JP6243342B2 - 上皮増殖因子受容体キナーゼ・ドメイン内の新規な複合突然変異 - Google Patents
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Description
発明の分野
本発明は、がんの診断と、がんを治療するためのコンパニオン診断に関する。特に本発明は、診断と予後予測に役立つとともに、がん治療の有効性を予測するのに役立つ突然変異の検出に関する。
本発明は、がんの診断と、がんを治療するためのコンパニオン診断に関する。特に本発明は、診断と予後予測に役立つとともに、がん治療の有効性を予測するのに役立つ突然変異の検出に関する。
発明の背景
上皮増殖因子受容体（EGFR）はHER1またはErbB1としても知られており、増殖因子受容体の1型チロシンキナーゼ・ファミリーのメンバーである。これらの膜結合タンパク質は、さまざまなシグナル伝達経路と相互作用する細胞内チロシンキナーゼ・ドメインを有する。このファミリーの受容体はリガンドが結合すると二量体化し、それに続いてチロシンキナーゼ・ドメインの自己リン酸化が起こる。この自己リン酸化によって細胞内シグナル伝達経路（例えばRas／MAPK経路、PI3K経路、AKT経路）でイベントのカスケードが開始される。HERファミリーのタンパク質は、これらの経路を通じて細胞の増殖、分化、生存を調節している。
上皮増殖因子受容体（EGFR）はHER1またはErbB1としても知られており、増殖因子受容体の1型チロシンキナーゼ・ファミリーのメンバーである。これらの膜結合タンパク質は、さまざまなシグナル伝達経路と相互作用する細胞内チロシンキナーゼ・ドメインを有する。このファミリーの受容体はリガンドが結合すると二量体化し、それに続いてチロシンキナーゼ・ドメインの自己リン酸化が起こる。この自己リン酸化によって細胞内シグナル伝達経路（例えばRas／MAPK経路、PI3K経路、AKT経路）でイベントのカスケードが開始される。HERファミリーのタンパク質は、これらの経路を通じて細胞の増殖、分化、生存を調節している。
ヒトの多くの悪性腫瘍がEGFRの発現または機能の異常と関係している（Mendelsohn他（2000年）、「がん治療の標的としてのEGF受容体ファミリー」、Oncogene、第19巻：6550〜6565ページ）。特に、いくつかのがんではEGFRキナーゼ・ドメイン（エキソン18〜21）に複数の突然変異があることが明らかにされている。非小細胞肺がん（NSCLC）では、これらの突然変異が悪性腫瘍細胞の中で抗アポトーシス経路を促進することが示されている（Pao他（2004年）、「EGF受容体遺伝子の突然変異は“非喫煙者”の肺がんに一般的であり、ゲフィチニブとエルロチニブに対する腫瘍の感受性と関係している」、P.N.A.S.、第101巻（36）：13306〜13311ページ：Sordella他（2004年）、「肺がんにおけるゲフィチニブ感受性EGFR突然変異が抗アポトーシス経路を活性化する」、Science、第305巻（5687）：1163〜1167ページ）。
EGFRを標的とするさまざまな治療法が開発されている。例えばセツキシマブ（ERBITUX（登録商標））とパニツムマブ（VECTIBIX（登録商標））は抗EGFR抗体である。エルロチニブ（TARCEVA（登録商標））とゲフィチニブ（IRESSA（登録商標））は、EGFRチロシンキナーゼの経口投与式活性選択的阻害剤として有用なキナゾリンである。これらの薬は、異常なEGFR活性によって進行するがんを抱える患者で非常に有効である。IRESSA（登録商標）に関する大スケールのランダム化二重盲検研究（IRESSA汎アジア研究（IPASS））では、非小細胞肺がん（NSCLC）の第1の治療法としてゲフィチニブが従来の化学療法と比較された（Mok他（2009年）、「肺腺癌におけるゲフィチニブまたはカルボプラチン-パクリタキセル」、N. Eng. J. Med.、第361巻：947〜957ページ）。IPASSでは、組織学的に腺癌であることが確認された1,217人の患者が研究された。この研究により、EGFRの突然変異が陽性である腫瘍を持つ患者では、化学療法よりもIRESSA（登録商標）で無進行生存期間（PFS）が有意に長いことが明らかにされた。EGFRが突然変異していなかった腫瘍では逆であり、PFSは、IRESSA（登録商標）よりも化学療法のほうが有意に長かった。この研究により、肺がん患者で治療がうまくいく可能性を大きくするにはEGFRの突然変異の状態を知らねばならないことが明らかになった。
臨床試験の結果の分析から、EGFRのキナーゼ・ドメイン（エキソン18〜21）に突然変異がある腫瘍を持つ患者は、野生型EGFRを発現している腫瘍を持つ患者よりもエルロチニブによりよく応答することが明らかになった（アメリカ合衆国特許第7,294,468号と第7,960,118号）。その突然変異から、チロシンキナーゼ阻害剤（TKI）（例えばキナゾリンエルロチニブ（TARCEVA（登録商標））やゲフィチニブ（IRESSA（登録商標）））に対する応答が予測される。EGFRの突然変異のうちでアミノ酸746〜750の欠失が肺がん患者で特に共通している（アメリカ合衆国特許第7,294,468号と、Kosaka他（2004年）、「肺がんにおける上皮増殖因子受容体遺伝子の突然変異と、生物学的、臨床的意味」、Cancer Res.、第64巻：8919〜8923ページ）。Kosakaらは、277人の日本人の肺がん患者が関与した研究を報告している。日本人でのこの研究により、肺腺癌の40％でEGFRの突然変異が起こっていることが明らかにされた。突然変異の約半分（患者の20％）はアミノ酸746〜750（ヌクレオチド2238〜2250）近傍の欠失である。
