JP6192123B2 - 乳癌の予測および診断のためのバイオマーカー - Google Patents
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Description
乳癌の診断および予防におけるCST4遺伝子、CST4のmRNA、CST4のスプライスのcDNA、CST4特異的プライマ用増幅産物、シスタチンSのCST4遺伝子およびエピトープペプチドによってコードされるシスタチンSタンパク質の利用。CST4遺伝子の配列は配列番号42に存在する。CST4遺伝子、CST4のmRNAおよびCST4のスプライスのcDNAのプローブは配列番号3に示されるような配列を有する。増幅産物の特異的プライマは配列番号1、4、6、8、10、12、14、16、18、20(プライマー1)およ配列番号2、5、7、9、11、13、15、17、19、21(プライマー2)に示される配列を有する。配列番号1における配列は、配列番号2における配列と対にされる。配列番号4における配列は、配列番号5における配列と対にされる。配列番号6における配列は、配列番号7における配列と対にされる。配列番号8における配列は、配列番号9における配列と対にされる。配列番号10における配列は、配列番号11における配列と対にされる。配列番号12における配列は、配列番号13における配列と対にされる。配列番号14における配列は、配列番号15における配列と対にされる。配列番号16における配列は、配列番号17における配列と対にされる。配列番号18における配列は、配列番号19における配列と対にされる。配列番号20における配列は、配列番号21における配列と対にされる。シスタチンSのエピトープペプチドの配列は配列番号50に示される。本願の診断およびスクリーニングは乳癌の転移および微小転移巣、pTNMステージ判定、癌治療および予後予測の間の腫瘍のリアルタイムモニタリングを意味する。これらの配列は本発明の範囲を限定しないということに留意されたい。それらの機能の全配列は本発明に含まれる。
乳癌マーカー用のキャプチャーであり、キャプチャーは乳癌予測用および診断用の乳癌マーカー用キャプチャーである。乳癌マーカーは、CST4遺伝子、CST4のmRNA、CST4のスプライスのcDNA、CST4−特異的プライマー用の増幅産物シスタチンSのCST4遺伝子およびエピトープペプチドによってコードされるシスタチンSタンパク質である。
乳癌検出用の検査試薬および検査キットの製造におけるキャプチャーの利用
これらのキャプチャーを含むすべての診断キット。
2)プローブとして蛍光色素を用いるCST4のmRNA用のリアルタイムかつ定量的検査キット。プライマー配列は配列番号1〜2に示される。内部基準用のプライマーの配列は配列番号30〜31に示される。または
3)核酸ベースのCST4のmRNA用定量的検査キットは増幅(NASBA)または転写メジアン増幅(TMA)。両方のキットは、CST4用のプライマーおよびプローブを包含し、その配列は、配列番号2、32(プライマー用)および3(プローブ用)に示される。または
4)リガーゼ連鎖反応(LCR)に基づくCST4のmRNA用の定量的検査キット。4つのプローブは、その配列が配列番号33〜36に示されるように包含される。または
5)好熱性鎖置換増幅(tSDA)に基づくCST4のmRNA用の定量的検査キット。プライマー(配列番号37〜40に示される配列)およびプローブ(配列番号41)は包含されている。
1)固体基質、固体基質に固定されたキャプチャー、ビオチン化キャプチャーおよび酵素基質(比色分析)を包含している二重抗体サンドイッチELISAキット。固定されたキャプチャーはモノクローナル抗体であり、ビオチン化キャプチャーはポリクローナル抗体である。または、
2)固体基質、キャプチャー、酵素標識第二抗体および比色検出用酵素基質を包含しているブロッティングキット。キャプチャーはモノクローナル抗体およびビオチン化キャプチャーはポリクローナル抗体である。または
