JP6683986B2 - Cancer stem cell molecular marker - Google Patents

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Description

本発明は、がん幹細胞を対象から検出するための分子マーカーおよびこれに関連する技術に関する。   The present invention relates to a molecular marker for detecting cancer stem cells from a subject and a technique related thereto.

がん幹細胞は、がんの再発や転移の主要な原因と考えられており、がん治療においてがん幹細胞をターゲッティングすることの重要性が指摘されている。しかしながら、腫瘍組織全体に対するがん幹細胞数の比率はわずかであり(非特許文献4)、がん幹細胞を特異的に認識し、かつ治療することは極めて困難である。多くの論文等で指摘されてきたがん幹細胞の検出方法は、正常幹細胞の検出系を流用したものであるため、正常幹細胞との差異に乏しく、また腫瘍の増殖や浸潤を反映する指標と共通しているため、増殖活性の高いがん細胞の形質マーカーをがん幹細胞の指標としている場合がほとんどである。   Cancer stem cells are considered to be a major cause of cancer recurrence and metastasis, and the importance of targeting cancer stem cells in cancer treatment has been pointed out. However, the ratio of the number of cancer stem cells to the whole tumor tissue is small (Non-Patent Document 4), and it is extremely difficult to specifically recognize and treat cancer stem cells. The method for detecting cancer stem cells, which has been pointed out in many papers, uses a normal stem cell detection system, so it has little difference from normal stem cells, and it is common with indicators that reflect tumor growth or invasion. Therefore, in most cases, a trait marker of cancer cells having high proliferative activity is used as an index of cancer stem cells.

現在のところ、がん幹細胞マーカーは、表1に示すように、CD133、CD24、CD44などの細胞表面マーカーが知られている(非特許文献1〜7)が、正常幹細胞のマーカーの流用であり、体性幹細胞(組織幹細胞)にも発現する分子であることから、がん幹細胞マーカーとしての特異性は必ずしも高くなく、また、治療標的にすると副作用の原因となり得る。そのような理由から、がん幹細胞を標的とする治療は未確立であるといえ、がん治療における「転移・浸潤」、「経年後再発」、「抗癌剤耐性」の課題を克服できないままである。より多くの種類のがんにおいてがん幹細胞を検出するためには、新たな分子マーカーの同定が必要である。
がん幹細胞の検出技術とがん幹細胞を標的にする新たな治療方法との開発は、今後のがん医療にとって極めて重要な課題となっている。
なお、PRDM14をコードする遺伝子の発現が、正常組織と比較して乳がんおよび卵巣癌において特異的に増加していることは知られている(特許文献1)が、PRDM14遺伝子産物をがん幹細胞のマーカーとして用いることは知られていない。
Currently, as cancer stem cell markers, as shown in Table 1, cell surface markers such as CD133, CD24, and CD44 are known (Non-Patent Documents 1 to 7), but they are diverted markers of normal stem cells. Since it is a molecule that is also expressed in somatic stem cells (tissue stem cells), its specificity as a cancer stem cell marker is not necessarily high, and it can cause side effects when it is targeted as a therapeutic target. For these reasons, therapies targeting cancer stem cells have not been established, but the issues of “metastasis / invasion”, “recurrence after aging”, and “anticancer drug resistance” in cancer treatment cannot be overcome. . Identification of new molecular markers is needed to detect cancer stem cells in more types of cancer.
The development of cancer stem cell detection technology and new therapeutic methods targeting cancer stem cells will be extremely important issues for future cancer medicine.
It is known that the expression of the gene encoding PRDM14 is specifically increased in breast cancer and ovarian cancer as compared with normal tissues (Patent Document 1), but PRDM14 gene product is expressed in cancer stem cells. It is not known to be used as a marker.

国際公開第2008/038832号International Publication No. 2008/038832

Shu Zhang et al., Cancer Res. 68:(11) 4311-4320, 2008Shu Zhang et al., Cancer Res. 68: (11) 4311-4320, 2008 Shih-Hwa Chiou et al., Clin. Cancer Res. 14(13) 4085-4095, 2008Shih-Hwa Chiou et al., Clin. Cancer Res. 14 (13) 4085-4095, 2008 Gang-Ming Zou, J. Cell. Physiol. 217: 598-604, 2008Gang-Ming Zou, J. Cell. Physiol. 217: 598-604, 2008 Cheong J. Lee et al., J Clin Oncol 26:2806-2812, 2008Cheong J. Lee et al., J Clin Oncol 26: 2806-2812, 2008 Madhuri Kakarala et al., J Clin Oncol 26:2813-2820, 2008Madhuri Kakarala et al., J Clin Oncol 26: 2813-2820, 2008 Craig D. Peacock et al., J Clin Oncol 26:2883-2889, 2008Craig D. Peacock et al., J Clin Oncol 26: 2883-2889, 2008 Xing Fan et al., J Clin Oncol 26:2821-2827, 2008Xing Fan et al., J Clin Oncol 26: 2821-2827, 2008

本発明は、がん幹細胞の検出に有用な分子マーカーを提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a molecular marker useful for detecting cancer stem cells.

前記課題を解決するために、本発明者らは鋭意研究を続ける中で、固形がんである乳がん、膵臓がんに由来する複数のがん細胞株を使用し、PRDM14を発現することでがんの幹細胞形質を誘導し得ることをインビトロ、インビボの両面から解明し、PRDM14のキメラ型RNAiによるインビボ治療モデルを構築すること、さらに、それらが腫瘍縮小・転移抑制効果を有することを見出し、本発明を完成するに至った。   In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors, while continuing diligent research, use a plurality of cancer cell lines derived from solid cancers of breast cancer and pancreatic cancer, and express PRDM14 to induce cancer. The inventor of the present invention found that the stem cell trait of Escherichia coli can be induced both in vitro and in vivo to construct an in vivo therapeutic model using PRDM14 chimeric RNAi, and that they have tumor-reducing / metastasis-suppressing effects. Has been completed.

すなわち、本発明は、PRDM14遺伝子の発現により、がん幹細胞を対象から検出するための分子マーカーに関する。
本発明は、PRDM14遺伝子産物、好ましくはmRNAおよび/またはポリペプチドであるPRDM14遺伝子産物、あるいはそれらの断片を含む分子マーカーに関する。
That is, the present invention relates to a molecular marker for detecting cancer stem cells from a subject by expressing the PRDM14 gene.
The present invention relates to a molecular marker containing a PRDM14 gene product, preferably a PRDM14 gene product which is an mRNA and / or a polypeptide, or a fragment thereof.

本発明は、対象が、乳房、肺、食道、胃、大腸、肝臓、膵臓、子宮頸部、子宮体部、卵巣、腎臓、前立腺、膀胱、精巣、甲状腺、副腎、リンパ節および血液からなる群から選択される1種もしくは2種以上の細胞または組織由来の細胞集団である、分子マーカーに関する。
本発明はまた、対象において、前記分子マーカーを指標として、がん幹細胞の有無を判定するか、または、がん幹細胞誘導度を判定する方法に関する。
In the present invention, the subject is a group consisting of breast, lung, esophagus, stomach, large intestine, liver, pancreas, cervix, uterine body, ovary, kidney, prostate, bladder, testis, thyroid, adrenal gland, lymph node and blood. The present invention relates to a molecular marker, which is a cell population derived from one or more cells or tissues selected from
The present invention also relates to a method of determining the presence or absence of cancer stem cells or determining the degree of cancer stem cell induction in a subject using the molecular marker as an index.

本発明は、分子マーカーがPRDM14遺伝子産物またはその断片を含む場合、該遺伝子産物がmRNAであり、該遺伝子産物をRT−PCR法により検出する工程を含む;PRDM14遺伝子産物またはその断片を含む場合、PRDM14遺伝子産物がポリペプチドであり、該遺伝子産物を、該遺伝子産物と特異的に反応する試薬により検出する工程を含む;液性因子を含む場合、該液性因子を、該液性因子と特異的に反応する試薬、好ましくは抗体により検出する工程を含む、判定方法に関する。   The present invention includes the step of detecting the gene product by mRNA when the molecular marker comprises the PRDM14 gene product or a fragment thereof; and detecting the gene product by an RT-PCR method; The PRDM14 gene product is a polypeptide, and the step of detecting the gene product with a reagent that specifically reacts with the gene product is included; when the humoral factor is included, the humoral factor is specific with the humoral factor. Method, which comprises a step of detecting with a chemically reactive reagent, preferably an antibody.

本発明はさらにまた、がん幹細胞の有無を判定するためのキットであって、前記分子マーカーを検出するための試薬を含むキットにも関する。
本発明は、検出するための試薬が、PRDM14遺伝子産物であるmRNAを検出するための、PRDM14遺伝子に相補的な塩基配列を有するプローブおよび/またはプライマーである;PRDM14遺伝子産物であるポリペプチドを検出するための抗体である;液性因子であるポリペプチドを検出するための抗体である、キットに関する。
The present invention also relates to a kit for determining the presence or absence of cancer stem cells, the kit including a reagent for detecting the molecular marker.
In the present invention, the reagent for detecting is a probe and / or primer having a base sequence complementary to the PRDM14 gene for detecting mRNA which is the product of PRDM14 gene; detecting the polypeptide which is the product of PRDM14 gene The present invention relates to a kit, which is an antibody for detecting a polypeptide that is a humoral factor.

また、本発明は、前記キットを使用する、がんまたはがん幹細胞誘導度の判定方法に関する。
さらに、本発明は、がん幹細胞において、PRDM14遺伝子の発現を抑制するために用いられる核酸であって、該核酸が、アンチセンス、siRNAおよびshRNAからなる群から選択される1種または2種以上である核酸に関する。
The present invention also relates to a method for determining the degree of cancer or cancer stem cell induction using the kit.
Furthermore, the present invention is a nucleic acid used for suppressing the expression of PRDM14 gene in cancer stem cells, wherein the nucleic acid is one or more selected from the group consisting of antisense, siRNA and shRNA. Which is a nucleic acid.

さらにまた、本発明は、前記核酸を含み、好ましくはさらに抗癌剤を含む医薬組成物に関する。
本発明は、がん治療用またはがん予防用である医薬組成物にも関する。
また、本発明は、前記核酸を使用して、がん幹細胞の機能を阻害する方法に関する。
Furthermore, the present invention relates to a pharmaceutical composition containing the nucleic acid, preferably further containing an anticancer agent.
The present invention also relates to a pharmaceutical composition for treating or preventing cancer.
The present invention also relates to a method of inhibiting the function of cancer stem cells using the nucleic acid.

本発明により、PRDM14遺伝子が、正常組織では発現が低く、腫瘍組織では発現が上昇し、がん細胞の幹細胞形質に極めて深く関わることが究明されたことに基づき、生検組織による病理診断(免疫組織診断)、さらに、該遺伝子の過剰発現で上昇する液性因子を同定しており、それを用いた血清診断により、患者の腫瘍ががん幹細胞形質を有するか、すなわち、「転移・浸潤」、「経年後再発」を判断する基準マーカーになる。   According to the present invention, it was revealed that the PRDM14 gene had low expression in normal tissues and increased expression in tumor tissues and was extremely deeply involved in stem cell traits of cancer cells. Histological diagnosis), and a humoral factor that is elevated by overexpression of the gene has been identified, and by serodiagnosis using it, whether the patient's tumor has a cancer stem cell trait, that is, "metastasis / invasion" , It will be a reference marker to judge "recurrence after years".

PRDM14遺伝子は、正常組織の発現が低く、腫瘍組織での発現が上昇することから、治療標的として、副作用も生じにくく最適である。細胞増殖が盛んな細胞への効果も有するが、むしろ、幹細胞性を有しがん細胞を生産する芽になる細胞群への方に、極めて特異的に効果を有する。既存の抗がん剤との併用で、細胞周期の早い細胞群は既存の抗癌剤で、「転移・浸潤」、「経年後再発」に係るがん細胞群をPRDM14に対する阻害剤(siRNA等)で細胞死を誘導することが可能であり、がんの根治に繋がる。   Since the PRDM14 gene has low expression in normal tissues and increased expression in tumor tissues, it is most suitable as a therapeutic target because side effects are unlikely to occur. It also has an effect on cells in which cell proliferation is vigorous, but rather has a very specific effect on a group of cells that become stem cells and produce cancer cells. When used in combination with existing anti-cancer agents, cell groups with a fast cell cycle are existing anti-cancer agents, and cancer cells related to "metastasis / invasion" and "recurrence after aging" are PRDM14 inhibitors (such as siRNA). It is possible to induce cell death, which leads to the cure of cancer.

図1−Aは、様々ながん組織でのPRDM14のmRNAの発現レベルを示したグラフである。FIG. 1-A is a graph showing the expression level of PRDM14 mRNA in various cancer tissues. 図1−Bは、177症例の乳がん組織および5症例の正常乳腺組織でのPRDM14のmRNAの発現レベルを示したグラフである。グラフ左から5例が正常組織、それ以外が乳がん組織での値を示している。FIG. 1-B is a graph showing the expression level of PRDM14 mRNA in 177 cases of breast cancer tissue and 5 cases of normal breast tissue. From the left side of the graph, 5 cases show normal tissues, and the other cases show values in breast cancer tissues. 図1−Cは、乳がん(a)および膵がん(b)夫々のPRDM14タンパク質の発現レベルを免疫組織化学の手法で解析した画像である。FIG. 1-C is an image in which the expression level of PRDM14 protein in each of breast cancer (a) and pancreatic cancer (b) was analyzed by an immunohistochemistry method. 図1−Dは、乳がん、膵臓がん由来のさまざまな腫瘍細胞株におけるPRDM14のmRNA発現レベルを示すものである。FIG. 1-D shows the expression level of PRDM14 mRNA in various tumor cell lines derived from breast cancer and pancreatic cancer. 図1−Eは、乳がん組織でのPRDM14タンパク質の発現レベルを免疫組織化学の手法で解析した画像(強拡大)である。FIG. 1-E is an image (strong magnification) obtained by analyzing the expression level of PRDM14 protein in breast cancer tissue by an immunohistochemistry method. 図1−Fは、乳がん細胞株と、該乳がん細胞株のPRDM14強制発現株とshRNAによる発現抑制株とにおけるPRDM14の発現レベルを示したものである。なお、発現ベクターに搭載されるFLAGタグで免疫沈降した後、PRDM14の抗体でウェスタンブロットを行い、内因性のPRDM14ではなく遺伝子導入により発現したPRDM14のみを検出している。FIG. 1-F shows the expression levels of PRDM14 in a breast cancer cell line, a PRDM14 forcibly expressing strain of the breast cancer cell line, and an expression-suppressed strain by shRNA. After immunoprecipitation with the FLAG tag carried in the expression vector, Western blot was performed with the PRDM14 antibody to detect only PRDM14 expressed by gene transfer, not endogenous PRDM14.

図2−Aは、PRDM14導入株(実線)とコントロールベクター導入株(点線)とを用いてMTTアッセイを行った結果を示すグラフである。FIG. 2-A is a graph showing the results of MTT assay using the PRDM14-introduced strain (solid line) and the control vector-introduced strain (dotted line). 図2−Bは、PRDM14に対する特異的なsiRNAを単独、または種々の抗がん剤と併用処置により乳がん細胞のviabilityを評価する目的でMTTアッセイを行った結果を示すグラフである。FIG. 2-B is a graph showing the results of MTT assay for the purpose of evaluating the viability of breast cancer cells by treatment of PRDM14-specific siRNA alone or in combination with various anticancer agents. 図2−Cは、PRDM14に対する特異的なsiRNAを単独または抗がん剤(GEM:ゲムシタビン)と併用処置によりした膵がん細胞のviabilityを評価する目的でMTTアッセイを行った結果を示すグラフである。FIG. 2C is a graph showing the results of MTT assay for the purpose of evaluating the viability of pancreatic cancer cells treated with a specific siRNA against PRDM14 alone or in combination with an anticancer agent (GEM: gemcitabine). is there. 図2−Dは、上段が特異的siRNAを単独で使用した際の、下段がsiRNAに抗がん剤として例えばADR(アドリアマイシン)を併用した際の前記MTTアッセイのレジメンを示す。FIG. 2-D shows the regimen of the MTT assay when the upper part uses the specific siRNA alone and the lower part uses the siRNA in combination with, for example, ADR (adriamycin) as an anticancer agent. 図2−Eは、乳がん細胞株をPRDM14に対する特異的なsiRNAで処置することによりSP画分が消滅したことを示すフローサイトメトリーの解析結果である。FIG. 2-E is a flow cytometry analysis result showing that the SP fraction disappeared by treating a breast cancer cell line with a specific siRNA against PRDM14. 図2−Fは、膵がん細胞株をPRDM14に対する特異的なsiRNAで処置することによりSP画分が消滅したことを示すフローサイトメトリーの解析結果である。FIG. 2-F is a flow cytometry analysis result showing that the SP fraction disappeared by treating the pancreatic cancer cell line with a specific siRNA against PRDM14. 図2−Gは、PRDM14を低濃度のsiRNAによりノックダウン(KD)することにより乳がん細胞株に細胞死が誘導されたことを示すフローサイトメトリーの解析結果である。四分割された右半分の領域が、細胞死が誘導された細胞群である。詳細には右下1/4が早期細胞死、右上1/4が晩期細胞死を示している。FIG. 2-G is the result of flow cytometry analysis showing that cell death was induced in a breast cancer cell line by knocking down (KD) PRDM14 with a low concentration of siRNA. The area of the right half divided into four is a cell group in which cell death was induced. Specifically, the lower right 1/4 indicates early cell death and the upper right 1/4 indicates late cell death. 図2−Hは、PRDM14を低濃度のsiRNAによりノックダウン(KD)することにより膵がん細胞株に細胞死が誘導されたことを示すフローサイトメトリーの解析結果である。同様に、四分割された右半分の領域が、細胞死が誘導された細胞群である。詳細には右下1/4が早期細胞死、右上1/4が晩期細胞死を示している。FIG. 2-H is an analysis result of flow cytometry showing that cell death was induced in a pancreatic cancer cell line by knocking down (KD) PRDM14 with a low concentration of siRNA. Similarly, the right half region divided into four is a cell group in which cell death was induced. Specifically, the lower right 1/4 indicates early cell death and the upper right 1/4 indicates late cell death.

