JP4516990B2 - ワルファリンの投与量の範囲を予想する方法 - Google Patents
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Description
本出願は、2004年12月21日に出願された米国仮出願第60/638,837号、及び2005年5月10日に出願された米国仮出願第60/679,694号の優先権を主張する。これらの先行出願の各々の開示は、全体として本明細書中に援用されている。
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本出願において上記または他の場所で引用された刊行物、特許及び特許出願の全ては、個々の刊行物、特許出願または特許の開示が全体として参照によって援用されていることを具体的におよび個々に示されたのと同じ程度にまで、全体として参照によって本願中に援用されている。
ワルファリン投与の他の方法は、VKORC1遺伝子の解析と結合されることが可能である。例えば、CYP2C9の配列も、当技術分野において入手可能な知識に基づいて解析されることが可能である。例えば、CYP2C9*2およびCYP2C9*3はともに、ワルファリン感受性と関連がある。
(a)VKORC1遺伝子の−1639位の配列Aを検出するための手段と、
(b)VKORC1遺伝子の−1639位の配列Gを検出するための手段と
からなる群より選択された少なくとも一成分を含む。
用語「ワルファリン」は、抗凝固活性を有するクマリン誘導体を包含する。好ましい実施形態において、ワルファリンは4−ヒドロキシ−3−(3−オキソ−1−フェニルブチル)−2H−1−ベンゾピラン−2−ワン(すなわち3−α−フェニル−β−アセチルエチル−4−ヒドロキシクマリン)である。現在の市販品はR−異性体およびS−異性体のラセミ混合物である。用語「ワルファリン」はR−異性体、S−異性体、任意のラセミ混合物、およびそれらの任意の塩を包含する。クマディン、マレバン(Marevan)、パンワルフィン(Panwarfin)、プロスロマディン(Prothromadin)、チントラン(Tintorane)、ワルフィロン(Warfilone)、ワラン(Waran)、アスロンビン−K、ワルファリン−デアノール、アドイジン、ワルファリン酸、クマフェン(Coumafene)、ズークマリン(Zoocoumarin)、フェンプロクモン(Phenprocoumon)、ジクマロール、ブロディファクム(brodifacoum)、ジフェナディオン(diphenadione)、クロロファシノン、ブロマジオロン、およびアセノクマロールが、具体的にワルファリンとして含まれている。
ワルファリン感受性またはワルファリン抵抗性を有する中国人患者のCYP2C9およびVKORC1のDNA配列の比較に基づいて(実施例1)、我々はCYP2C9のDNA配列変異が漢民族集団の5.4%〜7.3%にしか表れていないことを見出した。変異は主としてCYP2C9*3であった。さらに、未だ報告されていない新規の変異(P382L)を含めて、本研究において同定された二つのミスセンス変異は、ワルファリン感受性患者において稀有およびわずかに存在していた。また、CYP2C9変異は異なる民族集団において異なる有病率を示した。CYP2C9*1/*2は白人集団の20%において存在していた(17)。しかしながら、本研究における中国人集団においてはCYP2C9*1/*2は全く存在しなかった。したがって、CYP2C9における変異は中国人集団におけるほんの少数のワルファリン感受性を説明することが可能であり、ワルファリン用量要求性における民族間の差異を説明することができない。
コドン(Met)のAは、+1に位置付けられ、本明細書中に記載されたプロモータSNPは−1639位であり、この位置におけるG>A多型は「NM_024006.4:C.−1639G>A」として参照されるだろう。本開示の−1639位のG>A多型(すなわちより正確には「NM_024006.4:C.−1639G>A」)は、従来のプロモータ配列番号付けに従って1413位のG>A多型と同じであることが明らかにされるべきである。
(a)VKORC1遺伝子の−1639位における配列Aを検出するための手段と、
(b)VKORC1遺伝子の−1639位における配列Gを検出するための手段と
からなる群より選択された少なくとも一成分を含む。
℃ =セ氏温度
hr =時間
min =分
secまたはs =秒
μM =マイクロモル
mM =ミリモル
M =モル
ml =ミリリットル
μl =マイクロリットル
mg =ミリグラム
μg =マイクログラム
mol =モル
pmol =ピコモル
ASO =アレル特異的オリゴヌクレオチド
CYP2C9 =チトクロームP450,サブファミリーIIC,ポリペプチド9
IND =国際標準比率
LD =連鎖不均衡
NTP =ヌクレオチド三リン酸
PBS =リン酸緩衝液
PCR =ポリメラーゼ連鎖反応
SNP =一ヌクレオチド多型
VKORC1 =ビタミンKエポキシド還元酵素複合体,サブユニット1
