JP6161542B2 - 方法、アレイ及びその使用 - Google Patents

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Description

本発明は、膵臓癌の診断方法、並びにそれで使用するためのバイオマーカー及びアレイに関する。
多大な努力にも関わらず、膵臓癌(PaC)は、依然として予後不良を伴う(非特許文献1)。PaCは10番目に高頻度の癌に過ぎないが、それはUSAにおいて癌による死亡原因の第4位である(非特許文献2〜4)。実際、5年生存率は<5%であり、全ての悪性腫瘍の中で最低である(非特許文献2〜3)。しかし、最近のデータにおいて、早期PaC切除後の5年生存率が30〜60%(≦20mmサイズの腫瘍)であったこと及び>75%(≦10mmサイズの腫瘍)でさえあったことによって示されたように、癌がまだ主に第1期にある場合の早期発見により結果が劇的に改善されることが示された(非特許文献2〜4)。
PaCは、急速な腫瘍進行、早期転移、及び大抵の従来の療法に対する不応答性を特徴とする(非特許文献1、5)。予後不良は、その疾患に特有の臨床症状が疾患の後期に生じることと合わせて、有効な初期診断法がないことに主に起因する。診断時には、腫瘍はしばしば30〜40mmのサイズに達しており、全患者の過半数(52%)が既に転移を有し、26%が局所進行癌を有し、僅か7%が膵臓に限定され腫瘍を有する(非特許文献2、4)。この時点で、約15%の患者がまだ手術可能であるが、生存期間中央値は僅か20ヶ月である。
(内視鏡)超音波検査、コンピュータ断層撮影、及び/又は内視鏡的逆行性膵胆管造影を含む、様々な非侵襲的方法が、PaC診断法のために使用されている(非特許文献1〜2、6) ADDIN EN.CITE ADDIN EN.CITE.DATA 。効果的であるにもかかわらず、これらの方法は、PaCについて特異的ではなく、腫瘍がまだ小さく潜在的に治癒可能である場合の早期発見について設計されていない。PaCは、現在利用可能な診断ツールを使用して慢性膵炎などの良性状態と識別することが困難であるという事実によって、状況はさらに複雑である(非特許文献2)。従って、PaCの特異的かつ早期の発見のためのバイオマーカーの使用が、臨床的に非常に有益である。
多大な努力にも関わらず、特に、粗製未分画血清及び血漿由来のPaCと関連する分子フィンガープリントはまだ解読されていない(非特許文献2、7〜9)。例えばCRP、CA 242、GDF−15、ハプトグロビン、M2−ピルビン酸キナーゼ、血清アミロイドA、IGFBP−1を含む、これまでに概説されてきた多数の主に単一のバイオマーカーの中で、CA 19−9よりも臨床的に優れているものはないことがわかった(非特許文献2、8〜10)。依然として、CA 19−9の使用は、i)非悪性状態(例えば、膵炎及び急性胆管炎)及び他の胃腸癌(例えば、胃癌及び結腸直腸癌)の両方で上昇すること、ii)初期PaCについての感度が不足していること、及びiii)集団の約10%において存在しないことことがわかったという事実によって著しく妨げられている(非特許文献2、8〜10)。PaCをスクリーニングする際、CA 19−9は中程度の感度(69%〜98%の範囲)及び特異性(46%〜98%の範囲)しか与えなかった(非特許文献2、9〜11)。
この背景に反して、本発明者らは、膵臓癌の発見及び生存の予測のための血清バイオマーカーの初めてのセットが同定された特許文献1において癌の予後診断へのプロテオミックアプローチを発展させた。
WO 2008/117067
Hidalgo,M.,Pancreatic cancer.N Engl J Med,2010.362(17):p.1605−17 Chu,D.,W.Kohlmann,and D.G.Adler,Identification and screening of individuals at increased risk for pancreatic cancer with emphasis on known environmental and genetic factors and hereditary syndromes.JOP,2010.11(3):p.203−12 Jemal A,S.R.,Ward E,Hao Y,Xu J,Thun MJ.,Cancer statistics,2009.CA Cancer J Clin,2009.59(4) Pannala,R.,et al.,New−onset diabetes:a potential clue to the early diagnosis of pancreatic cancer.Lancet Oncol,2009.10(1):p.88−95 Warshaw,A.L.and C.Fernandez−del Castillo,Pancreatic carcinoma.N Engl J Med,1992.326(7):p.455−65 Galasso,D.,A.Carnuccio,and A.Larghi,Pancreatic cancer:diagnosis and endoscopic staging.Eur Rev Med Pharmacol Sci,2010.14(4):p.375−85 Chen,R.,et al.,Proteomics studies of pancreatic cancer.Proteomics Clin Appl,2007.1(12):p.1582−1591 Duffy,M.J.,et al.,Tumor markers in pancreatic cancer:a European Group on Tumor Markers(EGTM) status report.Ann Oncol,2010.21(3):p.441−7 Fry LC,M.K.,Malfertheiner 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C,Borrebaeck CA.,Identification of protein expression signatures associated with Helicobacter pylori infection and gastric adenocarcinoma using recombinant antibody microarrays.Mol Cell Proteomics.,2006.5(9) Garcea,G.,et al.,Molecular prognostic markers in pancreatic cancer:a systematic review.Eur J Cancer,2005.41(15):p.2213−36 Rustgi,A.K.,Pancreatic cancer:novel approaches to diagnosis and therapy.Gastroenterology,2005.129(4):p.1344−7 Biankin,A.V.,et al.,Molecular pathogenesis of precursor lesions of pancreatic ductal adenocarcinoma.Pathology,2003.35(1):p.14−24 Chechlinska,M.,M.Kowalewska,and R.Nowak,Systemic inflammation as a confounding factor in cancer biomarker discovery and validation.Nat Rev Cancer,2010.10(1):p.2−3 Orchekowski,R.,et al.,Antibody microarray profiling reveals individual and combined serum proteins associated with pancreatic cancer.Cancer Res,2005.65(23):p.11193−202 Gao,W.M.,et al.,Distinctive serum protein profiles involving abundant proteins in lung cancer 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ligation assay improves accuracy of pancreatic cancer diagnosis.J Transl Med.,2009.7(105) Poch B,L.E.,Ramadani M,Gansauge S,Beger HG,Gansauge F.,Systemic immune dysfunction in pancreatic cancer patients.Langenbecks Arch Surg.,2007.392(3) Wigmore SJ,F.K.,Sangster K,Maingay JP,Garden OJ,Ross JA.,Cytokine regulation of constitutive production of interleukin−8 and −6 by human pancreatic cancer cell lines and serum cytokine concentrations in patients with pancreatic cancer.Int J Oncol.,2002.21(4) Frick VO,R.C.,Wagner M,Graeber S,Grimm H,Kopp B,Rau BM,Schilling MK.,Enhanced ENA−78 and IL−8 expression in patients with malignant pancreatic diseases.Pancreatology.,2008.8(4−5) Ungefroren,H.,et al.,Immunological escape mechanisms in pancreatic carcinoma.Ann N Y Acad Sci,1999.880:p.243−51 Schmitz−Winnenthal FH,V.C.,Z’graggen K,Galindo L,Nummer D, Ziouta Y,Bucur M,Weitz J,Schirrmacher V,Buchler MW,Beckhove P.,High frequencies of functional tumor−reactive T cells in bone marrow and blood of 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2008;44:472−80 Wingren C,Ingvarsson J,Dexlin L,Szul D,Borrebaeck CAK.Design of recombinant antibody microarrays for complex proteome analysis:choice of sample labeling−tag and solid support.Proteomics 2007;7:3055−65 Carlsson A,Persson O,Ingvarsson J,et al.Plasma proteome profiling reveals biomarker patterns associated with prognosis and therapy selection in glioblastoma multiforme patients.Proteomics Clin Appl 2010;4:1−12 Soderlind E,Strandberg L,Jirholt P,et al.Recombining germline−derived CDR sequences for creating diverse single−framework antibody libraries.Nat Biotechnol 2000;18:852−6 Borrebaeck CAK,Wingren C.Design of high−density antibody microarrays for disease proteomics:key technological issues.J Proteomics 2009;72:928−35 Borrebaeck CAK,Wingren C.High−throughput proteomics using antibody microarrays:an update.Expert Rev Mol Diagn 2007;7:673−86 Ellmark P; ingvarsson J,Carlsson A,Lundin BS,Wingren C,Borrebaeck CAK.Identification of protein expression signatures associated with Helicobacter pylori infection and gastric adenocarcinoma using recombinant antibody microarrays.Mol Cell Proteomics 2006;5:1638−46 McShane LM,Altman DG,Sauerbrei W,Taube SE,Gion M,Clark GM.REporting recommendations for tumor MARKer prognostic studies(REMARK).Nat Clin Pract Oncol 2005;2:416−22
アフィニティープロテオミクス(非特許文献12〜13)が候補PaC血清バイオマーカー・シグネチャーを特定するために使用できることを本発明者らが示した、最近の研究によって動機付けられて(非特許文献14)、本発明者らは、PaCの血清プロテオームをさらに解読した。
本研究において、本発明者らは、PaC診断のための多重血清バイオマーカー・シグネチャーを初めてプレ検証し(pre−validate)、高い特異性及び感度を示す診断情報が粗製血液サンプルから引き出され得ることを実証した。これは、増強されたPaC診断及びそれによって改善された予後を提供し、臨床的価値を著しく付加し、根本的で複雑な疾患生物学にさらに光を当てる。
従って、本発明の第1局面は、個体内における膵臓癌の存在を決定するための方法であって、以下の工程を含む又はからなり:
a)個体由来の試験すべきサンプルを備える工程;
b)表IIIに定義される群より選択される1つ又はそれ以上のバイオマーカーの試験サンプル中における発現を測定することによって試験サンプルのバイオマーカー・シグネチャーを判定する工程;
ここで、表IIIに定義される群より選択される1つ又はそれ以上のバイオマーカーの試験サンプル中における発現は、膵臓癌を有する個体を示す方法を提供する。