3)固体基質、固定された抗原、ビオチン化キャプチャー、比色検出用酵素基質および特異的モノクローナル抗体を包含している競合ELISAキット。ビオチン化キャプチャーはポリクローナル抗体である。
上述されている分子生物学的技術は以下の実施例に例証されている。これらの実施例は、本発明の用途を限定する代わりに本発明を明確にするためのものであることに留意されたい。Molecular Cloning: A Laboratory Manual (J.Sambrookら編)におけるプロトコルは、実験手順が記載されていない場合、厳密に従った。または、製造業者の取扱説明書は以下の通りであった。もし述べられていない場合、百分率および割合は重量に基づく。
全ての臨床サンプルはBeijing Friendship Hospitalから、病院の厳密な観察および患者に署名された同意書の基準と共に得られる。
サンプルから市販キットを用いて核酸を抽出した。限定を意図しない例は、フェノール−クロロホルム抽出である。サンプル中のRNAは、Invitrogen(インビトロゲン)により製造されたトリゾールキット(Trizol kit)を続けて用いて得られた。抽出されたRNAの品質は、Molecular Biology Experiments(分子生物学実験)(J.Liによる)などの参考文献中のプロトコルに従って分析された。mRNAの逆転写は市販キットにより行われ、その指針は以下の通りであった。cDNA溶液を適切な濃度勾配で調製した。生化学反応用のプライマーを最適化した。CST4用のプライマーをエクソン1に基づき設計した。CST4増幅産物を含む組み換えプラスミドは、Pegm−T(Promega(図1に示されているように))から市販されている。プライマーをエクソン1および3に基づき設計した。PCRプロセスをTaqManプローブの加水分解により観測した。
サンプルの前処理は、TaqManプローブを用いるリアルタイムPCRのセクションに記載されているものと同じである。同時に増幅されるCST1、CST2およびCST4の増幅用のプライマーの配列は、
1.種々のヒト組織中のCST4
全組織サンプルを、Beijing Friendship Hospital(BFH)から得られる乳房組織を除いて購入した。種々のヒト組織サンプル中のCST4のmRNA発現をHG−U95AV Human GeneChip Array(Affymetirx)上で測定した(使用マニュアルからのプロトコルは以下の通りであった)。CST1mRNA発現の定量化を、β−アクチン蛍光校正曲線により実現した。
乳癌腫瘍とそれらの個々の隣接組織の20の組み合わせ(C1、C2...C20と番号づけられた)におけるCST4、CST124、CST1およびCST2のmRNAの発現を比較した。腫瘍およびそれらの隣接組織におけるCST4のmRNA発現差異は有意であり、CST1を除いて全遺伝子より大きい(図3)。全サンプルを乳癌について病理学的に診断した。プローブとして蛍光色素を用いるリアルタイムPCRを、遺伝子発現を定量化するために用い、そのリアルタイムPCRは陽性対照サンプルおよび陰性対照サンプルの同時に生じる増幅により変動した。当該対照の結果は予測と合致していた。
1)CST4増幅用プライマー(その配列は以下に示される):
1.乳癌腫瘍および腫瘍隣接組織におけるCST4発現
TaqManプローブを有するリアルタイムPCRに基づくCST4のmRNA発現用検査キット。当該キットは以下を含有する。
