JP5351427B2 - 癌の再発リスクを判定する方法及び癌の再発リスク診断の支援方法 - Google Patents
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Description
再発リスクスコア=F(x)×G(y) ・・・(1)
(式中、F(x)=a/(1+Exp(-(x-b)×c))であり、G(y)=d/(1+Exp(-(y-e)×f))である(式中、a〜fは定数である):式中、xはCDK1比活性を表し、このCDK1比活性は、CDK1活性値/CDK1発現量で示される:式中、yは比活性比を表し、この比活性比は、CDK2比活性/CDK1比活性で示される)
再発リスクスコア=F(x)×G(y) ・・・(2)
(式中、F(x)=a/(1+Exp(-(x-b)×c))であり、G(y)=d/(1+Exp(-(y-e)×f))である(式中、a〜fは定数である):式中、xはCDK1比活性を表し、このCDK1比活性は、CDK1活性値/CDK1発現量で示される:式中、yは比活性比を表し、この比活性比は、CDK2比活性/CDK1比活性で示される)
本発明の第1の観点による判定方法は、被検癌患者から採取した悪性腫瘍から、第1のサイクリン依存性キナーゼ(CDK)及び第2のCDKの発現量と活性値を取得し、得られた第1CDK及び第2CDKの発現量と活性値とに基づいて再発リスクスコアを求め、得られた再発リスクスコアに基づいて癌の再発リスクを判定することを特徴とする。
また、本明細書における「再発リスク」とは、悪性腫瘍が摘出された癌患者の身体に癌が再発する危険、または癌が再発することによって癌患者が死亡する危険を意味する。本明細書中で特に断らない限り、「再発リスク」はそのいずれも含むものとする。
被検癌患者から採取される悪性腫瘍は、例えば被検癌患者の生体組織のうち、繊維性結合組織、軟骨組織、骨組織、血液、リンパ等の支持組織、上皮組織、筋組織、神経組織を構成する細胞であればよい。特に、本実施形態による判定方法に用いられる細胞としては、固体としての調和を破り、増殖の制御機構に異常を来たしている組織の腫瘍細胞のように、病理的情報を得たい細胞が好適である。例えば、乳、肺、肝臓、胃、大腸、膵臓、皮膚、子宮、精巣、卵巣、甲状腺、副甲状腺、リンパ系統、骨髄などの位置にできる腫瘍の細胞が好適な対象となる。
ここに挙げた複数種のCDKから第1のCDKと第2のCDKとを決定し、被検癌患者から採取された悪性腫瘍の第1のCDKと、第2のCDKの発現量及び活性値を測定する。
上記の工程によって得られた2種類のCDKの発現量と活性値に基づいて再発リスクスコアRRSを求める。再発リスクスコアRRSは、下記式(3)乃至(5)によって求められる。
RRS=F(x)×G(y) ・・・(3)
F(x)=a/(1+Exp(−(x−b)×c)) ・・・(4)
G(y)=d/(1+Exp(−(y−e)×f)) ・・・(5)
(式中、a〜fは定数)
上記式において、xは第1のCDKの比活性を表し、yは比活性比を表す。ここで、CDK比活性は、CDK活性値/CDK発現量で示され、比活性比は、第2CDK比活性/第1CDK比活性で示される。上記式(3)乃至(5)、比活性及び比活性比については、後に詳しく説明する。
上記において得られた再発リスクスコアRRSと、予め設定された閾値とを比較して、癌の再発リスクを判定する。例えば、被検癌患者の再発リスクスコアRRSと閾値とを比較し、被検癌患者の再発リスクスコアRRSが閾値より高い場合には、被検癌患者の癌の再発リスクが高く、被検癌患者の再発リスクスコアRRSが閾値より低い場合には、被検癌患者の癌の再発リスクが低いというようにして、癌の再発リスクを判定することができる。
CDK比活性は、CDK活性値/CDK発現量によって示されることからも明らかなように、CDKの発現量に対する活性値の比である。CDK比活性は、試料に含まれる単位CDKタンパク質量あたりのCDK酵素活性を反映するパラメータであって、細胞に存在しているCDKのうちの活性を示すCDKの割合に相当し、判定対象である悪性腫瘍細胞の増殖状態に基づくCDK活性レベルを示す。