EGFRキナーゼ・ドメインではいくつかの突然変異がよく見られる一方で、別の突然変異が起こる頻度はより低い。しかしEGFRの突然変異を探す臨床試験では、できるだけ多くの突然変異を標的とすることが重要である。そうすることで、稀な突然変異を持つ患者が“誤って陰性の”試験結果を受け取ることが確実に起こらなくなろう。稀な突然変異が検出されないと、そのような突然変異を持つ患者は、生命を救う可能性のある治療を受けられないことになる。したがってEGFRキナーゼ・ドメインで新規な突然変異が発見されると、その突然変異を検出することが、一部の患者の臨床結果に影響を及ぼす可能性がある。
発明の概要
一実施態様では、本発明は、配列番号1の中の2236_2248>ACCC、2237_2244>CGCCC、2252_2277>AC、2240_2264>CGAAAGA、2239_2240TT>CC、2264C>Aからなるリストから選択した突然変異を含む核酸に特異的にハイブリダイズするオリゴヌクレオチドである。
一実施態様では、本発明は、配列番号1の中の2236_2248>ACCC、2237_2244>CGCCC、2252_2277>AC、2240_2264>CGAAAGA、2239_2240TT>CC、2264C>Aからなるリストから選択した突然変異を含む核酸に特異的にハイブリダイズするオリゴヌクレオチドである。
別の一実施態様では、本発明は、ヒトに由来するサンプル中の上皮増殖因子受容体（EGFR）遺伝子内の突然変異を検出する方法であり、この方法は、サンプル中の核酸を、配列番号1の中の2236_2248>ACCC、2237_2244>CGCCC、2252_2277>AC、2240_2264>CGAAAGA、2239_2240TT>CC、2264C>Aからなるリストの中から選択した突然変異を含む標的核酸と選択的にハイブリダイズすることができるオリゴヌクレオチドと接触させ；その標的核酸へのそのオリゴヌクレオチドの選択的なハイブリダイゼーションが可能な条件下でそのサンプルをインキュベートし；そのハイブリダイゼーションを検出する操作を含んでいる。
さらに別の一実施態様では、本発明は、上皮増殖因子受容体（EGFR）遺伝子内に突然変異がある細胞をおそらく有する腫瘍のある患者を治療する方法であり、この方法は、配列番号1の中の2236_2248>ACCC、2237_2244>CGCCC、2252_2277>AC、2240_2264>CGAAAGA、2239_2240TT>CC、2264C>Aからなるリストから選択した突然変異を特徴とする突然変異したEGFR遺伝子の存在を患者のサンプルで調べることを要請し、どれかの突然変異が存在することが報告された場合には、その突然変異した遺伝子によってコードされている突然変異EGFRタンパク質のシグナル伝達を抑制する化合物をその患者に投与する操作を含んでいる。この実施態様は、突然変異した遺伝子によってコードされている突然変異EGFRタンパク質のシグナル伝達を抑制する化合物を含んでいる。この化合物は、上皮増殖因子受容体（EGFR）遺伝子内に突然変異がある細胞をおそらく有する腫瘍と関係する疾患、またはそのような腫瘍によって起こる疾患の治療に使用するためのものであり、その治療には、配列番号1の中の2236_2248>ACCC、2237_2244>CGCCC、2252_2277>AC、2240_2264>CGAAAGA、2239_2240TT>CC、2264C>Aからなるリストから選択した突然変異を特徴とする突然変異したEGFR遺伝子の存在を患者のサンプルで調べることを要請し、どれかの突然変異の存在が報告されるかどうかを明らかにする操作が含まれる。
さらに別の一実施態様では、本発明は、ヒトEGFR遺伝子内の突然変異（その中には、配列番号1の中の2236_2248>ACCC、2237_2244>CGCCC、2252_2277>AC、2240_2264>CGAAAGA、2239_2240TT>CC、2264C>Aからなるリストから選択したどれかの突然変異が含まれる）を検出するためのキットである。このキットは、配列番号11〜40の中から選択した1種類以上のオリゴヌクレオチドを含んでいる。
さらに別の一実施態様では、本発明は、ヒトEGFR遺伝子内の突然変異（その中には、配列番号1の中の2236_2248>ACCC、2237_2244>CGCCC、2252_2277>AC、2240_2264>CGAAAGA、2239_2240TT>CC、2264C>Aからなるリストから選択したどれかの突然変異が含まれる）を検出するための反応混合物である。この反応混合物は、配列番号11〜40の中から選択した1種類以上のオリゴヌクレオチドを含んでいる。
さらに別の一実施態様では、本発明は、配列番号11〜40の中から選択したオリゴヌクレオチドを利用して、配列番号1の中の2236_2248>ACCC、2237_2244>CGCCC、2252_2277>AC、2240_2264>CGAAAGA、2239_2240TT>CC、2264C>Aからなるリストから選択した突然変異をヒトEGFR遺伝子内で検出することである。この実施態様の一変形例では、本発明は、配列番号1の中の2236_2248>ACCC、2237_2244>CGCCC、2252_2277>AC、2240_2264>CGAAAGA、2239_2240TT>CC、2264C>Aからなるリストから選択した突然変異をヒトEGFR遺伝子内で検出することを利用したがんの診断または予後予測である。この実施態様のさらに別の一変形例では、本発明は、配列番号1の中の2236_2248>ACCC、2237_2244>CGCCC、2252_2277>AC、2240_2264>CGAAAGA、2239_2240TT>CC、2264C>Aからなるリストから選択した1個以上の突然変異の検出を利用したがん患者の治療計画、または治療に対するがん患者の応答予測である。