図2−Iは、PRDM14導入株のTumor sphereアッセイの結果を示す。下段は形成されたTumor sphereを幹細胞マーカーである分子(Nanog、Oct3/4、SSEA1、SSEA4)の抗体で染色した結果である。FIG. 2-I shows the results of the Tumor sphere assay of PRDM14-introduced strains. The lower row shows the results of staining the formed Tumor spheres with antibodies of stem cell marker molecules (Nanog, Oct3 / 4, SSEA1, SSEA4). 図2−Jは、PRDM14導入株を用いて一般的な接着性を有する培養皿上で行った増殖アッセイの結果を示す。FIG. 2-J shows the result of the proliferation assay performed on a culture dish having general adhesiveness using the PRDM14-introduced strain. 図2−Kは、乳がん細胞株をsiRNA処置した後のPRDM14の発現レベル(mRNA)を示したグラフである。FIG. 2-K is a graph showing the expression level (mRNA) of PRDM14 after siRNA treatment of breast cancer cell lines. 図2−Lは、PRDM14の安定発現株においてSP画分の増加を示すフローサイトメトリーの解析結果である。なお、レセルピンはSP細胞の解析の際、レセルピンを添加した解析群が陰性コントロールとなる。図中、実線で囲んだ領域がヘキスト33342弱陽性又は陰性画分である。この画分は、レセルピンを添加した陰性コントロールではほぼ消失しているため、この画分がSP細胞画分であることが確定されるものである。FIG. 2-L is the result of flow cytometry analysis showing an increase in the SP fraction in a PRDM14 stable expression strain. When analyzing SP cells, the reserpine-added analysis group serves as a negative control. In the figure, the area surrounded by the solid line is the Hoechst 33342 weakly positive or negative fraction. Since this fraction almost disappeared in the negative control containing reserpine, it was confirmed that this fraction was the SP cell fraction. 図2−Mは、shRNAを用いてPRDM14が発現している乳がん細胞に対してPRDM14を恒常的にノックダウン(KD)した乳がん細胞株においてSP画分が消失したことを示すフローサイトメトリーの解析結果である。FIG. 2-M is a flow cytometric analysis showing that the SP fraction disappeared in a breast cancer cell line in which PRDM14 was constantly knocked down (KD) with respect to breast cancer cells expressing PRDM14 using shRNA. The result. 図2−Nは、PRDM14に対するsiRNAとADR(アドリアマイシン)を併用処置した乳がん細胞株のフローサイトメトリーの解析結果を示す。FIG. 2-N shows the analysis result of the flow cytometry of the breast cancer cell line which combined-treated with siRNA with respect to PRDM14 and ADR (adriamycin). 図2−Oは、PRDM14に対するsiRNAをGEM(ゲムシタビン)と併用処置した膵がん細胞株のフローサイトメトリーの解析結果を示す。FIG. 2O shows the results of flow cytometry analysis of pancreatic cancer cell lines in which siRNA against PRDM14 was treated in combination with GEM (gemcitabine).

図3−Aは、q−ChIP−PCR(クロマチン免疫沈降−リアルタイムPCR)の結果を示すものであり、転写因子であるPRDM14が、がん幹細胞の維持に重要である特異的な転写因子(Nanog、Oct3/4)のプロモーター領域に結合することを示す。PRDM14は、それら転写因子の発現を直接的に制御する可能性を示唆する。FIG. 3-A shows the results of q-ChIP-PCR (chromatin immunoprecipitation-real-time PCR), in which the transcription factor PRDM14 is a specific transcription factor (Nanog) that is important for the maintenance of cancer stem cells. , Oct3 / 4). PRDM14 suggests the possibility of directly controlling the expression of those transcription factors. 図3−Bは、PRDM14が、がんの「転移・浸潤」、「経年後再発」に影響を及ぼし得ることを示したチャートである。「EMT」は上皮間葉転移を意味する。FIG. 3-B is a chart showing that PRDM14 can influence “metastasis / invasion” and “recurrence after aging” of cancer. "EMT" means epithelial-mesenchymal transition. 図3−Cは、PRDM14を導入した乳がん細胞株の培養上清を検体として測定したRANTES/CCL5、CXCR1、CXCR2、CXCR3のELISAの結果を示したグラフである。FIG. 3-C is a graph showing the results of ELISA of RANTES / CCL5, CXCR1, CXCR2, and CXCR3 measured using the culture supernatant of a PRDM14-introduced breast cancer cell line as a sample. 図3−Dは、PRDM14を導入した他の乳がん細胞株の培養上清を検体として測定したRANTES/CCL5、CXCR1、CXCR2、CXCR3のELISAの結果を示したグラフである。FIG. 3-D is a graph showing the results of ELISA of RANTES / CCL5, CXCR1, CXCR2, and CXCR3 measured using the culture supernatant of another breast cancer cell line into which PRDM14 was introduced as a sample.

図4−Aは、PRDM14遺伝子を強制発現させた乳がん細胞株の腫瘍サイズの経時変化を表すグラフである。FIG. 4-A is a graph showing the change over time in tumor size of a breast cancer cell line in which the PRDM14 gene was forcibly expressed. 図4−Bは、PRDM14遺伝子を強制発現させた乳がん細胞株を同所移植(乳腺)したヌードマウスの画像である。FIG. 4-B is an image of a nude mouse in which a breast cancer cell line in which the PRDM14 gene was forcibly expressed was orthotopically transplanted (mammary gland). 図4−Cは、PRDM14遺伝子を強制発現させた乳がん細胞株を同所移植したヌードマウスから得られた肺、リンパ節の病理所見を示す。FIG. 4-C shows pathological findings of lungs and lymph nodes obtained from nude mice orthotopically transplanted with a breast cancer cell line in which PRDM14 gene was forcibly expressed. 図4−Dは、PRDM14遺伝子に対するshRNAを導入し、PRDM14遺伝子を恒常的にKDした乳がん細胞株の腫瘍サイズの経時変化を表すグラフである。FIG. 4-D is a graph showing the time-dependent change in tumor size of a breast cancer cell line in which shRNA for the PRDM14 gene was introduced and the PRDM14 gene was constitutively KD. 図4−Eは、PRDM14遺伝子を強制発現させた乳がん細胞株を尾静脈注射して得られる肺転移形成モデル(ヌードマウス)のエンドポイントでの画像を示す。FIG. 4-E shows images at the endpoint of a lung metastasis formation model (nude mouse) obtained by tail vein injection of a breast cancer cell line in which the PRDM14 gene was forcibly expressed. 図4−Fは、PRDM14遺伝子を強制発現させた乳がん細胞株を尾静脈注射して得られる肺転移形成モデル(ヌードマウス)の肺の病理所見を示す。FIG. 4-F shows the pathological findings of the lung of a lung metastasis formation model (nude mouse) obtained by tail vein injection of a breast cancer cell line in which the PRDM14 gene was forcibly expressed. 図4−Gは、PRDM14遺伝子を強制発現させた他の乳がん細胞株を同所移植した際の腫瘍サイズの経時変化を表すグラフである。FIG. 4-G is a graph showing the change over time in tumor size when another breast cancer cell line in which PRDM14 gene was forcibly expressed was orthotopically transplanted. 図4−Hは、PRDM14遺伝子を強制発現させた他の乳がん細胞株を同所移植したヌードマウスの画像である。FIG. 4-H is an image of a nude mouse orthotopically transplanted with another breast cancer cell line in which the PRDM14 gene was forcibly expressed. 図4−Iは、PRDM14遺伝子を強制発現させた乳がん細胞株を同所移植したヌードマウスの移植腫瘍片の病理所見であり、緑色(断片化されたカスパーゼ3に対する抗体による蛍光)がアポトーシスを起こした細胞を示し、赤色(抗CD31抗体による蛍光)が血管を示す。FIG. 4-I is a pathological finding of a transplanted tumor piece of a nude mouse in which a breast cancer cell line in which PRDM14 gene was forcibly expressed was orthotopically transplanted, and green (fluorescence by an antibody against fragmented caspase 3) caused apoptosis. Cells (red) (fluorescence from anti-CD31 antibody) indicate blood vessels.

図5−Aは、乳がん細胞株を同所移植したヌードマウスに対してPRDM14遺伝子特異的なsiRNAをDDS剤(PEI)とともに単独投与(腫瘍局所)、またはADR併用(腹腔内投与)した治療モデルにおける、腫瘍容積の経時変化のグラフを示す。FIG. 5-A shows a therapeutic model in which PRDM14 gene-specific siRNA was administered alone (tumor local) with DDS agent (PEI) or combined with ADR (intraperitoneal administration) to nude mice orthotopically transplanted with breast cancer cell line. 3 is a graph showing changes in tumor volume with time in FIG. 図5−Bは、乳がん細胞株を同所移植したヌードマウスに対してPRDM14遺伝子特異的なsiRNAをDDS剤(PEI)とともに単独投与(腫瘍局所)、またはADR併用(腹腔内投与)した治療モデルの画像である。FIG. 5-B is a therapeutic model in which siRNA specific to PRDM14 gene was administered alone (tumor local) with DDS agent (PEI) or combined with ADR (intraperitoneal administration) to nude mice transplanted orthotopically with breast cancer cell lines. Is an image of. 図5−Cは、他の乳がん細胞株を同所移植した後、PRDM14遺伝子特異的なsiRNAをDDS剤(PEI)とともに単独投与(腫瘍局所)、またはADR併用(腹腔内投与)処置したヌードマウスの腫瘍容積の経時変化のグラフを示す。FIG. 5-C is a nude mouse treated with another breast cancer cell line orthotopically and then treated with a PRDM14 gene-specific siRNA alone (tumor local) with a DDS agent (PEI) or in combination with ADR (intraperitoneal administration). 3 is a graph showing the change over time in the tumor volume of the. 図5−Dは、他の乳がん細胞株を同所移植した後、PRDM14遺伝子特異的なsiRNAを単独、もしくは抗がん剤と併用処置したヌードマウスの画像である。FIG. 5-D is an image of nude mice treated with another breast cancer cell line orthotopically and then treated with PRDM14 gene-specific siRNA alone or in combination with an anticancer agent. 図5−Eは、乳がん細胞株を尾静脈投与し作製した肺転移モデルにおいて、PRDM14遺伝子特異的なsiRNAで治療処置したヌードマウスの画像および摘出した肺の病理所見である。FIG. 5-E is an image of nude mice treated with siRNA specific for PRDM14 gene in a lung metastasis model produced by tail vein administration of a breast cancer cell line, and pathological findings of the removed lung. 図5−Fは、乳がん細胞株を尾静脈投与し作製した肺転移モデルにおいて、PRDM14遺伝子特異的なsiRNAで治療処置したヌードマウスの肺重量の経時変化のグラフを示す。FIG. 5F is a graph showing changes over time in the lung weight of nude mice treated with PRDM14 gene-specific siRNA in a lung metastasis model prepared by tail vein administration of a breast cancer cell line. 図5−Gは、乳がん細胞株を同所移植したヌードマウスにおいて、PRDM14遺伝子特異的なsiRNAを静脈投与用のDDS剤(カルシウムリン酸ミセル)とともに単独投与(静脈注射)、またはドセタキセル(DOCE)併用(腹腔内投与)モデルを作製した場合の投与のレジメン、そのモデルで得られた腫瘍容積および腫瘍重量の経時変化を示すグラフ、得られた腫瘍組織片の重量、ならびにそのヌードマウスの画像を示す。これは、転移巣を治療する上でsiRNAの静脈投与が不可欠であり、siRNAをDDS剤(カルシウムリン酸ミセル)とともに使用している。Figure 5-G shows that in nude mice transplanted orthotopically with a breast cancer cell line, PRDM14 gene-specific siRNA was administered alone (intravenous injection) together with a DDS agent (calcium phosphate micelle) for intravenous administration, or docetaxel (DOCE). The administration regimen when a combination (intraperitoneal administration) model was prepared, a graph showing the change over time in the tumor volume and tumor weight obtained in the model, the weight of the obtained tumor tissue piece, and an image of the nude mouse Show. This is because the intravenous administration of siRNA is indispensable for treating metastatic lesions, and siRNA is used together with a DDS agent (calcium phosphate micelle).

