JP6683745B2 - 膵管腺癌のサブタイピングのための新規バイオマーカー - Google Patents

膵管腺癌のサブタイピングのための新規バイオマーカー Download PDF

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Description

発明の技術分野
本発明は、膵管腺癌 (pancreatic ductal adenocarcinoma)(PDAC)のサブタイプの同定及び層別化のための新規手法に関する。本発明は特に、新規のPDACサブタイプ特異的マーカーに関し、そして前記マーカーを検出するための試薬を含む診断キットに関する。
発明の背景
個別化腫瘍学は、将来癌患者が治療される方法に革命をもたらす可能性を秘めている。実体の異なる癌は、治療応答と臨床的転帰をしばしば決定するシグナル伝達の特異的活性化を含む分子的差異に基づいて、サブクラスに分割することができる。乳癌、肺癌および結腸癌を含む種々の癌について、そのようなサブタイプの同定やコホートへの患者の層別化は、既にサブタイプ特異的な方法で患者を治療するために臨床診療に応用されている。
PDACは最も頻度の高い膵臓癌であり、米国および欧州における癌による死亡の第4の原因である。ほとんどの患者は12ヶ月以内に死亡し、予後後5年間の生存はわずか2%である。2000年のゲムシタビンと2005年のエルロチニブの承認以来、PDACの治療においてほとんど進展がなかった。さらに、標的化療法を用いる最近の治験は、ほとんど又は全く利益を示していない。
PDACはいまだに単一の癌として分類され、臨床的にそのように扱われる。しかし、最近3つのPDACサブタイプ(古典的(classical)サブタイプ、間葉系様(quasi-mesenchymal)サブタイプ、外分泌様(exocrine-like)サブタイプ)の存在が示唆された(Collisson, E. A., Sadanandam, A., Olson, P., Gibb, W. J., Truitt, M., Gu, S. D., Cooc, J., Weinkle, J., Kim, G. E., Jakkula, L., et al. (2011). Subtypes of pancreatic ductal adenocarcinoma and their differing responses to therapy. Nat Med 17, 500-U140)。これらのサブタイプの同定は、患者の検体からの微小解剖された上皮細胞中の比較遺伝子発現分析に基づいていた。
PDACのサブタイプの存在は、治療剤に対する感受性に関するサブタイプ間の特異的な差異の可能性を提起する。PDACの個別化治療手法の確立の成功は、PDAC標品の特異的PDACサブタイプへの信頼性ある且つ正確な帰属を可能とする新規バイオマーカーに依存する。かかる新規サブタイプ特異的バイオマーカーは、PDACの個別化治療のための迅速且つ信頼性のある患者の層別化のために有用である。患者の層別化に基づく改善されたPDAC治療手法に対する大きな必要性は、いまだに満たされていない。
発明の課題
したがって、本発明の課題は、PDACの、具体的には古典的サブタイプ、間葉系様サブタイプ及び外分泌様サブタイプの新規バイオマーカーを提供することである。それは、PDAC標品の特異的PDACサブタイプへの信頼性ある且つ正確な帰属を可能とする。かかる新規PDACサブタイプ特異的バイオマーカーは、迅速且つ信頼性のある患者の層別化に関する大きな必要性を満たし得る。その結果、サブタイプ特異的な薬剤脆弱性を利用する新規PDAC治療手法の導入及び予後評価を大きく改善する。
発明の概要
驚くべきことに、PDACのサブタイプに特異的な新規バイオマーカーが同定され得ることが明らかとなった。さらに、驚くべきことに、本発明の新規PDACサブタイプ特異的バイオマーカーは、PDAC標品の特異的PDACサブタイプへの信頼性ある且つ正確な帰属を可能とすることが明らかとなった。本発明の新規サブタイプ特異的バイオマーカーは、患者の予後評価を大きく改善するために、及び、サブタイプ特異的な薬剤脆弱性の利用によるPDAC治療手法を大きく改善するために有用であり得る。迅速且つ信頼性のあるPDAC患者層別化は、本発明の新規バイオマーカーを利用することによって初めて可能となった。
したがって、一の態様において、本発明は、腫瘍試料におけるPDAC細胞のサブタイプ特異的検出のためのインビトロの方法であって、サブタイプ特異的マーカーの発現を、タンパク質又はかかるタンパク質をコードするオリゴヌクレオチドのいずれかとして検出するステップによって特徴づけられ、ここで、ケラチン81及びビメンチンは、間葉系様サブタイプのPDAC細胞のためのマーカーとして検出され、(i)HNF−1A、HNF−1B、FOXA2(HNF3B)、FOXA3(HNF3G)、HNF4G、及びONECUT1(HNF6)から選択される1又は2以上の転写因子、(ii) HNF−1Aによって制御される1又は2以上の標的遺伝子、特に表2に列挙されている1又は2以上のHNF−1A標的遺伝子、及び(iii) カドヘリン17(CDH17)は、外分泌様サブタイプの細胞のためのマーカーとして検出され、そして、古典的サブタイプのPDAC細胞は、(i) ケラチン81及び/又はビメンチン、並びに(ii) HNF−1A及び/又はHNF−1Bの欠如によって特徴づけられる、前記方法に関する。
別の態様において、本発明は、腫瘍試料におけるPDAC細胞のサブタイプ特異的検出のためのインビトロの方法であって、遺伝子発現プロファイルにおけるSrc阻害剤感受性特性 (Src inhibitor sensitivity signature)を分析するステップによって特徴づけられ、前記方法に関する。