「試験すべきサンプル」、「試験サンプル」又は「対照サンプル」により、本発明者らは、必要に応じて、試験すべき個体又は対照個体由来の組織、流体プロテオーム及び/又はエクスプレソーム(expressome)サンプルを含む。
「発現」により、本発明者らは、mRNA又はタンパク質などの遺伝子産物のレベル又は量を意味する。
タンパク質及び/又は核酸の検出及び/又は濃度の測定方法は、当業者に周知である;例えば、Sambrook and Russell,2001,Cold Spring Harbor Laboratory Pressを参照のこと。
「バイオマーカー」により、本発明者らは、その測定が膵臓癌の予後に有用である情報を提供し得る、天然の生体分子、又はその成分若しくは断片を意味する。例えば、バイオマーカーは、天然のタンパク質若しくは炭水化物部分、又はその抗原性成分若しくは断片であり得る。
ある実施態様において、上記方法は、工程(a)及び(b)並びに以下のさらなる工程を含む又はからなる:
c)膵臓癌に罹患していない個体由来の対照サンプル(即ち、陰性対照)を提供する工程;
d)工程(b)において測定された1つ又はそれ以上のバイオマーカーの対照サンプル中における発現を測定することによって対照サンプルのバイオマーカー・シグネチャーを判定する工程;
ここで、工程(b)において測定された1つ又はそれ以上のバイオマーカーの試験サンプル中における発現が、工程(d)において測定された1つ又はそれ以上のバイオマーカーの対照サンプル中における発現とは異なる場合、膵臓癌の存在が確認される。
別の実施態様において、上記方法は、工程(a)、(b)、(c)及び(d)並びに以下のさらなる工程を含む又はからなる:
e)膵臓癌に罹患している個体由来の対照サンプル(即ち、陽性対照)を提供する工程;
f)工程(b)において測定された1つ又はそれ以上のバイオマーカーの対照サンプル中における発現を測定することによって対照サンプルのバイオマーカー・シグネチャーを判定する工程;
ここで、工程(b)において測定された1つ又はそれ以上のバイオマーカーの試験サンプル中における発現が、工程(f)において測定された1つ又はそれ以上のバイオマーカーの対照サンプル中における発現に相当する場合、膵臓癌の存在が確認される。
「対照サンプル中における発現に相当する」により、本発明者らは、試験すべきサンプル中における1つ又はそれ以上のバイオマーカーの発現が、陽性対照サンプルの1つ又はそれ以上のバイオマーカーの発現と同一又は同様であることを含む。好ましくは、試験すべきサンプル中における1つ又はそれ以上のバイオマーカーの発現は、陽性対照サンプルの1つ又はそれ以上のバイオマーカーの発現と同一である。
バイオマーカーの示差的発現(アップレギュレーション又はダウンレギュレーション)、又はその欠如は、当業者に公知の任意の適切な手段によって測定され得る。示差的発現は、少なくとも0.05未満(p=<0.05)、例えば、少なくとも<0.04、<0.03、<0.02、<0.01、<0.009、<0.005、<0.001、<0.0001、<0.00001又は少なくとも<0.000001のp値へ測定される。好ましくは、示差的発現は、サポート・ベクター・マシン(support vector machine)(SVM)を使用して測定される。好ましくは、SVMは、下記に記載されるようなSVMである。最も好ましくは、SVMは、下記の表V(A)に記載のSVMである。
示差的発現は、単一のバイオマーカー又は組み合わせて(即ち、バイオマーカー・シグネチャーとして)考慮される複数のバイオマーカーに関し得ることが、当業者によって認識される。従って、p値は、単一のバイオマーカー又は一群のバイオマーカーと関連し得る。実際には、個々に考慮される場合に0.05を超える示差的発現p値を有するタンパク質が、それにもかかわらず、それらの発現レベルが1つ又はそれ以上の他のバイオマーカーと組み合わせて考慮される場合、本発明に従うバイオマーカーとして依然として有用であり得る。
ある実施態様において、工程(b)は、表IV(A)に列挙されるバイオマーカーの1つ又はそれ以上、例えば、表IV(A)に列挙されるバイオマーカーの少なくとも2つの発現を測定する工程を含む又はからなる。
添付の実施例において例証されるように、血液、血清又は血漿試験サンプル中におけるあるタンパク質の発現は、個体内の膵臓癌を示し得る。例えば、単一の試験サンプル中におけるある血清タンパク質の相対的発現は、個体内の膵臓癌の存在を示し得る。
好ましくは、個体はヒトである。しかし、試験される個体は、任意の哺乳動物、例えば、(好ましくは、ウマ、ブタ、ウシ、ヒツジ、イヌ又はネコを含む農業的に又は商業的に重要な)家畜の哺乳動物であり得る。
好ましくは、工程(b)は、インターロイキン−7(IL−7)及び/又はインテグリンα−10の発現を測定する工程、例えば、インターロイキン−7の発現を測定する工程、インテグリンα−10の発現を測定する工程、又はインターロイキン−7及びインテグリンα−10の発現を測定する工程を含む又はからなる。最も好ましくは、工程(b)は、表IV(A)に列挙されるバイオマーカーの各々の発現を測定する工程を含む又はからなる。
ある実施態様において、工程(b)は、表IV(B)に列挙されるバイオマーカーからの1つ又はそれ以上のバイオマーカー、例えば、表IV(B)に列挙されるバイオマーカーの少なくとも2、3、4、5、6、7、8、9、10、11又は12個の発現を測定する工程を含む又はからなる。従って、工程(b)は、好ましくは、表IV(B)に列挙されるバイオマーカーの全ての発現を測定する工程を含む又はからなる。
別の実施態様において、工程(b)は、表IV(C)に列挙されるバイオマーカーからの1つ又はそれ以上のバイオマーカー、例えば、表IV(C)に列挙されるバイオマーカーの少なくとも2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40又は41個の発現を測定する工程を含む又はからなる。好ましくは、工程(b)は、表IV(C)に列挙されるバイオマーカーの全ての発現を測定する工程を含む又はからなる。
好ましくは、工程(b)は、表IVに定義されるバイオマーカーの全ての試験サンプル中における発現を測定する工程を含む又はからなる。
ある実施態様において、上記方法は、膵臓癌(PaC)と別の疾患状態とを識別するためのものである。
好ましくは、工程(b)は、表V(A)に列挙されるバイオマーカーからの1つ又はそれ以上のバイオマーカー、例えば、表V(A)に列挙されるバイオマーカーの少なくとも2、3、4、5、6、7、8、9又は10個の試験サンプル中における発現を測定する工程を含む又はからなる。好ましくは、工程(b)はまた、表V(B)に列挙されるバイオマーカーからの1つ又はそれ以上のバイオマーカー、例えば、表V(B)に列挙されるバイオマーカーの少なくとも2、3、4、5、6、7、8、9 10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23又は24個の試験サンプル中における発現を測定する工程を含む又はからなる。工程(b)が、表V(C)に列挙されるバイオマーカーからの1つ又はそれ以上のバイオマーカー、例えば、表V(C)に列挙されるバイオマーカーの少なくとも2、3、4又は5個の試験サンプル中における発現を測定する工程を含む又はからなることも好ましい。好ましくは、工程(b)は、表V(D)に列挙されるバイオマーカーからの1つ又はそれ以上のバイオマーカー、例えば、表V(D)に列挙されるバイオマーカーの少なくとも2又は3個の試験サンプル中における発現を測定する工程を含む又はからなる。好ましくは、工程(b)は、表V(F)に列挙されるバイオマーカーからの1つ又はそれ以上のバイオマーカー、例えば、表V(F)に列挙されるバイオマーカーの少なくとも2、3、4、5又は6個の試験サンプル中における発現を測定する工程を含む又はからなる。好ましくは、工程(b)は、表V(A)、表V(B)、表V(C)、表V(D)及び/又は表V(F)に列挙されるバイオマーカーの全ての試験サンプル中における発現を測定する工程を含む又はからなる。
「膵臓癌(PaC)と別の疾患状態とを識別する」により、本発明者らは、PaCと健康な状態を含む任意の他の状態とを識別することを含む。
ある実施態様において、他の疾患状態は、慢性膵炎(ChP)、急性炎症性膵炎(AIP)及び/又は正常であり、例えば、他の疾患状態は、慢性膵炎だけ;急性炎症性膵炎だけ;慢性膵炎及び急性炎症性膵炎;慢性膵炎及び正常;急性炎症性膵炎及び正常;又は、慢性膵炎、急性炎症性膵炎及び正常であり得る。
「正常な」疾患状態を参照する場合、本発明者らは、慢性膵炎(ChP)にも急性炎症性膵炎(AIP)にも罹患していない個体を含む。好ましくは、個体は、いずれの膵臓疾患又は障害にも罹患していない。最も好ましくは、個体は、健康な個体であり、即ち、いずれの疾患又は障害にも罹患していない。
別の実施態様において、上記方法は、膵臓癌と慢性膵炎(ChP)とを識別するためのものである。好ましくは、工程(b)は、表V(A)に列挙されるバイオマーカーからの1つ又はそれ以上のバイオマーカー、例えば、表V(A)に列挙されるバイオマーカーの少なくとも2、3、4、5、6、7、8、9又は10個の試験サンプル中における発現を測定する工程を含む又はからなる。工程(b)は、表V(C)に列挙されるバイオマーカーからの1つ又はそれ以上のバイオマーカー、例えば、表V(C)に列挙されるバイオマーカーの少なくとも2、3、4又は5個の試験サンプル中における発現を測定する工程を含み得る又はからなり得る。工程(b)は、表V(A)及び/又は表V(C)に列挙されるバイオマーカーの全ての試験サンプル中における発現を測定する工程を含み得る又はからなり得る。
追加の/代替の実施態様において、上記方法は、膵臓癌と急性炎症性膵炎(AIP)とを識別するためのものであり、工程(b)は、表V(A)に列挙されるバイオマーカーからの1つ又はそれ以上のバイオマーカー、例えば、表V(A)に列挙されるバイオマーカーの少なくとも2、3、4、5、6、7、8、9又は10個の試験サンプル中における発現を測定する工程を含む又はからなる。好ましくは、工程(b)は、表V(B)に列挙されるバイオマーカーからの1つ又はそれ以上のバイオマーカー、例えば、表V(B)に列挙されるバイオマーカーの少なくとも2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23又は24個の試験サンプル中における発現を測定する工程を含む又はからなる。工程(b)は、表V(C)に列挙されるバイオマーカーからの1つ又はそれ以上のバイオマーカー、例えば、表V(C)に列挙されるバイオマーカーの少なくとも2、3、4又は5個の試験サンプル中における発現を測定する工程を含み得る又はからなり得る。好ましくは、工程(b)は、表V(E)に列挙されるバイオマーカーからの1つ又はそれ以上のバイオマーカーの試験サンプル中における発現を測定する工程を含む又はからなる。好ましくは、工程(b)は、表V(F)に列挙されるバイオマーカーからの1つ又はそれ以上のバイオマーカー、例えば、表V(F)に列挙されるバイオマーカーの少なくとも2、3、4、5又は6個の試験サンプル中における発現を測定する工程を含む又はからなる。好ましくは、工程(b)は、表V(H)に列挙されるバイオマーカーからの1つ又はそれ以上のバイオマーカー、例えば、表V(H)に列挙されるバイオマーカーの少なくとも2又は3個の試験サンプル中における発現を測定する工程を含む又はからなる。従って、工程(b)は、好ましくは、表V(A)、表V(B)、表V(C)、表V(E)、表V(F)及び/又は表IV(H)に列挙されるバイオマーカーの全ての試験サンプル中における発現を測定する工程を含む又はからなる。
ある実施態様において、上記方法は、膵臓癌と正常(N)とを識別するためのものである。「正常な」疾患状態の定義については、上記を参照のこと。好ましくは、工程(b)は、表V(A)に列挙されるバイオマーカーからの1つ又はそれ以上のバイオマーカー、例えば、表V(A)に列挙されるバイオマーカーの少なくとも2、3、4、5、6、7、8、9又は10個の試験サンプル中における発現を測定する工程を含む又はからなる。好ましくは、工程(b)は、表V(B)に列挙されるバイオマーカーからの1つ又はそれ以上のバイオマーカー、例えば、表V(B)に列挙されるバイオマーカーの少なくとも2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23又は24個の試験サンプル中における発現を測定する工程を含む又はからなる。好ましくは、工程(b)は、表V(D)に列挙されるバイオマーカーからの1つ又はそれ以上のバイオマーカー、例えば、表V(D)に列挙されるバイオマーカーの少なくとも2又は3個の試験サンプル中における発現を測定する工程を含む又はからなる。好ましくは、ここで、工程(b)は、表V(E)に列挙されるバイオマーカーからの1つ又はそれ以上のバイオマーカーの試験サンプル中における発現を測定する工程を含む又はからなる。工程(b)が、表V(G)に列挙されるバイオマーカーからの1つ又はそれ以上のバイオマーカー、例えば、表V(G)に列挙されるバイオマーカーの少なくとも2又は3個の試験サンプル中における発現を測定する工程を含む又はからなることも好ましい。従って、工程(b)は、表V(A)、表V(B)、表V(D)、表V(E)及び/又は表IV(G)に列挙されるバイオマーカーの全ての試験サンプル中における発現を測定する工程を含み得る又はからなり得る。