生検サンプルは、腫瘍細胞の百分率が変動する外科サンプルと大きく異なる。腫瘍組織はときどき、全生検プルの非常に小さな一部であり、または腫瘍組織は生検サンプル中に包含されない。発明者らは試験し、乳腺炎患者からの40個の生検サンプルおよび乳癌患者からの40個の乳癌生検サンプル中のCST4発現と比較した。癌性サンプルにおけるCST4発現の中央値は、腸炎サンプル中におけるより9.15倍大きいことがわかった。もし113.795がカットオフ値である場合、癌性腫瘍は炎症から区別されえ、生検サンプルを用いる乳癌診断用の参照文献を提供する。当該結果は、図5でまとめている。リアルタイムPCRを遺伝子発現の定量化に用いた。校正曲線および増幅収率の直線性は個々の需要を満たした。陽性対照および陰性対照サンプルの増幅の結果は予想通りであった。鋳型のないサンプルの増幅は観測されなかった。
異なるサイズの薬理学的診断された乳房転移を含むリンパ節の30個の外科サンプルおよび初期段階の非転移性乳癌を伴う患者からの30のリンパ節サンプルを得た。初期段階の癌患者は、検出できないリンパ節転移および得られたアーチファクトを避けるために選択された。リアルタイムPCRはCST4の発現の定量化に用いられ、詳細な実験手順は実施例2(乳癌腫瘍および腫瘍隣接組織におけるCST4発現)に記載しているものと同じである。校正曲線および増幅収率の直線性は個々の要求を満たした。陽性対照および陰性対照サンプルの増幅のための結果は予想通りであった。鋳型のないサンプルの増幅は観測されなかった。
乳癌患者からの生検骨髄サンプルのCST4のmRNAをリアルタイムPCRにより定量化した。得られた結果を転移または微小転移巣の発見用の通常の骨髄サンプルと比較した。これらの検査結果を細胞学的研究と比較した。
1.乳癌患者、乳腺炎患者および健常者の血清無細胞RNAにおけるCST4発現
乳癌患者(50例)、乳腺炎患者(30例)および健常者(30例)からの血漿サンプルを集めた。無細胞RNAを市販キットを通して抽出し、リアルタイムPCRをCST4発現の定量化に用いた。
CST4のmRNA発現用の検査キットは以下を含有する。
無細胞RNAを乳癌患者(50例)、乳腺炎患者(30例)および健常者(30例)の血漿サンプルから抽出した。CST4のmRNAの発現をLCR方法により検査した。図10に示すように、癌性サンプルの相対発光量(RLU)の中央値は、炎症を伴うサンプルや正常サンプルのそれぞれの10.881倍および35.286倍高い。乳癌サンプルは17.458RLUのカットオフ値と区別し得る。
tSDAに基づくCST4のmRNA発現の定量化用の検査キットは以下を含有する:
1)
核酸ベース増幅(NASBA)に基づくCST4のmRNA発現定量化用の検査キットは、以下を含有する。
CST4のmRNA発現定量化用診断キットは、以下を含有する転写増幅法(TMA)に基づく。
80人の乳癌患者(I+IIステージの30例およびIII+IVステージの50例)からの血漿サンプルにおける無細胞RNAを市販キットによって抽出した。CST4発現を、TMA(転写増幅)方法を用いて測定した。図13に示すように、末期患者のRLU中央値(ステージIII+IV)は、初期患者(ステージI+II)より7.2倍高い。当該結果は、CST4は乳癌ステージの良好な指標であり、癌ステージ決定のために用いられうる。
治療を受ける乳癌患者の血清CST4発現(化学療法での6人の患者および放射線療法での4人の患者)は、リアルタイムPCRにより観測された。腫瘍レベル成長を血液中のCST4発現レベルと比較し対応させた。
5人の処置後の乳癌患者の血液CST4発現を定量的リアルタイムPCRによる治療後1月後、3月後および1年後に観測した。表2に示されているように、2人の患者は癌が再発した。CST4発現の増加はこれらの2人の患者で観測された。癌の再発は、CSTT4発現がおよそ1000のコピーに達するまで検出されなかった。他の3人の患者はがんが再発せず、あまりCST4発現の増加は彼らに観測されなかった。したがって、CST4は癌の予後予測に良好なマーカーである。
非浸潤性のタンパク質プローブ、検査キット、乳房疾患診断の方法およびプロトコル、観測および治療評価を本発明の以下の部分において議論されている。