別の態様において、本発明は、PDAC細胞のサブタイプ特異的検出のためのキットであって、(i) ケラチン81、(ii) ビメンチン、(iii) HNF−1A、HNF−1B、FOXA2(HNF3B)、FOXA3(HNF3G)、HNF4G、及びONECUT1(HNF6)から選択される1又は2以上の転写因子、(iv) HNF−1Aによって制御される1又は2以上の標的遺伝子、特に表2に列挙されている1又は2以上のHNF−1A標的遺伝子、及び(v) カドヘリン17(CDH17)、のリストから選択される、PDACサブタイプ特異的マーカーに特異的な、少なくとも2つの試薬を含み、ここで前記試薬は、検出抗体及びオリゴヌクレオチドプローブのリストから選択され、そして場合により、前記試薬の少なくとも1つの検出のための、少なくとも1つの試薬をさらに含む、前記キットに関する。
別の態様において、本発明は、Src阻害剤感受性のPDAC細胞をサブタイプ特異的に検出するためのキットであって、Src阻害剤感受性特性の同定のためのオリゴヌクレオチドプローブを含む、前記キットに関する。
別の態様において、本発明は、PDACを患う患者をコホートへと層別化する方法であって、以下のステップ:(a) (i) ケラチン81、(ii) ビメンチン、(iii) HNF−1A、HNF−1B、FOXA2(HNF3B)、FOXA3(HNF3G)、HNF4G、及びONECUT1(HNF6)から選択される1又は2以上の転写因子、(iv) 1又は2以上のHNF−1A標的遺伝子、特に表2に列挙されている1又は2以上のHNF−1A標的遺伝子、及び/又は、(v) カドヘリン17(CDH17)の発現及び/又は存在をインビトロで決定し;(b) 前記選択されたタンパク質の発現及び/又は存在に基づいて、PDACサブタイプを同定し;(c) PDAC患者が患うPDACサブタイプに基づいて、前記患者を予後コホート及び/又は薬剤治療コホートへと層別化すること、を含む、前記方法に関する。
別の態様において、本発明は、PDACを患う患者をコホートへと層別化する方法であって、以下のステップ:(a)膵臓組織を含む患者試料の細胞中におけるSrc阻害剤感受性特性の決定のために、インビトロで遺伝子発現を分析し;(b) 前記遺伝子発現分析に基づいて、PDACサブタイプを同定し;(c) PDAC患者が患うPDACサブタイプに基づいて、前記患者を予後コホート及び/又は薬剤治療コホートへと層別化すること、を含む、前記方法に関する。
図1は、PDACサブタイプ特異的マーカーの同定を示す。ケラチン81(上列)及びHNF−1A(下列)に関する、異なるサブタイプの代表的腫瘍(QM-PDAC - PACO 7 DT、外分泌様- PACO 3 DT、古典的- PACO 2 DT)の免疫組織化学染色(スケールバー、200μm)。 図2は、新たに同定されたマーカーによる患者の層別化を実証する。患者は、本発明の方法にしたがって層別化され、それらのサブタイプは、平均生存(mean survival)と相関した。各々のサブタイプと患者の生存との間における有意に高い相関が明らかとなった。 図3は、調査されたケースの総数、それらのサブタイプの割り当て、及び3つのグループの平均生存の概略を示す。 図4は、組織マイクロアレイに含まれる、患者の特性の詳細を示す。
発明の詳細な説明
本発明は、本明細書中の以下の発明の詳細な説明及び実施例を参照することによってより容易に理解され得る。
一の態様において、本発明は、腫瘍試料におけるPDAC細胞のサブタイプ特異的検出のためのインビトロの方法であって、サブタイプ特異的マーカーの発現を、タンパク質又はかかるタンパク質をコードするオリゴヌクレオチドのいずれかとして検出するステップによって特徴づけられ、ここで、ケラチン81及びビメンチンは、間葉系様サブタイプのPDAC細胞のためのマーカーとして検出され、(i)HNF−1A、HNF−1B、FOXA2(HNF3B)、FOXA3(HNF3G)、HNF4G、及びONECUT1(HNF6)から選択される1又は2以上の転写因子、(ii) HNF−1Aによって制御される1又は2以上の標的遺伝子、特に表2に列挙されている1又は2以上のHNF−1A標的遺伝子、及び(iii) カドヘリン17(CDH17)は、外分泌様サブタイプの細胞のためのマーカーとして検出され、そして、古典的サブタイプのPDAC細胞は、(i) ケラチン81及び/又はビメンチン、並びに(ii) HNF−1A及び/又はHNF−1Bの欠如によって特徴づけられる、前記方法に関する。
本明細書において、「PDAC」は、最も一般的なタイプの膵臓癌である膵管腺癌を指し、これは、これらの腫瘍の95%を占め、膵臓の外分泌成分内で発生する。これは典型的には、顕微鏡検査で適度に分化しているかあまり分化していない腺構造を特徴とする。
本発明において、「膵臓癌」は、形質転換細胞に由来し、膵臓を形成する組織で発生する癌を指す。
本発明において、用語「古典的 (classical)」、「間葉系様 (quasi-mesenchymal)」及び「外分泌様 (exocrine-like)サブタイプのPDAC」は、それらの遺伝子発現プロファイルに基づいて、Collisson et al. (上記引用)により同定されたPDACサブタイプを指す。この研究において、腫瘍試料を3つのサブタイプの1つへと分類することを可能にする62個の遺伝子パネルが考案された。
間葉系様PDACサブタイプの腫瘍は、異常な紡錘体形成を伴う豊富な有糸分裂と、大細胞質及び異形性(すなわち異常形態の)から多形性(すなわち種々の形の)の核を有する細胞とを特徴とする、あまり分化していない腫瘍を生じさせる。
古典的または外分泌様PDACサブタイプは、核の大きさとクロマチン構造の唯一の適度な変化を有する中程度のサイズの新生物管構造の、より分化した増殖パターンを有する腫瘍を生じさせる。
本発明者らは、驚くべきことに、間葉系様サブタイプのPDAC細胞が、II 型ケラチン81及び/又はビメンチンの特異的発現を示すことを同定した。ケラチン81の発現は通常、正常な毛包に限定されるが、ケラチン81の発現と、(a) 乳癌における肺転移、及び(b) 肺癌の再発リスクとの間の相関が報告されている。ビメンチンの発現は、ストローマ細胞において見られ、その結果、本発明の任意のマーカー分析は、試験される細胞が腫瘍細胞であり、ストローマ細胞を含まないことを確保する。