ある実施態様において、工程(b)は、IL−3の発現を測定する工程を含む又はからなる。さらなる実施態様において、工程(b)は、インテグリンα−10の発現を測定する工程を含む又はからなる。なおさらなる実施態様において、工程(b)は、ムチン−1の発現を測定する工程を含む又はからなる。別の実施態様において、工程(b)は、C1sの発現を測定する工程を含む又はからなる。追加の実施態様において、工程(b)は、MCP−3の発現を測定する工程を含む又はからなる。ある実施態様において、工程(b)は、アンジオモチン(Angiomotin)の発現を測定する工程を含む又はからなる。さらなる実施態様において、工程(b)は、BTKの発現を測定する工程を含む又はからなる。なおさらなる実施態様において、工程(b)は、C1qの発現を測定する工程を含む又はからなる。別の実施態様において、工程(b)は、CD40リガンドの発現を測定する工程を含む又はからなる。追加の実施態様において、工程(b)は、GM−CSFの発現を測定する工程を含む又はからなる。ある実施態様において、工程(b)は、IgMの発現を測定する工程を含む又はからなる。さらなる実施態様において、工程(b)は、IL−11の発現を測定する工程を含む又はからなる。なおさらなる実施態様において、工程(b)は、IL−16の発現を測定する工程を含む又はからなる。別の実施態様において、工程(b)は、IL−1−raの発現を測定する工程を含む又はからなる。追加の実施態様において、工程(b)は、IL−1αの発現を測定する工程を含む又はからなる。ある実施態様において、工程(b)は、IL−1βの発現を測定する工程を含む又はからなる。さらなる実施態様において、工程(b)は、IL−2の発現を測定する工程を含む又はからなる。なおさらなる実施態様において、工程(b)は、IL−7の発現を測定する工程を含む又はからなる。別の実施態様において、工程(b)は、IL−9の発現を測定する工程を含む又はからなる。追加の実施態様において、工程(b)は、INF−γの発現を測定する工程を含む又はからなる。ある実施態様において、工程(b)は、インテグリンα−11の発現を測定する工程を含む又はからなる。さらなる実施態様において、工程(b)は、JAK3の発現を測定する工程を含む又はからなる。なおさらなる実施態様において、工程(b)は、レプチンの発現を測定する工程を含む又はからなる。別の実施態様において、工程(b)は、ルイスyの発現を測定する工程を含む又はからなる。追加の実施態様において、工程(b)は、MCP−4の発現を測定する工程を含む又はからなる。ある実施態様において、工程(b)は、プロカテプシンWの発現を測定する工程を含む又はからなる。さらなる実施態様において、工程(b)は、プロペルジンの発現を測定する工程を含む又はからなる。なおさらなる実施態様において、工程(b)は、PSAの発現を測定する工程を含む又はからなる。別の実施態様において、工程(b)は、RANTESの発現を測定する工程を含む又はからなる。追加の実施態様において、工程(b)は、シアリルルイスxの発現を測定する工程を含む又はからなる。ある実施態様において、工程(b)は、TMペプチドの発現を測定する工程を含む又はからなる。さらなる実施態様において、工程(b)は、TNF−αの発現を測定する工程を含む又はからなる。なおさらなる実施態様において、工程(b)は、C4の発現を測定する工程を含む又はからなる。別の実施態様において、工程(b)は、β−ガラクトシダーゼの発現を測定する工程を含む又はからなる。
追加の実施態様において、工程(b)は、IL−12の発現を測定する工程を含む又はからなる。ある実施態様において、工程(b)は、TGF−β1の発現を測定する工程を含む又はからなる。さらなる実施態様において、工程(b)は、VEGFの発現を測定する工程を含む又はからなる。なおさらなる実施態様において、工程(b)は、IL−8の発現を測定する工程を含む又はからなる。別の実施態様において、工程(b)は、C3の発現を測定する工程を含む又はからなる。追加の実施態様において、工程(b)は、IFN−γの発現を測定する工程を含む又はからなる。ある実施態様において、工程(b)は、IL−10の発現を測定する工程を含む又はからなる。さらなる実施態様において、工程(b)は、IL−13の発現を測定する工程を含む又はからなる。なおさらなる実施態様において、工程(b)は、IL−18の発現を測定する工程を含む又はからなる。別の実施態様において、工程(b)は、IL−6の発現を測定する工程を含む又はからなる。追加の実施態様において、工程(b)は、ルイスxの発現を測定する工程を含む又はからなる。ある実施態様において、工程(b)は、エオタキシンの発現を測定する工程を含む又はからなる。さらなる実施態様において、工程(b)は、C1エステラーゼインヒビターの発現を測定する工程を含む又はからなる。なおさらなる実施態様において、工程(b)は、MCP−1の発現を測定する工程を含む又はからなる。別の実施態様において、工程(b)は、TNF−βの発現を測定する工程を含む又はからなる。追加の実施態様において、工程(b)は、GLP−1の発現を測定する工程を含む又はからなる。ある実施態様において、工程(b)は、IL−5の発現を測定する工程を含む又はからなる。さらなる実施態様において、工程(b)は、IL−4の発現を測定する工程を含む又はからなる。なおさらなる実施態様において、工程(b)は、B因子の発現を測定する工程を含む又はからなる。別の実施態様において、工程(b)は、C5の発現を測定する工程を含む又はからなる。追加の実施態様において、工程(b)は、CD40の発現を測定する工程を含む又はからなる。
ある実施態様において、工程(b)は、IL−3の発現を測定する工程を含まない。さらなる実施態様において、工程(b)は、インテグリンα−10の発現を測定する工程を含まない。なおさらなる実施態様において、工程(b)は、ムチン−1の発現を測定する工程を含まない。別の実施態様において、工程(b)は、C1sの発現を測定する工程を含まない。追加の実施態様において、工程(b)は、MCP−3の発現を測定する工程を含まない。ある実施態様において、工程(b)は、アンジオモチンの発現を測定する工程を含まない。さらなる実施態様において、工程(b)は、BTKの発現を測定する工程を含まない。なおさらなる実施態様において、工程(b)は、C1qの発現を測定する工程を含まない。別の実施態様において、工程(b)は、CD40リガンドの発現を測定する工程を含まない。追加の実施態様において、工程(b)は、GM−CSFの発現を測定する工程を含まない。ある実施態様において、工程(b)は、IgMの発現を測定する工程を含まない。さらなる実施態様において、工程(b)は、IL−11の発現を測定する工程を含まない。なおさらなる実施態様において、工程(b)は、IL−16の発現を測定する工程を含まない。別の実施態様において、工程(b)は、IL−1−raの発現を測定する工程を含まない。追加の実施態様において、工程(b)は、IL−1αの発現を測定する工程を含まない。ある実施態様において、工程(b)は、IL−1βの発現を測定する工程を含まない。さらなる実施態様において、工程(b)は、IL−2の発現を測定する工程を含まない。なおさらなる実施態様において、工程(b)は、IL−7の発現を測定する工程を含まない。別の実施態様において、工程(b)は、IL−9の発現を測定する工程を含まない。追加の実施態様において、工程(b)は、INF−γの発現を測定する工程を含まない。ある実施態様において、工程(b)は、インテグリンα−11の発現を測定する工程を含まない。さらなる実施態様において、工程(b)は、JAK3の発現を測定する工程を含まない。なおさらなる実施態様において、工程(b)は、レプチンの発現を測定する工程を含まない。別の実施態様において、工程(b)は、ルイスyの発現を測定する工程を含まない。追加の実施態様において、工程(b)は、MCP−4の発現を測定する工程を含まない。ある実施態様において、工程(b)は、プロカテプシンWの発現を測定する工程を含まない。さらなる実施態様において、工程(b)は、プロペルジンの発現を測定する工程を含まない。なおさらなる実施態様において、工程(b)は、PSAの発現を測定する工程を含まない。別の実施態様において、工程(b)は、RANTESの発現を測定する工程を含まない。追加の実施態様において、工程(b)は、シアリルルイスxの発現を測定する工程を含まない。ある実施態様において、工程(b)は、TMペプチドの発現を測定する工程を含まない。さらなる実施態様において、工程(b)は、TNF−αの発現を測定する工程を含まない。なおさらなる実施態様において、工程(b)は、C4の発現を測定する工程を含まない。別の実施態様において、工程(b)は、β−ガラクトシダーゼの発現を測定する工程を含まない。
追加の実施態様において、工程(b)は、IL−12の発現を測定する工程を含まない。ある実施態様において、工程(b)は、TGF−β1の発現を測定する工程を含まない。さらなる実施態様において、工程(b)は、VEGFの発現を測定する工程を含まない。なおさらなる実施態様において、工程(b)は、IL−8の発現を測定する工程を含まない。別の実施態様において、工程(b)は、C3の発現を測定する工程を含まない。追加の実施態様において、工程(b)は、IFN−γの発現を測定する工程を含まない。ある実施態様において、工程(b)は、IL−10の発現を測定する工程を含まない。さらなる実施態様において、工程(b)は、IL−13の発現を測定する工程を含まない。なおさらなる実施態様において、工程(b)は、IL−18の発現を測定する工程を含まない。別の実施態様において、工程(b)は、IL−6の発現を測定する工程を含まない。追加の実施態様において、工程(b)は、ルイスxの発現を測定する工程を含まない。ある実施態様において、工程(b)は、エオタキシンの発現を測定する工程を含まない。さらなる実施態様において、工程(b)は、C1エステラーゼインヒビターの発現を測定する工程を含まない。なおさらなる実施態様において、工程(b)は、MCP−1の発現を測定する工程を含まない。別の実施態様において、工程(b)は、TNF−βの発現を測定する工程を含まない。追加の実施態様において、工程(b)は、GLP−1の発現を測定する工程を含まない。ある実施態様において、工程(b)は、IL−5の発現を測定する工程を含まない。さらなる実施態様において、工程(b)は、IL−4の発現を測定する工程を含まない。なおさらなる実施態様において、工程(b)は、B因子の発現を測定する工程を含まない。別の実施態様において、工程(b)は、C5の発現を測定する工程を含まない。追加の実施態様において、工程(b)は、CD40の発現を測定する工程を含まない。
「TMペプチド」により、本発明者らは、下記の配列番号1のscFv抗体構築物がそれに特異性を有する、10TMタンパク質に由来するペプチドを意味する(ここで、CDR配列は太字のイタリック体によって示されている):
Figure 0006161542
従って、このscFvを使用してもよく、又は10TMタンパク質への結合についてこのscFvと競合する抗体又はその抗原結合性フラグメントのいずれを使用してもよい。例えば、抗体又はその抗原結合性フラグメントは、配列番号1に存在するものと同じCDRを含むことができる。
このような抗体は精製の目的でアフィニティータグを(例えば、C末端に)有して産生することが、当業者によって認識される。例えば、下記の配列番号2のアフィニティータグを利用することができる:
Figure 0006161542
ある実施態様において、IL−3、インテグリンα−10、ムチン−1、C1s、GLP−1R、MCP−3、アンジオモチン、BTK、CD40リガンド、GM−CSF、IgM、IL−11、IL−16、IL−1−ra、IL−1α、IL−1β、IL−2、IL−7、IL−9、INF−γ、インテグリンα−11、JAK3、レプチン、ルイスy、MCP−4、プロカテプシンW、PSA、RANTES、シアリルルイスx、TMペプチド、TNF−α、C4、β−ガラクトシダーゼ、IL−12、TGF−β1、VEGF、IL−8、C3、IFN−γ、IL−10、IL−13、IL−18、IL−6、ルイスx、エオタキシン、C1エステラーゼインヒビター、MCP−1、TNF−β、GLP−1、IL−5、IL−4、B因子、C5及び/又はCD40の試験サンプル中における発現が陰性対照と比較してアップレギュレートされる場合及び/又は陽性対照の発現に相当する場合、膵臓癌の存在が確認される。
別の実施態様において、C1q及び/又はプロペルジンの試験サンプル中における発現が、陰性対照と比較してダウンレギュレートされる場合及び/又は陽性対照の発現に相当する場合、膵臓癌の存在が確認される。一般的に、診断は、少なくとも0.55のROC AUCで、例えば、少なくとも0.60、0.65、0.70、0.75、0.80、0.85、0.90、0.95、0.96、0.97、0.98、0.99のROC AUCで又は1.00のROC AUCで行われる。好ましくは、診断は、少なくとも0.85のROC AUCで、最も好ましくは1のROC AUCで行われる。
通常、診断は、サポート・ベクター・マシン(SVM)、例えば、http://cran.r−project.org/web/packages/e1071/index.htmlから入手可能なもの(例えばe1071 1.5−24)を使用して行われる。しかし、任意の他の適切な手段も使用することができる。
サポート・ベクター・マシン(SVM)は、分類及び回帰のために使用される一連の関連する教師あり学習法である。2つのカテゴリーのうちの1つへ属すると各々見なされた、一連のトレーニング例を考慮して、SVMトレーニングアルゴリズムは、新しい例が一方のカテゴリーへ入るか又は他方へ入るかを予測するモデルを構築する。直観的に、SVMモデルは、可能な限り広い明確なギャップによって異なるカテゴリーの例が分割されるようにマッピングされた、空間中のポイントとしての例の表示である。次いで、新しい例は、その同一の空間へマッピングされ、それらがギャップのどちら側に位置するかに基づいてカテゴリーへ属すると予測される。
より形式的には、サポート・ベクター・マシンは、分類、回帰又は他のタスクのために使用され得る、高次元又は無限次元空間における超平面又は超平面のセットを構築する。直観的に、任意のクラスの最も近いトレーニング・データポイントに対して最長の距離(いわゆるファンクショナル・マージン)を有する超平面によって良好な分離が達成され、何故ならば、一般的に、マージンが大きいほど、クラシファイヤー(classifier)の一般化誤差は小さくなるためである。SVMに関するより多くの情報については、例えば、Burges,1998,Data Mining and Knowledge Discovery,2:121−167を参照のこと。
本発明のある実施態様において、SVMは、既知の疾患状態を有する個体(例えば、膵臓癌を有することが既知の個体、急性炎症性膵炎を有することが既知の個体、慢性膵炎を有することが既知の個体、又は健康であることが既知の個体)由来のバイオマーカープロフィールを使用して本発明の方法を行う前に「トレーニング」される。このようなトレーニングサンプルを実行することによって、SVMは、どのバイオマーカープロフィールが膵臓癌と関連するかを学習することができる。いったんトレーニングプロセスが完了すると、次いでSVMは、試験されるバイオマーカーサンプルが膵臓癌を有する個体に由来するかどうかを できる(is then able whether or not)。
しかし、このトレーニング手順は、必要なトレーニングパラメータを用いてSVMをプレプログラミングすることによって回避され得る。例えば、診断は、表III又は表IVに列挙されるバイオマーカーのいずれか又は全ての測定に基づく、表Vに詳述されるSVMアルゴリズムを使用して、既知のSVMパラメータに従って行われ得る。
適切なSVMパラメータは、データ(即ち、既知の膵臓癌状態を有する個人からのバイオマーカー測定値)を適切に選択してSVMマシンをトレーニングすることによって、表III又は表IVに列挙されるバイオマーカーの任意の組み合わせについて決定され得ることが、当業者によって認識される。