材料および方法
患者
我々は台湾における四つの主要な医療センター(国立台湾大学病院、高雄医科大学病院、台北退役軍人病院、および新光Wu Ho−Su記念病院)の循環器クリニックから低用量または高用量のワルファリンを処方された16患者を採用した。中国人患者におけるワルファリンの平均維持量は一日当たり3.3mgである(8,9)。したがって、我々は一日当たり1.5mg以下の維持量を処方された患者をワルファリン感受性と見なし(表1、11患者)、一日当たり6mg以上のワルファリン維持量を処方された患者をワルファリン抵抗性と見なした(表1、5患者)。ワルファリン抵抗性患者の定義は、無作為に選択された患者(表2)のいずれも一日当たり6mgより多いワルファリン用量を有しないという我々独自のデータによって支持された。このことは、一日当たり5.1mgと5.5mgとの間の平均維持量を有する白人患者(20,27)と対照的である。
DNA塩基配列および一ヌクレオチド多型(SNP)遺伝子型決定
PUREGENE(登録商標)DNA精製システム(アメリカ、ミネソタ州、Gentra system社)を用いて、ゲノムDNAを単離した。ワルファリン感受性(一日当たり1.5m以下、11患者)およびワルファリン抵抗性(一日当たり6.0mg以上、5患者)を有する16人の漢民族患者におけるCYP2C9およびVKORC1のDNA配列変異を、直接配列決定法(アメリカ、カリフォルニア州、フォスターシティ(Foster City),Applied Biosystems社、Applied Biosystems 3730 DNA アナライザー,)によって初めに決定した。具体的には、Primer3 PCR プライマ プログラム(http://fokker.wi.mit.edu/cgi−bin/primer3/primer3_www.cgi)を用いて、CYP2C9およびVKORC1の両方のためのイントロン−エクソン接合部、エクソン、および転写開始位置の2キロ塩基対上流に対するプライマを設計した。VKORC1プロモータにおける変異を検出するために使用されたプライマは、5’−CAGAAGGGTAGGTGCAACAGTAA(配列番号2;転写開始位置の1.5キロベース上流に位置するセンス鎖)および5‘−CACTGCAACTTGTTTCTCTTTCC(配列番号3;転写開始位置の0.9キロベース上流に位置するアンチセンス鎖)であった。0.4μMの各プライマ、10mMのTris−HCl(pH8.3)、50mMのKCl、1.5mMのMgCl2、0.2mMのdNTPsおよび1単位のHotStart Taq(登録商標)(アメリカ、カリフォルニア州、バレンシア、Qiagen社)を含む、25μlの最終濃度において、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)を行った。増幅条件を、96℃,12分の第一変性、次に96℃,30秒で34回のPCRサイクル、60℃,30秒、72℃,40秒で構成した。
プラスミドの構築
VKORC1プロモータ活性に対して分析するために、順方向プライマ:5’−ccgctcgagtagatgtgagaaacagcatctgg(配列番号4;XhoIの制限酵素部位を含む)および逆方向プライマ:5‘−cccaagcttaaaccagccacggagcag(配列番号5;HindIIの制限酵素部位を含む)を用いて、−1639位のAAおよび−1639位のGG遺伝子型を有する患者から得た−1639位の多型(1798位から35位)を網羅するVKORC1プロモータを、pGEM−T Easy ベクター(アメリカ、ウィスコンシン州、マディソン、Promega社)中にまずクローニングした。XhoIおよびHindIII制限酵素部位を用いてベクターを切断することによって、VKORC1プロモータを含む断片をpGEM−T EASY ベクターから切り離し、pGL3−標準ベクター(Promega社)の多重クローニング部位(XhoIおよびHindIII)中にサブクローニングした。pGL−3ベクターは、蛍ルシフェラーゼに対してコードされたcDNAを含み、プロモータとともに融合された場合、哺乳類細胞中へのトランフェクション上に挿入されたプロモータ活性を解析するために使用されることができる。−1639位のG/G遺伝子型を含むベクターをpGL3−Gに設定し、−1639位のA/A遺伝子型を含むベクターをpGL3−Aに設定した。両ベクター中のVKORC1プロモータ配列を直接配列決定解析によって確認した。