図5−Hは、PRDM14遺伝子特異的なsiRNAをDDS剤(PEI)とともに単独投与(腫瘍局注)、またはADRを併用投与するためのレジメンを示す。FIG. 5-H shows a regimen for single administration of PRDM14 gene-specific siRNA together with a DDS agent (PEI) (tumor local injection), or concurrent administration of ADR. 図5−Iは、siRNAをDDS剤であるPEIともに単独投与(静脈投与)するためのレジメンを示す。FIG. 5I shows a regimen for single administration (intravenous administration) of siRNA together with PEI which is a DDS agent. 図5−Jは、siRNAをDDS剤であるPEIとともに腫瘍局所に投与する、またはDOCを併用して腹腔内投与するためのレジメンを示す。FIG. 5-J shows a regimen for intraperitoneal administration of siRNA together with DEI PEI as a DDS agent, or intraperitoneal administration in combination with DOC. 図5−Kは、乳がん細胞株を同所移植した後、siRNA単独の腫瘍局所投与、またはドセタキセル(DOC)を腹腔内投与で併用処置したヌードマウスの腫瘍容積の経時変化を示す。FIG. 5-K shows the time-dependent change in tumor volume of nude mice co-treated with local administration of siRNA alone or intraperitoneal administration of docetaxel (DOC) after orthotopic implantation of a breast cancer cell line. 図5−Lは、乳がん細胞株を同所移植した後、siRNA単独の腫瘍局所投与、またはドセタキセル(DOC)を腹腔内投与で併用処置したヌードマウスの画像である。FIG. 5-L is an image of a nude mouse that was co-transplanted with a breast cancer cell line and then treated with local administration of siRNA alone or intraperitoneal administration of docetaxel (DOC). 図5−Mは、乳がん細胞株を同所移植した後、siRNA単独の腫瘍局所投与、またはドセタキセル(DOC)を腹腔内投与で併用処置したヌードマウスの腫瘍重量と体重との経時変化を示す。FIG. 5-M shows the change over time in tumor weight and body weight of nude mice co-treated with siRNA-only local tumor administration or intraperitoneal administration of docetaxel (DOC) after orthotopic implantation of a breast cancer cell line. 図5−Nは、乳がん細胞株を同所移植した後、siRNA単独の腫瘍局所投与、またはドセタキセル(DOC)を腹腔内投与で併用処置したヌードマウスの腫瘍移植片の画像である。FIG. 5N is an image of a tumor graft of a nude mouse that was co-transplanted with a breast cancer cell line and then treated with local administration of siRNA alone or docetaxel (DOC) by intraperitoneal administration. 図5−Oは、乳がん細胞株を同所移植した後、siRNA単独の腫瘍局所投与、またはドセタキセル(DOC)を腹腔内投与で併用処置したヌードマウスの腫瘍移植片の病理所見を示す。FIG. 5O shows the pathological findings of tumor grafts in nude mice that were treated with local administration of siRNA alone or intraperitoneal administration of docetaxel (DOC) after orthotopic transplantation of breast cancer cell lines. 図6は、PRDM14陽性の乳がん症例とPRDM14陰性の乳がん症例との乳がん発症からの経過時間に対する生存率をプロットした図を示す。FIG. 6 is a diagram in which survival rates of PRDM14-positive breast cancer cases and PRDM14-negative breast cancer cases are plotted against the elapsed time from the onset of breast cancer. 図7−Aは、PRDM14遺伝子に対するshRNAを導入することによってPRDM14遺伝子を恒常的にノックダウンした膵臓がん細胞株をヌードマウス皮下に移植し、形成された腫瘍のサイズ(腫瘍径)の経時変化を表すグラフである。shRNA#3を導入した場合、腫瘍径が最終的に対照(cntl shRNA)に近接するが、膵臓がん細胞株は粘液を産生する分化能を有することから、腫瘍内部に粘液が蓄積するため、腫瘍径が増大した。PRDM14の発現を恒常的に抑制すると、膵臓がん細胞株においても、in vivoの系で腫瘍増殖が抑制される。FIG. 7-A shows a change over time in the size (tumor diameter) of a tumor formed by subcutaneously transplanting a pancreatic cancer cell line in which a PRDM14 gene was constitutively knocked down by introducing shRNA against the PRDM14 gene into nude mice. It is a graph showing. When shRNA # 3 is introduced, the tumor diameter finally approaches the control (cntl shRNA), but since the pancreatic cancer cell line has the differentiation ability to produce mucus, the mucus accumulates inside the tumor, Tumor size increased. Constantly suppressing the expression of PRDM14 suppresses tumor growth in an in vivo system even in a pancreatic cancer cell line. 図7−Bは、膵臓がん細胞株を使用する腫瘍形成能実験(実施例11)において、in vivoでその経過を追い、エンドポイントで摘出したマウス皮下腫瘍像を示す。FIG. 7-B shows a mouse subcutaneous tumor image excised at the endpoint following the course in vivo in the tumorigenicity experiment (Example 11) using a pancreatic cancer cell line. 図7−Cは、図7−Bに示される摘出された腫瘍の重量を示したグラフである。shRNA#3の腫瘍重量において、腫瘍内部の粘液(細胞成分含まない)を吸引除去した後の腫瘍重量を示す。FIG. 7-C is a graph showing the weight of the excised tumor shown in FIG. 7-B. With respect to the tumor weight of shRNA # 3, the tumor weight after aspirating and removing the mucus (containing no cell components) inside the tumor is shown. 図7−Dは、図7−Bに示される摘出された腫瘍の病理組織像(HE染色)を示す。対照shRNA(cntl shRNA)が導入された細胞から形成される腫瘍と比較して、PRDM14をノックダウンした場合の腫瘍の方が、その腫瘍径が有意に小さかった。また、PRDM14をノックダウンした場合の腫瘍には、化生や腺分泌が見られることから、分化傾向にあることがわかった。FIG. 7-D shows a histopathological image (HE staining) of the excised tumor shown in FIG. 7-B. Tumors with PRDM14 knockdown had significantly smaller tumor size compared to tumors formed from cells into which control shRNA (cntl shRNA) was introduced. In addition, since metaplasia and glandular secretion were observed in the tumor when PRDM14 was knocked down, it was found that the tumor has a tendency to differentiate. 図8−Aは、PRDM14を発現している乳がん細胞株に対して、PRDM14遺伝子特異的なshRNAによりPRDM14をノックダウンし、細胞表面のCD44およびCD24の発現をフローサイトメトリーにより解析した結果を示す。FIG. 8-A shows the results of flow cytometric analysis of expression of CD44 and CD24 on the cell surface of PRDM14-expressing breast cancer cell lines in which PRDM14 was knocked down by PRDM14 gene-specific shRNA. . 図8−Bは、PRDM14の発現をshRNAにより低下させた乳がん細胞株および膵臓がん細胞株の夫々をマウス皮下に移植し、形成された腫瘍に対して、夫々の細胞の分化の指標となる分子に特異的な抗体を用いて免疫染色した結果を示す。上段は乳がん細胞株に由来、下段は膵臓がん細胞株に由来する。FIG. 8-B is an index of differentiation of each cell with respect to a tumor formed by subcutaneously transplanting a breast cancer cell line and a pancreatic cancer cell line in which PRDM14 expression was reduced by shRNA, into a mouse. The result of immunostaining using a molecule-specific antibody is shown. The upper row is from a breast cancer cell line and the lower row is from a pancreatic cancer cell line. 図9は、PRDM14を発現している明細胞がん(腎臓がん)の細胞株において、PRDM14遺伝子特異的なsiRNAによりPRDM14遺伝子発現を抑制した際のSP分画をフローサイトメトリーで解析した結果を示す。対照siRNAで処理した場合(左図)、約3%のSP分画が見られたが、PRDM14遺伝子特異的なsiRNAで処理した場合(右図)、SP分画が0.83%と減少しており、幹細胞性が抑えられている可能性がある。FIG. 9 is a result of flow cytometric analysis of SP fractions when PRDM14 gene expression was suppressed by PRDM14 gene-specific siRNA in a cell line of clear cell cancer (kidney cancer) expressing PRDM14. Indicates. When treated with control siRNA (left panel), about 3% SP fraction was observed, but when treated with PRDM14 gene-specific siRNA (right panel), SP fraction decreased to 0.83%. It is possible that stemness is suppressed.

なお、図中の「cntl」は対照を表し、「Negative cntl」は陰性対照を表し、「mock」はモックを表す。   In the figure, "cntl" represents a control, "Negative cntl" represents a negative control, and "mock" represents a mock.

以下、本発明について詳細に説明する。
本明細書中に別記のない限り、本発明に関して用いられる科学的および技術的用語は、当業者に通常理解されている意味を有するものとする。一般的に、本明細書中に記載された細胞および組織培養、分子生物学、免疫学、微生物学、遺伝子およびタンパク質および核酸化学に関して用いられる用語、およびその技術は、当該技術分野においてよく知られ、通常用いられているものとする。
また、別記のない限り、本発明の方法および技術は、当該技術分野においてよく知られた慣用の方法に従って、本明細書中で引用され、議論されている種々の一般的な、およびより専門的な参考文献に記載されたとおりに行われる。かかる文献としては、例えば、Sambrook et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 2nd ed., Cold Spring Harbor Laboratory Press (1989)およびSambrook et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 3rd ed., Cold Spring Harbor Press (2001); Ausubel et al., Current Protocols in Molecular Biology, Greene Publishing Associates (1992および2000の補遺); Ausubel et al., Short Protocols in Molecular Biology: A Compendium of Methods from Current Protocols in Molecular Biology-4thEd., Wiley & Sons (1999); Harlow and Lane, Antibodies: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press (1990);およびHarlow and Lane, Using Antibodies: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press (1999)などが挙げられる。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
Unless defined otherwise herein, scientific and technical terms used in connection with the present invention shall have the meanings that are commonly understood by those of ordinary skill in the art. Generally, the terms and terms used in connection with cell and tissue culture, molecular biology, immunology, microbiology, gene and protein and nucleic acid chemistry described herein, and their techniques are well known in the art. , Shall be used normally.
Also, unless stated otherwise, the methods and techniques of the invention are described in accordance with conventional methods well known in the art to the various general and more specialized areas cited and discussed herein. As described in the other references. Such documents include, for example, Sambrook et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 2nd ed., Cold Spring Harbor Laboratory Press (1989) and Sambrook et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 3rd ed., Cold Spring. Harbor Press (2001); Ausubel et al., Current Protocols in Molecular Biology, Greene Publishing Associates (supplement of 1992 and 2000); Ausubel et al., Short Protocols in Molecular Biology: A Compendium of Methods from Current Protocols in Molecular Biology- 4th Ed., Wiley & Sons (1999); Harlow and Lane, Antibodies: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press (1990); and Harlow and Lane, Using Antibodies: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press (1999), etc. Is mentioned.

本明細書中に記載された分析化学、合成有機化学ならびに医薬品化学および薬化学に関して用いられる用語、ならびにその実験手順および技術は、当該技術分野においてよく知られ、通常用いられているものである。標準的な技術を、化学合成、化学分析、薬剤の製造、製剤および送達、ならびに対象の処置に用いるものとする。   The terms used in analytical chemistry, synthetic organic chemistry and medicinal chemistry and medicinal chemistry as described herein, as well as their experimental procedures and techniques, are those well known and commonly used in the art. Standard techniques should be used for chemical syntheses, chemical analyses, drug manufacture, formulation and delivery, and treatment of subjects.

本明細書においては、別記のない限り、タンパク質の名称はアルファベット大文字またはカタカナで表記し、そのタンパク質をコードする遺伝子は、前記のアルファベット大文字またはカタカナで表記したものに「遺伝子」と付記するか、または前記のアルファベット大文字またはカタカナで表記したものに下線を付して表記するものとする。したがって、別記のない限り、例えば、単に「PRDM14」と表記した場合には、PRDM14(PR domain-containing protein 14)そのもの自体であるタンパク質を意味し、「PRDM14遺伝子」と表記した場合には、PRDM14をコードする遺伝子を意味し、また、「PRDM14」と表記した場合もPRDM14をコードする遺伝子を意味する。   In the present specification, unless otherwise specified, the name of a protein is represented by capital letters or katakana, and the gene encoding the protein is referred to as "gene" in the above capital letters or katakana. Alternatively, the above capital letters or katakana shall be underlined. Therefore, unless otherwise specified, for example, when simply described as “PRDM14”, it means a protein that is itself PRDM14 (PR domain-containing protein 14), and when described as “PRDM14 gene”, PRDM14 And the expression "PRDM14" also means the gene encoding PRDM14.

本発明において用いられるPRDM14は、PR domain-containing protein 14(別名PFM11またはMGC59730)と呼ばれる、PRドメインおよびジンクフィンガードメインを有するタンパク質であり、例として、配列番号1で表されるアミノ酸配列と同一もしくは実質的に同一のアミノ酸配列を含有するタンパク質が挙げられる。ここで、配列番号1で表されるアミノ酸配列と実質的に同一のアミノ酸配列としては、配列番号1で表されるアミノ酸配列と約70%以上、好ましくは約80%以上、より好ましくは約90%以上、さらに好ましくは約95%以上、最も好ましくは約98%以上の相同性を有するアミノ酸配列等を例示することができる。   PRDM14 used in the present invention is a protein having a PR domain and a zinc finger domain, which is called PR domain-containing protein 14 (also known as PFM11 or MGC59730), and is, for example, the same as the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 or Proteins containing substantially identical amino acid sequences are included. Here, the amino acid sequence substantially the same as the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 is about 70% or more, preferably about 80% or more, more preferably about 90% with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1. Examples thereof include amino acid sequences having a homology of not less than%, more preferably not less than about 95%, and most preferably not less than about 98%.

また、本発明において用いられるPRDM14遺伝子には、例えば、配列番号2で表される塩基配列を含有するDNA、または、配列番号2で表される塩基配列とストリンジェントな条件下で特異的にハイブリダイズする塩基配列を含有し、かつ前記の配列番号1で表されるアミノ酸配列を含有するタンパク質と実質的に同等の性質を有するタンパク質をコードするDNAなどが含まれる。ここで、配列番号2で表される塩基配列とストリンジェントな条件下で特異的にハイブリダイズする塩基配列を含有するDNAとしては、例えば配列番号2で表される塩基配列と約60%以上、好ましくは約70%以上、より好ましくは約80%以上、さらに好ましくは約90%以上、特に好ましくは約95%以上、最も好ましくは約98%以上の相同性を有する塩基配列を含有するDNA等を用いることができる。ここで、「ストリンジェントな条件」とは、通常、42℃、2×SSCおよび0.1%SDSの条件であり、好ましくは、65℃、0.1×SSCおよび0.1%SDSの条件である。   Further, the PRDM14 gene used in the present invention is, for example, a DNA containing the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 2, or a hybrid specifically with the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 2 under stringent conditions. A DNA encoding a protein containing a soybean base sequence and having substantially the same properties as the protein containing the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 is included. Here, as the DNA containing the nucleotide sequence specifically hybridized with the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 2 under stringent conditions, for example, about 60% or more of the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 2, DNA containing a nucleotide sequence having a homology of preferably about 70% or more, more preferably about 80% or more, further preferably about 90% or more, particularly preferably about 95% or more, and most preferably about 98% or more. Can be used. Here, “stringent conditions” are usually conditions of 42 ° C., 2 × SSC and 0.1% SDS, preferably 65 ° C., 0.1 × SSC and 0.1% SDS. Is.

また、本明細書において、「がん」という用語を「癌腫」に限らない「悪性腫瘍」という意味でも使用する。
なお、異種動物間はもちろんのこと、同種動物間でも、多型、アイソフォーム等によってPRDM14遺伝子の塩基配列に相違が見られる場合があるが、塩基配列が相違する場合であってもPRDM14をコードする限り、PRDM14遺伝子に含まれる。
In the present specification, the term “cancer” is also used as a “malignant tumor”, which is not limited to “carcinoma”.
Although there may be differences in the nucleotide sequences of the PRDM14 gene due to polymorphisms, isoforms, etc., not only between different animals but also between the same animals, even if the nucleotide sequences differ, it is possible to encode PRDM14. As long as it is included in the PRDM14 gene.

本発明は、PRDM14遺伝子の発現により、がん幹細胞を対象から検出するための分子マーカーに関する。本発明の分子マーカーは、肺がん細胞、乳がん細胞、大腸がん細胞、膵がん細胞など、複数のがん幹細胞に共通して用いることができるので、汎用性のあるがん幹細胞の分子マーカーとして極めて有効である。また、PRDM14遺伝子の発現により、がん組織の状態が、転移・再発誘発され易い状態であるか否かの悪性度を判定するマーカー、または、抗癌剤治療による予後を予測する予後予測マーカーとしても用いることができる。あるいは、抗癌剤治療において、PRDM14遺伝子の発現の上昇を指標として、一つの抗癌剤から他の抗癌剤へと切り替えるタイミングを判断するマーカーとして用いてもよい。   The present invention relates to a molecular marker for detecting cancer stem cells from a subject by expressing the PRDM14 gene. Since the molecular marker of the present invention can be commonly used for a plurality of cancer stem cells such as lung cancer cells, breast cancer cells, colon cancer cells, and pancreatic cancer cells, it can be used as a versatile cancer stem cell molecular marker. It is extremely effective. In addition, it is also used as a marker for determining the malignancy of the cancer tissue state by the expression of the PRDM14 gene, whether it is a state in which metastasis or recurrence is likely to be induced, or a prognostic marker for predicting the prognosis by anticancer drug treatment. be able to. Alternatively, in the anticancer drug treatment, it may be used as a marker for judging the timing of switching from one anticancer drug to another anticancer drug, using an increase in the expression of PRDM14 gene as an index.

本発明において「遺伝子の発現」とは、該遺伝子の転写を起点とし、翻訳まで包含する一連の生体反応をいう。PRDM14をコードするmRNAの発現量の定量にあたっては、公知の技術、例えば、ハイブリダイゼーション技術(ノーザンハイブリダイゼーション法、ドットハイブリダイゼーション法、RNaseプロテクションアッセイ、cDNAマイクロアレイ等)、遺伝子増幅技術(逆転写ポリメラーゼ連鎖反応(RT−PCR)(competitive RT−PCR、リアルタイムPCR等を含む))等を利用することができる。ハイブリダイゼーション技術を用いる場合には、PRDM14をコードするポリヌクレオチドまたはその一部にハイブリダイズし得るオリゴヌクレオチドもしくはポリヌクレオチドをプローブとして利用することができ、遺伝子増幅技術を用いる場合には、当該オリゴヌクレオチドまたはポリヌクレオチドをプライマーとして利用することができる。「PRDM14をコードするポリヌクレオチドまたはその一部」としては、DNAおよびRNAの両者が含まれ、例えば、mRNA、cDNA、cRNA等が含まれる。したがって、オリゴヌクレオチドまたはポリヌクレオチドを構成するヌクレオチドは、デオキシリボヌクレオチドおよびリボヌクレオチドのいずれであってもよい。本発明におけるPRDM14をコードするmRNAの発現量の定量にあたっては、用いられるオリゴヌクレオチドの塩基長は、特に限定されないが、通常15〜100塩基、好ましくは17〜35塩基であり、また、用いられるポリヌクレオチドの塩基長は特に限定されないが、通常50〜1000塩基、好ましくは150〜500塩基である。   In the present invention, “expression of a gene” refers to a series of biological reactions that start from the transcription of the gene and include translation. For quantifying the expression level of mRNA encoding PRDM14, known techniques such as hybridization techniques (Northern hybridization method, dot hybridization method, RNase protection assay, cDNA microarray, etc.), gene amplification technology (reverse transcription polymerase chain reaction) are used. A reaction (RT-PCR) (including competitive RT-PCR, real-time PCR, etc.) and the like can be used. When a hybridization technique is used, an oligonucleotide or a polynucleotide capable of hybridizing to a polynucleotide encoding PRDM14 or a part thereof can be used as a probe, and when a gene amplification technique is used, the oligonucleotide can be used. Alternatively, the polynucleotide can be used as a primer. The “polynucleotide encoding PRDM14 or a part thereof” includes both DNA and RNA, and includes, for example, mRNA, cDNA, cRNA and the like. Therefore, the nucleotides constituting the oligonucleotide or polynucleotide may be either deoxyribonucleotides or ribonucleotides. In quantifying the expression amount of mRNA encoding PRDM14 in the present invention, the base length of the oligonucleotide used is not particularly limited, but is usually 15 to 100 bases, preferably 17 to 35 bases. The base length of the nucleotide is not particularly limited, but is usually 50 to 1000 bases, preferably 150 to 500 bases.

また、本発明における「遺伝子の発現」には、PRDM14の発現に伴い発現が誘導される液性因子をも含めることができる。これら液性因子を介してPRDM14の発現を測定することもできる。ここでPRDM14の発現を間接的に検知・測定できる液性因子としては、CCL5、GRO(Growth Related Oncogene、またはCXCL1、2、3)、可溶化CD40Lなどが含まれる。これら液性因子は、PRDM14の発現を検出する、すなわち、がん幹細胞が誘導されている状態を検出する「血清マーカー」としても使用することができる。   The “gene expression” according to the present invention can also include a humoral factor whose expression is induced by the expression of PRDM14. The expression of PRDM14 can also be measured via these humoral factors. The humoral factors that can indirectly detect and measure the expression of PRDM14 include CCL5, GRO (Growth Related Oncogene, or CXCL1, 2, 3), solubilized CD40L, and the like. These humoral factors can also be used as "serum markers" for detecting the expression of PRDM14, that is, for detecting the state in which cancer stem cells are induced.