発明の詳細な説明
定義
開示内容を理解しやすくするため、この明細書で使用する表記、用語に関して以下のように定義する。
定義
開示内容を理解しやすくするため、この明細書で使用する表記、用語に関して以下のように定義する。
“n_m”または“n-m del”という表記は、核酸の“n”番目と“m”番目の間に位置するヌクレオチドが欠けている突然変異を意味する。“n_m>XYZ”という表記は、核酸の“n”番目と“m”番目の間に位置するヌクレオチドが欠けているが、ヌクレオチド配列XYZがその位置に挿入されている複合突然変異を意味する。例えば“2236_2248>ACCC”という表記は、核酸の2236番目〜2248番目のヌクレオチドが欠けているが、ヌクレオチド配列ACCCがその欠失したヌクレオチドの位置に挿入されている突然変異を意味する。
“nX>Y”という表記は、“n”番目の位置のヌクレオチドXがヌクレオチドYで置換された突然変異を意味する。例えば“2264C>A”という表記は、2264番目のシトシンがアデニンで置換された突然変異を意味する。同様に、“2239_2240TT>CC”という表記は、2239番目と2240番目の2個のチミンが2個のシトシンで置換された突然変異を意味する。
“対立遺伝子特異的プライマー”または“ASプライマー”という用語は、標的配列の2つ以上の変異体とハイブリダイズするが、標的配列のそれら変異体を区別することができて、1つの変異体とだけハイブリダイズし、適切な条件下で核酸ポリメラーゼによって効率的に伸長するプライマーを意味する。標的配列の他の変異体を用いると、効率がより低い、または非効率的である、または検出不能である。
“共通プライマー”という用語は、ペアになったプライマーのうちで対立遺伝子特異的プライマーを含む第2のプライマーを意味する。共通プライマーは、対立遺伝子特異的ではない。すなわち対立遺伝子特異的プライマーが区別する標的配列の変異体を区別しない。
“相補的”または“相補性”という用語は、ワトソン-クリック型塩基対規則によって関係付けられたポリヌクレオチドの逆平行鎖に関して使用する。“完全に相補的”または“100％相補的”という用語は、逆平行鎖間の全塩基がワトソン-クリック対となっている相補的配列、すなわちポリヌクレオチド二本鎖のどの2個の塩基間にもミスマッチが存在しない配列を意味する。しかし完全な相補性が存在しない場合でさえ、逆平行鎖の間に二本鎖が形成される。“部分的に相補的”または“不完全に相補的”という用語は、逆平行ポリヌクレオチド鎖の間の塩基のアラインメントで、100％完全に一致しているのではないあらゆるものを意味する（ポリヌクレオチド二本鎖の中に例えば少なくとも1個のミスマッチまたは一致しない塩基が存在する）。部分的に相補的な鎖の間の二本鎖は、一般に、完全に相補的な鎖の間の二本鎖よりも安定性が劣る。
“サンプル”という用語は、核酸を含んでいるか、核酸を含むと考えられる任意の組成物を意味する。その中には、個人から単離した組織または流体（例えば皮膚、血漿、血清、脊髄液、リンパ液、滑液、尿、涙、血液細胞、臓器、腫瘍）のサンプルが含まれるとともに、個人から採取した細胞から確立したインビトロ培養物（例えばその個人から単離したホルマリン固定パラフィン包埋組織（FFPET）や核酸）のサンプルも含まれる。
“ポリヌクレオチド”および“オリゴヌクレオチド”という用語は同じ意味で用いる。“オリゴヌクレオチド”は、より短いポリヌクレオチドを記述するのに用いられることのある用語である。オリゴヌクレオチドは、指定されたヌクレオチド配列のある領域に対応する少なくとも6個のヌクレオチド（例えば約10〜12個のヌクレオチド、または少なくとも約15〜30個のヌクレオチド）で構成することができる。
“主要配列”という用語は、ポリヌクレオチドまたはオリゴヌクレオチドの中のヌクレオチドの配列を意味する。ヌクレオチドの修飾（例えば窒素性塩基修飾、糖修飾、骨格のその他の修飾）は、主要配列の一部ではない。標識（例えばオリゴヌクレオチドと共役した発色団）も主要配列の一部ではない。したがって2つのオリゴヌクレオチドは同じ主要配列を共有できるが、修飾と標識に関しては異なっている可能性がある。
“プライマー”という用語は、標的核酸中のある配列とハイブリダイズし、合成に適した条件下で核酸の相補鎖に沿ってその合成の起点として機能することのできるオリゴヌクレオチドを意味する。この明細書では、“プローブ”という用語は、標的核酸中のある配列とハイブリダイズするオリゴヌクレオチドであって、通常は検出可能な標識を有するものを意味する。プローブは修飾されていてもよく（例えば3’末端が修飾されていて、核酸ポリメラーゼによる伸長ができない）、1個以上の発色団を備えていてもよい。配列が同じオリゴヌクレオチドは、あるアッセイではプライマーとして機能し、異なるアッセイではプローブとして機能することができる。
この明細書では、“標的配列”、“標的核酸”、“標的”という用語は、核酸配列のうちで増幅される部分、または検出される部分、またはその両方を意味する。
“ハイブリダイズした”と“ハイブリダイゼーション”という用語は、2つの核酸の間の塩基対相互作用を意味し、その結果として二本鎖が形成される。ハイブリダイゼーションを実現するのに2つの核酸が全長にわたって100％相補的である必要はない。