HepG2細胞を、Dulbecco’s modified Eagle 培地(DMEM)、ならびに1ml当たり100単位のペニシリン、1ml当たり100μgのストレプトマイシンおよび2mMのL−グルタミンが添加された10%ウシ胎仔血清中で成長させた。トランフェクションの24時間前に、12穴のプレートの各ウェル中に1.5×105個の細胞を播いた。トランスフェクションの当日に、リポフェクタミン2000(アメリカ、カリフォルニア州、カールズバッド、Invitrogen社)を用いて、1.5μgのpGL3ベクターおよび50ナノグラムのpRL−TKベクター(Promega社)とともに、各ウェルを共トランスフェフトした。pRL−TKベクターはHSV−TKプロモータによって転写されたRenillaルシフェラーゼをコードしており、蛍ルシフェラーゼ発現を標準化するための内部コントロールとしてpRL−TKベクターを使用した。トランスフェクションの48時間後、細胞を受動的溶解緩衝液(Promega社)中に溶解した。細胞溶解物をルシフェラーゼ基質(Promega社、二重ルシフェラーゼレポータシステム)に添加し、蛍ルシフェラーゼおよびRenillaルシフェラーゼ活性が照度計(ドイツ、プフォルツハイム、SIRIUS社)を用いて測定した。
各SNPの遺伝子型頻度を集計した。三サンプル集団に対する各SNPの遺伝子頻度を比較するために、χ二乗検定を使用した。異なる遺伝子型集団間の平均投与量レベルの多重比較のために、T−検定およびWilcoxon−Mann−Whitney検定を行った。二つの測定値、D’およびr2によって内部マーカー連鎖不均衡(LD)を評価し、Graphical Overview of Linkage Disequilibrium(GOLD、http://www.sph.umich.edu/csg/abecasis/GOLD)を用いて算出した。
ワルファリン感受性または抵抗性を有する、選択された中国人患者におけるCYP2C9およびVKORC1のDNA配列変異
中国人におけるワルファリンの平均維持量は一日当たり3.3mgであった(8,9)。したがって、我々は一日当たり1.5mg以下の維持量を受けた患者をワルファリン感受性と見なし(表1,11患者)、一日当たり6mg以上のワルファリン維持量をうけた患者をワルファリン抵抗性と見なした(表1、5患者、さらなる詳細のために材料および方法を参照のこと)。CYP2C9遺伝子のコード領域、エクソン−イントロン接合部、およびプロモータ領域の配列によって、11人のワルファリン感受性患者の4人において三つの配列変異が明らかとなった。その変異は、1075位のA>C(CYP2C9*3として知られるI359L)、895位のA>G(T299A)、および1145位のC>T(P382L)であった。CYP2C9*3は3患者において検出された(表1、被験者1,3,および5)。また、CYP2C9*3に加えて、被験者5は前述のように895位のA>G(T299A)の変異を有していた(7)。新規エクソンの変異である1145位のC>T(P382L)は、4番目の患者(被験者6)において検出された。表1に示されるように、CYP2C9遺伝子変異は全てのワルファリン感受性患者において見られず、全てのワルファリン抵抗性患者において全く見られなかった。
ワルファリンを受けている無作為中国人患者におけるVKORC1の−1639位のG>A多型
−1639位のG>A多型がワルファリン用量における個体間の差異と相関があるかどうかさらに解析するために、我々は用量に関係なくワルファリンを受けている104人の患者に、MALDI−TOF質量分析法を用いて遺伝子解析を行った。AAおよびAG/GG集団は年齢、性別、およびINRに関して差異がなかった(表2)。二患者においてのみGGに対してホモ接合であることが見出され、彼らは統計解析のためにAGを有する患者と一緒に集団化された。我々は食事または他の投薬等の他の混乱させる変数の有無に関係なくデータを解析した。表2に示されるように、AA集団は、AG/GG集団(一日当たり3.81mg)より有意に低い用量要求性(一日当たり2.61mg)を有していた。T検定(p<0.0001)またはWilcoxon Mann Whitney検定(p=0.0002)によって、AA集団とAG/GG集団との間の差異は優位なものとなった。
中国人および白人におけるVKORC1の−1639位のG>A多型およびCYP2C9変異の遺伝子型頻度
中国人集団は白人集団より極めて低いワルファリン維持量を要求することが知られていた。VKORC1の−1639位の遺伝子型における差異がワルファリン用量における民族間の差異を説明することが可能かどうか調べるために、95人の正常漢民族被験者および92人の正常白人被験者が遺伝子解析された。白人集団において、ホモ接合のAAは最も低い頻度を有したのに対して、AGおよびGG遺伝子型が多数の集団を構成した(表3、それぞれ14.2%、46.7%および39.1%)。逆に、中国人集団において、ホモ接合のAAが多数派集団を構成し(82.1%)、集団の残りは、ヘテロ接合のAG(17.9%)であった。無作為に選択されたこの集団においては、ホモ接合のGGは検出されなかった。また、この割合は79.8%がホモ接合のAAであり、18.3%がヘテロ接合のAGであり、残りの1.8%がホモ接合のGGであることが見出された104人のワルファリン患者における割合と同じであった。白人集団と二つの中国人集団との間の遺伝子型頻度における差異は、0.0001未満のp値を有して優位であった。二つの民族集団(白人および中国人)の間のこれらの差異、およびAAのワルファリン感受性との相関は、中国人集団が白人集団より低い用量を要求するという臨床的所見に従う。