PRDM14の発現量の定量にあたっては、公知の技術、公知のタンパク質解析技術、例えば、抗PRDM14抗体またはその断片を用いた抗原抗体反応に基づくウェスタンブロッティング法、ドットブロット法、免疫沈降法、ELISA、免疫組織化学染色法(IHC)等を利用することができる。「遺伝子の発現が有意に高い」とは、mRNAの発現レベル(発現量)および/またはタンパク質を包含するポリペプチドの発現レベル(発現量)が、対照と比較して、統計学的に有意に高い(多い)か、あるいは、好ましくは少なくとも1.5倍、より好ましくは少なくとも2倍、さらに好ましくは少なくとも3倍、もっとも好ましくは少なくとも5倍高い(多い)ことをいう。PRDM14遺伝子の発現量は、組織や個体間で発現レベルが大きく変動しない遺伝子(例えば、β−アクチン遺伝子、GAPDH遺伝子等のハウスキーピング遺伝子)を内部標準遺伝子として、この内部標準遺伝子の発現量に基づいて補正することが好ましい。   In quantifying the expression level of PRDM14, known techniques and known protein analysis techniques, for example, Western blotting method based on antigen-antibody reaction using anti-PRDM14 antibody or a fragment thereof, dot blotting method, immunoprecipitation method, ELISA, immunization A histochemical staining method (IHC) or the like can be used. “Significantly high expression of a gene” means that the expression level of mRNA (expression level) and / or the expression level of a polypeptide including a protein (expression level) is statistically significant as compared with a control. High (high), or preferably at least 1.5 times, more preferably at least 2 times, further preferably at least 3 times, most preferably at least 5 times higher (high). The expression level of the PRDM14 gene is based on the expression level of this internal standard gene with a gene (for example, a housekeeping gene such as β-actin gene or GAPDH gene) whose expression level does not vary significantly between tissues or individuals as an internal standard gene. It is preferable to correct it.

「がん幹細胞」とは、がん細胞のうち幹細胞の性質を有する細胞をいう。幹細胞とは細胞分裂を経ても分化能を維持している細胞のことをいう。がん幹細胞は、ヘキスト蛍光色素(Hoechst33342)で染色し、フローサイトメトリーを利用してUVレーザー(波長約350nm)を励起光に用いて検出すると、サイドポピュレーション(Side Population)(SP)画分に濃縮される。SP画分とは、ヘキスト蛍光色素によって染色されるメインポピュレーション(Main Population)(MP)画分に対して、ABCトランスポーターなどを介して色素を細胞外に排出することで染色されない画分のことを指す。また、幹細胞はOct3/4、Nanog、SSEA1およびSSEA4などのマーカー分子により特定することもできる。一方、「正常細胞」とは、生体または組織の活動において、正常な機能を有する細胞のことを指す。正常細胞は、体性幹細胞を含んでもよいが、好ましくは成熟細胞である。   "Cancer stem cell" refers to a cell having the properties of a stem cell among cancer cells. Stem cells are cells that maintain their differentiation potential even after undergoing cell division. Cancer stem cells were stained with Hoechst fluorescent dye (Hoechst33342), and detected by using a UV laser (wavelength of about 350 nm) as excitation light by using flow cytometry. Side Population (SP) fraction Is concentrated to. The SP fraction is a fraction that is not stained by excreting the dye to the outside of the cell via the ABC transporter or the like with respect to the main population (MP) fraction that is stained by the Hoechst fluorescent dye. It means that. Stem cells can also be identified by marker molecules such as Oct3 / 4, Nanog, SSEA1 and SSEA4. On the other hand, the “normal cell” refers to a cell having a normal function in the activity of a living body or a tissue. Normal cells may include somatic stem cells, but are preferably mature cells.

本発明の分子マーカーは、好ましくはPRDM14遺伝子産物またはその断片を含み、より好ましくは該PRDM14遺伝子産物が、mRNAおよび/またはポリペプチドである。「遺伝子産物」とは、例えばmRNAや内在性ポリペプチド(さらにはタンパク質)など、遺伝子発現に伴う一連の生体反応によって生成される分子をいう。   The molecular marker of the present invention preferably contains a PRDM14 gene product or a fragment thereof, more preferably the PRDM14 gene product is mRNA and / or polypeptide. The “gene product” refers to a molecule produced by a series of biological reactions associated with gene expression, such as mRNA and endogenous polypeptide (further, protein).

「対象」は、好ましくは、任意の生物個体、好ましくは脊椎動物、より好ましくは哺乳動物、さらに好ましくはヒトの個体からの、乳房、肺、食道、胃、大腸、肝臓、膵臓、子宮頸、子宮内膜、卵巣、腎臓、前立腺、膀胱、精巣、甲状腺、副腎、リンパ節、血液およびリンパ液からなる群から選択される1種もしくは2種以上の細胞または組織由来の細胞集団である。前記「生物個体」は、健常であっても、何らかの疾患に罹患していてもよいものとするが、様々ながんに対する処置が企図される場合には、がんに罹患している生物個体または実験的に罹患させた生物個体、例えばマウス、ラット、スナネズミ、モルモットなどの齧歯類、ネコ、ピューマ、トラなどのネコ科動物、シカ、オオシカなどのシカ科動物等の他、ウサギ、イヌ、ミンク、ヒツジ、ヤギ、ウシ、ウマ、サル、ヒトなどであることが好ましい。
「がん」としては、これらの「対象」に由来するがんの中でも、好ましくは固形がん、より好ましくは乳がん、膵がんおよび腎がんからなる固形がん、または難治性のがん(乳がん、膵がん、胆道がん)が望ましい。
A "subject" is preferably a breast, lung, esophagus, stomach, large intestine, liver, pancreas, cervix, from any living individual, preferably a vertebrate, more preferably a mammal, even more preferably a human individual. A cell population derived from one or more cells or tissues selected from the group consisting of endometrium, ovary, kidney, prostate, bladder, testis, thyroid, adrenal gland, lymph node, blood and lymph. The "living individual" may be healthy or may be suffering from any disease, but when treatment for various cancers is intended, the living individual suffering from cancer is Or organisms affected experimentally, for example, rodents such as mice, rats, gerbils, guinea pigs, cats such as cats, pumas, tigers, deer, deer animals such as deer, rabbits, dogs, etc. , Mink, sheep, goat, cow, horse, monkey, human and the like are preferable.
As "cancer", among the cancers derived from these "subjects", preferably solid cancer, more preferably solid cancer consisting of breast cancer, pancreatic cancer and renal cancer, or refractory cancer. (Breast cancer, pancreatic cancer, biliary tract cancer) is preferable.

なお、本明細書において「発現している」とは、例えばRT−PCR、インシチュハイブリダイゼーション、免疫検定法、クロマトグラフィー法などの、当業者に知られた方法で遺伝子産物が確認できることをいう。また、「検出されない」とは、前記遺伝子産物の確認方法において遺伝子産物が確認できないことをいう。   In the present specification, "expressed" means that the gene product can be confirmed by a method known to those skilled in the art, such as RT-PCR, in situ hybridization, immunoassay, chromatography and the like. . In addition, “not detected” means that the gene product cannot be confirmed by the above method for confirming the gene product.

また、本発明は、前記対象において、前記分子マーカーを指標として、がん幹細胞の有無を判定するか、または、がんにおけるがん幹細胞誘導度を判定する方法にも関する。「判定」は、本発明の分子マーカーが検出された場合にがん幹細胞があると判定され、判定する対象には正常細胞および/またはがん幹細胞でないがん細胞も含まれてよい。また、「がんにおけるがん幹細胞誘導度の判定」は、例えば、図1−Cに示されるように、がんのステージ分類(臨床進行期分類)に沿ってPRDM14タンパク質の発現レベルが亢進するため、同一個体の同一組織または器官由来の対象における経時的変化ががん幹細胞誘導度に対応する。ただし、乳がんでは、がんのステージ分類に沿ってPRDM14タンパク質の発現レベルが亢進しない場合もあり、それは、乳がんが、がんの背景にある性質、すなわち、トリプルマーカーであるエストロゲンレセプター、プロゲステロンレセプター、HER2分子の組み合わせなどを基本に細分化されており、画一的に論じられないからである(生物学的背景が異なる集団)。また、それら分子と強い相関性がPRDM14にないことから、いままで既存の治療法が確立されていないトリプルネガティブ乳がん、他のカテゴリーとしても併用両方での生存率の改善が望めると推測される。一方、膵がんでは、がんのステージ分類と相関する。   The present invention also relates to a method of determining the presence or absence of cancer stem cells or determining the degree of cancer stem cell induction in cancer in the subject using the molecular marker as an index. The “determination” is determined to include cancer stem cells when the molecular marker of the present invention is detected, and the subject to be determined may include normal cells and / or cancer cells that are not cancer stem cells. Further, in the “determination of the degree of induction of cancer stem cells in cancer”, for example, as shown in FIG. 1-C, the expression level of PRDM14 protein is increased along the stage classification (clinical progression stage classification) of cancer. Therefore, the change over time in a subject derived from the same tissue or organ of the same individual corresponds to the degree of cancer stem cell induction. However, in breast cancer, the expression level of the PRDM14 protein may not be increased along the stage classification of cancer, which is due to the nature of breast cancer in the background of cancer, that is, estrogen receptor, progesterone receptor that is a triple marker, This is because they are subdivided on the basis of combinations of HER2 molecules and the like and cannot be discussed in a uniform manner (populations with different biological backgrounds). In addition, since PRDM14 has no strong correlation with these molecules, it is presumed that improvement in survival rate can be expected in both cases of triple negative breast cancer for which no existing treatment method has been established up to now, or in combination with other categories. On the other hand, in pancreatic cancer, it correlates with cancer staging.

判定は、インビボまたはインビトロでの判定であってもよい。本明細書において「インビトロでの判定」とは、生体から採取した組織または細胞を、例えば培養液など、生体外環境における生育を経た後に判定することをいう。それに対し「インビボでの判定」とは、生体内で直接判定すること、あるいは組織または細胞を生体から採取した後、すぐにもしくは固定化後に判定することをいう。組織または細胞の採取は、これに限定するものではないが例えば切開、細胞吸引、採血、採尿などで行う。判定をインビボで行う場合、当業者において公知のインビボ検出法を用いて行ってよい。インビボでの判定は、例えば血液検査、インサイチュハイブリダイゼーション、インサイチュPCR、免疫組織染色など、公知の検出法を用いて行ってよい。判定をインビトロで行う場合、これに限定するものではないが例えば免疫組織染色、RT−PCRなど、当業者間において公知のインビトロ検出法を用いて行ってよい。RT−PCRを行う場合、サイクル数は30〜35サイクルが好ましい。組織培養後の腫瘍組織での判定なども、インビトロでの判定に含まれる。   The determination may be an in vivo or in vitro determination. As used herein, the term “in vitro determination” refers to determination of a tissue or cell collected from a living body after it has grown in an in vitro environment such as a culture solution. On the other hand, the “in vivo determination” means a determination directly in a living body or a determination immediately after or after immobilization of a tissue or a cell from a living body. Tissues or cells are collected by, for example, but not limited to, incision, cell aspiration, blood collection, and urine collection. When making the determination in vivo, in vivo detection methods known to those skilled in the art may be used. The in vivo determination may be performed using a known detection method such as blood test, in situ hybridization, in situ PCR, immunohistostaining and the like. When the determination is performed in vitro, it may be performed using an in vitro detection method known to those skilled in the art, such as, but not limited to, immunohistological staining and RT-PCR. When performing RT-PCR, the number of cycles is preferably 30 to 35 cycles. In vitro determination also includes determination of tumor tissue after tissue culture.

本発明の判定方法は、分子マーカーが、PRDM14遺伝子産物またはその断片を含む場合、該遺伝子産物が、mRNAであり、該遺伝子産物をRT−PCR法により検出する工程を含むことが好ましく、その検出の際にはプローブやプライマーなどのmRNAに特異的に結合する試薬が用いられる。   When the molecular marker contains a PRDM14 gene product or a fragment thereof, the determination method of the present invention preferably includes a step of detecting the gene product by mRNA and detecting the gene product by an RT-PCR method. In this case, a reagent such as a probe or a primer that specifically binds to mRNA is used.

また、分子マーカーが、PRDM14遺伝子産物またはその断片を含む場合、PRDM14遺伝子産物が、ポリペプチドであり、該遺伝子産物を、該遺伝子産物と特異的に反応する試薬により検出する工程を含むことが好ましい。一方、分子マーカーが、液性因子を含む場合、該液性因子を、該液性因子と特異的に反応する試薬により検出する工程を含むことが好ましい。それらの検出の際には、抗体やリガンドなどのペプチドに特異的に結合する試薬が用いられる。例えば、抗体は、ポリクローナル抗体および/またはモノクローナル抗体が用いられ得る。   Further, when the molecular marker contains the PRDM14 gene product or a fragment thereof, it is preferable that the PRDM14 gene product is a polypeptide, and the step of detecting the gene product with a reagent that specifically reacts with the gene product is included. . On the other hand, when the molecular marker contains a humoral factor, it preferably includes a step of detecting the humoral factor with a reagent that specifically reacts with the humoral factor. For their detection, a reagent that specifically binds to a peptide such as an antibody or a ligand is used. For example, the antibody may be a polyclonal antibody and / or a monoclonal antibody.

本発明は、がん幹細胞の有無を判定するためのキットであって、少なくとも前記分子マーカーを検出するための試薬を含むキットに関する。「検出するための試薬」として、例えば、PRDM14遺伝子産物であるmRNAを検出するための、PRDM14遺伝子に相補的な塩基配列を有するプローブおよび/またはプライマーであっても、PRDM14遺伝子産物であるポリペプチドを検出するための抗体やリガンドであっても、液性因子であるポリペプチドを検出するための抗体であってもよい。「遺伝子に相補的な塩基配列を有するプローブおよび/またはプライマー」は、遺伝子配列の一部の配列に対して特異的に結合するように相補的な配列を有するDNAまたはRNAであって、例えば蛍光標識、放射線標識などで随意に標識されていてよい。その他、キットには、反応用緩衝液、反応促進剤など、その使用態様に適した付随的な試薬が含まれ得る。   The present invention relates to a kit for determining the presence or absence of cancer stem cells, the kit including at least a reagent for detecting the molecular marker. As a "reagent for detecting", for example, a probe and / or primer having a base sequence complementary to the PRDM14 gene for detecting mRNA which is a product of the PRDM14 gene is a polypeptide which is a product of the PRDM14 gene. The antibody may be an antibody or a ligand for detecting the protein, or an antibody for detecting a polypeptide that is a humoral factor. The "probe and / or primer having a base sequence complementary to a gene" is a DNA or RNA having a complementary sequence so as to specifically bind to a partial sequence of the gene sequence, for example, fluorescent light. It may be optionally labeled with a label, a radiation label, or the like. In addition, the kit may include ancillary reagents suitable for the mode of use, such as a reaction buffer and a reaction accelerator.

前記キットを用いてがん幹細胞の検出またはがん幹細胞の誘導を検出することにより、判対象ががんであるか否か、またはがんである場合その予後・経年後再発リスクおよびがんにおけるがん幹細胞誘導度の判定を判定する方法も本発明に包含される。   By detecting the detection of cancer stem cells or the induction of cancer stem cells using the kit, whether the target is cancer, or if it is cancer, its prognosis / year-old recurrence risk and cancer in cancer A method for determining the degree of stem cell induction is also included in the present invention.

本発明はまた、がん幹細胞において、PRDM14遺伝子の発現を抑制するために用いられる核酸であって、PRDM14遺伝子のmRNAへの転写やmRNAからタンパク質への翻訳といった過程において阻害作用を発揮する核酸が含まれ、例えば、配列番号1で表されるアミノ酸配列と同一もしくは実質的に同一のアミノ酸配列を含有するタンパク質もしくはその一部であるペプチドをコードするポリヌクレオチドの発現を阻害する核酸を挙げることができる。ここで、前記「配列番号1で表されるアミノ酸配列と同一もしくは実質的に同一のアミノ酸配列を含有するタンパク質もしくはその一部であるペプチドをコードするポリヌクレオチド」はDNAであってもRNAであってもよい。   The present invention also relates to a nucleic acid used for suppressing the expression of PRDM14 gene in cancer stem cells, which nucleic acid exerts an inhibitory action in the process of transcription of PRDM14 gene into mRNA or translation of mRNA into protein. Examples include nucleic acids that inhibit the expression of a polynucleotide that encodes a protein or a peptide that is a part thereof that contains the same or substantially the same amino acid sequence as the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1. it can. Here, the "polynucleotide encoding a protein or a peptide which is a part thereof" containing the same or substantially the same amino acid sequence as the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 may be DNA or RNA. May be.