好ましくは、本発明の方法は、少なくとも60%の精度、例えば、61%、62%、63%、64%、65%、66%、67%、68%、69%、70%、71%、72%、73%、74%、75%、76%、77%、78%、79%、80%、81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%又は100%精度を有する。
好ましくは、本発明の方法は、少なくとも60%の感度、例えば、61%、62%、63%、64%、65%、66%、67%、68%、69%、70%、71%、72%、73%、74%、75%、76%、77%、78%、79%、80%、81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%又は100%感度を有する。
好ましくは、本発明の方法は、少なくとも60%の特異性、例えば、61%、62%、63%、64%、65%、66%、67%、68%、69%、70%、71%、72%、73%、74%、75%、76%、77%、78%、79%、80%、81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%又は100%特異性を有する。
「精度」により、本発明者らは、方法の正確な結果の割合を意味し、「感度」により、本発明者らは、陽性と正確に分類される全てのPaC陽性サンプルの割合を意味し、「特異性」により、本発明者らは、陰性と正確に分類される全てのPaC陰性サンプルの割合を意味する。
ある実施態様において、膵臓癌に罹患していない個体は、膵臓癌(PaC)、慢性膵炎(ChP)、又は急性炎症性膵炎(AIP)に罹患していない。より好ましくは、健康な個体は、いずれの膵臓疾患又は状態にも罹患していない。さらにより好ましくは、膵臓癌に罹患していない個体は、いずれの疾患又は状態にも罹患していない。最も好ましくは、膵臓癌に罹患していない個体は、健康な個体である。「健康な個体」により、本発明者らは、肉体的に活発であり身体的疾患を有さないと当業者によって考えられる個体を含む。
しかし、別の実施態様において、膵臓癌に罹患していない個体は、慢性膵炎に罹患している。さらに別の実施態様において、膵臓癌に罹患していない個体は、急性炎症性膵炎に罹患している。
前述したように、本方法は、個体内の膵臓癌の存在を決定するためのものである。ある実施態様において、膵臓癌は、腺癌、腺扁平上皮癌、印環細胞癌、肝様癌、膠様癌、未分化癌、及び破骨細胞様巨細胞を伴う未分化癌からなる群より選択される。好ましくは、膵臓癌は、膵臓腺癌である。より好ましくは、膵臓癌は、膵外分泌癌としても公知の、膵管腺癌である。
さらなる実施態様において、工程(b)、(d)及び/又は工程(f)は、1つ又はそれ以上のバイオマーカーへ結合することができる第1結合剤を使用して行われる。第1結合剤は、タンパク質バイオマーカーうちの1つについて特異性を有する単一の種、又は異なるタンパク質バイオマーカーについて各々特異性を有する複数の異なる種を含み得るか又はからなり得ることが、当業者によって認識される。
適切な結合剤(結合分子とも呼ばれる)は、以下で議論するように、所定のモチーフに結合するそれらの能力に基づいて、ライブラリーから選択され得る。
少なくとも1つのタイプの結合剤、より典型的には全てのタイプが、抗体若しくはその抗原結合性フラグメント、又はその変異体を含み得る又はからなり得る。
抗体の産生及び使用方法は、当技術分野において周知であり、例えば、Antibodies:A Laboratory Manual,1988,Harlow & Lane,Cold Spring Harbor Press,ISBN−13:978−0879693145、Using Antibodies:A Laboratory Manual,1998,Harlow & Lane,Cold Spring Harbor Press,ISBN−13:978−0879695446及びMaking and Using Antibodies:A Practical Handbook,2006,Howard & Kaser,CRC Press,ISBN−13:978−0849335280(これらの開示は参照により本明細書に組み入れられる)を参照のこと。
従って、フラグメントは、可変重鎖(VH)又は可変軽鎖(VL)ドメインの1つ又はそれ以上を含み得る。例えば、用語、抗体フラグメントは、Fab様分子(Better et al(1988) Science 240,1041);Fv分子(Skerra et al(1988) Science 240,1038);VH及びVLパートナードメインがフレキシブルなオリゴペプチドを介して連結されている、一本鎖Fv(ScFv)分子(Bird et al(1988) Science 242,423;Huston et al(1988) Proc.Natl.Acad.Sci.USA 85,5879)、及び単離されたVドメインを含む単一ドメイン抗体(dAb)(Ward et al(1989) Nature 341,544)を含む。
用語「抗体変異体」は、任意の合成抗体、組み換え抗体又は抗体ハイブリッド、例えば、しかしこれらに限定されないが、免疫グロブリン軽鎖及び/又は重鎖可変及び/又は定常領域のファージディスプレイによって産生された一本鎖抗体分子、又は当業者に公知であるイムノアッセイフォーマットにおいて抗原へ結合することができる他のイムノインタラクティブ分子を含む。
特異的な結合性部位を保持している抗体フラグメントの合成に関わる技術の全般的な総説は、Winter & Milstein(1991) Nature 349,293−299に見出される。
抗体ライブラリー(Clackson et al,1991,Nature 352,624−628;Marks et al,1991,J Mol Biol 222(3):581−97)、ペプチドライブラリー(Smith,1985,Science 228(4705):1315−7)、発現cDNAライブラリー(Santi et al(2000) J Mol Biol 296(2):497−508)、アフィボディなどの抗体フレームワーク以外の骨格に関するライブラリー(Gunneriusson et al,1999,Appl Environ Microbiol 65(9):4134−40)、又はアプタマーに基づくライブラリー(Kenan et al,1999,Methods Mol Biol 118,217−31)のような分子ライブラリーが、所定のモチーフに対して特異的である結合分子が本発明の方法における使用のために選択される供給源として使用され得る。
この分子ライブラリーは、原核細胞(Clackson et al,1991,上記;Marks et al,1991,上記)又は真核細胞(Kieke et al,1999,Proc Natl Acad Sci USA,96(10):5651−6)においてインビボで発現されてもよく、又は細胞の関与なしにインビトロで発現されてもよい(Hanes & Pluckthun,1997,Proc Natl Acad Sci USA 94(10):4937−42;He & Taussig,1997,Nucleic Acids Res 25(24):5132−4;Nemoto et al,1997,FEBS Lett,414(2):405−8)。
タンパク質に基づくライブラリーを使用する場合、しばしば、潜在的な結合分子のライブラリーをコードする遺伝子が、ウイルス内にパッケージされ、潜在的な結合分子は、そのウイルスの表面にディスプレイされる(Clackson et al,1991,上記;Marks et al,1991,上記;Smith,1985,上記)。
最も一般的に使用されているこのようなシステムは、その表面に抗体フラグメントを表示する糸状バクテリオファージであり、その抗体フラグメントはバクテリオファージの小コートタンパク質への融合体として発現される(Clackson et al,1991,上記;Marks et al,1991,上記)。しかし、他のウイルス(EP 39578)、細菌(Gunneriusson et al,1999,上記;Daugherty et al,1998,Protein Eng 11(9):825−32;Daugherty et al,1999,Protein Eng 12(7):613−21)、及び酵母(Shusta et al,1999,J Mol Biol 292(5):949−56)を使用する他のディスプレイシステムも使用されている。
さらに、いわゆるリボソームディスプレイシステムにおける、ポリペプチド産物のそのコーディングmRNAへの結合(Hanes & Pluckthun,1997,上記;He & Taussig,1997,上記;Nemoto et al,1997,上記)、又は代わりにポリペプチド産物のそのコーディングDNAへの結合(米国特許第5,856,090号及びWO 98/37186を参照)を利用するディスプレイシステムが開発された。
潜在的な結合分子をライブラリーから選択する場合、規定の1つ又は少数のセレクターペプチドが通常使用される。ペプチドにおける可撓性を低下させる構造、又は結合分子との相互作用を可能にする荷電側鎖、極性側鎖若しくは疎水性側鎖を提供するアミノ酸残基が、セレクターペプチドのためのモチーフの設計において使用され得る。
例えば:
(i)プロリンは、その側鎖がα炭素並びに窒素の双方へ結合するので、ペプチド構造を安定化させることができる;
(ii)フェニルアラニン、チロシン及びトリプトファンは、芳香族側鎖を有し高度に疎水性であり、一方、ロイシン及びイソロイシンは、脂肪族側鎖を有し、同様に疎水性である;
(iii)リジン、アルギニン及びヒスチジンは塩基性側鎖を有し、中性pHでは正に荷電しており、一方、アスパラギン酸及びグルタミン酸は酸性側鎖を有し、中性pHでは負に荷電している;
(iv)アスパラギン及びグルタミンは中性pHでは中性であるが、水素結合に関与することができるアミド基を含む;
(v)セリン、スレオニン及びチロシンの側鎖は水素結合に関与することができるヒドロキシル基を含む。
通常、結合剤の選択は、結合分子のタイプに対応するスポットへの結合を分析するアレイ技術及びシステムの使用を含み得る。
ある実施態様において、第1結合剤は、表面上に(例えば、マルチウェルプレート又はアレイ上に)固定化される。
抗体の可変重鎖(VH)及び可変軽鎖(VL)ドメインは抗原認識に関わっているが、事実は初期のプロテアーゼ消化実験によって最初に認められた。更なる確認は、げっ歯類の抗体の「ヒト型化」によってなされた。げっ歯類由来の可変ドメインはヒト由来の定常ドメインに融合することができ、その結果生成した抗体はげっ歯類親抗体の抗原特異性を保持する(Morrison et al(1984) Proc.Natl.Acad.Sci.USA 81,6851−6855)。
抗原特異性が可変ドメインによって与えられ、定常ドメインとは無関係であることは、全てが1つ又はそれ以上の可変ドメインを含む抗体フラグメントの細菌発現に関係する実験から公知である。これらの分子は、Fab様分子(Better et al(1988) Science 240,1041);Fv分子(Skerra et al(1988) Science 240,1038);VH及びVLパートナードメインがフレキシブルなオリゴペプチドを介して連結されている一本鎖Fv(ScFv)分子(Bird et al(1988) Science 242,423;Huston et al(1988) Proc.Natl.Acad.Sci.USA 85,5879)、及び単離されたVドメインを含む単一ドメイン抗体(dAb)(Ward et al(1989) Nature 341,544)を含む。特異的な結合性部位を保持している抗体フラグメントの合成に関する技術の全般的な総説は、Winter & Milstein(1991) Nature 349,293−299に見出される。
「ScFv分子」により、本発明者らは、VH及びVLパートナードメインがフレキシブルなオリゴペプチドを介して連結されている分子を意味する。
全抗体よりもむしろ抗体フラグメントを使用することは、数倍有利である。より小さなサイズのフラグメントは、固体組織への浸透し易さのような、改善された薬理学的特性をもたらすことができる。補体結合のような、全抗体のエフェクター機能は取り除かれる。Fab、Fv、ScFv及びdAb抗体フラグメントは、全て大腸菌中において発現され、大腸菌から分泌されることができ、従って、大量の該フラグメントを容易に産生することを可能にする。
全抗体及びF(ab’)2フラグメントは「2価」である。「2価」によって、本発明者らは、該抗体及びF(ab’)2フラグメントは2つの抗原結合性部位を有していることを意味する。対照的に、Fab、Fv、ScFv及びdAbフラグメントは1価であり、ただ1つの抗原結合性部位を有している。
抗体はモノクローナル又はポリクローナルであってよい。好適なモノクローナル抗体は、公知の技術、例えば、“Monoclonal Antibodies: A manual of techniques”,H Zola(CRC Press,1988)及び“Monoclonal Hybridoma Antibodies: Techniques and applications”,J G R Hurrell(CRC Press,1982)に開示されている技術により、製造することができ、これらの両方が参照により本明細書に組み入れられる。
ある実施態様において、第1結合剤は、表面上に(例えば、マルチウェルプレート又はアレイ上に)固定化される。
抗体の可変重鎖(VH)及び可変軽鎖(VL)ドメインは抗原認識に関わっているが、事実は初期のプロテアーゼ消化実験によって最初に認められた。更なる確認は、げっ歯類の抗体の「ヒト型化」によってなされた。げっ歯類由来の可変ドメインはヒト由来の定常ドメインに融合することができ、その結果生成した抗体はげっ歯類親抗体の抗原特異性を保持する(Morrison et al(1984) Proc.Natl.Acad.Sci.USA 81,6851−6855)。
抗原特異性が可変ドメインによって与えられ、定常ドメインとは無関係であることは、全てが1つ又はそれ以上の可変ドメインを含む抗体フラグメントの細菌発現に関係する実験から公知である。これらの分子は、Fab様分子(Better et al(1988) Science 240,1041);Fv分子(Skerra et al(1988) Science 240,1038);VH及びVLパートナードメインがフレキシブルなオリゴペプチドを介して連結されている一本鎖Fv(ScFv)分子(Bird et al(1988) Science 242,423;Huston et al(1988) Proc.Natl.Acad.Sci.USA 85,5879)、及び単離されたVドメインを含む単一ドメイン抗体(dAb)(Ward et al(1989) Nature 341,544)を含む。特異的な結合性部位を保持している抗体フラグメントの合成に関する技術の全般的な総説は、Winter & Milstein(1991) Nature 349,293−299に見出される。