“選択的ハイブリダイゼーション”および“特異的ハイブリダイゼーション”という用語は、特定の核酸以外に他の核酸も存在する複合混合物の中にあるその特定の核酸に優先的なハイブリダイゼーション（ハイブリダイズする分子の50％以上）、またはその特定の核酸にほぼ限定されるハイブリダイゼーション（ハイブリダイズする分子の90％以上）を意味する。例えば典型的なPCR条件下では、プライマーは標的核酸に特異的にハイブリダイズし、溶液中にやはり存在する非標的核酸は除外される。特異的にハイブリダイズしたプライマーは標的核酸の増幅を促進してその標的核酸の増幅産物を生成させる。その増幅産物は少なくとも最も優勢な増幅産物であり、ほぼすべてを占める（例えばサンプル中の全増幅産物の90％以上を占める）増幅産物であることが好ましい。非特異的増幅産物は、検出できない程度のわずかな量が存在するか、少量がしか検出されないため特異的増幅産物から容易に区別できることが好ましい。同様に、プローブは標的核酸に特異的にハイブリダイズし、反応混合物にやはり存在する非標的核酸は除外される。特異的にハイブリダイズしたプローブによって検出可能な信号が発生するため標的核酸の特異的な検出が可能になる。その信号は、少なくとも最も優勢な信号であり、ほぼすべてを占める（例えばサンプル中の全増幅産物の90％以上を占める）信号であることが好ましい。
本発明は、EGFRキナーゼ・ドメイン中にあって、がんの診断と予後予測、治療計画の設計、治療成功の予測に役立つ新規な突然変異を記述する。
この明細書で用いるヌクレオチドの位置番号は、図1に示した配列番号1を参照する。配列番号1では、配列中でこの明細書に記載した6個の突然変異を含んでいる2221番〜2280番の部分を強調するため下線を引いてある。
この明細書で用いるアミノ酸の位置番号は、図2に示した配列番号2を参照する。配列番号2では、シグナル配列に1〜24番目のアミノ酸が含まれ、細胞外ドメインに24〜645番目のアミノ酸が含まれ、膜貫通ドメインに646〜668番目のアミノ酸が含まれ、細胞質ドメインに669〜1210番目のアミノ酸が含まれており、そのうちのチロシンキナーゼ・ドメインは718〜964番目のアミノ酸であり、スレオニンリン酸化部位は678番目のアミノ酸である。
本研究により、ヒトEGFR遺伝子のエキソン19（キナーゼ・ドメインの一部）内の6個の新規な突然変異を同定した。これら突然変異を図3〜図8に示す。これらの図面では、野生型遺伝子と比べて欠失している配列に下線を引いてある。突然変異遺伝子で欠失の位置に挿入された配列は太い斜字体で示してある。突然変異は表1にもまとめてある。
第1の突然変異2236_2248>ACCCを図3に示してある。図3は、野生型EGFRのヌクレオチド配列の断片（配列番号3）と、突然変異2236_2248>ACCCをコードしている対応する断片（配列番号4）を示している。
第2の突然変異2237_2244>CGCCCを図4に示してある。図4は、野生型EGFRのヌクレオチド配列の断片（配列番号3）と、突然変異2237_2244>CGCCCをコードしている対応する断片（配列番号5）を示している。
第3の突然変異2252_2277>ACを図5に示してある。図5は、野生型EGFRのヌクレオチド配列の断片（配列番号6）と、突然変異2252_2277>ACをコードしている対応する断片（配列番号7）を示している。
第4の突然変異2240_2264>CGAAAGAを図6に示してある。図6は、野生型EGFRのヌクレオチド配列の断片（配列番号6）と、突然変異2240_2264>CGAAAGAをコードしている対応する断片（配列番号8）を示している。
第5の突然変異2239_2240TT>CCを図7に示してある。図7は、野生型EGFRのヌクレオチド配列の断片（配列番号3）と、突然変異2239_2240TT>CCをコードしている対応する断片（配列番号9）を示している。
第6の突然変異2264C>Aを図8に示してある。図8は、野生型EGFRのヌクレオチド配列の断片（配列番号6）と、突然変異2264C>Aをコードしている対応する断片（配列番号10）を示している。
一実施態様では、本発明は、配列番号1の中の2236_2248>ACCC、2237_2244>CGCCC、2252_2277>AC、2240_2264>CGAAAGA、2239_2240TT>CC、2264C>Aからなるリストから選択した突然変異をEGFRのエキソン19内で検出するためのオリゴヌクレオチドを含んでいる。一実施態様では、本発明は、対立遺伝子特異的PCRによって上記の突然変異を検出するためのオリゴヌクレオチド（配列番号11〜40）を含んでいる（表2）（対立遺伝子特異的PCRはアメリカ合衆国特許第6,627,402号に記載されている）。表2からわかるように、オリゴヌクレオチドの配列番号12〜14、17〜20、23〜25、28〜30、33〜35、37、38は選択的プライマー、すなわち対立遺伝子特異的プライマーである。これら対立遺伝子特異的プライマーのうちのいくつかは、野生型配列と突然変異標的配列の両方との内部ミスマッチを含んでいる。対立遺伝子特異的プライマー内の別のミスマッチはプライマーの選択性を増大させることがわかっている。アメリカ合衆国特許出願公開第2010/0099110号を参照のこと。表2の他のオリゴヌクレオチド、すなわち配列番号11、15、16、21、26、27、31、32、36は、選択的ではない。すなわち対立遺伝子特異的ではない。これらオリゴヌクレオチドは、突然変異鋳型と野生型鋳型の両方を増幅する。本発明によるこれらの選択的プライマーと非選択的プライマーを“順プライマー”と名づける。指数関数的な増幅を目的として、これらのプライマーを対立遺伝子特異的ではない第2の“逆”プライマー（例えば配列番号40）とペアにすることができる。プローブに基づく検出のため、プローブ（例えば配列番号39）を使用できる。当業者であれば、例が配列番号39と40に限定されないことを理解できよう。異なる逆プライマーと異なるプローブを、配列番号11〜40の中から選択した順プライマーとともに使用してもよい。