一般に、癌細胞は正常な増殖制御を逸脱して増殖が活発に行われていることから、DNAの複製期であるS期と、DNA合成の終了から有糸分裂の開始の間であるG2期にある細胞の割合が多い場合に、その細胞が癌化しているものと考えることができる。また、癌細胞に見られる異数倍体性は、細胞分裂期であるM期を異常な状態で経過した場合や、又はM期を経ずにG1期に進み、そのままS期に移行したときに発生するものと考えられるため、M期に存在する細胞割合が少ない場合にも、その細胞が癌化していると考えることができる。
そこで、例えば、第1のCDKとして細胞周期のG2期からM期に移行する際に活性を示すCDK1を、第2のCDKとして細胞周期のG1期からS期に移行する際に活性を示すCDK2を使用し、これらに基づいてCDK比活性比を求めた場合には、得られるCDK比活性比は、S期またはG2期にある細胞が、M期にある細胞に比べてどれだけ多く存在するかを反映する数値であり、細胞の増殖能を正確に反映するパラメータとして用いることができる。
上記において例示したように、第1CDK比活性と、第2CDK比活性とに基づくCDK比活性比を得ることにより、細胞の増殖能(癌の再発リスク)に相関するパラメータを得ることができる。
しかしながら、CDK比活性比が細胞の増殖能(癌の再発リスク)に相関しない場合がありうる。例えば、上記において例示したように、第1のCDKとしてCDK1を、第2のCDKとしてCDK2を用いてCDK比活性比を求めたとき、CDK1比活性が異常に大きい場合には、CDK比活性比の値は小さくなるが、これは別の観点からみれば、CDK1と複合体を形成するサイクリンが高発現し、CDK1が異常に活性化されているとも考えられる。
細胞は、ある細胞周期に活性化するCDKが少なくても、他の特定のCDKが代償的に働くことによって増殖することが可能であるとも考えられており、特定のCDKが異常に活性化されている場合にも、細胞動態に異常を来たしていると考えることができる。
RRS=RS(1)×RS(2) ・・・(6)
が成り立つ。
図1(a)は、複数の被検癌患者から得られたCDK1比活性と癌の再発率との関係を示したヒストグラムであり、図1(b)は、複数の被検癌患者から得られたCDK1とCDK2の比活性比と癌の再発率との関係を示したヒストグラムである。同図においては、複数の被検癌患者を、当該被検癌患者から得られたCDK1比活性、又はCDK1とCDK2の比活性比に基づいて階級分けし、各階級に含まれる症例の総数を白抜きの棒グラフで、各階級に含まれる再発症例を網掛けの棒グラフで示した。さらに、各階級における癌の再発確率(再発症例数/症例総数)を求め、折れ線で示した。
RS(1);F(x)=a/(1+Exp(−(x−b)×c)) ・・・(7)
RS(2);G(y)=d/(1+Exp(−(y−e)×f)) ・・・(8)
(式中、a〜fは定数)
以上より、再発リスクスコアRRSは、
RRS=F(x)×G(y) ・・・(9)
によって表され、上記式(3)が導かれる。
次に、得られた再発リスクスコアRRSと第1CDK比活性を、それぞれに対する閾値と比較して再発リスクを判定する。
より具体的には、再発リスクスコアRRSに対する閾値として第1の閾値を、第1CDK比活性に対する閾値として第2の閾値を設定し、被検癌患者から得られる再発リスクスコアRRS及び第1CDK比活性のいずれか一方が閾値以上である場合には癌の再発リスクが高いと判定し、再発リスクスコアRRS及び第1CDK比活性のいずれもが閾値未満である場合には癌の再発リスクが低いと判定する。
このように、再発リスクスコアRRSと、他の判定基準とによって癌の再発リスクを判定することにより、より精度の高い判定を行うことが可能となる。
図2は、上記において説明した再発リスクスコアRRSを模式的に説明するための図である。図2(a)は、CDK1比活性の対数(x軸)、CDK2比活性の対数(y軸)、及び再発リスクスコアRRS(z軸)をパラメータとする三次元グラフであり、図2(b)は、図2(a)の再発リスクスコアRRS(z軸)を二次元平面に投影したグラフである。
例えば、曲線CL1上の点はすべて、等しい再発リスクスコアRRSとなるCDK1比活性及びCDK2比活性の点であり、曲線CL2上の点はすべて、等しい再発リスクスコアRRSとなるCDK1比活性及びCDK2比活性の点である。そして、曲線によって囲まれた領域は常に曲線上の点より再発リスクスコアが高くなる領域であるから(図2(a)参照)、例えば、曲線CL1が再発リスクスコアRRS=Mとなる点を結んで描かれたものである場合、この曲線CL1によって囲まれた領域はすべて、再発リスクスコアRRS≧Mとなる領域である。また、曲線CL1が再発リスクスコアRRSが所定値Mとなる点を、曲線CL2が再発リスクスコアRRSが所定値Nとなる点を結んで描かれたものである場合、曲線CL1と曲線CL2とによって囲まれた領域Sは、M≦再発リスクスコア<Nとなる領域である。