組み換えシスタチンSタンパク質をAbnovaから購入した(0.06μg/μL、カタログ番号H00001472−P01)。
ELISAプレート(コーニング)をシスタチンS溶液(5μg/mL)で被覆し、3%のBSA溶液によってバックフィルする。8つの血清サンプル(2倍希釈物)およびポリクローナルラット抗シスタチンS抗体(価数1:1000である)を一晩(4℃)でインキュベートし、および前処理したELISAプレート上にアプライされた。プレートは37℃で1時間37℃でインキュベートする。サンプルの穴をTBS緩衝液(10mMのTris−HCl、154mMのNaCl、pH7.5)によって洗浄洗浄する。添加したアルカリのホスファターゼ(ALP)標識ヤギ抗マウスIgG(価数1:2000のであるJacksonwi ImmunoResearch)溶液を添加し、1時間(37℃)の間インキュベートした。TMB溶液(TMBペルオキシダーゼ基質、Kirkegaard and Perry Laboratories Inc.(ゲイザースバーグ、メリーランド)カタログ番号50−76−01)を添加し、405nmにおけるODをマイクロプレートリーダーにより定量化する。
ELISAプレート(コーニング)をモノクローナルラット抗シスタチンS溶液(5μg/mL)により被覆し、3%BSA溶液によりバックフィルした。8個の血清サンプル(2倍希釈)を1時間(37℃)プレートの穴にインキュベートした。プレートをTBS緩衝液(10mMのTris−HCl、154mMのNaCl、pH7.5)で洗浄する。ビオチン化ウサギ−抗シスタチンSポリクローナル抗体(価数:1:1000)を穴にアプライし、1時間(37℃)インキュベートする。当該穴をTBS緩衝液で洗浄し、ストレプトアビジン−ペルオキシダーゼ複合体(ABCコンプレックス)を添加する。プレートを1時間37℃でインキュベートし、穴をTBS緩衝液で洗浄する。TMB溶液(TMBペルオキシダーゼ基質、Kirkegaard and Perry Laboratories Inc.(ゲイザースバーグ、メリーランド)カタログ番号50−76−01)を添加し、405nmにおけるODをマイクロプレートリーダーにより定量化する。
1.乳癌細胞株培養上清におけるシスタチンS検出
CST4のmRNAを上で論じたように乳癌腫瘍中で過剰発現する。分泌タンパク質として、シスタチンSは種々の体液および分泌物中に見られうる。乳癌のマーカーとしてシスタチンSを樹立するため、CST4のmRNAの高発現を伴うHCC1973(乳癌細胞株)の上清を15%ポリアクリルアミドゲル(レーン1〜2、図14)に充填し、対照試料(健常者の血清)をゲル(レーン3〜4、図14)に充填した。電気泳動の後、タンパク質をニトロセルロース膜に移し、ペルオキシダーゼ標識抗シスタチンS抗体およびヤギ抗ウサギIgGと反応させた。TMBをタンパク質のイメージ化に用いた。上記方法に従った。
セクション「1」に記載されているプロトコルは以下の通りであった。図15に示されているように、β−アクチン(内部基準)は、ゲルのボトムにある。16kDaタンパク質を有するバンドはレーン1〜2(癌性サンプル)に観測され、レーン3〜4(対照試料)のバンドは極めてかすかであった。
実験:シスタチンS(5μg/mL)をELISAプレートにアプライし、一晩(4℃)インキュベートした。50個の血清サンプル(乳癌患者から30個および健常者から20個)を抗シスタチンSモノクローナル抗体(価数1:2000、3%のBSAをTBSに溶解させた)と混合し、当該サンプル混合物を前処理したELISAプレートにアプライし、1時間(常温)インキュベートした。当該ELISAプレートをTBS緩衝液で洗浄し、ヤギ抗ウサギ抗体(0.08μg/mL、TBSに溶解させた)でインキュベートした。プレートをp−ニトロフェニルホスフェート(p−NPP)と反応させた。マイクロプレートリーダーを定量化のために用いた。