かかる核酸は、好ましくはアンチセンス、siRNAおよびshRNAからなる群から選択される1種または2種以上である。siRNAは、配列番号1で表されるアミノ酸配列と同一もしくは実質的に同一のアミノ酸配列を有するタンパク質もしくはその一部であるペプチドをコードするポリヌクレオチドRNA(例えば、PRDM14のmRNA)からの連続する18〜28ヌクレオチドのセンス鎖配列とその相補的配列であるアンチセンス鎖配列とを含むものであることが好ましく、さらに、前記ポリヌクレオチドRNAからの連続する19〜24ヌクレオチドのセンス鎖配列とその相補的配列であるアンチセンス鎖配列とを含むものであることが特に好ましい。好適なsiRNA配列の選択には、公知の知識を使用することができる(例えば、Dykxhoorn D.M.et al., Nature Rev. Mol. Cell Biol. 4; 457-67 (2003); Khvorova A et al., Cell, 115: 209-16 (2003)等を参照)。   Such nucleic acid is preferably one or more selected from the group consisting of antisense, siRNA and shRNA. siRNA is a contiguous 18 sequence of a polynucleotide RNA (for example, mRNA of PRDM14) that encodes a protein having the same or substantially the same amino acid sequence as SEQ ID NO: 1 or a peptide that is a part thereof. It is preferable to include a sense strand sequence of .about.28 nucleotides and an antisense strand sequence which is a complementary sequence thereof, and further comprising a sense strand sequence of 19 to 24 nucleotides continuous from the polynucleotide RNA and a complementary sequence thereof. It is particularly preferable that it contains a certain antisense strand sequence. Known knowledge can be used to select suitable siRNA sequences (eg, Dykxhoorn DM et al., Nature Rev. Mol. Cell Biol. 4; 457-67 (2003); Khvorova A et al., Cell, 115: 209-16 (2003)).

本発明における好ましいsiRNA配列の例を以下の表2に示す。
Examples of preferred siRNA sequences in the present invention are shown in Table 2 below.

本発明ではさらに、選択されたsiRNA配列は、標的mRNAの切断を可能にする限り、その配列に1〜3個、好ましくは1〜2個までのヌクレオチドの欠失、置換もしくは付加を含むように変異していてもよい。変異は、中央から3’側での変異は失活の原因となりやすいので、5’側にあるのが好ましい。なお、選択されたsiRNAは、臨床使用の際にいわゆるoff-target効果(使用したsiRNAに部分的に相同性を有する標的遺伝子以外の遺伝子の発現を抑制する効果)を示さないものであることが好ましい。したがって、off-target効果を避けるために、候補siRNAについて、予めジーンチップなどを利用して交差反応がないことを確認しておくことが望ましい。   The present invention further contemplates that the selected siRNA sequences include deletions, substitutions or additions of 1-3, preferably 1-2, nucleotides in the sequence so long as they allow cleavage of the target mRNA. It may be mutated. The mutation is preferably located on the 5'side, since the mutation on the 3'side from the center tends to cause inactivation. It should be noted that the selected siRNA is one that does not show a so-called off-target effect (the effect of suppressing the expression of a gene other than the target gene partially homologous to the used siRNA) during clinical use. preferable. Therefore, in order to avoid the off-target effect, it is desirable to confirm in advance that there is no cross-reactivity for the candidate siRNA by using a gene chip or the like.

本発明において用いることができるshRNAは、センス鎖配列およびそれに対するアンチセンス鎖配列との間を共有結合によって結合する一本鎖ループ配列を含むものであり、細胞内RNaseであるDicerによってプロセシングされてsiRNAが形成されるRNAである。siRNAをコードするヘアピン型DNAの3’末端には、転写停止シグナル配列として、あるいはオーバーハングのために、1〜6個、好ましくは1〜5個のTからなるポリT配列、たとえば4個もしくは5個のTからなるTTTTまたはTTTTTが連結される。ベクターDNAから転写されたsiRNA前駆体としてのshRNAは、そのアンチセンス鎖の3’末端に2〜4個のUからなるオーバーハングを有することが望ましく、オーバーハングの存在によって、センスRNAおよびアンチセンスRNAはヌクレアーゼによる分解に対して安定性を増すことができる。本発明においては、前記一本鎖ループ配列は、公知のループ配列を適宜使用することが可能である。   The shRNA that can be used in the present invention contains a single-stranded loop sequence that covalently binds between a sense strand sequence and an antisense strand sequence thereto, and is processed by the intracellular RNase Dicer. siRNA is RNA that is formed. At the 3 ′ end of the hairpin-type DNA encoding siRNA, a poly T sequence consisting of 1 to 6, preferably 1 to 5 Ts, for example, 4 or as a transcription termination signal sequence or due to overhang. TTTTs or TTTTTTs composed of 5 Ts are connected. The shRNA as a siRNA precursor transcribed from the vector DNA desirably has an overhang consisting of 2 to 4 Us at the 3 ′ end of its antisense strand. Due to the presence of the overhang, sense RNA and antisense RNA can have increased stability against degradation by nucleases. In the present invention, a known loop sequence can be appropriately used as the single-stranded loop sequence.

本発明における他のsiRNAの態様は、タンデム型DNAから形成されるものであり、これは前記センス鎖をコードするDNA配列と前記アンチセンス鎖をコードするDNA配列とを5’→3’方向に連続して含み、各鎖の5’末端にプロモーターが、また各鎖の3’末端にポリT配列が夫々連結された配列からなり、細胞内で転写後、同時に生成したセンスRNAとアンチセンスRNAとが一緒にハイブリダイズしてsiRNAを形成する。ポリT配列は、上記と同様に、転写停止シグナル配列としての1〜5個、特に4〜5個のTからなることが好ましい。また、ヘアピン型と同様に、生成するsiRNAは、センスおよび/またはアンチセンス鎖の3’末端に2〜4個のUからなるオーバーハングを有していてもよい。   Another embodiment of siRNA in the present invention is formed from tandem DNA, which comprises a DNA sequence encoding the sense strand and a DNA sequence encoding the antisense strand in the 5 ′ → 3 ′ direction. Sense RNA and antisense RNA, which are consecutively contained, and which consist of a sequence in which a promoter is linked to the 5'end of each chain and a poly-T sequence is linked to the 3'end of each chain, and which are produced simultaneously after transcription in cells. And hybridize together to form siRNA. It is preferable that the poly T sequence is composed of 1 to 5, and especially 4 to 5 Ts as a transcription termination signal sequence, as in the above. Further, similarly to the hairpin type, the generated siRNA may have an overhang composed of 2 to 4 U at the 3'end of the sense and / or antisense strand.

また、PRDM14遺伝子の発現を特異的に阻害するアンチセンスDNAは、例えば、適当なプロモーター配列の下流に組み込んでアンチセンスRNA発現ベクターとして対象に投与することが可能である。さらにまた、PRDM14遺伝子の発現を特異的に阻害するアンチセンスRNA発現ベクター、siRNA発現ベクター、shRNA発現ベクターを作製し、これらのベクターを対象に投与することができる。すなわち、本発明において、PRDM14遺伝子の発現を特異的に阻害するアンチセンスRNA、siRNAもしくはshRNAをコードするDNAは、発現ベクター中に組み込まれ、適当なプロモーターの調節下でPRDM14遺伝子の発現を特異的に阻害するRNAに転写される。本発明で使用される発現ベクターには、プラスミドベクターおよびウイルスベクターが含まれる。   In addition, antisense DNA that specifically inhibits the expression of PRDM14 gene can be integrated into the downstream of an appropriate promoter sequence and administered to a subject as an antisense RNA expression vector. Furthermore, an antisense RNA expression vector, siRNA expression vector, or shRNA expression vector that specifically inhibits the expression of PRDM14 gene can be prepared, and these vectors can be administered to a subject. That is, in the present invention, a DNA encoding an antisense RNA, siRNA or shRNA that specifically inhibits the expression of the PRDM14 gene is incorporated into an expression vector, and the expression of the PRDM14 gene is specifically regulated under the control of an appropriate promoter. Is transcribed into RNA that inhibits. Expression vectors used in the present invention include plasmid vectors and viral vectors.

プラスミドベクターは、既知の方法を用いて調製することができ、また、市販のベクター、例えば、psiHIV−U6(PRDM14遺伝子に対するレンチウイルスshRNA発現ベクターのバックボーン;GeneCopoeia社)、pReceiver−Lv102(PRDM14遺伝子のレンチウイルス発現ベクターEX−W1089−Lv102のバックボーン;GeneCopoeia社)、piGENE(登録商標)U6ベクター、piGENE(登録商標)H1ベクター、piGENE(登録商標)tRNAベクター(タカラバイオ株式会社)等を利用することもできる(Brummelkamp T.R.et al., Science, 296:550-3, 2002; Lee N.S.et al., Nature Biotechnology, 20: 500-5, 2002; M.Miyagishi et al., Nature Biotechnology, 20: 497-500, 2002; Paul C.P.et al., Nature Biotechnology, 20: 505-8, 2002; 多比良和誠ら編, RNAi実験プロトコール, 羊土社, 2003年等参照)。   A plasmid vector can be prepared using a known method, and a commercially available vector, for example, psiHIV-U6 (backbone of a lentivirus shRNA expression vector for PRDM14 gene; GeneCopoea), pReceiver-Lv102 (PRDM14 gene). Backbone of lentivirus expression vector EX-W1089-Lv102; GeneCopoea), piGENE (registered trademark) U6 vector, piGENE (registered trademark) H1 vector, piGENE (registered trademark) tRNA vector (Takara Bio Inc.), etc. (Brummelkamp TR et al., Science, 296: 550-3, 2002; Lee NSet al., Nature Biotechnology, 20: 500-5, 2002; M. Miyagishi et al., Nature Biotechnology, 20: 497- 500, 2002; Paul CPet al., Nature Biotechnolog y, 20: 505-8, 2002; edited by Yoshinori Tahi et al., RNAi experiment protocol, Yodosha, 2003, etc.).

プラスミドベクターは一般に、本発明のアンチセンスRNA、siRNA、shRNAをコードするDNA配列およびプロモーターの他に、薬剤耐性遺伝子、転写停止配列、制限酵素切断部位、複製開始点などを含むことができる。   In general, a plasmid vector can contain a drug resistance gene, a transcription termination sequence, a restriction enzyme cleavage site, a replication origin, etc., in addition to a DNA sequence and a promoter encoding the antisense RNA, siRNA, shRNA of the present invention.

また、ウイルスベクターとしては、例えば、アデノウイルスベクター、アデノ随伴ウイルスベクター、レンチウイルスベクター、レトロウイルスベクター、ヘルペスウイルスベクターなどを使用することができる。ウイルスベクターは、自己複製能を欠損するように改変されているものであることが好ましい。ウイルスベクターの作製方法は、当業者に既知である。上記ウイルスベクターは、患部にベクターを直接注入し細胞に感染させることによって細胞内に遺伝子導入することができる。   Further, as the viral vector, for example, an adenovirus vector, an adeno-associated virus vector, a lentivirus vector, a retrovirus vector, a herpesvirus vector, etc. can be used. The viral vector is preferably modified so that it lacks the self-replicating ability. Methods for producing viral vectors are known to those skilled in the art. The above viral vector can be introduced into cells by directly injecting the vector into the affected area and infecting the cells.

本発明は、前記核酸を含む医薬組成物にも関する。本発明の医薬組成物は、好ましくはさらに抗がん剤やがんワクチンを含み、必要に応じて、例えば抗腫瘍作用を有する薬剤、補助剤、薬学的に許容し得る担体(例えば、賦形剤、結合剤、崩壊剤、滑沢剤、安定剤、防腐剤、pH調整剤、矯味矯臭剤、希釈剤、注射剤用溶剤等)などを適宜含むことができる。かかる医薬組成物は、好ましくはがん治療用またはがん予防用である。また、本発明の医薬組成物は、特異的に標的組織へ送達させることを可能にする標識やナノカプセル等を含有してもよい。   The present invention also relates to pharmaceutical compositions containing the nucleic acids. The pharmaceutical composition of the present invention preferably further contains an anticancer drug or a cancer vaccine, and if necessary, for example, a drug having an antitumor effect, an adjuvant, a pharmaceutically acceptable carrier (for example, Agents, binders, disintegrants, lubricants, stabilizers, preservatives, pH adjusters, flavoring agents, diluents, solvents for injections, etc.) and the like. Such a pharmaceutical composition is preferably for treating cancer or preventing cancer. In addition, the pharmaceutical composition of the present invention may contain a label, a nanocapsule, or the like that enables specific delivery to a target tissue.

「抗がん剤」としては、各種がんの治療に有効な公知の抗がん剤、例えば、アドリアマイシン(ADR)、ゲムシタビン(GEM)、フルオロウラシル、タモキシフェン、アナストロゾール、アクラルビシン、ドキソルビシン(DOC)、テガフール、シクロホスファミド、イリノテカン、シタラビン、パクリタキセル、ドセタキセル、エピルビシン、カルボプラチン、シスプラチン(CDDP)、チオテパ、またはこれらの医薬上許容される塩などが挙げられる。   As the "anticancer agent", a known anticancer agent effective for treating various cancers, for example, adriamycin (ADR), gemcitabine (GEM), fluorouracil, tamoxifen, anastrozole, aclarubicin, doxorubicin (DOC) , Tegafur, cyclophosphamide, irinotecan, cytarabine, paclitaxel, docetaxel, epirubicin, carboplatin, cisplatin (CDDP), thiotepa, or pharmaceutically acceptable salts thereof.

本発明の医薬組成物の投与経路としては、例えば、経口投与、非経口投与(例えば、静脈内投与、動脈内投与、皮下投与、筋肉内投与、腹腔内投与、局所投与等)が挙げられ、投与剤形としては、噴霧剤、カプセル剤、錠剤、顆粒剤、シロップ剤、乳剤、座剤、注射剤、懸濁剤等が例示される。例えば、局所投与の場合、外科手術にて患部を露出し、癌組織に注射器等の手段で本発明の治療薬を直接投与することができ、また、非局所投与の場合、至適なDDS剤を使用することで簡便な静脈投与の経路により(腫瘍栄養血管内投与により)行うことができる。好ましい投与経路は、静脈投与および局所投与である。   Examples of the administration route of the pharmaceutical composition of the present invention include oral administration and parenteral administration (for example, intravenous administration, intraarterial administration, subcutaneous administration, intramuscular administration, intraperitoneal administration, local administration, etc.), Examples of dosage forms include sprays, capsules, tablets, granules, syrups, emulsions, suppositories, injections and suspensions. For example, in the case of local administration, the affected part can be exposed by surgery and the therapeutic agent of the present invention can be directly administered to the cancer tissue by means of a syringe or the like, and in the case of non-local administration, an optimal DDS agent Can be performed by a simple route of intravenous administration (by intratumoral administration of tumor feeding). The preferred routes of administration are intravenous and topical.

投与量および投与回数は、目的とする作用効果、投与方法、治療期間、生物個体の年齢、体重、性別等により異なるが、PRDM14遺伝子に対するアンチセンスDNA、アンチセンスRNA、siRNA、shRNAまたはこれらを発現するベクターを利用する場合の投与量は、生物個体がヒトである場合には成人1日当たり通常0.01mg/kg〜1g/kg、好ましくは0.1mg/kg〜500mg/kgの範囲から適宜選択でき、投与回数は、1日1回から数回の範囲から適宜選択できる。但し、投与量は、種々の条件により変動し得るため、上記範囲に限定されない。   Although the dose and the number of administrations vary depending on the intended action and effect, administration method, treatment period, age, weight, sex, etc. of an individual organism, expression of antisense DNA, antisense RNA, siRNA, shRNA against PRDM14 gene or these is expressed. When the vector is used, the dose is appropriately selected from the range of usually 0.01 mg / kg to 1 g / kg, preferably 0.1 mg / kg to 500 mg / kg per day for an adult when the living individual is a human. The number of administrations can be appropriately selected from the range of once to several times a day. However, the dose is not limited to the above range because it may vary depending on various conditions.

さらに、本発明は、前記核酸を使用して、がん幹細胞の機能を阻害する方法に関する。本発明の分子マーカーとしても機能する核酸は、がん幹細胞に特異的に発現するmRNAの一部または全部と相補的な配列を有し、その発現を抑制することで、がん幹細胞の有する機能を抑制することができると考えられる。よって、本発明の分子マーカーとして機能するDNAの発現を抑制するための核酸もまた、本発明に含まれる。   Furthermore, the present invention relates to a method of inhibiting the function of cancer stem cells using the nucleic acid. Nucleic acid that also functions as a molecular marker of the present invention has a sequence complementary to a part or all of mRNA specifically expressed in cancer stem cells, and suppresses the expression, thereby having the function of cancer stem cells. It is thought that this can be suppressed. Therefore, a nucleic acid for suppressing the expression of DNA that functions as the molecular marker of the present invention is also included in the present invention.

発現を抑制する方法としては、これらに限定されるものではないが、例えばRNAi、リプレッサーの発現などが挙げられる。核酸は、DNAの発現を抑制するのに十分な塩基数があれば、いかなる長さであってもよい。   Methods for suppressing the expression include, but are not limited to, for example, expression of RNAi and repressor. The nucleic acid may have any length as long as it has a sufficient number of bases to suppress the expression of DNA.