本発明において、用語「特異的発現」は、1つまたはそれ以上の比較試料と比較した、試料中のンパク質又は転写体の検出を指す。500個の分析された腫瘍細胞のうちで、少なくとも1つの腫瘍細胞が非特異的対照抗体で観察されたシグナルより高いシグナルを示し、比較試料中に、試験されたマーカーの陽性シグナルが検出されない場合は、試験されたマーカーの発現は試料に対して特異的であると見なされる。
本発明において、分析のための用語「特異的発現」はまた、全試料中の特定のRNA転写体の量の検出を指すことができる。mRNAの相対量は、これを1つ又はそれ以上の適した標準物質(例えば、ハウスキーピング遺伝子ベータ−アクチンまたはGAPDH)と比較することによって、定量的(例えば定量RT−PCRによって)に行うことができる。あるいは、発現は、他の腫瘍試料または正常な非癌性組織と比較することによって決定することができる。転写体の相対発現が、すでに決定されたカットオフより大きい(例えば、1.5倍、2倍、5倍または10倍)場合、発現は、その試料に対して特異的であると見なされる。
本発明において、用語「欠如 (absence)」は、(前々段落に記載のように測定される)試料中のマーカー陽性腫瘍細胞の割合を指す。試料の500個の分析された腫瘍細胞において、試験したマーカーのシグナルを有する細胞が検出されない場合、マーカーはその試料中で「欠如」していると見なされる。あるいは、(前段落に記載のように測定される)転写体のレベルがあらかじめ決定されたカットオフより小さい場合、その転写体は試料から「欠如」していると見なされる。
さらに、本発明者らは驚くべきことに、(i)HNF−1A、HNF−1B、FOXA2(HNF3B)、FOXA3(HNF3G)、HNF4G、及びONECUT1(HNF6)から選択される転写因子、(ii) HNF−1A標的遺伝子、特に表2に列挙されているHNF−1A標的遺伝子、及び(iii) カドヘリン17(CDH17)が、外分泌様サブタイプのPDAC細胞において特異的に発現していることを突き止めた。HNF−1AとHNF−1Bは転写因子であり、肝臓で発現していて、増殖している膵臓の内分泌細胞と外分泌細胞の両方で以前に報告されているが、成人の正常な膵臓では発現していない。さらに、カドヘリン17(CDH17)の発現も外分泌様サブタイプに特異的であることが見いだされている。
最後に、本発明者らは、驚くべきことに、古典的なPDACサブタイプの細胞が、(i)ケラチン81及び/又はビメンチンと(ii) HNF−1A及び/又はHNF−1Bの欠如と、場合により、HNF−1A、HNF−1B、FOXA2(HNF3B)、FOXA3(HNF3G)、HNF4G、及びONECUT1(HNF6)という転写因子、HNF−1A標的遺伝子、特に表2に列挙されているHNF−1A標的遺伝子、及びカドヘリン17(CDH17)のうちの1又は2以上のさらなる欠如を特徴とすることを突き止めた。
特別な一実施態様では、古典的サブタイプのPDACは、バイオマーカーであるケラチン81とHNF−1Aの特異的発現の欠如を測定することによって同定される。
特別な一実施態様では、古典的サブタイプのPDACは、(i)HNF−1A、HNF−1B、FOXA2(HNF3B)、FOXA3(HNF3G)、HNF4G、及びONECUT1(HNF6)から選択される転写因子、(ii)HNF−1Aによって制御される1又は2以上の標的遺伝子、特に表2に列挙されているHNF−1A標的遺伝子、及び(iii) カドヘリン17(CDH17)から選択される1又は2以上の追加のバイオマーカーの特異的発現の不在を測定することによって同定される。
特別な一の態様では、本発明は、腫瘍試料におけるPDAC細胞のサブタイプ特異的検出のためのインビトロの方法であって、サブタイプ特異的マーカーの発現を、タンパク質又はかかるタンパク質をコードするオリゴヌクレオチドのいずれかとして検出するステップによって特徴づけられ、ここで、ケラチン81は、間葉系様サブタイプのPDAC細胞のためのマーカーであり、(i) HNF−1Aは、外分泌様サブタイプの細胞のためのマーカーであり、そして古典的サブタイプのPDAC細胞は、ケラチン81及びHNF−1Aの欠如によって特徴づけられる、前記方法に関する。
特別な実施態様では、前記検出は、前記サブタイプ特異的マーカーの1つのエピトープへの検出抗体の結合に基づいている。
本発明の文脈では、用語「エピトープ」は、抗原のうちで抗体によって認識される部分を意味する。
特別な実施態様では、PDAC細胞をサブタイプ特異的に検出するインビトロの方法は、以下のステップ:(a) 前記サブタイプ特異的マーカーの1つに特異的な検出抗体が前記エピトープと結合できる条件下にて、前記試料を前記検出抗体と接触させ;(b) 過剰の検出抗体分子を除去し;そして(c) 前記試料中で結合した検出抗体を検出することを含んでいる。
本発明の文脈では、用語「含む (comprises)」 又は「含んでいる (comprising)」は、「含有するが、それに限定されない (including, but not limited to)」ことを意味する。この用語は、含むものを限定するのではなく、記載した何らかの特徴、要素、整数、ステップ、又は成分の存在を示すことを目的としており、他の特徴、要素、整数、ステップ、成分や、これらの群の1又は2以上がさらに存在することを排除することは意図していない。したがって用語「含んでいる」は、より限定的な用語である「からなる (consisting of)」と「主に…からなる (consisting essentially of)」を含有する。
特別な実施態様では、検出抗体は、モノクローナル抗体;ポリクローナル抗体;組み換えによって産生されたキメラ抗体又はヒト化抗体を含む、組み換えによって産生された抗体;又は、完全合成抗体である。特別な実施態様では、抗体は、完全な免疫グロブリンであり、その中にはIgA、IgD、IgE、IgG、及びIgM、特にIgA又はIgGが含まれる。特別な実施態様では、抗体は、抗体の機能的断片であり、その中にはFabフラグメント、F(ab’)フラグメント、Fvフラグメント、及び単鎖Fvフラグメント(scFv)が含まれる。