「ScFv分子」により、本発明者らは、VH及びVLパートナードメインがフレキシブルなオリゴペプチドを介して連結されている分子を意味する。
全抗体よりもむしろ抗体フラグメントを使用することは、数倍有利である。より小さなサイズのフラグメントは、固体組織への浸透し易さのような、改善された薬理学的特性をもたらすことができる。補体結合のような、全抗体のエフェクター機能は取り除かれる。Fab、Fv、ScFv及びdAb抗体フラグメントは、全て大腸菌中において発現され、大腸菌から分泌されることができ、従って、大量の該フラグメントを容易に産生することを可能にする。
全抗体及びF(ab’)2フラグメントは「2価」である。「2価」によって、本発明者らは、該抗体及びF(ab’)2フラグメントは2つの抗原結合性部位を有していることを意味する。対照的に、Fab、Fv、ScFv及びdAbフラグメントは1価であり、ただ1つの抗原結合性部位を有している。
抗体はモノクローナル又はポリクローナルであってよい。好適なモノクローナル抗体は、公知の技術、例えば、“Monoclonal Antibodies:A manual of techniques”,H Zola(CRC Press,1988)及び“Monoclonal Hybridoma Antibodies:Techniques and applications”,J G R Hurrell(CRC Press,1982)に開示されている技術により、製造することができ、これらの両方が参照により本明細書に組み入れられる。
従って、第1結合剤は、抗体又はその抗原結合性フラグメントを含み得る又はからなり得る。好ましくは、抗体又はその抗原結合性フラグメントは、組み換え抗体又はその抗原結合性フラグメントである。抗体又はその抗原結合性フラグメントは、scFv、Fab、及び免疫グロブリン分子の結合性ドメインからなる群より選択され得る。
好ましくは、第1結合剤は、表面上に固定化される。
試験サンプル中の1つ又はそれ以上のバイオマーカーは、検出可能部分で標識され得る。
「検出可能部分」により、本発明者らは、部分は検出され得るものであり、部分の相対量及び/又は位置(例えば、アレイ上の位置)が測定されるという意味を含む。
適切な検出可能部分は当技術分野において周知である。
従って、検出可能部分は、蛍光性及び/又は発光性及び/又は化学発光性部分であってよく、それらは特定の条件に曝露された場合に検出され得る。例えば、蛍光性部分は、蛍光性部分の励起を起こさせるために特定の波長及び強度の放射線(即ち光)に曝露されることを必要とし、それにより、蛍光性部分が、検出することができる特定の波長で検出可能な蛍光を放射することが可能となる。
あるいは、検出可能部分は、可視化及び/又は検出することができる検出可能な生成物に(好ましくは検出不可能な)基質を転換することができる酵素であってもよい。好適な酵素の例は、例えば、ELISAアッセイに関連して以下でより詳細に考察する。
あるいは、検出可能部分は、イメージングに有用な放射性原子でもよい。好適な放射性原子は、シンチグラフィー試験のための99mTc及び123Iを含む。他の容易に検出可能部分は、例えば、再度123Iや、131I、111In、19F、13C、15N、17O、ガドリニウム、マンガン及び鉄のような磁気共鳴イメージング(MRI)のスピン標識を含む。明らかに、検出すべき物質(例えば、本明細書に記載された試験サンプル及び/又は対照サンプル中の1つ又はそれ以上のバイオマーカー、及び/又は選択されたタンパク質の検出に使用するための抗体分子)は、検出可能部分が容易に検出可能であるために、十分な適切な原子同位体を有していなければならない。
放射性又は他の標識は、本発明の物質(即ち、本発明の方法のサンプル中に存在するタンパク質及び/又は本発明の結合剤)に公知の方法で組み込まれ得る。例えば、結合部分がポリペプチドの場合は、例えば、水素に代えてフッ素−19を含む好適なアミノ酸前駆体を用いて、生合成することができ又は化学的なアミノ酸合成で合成することができる。99mTc、123I、186Rh、188Rh及び111Inのような標識は、例えば、結合部分のシステイン残基を経由して結合することができる。イットリウム−99は、リジン残基を経由して結合することができる。IODOGEN法(Fraker et al(1978) Biochem.Biophys.Res.Comm.80,49−57)は、123Iを組み込むために使用することができる。参考文献(“Monoclonal Antibodies in Immunoscintigraphy”,J−F Chatal,CRC Press,1989)には、他の方法が詳細に記載されている。他の検出可能部分(酵素的、蛍光性、発光性、化学発光性又は放射性部分のような)をタンパク質に結合するための方法は、当技術分野において周知である。
好ましくは、対照サンプル中の1つ又はそれ以上のバイオマーカーは、検出可能部分で標識される。検出可能部分は、蛍光性部分;発光性部分;化学発光性部分;放射性部分;酵素部分からなる群より選択され得る。しかし、検出可能部分はビオチンであることが好ましい。
追加の実施態様において、工程(b)、(d)及び/又は工程(f)が、1つ又はそれ以上のバイオマーカーへ結合することができる第2結合剤を含むアッセイを使用して行われ、第2結合剤は検出可能部分を含む。好ましくは、第2結合剤は、抗体又はその抗原結合性フラグメントを含む又はからなる。好ましくは、抗体又はその抗原結合性フラグメントは、組み換え抗体又はその抗原結合性フラグメントである。最も好ましくは、抗体又はその抗原結合性フラグメントは、scFv、Fab及び免疫グロブリン分子の結合性ドメインからなる群より選択される。ある実施態様において、検出可能部分は、蛍光性部分;発光性部分;化学発光性部分;放射性部分及び酵素部分からなる群より選択される。好ましくは、検出可能部分は蛍光性部分(例えば、Alexa Fluor色素、例えばAlexa647)である。
ある実施態様において、本発明の第1局面の方法は、ELISA(酵素結合免疫吸着測定法)を含む又はからなる。
血清又は血漿タンパク質を検出するための好ましいアッセイは、酵素結合免疫吸着測定法(ELISA)、放射免疫測定法(RIA)、免疫放射定量測定法(IRMA)及び免疫酵素分析法(IEMA)を含み、モノクローナル及び/又はポリクローナル抗体を用いたサンドイッチ・アッセイを含む。代表的なサンドイッチ・アッセイは、David らの米国特許第4,376,110号及び同第4,486,530号に記載されており、これらは、参照により本明細書に組み入れられる。スライド上での細胞の抗体染色は、細胞学検査室診断検査で周知の、そして同様に当業者に周知の方法で使用することができる。
通常、アッセイはELISA(酵素結合免疫吸着測定法)であり、これは、通常は固相アッセイにおける、呈色反応生成物を与える酵素の使用を通常含む。セイヨウワサビ・ぺルオキシダーゼ及びホスファターゼのような酵素が広く採用されている。ホスファターゼ反応を増幅する1つの方法は、基質としてNADPを使用してNADを産生し、それが今度は第2の酵素システムの補酵素として作用する方法である。大腸菌由来のピロホスファターゼは良好な結合体を提供し、何故ならば、この酵素は組織中には存在せず、安定であり、良好な反応色を呈するからである。ルシフェラーゼのような酵素に基づいた化学発光法も、また、使用することができる。
ELISA法は当技術分野において周知であり、例えば、The ELISA Guidebook(Methods in Molecular Biology),2000,Crowther,Humana Press,ISBN−13:978−0896037281(これらの開示は参照により組み入れられる)を参照のこと。
ビタミンであるビオチンとの結合はしばしば用いられており、何故ならば、これが強い特異度と親和性で結合する、酵素結合したアビジン又はストレプトアビジンとの反応により容易に検出できるためである。
しかし、工程(b)、(d)及び/又は工程(f)は、代わりにアレイを使用して行われる。アレイそれ自体は当技術分野において周知である。一般的には、それらは、固体支持体の表面に形成された、各々が有限の面積を有する、間隔を空けて離れた(即ち、不連続な)領域(「スポット」)を有する、線形又は二次元の構造に形成される。アレイは、また、ビーズ構造をとることもでき、それぞれのビーズは、分子コード又はカラーコードで同定することができるか、又は連続流の中で同定することができる。解析も、また、順次実施することができ、この際、サンプルは一連のスポットを通過し、それぞれのスポットはその種類の分子を溶液から吸着する。固体支持体は一般的にはガラス又はポリマーであり、最も一般的に使用されているポリマーは、セルロース、ポリアクリルアミド、ナイロン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル又はポリプロピレンである。固体支持体は、チューブ、ビーズ、ディスク、シリコンチップ、マイクロプレート、ポリビニリデンジフルオリド(PVDF)膜、ニトロセルロース膜、ナイロン膜、他の多孔膜、無孔膜(例えば、とりわけ、プラスチック、ポリマー、パースペクス、シリコン)、複数のポリマーピン、又は複数のマイクロタイターウェル、又はタンパク質、ポリヌクレオチド、及び他の好適な分子を固定化する及び/又はイムノアッセイを行うのに好適ないずれの表面の形態であってもよい。結合方法は当技術分野では周知のことであり、全般的には、タンパク質分子、ポリヌクレオチドなどを固体支持体へ架橋により共有結合する又は物理的に吸着することからなる。接触プリンティング又は非接触プリンティング、マスキング又はフォトリソグラフィーのような周知の技術を使用することにより、各スポットの位置を規定することができる。総説については、Jenkins,R.E.,Pennington,S.R.(2001,Proteomics,2,13−29)及びLal et al(2002,Drug Discov Today 15;7(18 Suppl):S143−9を参照のこと。
通常、アレイはマイクロアレイである。「マイクロアレイ」により、本発明者らは、少なくとも約100/cm2、好ましくは少なくとも約1000/cm2の密度の不連続な領域を有する領域のアレイを意味する。マイクロアレイの中の領域は、通常の寸法、例えば、約10〜250μmの間の範囲の直径を有し、そのアレイの中でほぼ同じ距離だけ他の領域から分離している。アレイはまた、マクロアレイ又はナノアレイであってもよい。
ひとたび好適な結合分子(上で議論した)が同定され単離されれば、当業者は、分子生物学の分野において周知である方法を用いて、アレイを製造することができる。
従って、アレイは、ビーズをベースとしたアレイ又は表面をベースとしたアレイであり得る。好ましくは、アレイは、マクロアレイ、マイクロアレイ及びナノアレイからなる群より選択される。
ある実施態様において、本発明の第1局面に従う方法は、以下を含む:
(i)サンプル中に存在するバイオマーカーをビオチンで標識する工程;
(ii)ビオチン標識タンパク質と、その表面上の別個の位置に固定化された複数のscFvを含むアレイとを接触させる工程であって、scFvが表III中のタンパク質の1つ又はそれ以上について特異性を有する工程;
(iii)固定化scFvと、蛍光色素を含むストレプトアビジン結合体とを接触させる工程;及び
(iv)アレイ表面上の別個の位置での色素の存在を検出する工程
ここで、アレイ表面上の色素の発現は、サンプル中における表IIIからのバイオマーカーの発現を示す。
代替の実施態様において、工程(b)、(d)及び/又は(f)は、1つ又はそれ以上のバイオマーカーをコードする核酸分子の発現を測定する工程を含む。好ましくは、核酸分子はcDNA分子又はmRNA分子である。最も好ましくは、核酸分子はmRNA分子である。
従って、工程(b)、(d)及び/又は(f)において1つ又はそれ以上のバイオマーカーの発現は、サザンハイブリダイゼーション、ノーザンハイブリダイゼーション、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)、逆転写PCR(RT−PCR)、定量的リアルタイムPCR(qRT−PCR)、ナノアレイ、マイクロアレイ、マクロアレイ、オートラジオグラフィー及びin situハイブリダイゼーションからなる群より選択される方法を使用して行われ得る。好ましくは、工程(b)における1つ又はそれ以上のバイオマーカーの発現は、DNAマイクロアレイを使用して定量される。
ある実施態様において、工程(b)、(d)及び/又は(f)における1つ又はそれ以上のバイオマーカーの発現を測定する工程は、表IIIに同定されるバイオマーカーの1つをコードする核酸分子へ選択的に結合することが各個々にできる、1つ又はそれ以上の結合性部分を使用して行われる。
さらなる実施態様において、1つ又はそれ以上の結合性部分は、各々、核酸分子を含む又はからなる。従って、1つ又はそれ以上の結合性部分は、各々、DNA、RNA、PNA、LNA、GNA、TNA又はPMOを含み得る又はからなり得る。しかし、1つ又はそれ以上の結合性部分は、各々、DNAを含む又はからなることが好ましい。
好ましくは、1つ又はそれ以上の結合性部分の長さは5〜100ヌクレオチドである。より好ましくは、1つ又はそれ以上の核酸分子の長さは15〜35ヌクレオチドである。さらにより好ましくは、結合性部分は検出可能部分を含む。
追加の実施態様において、検出可能部分は、蛍光性部分;発光性部分;化学発光性部分;放射性部分(例えば、放射性原子);及び酵素部分からなる群より選択される。好ましくは、検出可能部分は、放射性原子を含む又はからなる。放射性原子は、テクネチウム−99m、ヨウ素−123、ヨウ素−125、ヨウ素−131、インジウム−111、フッ素−19、炭素−13、窒素−15、酸素−17、リン−32、硫黄−35、ジュウテリウム、トリチウム、レニウム−186、レニウム−188及びイットリウム−90からなる群より選択され得る。
しかし、結合性部分の検出可能部分は、蛍光性部分(例えば、Alexa Fluor色素、例えばAlexa647)であり得る。
ある実施態様において、工程(b)、(d)及び/又は(f)において備えられるサンプルは、未分画血液、血漿、血清、組織液、膵臓組織、膵液、胆汁及び尿からなる群より選択される。好ましくは、工程(b)、(d)及び/又は(f)において備えられるサンプルは、未分画血液、血漿及び血清からなる群より選択される。より好ましくは、工程(b)、(d)及び/又は(f)において備えられるサンプルは、血漿である。別の好ましい実施態様において、工程(b)、(d)及び/又は(f)において備えられるサンプルは、血清である。