核酸は、DNA、RNAの他に、核酸アナログであってもよいが、汎用性などの観点から、好ましくはDNAおよび/またはRNAである。
本発明の分子マーカーとして機能するDNAの発現を抑制することによって、がん幹細胞を特異的におよび/または効率よく攻撃できる可能性を示唆する。すなわち、上記の核酸は遺伝子導入治療に応用できることが示唆される。
The nucleic acid may be a nucleic acid analog in addition to DNA and RNA, but is preferably DNA and / or RNA from the viewpoint of versatility and the like.
This suggests that cancer stem cells may be specifically and / or efficiently attacked by suppressing the expression of DNA that functions as the molecular marker of the present invention. That is, it is suggested that the above nucleic acid can be applied to gene transfer therapy.

PRDM14遺伝子の発現を特異的に阻害するアンチセンス、siRNAまたはshRNAを用いる場合、公知の方法によって製剤化し、生物個体に投与することができる。例えば、PRDM14遺伝子の発現を特異的に阻害するアンチセンスRNAまたはsiRNAは、標的組織に直接導入することが可能であり、このような場合には、それらを、例えば、リポフェクタミン(登録商標)、リポフェクチン(登録商標)およびセルフェクチン(登録商標)(Invitrogen)等のリポソームやイオンコンプレックス(特開2011-010549号公報、特開2010-233499号公報、WO2009/113645、WO2008/062909)などと複合体を形成させて注入することもできる。   When antisense, siRNA or shRNA that specifically inhibits the expression of PRDM14 gene is used, it can be formulated by a known method and administered to an individual organism. For example, antisense RNA or siRNA that specifically inhibits the expression of PRDM14 gene can be directly introduced into a target tissue, and in such a case, they can be introduced into, for example, Lipofectamine (registered trademark), Lipofectin. (R) and Cellfectin (R) (Invitrogen) and other liposomes and ion complexes (JP 2011-010549 JP, JP 2010-233499 JP, WO2009 / 113645, WO2008 / 062909) and the like to form a complex It can also be injected.

以下の実験例は本発明について、さらに具体的に説明するものであり、本発明の範囲を何ら限定するものではない。当業者として通常の知識および技術を有するものは、本発明の精神を逸脱しない範囲で、下記実験例で示された態様に多様な改変を行うことができるが、かかる改変された態様も本発明に含まれる。   The following experimental examples describe the present invention more specifically, and do not limit the scope of the present invention in any way. Those having ordinary knowledge and skills as those skilled in the art can make various modifications to the embodiments shown in the following experimental examples without departing from the spirit of the present invention. include.

<実施例1>遺伝子発現解析
(1)がん患者検体におけるPRDM14遺伝子の発現(図1−A)
PRDM14の悪性腫瘍における遺伝子発現プロファイルを調べるため、乳がん(正常組織:4、腫瘍組織:24)、肺がん(正常組織:4、腫瘍組織:19)、食道がん(正常組織:3、腫瘍組織:18)、胃がん(正常組織:5、腫瘍組織:14)、大腸がん(正常組織:7、腫瘍組織:13)、肝臓がん(正常組織:3、腫瘍組織:17)、膵臓がん(正常組織:5、腫瘍組織:17)、子宮頸部がん(正常組織:4、腫瘍組織:9)、子宮体部がん(正常組織:5、腫瘍組織:17)、卵巣がん(正常組織:3、腫瘍組織:21)、腎臓がん(正常組織:5、腫瘍組織:18)、前立腺がん(正常組織:5、腫瘍組織:21)、膀胱がん(正常組織:2、腫瘍組織:22)、精巣腫瘍(正常組織:6、腫瘍組織:19)、甲状腺がん(正常組織:3、腫瘍組織:18)、副腎がん(正常組織:5、腫瘍組織:10)、リンパ腫(正常組織:3、腫瘍組織:34)、から得た全RNAを抽出し、cDNAを合成し、サイバーグリーン(cybr green)法を用いた比較ΔCt(delta/delta Ct)法により、ViiA7リアルタイム(real-time)PCR解析装置(Lifetechnology)を用いてPRDM14遺伝子の発現を解析した。内部標準としてはβ−アクチン遺伝子を用いた。
<Example 1> Gene expression analysis (1) PRDM14 gene expression in cancer patient specimens (Fig. 1-A)
To investigate the gene expression profile of PRDM14 in malignant tumor, breast cancer (normal tissue: 4, tumor tissue: 24), lung cancer (normal tissue: 4, tumor tissue: 19), esophageal cancer (normal tissue: 3, tumor tissue: 18), gastric cancer (normal tissue: 5, tumor tissue: 14), colon cancer (normal tissue: 7, tumor tissue: 13), liver cancer (normal tissue: 3, tumor tissue: 17), pancreatic cancer ( Normal tissue: 5, tumor tissue: 17), cervical cancer (normal tissue: 4, tumor tissue: 9), uterine body cancer (normal tissue: 5, tumor tissue: 17), ovarian cancer (normal) Tissue: 3, tumor tissue: 21), kidney cancer (normal tissue: 5, tumor tissue: 18), prostate cancer (normal tissue: 5, tumor tissue: 21), bladder cancer (normal tissue: 2, tumor) Tissue: 22), testicular tumor (normal tissue: 6, tumor tissue: 19), thyroid cancer Normal RNA: 3, tumor tissue: 18), adrenal cancer (normal tissue: 5, tumor tissue: 10), lymphoma (normal tissue: 3, tumor tissue: 34), total RNA was extracted and cDNA was extracted. The PRDM14 gene was synthesized and analyzed for expression of the PRDM14 gene using a ViiA7 real-time PCR analyzer (Lifetechnology) by the comparative ΔCt (delta / delta Ct) method using the cyber green method. The β-actin gene was used as an internal standard.

乳がん、肺がん、食道がん、膵臓がん、子宮頸部がん、卵巣がん、腎がん、尿路系腫瘍、精巣腫瘍において、mRNAレベルで、PRDM14発現が上昇していた。特に、乳がん、肺がん、膵がん、卵巣がん、腎がん、膀胱がん、精巣腫瘍での上昇が顕著だった。これらの上昇が顕著だったがん組織において、PRDM14遺伝子の発現により、がん細胞ががん幹細胞に誘導される度合いも高いものと容易に推測されるものの、がん幹細胞はがん組織にわずかしか含まれていないため、正常部分、腫瘍部分での発現レベルが逆転しているがん組織があっても不思議なことではない。   PRDM14 expression was increased at the mRNA level in breast cancer, lung cancer, esophageal cancer, pancreatic cancer, cervical cancer, ovarian cancer, renal cancer, urinary system tumor, and testicular tumor. In particular, there was a marked increase in breast cancer, lung cancer, pancreatic cancer, ovarian cancer, kidney cancer, bladder cancer, and testicular tumor. In cancer tissues where these increases were remarkable, it is easily inferred that the degree of induction of cancer cells into cancer stem cells is high due to the expression of the PRDM14 gene. It is not strange that there is cancer tissue whose expression level is reversed in the normal part and the tumor part because it is contained only.

(2)乳がん患者検体におけるPRDM14遺伝子の発現(図1−B)
前記(1)とは別にPRDM14の乳がんにおける遺伝子発現プロファイルを調べるため、浸潤性乳がん177症例の乳がん組織、5症例の正常乳腺組織から得た全RNAを抽出し、cDNAを合成しサイバーグリーン法を用いた比較ΔCt法により、ViiA7リアルタイムPCR解析装置(Lifetechnology)を用いてPRDM14遺伝子の発現を解析した。内部標準としてはβ−アクチン遺伝子を用いた。
正常乳腺に比較して148/177症例の乳がんで発現の上昇を認めた。
また、図6に示すように、PRDM14陽性の乳がん症例は、PRDM14陰性の乳がん症例と比較して予後が不良であることがわかった。
(2) Expression of PRDM14 gene in breast cancer patient samples (Fig. 1-B)
In addition to (1) above, in order to examine the gene expression profile of PRDM14 in breast cancer, total RNA obtained from 177 cases of invasive breast cancer breast cancer tissue and 5 cases of normal mammary gland tissue was synthesized, cDNA was synthesized, and the cyber green method was used. By the comparative ΔCt method used, the expression of PRDM14 gene was analyzed using a ViiA7 real-time PCR analyzer (Lifetechnology). The β-actin gene was used as an internal standard.
Increased expression was observed in 148/177 cases of breast cancer compared to normal mammary gland.
Further, as shown in FIG. 6, it was found that the PRDM14-positive breast cancer cases have a poorer prognosis than the PRDM14-negative breast cancer cases.

[qRT−PCR反応に関して]
PRDM14およびβ−アクチンに対するプライマーは、いずれもOrigene社から購入し、夫々hPRDM14がOrigeneのHK205840、β−アクチンがOrigeneのHP204660、GAPDHがOrigeneのHP205798を使用した。
PCR反応は、cDNA5μL、2×Power SYBR(登録商標)PCR Master Mix (Life Technologies)12.5μL、プライマー(10μM)1μLおよび水6.5μLを含む合計25μLの溶液により、96℃5秒、60℃15秒、40サイクルで行った。実験結果は、β−アクチン遺伝子の発現量に対するPRDM14遺伝子の発現量の比(すなわち、PRDM14遺伝子の発現量/β−アクチン遺伝子の発現量)について、PRDM14遺伝子の発現を表した。
[Regarding qRT-PCR reaction]
The primers for PRDM14 and β-actin were both purchased from Origene, and hPRDM14 was Origene's HK205840, β-actin was Origene's HP204660, and GAPDH was Origene's HP205798.
The PCR reaction was performed at 96 ° C. for 5 seconds at 60 ° C. with a total of 25 μL of a solution containing 5 μl of cDNA, 12.5 μl of 2 × Power SYBR (registered trademark) PCR Master Mix (Life Technologies), 1 μl of primer (10 μM) and 6.5 μl of water. It was carried out for 15 seconds and 40 cycles. The experimental results showed the expression of PRDM14 gene with respect to the ratio of the expression amount of PRDM14 gene to the expression amount of β-actin gene (that is, the expression amount of PRDM14 gene / the expression amount of β-actin gene).

(3)腫瘍細胞株におけるPRDM14遺伝子の発現解析(図1−D(a)(b))
臨床症例で発現が亢進しており、また、がん幹細胞の関与が濃厚とされる乳がん、膵臓がんに由来する細胞株を用いてPRDM14遺伝子の発現解析を行った。乳がん細胞株であるBT474、BT549、MCF7、MDA−MB−231、MDA−MB−436、MDA−MB−468、HCC1937、SKBr−3およびT−47D、膵臓がん細胞株であるPK−1、Panc−1およびBxPC−3ならびに、乳腺細胞株(非腫瘍性)であるMCF10Aからも同様にして全RNAを抽出した。これらから得られた全RNAを用いて前記(1)(2)と同様にリアルタイムPCR法によりPRDM14の遺伝子発現を解析した。内部標準としてGAPDH遺伝子を用い、GAPDH遺伝子の発現量に対するPRDM14遺伝子の発現量の比(すなわち、PRDM14遺伝子の発現量/GAPDH遺伝子の発現量)により、各サンプルにおけるPRDM14遺伝子の発現を図1−D(a)(b)に示す(各サンプルにつき3回ずつ実験を行った)。
(3) Expression analysis of PRDM14 gene in tumor cell lines (Fig. 1-D (a) (b))
Expression analysis of the PRDM14 gene was performed using cell lines derived from breast cancer and pancreatic cancer, the expression of which is enhanced in clinical cases and the involvement of cancer stem cells is concentrated. Breast cancer cell lines BT474, BT549, MCF7, MDA-MB-231, MDA-MB-436, MDA-MB-468, HCC1937, SKBr-3 and T-47D, pancreatic cancer cell line PK-1, Total RNA was similarly extracted from Panc-1 and BxPC-3, and MCF10A which is a mammary gland cell line (non-neoplastic). Using the total RNAs obtained from these, the gene expression of PRDM14 was analyzed by the real-time PCR method as in the above (1) and (2). Using the GAPDH gene as an internal standard, the expression of the PRDM14 gene in each sample is shown in FIG. 1-D according to the ratio of the expression amount of the PRDM14 gene to the expression amount of the GAPDH gene (that is, the expression amount of the PRDM14 gene / the expression amount of the GAPDH gene). Shown in (a) and (b) (experiments were performed three times for each sample).

<実施例2>免疫染色法・ウェスタンブロット法によるPRDM14タンパク質の検出
日本人乳がん患者161人(ステージ(stage)0:20例、ステージI:42例、ステージII:50例、ステージIII:38例、ステージIV:11例)から得られた手術検体がん組織をホルマリンにより固定して定法によりパラフィン切片を作製し、また、膵臓がん患者より得られた手術検体(ステージII:9例、ステージIII:147例、ステージIV:13例)により作製されたTissue Microarray(Biomax US、Accumax)169検体分に対して、1次抗体として抗PRDM14抗体(ABGENT社、AP1214A、50倍)を用いて4℃で一晩インキュベーション後、2次抗体としてストレプトアビジン標識ヤギ抗ウサギ抗体(DAKO社)を用いてインキュベーションを行い、EnVision-Plus(DAKO社)を用いて免疫染色を行った。上記症例の正常部分の組織をコントロールに用いた。また、核染色はヘマトキシリンを用いて行った。
<Example 2> Detection of PRDM14 protein by immunostaining / western blotting 161 Japanese breast cancer patients (stage 0: 20 cases, stage I: 42 cases, stage II: 50 cases, stage III: 38 cases) , Stage IV: 11 cases) surgical specimen cancer tissue was fixed with formalin and paraffin sections were prepared by a conventional method, and surgical specimens obtained from pancreatic cancer patients (stage II: 9 cases, stage) III: 147 cases, stage IV: 13 cases), using 4 anti-PRDM14 antibodies (ABGENT, AP1214A, 50 times) as the primary antibody against 169 Tissue Microarray (Biomax US, Accumax) samples. After overnight incubation at ℃, goat anti-rabbit antibody labeled with streptavidin (DAKO) was used as the secondary antibody. Immunostaining was performed using EnVision-Plus (DAKO). The tissue of the normal part of the above case was used as a control. The nuclear staining was performed using hematoxylin.

結果を図1−Cに示す(倍率は400倍)。PRDM14遺伝子の発現が上昇している症例では、PRDM14の発現も上昇していることが確認され、遺伝子発現の増加によりタンパク質の発現増加が引き起こされている。
また、ウェスタンブロット法によりがん細胞株のPRDM14遺伝子産物の発現を確認した(図1−D(c))。SDS−PAGE後、5%BSAでブロッキングを行い、1次抗体として抗PRDM14抗体(ミリポア社、#AB4350、1000倍)を用いて4℃で一晩インキュベーション後、HRP標識2次抗体(抗ウサギ抗体:GE、NA9340-1ML)により定法に従い、PRDM14遺伝子産物の発現を検出した。
The results are shown in Fig. 1-C (magnification is 400 times). In the case where the expression of PRDM14 gene is increased, it was confirmed that the expression of PRDM14 was also increased, and the increase in gene expression caused the increase in protein expression.
Moreover, the expression of the PRDM14 gene product of the cancer cell line was confirmed by Western blotting (FIG. 1-D (c)). After SDS-PAGE, blocking was performed with 5% BSA, and after incubation overnight at 4 ° C. with an anti-PRDM14 antibody (Millipore, # AB4350, 1000 times) as a primary antibody, a HRP-labeled secondary antibody (anti-rabbit antibody) was used. : GE, NA9340-1ML) according to a standard method to detect the expression of PRDM14 gene product.

<実施例3>細胞増殖におけるPRDM14の関与
PRDM14のがん化における役割を明らかにする目的で、乳がん細胞株にPRDM14遺伝子を導入した場合の細胞増殖について検討した。
PRDM14遺伝子のレンチウイルス発現ベクターEX-W1089-Lv102(GeneCopoeia)を使用した。同ベクターを乳がん細胞株である発現が極めて低いMDA−MB−231細胞、中程度の発現のあるHCC1937細胞、発現の高いMCF7細胞、および、発現がない非がん細胞であるMCF10A細胞にレンチウイルス法により遺伝子導入し、コンストラクトが導入された細胞を薬剤マーカーPuromycinにより選別を行い、mRNAを前記リアルタイムPCR法で、タンパク発現をFLAGタグにて検出して導入を確認した(図1−F(a))。
<Example 3> Involvement of PRDM14 in cell proliferation In order to clarify the role of PRDM14 in carcinogenesis, cell proliferation when PRDM14 gene was introduced into a breast cancer cell line was examined.
The lentivirus expression vector EX-W1089-Lv102 (GeneCopoeia) of PRDM14 gene was used. The vector is a breast cancer cell line with extremely low expression of MDA-MB-231 cells, medium expression of HCC1937 cells, high expression of MCF7 cells, and non-expression non-cancerous cells of MCF10A cells. The cells into which the gene was introduced by the method and the construct was introduced were selected with the drug marker Puromycin, and mRNA was detected by the real-time PCR method, and the protein expression was detected by the FLAG tag to confirm the introduction (Fig. 1-F (a )).