本発明の文脈では、用語「モノクローナル抗体」は、不死化された唯一の親免疫細胞によって産生される単一特異性抗体を意味する。
本発明の文脈では、用語「ポリクローナル抗体」は、さまざまなB細胞供給源から得られる抗体を意味する。ポリクローナル抗体は、特定の抗原に対して分泌される免疫グロブリン分子の組み合わせであり、異なるエピトープを同定する。
本発明の文脈では、用語「キメラ抗体」は、非ヒト供給源からの遺伝子材料をヒト遺伝子材料と組み合わせることによって作られる抗体、特に非ヒト種の標的特異的抗体からの非ヒト可変領域をヒト抗体定常領域と組み合わせることによって作られる抗体を意味する。かかるキメラ抗体は、一般に約2/3がヒトであり、治療で用いるときに非ヒト動物からの外来抗体と反応するリスクを低下させる。
本発明の文脈では、用語「ヒト化抗体」は、キメラ抗体の1つの特別な形態を意味し、ヒト化抗体では、非ヒト種の標的特異的抗体からのCDR領域がヒト抗体可変領域フレームワークに挿入されており、特に、ヒトフレームワークのいくつかの残基が復帰突然変異して非ヒト種に似た残基になり、結合しているCDRループの三次元配列のための適切な構造支持体を提供している。したがってかかるCDR接合抗体又はヒト化抗体は、上述のキメラ抗体よりもはるかに広い範囲がヒト配列で構成されている。
本発明の文脈では、用語「抗体の機能的断片」は、抗体に基づくタンパク質で抗原に特異的に結合することのできる特性を保持しているものを意味する。いくつかの実施態様では、かかる断片は、可変重鎖(VH鎖)の少なくともCDR1領域とCDR2領域とCDR3領域を含んでいる。いくつかの実施態様では、かかる断片は、完全VH鎖(CDR1領域とCDR2領域とCDR3領域に加えてフレームワーク領域FR1、FR2、FR3、及びFR4)を含んでいる。いくつかの実施態様では、かかる断片は、可変軽鎖(VL鎖)の少なくともCDR1領域とCDR2領域とCDR3領域を含んでいる。いくつかの実施態様では、かかる断片は、完全VL鎖(CDR1領域とCDR2領域とCDR3領域に加えてフレームワーク領域FR1、FR2、FR3、及びFR4)を含んでいる。いくつかの実施態様では、かかる断片は、VH鎖とVL鎖両方(VH鎖)の少なくともCDR1領域とCDR2領域とCDR3領域を含んでいる。いくつかの実施態様では、かかる断片は、完全VH鎖と完全VL鎖の両方を含んでいる。
本発明の文脈では、用語Fabフラグメントは、抗体の機能的断片で、重鎖と軽鎖それぞれの1つの定常領域と1つの可変領域からなるものに関する。これら2つの可変領域は、特異的抗原上の表面にあるエピトープに結合する。
本発明の文脈では、用語F(ab’)フラグメントは、ヒンジ領域を通じて結合された2つの同じFabフラグメントに関する。
本発明の文脈では、用語「単鎖抗体」 又は「単鎖可変フラグメント(scFv)」は、免疫グロブリンの重鎖(VH鎖)と軽鎖(VL鎖)の可変領域が10個〜約25個のアミノ酸からなる短いリンカーペプチドで結合された融合タンパク質を意味する。リンカーは、通常は、可撓性を持たせるためのグリシンと、可溶性にするためのセリン又はトレオニンが豊富であり、VHのN末端をVLのC末端に接続するか、その逆が可能である。このタンパク質は、定常領域の除去とリンカーの導入にもかかわらず、元の免疫グロブリンの特異性を保持している。
特別な実施態様では、検出抗体の結合は、二次抗体、特に標識化された二次抗体とのインキュベーションによって検出される。
特別な実施態様では、二次抗体は、マーカー分子で標識化される。
特別な実施態様では、二次抗体は、蛍光染料、生物学的に活性な酵素標識、放射活性標識、核磁気共鳴に活性な標識、発光性標識又は発色団による標識を用いて標識化される。
特別な実施態様では、放射活性標識は、32P、125I、3H、14C、188Rh、131I、99mTc及び111Inからなる群から選択される。
特別な一実施態様では、抗体の結合は、免疫組織化学染色によって検出される。
特別な実施態様では、前記検出は、前記サブタイプ特異的マーカーの1つをコードするmRNAを測定することに基づき、特に定量的リアルタイムポリメラーゼ連鎖反応(qRT−PCR)によって前記mRNAを測定することに基づく。
特別な一実施態様では、試験すべき試料は膵臓組織を含有している。
特別な実施態様では、前記試料は、哺乳類、特にヒトから得られる。
別の態様では、本発明は、腫瘍試料におけるPDAC細胞のサブタイプ特異的検出のためのインビトロの方法であって、遺伝子発現プロファイルにおけるSrc阻害剤感受性特性を分析するステップによって特徴づけられる、前記方法に関する。
本発明の文脈では、“Src”は、癌原遺伝子SRCによってコードされるチロシンキナーゼという1つのタンパク質(“細胞性 (cellular) Src”に関してはc-Srcとも呼ばれる)であり、悪性腫瘍では過剰発現して高度に活性化されていることがしばしばある。Srcはキナーゼファミリー(いわゆる“Srcファミリー”)の一員である。このファミリーの追加のメンバーは、Lyn、Fyn、Lck、Hck、Fgr、Blk、Yrk、及びc-Yesである。
驚くべきことに、本発明者らは、PDAC細胞をSrc阻害剤感受性予測因子陽性PDACサブタイプとSrc阻害剤感受性予測因子陰性PDACサブタイプに分離できることを見いだした。
本発明の文脈では、用語「Src阻害剤感受性特性」は、Src阻害剤に対して感受性のある細胞に特徴的な遺伝子発現特性を意味し、それは実施例2に従って確立される。