本発明の第2局面は、本発明の第1局面において定義される1つ又はそれ以上の結合剤を含む個体内の膵臓癌の存在を決定するためのアレイを提供する。
本発明の方法で使用するために適切なアレイは上記に議論される。
好ましくは、1つ又はそれ以上の結合剤は、表IIIに定義されるタンパク質の全てに結合することができる。
本発明の第3局面は、個体内の膵臓癌の存在を決定するための診断マーカーとしての本発明の第1局面に定義される群より選択される1つ又はそれ以上のバイオマーカーの使用を提供する。。好ましくは、表IIIに定義されるタンパク質の全てが、個体内の膵臓癌の存在を決定するための診断マーカーとして使用される。
本発明の第4局面は、
A)本発明の第1局面に従う1つ又はそれ以上の第1結合剤又は本発明の第2局面に従うアレイ;及び
B)本発明の第1局面に従う方法を行うための説明書
を含む膵臓癌の存在を決定するためのキットを提供する。
本発明のある局面を具体化する好ましい非限定的な実施例を、ここで以下の表及び図面を参照しながら記載する。
PaC対Nの分類。A)PaC血清とハイブリダイズされた抗体マイクロアレイのスキャン画像。位置マーカー及び対照を含む、合計で160個のプローブを、1スライド当たり8個の20x8サブアレイでプリントした。 PaC対Nの分類。B)PaC対Nについての示差的に発現された(p<0.05)血清被分析物。C)全ての抗体に基づく、即ち生データを使用する、PaC対NについてのROC曲線。 PaC対Nの分類。D)全ての抗体に基づくSVM予測値を使用してのPaC対Nの分類(赤色ドット−PaC、青色ドット−N)。上位20個の示差的に発現された(p<0.02)非重複被分析物の相対的発現レベルをヒートマップに示す。赤−アップレギュレートされた、緑−ダウンレギュレートされた、黒−等レベル。 PaC対Nの分類。(E)278ヒトタンパク質アレイを使用しての、高度に示差的に発現された(p=0.005)被分析物、IL−6について示された、scFv抗体特異性の検証。(F)278ヒトタンパク質アレイを使用しての、適度に示差的に発現された(p=0.04)被分析物、IL−10について示された、scFv抗体特異性の検証。 PaC対N分類についてのバイオマーカー・シグネチャーのプレ検証。(A)変数減少戦略と組み合わされたLOO手順を使用しての第1患者コホートにおけるPaC対N分類についてのバイオマーカー・シグネチャーの縮小。観察されたROC AUC値を抗体の残数に対してプロットした。(C)第1患者コホートから得られた縮小18−被分析物非重複バイオマーカー・シグネチャー。(D)第1患者コホートをトレーニングセットとして使用し、次いで、アウトプットクラシファイヤーを、新しい独立した患者群である第2患者コホートにおいてテストした。(E)テストセットにおけるクラシファイヤーについて得られたROC曲線によって示されたPaC対N分類についてのバイオマーカー・シグネチャーのプレ検証。 PaC及び膵炎を識別する候補血清バイオマーカー・シグネチャー。(A)それぞれ、PaC対ChP、AIP又はChP+AIP+Nについての示差的に発現された(p<0.05)血清被分析物。 PaC及び膵炎を識別する候補血清バイオマーカー・シグネチャー。(B)全ての抗体に基づく、即ち、生データを使用しての、PaC対ChP、AIP、又はChP+AIP+N分類についてのROC曲線。(D)10−plexサイトカインサンドイッチ抗体マイクロアレイ(MSD)を使用しての選択した被分析物の抗体マイクロアレイデータの検証。データは、唯一の被分析物、IL−8について示しただけであり、これについて観察されたシグナルの大部分が、MSDアッセイについての検出下限値を超えた。 PaC診断のための候補血清バイオマーカー・シグネチャーのプレ検証。(A)PaC、N、ChP及びAIPから構成された第1患者コホートをトレーニングセット(3分の2)及びテストセット(3分の1)に分割した。(B)変数減少戦略を使用してトレーニングセットについて得られた縮小25非重複血清バイオマーカー・シグネチャー。(C)テストセットにおけるクラシファイヤーについて得られたROC曲線によって示されるような、PaC診断についての縮小25−被分析物バイオマーカー・シグネチャーのプレ検証。 PaC診断のための候補血清バイオマーカー・シグネチャーのプレ検証。(D)i)1000個のランダム25−マーカーシグネチャー(白丸)、ii)最低p値(破線)、又はiii)最高倍変化(点線)のいずれかによって得られた25−被分析物シグネチャーのそれと比較される、変数減少戦略(実線)によって得られた縮小バイオマーカー・シグネチャーの、ROC AUC値として表される、性能。(E)サンプルアノテーションが正しかった(実線)又は1000回置換した(白丸)場合の、テストセットにおける縮小25−被分析物バイオマーカー・シグネチャーについて得られたROC AUC値の比較。 抗体マイクロアレイ戦略の図式的概要。 (A)膵臓癌と、(B)正常、慢性膵炎、及び/又は急性炎症性膵炎との識別についてのROC−AUC値。ROC−AUC値が、表IV(A)(即ち、コア)及び表(B)(即ち、好ましい)マーカー並びに増加数の表(C)(即ち、任意の)マーカーの全てを有するマーカーシグネチャーについて示されている。最良のROC AUC値(0.90)が、29被分析物シグネチャー、即ち、コアマーカー+好ましいマーカー+15個の任意のマーカーについて得られている。しかし、全てのマーカー組み合わせが実質的な予測力を有した。
材料及び方法
血清サンプル
血清サンプルを診断時に、即ち、いかなる治療をも開始する前に、2つの独立した患者コホートから収集し、−80℃で保存した。第1コホートにおいて、膵臓癌(PaC)(n=34)、慢性膵炎(ChP)(n=16)、自己免疫性膵炎(AIP)(n=23)、又は健康な個体(N)(n=30)(臨床症状無し)と診断された、103人の患者由来の血清サンプルをスクリーニングした。患者デモグラフィックを表1に示す。このコホートを無作為に分割し、トレーニングセット及びテストセットとして使用した。PaC(n=25)、又はN(n=20)と診断された45人の患者から構成された、第2コホート(患者デモグラフィックについては、非特許文献14を参照のこと)を、最近収集された抗体マイクロアレイデータ(非特許文献14)を使用して、独立したテストセットとしてのみ使用した。サンプルコホートのサイズは、診断時に収集された十分にキャラクタライズされた血清サンプルの入手可能性によって限定された。
抗体マイクロアレイ解析
組み換え抗体マイクロアレイ解析を、以前にインハウスで最適化されたプロトコル(非特許文献12〜15)(下記参照)を使用して行った。簡潔には、57個の主に免疫調節性の被分析物を標的とする、121個のヒト組み換え一本鎖Fv(scFv)抗体をプローブとして使用した。ファージディスプレイ由来のscFv(非特許文献16)の特異性、親和性(nM範囲)、及びオンチップ機能性を、i)ストリンジェント選択プロトコル(非特許文献16)、ii)1標的被分析物当たり複数のクローン(≦4)、及びiii)分子設計によって適合されたscFvライブラリーマイクロアレイ(REF)を使用することによって保証した。平面抗体マイクロアレイ(アレイサイズ;160x8,<0.5 cm2)を、非接触型ディスペンサーを使用して抗体及び対照を一つずつ(330pL/液滴)分配することによって作製した。ビオチン化血清サンプルを別々にスクリーニングし、特異的に結合された被分析物を、共焦点蛍光スキャナーを使用して蛍光標識ストレプトアビジンを添加することによって視覚化した。各個々のアレイデータポイントは、4つのレプリケートの平均値を示す。セミグローバル正規化アプローチ(semi−global normalization approach)を使用して、チップ間(chip−to−chip)正規化を行った。以前の研究によれば(非特許文献12、15、17)、スポット間(spot−to−spot)再現性及びアレイ間(array−to−array)再現性についての相関係数は、それぞれ0.99及び0.94であった。選択された抗体特異性及びマイクロアレイデータを、それぞれ、234ヒトタンパク質アレイ及び10−plexサイトカインサンドイッチ抗体マイクロアレイを使用して、検証した(表II)。さらに、ELISA、タンパク質アレイ、ブロッキング/スパイキング実験、及び/又は質量分析を使用して、いくつかの抗体特異性を前もって検証した(表II)。
マイクロアレイデータ解析
データ解析をR(下記参照)において行った。簡潔には、サポート・ベクター・マシン(SVM)を用い、1に設定されたコンストレイント(constraint)のコストで線形カーネルを使用して、2つの規定の群(例えば、癌対健康)の一方に属するとしてサンプルを分類した。オーバーフィッティングのリスクを回避するために、それを調整する試みはしなかった。リーブ・ワン・アウト(LOO)交差検証手順(leave−one−out(LOO) cross validation procedure)を使用して、SVMをトレーニング及びテストした。比較の2つにおいて、このトレーニング部分は、トレーニングセットにおいて最大識別力を示した抗体を選択することによる、抗体サブパネルの作製を含んだ。直接又は交差検証変数減少(backward elimination)戦略のいずれかを使用して、この抗体選択を行った。このアプローチを使用して、縮小候補バイオマーカー・シグネチャーを同定し、続いて独立したテストセットについて評価した。
ゼロの閾値を使用して、感度及び特異性値をSVM決定値から計算した。受信者動作特性(ROC)曲線を、SVM決定値を使用して構築した。曲線下面積(AUC)を計算し、予測性能の指標として使用した。さらに、Wilcoxon p値及び倍変化を各抗体について計算した。候補バイオマーカー・シグネチャーを、腫瘍マーカー予後研究についての提言(非特許文献18)に従って報告した。
血清サンプル
インフォームド・コンセント後、血清サンプルを診断時に、即ち、治療の開始前に、2つの独立した患者コホートから収集し、−80℃で保存した。PCを組織学によって確認した。患者コホート1は、膵管腺癌(PaC)(n=34)、慢性膵炎(hCP)(n=16)、自己免疫性膵炎(AIP)(n=23)、又は健康な個体(対照;N)(n=30)(臨床症状無し)と診断された、103人の患者(Mannheim University Hospital,Germany)由来の血清サンプルから構成された。患者デモグラフィックを表1に示す。このコホートを無作為にさらに分割し、トレーニングセット(サンプルの3分の2)及びテストセット(3分の1)として使用した。患者コホート2は、PaC(n=25)、又はN(n=20)と診断された45人の患者(Stockholm South General Hospital and Lund University Hospital,Sweden)(患者デモグラフィックについては、非特許文献39を参照のこと)から構成され、最近記載された抗体マイクロアレイデータ(非特許文献39)を使用して採用した。サンプルコホートのサイズが>80%の統計的検出力を提供するために十分であることを確認するために、検出力分析(下記参照)を行った。主要な実験を患者コホート1において行い、一方、コホート2は一実験における検証のための独立したデータセットとして使用した(図5を参照のこと)。
血清サンプルの標識
血清プロテオームについての以前に最適化された標識プロトコル(非特許文献39〜43)を使用して、血清サンプルを標識した。簡潔には、粗製血清サンプルを氷上で解凍し、30μLアリコートを遠心分離した(4℃で20分間16000 x g)。上澄み5μLをPBSにおいて45倍に希釈し、およそ2mg/mLのタンパク質濃度が得られた。20分毎に穏やかに撹拌しながら氷上で2時間、0.6 mMの最終濃度にて、サンプルをEZ−link(登録商標)Sulfo−NHS−LC−Biotin(Pierce,Rockford,IL,USA)で標識した。3.5 kDa MWカットオフ 透析ユニット(Thermo Scientific,Rockford,IL,USA)を使用して4℃で72時間PBSに対して透析することによって、遊離ビオチンを除去した。サンプルを等分し、−20℃で保存した。
scFvの産生及び精製
57個の主に免疫調節性の生体分子を標的とする、合計で121個のヒト組み換え一本鎖Fv(scFv)抗体フラグメントを、n−CoDeRライブラリー(非特許文献43)から選択し、これらは、親切にもBioInvent International AB,Lund,Swedenによって提供されたか、又はMats Ohlin教授(Lund University,Sweden)(ムチン−1に対する5つのクローン)によって提供された。ファージディスプレイ由来のscFvの特異性、親和性(nM範囲)及びオンチップ機能性を、i)ストリンジェント選択プロトコル(非特許文献43)、ii)1標的分子当たり複数のクローン(≦4)、及びiii)分子設計によって適合されたscFvライブラリーマイクロアレイ(非特許文献44、45)を使用することによって保証した。抗体フラグメントを大腸菌培養物100mL中で産生し、Ni−NTAアガロース(Qiagen,Hilden,Germany)においてアフィニティー・クロマトグラフィーを使用して、発現上澄み又は細胞ペリプラズムのいずれかから精製した。結合された分子を250mMイミダゾールで溶出し、PBSに対して広範囲に透析し、マイクロアレイ作製のために使用するまで4℃で保存した。280nmでの吸光度を測定することによって、抗体濃度を測定した(平均500μg/mL、範囲50〜1840μg/mL)。
抗体マイクロアレイの作製及びプロセッシング
平面抗体マイクロアレイの作製のために、本発明者らは、以前に最適化され検証されたセットアップ(非特許文献39〜43、46)を使用した。簡潔には、圧電技術を使用して、液滴およそ330 pLを堆積させることにより、非接触型プリンター(BioChip Arrayer,PerkinElmer Life & Analytical Sciences,Wellesley,MA,USA)を使用して、scFvを黒色ポリマーMaxisorbマイクロアレイスライド(NUNC,Roskilde,Denmark)上へ配列した。第2液滴を分配する前に第1液滴を乾燥させて、2つの液滴を各位置にスポットした。1位置当たり平均して5 fmol抗体(範囲1.5〜25)を堆積した。適切な統計を保証し、いかなる局所的欠損をもなくすために、各プローブを8個のレプリケートでプリントした。8個の20 x 8サブアレイが配置されたスライドごとに、位置マーカー及び対照scFvを含む合計で160個のプローブをプリントした。定量化の間のグリッドアラインメントを助けるために、一列のAlexa647結合ストレプトアビジン(Invitrogen,Carlsband,CA,USA)(10μg/mL)を選択位置にスポットした。アレイを、一晩、PBS中の5%(w/v) 無脂肪粉ミルク(Semper AB,Sundbyberg,Sweden)においてブロックした。