また、同様に中程度の発現のあるHCC1937細胞、発現の高いMCF7細胞を対象にPRDM14遺伝子に対するレンチウイルスshRNA発現ベクター(psiHIV-U6)を導入し、コンストラクトが導入された細胞を薬剤マーカーPuromycinにより選別を行い、さらに、EGFPによりセルソーターであるFACS Aria(BD)により複数回ソーティングを行った。最終的にmRNAを前記リアルタイムPCR法(図1−F(c)(d))で、タンパク発現を前記ウェスタンブロット法(抗PRDM14抗体(ミリポア社、#AB4350))にて検出して遺伝子のノックダウン効率を確認した。使用したcntl sh、shRNA#1〜4は、いずれもGenecopoeia社製であり、配列等を下表に示す。
Similarly, lectin virus shRNA expression vector (psiHIV-U6) for PRDM14 gene was introduced into HCC1937 cells with moderate expression and MCF7 cells with high expression, and cells into which the construct had been introduced were selected by the drug marker Puromycin. Further, the cells were sorted by EGFP using a cell sorter FACS Aria (BD) multiple times. Finally, mRNA was detected by the real-time PCR method (FIG. 1-F (c) (d)) and protein expression was detected by the western blotting method (anti-PRDM14 antibody (Millipore, # AB4350)) to knock the gene. The down efficiency was confirmed. The cntl sh and shRNA # 1 to 4 used were all manufactured by Genecopoeia, and their sequences are shown in the table below.

遺伝子導入株を用いて、MTT法により細胞のバイアビリティ(viability)を測定し、さらに、コロニー形成能を解析した。定常発現株を培養皿へ細胞を播種し3週間後、細胞をメタノールにより固定して、ギムザ液にて染色し、コロニー数を測定した。コントロールとしてバックボーンとなっている発現ベクターのみを導入した細胞を用い、コロニー形成能を比較した。
結果を図2−A、図2−Jに示す。
Using the transgenic strain, the viability of the cells was measured by the MTT method, and the colony forming ability was analyzed. The cells were seeded on the culture dish with the constant expression strain, and after 3 weeks, the cells were fixed with methanol and stained with Giemsa solution, and the number of colonies was measured. As a control, cells into which only the backbone expression vector was introduced were used to compare the colony forming ability.
The results are shown in FIGS. 2-A and 2-J.

<実施例4>PRDM14を治療標的する上での乳がん細胞の増殖への影響
PRDM14の治療標的への応用が可能か否か詳細に解析するため、乳がん細胞株MDA−MB−231、HCC1937、MCF7をPRDM14遺伝子に対するsiRNAを導入して、抗腫瘍効果を呈するかどうか、さらに、抗癌剤の併用によるPRDM14遺伝子に対するsiRNAの作用を検討した。
<Example 4> Effect on proliferation of breast cancer cells in therapeutically targeting PRDM14 In order to analyze in detail whether PRDM14 can be applied to a therapeutic target, breast cancer cell lines MDA-MB-231, HCC1937, and MCF7. Was transfected with siRNA against PRDM14 gene to examine whether or not it exhibits an antitumor effect, and further examined the action of siRNA against PRDM14 gene in combination with an anticancer agent.

PRDM14遺伝子に対するsiRNAをインシリコのプログラムにより7種類選択し、それらの遺伝子発現抑制効果を上記3種の乳がん細胞にsiRNAで処理し、72時間後に定法に従い全RNAを抽出し、前記qRT−PCR法で検討したところ、それらの乳がん細胞で共通して効果を発揮した配列がsiRNA#2、siRNA#3、siRNA#5の3配列であった(図2−K)。
このうち、3−UTRの配列に対するsiRNA#5を除いた。これは、多くの腫瘍で3−UTR配列が短縮化される現象が知られており、内因性のmiRNAの作用を受けなくなることが報告されているためである。遺伝子のコード領域に対するsiRNA#2、siRNA#3を使用することとした(それらの配列を表2に示す)。なお、対照siRNAは、(株)RNAi製、「万能ネガコン」)を使用した。
Seven types of siRNAs against the PRDM14 gene were selected by an in silico program, their gene expression suppressing effects were treated with siRNAs in the above three types of breast cancer cells, and 72 hours later, total RNA was extracted according to a standard method, and the qRT-PCR method was used. As a result of examination, the sequences that exhibited common effects in these breast cancer cells were three sequences of siRNA # 2, siRNA # 3, and siRNA # 5 (Fig. 2-K).
Of these, siRNA # 5 for the 3-UTR sequence was excluded. This is because the phenomenon that the 3-UTR sequence is shortened in many tumors is known, and it has been reported that the tumor is not affected by the endogenous miRNA. It was decided to use siRNA # 2, siRNA # 3 for the coding region of the gene (their sequences are shown in Table 2). The control siRNA used was "Universal Negative" manufactured by RNAi Co., Ltd.).

がん細胞をプレートに播種する際にRNAiMAX試薬(Lifetechnologies)を用いて、リバーストランスフェクション(reverse transfection)法により、上記siRNA(5nM)を細胞に導入した。24時間後に培地を通常培地に交換し、72時間後、各種アッセイに供した。抗がん剤との併用においては、48時間後にシスプラチン(CDDP)(25μM)、アドリアマイシン(1μM)、ドセタキセル(0.5μM)となるように培地に添加し、72時間後、MTT法により細胞の生存率を測定した。結果を図2−Bに示す。   When the cancer cells were seeded on the plate, the above siRNA (5 nM) was introduced into the cells by the reverse transfection method using RNAiMAX reagent (Lifetechnologies). After 24 hours, the medium was replaced with a normal medium, and 72 hours later, the medium was subjected to various assays. When used in combination with an anticancer drug, cisplatin (CDDP) (25 μM), adriamycin (1 μM) and docetaxel (0.5 μM) were added to the medium after 48 hours, and 72 hours later, the cells were added by the MTT method. The survival rate was measured. The results are shown in Figure 2-B.

PRDM14遺伝子発現を低濃度のsiRNAにより一過性に発現を低下させた細胞株においては、コントロール細胞に比べ、細胞の生存率が低下した。さらに、一般的に培養細胞系に使用されるより低濃度の抗がん剤を短時間併用したところ、細胞の生存率が相乗的に低下した。したがって、PRDM14の発現は、抗癌剤感受性の低下に関与することが示唆される(図2−B)。   In the cell line in which the PRDM14 gene expression was transiently reduced by a low concentration of siRNA, the cell survival rate was lower than that of the control cell. Furthermore, when a low-concentration anticancer drug generally used in a cultured cell line was used for a short time, the cell viability was synergistically decreased. Therefore, it is suggested that the expression of PRDM14 is involved in the decrease in anticancer drug sensitivity (FIG. 2-B).

<実施例5>PRDM14を治療標的する上での膵臓がん細胞の増殖への影響
実施例4と同じ手法により、実施例1(3)で使用した3種類の膵臓がん細胞株を用いて同様の実験を行った。その際、予めゲムシタビン塩酸塩溶液によりおよそ半数の細胞が生存するゲムシタビン濃度を求めた。PRDM14に対するsiRNAを用い、PRDM14を過剰発現する3種類の膵臓がん細胞株においてPRDM14遺伝子のノックダウンを行い、ゲムシタビン塩酸塩溶液を併用する場合、夫々、終濃度が10μM、5μM、5μMとなるように添加した。この結果、乳がん細胞株で認められたのと同様に、PRDM14遺伝子発現を低濃度のsiRNAにより一過性に発現を低下させた細胞株においては、コントロール細胞に比べ、細胞の生存率が低下した。さらに、ゲムシタビン塩酸塩溶液を短時間併用したところ、細胞の生存率が相乗的に低下した。したがって、PRDM14の発現は、膵臓がん細胞においても抗癌剤感受性の低下に関与することが示唆される(図2−C)。
<Example 5> Effect on proliferation of pancreatic cancer cells in therapeutically targeting PRDM14 By the same method as in Example 4, three types of pancreatic cancer cell lines used in Example 1 (3) were used. Similar experiments were conducted. At that time, the concentration of gemcitabine at which approximately half of the cells survived was previously determined using a gemcitabine hydrochloride solution. When siRNA against PRDM14 was used to knockdown the PRDM14 gene in three types of pancreatic cancer cell lines that overexpress PRDM14, and when gemcitabine hydrochloride solution was used in combination, the final concentrations were 10 μM, 5 μM, and 5 μM, respectively. Was added to. As a result, as in the case of the breast cancer cell line, in the cell line in which the PRDM14 gene expression was transiently decreased by the low concentration of siRNA, the cell viability was decreased as compared with the control cell. . Furthermore, when gemcitabine hydrochloride solution was used together for a short time, the viability of cells was synergistically decreased. Therefore, it is suggested that the expression of PRDM14 is involved in the reduction of anticancer drug sensitivity in pancreatic cancer cells (FIG. 2-C).

<実施例6>がん細胞のSP画分の解析:
がん幹細胞は、ヘキスト蛍光色素(Hoechst33342)で染色し、フローサイトメトリーを利用してUVレーザー(波長約350nm)を励起光に用いて検出すると、Side Population(SP)画分に濃縮される。SP画分とは、ヘキスト蛍光色素によって染色されるMain Population(MP)画分に対して、ABCトランスポーターなどを介して色素を細胞外に排出することで染色されない画分のことをさす。
<Example 6> Analysis of SP fraction of cancer cells:
Cancer stem cells are stained with Hoechst fluorescent dye (Hoechst33342), and when detected by using a UV laser (wavelength of about 350 nm) as excitation light using flow cytometry, they are concentrated in Side Population (SP) fractions. The SP fraction refers to a fraction that is not stained by discharging the dye to the outside of the cell via the ABC transporter or the like with respect to the Main Population (MP) fraction stained with the Hoechst fluorescent dye.

(i)試薬の調製
培地は5%の抗ウシ胎児血清(FCS)入りDMEM培地を調整し、37℃に温めておいた。ベラパミルは50mMに調整し、5%FCS+DMEMで、5mMに希釈した。ヘキスト33342は5%FCS+DMEMで250μg/mLに調整した。
(I) Preparation of Reagent As a medium, a DMEM medium containing 5% anti-fetal calf serum (FCS) was prepared and warmed to 37 ° C. Verapamil was adjusted to 50 mM and diluted to 5 mM with 5% FCS + DMEM. Hoechst 33342 was adjusted to 250 μg / mL with 5% FCS + DMEM.

(ii)フローサイトメトリー(FACS)用の細胞の調製
細胞を4mLの5%FCS+DMEMで懸濁し、細胞数を数えた。さらに5%FCS+DMEMを加えて細胞濃度を1×10個/mlに調整し、ベラパミル(+)用に1mLをファルコンチューブに採取した。ベラパミル(+)用および残りの細胞(ベラパミル(−)用)を37℃で10分間、ウォーターバスでインキュベートした。インキュベート後、ベラパミル(+)用にはベラパミルの最終濃度が50μMになるようにベラパミル溶液を加え、その後ベラパミル(+)用およびベラパミル(−)用に、ヘキスト33342の最終濃度が2.5μM〜5.0μMとなるようにヘキスト33342溶液を加えた。
(Ii) Preparation of cells for flow cytometry (FACS) Cells were suspended in 4 mL of 5% FCS + DMEM and the number of cells was counted. Further, 5% FCS + DMEM was added to adjust the cell concentration to 1 × 10 6 cells / ml, and 1 mL was collected in a Falcon tube for verapamil (+). Verapamil (+) and the remaining cells (verapamil (-)) were incubated in a water bath at 37 ° C for 10 minutes. After the incubation, a verapamil solution was added to verapamil (+) so that the final concentration of verapamil was 50 μM, and then, for verapamil (+) and verapamil (−), the final concentration of Hoechst 33342 was 2.5 μM to 5 μM. Hoechst 33342 solution was added so as to have a concentration of 0.0 μM.

37℃で90分間振とうインキュベートし、すぐに氷上で冷却した。800rpm、4℃で3分間遠心分離して上清を取り除いた。1×PBS+5%FCS液で懸濁して、氷冷しておいたFACSチューブに移した。再び800rpm、4℃で3分間遠心分離して上清を取り除き、1×PBS+5%FCS液で懸濁した。再度、同様に遠心分離して上清を取り除き、1×PBS+5%FCSにEDTAを最終濃度2mMとなるように加えたもの500μLで懸濁した。ピペッティングし、FACS用セルストレイナーに通した。1mg/mLのプロピジウム・アイオダイド(PI)を0.5μL加え、流動速度を1000個/秒でFACSにかけた。   The plate was incubated with shaking at 37 ° C. for 90 minutes, and immediately cooled on ice. The supernatant was removed by centrifugation at 800 rpm and 4 ° C. for 3 minutes. The cells were suspended in 1 × PBS + 5% FCS solution and transferred to an ice-cooled FACS tube. The supernatant was removed again by centrifugation at 800 rpm and 4 ° C. for 3 minutes, and the cells were suspended in 1 × PBS + 5% FCS solution. The supernatant was removed by centrifugation again in the same manner, and suspended in 500 μL of IX PBS + 5% FCS to which EDTA was added so that the final concentration was 2 mM. It was pipetted and passed through a FACS cell strainer. 0.5 μL of 1 mg / mL propidium iodide (PI) was added and subjected to FACS at a flow rate of 1000 cells / sec.

(iii)フローサイトメトリー(FACS)
フローサイトメーターはBD FACS Aria(BD社製)を用いた。FACSの操作は取扱説明書にしたがって行った。最初にベラパミル(−)の細胞を流してSP画分の細胞が検出できるかを確認し、確認できたらSP画分にゲートをかけてベラパミル(+)の細胞を流してSP画分の細胞が消えているかを確認した。消えていればその画分の細胞はSP画分細胞であると断定し、その画分の細胞数、割合をFlowJoソフトウェア(トミーデジタルバイオロジー)で解析した。
(Iii) Flow cytometry (FACS)
As the flow cytometer, BD FACS Aria (manufactured by BD) was used. The operation of FACS was performed according to the instruction manual. First, verapamil (-) cells are flown to check whether the SP fraction cells can be detected. If confirmed, the SP fraction is gated and verapamil (+) cells are flown to sprinkle the SP fraction cells. I confirmed that it disappeared. If the cells disappeared, the cells in the fraction were determined to be SP fraction cells, and the number and ratio of cells in the fraction were analyzed by FlowJo software (Tomy Digital Biology).

PRDM14遺伝子のノックダウンによるSP画分を解析する目的で、前記siRNA#2、siRNA#3を乳がん細胞株MCF7、HCC1937細胞(図2−E)、実施例1(3)で用いた3種類の膵臓がん細胞株(図2−F)、さらに、腎臓がん細胞株CaKi−1細胞(図9)に導入してから72時間後に上記の方法でSP画分の解析を行った。それとは別に、前記方法で作製したPRDM14遺伝子の定常発現株、ならびにshRNAベクターで定常的に遺伝子発現を低下させた乳がん細胞でも同様に解析を施行した(図2−M)。図2−Lにおいて、レセルピンはSP画分を消失させるために使用した。   Three types of siRNA # 2 and siRNA # 3 used in breast cancer cell line MCF7, HCC1937 cells (FIG. 2-E), and Example 1 (3) for the purpose of analyzing the SP fraction by PRDM14 gene knockdown were used. 72 hours after introduction into the pancreatic cancer cell line (Fig. 2-F) and further into the kidney cancer cell line CaKi-1 cells (Fig. 9), the SP fraction was analyzed by the above method. Separately, the PRDM14 gene constant expression strain prepared by the above method and the breast cancer cells whose gene expression was constantly decreased by the shRNA vector were also analyzed (FIG. 2-M). In Figure 2-L, reserpine was used to quench the SP fraction.

がん細胞をプレートに播種する際にRNAiMAX試薬(Lifetechnologies)を用いて、リバーストランスフェクション法により、上記siRNA(5nM)を細胞に導入した。24時間後に培地を通常培地に交換し、72時間後、各種アッセイに供した(図2−E、F)。
抗がん剤との併用においては、48時間後にアドリアマイシン(1μM)、もしくは、ゲムシタビン塩酸塩溶液(5μM)を添加し、72時間後に解析を行った。
The above siRNA (5 nM) was introduced into the cells by reverse transfection using RNAiMAX reagent (Lifetechnologies) when the cancer cells were seeded on the plate. After 24 hours, the medium was replaced with a normal medium, and 72 hours later, the medium was subjected to various assays (Fig. 2-E, F).
In the combined use with an anticancer agent, adriamycin (1 μM) or gemcitabine hydrochloride solution (5 μM) was added 48 hours later, and analysis was performed 72 hours later.