本発明の文脈では、用語「Src阻害剤感受性予測因子陽性PDACサブタイプ」は、GSEAアルゴリズム(Subramanian, A., Tamayo, P., Mootha, V. K., Mukherjee, S., Ebert, B. L., Gillette, M. A., Paulovich, A., Pomeroy, S. L., Golub, T. R., Lander, E. S., and Mesirov, J. P. (2005). Gene set enrichment analysis: a knowledge-based approach for interpreting genome-wide expression profiles. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 102, 15545-15550)のための入力として遺伝子発現値のリストを用いた遺伝子発現分析における腫瘍細胞スコア陽性を特徴とするサブタイプを意味する。本発明の文脈では、用語「スコア陽性」は、偽発見率(“FDR”)が0.200未満であることを意味する。逆に、用語「Src阻害剤感受性予測因子陰性PDACサブタイプ」は、かかる遺伝子発現分析においてFDRが0.200以上である腫瘍細胞スコア陰性を特徴とするサブタイプを意味する。
特別な一実施態様では、遺伝子発現プロファイルは、表1に示した30個の遺伝子のセットに基づいており、特にその遺伝子発現プロファイルは、実施例2に記載したようにして確立される。
本発明者らは、古典的なPDACサブタイプの細胞と、間葉系様PDACサブタイプのいくつかの細胞が、Src阻害剤感受性予測因子陽性PDACサブタイプに属することと、かかる細胞がSrc阻害剤に対して感受性があることを見いだす一方で、間葉系様PDACサブタイプの残りの細胞と外分泌様サブタイプの細胞は、Src阻害剤感受性予測因子陰性PDACサブタイプに属していて、かかる細胞はSrc阻害剤に抵抗性であることを見いだした。
別の一の態様では、本発明は、PDAC細胞のサブタイプ特異的検出のためのキットであって、(i) ケラチン81、(ii) ビメンチン、(iii) HNF−1A、HNF−1B、FOXA2(HNF3B)、FOXA3(HNF3G)、HNF4G、及びONECUT1(HNF6)から選択される1又は2以上の転写因子、(iv) HNF−1Aによって制御される1又は2以上の標的遺伝子、特に表2に列挙されている1又は2以上のHNF−1A標的遺伝子、及び(v) カドヘリン17(CDH17)のリストから選択される、PDACサブタイプ特異的マーカーに特異的な、少なくとも2つの試薬を含み、ここで前記試薬は、検出抗体及びオリゴヌクレオチドプローブのリストから選択され、そして場合により、前記試薬の少なくとも1つの検出のための、少なくとも1つの試薬をさらに含む、前記キットに関する。
特別な一実施態様では、前記キットは、(i) ケラチン81及びビメンチンのリストから選択される間葉系様に特異的な、特にケラチン81である間葉系様に特異的な、少なくとも1つの試薬と、(ii) HNF−1A及びHNF−1Bのリストから選択される外分泌様PDACサブタイプに特異的な、特にHNF−1Aである外分泌様PDACサブタイプに特異的な、少なくとも1つの試薬を含んでいる。
別の一の態様では、本発明は、Src阻害剤感受性PDAC細胞をサブタイプ特異的に検出するためのキットであって、Src阻害剤感受性特性の同定のためのオリゴヌクレオチドプローブを含む、前記キットに関する。
特別な一実施態様では、このキットは、表1に示された30個の遺伝子を表わすオリゴヌクレオチドプローブを含んでいる。
特別な一実施態様では、オリゴヌクレオチドは、オリゴヌクレオチドアレイの中に、特に遺伝子チップ上のアレイの中に存在している。
別の一の態様では、本発明は、PDACを患う患者を治療コホートへと層別化する方法であって、以下のステップ:(a) (i) ケラチン81、(ii) ビメンチン、(iii) HNF−1A、HNF−1B、FOXA2(HNF3B)、FOXA3(HNF3G)、HNF4G、及びONECUT1(HNF6)から選択される1又は2以上の転写因子、(iv) 1又は2以上のHNF−1A標的遺伝子、特に表2に列挙されている1又は2以上のHNF−1A標的遺伝子、及び(v) カドヘリン17(CDH17)の発現及び/又は存在をインビトロで決定し;(b) 前記選択されたタンパク質の発現及び/又は存在に基づいて、PDACサブタイプを同定し;(c) PDAC患者が患うPDACサブタイプに基づいて、前記患者を薬剤治療コホートへと層別化することを含む、前記方法に関する。
特別な実施態様では、この方法は、(i)ケラチン81又はビメンチン、特にケラチン81と、(ii)HNF−1A又はHNF−1B、特にHNF−1Aの発現及び/又は存在をインビトロで決定するステップを含んでいる。
別の一の態様では、本発明は、PDACを患う患者をコホートへと層別化する方法であって、以下のステップ:(a)膵臓組織を含む患者試料の細胞中におけるSrc阻害剤感受性特性の決定のために、インビトロでの遺伝子発現プロファイルを確立し;(b) 前記遺伝子発現プロファイルに基づいて、PDACサブタイプを同定し;(c) PDAC患者が患うPDACサブタイプに基づいて、前記患者を薬剤治療コホートへと層別化することを含む、前記方法に関する。
別の一の態様では、本発明は、PDACを患う患者の予後を評価する方法であって、以下のステップ:(a)(i)ケラチン81、(ii)ビメンチン、(iii)HNF−1A、HNF−1B、FOXA2(HNF3B)、FOXA3(HNF3G)、HNF4G、及びONECUT1(HNF6)から選択される1又は2以上の転写因子、(iv)1又は2以上のHNF−1A標的遺伝子、特に表2に列挙されている1又は2以上のHNF−1A標的遺伝子、及び(v) カドヘリン17(CDH17)の発現及び/又は存在をインビトロで決定し;(b) 前記選択されたタンパク質の発現及び/又は存在に基づいて、PDACサブタイプを同定し;(c) PDAC患者が患うPDACサブタイプに基づいて、前記患者を予後コホートへと層別化することを含む、前記方法に関する。
特別な実施態様では、この方法は、(i)ケラチン81又はビメンチン、特にケラチン81と、(ii)HNF−1A又はHNF−1B、特にHNF−1Aの発現及び/又は存在をインビトロで決定するステップを含んでいる。
別の一の態様では、本発明は、PDACを患う患者の予後を評価する方法であって、以下のステップ:(a)膵臓組織を含む患者試料の細胞中におけるSrc阻害剤感受性特性の決定のために、インビトロでの遺伝子発現プロファイルを確立し;(b) 前記遺伝子発現プロファイルに基づいて、PDACサブタイプを同定し;(c) PDAC患者が患うPDACサブタイプに基づいて、前記患者を予後コホートへと層別化することを含む、前記方法に関する。