選択的プライマー＝突然変異した核酸だけを増幅し、野生型核酸は増幅しないプライマー
E＝N4-t-ブチル-ベンジル-dC
F＝N6-t-ブチル-ベンジル-dA
M＝FAM
Q＝BHQ2
P＝リン酸
プライマーの伸長がうまくいくためには、プライマーは少なくとも一部が標的配列と相補的でなければならない。一般に、プライマーの3’末端の相補性が、そのプライマーの5’末端の相補性よりも重要である（Innis他編、『PCRプロトコル』（1990年）アカデミック・プレス社、第1章、9〜11ページ）。これは、5’末端の変異、すなわち5’末端におけるヌクレオチドの付加、置換、除去は、PCRアッセイにおいてプライマーの性能に影響を与えないことを意味する。したがって本発明は、表2に開示したプライマーと、5’末端に変異があるプライマーの変異体をカバーする。
同様に、プローブのハイブリダイゼーションがうまくいくためには、プローブは少なくとも一部が標的配列と相補的でなければならない。一般に、プローブの中央部近くでの相補性が、そのプローブの両端における相補性よりも重要である（Innis他、第32章、262〜267ページ）。これは、プローブの両端における変異、すなわち数個のヌクレオチドの付加、置換、除去は、ハイブリダイゼーションにおいてプローブの性能に影響を与えないことを意味する。したがって本発明は、表2に開示したプローブと、末端に変異を有するプローブの変異体をカバーする。
この実施態様の別の変形例では、プローブは特定の構造（例えばタンパク質-核酸（PNA）、ロックされた核酸（LNA）、分子ビーコン・プローブ（Tyagi他（1996年）、Nat. Biotechnol.、第3巻：303〜308ページ）、SCORPIONS自己プロービング・プライマー（Whitcombe他（1999年）、Nat. Biotechnol.、第8巻：804〜807ページ））を有する。プローブには放射性標識、蛍光標識、発色団標識で標識することができる。例えば突然変異は、リアル-タイム対立遺伝子特異的ポリメラーゼ連鎖反応によって検出することができる。そのとき増幅産物に対してプローブがハイブリダイズすることでプローブが酵素によって消化され、消化産物が検出される（TaqMan（登録商標）プローブ、Holland他（1991年）、P.N.A.S. USA、第88巻：7276〜7280ページ）。プローブと標的の間のハイブリダイゼーションは、核酸の二本鎖が形成されることが原因となった蛍光の変化を検出することによって検出すること（アメリカ合衆国特許出願公開第2010/0143901号）、またはプローブと標的の間のハイブリッドの特徴的な融解温度を検出することによって検出すること（アメリカ合衆国特許第5,871,908号）もできる。
突然変異EGFR遺伝子または突然変異EGFR遺伝子産物は、腫瘍や、それ以外の身体サンプル（尿、唾液、血清）で検出することができる。突然変異EGFR遺伝子または突然変異EGFR遺伝子産物を検出するための上に示したのと同じ技術を他の身体サンプルに適用することができる。例えばがん細胞を腫瘍から分離するとそのような身体サンプルの中に現われる。現在の核酸検出法により、さまざまなタイプのサンプル中の非腫瘍細胞の背景の中から突然変異細胞を検出することができる。
別の一実施態様では、本発明は、配列番号1の中の2236_2248>ACCC、2237_2244>CGCCC、2252_2277>AC、2240_2264>CGAAAGA、2239_2240TT>CC、2264C>Aからなるグループの中から選択した突然変異がEGFR遺伝子のエキソン19内にある細胞をおそらく有する腫瘍を持つ患者を治療する方法である。この方法は、その患者に、その患者のサンプルで上記の突然変異のうちの1つ以上を調べることを要請し、突然変異が検出された場合には、その患者にチロシンキナーゼ阻害剤（TKI）またはEGFR阻害剤を投与する操作を含んでいる。この実施態様は、突然変異した遺伝子によってコードされている突然変異EGFRタンパク質のシグナル伝達を抑制するチロシンキナーゼ阻害剤（TKI）またはEGFR阻害剤を含んでいる。これら阻害剤は、上皮増殖因子受容体（EGFR）遺伝子に突然変異がある細胞をおそらく有する腫瘍と関係する疾患、またはそのような腫瘍によって起こる疾患の治療に使用するためのものであり、その治療には、配列番号1の中の2236_2248>ACCC、2237_2244>CGCCC、2252_2277>AC、2240_2264>CGAAAGA、2239_2240TT>CC、2264C>Aからなるリストから選択した突然変異を特徴とする突然変異したEGFR遺伝子の存在を患者のサンプルで調べることを要請し、どれかの突然変異の存在が報告されるかどうかを明らかにする操作を含んでいる。この実施態様の変形例では、チロシンキナーゼ阻害剤は、EGFRキナーゼ阻害剤（例えばセツキシマブ、パニツムマブ、エルロチニブ、ゲフィチニブ）である。