マイクロアレイスライドを以前記載されたプロトコル(非特許文献42)に従ってProtein Array Workstation(PerkinElmer Life & Analytical Sciences)において処理した。簡潔には、アレイを60μL/分で4分間、PBS中の0.5%(v/v) Tween−20(PBS−T)で洗浄し、次いで、15秒毎に撹拌しながら1時間、PBS中の1%(w/v)無脂肪粉ミルク及び1%(v/v) Tween−20(PBS−MT)中において75μLビオチン化血清サンプル(1:2に希釈し、1:90の総血清稀釈が得られた)と共にインキュベートした。次に、アレイをPBS−Tで再び洗浄し、1時間、PBS−MT中の1μg/mL Alexa−647結合ストレプトアビジンと共にインキュベートした。最後に、アレイをPBS−Tで洗浄し、窒素ガス流下で乾燥させ、PMTゲイン及びレーザー出力の4つの異なるスキャナー設定を使用して、10μm解像度で共焦点マイクロアレイスキャナー(PerkinElmer Life & Analytical Sciences)を用いてスキャンした。固定円法(fixed circle method)を使用して、Scan Array Expressソフトウェアv.4.0(PerkinElmer Life & Analytical Sciences)において、各スポットの強度を定量化した。局所バックグラウンドを差し引いた。可能性のある局所的欠損を補正するために、2つの最高及び2つの最低レプリケートを自動的に削除し、残り4つのレプリケートの平均値を使用した。飽和シグナルを示す抗体については、より低いスキャナー設定からの値を拡大し、代わりに使用した。以前記載されたセミグローバル正規化アプローチ(非特許文献39、40、42)を使用して、チップ間正規化を行った。先ず、全サンプルに対する各プローブについてのCVを計算し、ランク付けした。次に、全サンプルの中で最小のCV値を示したプローブの15%を同定し、各アレイについてのチップ間正規化因子を計算するために使用した。正規化因子Niを式Ni=Si/μによって計算し、ここで、Siは、全サンプルにわたって平均化された、使用した抗体についてのシグナル強度の合計であり、μはSiのサンプル平均値である。統計解析の前に、強度をlog2値へ再計算した。
抗体特異性の検証
2つの選択したscFv(抗IL−6(2)及び抗IL−10(1))の特異性を、製造業者によって提供されたプロトコルに従って、RayBio(登録商標)278 Human Protein Array Gシリーズ(Norcross,GA,USA)を使用してテストした。scFvをビオチン3.5倍モル過剰で氷上にて2時間EZ−link(登録商標)Sulfo−NHS−LC−Biotin(Pierce)で標識した。未結合ビオチンをPBSに対する72時間の透析によって除去した。合計で5μgの抗体を各アレイへ添加した。1μg/mL Alexa647結合ストレプトアビジン(Invitrogen)を使用して、結合を検出した。PBSを陰性対照として1つのアレイへ添加し、ストレプトアビジンの非特異的結合を調べた。アレイをスキャンし、陰性対照アレイからのシグナルを差し引いた。さらに、十分にキャラクタライズされた標準化血清サンプル、及び独立した方法、例えば、質量分析、ELISA、MSD、及びCBAを使用して、並びにスパイキング及びブロッキング実験(表II)を使用して、いくつかの抗体特異性を前もって検証した。
アレイデータの検証
ヒトTh1/Th2 10−plex MSD(Meso Scale Discovery,Gaithersburg,MD,USA)アッセイを、抗体マイクロアレイ結果を検証しようとして行った。MSD 96−プレートの各ウェルを、空間的に別箇の電極スポットにおいて、IFN−γ、IL−1β、IL−2、IL−4、IL−5、IL−8、IL−10、IL−12p70、IL−13及びTNF−αに対する抗体でプレ官能化した。11個のPaC、11個の健康、9個のChP及び3個のAIPサンプル(AIPサンプルの数が少ないことは、そのサブグループにおけるサンプル量が限られていたためであった)を含む、合計34個の血清サンプル(未希釈)を分析した。アッセイを製造業者によって提供されたプロトコルに従って実行し、電気化学発光に基づく読み出しをMSD SECTOR(登録商標)機器において行った。
マイクロアレイデータ解析
全ての統計及びデータ解析をR(http://www.r−project.org)において行った。簡潔には、サポート・ベクター・マシン(SVM)を用い、1に設定されたコンストレイントのコストで線形カーネルを使用して、2つの規定の群(例えば、癌対健康)の一方に属するとしてサンプルを分類した。オーバーフィッティングのリスクを回避するために、それを調整する試みはしなかった。リーブ・ワン・アウト(LOO)交差検証手順(非特許文献42)を使用して、SVMをトレーニング及びテストした。比較の2つにおいて、このトレーニング部分は、トレーニングセットにおいて最大識別力を示した抗体を選択することによる、抗体サブパネルの作製を含んだ。直接又は交差検証変数減少戦略のいずれかを使用して、この抗体選択を行った。このアプローチを使用して、縮小候補バイオマーカー・シグネチャーを同定し、続いて独立したテストセットについて評価した。
ゼロの閾値を使用して、感度及び特異性値をSVM決定値から計算した。受信者動作特性(ROC)曲線を、SVM決定値を使用して構築した。曲線下面積(AUC)を計算し、予測性能の指標として使用した。さらに、Wilcoxon p値及び倍変化を各抗体について計算した。候補バイオマーカー・シグネチャーを、腫瘍マーカー予後研究についての提言(非特許文献47)に従って報告した。
バイオマーカー・シグネチャー同定
PaC個体と健康な個体とを識別するためのバイオマーカー・シグネチャーを同定するために、変数減少手順(backward elimination procedure)を使用した。このアプローチにおいて、その時点で1つのサンプルをデータセットから除外した。その時点で1つの抗体を除外し、残りの抗体を使用して分類を行うことによって、残りのサンプルをSVMのトレーニングのために使用した。全ての抗体をいったん除外した場合に、最も少ない情報を与える抗体を、最小のKullback−Leibler(KL)誤差が分類について得られた場合に除外されたものと定義し、データセットから除いた。たった1つの抗体が残されるまでLOO手順を反復し、抗体が除かれた順序を記録した。新しいサンプルを除外することによって手順を繰り返し、全サンプルがいったん除外されるまで、反復を継続した。抗体が除かれた順序のリストを、サンプルが除外された各時点について作製した。最後に、全サンプルをいったん除外し、コンセンサスリストを作製し、ここで、各抗体には、行われた全ての反復にわたって平均化された、それがどれぐらい長く変数減少プロセスを耐えたかに基づくスコアが割り当てられた。プロセスの全体にわたって、各々の除外サンプルを使用し、各々の新しい長さの抗体サブパネルについて構築されたSVMモデルをテストし、性能に対応する決定値が返された。従って、任意の所定のサブパネル長さについての全サンプルのための決定値を収集した。対応のROC面積を、データセットの能力及び変数減少戦略を評価するための手段として、抗体の数に対してプロットした。18個の被分析物の縮小シグネチャーをコンセンサスリストから選択し、25個のPaC及び20個のN血清サンプルの抗体マイクロアレイ解析からの独立したデータセット(非特許文献39)を、候補シグネチャーのプレ検証のためのテストセットとして使用した。シグネチャー被分析物をテストセットにおけるSVM LOO交差検証手順において使用し、PaCとNとを識別するシグネチャーの能力をROC曲線で示した。
第2の候補バイオマーカー・シグネチャーをN、ChP及びAIPからのPaCの分類のために作製した。先ず、データを無作為にトレーニングセット(サンプルの3分の2)及びテストセット(3分の1)へ分割した。修正した(さらによりストリンジェントな)変数減少戦略を使用した。その時点で1つのサンプルを除外する代わりに、トレーニングセットにおいて全サンプルを使用して、SVMを1回だけトレーニングした。従って、1つの除外リストを作成し、そこから25個の被分析物の縮小パネルを選択し、トレーニングセットにおけるSVMを構築するために使用した。モデルを独立したテストセットへ適用し、ROC曲線を作成した。さらに、統計的検出力分析を行い、Rにおける関数「power.t.test」を使用して、テストセットおいて必要とされる患者の数を評価した(Shapiro−Wilk試験によって示唆されるように正規分布していると仮定される決定値)。トレーニングセットにおけるSVM解析からの観察された決定値は、2.87の標準偏差及び3.47のグループ間のデルタ値(平均値間の差異)を示した。α水準(有意水準)を0.05に設定した。さらに、この変数減少手順の有効性を、選択したシグネチャーの性能と、同じ長さの1000個の無作為に作製されたシグネチャーの性能と、それぞれ、最低p値及び最高倍変化の抗体を選択することによって作製されたシグネチャーの性能とを比較することによってテストした。最後に、テストデータセットにおいてサンプルアノテーション(annotation)の1000置換(permutation)を作成することによって、テストデータセットにおけるシグネチャーの性能とランダムなデータとを比較することによって、データセット及びクラシファイヤーの能力をテストした。
結果
PaC対健康な対照の分類
PaCと関連する血清バイオマーカー・シグネチャーを同定するために、本発明者らは、第1患者コホートを使用して、PaC(n=34)対N(n=30)の示差的血清タンパク質発現プロファイリングを行った。抗体マイクロアレイの代表的な画像を図1Aに示し、これは、動的なシグナル強度、適切なスポット形態及び低い非特異的バックグラウンド結合が得られたことを示している。結果は、例えばTh1及びTh2サイトカインの両方を含む、33個の非重複タンパク質被分析物が、示差的に発現された(p<0.05)ことが分かり、補体タンパク質C1q及びプロペルジンを除いて、これらの全てがPaCにおいてアップレギュレートされたことを示した(図1B)。
PaC及びNが識別され得るかどうかを調べるために、本発明者らは、全ての抗体に基づいて、即ち、生データを使用して、SVM LOO交差検証を実行した。データは、患者コホートが0.94のROC AUC値で分類され得たことを示した(図1C)。図1Dにおいて、SVM決定値を低下させることによって、サンプルがプロットされており、上位20個の示差的に発現された被分析物の相対的発現パターン(p<0.02)がヒートマップに示されている。0(デフォルト値)の閾値を使用することによって、解析は、それぞれ、82%及び87%の感度及び特異性でPaC対Nが分類され得たことを示した。
次に、278ヒトタンパク質アレイを、選択した抗体特異性の検証のために使用した(図1E及び1F)。この目的のために、1つの高度に示差的に発現された被分析物、IL−6(p=0.005)、及び1つの適度に示差的に発現された被分析物、IL−10(p=0.04)に対するscFv抗体を選択した。どちらの場合も、タンパク質アレイ解析は、scFv抗体フラグメントがそれらの標的タンパク質へ特異的に結合したことを示した。
PaC対N分類についての縮小バイオマーカー・シグネチャーのプレ検証
第1患者コホート(n=64)に由来する分類の能力をテストするために、本発明者らは、本発明者らのLOO手順と反復変数減少戦略とを組み合わせることによって、大部分が分類に寄与する18非重複バイオマーカーへ被分析物の総数を先ず縮小した。このプロセスにおいて、Kullback−Leiblerダイバージェンス誤差を最小化し、一つずつの抗体の段階的削除のためのガイドとして使用した。各回の後に、SVM決定値を収集し、対応のROC曲線及びAUC値を計算した。図2Aにおいて、AUC値が残っている抗体の数に対してプロットされており、これは、ごく僅かな抗体が含まれた場合でさえ、高度でかつ安定した分類を示している。様々な被分析物、例えば、サイトカイン、補体タンパク質及び酵素から構成される、18−被分析物縮小候補血清バイオマーカー・シグネチャーを図2Bに示す。次に、本発明者らは、新たな独立したテスト群である第2患者コホート(n=45)に対してこの18−被分析物クラシファイヤーを適用した(図2C)。結果は、クラシファイヤーが、感度88%及び特異性85%に対応する、0.95のROC AUC値(図2D)でPaC対Nへの患者の階層化を可能にしたことを示した。従って、データは、PaC診断についての第1プレ検証血清バイオマーカー・シグネチャーをアウトラインした。
PaC対膵炎を識別するバイオマーカー・シグネチャー
癌が膵臓における良性症状と識別することができるかどうかを試験するために、本発明者らは、第1患者コホートを使用して、PaC(n=34)の血清タンパク質発現プロフィールとChP(n=16)又はAIP(n=23)のそれとを比較した。PaC対ChPの場合、15個の非重複の示差的に発現された(p<0.05)血清被分析物が特定され、これらのうち2つ(IL−4及びIL−12)を除いて全てがPaCにおいてアップレギュレートされた(図3A)。生データに基づいて、結果は、PaC及びChPが、97%感度及び69%特異性に対応する、0.86のROC AUC値(図3B)で識別され得たことを示した。合計49個の非重複血清被分析物が、PaC対AIPにおいて示差的に発現されることが分かり、C1q及びプロペルジンを除いて全てがPaCにおいてアップレギュレートされた(図3A)。再び、生データに基づいて、結果は、PaC対AIPが、それぞれ、97%及び91%の感度及び特異性に基づいて、0.99のROC値(図3B)で分類され得たことを示した。
臨床的現実をよりよく反映するために、本発明者らは、次いで、第1患者コホート(n=103)を使用して、PaCとChP+AIP+Nの組み合わせた異種患者群とで差異が解読され得るかどうかを調べた。結果は、47個の非重複血清タンパク質が示差的に発現された(p<0.05)ことを示した(図3A)。広範囲のタンパク質を含む、被分析物の大部分(47のうち45)がPaCにおいてアップレギュレートされることがわかった。生データに基づいて、結果は、PaCが0.85のROC AUC値(図3B)でこの異種患者群と区別され得たことを示した。