また、CYP2C9の変異が中国人集団において遺伝子解析された。CYP2C9*1/*3の頻度は、中国人の正常集団において7.3%であり、ワルファリンを受けている無作為に選択された中国人患者において5.4%であった、CYP2C9*2の変異は中国人患者および対照において検出されなかった。白人におけるCYP2C9変異の頻度に関する刊行物のデータに比べて、白人集団は中国人よりはるかに高いCYP2C9変異の頻度を有し(30%未満対7%未満)、さらに白人がワルファリンに対してより抵抗性であった。ワルファリン感受性患者において検出された他のミスセンス変異である895位のA>G(T299A)および1145位のC>T(P382L)(表1)は無作為に選択された患者および対照のいずれにおいても見出されず、このことはこれらの変異が稀な変異であることを示唆している。
VKORC1プロモータ活性
AA遺伝子型の患者とGG遺伝子型の患者との間のワルファリン感受性における差異は、VKORC1プロモータ活性における変化によって説明されることができよう。−1639位のプロモータSNPがE−BOX(CANNTG)の第二ヌクレオチドにおいて位置され、その結果、この多型はE−BOXコンセンサス配列を変化させ、VKORC1プロモータ活性における変化に通じるであろう。この仮説を調べるために、−1639位を網羅するVKORC1プロモータを、−1639位のAA遺伝子型またはGG遺伝子型を有する患者からPCR増幅し、pGL−3ベクター中にクローニングした。VKORC1が肝臓において最も高いレベルで発現されるので、HepG2細胞(ヒト肝臓癌細胞株)をプロモータ解析のために選択した。合計九回の実験を行い、全ての実験が(図2に示されるように)一貫した結果を示した。VKORC1プロモータの−1639位のGは、プロモータの−1639位のAと比べてより高いルシフェラーゼ活性(約44%高い)を示した。pGL−3 標準 ベクターは多重クローニング部位内に挿入されたプロモータを全く有さず、ごく少量のルシフェラーゼ活性を有していた。したがって、−1639位の配列はプロモータ活性にとって重要であり、より高いプロモータ活性(例えば、−1639位のG)がより高いワルファリン用量要求性と相関する。
ワルファリン用量におけるVKORC1の−1639位のSNPとCYP2C9との組合せ
ワルファリン感受性を予想するためにVKORC1の−1639位のSNP単独で使用されることが可能であるが、このSNPは必要に応じて他の遺伝子マーカーと組み合わせられことが可能である。例えば、VKORC1遺伝子およびCYP2C9遺伝子の両方の配列がワルファリン用量において解析されることが可能である。以下の表にこれら二つの遺伝子がともに考慮される場合に各ハプロタイプに対するクマディンの推奨用量を示す。
Claims (7)
- ヒト患者に対するワルファリンの投与量の範囲を予想する方法において、
前記患者の配列番号1のVKORC1遺伝子の3673位のヌクレオチドを解析する工程であって、前記ヌクレオチドは前記配列番号1のVKORC1遺伝子の3673位のヌクレオチドを含むプロモータ領域と特異的にハイブリダイズするオリゴヌクレオチドを用いることによって解析される工程と、
前記3673位のヌクレオチドに基づいて前記患者がワルファリン感受性か、またはワルファリン抵抗性かを決定する工程であって、前記3673位におけるホモ接合のAA、ヘテロ接合のAG、およびホモ接合のGGは、それぞれ前記患者がワルファリン感受性、中間の感受性、およびワルファリン抵抗性であることを示す工程と、
前記患者のワルファリン感受性またはワルファリン抵抗性に基づいてワルファリンの投与量の範囲を予想する工程と
からなる方法。 - 前記オリゴヌクレオチドは前記配列番号1のVKORC1遺伝子の3673位まで及ぶ少なくとも6ヌクレオチドと特異的にハイブリダイズする請求項1に記載の方法。
- 前記ヌクレオチドは前記患者の末梢血から調製されたDNAを用いることによって解析される請求項1または請求項2に記載の方法。
- 前記患者はアジア人である請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載の方法。
- 前記患者は白人である請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載の方法。
- 前記患者はアフリカ人、アフリカ系アメリカ人、またはヒスパニックである請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載の方法。
- CYP2C9遺伝子の配列を解析する工程と、前記配列番号1のVKORC1遺伝子の3673位のヌクレオチドおよび前記CYP2C9遺伝子の配列に基づいてワルファリンの投与量の範囲を予想する工程とをさらに含む請求項1乃至請求項6のいずれか一項に記載の方法。
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