この実施態様の一変形例では、この方法はさらに、以下の突然変異、すなわちG719A、G719C、K745-A750 del K ins、E746V、E746K、L747S、E749Q、A750P、A755V、S768I、L858P、L858R、E746-R748 del、E746-S752 del V ins、L747-E749 del、L747-A750 del P ins、L747-T751 del、L747-T751 del P ins、L747-P753 del S ins、L747-S752 del、R748-P753 del、T751-I759 del T ins、S752-I759 del、P753-K757 del、D770-N771 del NPG ins、D770-N771 del SVD ins、P772-H773 dup、P772-H773 del V ins、M766-A767 del AI ins、S768-V769 del SVA ins、G779S、P848L、G857V、L858R、L861Q、L883S、D896Y、E746-A750 del AP insのうちの1つ以上を探し；これら突然変異のうちの1つ以上が存在している場合には、突然変異した遺伝子によってコードされている突然変異EGFRタンパク質のシグナル伝達を抑制する化合物をその患者に投与する操作を含んでいる。上記の突然変異を引き起こすヌクレオチドの変化と、その突然変異を検出する方法は、アメリカ合衆国特許第7,294,468号および第7,960,118号と、2011年10月25日に出願されたアメリカ合衆国特許出願シリアル番号第13/280,976号に開示されている（突然変異E746-A750 del AP ins）。複数のプローブに対するハイブリダイゼーションを利用し（例えばドット-ブロットまたは核酸アレイの形式で、または多重PCR（例えば多重対立遺伝子特異的PCR）において、または多重PCRの後にプローブ融解アッセイ（各プローブは突然変異特異的融解温度を特徴とする）を実施して）、複数の突然変異を同時に検出すること、または別々に検出することができる。複数の突然変異は、高スループット・シークエンシングによって検出することもできる。そのとき、例えば固体支持体に付着する単一種分子のエマルジョンPCR増幅を含む方法を利用し、次いで合成によるシークエンシングを実施し、配列データのバイオインフォマティック分析を行なう。そのような方法は、例えば454 Life Sciences社（ブランフォード、コネティカット州）が開発している。
別の一実施態様では、本発明は、悪性腫瘍を有する患者がチロシンキナーゼ阻害剤（TKI）またはEGFR阻害剤に対して変化した応答をすることを明らかにする方法である。この方法は、配列番号1の中の2236_2248>ACCC、2237_2244>CGCCC、2252_2277>AC、2240_2264>CGAAAGA、2239_2240TT>CC、2264C>Aからなるグループから選択した1つ以上の突然変異がEGFRのエキソン19内に存在するかどうかを患者のサンプルで探し；突然変異が見いだされた場合には、治療が成功する可能性が大きいと判断する操作を含んでいる。この実施態様の変形例では、チロシンキナーゼ阻害剤は、EGFRキナーゼ阻害剤またはEGFR阻害剤であり、それは例えばセツキシマブ、パニツムマブ、エルロチニブ、ゲフィチニブである。
この実施態様の一変形例では、この方法はさらに、以下の突然変異、すなわちG719A、G719C、K745-A750 del K ins、E746V、E746K、L747S、E749Q、A750P、A755V、S768I、L858P、L858R、E746-R748 del、E746-S752 del V ins、L747-E749 del、L747-A750 del P ins、L747-T751 del、L747-T751 del P ins、L747-P753 del S ins、L747-S752 del、R748-P753 del、T751-I759 del T ins、S752-I759 del、P753-K757 del、D770-N771 del NPG ins、D770-N771 del SVD ins、P772-H773 dup、P772-H773 del V ins、M766-A767 del AI ins、S768-V769 del SVA ins、G779S、P848L、G857V、L858R、L861Q、L883S、D896Y、E746-A750 del AP insのうちの1つ以上を探し；これら突然変異のうちの1つ以上が存在している場合には、チロシンキナーゼ阻害剤を用いた治療がうまくいく可能性が大きいと判断する操作を含んでいる。
さらに別の一実施態様では、本発明は、配列番号1の中の2236_2248>ACCC、2237_2244>CGCCC、2252_2277>AC、2240_2264>CGAAAGA、2239_2240TT>CC、2264C>Aからなるグループから選択した1つ以上の突然変異をEGFRのエキソン19内で検出するのに必要な試薬を含むキットである。このキットは、オリゴヌクレオチド（例えば突然変異した配列に特異的だが野生型配列に対しては特異的でないプローブまたは増幅プライマー）を含むことができる。場合によっては、キット内の1つ以上の対立遺伝子特異的プライマー、共通プライマー、プローブを表2から選択することができる。キットはさらに、増幅・検出アッセイの実施に必要な試薬（例えばPCR、リアル-タイムPCR、転写を媒介とした増幅（TMA）のための諸成分）を含んでいる。いくつかの実施態様では、突然変異特異的オリゴヌクレオチドに検出可能な標識が付けられる。そのような実施態様では、キットは、その標識を付けて検出するための試薬を含んでいる。例えばオリゴヌクレオチドにビオチンで標識する場合には、キットは、ストレプトアビジン試薬を酵素およびその発色基質とともに含むことができる。この実施態様の変形例では、キットはさらに、以下の突然変異、すなわちG719A、G719C、K745-A750 del K ins、E746V、E746K、L747S、E749Q、A750P、A755V、S768I、L858P、L858R、E746-R748 del、E746-S752 del V ins、L747-E749 del、L747-A750 del P ins、L747-T751 del、L747-T751 del P ins、L747-P753 del S ins、L747-S752 del、R748-P753 del、T751-I759 del T ins、S752-I759 del、P753-K757 del、D770-N771 del NPG ins、D770-N771 del SVD ins、P772-H773 dup、P772-H773 del V ins、M766-A767 del AI ins、S768-V769 del SVA ins、G779S、P848L、G857V、L858R、L861Q、L883S、D896Y、E746-A750 del AP insの中から選択した突然変異を少なくとも1個以上多くEGFR遺伝子内で検出するための試薬を含んでいる。