本発明の文脈では、用語「層別化する」 又は「層別化」は、患者の最適な管理法を選択するため分子診断試験と生化学的診断試験を利用して「生物学的」特徴を共有する患者の群を同定することに関する。
特別な一実施態様では、発現レベルは、定量的リアルタイムポリメラーゼ連鎖反応(qRT−PCR)によって、mRNAレベルで決定される。
別の一実施態様では、発現レベルは、前記選択されたタンパク質への抗体の結合の検出に基づいて、タンパク質レベルで決定される。
特別な実施態様では、前記細胞は、前記患者試料から癌細胞を精製することによって得られ、特に前記精製ステップは、流動選別 (flow sorting)又はレーザー捕獲顕微解剖 (laser capture microdissection)を含んでいる。
特別な一実施態様では、前記患者試料は腫瘍生検である。
特別な一実施態様では、前記腫瘍生検は、微細針吸引 (fine needle aspiration)によって得られる。
特別な一実施態様では、患者試料は、血液、血清、及び血漿から選択される。特別な一実施態様では、患者試料は、特に患者の血液から単離された循環している腫瘍細胞(CTC)を集めたものである。特別な実施態様では、CTCは血漿交換によって単離される。
特別な実施態様では、患者試料は、切除可能なPDACに由来する。
実施例1:PDACサブタイプ特異的マーカーの同定
一次異種移植片として、原初の腫瘍サブタイプに関連する遺伝子発現パターンを保持しているためサブタイプ特異的バイオマーカーの同定を目的として古典的PDACサブタイプと間葉系様PDACサブタイプと外分泌様PDACサブタイプの分子的特徴づけが可能な商品名付きの安定なPDAC細胞系と、細胞系由来の腫瘍を使用し、サブタイプ特異的遺伝子発現分析を実施した。この遺伝子発現分析においてサブタイプ特異的発現の大きな違い(5倍超)を示す遺伝子が、サブタイプ特異的バイオマーカータンパク質のためのスクリーンに含まれていた。臨床設定では免疫組織化学的マーカーが最も有用であるため、タンパク質地図データベースを使用してこの最初の候補リストを改良した。それに加え、GSEAモチーフモジュールを使用して転写因子のサブタイプ特異的発現の検索も実施した。これにより、外分泌様サブタイプにおいてだけ、転写因子HNF−1のための結合部位を含む遺伝子が豊富であることが明らかになった。したがって外分泌様サブタイプが最終候補リストに含まれた。細胞系由来異種移植片のパネル全体の切片について、あらゆる候補の発現を免疫組織化学法で試験した。腫瘍試料は10%ホルマリンの中で一晩固定し、パラフィンに包埋した。免疫組織化学法のため、スライドを脱パラフィン化し、再水和した。pH6(Dako標的回収溶液、Dako、Glostrup)の蒸気釜中で15分間沸騰させて抗原を回収し、30分間放冷し、蒸留水で洗浄した。Linarisアビジン/ビオチンブロッキングキット(Vector Labs、Burlingame)を製造業者の説明書に従って使用して、非特異的結合をブロックした。スライドを一次抗体と30分間インキュベートし、PBS-T(0.5%トゥイーン-20を含むPBS)で洗浄し、Dako REAL Detection Systemを使用して適切な二次抗体と20分間インキュベートし、PBS-Tで洗浄した。内因性ペルオキシダーゼをブロックし、ストレプトアビジンHRPとインキュベーション(室温で20分間)した後、スライドをAEC(Dako)で発色させ、ヘマトキシリンで対染色した。個々の抗体がPDAC試料の特定のサブセットを染色し、したがって3種類のPDACサブタイプの識別と分類に役立つことがわかった場合には、候補マーカータンパク質だけを選択した。HNF−1Aに対する抗体は、外分泌様サブタイプの腫瘍細胞の核を特異的に染色した。それに対してケラチン81の発現は、間葉系様サブタイプの腫瘍においてだけ検出できた。古典的タイプでは、患者試料を分析するときに予測性があることが後に示される可能性のある特異的マーカーを同定することができなかった。したがって古典的サブタイプのPDACは、ケラチン81とHNF−1Aの発現不在を特徴とすることができる。
選択されたマーカータンパク質に対する一次抗体を以下の希釈で使用した:HNF−1A(H-205、Santa Cruz)1:50、ケラチン81(36-Z、Santa Cruz)1:100、及びビメンチン(Clone V9、DAKO)。すべての抗体をDako抗体希釈液の中に希釈した。
実施例2:mRNAの発現を利用したSrc阻害剤感受性の予測
miRNAeasyキット(Qiagen、Hilden)を使用してPDAC細胞系又は腫瘍異種移植片から全RNAを単離した。Illmina BeadChip Technology(HumanHT-12)を利用して遺伝子発現分析を実施した。各試料について得られた規格化された遺伝子リストを検出されたシグナルに従って分類した。シグナルが最も強い遺伝子を最上位にし、残りは降順で分類した。ランク付けしたこの遺伝子リストをGSEA-アルゴリズム(Subramanian et al.上記引用)のための入力として用いた。ランク付けした各リストを表1に記載した感度予測因子(SRC-SP)と別々に比較し、FDRを計算した。0.200というFDRカットオフ値が、試料をSrc阻害剤感受性であるかSrc阻害剤抵抗性であるかに正確に分類するのに最適であると判断した。FDRが0.200未満になった試料は感受性であることが予測されるのに対し、FDRが0.200よりも大きいと抵抗性であることが予測される。
実施例3:外分泌様サブタイプで過剰発現しているHNF−1標的遺伝子の同定
我々は、外分泌様サブタイプで過剰発現している転写因子HNF−1の標的遺伝子を同定した。これら遺伝子は、外分泌様サブタイプのためのさらなるマーカーとして用いることができよう。