アレイデータを検証しようとして、独立した10−plexサイトカインサンドイッチ抗体マイクロアレイ(MSD)を適用した(図3C)。しかし、10個の標的化血清被分析物のうちの1つであるIL−8のみが、大部分のサンプルにおいてMSDアッセイの検出下限値を超えた。さらに、PaC対N、ChP、AIP及びそれらの組み合せられたコホートにおけるIL−8の観察されたアップレギュレーションが、PaC対AIP(p=0.29)を除いて、全ての場合においてMSDアッセイによって統計的に確認された(p<0.05)。
PaC診断についての改良バイオマーカー・シグネチャー
PaC、N、ChP及びAIPを含む全第1患者コホート(n=103)の分類の能力をテストするために、本発明者らは、コホートをトレーニングセット(3分の2)及びテストセット(3分の1)に分割した(図4A)。次に、大部分がトレーニングセットにおける分類に寄与する25個の非重複被分析物から構成された縮小血清バイオマーカー・シグネチャーを、直接的な反復変数減少戦略を使用することによって解読した。例えばサイトカイン及び補体タンパク質から構成される25−被分析物縮小バイオマーカー・シグネチャーを図4Bに示す。次に、本発明者らは、独立したテストセットにおいてこの25−被分析物クラシファイヤーを適用した(図4C)。データは、PaCが、それぞれ、73%及び75%の感度及び特異性をアウトラインする、0.88のROC AUC値(図4C)で特定され得たことを示した。
クラシファイヤーをさらに調べるために、本発明者らは、その識別力を統計的に評価した。先ず、同じ長さの1000ランダムシグネチャー(25個の抗体)をトレーニングセットにおいて作製し、テストセットへ適用した。結果は、ランダムシグネチャーについてのAUC値が、95%の場合において、クラシファイヤー・バイオマーカー・シグネチャーのそれ(AUC=0.88)よりも低かった(図4D)ことを示した。さらに、最低p値(AUC=0.77)又は最高倍変化(AUC=0.78)のいずれかに基づいて選択した対応の25−被分析物シグネチャーについてのAUC値は、クラシファイヤー・シグネチャーのそれよりも有意に低かった。従って、データは、クラシファイヤーの識別力、及び縮小高性能シグネチャーを定義するための変数減少戦略の適用可能性をさらに示した。次に、同数のサンプルのランダム分類と特異的分類とを比較するために、テストセットのサンプルアノテーションを1000回置換した。結果は、ランダムアノテーションが適用された場合よりも正しいサンプルアノテーションが使用された場合に、有意により高いAUC値(0.88対0.19〜0.86、中央値0.5)が得られたことを示し、このことは、分類の能力をさらに実証している。
議論
本研究において、免疫系の診断力を利用してPaCを標的化するために、本発明者らはアフィニティープロテオミクスを適用した。本発明者らは、免疫系は、疾患に由来する個体の健康状態の変化に非常に敏感であるという考えに本発明者らのアプローチの基礎を置き、特に免疫調節性の被分析物の、レベルの変動によるこれらの変化を記録した。この目的のために、本発明者らは、これらの種の重要な調節性の血清被分析物を主に標的化するように本発明者らの抗体マイクロアレイを設計した。データは、高い診断力を示すPaC関連候補バイオマーカー・シグネチャーが解明され(de−convolute)得たことを示した。同様に、このアフィニティープロテオミックアプローチは、他の癌適応症と健康な対照とを識別するいくつかの血清学的バイオマーカー・シグネチャーの同定を最近可能にし(非特許文献14〜15、17、19)、このことはプラットフォームの能力をさらに実証している。
本発明者らは、高信頼度で、PaC対対照及びPaC対膵炎の十分定義された患者コホート間だけでなく、PaC対対照及び膵炎患者の組み合わされたコホート間も本発明者らが識別することを可能にする血清保存情報を初めて示した。この後者の知見は特に重要であり、何故ならば、候補バイオマーカー・シグネチャーは、異種患者群がスクリーニングされる臨床設定においても十分に機能しなければいけないためである。
高性能PaCクラシファイヤーの臨床的影響は大きく、何故ならば、確認された血清学的ディスクリミネーターはまだ存在していないためである(非特許文献2、7〜9、20〜21)。素晴らしいクラシファイヤーが確立されるのを待つ間、CA−19−9は、PaC診断のための最も有用な分子マーカーのままである(非特許文献2、8〜10)。特に、本発明者らのデータは、CA−19−9について一貫して観察されてきたもの(非特許文献2、9〜11)よりも有意に高いPaC診断についての中間の感度(88%)及び特異性(85%)を示し、このことは、著しい臨床的付加価値を概説している。さらに、本発明者らは、コスト、生存、及びリスク患者についてのクオリティ・オブ・ライフに対する新しい診断の可能性の影響を最近モデル化し、アフィニティープロテオミクスが、PaCのスクリーニングにおいて費用効率の高いツールになる大きな見込みがあることを示した(Bolin et al、原稿準備中(ms in prep.))。
腫瘍がまだ小さく手術可能である場合に、早期診断が行われ得るならば、クラシファイヤーは最高の状態で機能する(非特許文献2、9)。
癌バイオマーカーを求めて、全身性炎症は潜在的な交絡因子としてしばしば強調され(非特許文献23)、何故ならば、癌成長と炎症とが関連付けられたためである。アフィニティープロテオミクスに基づく初期研究において、結果はまた、癌特異的フィンガープリントではなく一般疾患(炎症性)シグネチャーが描写されたことをしばしば示した(非特許文献24〜26)。特に、本発明者らは、PaCと膵炎とが高信頼度で識別できたことをここで示した。さらに、観察されたシグネチャーは、有意差、即ち、他の様々な炎症状態(非特許文献19、27)(Carlsson et al.、原稿準備中)及び他の癌(非特許文献14〜15、17、19)について観察されたものとのほんの僅かな重複を示し、このことは、PaC特異的シグネチャーが解読されたという考えをさらに支持している。
血清イムノシグネチャーは、テストの時点での患者内の免疫系の活性のスナップショットと考えることができた。これらのフィンガープリントは、癌への応答における直接的及び間接的(全身的)効果の組み合わせ組み合わせを反映する。サイトカイン発現プロフィールに焦点を合わせて、以前の報告は、膵臓癌細胞株が、例えばIL−6、IL−8、IL−10、IL−12、IL−13、IL−18、及びTGF−(1を含む、この研究においても過剰発現されることがかわった一連のサイトカインを発現したことを示した(非特許文献28)。これらのいくつか及び他のサイトカイン(例えばVEGF及びIL−7)はまた、PaC腫瘍組織及び/又は血清/血漿において過剰発現されることがわかり(非特許文献29〜33)、このことは、本発明者らの観察をさらに支持している。サイトカインは免疫系において中心的な役割を果たすが、生物学的状況においてこれらの複雑な発現パターンを解釈することは過酷であり、何故ならば、これらの被分析物の多くが多面的機能を示し、PaCは特有のサイトカイン発現パターンを特徴とするためである(非特許文献29)。例えばIFN−γの発現は企図された抗腫瘍免疫応答をシグナル伝達することができるが(非特許文献29)、PaCの免疫学的環境は、抗炎症性サイトカイン(例えばTGF−β及びIL−10)、及び潜在的に不活性の炎症性サイトカイン(例えばIL−12及びIL−18)の同時発現によって示されるように、免疫抑制部位にあることがしばしばわかった(非特許文献29) 細胞免疫抑制は、多くの患者において観察されたPaCの顕著な生物学的特徴である(非特許文献34) Th2傾斜反応が報告された一方、ここで示されたTh1/Th2バランスも観察された(非特許文献29、31、35)。サイトカイン発現パターンはまた、生存のような他のパラメータを反映することがわかった(非特許文献14、29)。一部の非サイトカインマーカー、いくつかの補体タンパク質、例えばC3を見て、これは腫瘍に対する免疫学的監視において機能することが示唆されたが(非特許文献36〜37)、炭水化物抗原ルイスxもまた、PaCと関連することが以前わかった(非特許文献38)。
まとめると、本発明者らは、臨床的必要性に取り組み、イムノシグネチャーリングはPaC診断についての第1プレ検証血清学的バイオマーカー・シグネチャーを解読するための強力なアプローチであることを実証した。これは、高性能プラットフォーム、十分に制御されたサンプル、及び厳密な生物情報学及び検証アプローチによって達成された。プレディクター・シグネチャーの可能性は、追跡研究においてさらに検証され、ここでは、独立したサンプルコホートをプロファイリングする。結局は、これらの知見は、改善されたPaC診断並びにそれによって増強されたPaCの予後及び臨床管理についての新たな機会を提供する。
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コアマーカー+8個の好ましいマーカーが最良のROC−AUC値を与えた。
このシグネチャーは以下に対応する(コアは赤色でマークされる):
IL−7+インテグリンα−10+BTK+C1q+IgM+IL−9+プロカテプシンW+プロペルジン+TMペプチド+b−ガラクトシダーゼ。
しかし、全てのマーカー組み合わせが実質的な予測力を有した。

Claims (20)

  1. 試験サンプルのバイオマーカー・シグネチャーに基づいて個体内における膵臓癌の存在を決定するための方法であって、以下:
    a)個体由来の試験すべきサンプルを備える工程;
    b)表IV(A)及び/又は表IV(B)に列挙されるバイオマーカーから選択される2つ又はそれ以上のバイオマーカーの試験サンプル中における発現を判定することによって試験サンプルのバイオマーカー・シグネチャーを判定する工程;
    を含み又はからなり、
    ここで、表IV(A)及び/又は表IV(B)に列挙されるバイオマーカーから選択される2つ又はそれ以上のバイオマーカーの試験サンプル中における発現は、膵臓癌を有する個体を示す、方法。
  2. 以下:
    c)膵臓癌に罹患していない個体由来の対照サンプルを備える工程;
    d)工程(b)において測定された2つ又はそれ以上のバイオマーカーの対照サンプル中における発現を測定することによって対照サンプルのバイオマーカー・シグネチャーを判定する工程;
    をさらに含み又はからなり、
    ここで、工程(b)において測定された2つ又はそれ以上のバイオマーカーの試験サンプル中における発現が、工程(d)において測定された2つ又はそれ以上のバイオマーカーの対照サンプル中における発現とは異なる場合、膵臓癌の存在が確認される、請求項1に記載の方法。
  3. 以下:
    e)膵臓癌に罹患している個体由来の対照サンプルを備える工程;
    f)工程(b)において測定された2つ又はそれ以上のバイオマーカーの対照サンプル中における発現を測定することによって対照サンプルのバイオマーカー・シグネチャーを判定する工程;
    をさらに含み又はからなり、
    ここで、工程(b)において測定された2つ又はそれ以上のバイオマーカーの試験サン
    プル中における発現が、工程(f)において測定された2つ又はそれ以上のバイオマーカーの対照サンプル中における発現に相当する場合、膵臓癌の存在が確認される、請求項1又は2に記載の方法。
  4. 工程(b)が、表IV(A)に列挙されるバイオマーカーの1つ又はそれ以上の発現を測定することを含む、請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。
  5. 工程(b)が、表IV(B)に列挙されるバイオマーカーの1つ又はそれ以上の発現を測定することを含む、請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。
  6. 工程(b)が、表IV(C)に列挙されるバイオマーカーからの1つ又はそれ以上のバイオマーカーの発現を測定することをさらにむ、請求項1〜5のいずれか1項に記載の方法。
  7. 方法が、膵臓癌(PaC)と任意の他の疾患状態とを識別するためのものである、請求項1〜6のいずれか1項に記載の方法。
  8. 工程(b)が、表V(A)に列挙されるバイオマーカーからの1つ又はそれ以上のバイオマーカーの試験サンプル中における発現を測定することをさらにむ、請求項7に記載の方法。
  9. 工程(b)が、表V(B)に列挙されるバイオマーカーからの1つ又はそれ以上のバイオマーカーの試験サンプル中における発現を測定することをさらにむ、請求項7又は8に記載の方法。
  10. 工程(b)が、表V(C)に列挙されるバイオマーカーからの1つ又はそれ以上のバイオマーカーの試験サンプル中における発現を測定することをさらにむ、請求項7〜9のいずれか1項に記載の方法。
  11. 工程(b)が、表V(D)に列挙されるバイオマーカーからの1つ又はそれ以上のバイオマーカーの試験サンプル中における発現を測定することをさらにむ、請求項7〜10のいずれか1項に記載の方法。
  12. 工程(b)が、表V(F)に列挙されるバイオマーカーからの1つ又はそれ以上のバイオマーカーの試験サンプル中における発現を測定することをさらにむ、請求項7〜11のいずれか1項に記載の方法。
  13. 工程(b)が、表V(A)、表V(B)、表V(C)、表V(D)及び/又は表V(F)に列挙されるバイオマーカーの全ての試験サンプル中における発現を測定することをさらにむ、請求項7〜12のいずれか1項に記載の方法。
  14. 他の疾患状態が、慢性膵炎(ChP)、急性炎症性膵炎(AIP)及び/又は正常である、請求項7〜13のいずれか1項に記載の方法。
  15. 工程(b)、(d)及び/又は工程(f)が、2つ又はそれ以上のバイオマーカーの1つへ結合することができる第1結合剤を使用して行われる、請求項1〜14のいずれか1項に記載の方法。
  16. 第1結合剤が、抗体又はその抗原結合性フラグメントを含む又はからなる、請求項15に記載の方法。
  17. 工程(b)、(d)及び/又は(f)が、2つ又はそれ以上のバイオマーカーをコードする核酸分子の発現を測定する工程を含み;及び、2つ又はそれ以上の結合性部分が、各々、核酸分子を含む又はからなる、請求項15又は16に記載の方法。
  18. 請求項15〜17のいずれか1項に定義される2つ又はそれ以上の結合剤を含む、個体内の膵臓癌の存在を決定するためのアレイ。
  19. 個体内の膵臓癌の存在を決定するための診断マーカーとしての、請求項1〜18のいずれか1項に定義される群より選択される2つ又はそれ以上のバイオマーカーの使用。
  20. A)請求項15〜17のいずれか1項に定義される2つ若しくはそれ以上の第1結合剤又は請求項18に記載のアレイ;
    B)請求項1〜17のいずれか1項に定義される方法を行うための説明書;
    を含む、膵臓癌の存在を決定するためのキット。
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