シスタチンSをセクション「3」に記載されている方法に従って測定した。CEAを市販キット(DRG、ドイツ、カタログ番号EIA5071)を用いて測定し、取扱説明書に従っている。
限定を意図せず、例証的な方法、検査キットおよびプロトコル
取得物をサンプルし貯蔵する。血清について、血液サンプルを2時間室温で保存しまたは一晩4℃で保存する。当該サンプルを20分間(1000g)遠心分離し、上清を血清として収集する。得られた血清サンプルを−20℃または−80℃で保存かつ繰り返して解凍し、凍結しないようにすべきである。血漿について、抗凝固薬としてEDTAまたはヘパリンを用いる。当該サンプルを、血液の収集後30分未満の、15分間(2〜8℃、1000g)遠心分離する。得られた血漿サンプルを−20℃または−80℃で保存し、解凍を繰り返して、凍結しないようにすべきである。
実験の詳細は、セクション6と同一である。乳癌患者(20個のTステージの例、30個のNステージの例および30個のMステージの例)サンプルを細胞的に80人診断する。癌の成長を表4にまとめるように、シスタチンS発現は増加し、シスタチンSタンパク質発現はpTNMステージ判定のために用いられうることを示す。
実験の詳細は、セクション7と同一である。乳癌患者50人のサンプルを細胞的に診断し、そのうち30人の患者は癌転移している。表5にまとめるように、シスタチンS発現は、癌転移をしていない患者より転移する患者において高く、シスタチンS発現が乳癌転移診断用のマーカーであることを示している。
実験の詳細は、セクション7と同一である。2885人の乳癌(N0−1ステージ)を研究した。患者をAC(ドキソルビシン+シクロホスファミド)又は(ドキソルビシン+パクリタキセル)の4サイクルで処理した。内分泌セラピーは、ホルモン受容体条件に基づいて行われた。すべての患者は、76ヶ月間追跡した。シスタチンS発現を上記セラピーの最終サイクルの後測定した。776人の場合が研究で検証され、そのシスタチンS発現中央値は3.96ng/mLだった。図18に示されているように、中央値よりも高いシスタチンS発現を有する患者の無病生存率(DFS)は49%であり、中央値よりも低いシスタチンS発現を有する群の生存率(64%)より低かった。
Claims (8)
- 下記(1)〜(4)のいずれかの、乳癌転移検出用、乳癌の微小転移巣検出用、乳癌のpTNMステージ判定用、乳癌治療の間の腫瘍のリアルタイムモニタリング用又は乳癌予後予測用の検査キット。
(1)配列番号1で示されるプライマー、配列番号2で示されるプライマー及び配列番号3で示されるプローブを含み、TaqMan(登録商標)プローブに基づいてCST4のmRNAをリアルタイムで定量する検査キット
(2)配列番号2で示されるCST4用プライマー、配列番号32で示されるCST4用プライマー、及び配列番号3でプローブを含み、核酸ベース増幅(NASBA)または転写媒介増幅(TMA)に基づいてCST4のmRNAを定量する検査キット
(3)配列番号33〜36で示される4つのプローブを含み、リガーゼ連鎖反応(LCR)に基づいてCST4のmRNAを定量する検査キット
(4)配列番号37〜40で示されるプライマーおよび配列番号41で示されるプローブを含み、好熱性鎖置換増幅(tSDA)に基づいてCST4のmRNAを定量する検査キット - 陽性対照および陰性対照ならびにブランクサンプルを含む、請求項1に記載の検査キット。
- 前記検査キットを介して測定される乳癌マーカーの発現レベルまたは定量的含有量が健常者の前記検査キットを介して測定される乳癌マーカーの発現レベルまたは定量的含有量と比較され、その結果が陽性か否かを決定し、またはその結果がカットオフ値より高ければ陽性と決定する、請求項1に記載の検査キットであって、前記カットオフ値が乳癌患者および健常者の体液または組織サンプル中の乳癌マーカー発現/レベルの比較を通して得られ、前記カットオフ値が統計的に有意であり、前記サンプルが血液、尿、骨髄、乳癌細胞株、乳癌腫瘍および腫瘍隣接組織ならびにリンパ節組織よりなる群から選択される1以上を含有する、請求項1に記載の検査キット。