さらに別の一実施態様では、本発明は、配列番号1の中の2236_2248>ACCC、2237_2244>CGCCC、2252_2277>AC、2240_2264>CGAAAGA、2239_2240TT>CC、2264C>Aからなるリストから選択した1個以上の突然変異を含む突然変異をヒトEGFR遺伝子内で検出するための反応混合物である。この反応混合物は、配列番号11〜40の中から選択した1種類以上のオリゴヌクレオチドを含んでいる。
さらに別の一実施態様では、本発明は、配列番号11〜40の中から選択したオリゴヌクレオチドを利用して、配列番号1の中の2236_2248>ACCC、2237_2244>CGCCC、2252_2277>AC、2240_2264>CGAAAGA、2239_2240TT>CC、2264C>Aからなるリストから選択した1個以上の突然変異を検出することである。この実施態様の一変形例では、本発明は、配列番号1の中の2236_2248>ACCC、2237_2244>CGCCC、2252_2277>AC、2240_2264>CGAAAGA、2239_2240TT>CC、2264C>Aからなるリストから選択した1個以上の突然変異の検出を利用したがんの診断または予後予測である。この実施態様のさらに別の一変形例では、本発明は、配列番号1の中の2236_2248>ACCC、2237_2244>CGCCC、2252_2277>AC、2240_2264>CGAAAGA、2239_2240TT>CC、2264C>Aからなるリストから選択した1個以上の突然変異の検出を利用したがん患者の治療計画、または治療に対するがん患者の応答予測である。
実施例１
肺がん患者サンプル中の突然変異の同定
組織サンプルを肺がん（NSCLC）患者から取得した。サンプルは、ホルマリン固定パラフィン包埋組織（FFPET）として保管した。核酸をサンプルから単離し、ゲノム・シークエンサFLX装置（454 Life Sciences社、ブランフォード、コネティカット州）で直接シークエンシングした。
肺がん患者サンプル中の突然変異の同定
組織サンプルを肺がん（NSCLC）患者から取得した。サンプルは、ホルマリン固定パラフィン包埋組織（FFPET）として保管した。核酸をサンプルから単離し、ゲノム・シークエンサFLX装置（454 Life Sciences社、ブランフォード、コネティカット州）で直接シークエンシングした。
1個のサンプルから合計で3,550回読み取り、24.6％で2236_2248>ACCC突然変異が検出された。2237_2244>CGCCC突然変異は、1個のサンプルから合計で4205回読み取ったうちの27.7％で検出された。2252_2277>AC突然変異は、1個のサンプルから合計で5368回読み取ったうちの24.6％で検出された。2240_2264>CGAAAGA突然変異は、1個のサンプルから合計で3394回読み取ったうちの32.2％で検出された。2239_2240TT>CC突然変異は、1個のサンプルから合計で3120回読み取ったうちの74.3％で検出された。2264C>A突然変異は、1個のサンプルから合計で3394回読み取ったうちの32.8％で検出された。サンプルは腫瘍細胞と非腫瘍細胞の混合物であるという事実を反映して、読み取りのほんの一部だけが突然変異を含んでいることが見いだされた。
実施例２
対立遺伝子特異的オリゴヌクレオチドを用いた突然変異の検出
この実施例では、突然変異標的と野生型標的のそれぞれを、それぞれ突然変異インサートと野生型インサートを含むプラスミドによって代表させた。標的は、突然変異特異的プライマーを用いて増幅するか、非選択的“共通”プライマー（対照反応の場合）を用いて増幅した。
対立遺伝子特異的オリゴヌクレオチドを用いた突然変異の検出
この実施例では、突然変異標的と野生型標的のそれぞれを、それぞれ突然変異インサートと野生型インサートを含むプラスミドによって代表させた。標的は、突然変異特異的プライマーを用いて増幅するか、非選択的“共通”プライマー（対照反応の場合）を用いて増幅した。
15μlの各反応物は、10,000コピーの標的DNAと、標準的なPCR試薬（三リン酸ヌクレオシド、DNAポリメラーゼ、ウラシル-N-グリコシラーゼ、0.1μMの順プライマーと逆プライマー、0.05μMのプローブを含む（プライマーとプローブはすべて表2から選択））を含んでいた。増幅と分析は、LightCycler（登録商標）480装置（Roche Applied Science社、インディアナポリス、インディアナ州）を用いて実施した。以下のプロトコルに従って反応を繰り返した：50℃で5分間、その後95℃で10秒間と62℃で30秒間を2サイクル、その後93℃で10秒間と62℃で30秒間を55サイクル。
それぞれの順プライマーに関する結果を表3に示す。増幅は、“閾値までのサイクル数”、すなわちCt値で表わしてある。Ctの値が大きいほど、増幅の効率が低いことを表わす（例えばプライマーがミスマッチであることによる）。ΔCtは、野生型標的と突然変異標的の増幅の差を表わす。ΔCtの存在は突然変異が検出されたことを示しており、ΔCtの値は、アッセイの選択性を表わす。
