましくは、前記qPCR反応系において、AKR1C3上流プライマー、AKR1C3下流プライマーおよびAKR1C3プローブのモル比が(2~10):(2~10):3であり;
より好ましくは、前記qPCR反応系において、AKR1C3上流プライマー、AKR1C3下流プライマーおよびAKR1C3プローブのモル比が(3~7):(3~7):3であり、
さらにより好ましくは、前記qPCR反応系において、AKR1C3上流プライマー、AKR1C3下流プライマーおよびAKR1C3プローブのモル比が5:5:3であり、および/または
前記qPCR反応系において、
好ましくは、上流プライマーACTB-F1、下流プライマーACTB-R1およびプローブACTB-P1のモル比が(2~10):(2~10):3であり、
より好ましくは、上流プライマーACTB-F1、下流プライマーACTB-R1およびプローブACTB-P1のモル比が(3~7):(3~7):3であり、
さらにより好ましくは、上流プライマーACTB-F1、下流プライマーACTB-R1およびプローブACTB-P1のモル比が5:5:3であり、および/または
前記qPCR反応系において、
好ましくは、AKR1C3上流プライマー、AKR1C3下流プライマーおよびAKR1C3プローブの量がそれぞれ上流プライマーACTB-F1、下流プライマーACTB-R1およびプローブACTB-P1の量と同じである請求項17または18に記載の方法。 - 前記工程(2)にでは、前記qPCR反応系において、dUTP、UNG酵素、cDNAテンプレートおよびポリメラーゼ混合物も添加され、
好ましくは、前記ポリメラーゼ混合物の体積が前記qPCR反応系の総体積の(0.3~0.8)であり、
より好ましくは、前記ポリメラーゼ混合物の体積が前記qPCR反応系の総体積の0.5倍である請求項17~19のいずれか一項に記載の方法。 - 前記工程(2)では、AKR1C3および参照遺伝子が、それぞれAKR1C3デジタルPCR検出システムおよび参照遺伝子デジタルPCR検出システムによって増幅され、
好ましくは、前記AKR1C3デジタルPCR検出システムにおいて、AKR1C3上流プライマー、AKR1C3下流プライマーおよびAKR1C3プローブのモル比が(5~15):(5~15):3であり、
より好ましくは、AKR1C3上流プライマー、AKR1C3下流プライマーおよびAKR1C3プローブのモル比が(8~14):(8~14):3であり、
さらにより好ましくは、AKR1C3上流プライマー、AKR1C3下流プライマーおよびAKR1C3プローブのモル比が12:12:3であり、および/または
前記参照遺伝子デジタルPCR検出システムにおいて、
好ましくは、上流プライマーACTB-F1、下流プライマーACTB-R1およびプローブACTB-P1のモル比が(5~15):(5~15):3であり、
より好ましくは、上流プライマーACTB-F1、下流プライマーACTB-R1およびプローブACTB-P1のモル比が(8~14):(8~14):3であり、
さらにより好ましくは、上流プライマーACTB-F1、下流プライマーACTB-R1およびプローブACTB-P1のモル比が12:12:3である請求項17~20のいずれか一項に記載の方法。 - 前記工程(3)において、qPCRまたはデジタルPCR増幅結果に従って検出対象のex vivo試料のAKR1C3 RNA含有量を求める工程が、
(A)qPCRまたはデジタルPCR増幅結果に従って検出対象のex vivo試料のAKR1C3および参照遺伝子のコピー数をそれぞれ求める工程と、
(B)AKR1C3コピー数/参照遺伝子コピー数の比を計算して、検出対象のex vivo試料のAKR1C3 RNA含有量を求める工程と
を含む請求項17~21のいずれか一項に記載の方法。 - 前記qPCR法を用いる場合、前記工程(A)はさらに
(A1)AKR1C3のCt値および初期コピー数lg値の検量線、並びに参照遺伝子のCt値および初期コピー数lg値の検量線をそれぞれプロットする工程と、
(A2)前記検量線に従って、検出されたAKR1C3および参照遺伝子のCt値によってそれぞれ検出対象のex vivo試料のAKR1C3および参照遺伝子のコピー数を求める工程と
を含む、請求項17~22のいずれか一項に記載の方法。 - 血液試料、骨髄試料または組織試料中のAKR1C3 RNA含有量を検出するために使用される、請求項17~23のいずれか一項に記載の方法。
- 請求項17~24のいずれか一項に記載の方法を用いて、検出対象のex vivo試料のAKR1C3 RNA含有量を検出し、その後、前記検出対象のex vivo試料のAKR1C3 RNA含有量に従って、前記検出対象のex vivo試料のAKR1C3酵素の発現量を求めるAKR1C3酵素の発現量を検出する方法。
- 前記検出対象のex vivo試料中のAKR1C3 RNA含有量と、前記検出対象のex vivo試料中のAKR1C3酵素の発現量との間に線形相関がある請求項25に記載の方法。
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