miRNAeasyキット(Qiagen、Hilden)を使用し、継代の初期と後期(80%集密)の異なるPACO系から、又は腫瘍組織(30mg)から、全RNAを単離した。Illmina BeadChip Technology(HumanHT-12v4)を利用して遺伝子発現分析を実施した。遺伝子発現差分析とクラスター化には、TM4マイクロアレイ・ソフトウエア・スイート(Saeed, A.I., Sharov, V., White, J., Li, J., Liang, W., Bhagabati, N., Braisted, J., Klapa, M., Currier, T., Thiagarajan, M. et al. (2003). TM4: a free, open-source system for microarray data management ad analysis. BioTechniques 34, 374-378)を使用した。以前に報告されているようにして(Subramanian et al.上記引用)、規格化されたデータで遺伝子セット豊富化分析を実施した。HNF−1Aのための仮想的結合部位を含む遺伝子のセットに対して試料を試験した。試験した遺伝子セットはMSigDatabase(http://www.broadinstitute.org/gsea/msigdb/index.jsp)に含まれており、受け入れ番号M12675、M11442、M14593、M15429で入手できる。GSEAアルゴリズム(Saeed et al. 上記引用)によって求めたようにコアに豊富に含有されていた遺伝子は、外分泌様サブタイプで発現したHNF−1A標的遺伝子の特性に含まれており、表2に列挙されている。
実施例4:免疫組織化学法による腫瘍サブタイプの測定
ホルマリン固定パラフィン包埋組織試料(3μm〜5μmの切片)を脱パラフィン化し、そして再水和した。pH6(Dako標的回収溶液、Dako, Glostrup)の蒸気釜中で15分間沸騰させて抗原を回収し、30分間放冷し、蒸留水で洗浄した。Linaris アビジン/ビオチンブロッキングキット (Vector Labs, Burlingame) を製造業者の説明書に従って使用して、非特異結合をブロックした。スライドを一次抗体と30分間インキュベートし、PBS−T(0.5%ツイーン20を有するPBS)で洗浄し、Dako REAL Detection Systemを使用して適切な二次抗体と20分間インキュベートし、PBS−Tで洗浄した。内因性ペルオキシダーゼをブロックし、ストレプトアビジンHRPとインキュベーション(室温で20分間)した後、スライドをAEC(Dako)で発色させ、ヘマトキシリンで対染色した。染色は、2つの別々の切片に、又は1つの切片上の2つの別々の領域に、それぞれHNF−1Aおよびケラチン81について行った。
染色の評価:サブタイプの割り当てのための染色の評価では、腫瘍細胞のみが考慮される。各試料について500個の腫瘍細胞が評価される。観察されたシグナルが、比較可能な試料上でのアイソタイプ対照抗体で観察されるバックグランド染色と明確に区別できる場合には、シグナルは陽性と見なされる。少なくとも1つの腫瘍細胞が明らかに検出可能な細胞内シグナルを示す場合、試料はケラチン81について陽性と見なされる。腫瘍細胞の少なくとも1つが明らかに検出可能な核染色を示す場合、試料はHNF−1Aについて陽性と見なされる。サブタイプは以下のように測定される:
ケラチン81陽性/HNF−1A陰性:間葉系様サブタイプ
ケラチン81陰性/HNF−1A陽性:外分泌様サブタイプ
ケラチン81陰性/HNF−1A陰性:古典的サブタイプ
ケラチン81陽性/HNF−1A陽性:未定
実施例5:組織マイクロアレイにおける、マーカー発現と患者生存の相関
サブタイプ特異的な治療手法と組合せた患者の層別化はますます重要になってきており、すでにいくつかのタイプの癌で治療の有効性を改善することが証明されている。しかしこれまで、PDAC患者を臨床的に意味のある群に層別化する試みは、まちまちの結果を与えている(Stathis, A., and Moore, M. J. (2010). Advanced pancreatic carcinoma: current treatment and future challenges. Nat Rev Clin Oncol 7, 163-172)。これは、単一のマーカーによる手法を複雑にする、少なくとも3つのサブタイプの存在に一部起因しているかも知れない。2つのマーカーのセットでは、PACOモデルですべての3つのPDACサブタイプを明確に特定することができる。258人のPDAC患者のコホートへのこれらのマーカーの適用は、非重複染色を確認しており、患者群に適用された時の我々の2つのマーカーセットの頑強性を示唆している。これは、我々が患者の大きなコホートを3つの群[HNF1A陽性(外分泌様)、ケラチン81(KRT81)陽性(QM−PDA)、及び2重陰性(古典的)]に層別化することを可能にした。我々は、3群間で全体的生存率の有意差を見いだした。KRT81陽性患者は最悪の予後(平均OS=16.5ヶ月)を有し、HNF−1A陽性患者は最良の結果(平均OS=43.5ヶ月)を有し、2重陰性患者は中間の結果(平均OS=26.3ヶ月)を有していた。従って我々のマーカーは、PDAC患者の臨床的に意味のある層別化を初めて可能にし、容易に日常的な診断に取り込むことができ、PDAC患者の層別化が、現在の及び新規治療法の指針となる可能性を提供することができる。
Charite大学病院ベルリンで1991年〜2006年の間にPDACのための部分的な膵頭十二指腸切除術を受けた患者から、組織マイクロアレイを構築した。バイオマーカー解析のためのこの腫瘍コホートの使用は、Charite大学倫理委員会(EA1/06/2004)によって承認されている。患者の特徴は、図4に要約されている。