- 乳癌転移診断用又は乳癌pTNMステージ判定用の検査キットであって、前記検査キットが、血液のシスタチンSレベルを検出し、固体基質、前記基質上に固定されたキャプチャー、ならびにビオチン化キャプチャーおよび比色検出用の対応する基質を包含し、固定されたキャプチャーは特異的モノクローナル抗体であり、ビオチン化キャプチャーはポリクローナル抗体であるか、または
前記検出キットが、血液シスタチンSレベルを検出し、固体基質、前記固体基質上に固定されたシスタチンS、マウス抗シスタチンSモノクローナル抗体、酵素標識化二次抗体および比色検出用の対応する基質を包含するか、または
前記検出キットが、血液シスタチンSレベルを検出し、固体基質、キャプチャー、酵素標識化二次抗体および比色検出用の対応する基質を包含し、キャプチャーが特異的モノクローナル抗体を包含し、ビオチン化キャプチャーがポリクローナル抗体である、乳癌転移診断用又は乳癌pTNMステージ判定用の検査キット。 - 二重抗体サンドイッチELISAキット、免疫ブロッティングキット、又は競合ELISAキットである、請求項4に記載の乳癌転移診断用又は乳癌pTNMステージ判定用の検査キット。
- 前記検査キットが二重抗体サンドイッチELISAキットであり、モノクローナル抗体がラット抗シスタチンS抗体であり、固体基質がELISAプレートであり、ビオチン化ポリクローナル抗体がビオチン化ウサギ抗シスタチンSポリクローナル抗体である、請求項5に記載の乳癌転移診断用又は乳癌pTNMステージ判定用の検査キット。
- ラット抗シスタチンS抗体によりELISAプレートをコーティングし、その後に3%BSAでバックフィルされ、8倍に希釈したサンプルを前記プレートにアプライし、それを37℃でインキュベートし、TBSによってサンプルを含む前記穴を洗浄し、ビオチン化ウサギ抗シスタチンSポリクローナル抗体を加え、37℃で前記プレートをインキュベートし、TBSによってサンプルを含む穴を洗浄し、ストレプトアビジン−ビオチン−西洋ワサビペルオキシダーゼ(HRP)複合体を加え、37℃で前記プレートをインキュベートし、続いて、TBSでプレートを洗浄し、最後に検体をアルカリホスファターゼ(ALP)を添加し、マイクロプレートリーダーにおけるOD(405nm)で読んで定量化される、請求項6に記載の乳癌転移診断用又は乳癌pTNMステージ判定用の検査キット。
- 前記検査キットが二重抗体サンドイッチELISAキットであり、ELISAプレートが固体基質であり、固定されたキャプチャーがラット抗シスタチンSモノクローナル抗体であり、前記ビオチン化キャプチャーがウサギ抗シスタチンSポリクローナル抗体(価数1:1000である)でありおよび前記比色検出用基質がアルカリホスファターゼであるか、または
前記検査キットが競合ELISAキットであり、ELISAプレートが前記固体基質であり、シスタチンSの濃度が5μg/mLであり、前記特異的モノクローナル抗体がラット抗シスタチンS抗体(価数1:2000である)であり、酵素ラベル化二次抗体がALPラベル化ヤギ抗マウスIgG(価数1:2000であり)であり、および前記比色検出用基質がALP基質であり、シスタチンS、酵素ラベル化二次抗体およびALP基質の体積比が1:2であるか、または
前記検査キットが免疫ブロッティングキットであり、前記固体基質はニトロセルロース膜であり、前記キャプチャーはモノクローナルシスタチンS抗体(価数1:1000である)であり、前記酵素ラベル化二次抗体はペルオキシダーゼラベル化ヤギ抗ウサギIgGであり、および前記酵素基質はTMB溶液である、請求項5に記載の乳癌転移診断用又は乳癌pTNMステージ判定用の検査キット。
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