具体的な実施例を参照して本発明を詳細に記載してきたたが、当業者には、本発明の範囲内でさまざまな改変が可能であることが明らかであろう。したがって本発明の範囲がこの明細書に記載した実施例に限定されるはずはなく、本発明の範囲は、以下に提示する請求項によって規定される。
Claims (7)
- ヒトに由来するサンプル中の上皮増殖因子受容体（EGFR）遺伝子内の１以上の突然変異を検出するための突然変異特異的オリゴヌクレオチドの使用であって、該オリゴヌクレオチドが、配列番号1の中の2236_2248>ACCC、2237_2244>CGCCC、2252_2277>AC、及び2264C>Aからなるリストから選択した突然変異を含む核酸に特異的にハイブリダイズし、ここで、2236_2248>ACCCの突然変異を含む標的核酸に特異的にハイブリダイズするオリゴヌクレオチドは、配列番号23〜25で表される核酸配列から選択され、2237_2244>CGCCCの突然変異を含む標的核酸に特異的にハイブリダイズするオリゴヌクレオチドは、配列番号28〜30で表される核酸配列から選択され、2252_2277>ACの突然変異を含む核酸に特異的にハイブリダイズするオリゴヌクレオチドは、配列番号17〜20で表される核酸配列から選択され、及び、2264C>Aの突然変異を含む標的核酸に特異的にハイブリダイズするオリゴヌクレオチドは、配列番号33〜35で表される核酸配列から選択され、当該突然変異は肺癌の診断を補助するために使用される、使用。
- ヒトに由来するサンプル中の上皮増殖因子受容体（EGFR）遺伝子内の突然変異を検出する方法であって、
（a）前記サンプル中の核酸を、配列番号1の中の2236_2248>ACCC、2237_2244>CGCCC、2252_2277>AC、及び2264C>Aからなるリストの中から選択した突然変異を含む標的核酸と選択的にハイブリダイズすることのできる突然変異特異的オリゴヌクレオチドと接触させるステップ、ここで、該突然変異特異的オリゴヌクレオチドは、
配列番号1の中の2252_2277>ACの突然変異を含む核酸に特異的にハイブリダイズする配列番号17〜20で表される核酸配列から選択され、配列番号1の中の2236_2248>ACCCの突然変異を含む標的核酸に特異的にハイブリダイズする配列番号23〜25で表される核酸配列から選択され、配列番号1の中の2237_2244>CGCCCの突然変異を含む標的核酸に特異的にハイブリダイズする配列番号28〜30で表される核酸配列から選択され、又は、配列番号1の中の2264C>Aの突然変異を含む標的核酸に特異的にハイブリダイズする配列番号33〜35で表される核酸配列から選択される；
（b）前記標的核酸への前記オリゴヌクレオチドの選択的なハイブリダイゼーションが可能な条件下で前記サンプルをインキュベートするステップ；
（c）前記ハイブリダイゼーションを検出するステップ、
を含み、当該突然変異は肺癌の診断を補助するために使用される、方法。 - ステップ（b）の後に前記標的核酸を増幅する操作をさらに含んでいて、ステップ（b）のハイブリダイゼーションにより、選択的にハイブリダイズする前記オリゴヌクレオチドが伸長する、請求項2に記載の方法。
- ステップ（c）における検出を各回の増幅中に実施する、請求項2または3に記載の方法。
- ステップ（c）における検出を最終回の増幅の後に実施する、請求項2または3に記載の方法。
- 配列番号1の中の2252_2277>ACの突然変異を含む核酸に特異的にハイブリダイズする配列番号17〜20で表される核酸配列から選択されるオリゴヌクレオチド、配列番号1の中の2236_2248>ACCCの突然変異を含む標的核酸に特異的にハイブリダイズする配列番号23〜25で表される核酸配列から選択されるオリゴヌクレオチド、配列番号1の中の2237_2244>CGCCCの突然変異を含む標的核酸に特異的にハイブリダイズする配列番号28〜30で表される核酸配列から選択されるオリゴヌクレオチド、又は、配列番号1の中の2264C>Aの突然変異を含む標的核酸に特異的にハイブリダイズする配列番号33〜35で表される核酸配列から選択されるオリゴヌクレオチドを含み、肺癌の診断を補助するために使用される、ヒトEGFR遺伝子内の突然変異を検出するためのキットであって、場合により核酸前駆体、核酸ポリメラーゼ、及び核酸ポリメラーゼの活性をサポートするのに必要な試薬及び溶液をさらに含む、キット。
- 配列番号1の中の2252_2277>ACの突然変異を含む核酸に特異的にハイブリダイズする配列番号17〜20で表される核酸配列から選択されるオリゴヌクレオチド、配列番号1の中の2236_2248>ACCCの突然変異を含む標的核酸に特異的にハイブリダイズする配列番号23〜25で表される核酸配列から選択されるオリゴヌクレオチド、配列番号1の中の2237_2244>CGCCCの突然変異を含む標的核酸に特異的にハイブリダイズする配列番号28〜30で表される核酸配列から選択されるオリゴヌクレオチド、又は、配列番号1の中の2264C>Aの突然変異を含む標的核酸に特異的にハイブリダイズする配列番号33〜35で表される核酸配列から選択されるオリゴヌクレオチドを含み、場合により核酸前駆体、核酸ポリメラーゼ、及び核酸ポリメラーゼの活性をサポートするのに必要な試薬及び溶液をさらに含む、反応混合物であって、当該突然変異は肺癌の診断を補助するために使用される、反応混合物。
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