まず、再発リスクスコアRRSに対する閾値を設定する。再発リスクスコアRRSに対する閾値は、癌の再発リスクを判定しうる基準となる値であればよく、例えば、その閾値を超えるか否かによって再発リスクが高い癌患者と再発リスクが低い癌患者とに分類しうるような閾値が用いられる。
同様に、ある癌患者Bから得られた第1CDK比活性と第2CDK比活性とに基づいて、再発リスク判定図上に点Bがプロットされたとする。図3に示したように、点Bは、カットオフラインBL2によって囲われた領域であるLowゾーンに属していることから、この癌患者Bは、癌の再発リスクが低いと判定することができる。
すなわち、この二次元グラフにおいて、カットオフラインBL3によって囲まれた領域であるHighゾーンは、再発リスクスコアRRSが第1閾値a以上、または第1CDK比活性が第2閾値a以上となる領域である。一方、カットオフラインBL4によって囲まれた領域であるLowゾーンは、再発リスクスコアRRSが第1閾値b未満、かつ、第1CDK比活性が第2閾値b未満となる領域である。
次に、本実施形態の癌の再発リスク判定装置について説明する。
ハードディスク101dにインストールされているアプリケーションプログラム101iには、癌の再発リスクの判定方法を実現するためのアプリケーションプログラムが含まれている。
このフローチャートによる処理は、ハードディスク101dにインストールされたアプリケーションプログラム101iがRAM101cに読み出され、CPU101aがRAM101cに読み出されたアプリケーションプログラム101iを実行することによって実現される。
なお、ここでいう測定データとは、測定装置20が生体組織を測定することによって得られた少なくとも2種類のCDKの発現量と活性値である。
ステップS102において算出されるCDKパラメータとは、第1CDK比活性、第2CDK比活性及びCDK比活性比である。
アプリケーションプログラム101iには、癌の再発リスク判定方法において記載したような、第1CDK及び第2CDKの発現量及び活性値に基づいて再発リスクスコアRRSを算出するための式が組み込まれており、CPU101aがアプリケーションプログラム101iを実行することによって再発リスクスコアRRSが算出される。
CPU101aは、再発リスクスコアRRSが第1閾値a以上であるとき、または第1CDK比活性が第2閾値a以上であるとき、再発リスク「高」と判定し、再発リスクスコアRRSが第1閾値b未満であり、かつ第1CDK比活性が第2閾値b未満であるとき、再発リスク「低」と判定し、再発リスクスコアRRSが第1閾値a未満、第1閾値b以上であり、かつ第1CDK比活性が第2閾値a未満、第2閾値b以上であるとき、再発リスク「中」と判定する。
再発リスク判定図は、上記の再発リスク判定方法において説明したような、第1CDK比活性と第2CDK比活性の二つのパラメータからなる二次元グラフであって、その分布領域が、再発リスクが異なる領域毎に分割された二次元グラフである。この二次元グラフにおける各領域は、再発リスクスコアRRSが第1の閾値aとなる点を結んだ曲線と、第1CDK比活性が第2の閾値aとなる点を結んだ直線とを結合したカットオフラインと、再発リスクスコアRRSが第1の閾値bとなる点を結んだ曲線と、第1CDK比活性が第2の閾値bとなる点を結んだ直線とを結合したカットオフラインとによって分割されている。この二次元分布図には、再発リスクの判定が行われた検体がプロットされている。
表1に示す条件を満たした癌患者から採取された悪性腫瘍のCDK1、CDK2の発現量と活性値を測定した。
RS1;F(x)=0.15/(1+Exp(−(x−1.6)×7) ・・・(10)
RS2;G(y)=0.25/(1+Exp(−(y−1.0)×6) ・・・(11)
RRS=3000×F(x)×G(y) ・・・(12)
x=CDK1活性値/CDK1発現量
y=(CDK2活性値×CDK1発現量)/(CDK2発現量×CDK1活性値)
CDK1比活性=CDK1活性値/CDK1発現量 ・・・(13)
Highグループ: RRS≧1.47
または