既に記載されている(Weichert, W., Roske, A., Gekeler, V., Beckers, T., Ebert, M. P., Pross, M., Dietel, M., Denkert, C., and Rocken, C. (2008). Association of patterns of class I histone deacetylase expression with patient prognosis in gastric cancer: a retrospective analysis. The Lancet Oncology 9, 139-148)ように、ホルマリン固定及びパラフィン包埋組織試料を使用して、組織マイクロアレイを作成した。簡単に説明すると、パラフィンの「ドナー」ブロックの3つの形態学的に代表的な領域が選択された。各組織から、これらの領域を代表する直径0.6mmの3つの組織円柱を打ち抜き、特注の機器(Beecher Instruments, Silver Spring, MD, USA)を使用して、新しい「受容者」パラフィンブロックに正確に配列した。
Figure 0006683745
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Claims (17)

  1. 腫瘍試料における膵管腺癌(PDAC)細胞のサブタイプ特異的検出のためのインビトロの方法であって、サブタイプ特異的マーカーの発現を、タンパク質又はかかるタンパク質をコードするオリゴヌクレオチドのいずれかとして検出するステップによって特徴づけられ、
    ここで、ケラチン81は、間葉系様サブタイプのPDAC細胞のためのマーカーであり、
    HNF-1Aは、外分泌様サブタイプのPDAC細胞のためのマーカーであり、そして
    古典的サブタイプのPDAC細胞は、ケラチン81及びHNF-1Aの欠如によって特徴づけられる、
    前記方法。
  2. 古典的サブタイプのPDACが、(i)HNF-1A、HNF-1B、FOXA2(HNF3B)、FOXA3(HNF3G)、HNF4G、及びONECUT1(HNF6)から選択される転写因子、(ii)HNF-1Aによって制御される1又は2以上の標的遺伝子、及び(iii) カドヘリン17(CDH17)から選択される1又は2以上の追加のバイオマーカーの特異的発現の欠如を決定することによって同定される、請求項1に記載のインビトロの方法。
  3. HNF-1Aによって制御される1又は2以上の標的遺伝子が、SLC5A1、FGFR4、ANXA13、C110RF9、TM4SF4、KIF12、RNASE4、UGT1A1、TCEA3、CDH17、SLC4A4、NR5A2、LGALS2、NR1H4、UGT1A6、GATA6、NPAS2、NFE2L2、FAM20C、TBXAS1、IGFBP1、CDAN1、GUCA2B、SLC3A1、FOXA2、STAT5B、MSH5、APOM、FXYD2、HPN、SEMA4G、ROBO3、SLC39A14、SLC7A9、NFIX、PDGFRA、RAB3IP、GC、ANPEP、CRB3、MSX2、MMP11、TLE4、SFRS7、SGK2、GUCA2A、SERPINA4、ALB、GJB1、SLC37A4、SPINK1、SLC12A2、TBL1X、SLC1A1、RBP4、ARHGAP12、NDST2、EML4、NEO1、THRA、PRDM1、LPP、PLS3、YES1、AFM、C14ORF138、BACE2、UBE3A、LRRC19、AQP4、LRRFIP2、BPHL、C5、CYFIP2、SLC39A5、AXIN2、TMEM27、SULF2、MIA2、STAG2、TINAG、USP3、HABP2、CREB5、CLDN10、PURA、PRODH2、GRB7、AGT、TTR、SERPING1、MLL、及びTHAP11から選択される、1又は2以上のHNF-1A標的遺伝子である、請求項2に記載の方法。
  4. 前記検出が、前記サブタイプ特異的マーカーの1つのエピトープへの検出抗体の結合に基づく、請求項1又は2に記載のインビトロの方法。
  5. 以下のステップ:
    (a)前記サブタイプ特異的マーカーの1つに特異的な検出抗体が前記エピトープと結合できる条件下にて、前記試料を前記検出抗体と接触させ;
    (b)過剰の検出抗体分子を除去し;そして
    (c)前記試料中で結合した検出抗体を検出すること
    を含む、請求項4に記載のインビトロの方法。
  6. 前記検出抗体は、モノクローナル抗体;ポリクローナル抗体;組み換えによって産生されたキメラ抗体又はヒト化抗体を含む、組み換えによって産生された抗体;完全合成抗体;又は、前記抗体の1つの機能的断片である、請求項4又は5に記載のインビトロの方法。
  7. 検出抗体の結合は、第二抗体とのインキュベーションによって検出される、請求項4〜6のいずれか1項に記載のインビトロの方法。
  8. 前記第二抗体は標識化された第二抗体である、請求項7に記載のインビトロの方法。
  9. 前記第二抗体は、マーカー分子で標識化される、請求項7又は8に記載のインビトロの方法。
  10. 前記第二抗体は、蛍光染料、生物学的に活性な酵素標識、放射活性標識、核磁気共鳴に活性な標識、発光性標識又は発色団による標識を用いて標識化される、請求項9に記載のインビトロの方法。
  11. 前記放射活性標識が、32P、125I、3H、14C、188Rh、131I、99mTc及び111Inからなる群から選択される、請求項10に記載のインビトロの方法。
  12. 抗体の結合が、免疫組織化学染色によって検出される、請求項11に記載のインビトロの方法。
  13. 前記検出が、前記サブタイプ特異的マーカーの1つをコードするmRNAを測定することに基づく、請求項1〜3のいずれか1項に記載のインビトロの方法。
  14. 前記検出が、定量的リアルタイムポリメラーゼ連鎖反応(qRT-PCR)によって前記サブタイプ特異的マーカーの1つをコードするmRNAを測定することに基づく、請求項13に記載のインビトロの方法。
  15. 前記試料は膵臓組織を含む、請求項1〜14のいずれか1項に記載のインビトロの方法。
  16. 前記試料は、哺乳類から得られる、請求項15に記載のインビトロの方法。
  17. 前記哺乳類がヒトである、請求項16に記載のインビトロの方法。
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