CDK1比活性≧90(maU/eU)
Lowグループ: RRS<0.45
かつ
CDK1比活性<70(maU/eU)
Int.グループ: 0.45≦RRS<1.47
かつ
70≦CDK1比活性<90(maU/eU)
CDK1比活性=CDK1活性値/CDK1発現量 ・・・(14)
CDK2比活性=CDK2活性値/CDK2発現量 ・・・(15)
図8において、カットオフラインαは、CDK1比活性とCDK2比活性とに基づいて求められる再発リスクスコアRRSの値が1.47となる点を結んだ曲線と、CDK1比活性が90(maU/eU)となる直線とからなる。カットオフラインβは、CDK1比活性とCDK2比活性とに基づいて求められる再発リスクスコアRRSの値が0.45となる点を結んだ曲線と、CDK1比活性が70(maU/eU)となる直線とからなる。
同図において、悪性腫瘍摘出後5年以内に癌が再発した症例については、円で囲って表示してある。
10 制御装置
20 測定装置
101 制御部
101a CPU
101b ROM
101c RAM
101d ハードディスク
101e 入出力インターフェース
101f 通信インターフェース
101g 画像出力インターフェース
101h バス
101i アプリケーションプログラム
103 キーボード
105 表示部
105a 表示画面
105b 再発リスク判定図
Claims (9)
- 被検癌患者から採取した悪性腫瘍から、CDK1及びCDK2の発現量と活性値を取得し、
下記式(1)に基づいて再発リスクスコアを求め、
得られた再発リスクスコアに基づいて癌の再発リスクを判定する、癌の再発リスク判定方法。
再発リスクスコア=F(x)×G(y) ・・・(1)
(式中、F(x)=a/(1+Exp(-(x-b)×c))であり、G(y)=d/(1+Exp(-(y-e)×f))である(式中、a〜fは定数である):式中、xはCDK1比活性を表し、このCDK1比活性は、CDK1活性値/CDK1発現量で示される:式中、yは比活性比を表し、この比活性比は、CDK2比活性/CDK1比活性で示される) - 再発リスクスコアを、所定の閾値と比較することにより癌の再発リスクを判定する請求項1に記載の判定方法。
- 前記癌の再発リスクの判定を再発リスクスコアとCDK1比活性とに基づいて行う請求項1又は2に記載の判定方法。
- 再発リスクスコアと、第1の閾値とを比較し、
CDK1比活性と、第2の閾値とを比較することにより癌の再発リスクを判定する請求項3に記載の判定方法。 - 前記第1の閾値が、第1閾値Aと第1閾値Bとを含み、
前記第2の閾値が、第2閾値Aと第2閾値Bとを含み、
再発リスクスコア≧第1閾値A、または、CDK1比活性≧第2閾値Aであるとき、癌の再発リスクが高いと判定し、
再発リスクスコア<第1閾値B、かつ、CDK1比活性<第2閾値Bであるとき、癌の再発リスクが低いと判定する請求項4に記載の判定方法。 - 前記F(x)は、xと癌の再発率との相関関係に基づく関数であり、
前記G(y)は、yと癌の再発率との相関関係に基づく関数である請求項1〜5のいずれか一項に記載の判定方法。 - 被検癌患者から採取した悪性腫瘍から、CDK1及びCDK2の発現量と活性値を取得し、
CDK1の比活性と、CDK2の比活性の二つのパラメータからなり、下記式(2)に基づいて算出される再発リスクスコアの異なる領域毎に分割された再発リスク判定図に、得られたCDK1比活性及びCDK2比活性をプロットして表示する癌の再発リスク診断の支援方法。
再発リスクスコア=F(x)×G(y) ・・・(2)
(式中、F(x)=a/(1+Exp(-(x-b)×c))であり、G(y)=d/(1+Exp(-(y-e)×f))である(式中、a〜fは定数である):式中、xはCDK1比活性を表し、このCDK1比活性は、CDK1活性値/CDK1発現量で示される:式中、yは比活性比を表し、この比活性比は、CDK2比活性/CDK1比活性で示される) - 前記判定図は、再発リスクスコアの異なる領域毎に判定図を分割する第1の基準線と、所定のCDK1比活性を示す第2の基準線とによって分割されている請求項7に記載の癌の再発リスク診断の支援方法。
- さらに、再発リスク判定図に基づく再発リスクの判定結果を表示する請求項7又は8に記載の癌の再発リスク診断の支援方法。
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