<実施例7>がん細胞のアポトーシスの解析
早期アポトーシスを検出できるアネキシン(Annexin)Vと後期のアポトーシスを検出するPI(ヨウ化プロピジウム)により対象のがん細胞を染色した。
冷PBSで細胞を2回洗浄し、〜1×10個/mLの細胞濃度になるように1×Binding bufferに再浮遊した。5mLのFalconチューブに100μLの細胞浮遊液(〜1×10個)を加え、各試験管にFITC標識アネキシンV試薬(5μL)とPI(2μL)とを加えた。試験管を緩やかに混和し、室温、暗所で15分間インキュベーションし、各試験管に1×Binding bufferを400μL加え、1時間以内にフローサイトメーターで測定した。
<Example 7> Analysis of apoptosis of cancer cells Target cancer cells were stained with Annexin V which can detect early apoptosis and PI (propidium iodide) which can detect late apoptosis.
The cells were washed twice with cold PBS and resuspended in 1 × Binding buffer to a cell concentration of ˜1 × 10 6 cells / mL. 100 μL of cell suspension (˜1 × 10 5 cells) was added to a 5 mL Falcon tube, and FITC-labeled annexin V reagent (5 μL) and PI (2 μL) were added to each test tube. The test tubes were gently mixed, incubated at room temperature in the dark for 15 minutes, 400 μL of 1 × Binding buffer was added to each test tube, and the measurement was performed with a flow cytometer within 1 hour.

がん細胞をプレートに播種する際にRNAiMAX試薬(Lifetechnologies)を用いて、リバーストランスフェクション法により、前記siRNA(5nM)を細胞に導入した。24時間後に培地を通常培地に交換し、72時間後、各種アッセイに供した(図2−G、H)。
抗がん剤との併用においては、48時間後にアドリアマイシン(1μM)、もしくは、ゲムシタビン塩酸塩溶液(5μM)を添加し、72時間後に解析を行った(図2−N、O)。
When the cancer cells were seeded on the plate, the siRNA (5 nM) was introduced into the cells by reverse transfection using RNAiMAX reagent (Lifetechnologies). After 24 hours, the medium was replaced with a normal medium, and 72 hours later, the medium was subjected to various assays (Fig. 2-G, H).
When combined with an anticancer agent, adriamycin (1 μM) or gemcitabine hydrochloride solution (5 μM) was added 48 hours later, and analysis was performed 72 hours later (FIG. 2-N, O).

<実施例8>がん細胞によるtumor sphereアッセイ:
スフィアアッセイ(Sphere assay)を、乳がん細胞株を用いて行った。プレート表面を特殊加工して上皮細胞が接着しないUltra-Low Attachment 6 well plate(Corning)を用いて、血清無添加培地(F12 medium)25mLに対して、上皮細胞成長因子(epidermal growth factor:EGF)20ng/mLおよび塩基性線維芽細胞成長因子(basic fibroblast growth factor:bFGF)20ng/mLとなるように添加し、さらに、B27 supplement(Life Technologies)0.5mLを加えて、2週間培養して球状のコロニーが形成されるかどうかを調べた。
<Example 8> Tumor sphere assay using cancer cells:
Sphere assay was performed using breast cancer cell lines. Using an Ultra-Low Attachment 6 well plate (Corning) that does not attach epithelial cells by specially processing the plate surface, epidermal growth factor (EGF) against 25 mL of serum-free medium (F12 medium) 20 ng / mL and basic fibroblast growth factor (bFGF) were added so as to be 20 ng / mL, and further, 0.5 mL of B27 supplement (Life Technologies) was added, and the mixture was cultured for 2 weeks to be spherical. It was investigated whether or not colonies were formed.

その結果、PRDM14遺伝子を導入された乳がん細胞(MDA−MB−231、HCC1937)のスフィア形成能が亢進とするとともに、幹細胞性マーカーの上昇を認めた。具体的には、Nanog、Oct3/4、SOX2、SSEA1、SSEA4に対する蛍光抗体(R&D Systems、Human Embryonic Stem Cell、SC008)をプロトコールに従い、形成されたスフィアを免疫染色し、共焦点顕微鏡で観察した。Nanog、Oct3/4、SSEA1、SSEA4のタンパクレベルでの発現亢進が認められた(図2−I)。   As a result, the sphere-forming ability of breast cancer cells (MDA-MB-231, HCC1937) into which the PRDM14 gene had been introduced was enhanced, and an increase in stem cell markers was observed. Specifically, fluorescent antibodies (R & D Systems, Human Embryonic Stem Cell, SC008) against Nanog, Oct3 / 4, SOX2, SSEA1, and SSEA4 were immunostained according to the protocol, and observed with a confocal microscope. The enhanced expression of Nanog, Oct3 / 4, SSEA1, and SSEA4 at the protein level was observed (Fig. 2-I).

<実施例9>PRDM14遺伝子による幹細胞性を担う遺伝子の発現変動
以上から、腫瘍細胞にPRDM14遺伝子を導入することによりSP画分が増加し、アポトーシスに耐性となり、さらにスフィア形成能の亢進が認められた。また、発現を抑制することにより、SP画分が減少し、アポトーシス感受性となり、最終的に薬剤感受性が亢進することがわかった。
そこで、PRDM14遺伝子により制御される遺伝子を同定するために、PRDM14遺伝子を導入した乳がん細胞株(MCF7、HCC1937、MDA−MB−231、MCF10A)より抽出したtRNAを用いて、定量的RT−PCR法をベースとしたRT2 Profiler PCR Arrays(QIAGEN)を実施した。具体的には、そのうちのアポトーシス関連分子、薬剤耐性関連分子、幹細胞関連転写因子のパネルを実施した。その結果の一部を以下に示す(表4)。
<Example 9> Change in expression of a gene responsible for stem cell property by PRDM14 gene From the above, by introducing the PRDM14 gene into tumor cells, the SP fraction increased, resistance to apoptosis, and further enhancement of sphere-forming ability were observed. It was It was also found that suppressing the expression reduces the SP fraction, makes it susceptible to apoptosis, and ultimately enhances drug sensitivity.
Therefore, in order to identify a gene regulated by the PRDM14 gene, a quantitative RT-PCR method using tRNA extracted from a breast cancer cell line (MCF7, HCC1937, MDA-MB-231, MCF10A) into which the PRDM14 gene was introduced. was carried out based the RT 2 Profiler PCR Arrays (QIAGEN) . Specifically, we conducted a panel of apoptosis-related molecules, drug resistance-related molecules, and stem cell-related transcription factors. Some of the results are shown below (Table 4).

また、標的遺伝子の一部に関してPRDM14遺伝子産物の直接的な転写制御であるかどうか検証するために、ChIPアッセイを実施した。具体的には、乳がん細胞株MDA−MB−231、HCC1937細胞にHaloタグとPRDM14の融合タンパク質を発現させる目的で、レンチウイルスベクターEX−W1089−Lv110(GeneCopoeia)をそれらの細胞に導入し、puromysinで選択後、ウェスタンブロット法でHaloタグを検出することで陽性細胞を選別した。それらの細胞を用いて、HaloCHIP(商標)System(Promega)のプロトコールに従い、PRDM14遺伝子産物が結合するゲノムDNAの断片を免疫沈降して得た。それらのDNA断片をテンプレートとして、定量的PCRを行った(q−ChIP−PCR法)。使用したプライマーは、EpiTect ChIP qPCR Primer Assay For Human NANOG(QIAGEN;NM_024865.2(-)05Kb:GPH1002937(-)05A)、EpiTect ChIP qPCR Primer Assay For Human POU5F1(QIAGEN;NM_002701.4 (-)06Kb:GPH1024787(-)06A)、EpiTect ChIP qPCR Primer Assay For Human POU5F1(QIAGEN;NM_002701.4 (-)03Kb:GPH1024787(-)03A)を使用して解析した。コントロールは、ChIP-qPCR Human IGX1A Negative Control(QIAGEN)を使用した。その結果を図3−Aに示す。   A ChIP assay was also performed to verify whether it was a direct transcriptional regulation of the PRDM14 gene product for some of the target genes. Specifically, for the purpose of expressing a fusion protein of Halo tag and PRDM14 in breast cancer cell lines MDA-MB-231 and HCC1937 cells, lentivirus vector EX-W1089-Lv110 (GeneCopoeia) was introduced into those cells, and puromysin was introduced. After selection with, the positive cells were selected by detecting the Halo tag by Western blotting. Using these cells, a fragment of genomic DNA to which the PRDM14 gene product binds was obtained by immunoprecipitation according to the HaloCHIP ™ System (Promega) protocol. Quantitative PCR was performed using these DNA fragments as templates (q-ChIP-PCR method). The primers used were EpiTect ChIP qPCR Primer Assay For Human NANOG (QIAGEN; NM_024865.2 (-) 05Kb: GPH1002937 (-) 05A), EpiTect ChIP qPCR Primer Assay For Human POU5F1 (QIAGEN; NM_002701.4 (-) 06Kb: GPH1024787 (-) 06A), EpiTect ChIP qPCR Primer Assay For Human POU5F1 (QIAGEN; NM_002701.4 (-) 03Kb: GPH1024787 (-) 03A). As the control, ChIP-qPCR Human IGX1A Negative Control (QIAGEN) was used. The results are shown in Figure 3-A.

<実施例10>PRDM14遺伝子により変動する液性因子の同定
PRDM14遺伝子産物はRT−PCR法、ウェスタンブロット法、免疫組織学的手法で検出が可能であるが、生検組織が必要であることから、コンパニオンマーカーとして血清診断が可能な液性因子の同定が必要とされる。同時にインビトロ培養系ではPRDM14遺伝子の導入に伴う細胞増殖の変化が僅少である一方、インビボ実験系でヌードマウスの乳腺に遺伝子導入腫瘍細胞株を同所移植すると、PRDM14遺伝子導入腫瘍細胞株の腫瘍の成長が著しく促され、リンパ節転移を生じる現象を確認していた。そこで、PRDM14遺伝子導入腫瘍細胞株の培養上清中に分泌されるサイトカイン、ケモカインを網羅的に測定することとした。
<Example 10> Identification of humoral factors that fluctuate depending on PRDM14 gene The PRDM14 gene product can be detected by RT-PCR, Western blotting and immunohistological methods, but biopsy tissues are required. Therefore, it is necessary to identify a humoral factor that can be used as a companion marker for serodiagnosis. At the same time, in the in vitro culture system, the change in cell proliferation due to the introduction of the PRDM14 gene was minimal, whereas when the transgenic tumor cell line was orthotopically transplanted to the mammary gland of nude mice in the in vivo experimental system, the tumor of the PRDM14 gene introduced tumor cell line was detected. It was confirmed that growth was remarkably promoted and lymph node metastasis was caused. Therefore, it was decided to comprehensively measure the cytokines and chemokines secreted in the culture supernatant of the PRDM14 gene-introduced tumor cell line.

そのため、Luminex200システム(Luminex社Luminexシステム、MAP(Multiple Analyte Profiling)テクノロジーを基盤とする技術)で解析した。ターゲットタンパク質に特異的結合する抗体と結合したLuminex(登録商標)ビーズを液相でターゲット抗原に反応させ、このビーズは蛍光色素で着色されており最大100種類の抗体を区別することが可能であり、さらに、抗原タンパク質に対する別の抗体と蛍光標識(ビオチン化二次抗体とストレプトアビジン−PE)した二次抗体を反応させ、ビーズ−抗体−ターゲットタンパク質複合体を形成させる。フローサイトメトリーによってLuminex(登録商標)ビーズを1粒ずつ流しながら、赤色レーザとAPDセンサでビーズの直径と色を測定し、緑色レーザと光電子増倍管でビーズ表面の蛍光量を測定する。このことにより、サンプル中の解析対象である各抗原を同時に定量することが可能である。計測後、標準溶液の蛍光強度とタンパク質濃度から標準曲線を作成し、複数のターゲットタンパク質について濃度を関数式から換算する。今回は、下表に示す41種類のサイトカイン、ケモカインを網羅的に測定した。   Therefore, Luminex 200 system (Luminex system Luminex system, technology based on MAP (Multiple Analyte Profiling) technology) was used for analysis. Luminex (registered trademark) beads bound to an antibody that specifically binds to a target protein are allowed to react with a target antigen in a liquid phase, and the beads are colored with a fluorescent dye, which makes it possible to distinguish up to 100 kinds of antibodies. Further, another antibody against the antigen protein is reacted with a fluorescent-labeled (biotinylated secondary antibody and streptavidin-PE) secondary antibody to form a bead-antibody-target protein complex. While flowing Luminex (registered trademark) beads one by one by flow cytometry, the diameter and color of the beads are measured with a red laser and an APD sensor, and the fluorescence amount on the bead surface is measured with a green laser and a photomultiplier tube. This makes it possible to simultaneously quantify each of the antigens to be analyzed in the sample. After the measurement, a standard curve is created from the fluorescence intensity of the standard solution and the protein concentration, and the concentrations of a plurality of target proteins are converted from the functional formula. This time, 41 kinds of cytokines and chemokines shown in the table below were comprehensively measured.

このうち、再現性があったRANTES/CCL5(R&D)、CXCR1(R&D)、CXCR2(USCN)、CXCR3(USCN)、CD40L(R&D)に関してELISA法にてPRDM14遺伝子導入腫瘍細胞株の培養上清中に分泌されるサイトカイン、ケモカインを3回反復して定量化実験を行った(図3−B、C)。   Among these, RANTES / CCL5 (R & D), CXCR1 (R & D), CXCR2 (USCN), CXCR3 (USCN), and CD40L (R & D), which had reproducibility, were found in the culture supernatant of the PRDM14 gene-introduced tumor cell line by the ELISA method. The quantification experiment was carried out by repeating the cytokine, chemokine, secreted by the mouse three times (Fig. 3-B, C).

<実施例11>同所移植モデルを用いた腫瘍形成能実験
前記実施例で作製したPRDM14遺伝子発現腫瘍細胞(MDA−MB−231、HCC1937)をヌードマウスに接種して腫瘍形成能を確認した。
1×10個のPRDM14遺伝子発現腫瘍細胞を氷上で100μLの1×PBSに懸濁し、100μLのマトリゲル(BD)に混ぜた。100μLの細胞マトリゲル混合液をnu/nuマウス(日本クレア社から入手)の乳腺(fat pad)に同所性接種し、腫瘍を形成し始めたら長径・短径の長さを測り、回転楕円体に近似して体積を算出して比較した。結果を図4−Aに示す。
さらに、前記実施例で作製したshRNAベクターでPRDM14遺伝子の発現を抑制した腫瘍細胞(乳がん細胞株HCC1937由来および膵臓がん細胞株PK−1由来)を同様の手法で同所性接種し、腫瘍の長径・短径の長さを測り、回転楕円体に近似して体積を算出して比較した。夫々の結果を図4−Dおよび図7−Aに示す。さらに、PK−1由来については、さらにin vivoで経過を追い、エンドポイントで摘出したマウス皮下腫瘍像を図7−Bに示し、その腫瘍重量を図7−Cに示し、その病理組織像(HE染色)を図7−Dに示す。
<Example 11> Tumor forming ability experiment using orthotopic transplant model The tumor forming ability was confirmed by inoculating the nude mice with the PRDM14 gene-expressing tumor cells (MDA-MB-231, HCC1937) prepared in the above Examples.
1 × 10 6 PRDM14 gene-expressing tumor cells were suspended in 100 μL of 1 × PBS on ice and mixed with 100 μL of Matrigel (BD). 100 μL of cell matrigel mixture was orthotopically inoculated into the mammary gland (fat pad) of nu / nu mouse (obtained from CLEA Japan, Inc.), and when tumor formation began, the major and minor diameters were measured and the spheroid was obtained. Was calculated and the volume was compared. The results are shown in Figure 4-A.
Furthermore, tumor cells (derived from breast cancer cell line HCC1937 and derived from pancreatic cancer cell line PK-1) in which the expression of PRDM14 gene was suppressed by the shRNA vector prepared in the above Example were orthotopically inoculated by the same method, and tumor The lengths of the major axis and the minor axis were measured, and the volume was calculated by approximating to a spheroid and compared. The respective results are shown in FIG. 4-D and FIG. 7-A. Furthermore, regarding PK-1 origin, the mouse subcutaneous tumor image excised at the endpoint after further in vivo follow is shown in FIG. 7-B, the tumor weight is shown in FIG. 7-C, and its pathological tissue image ( HE staining) is shown in Figure 7-D.

その結果、(i)shRNAベクターでPRDM14遺伝子の発現を抑制した場合、ほとんど腫瘍が形成されない、さらに、(ii)PRDM14遺伝子の導入によりSP画分細胞が増加し、(iii)逆に同遺伝子を抑制するとSP画分細胞が減少することから、PRDM14遺伝子産物が、がん幹細胞の腫瘍形成の大きな要因と考えられる。
安楽死後、マウスを剖検し腫瘍重量、リンパ節転移、肺転移を検証し、PRDM14遺伝子の導入された腫瘍株では腫瘍が重く、リンパ節転移、肺への微小転移が対照に比較して多い結果であった。得られた腫瘍組織に対して、凍結切片を作製し、断片化カスパーゼ−3(Cleaved Caspase-3)抗体(Cell Signaling:SA1E、#9664)、抗CD31抗体(BD:#55027)で免疫組織学的検討を行ったところ、PRDM14遺伝子を導入したがん細胞で形成される腫瘍塊ではアポトーシスに陥る細胞がほとんど皆無であり、腫瘍血管の密度が高いことが判明した(図4−I)。
As a result, (i) almost no tumor was formed when the expression of PRDM14 gene was suppressed by shRNA vector, and (ii) the introduction of PRDM14 gene increased the SP fraction cells, and (iii) conversely Since the SP fraction cells are reduced when suppressed, the PRDM14 gene product is considered to be a major factor in tumor formation of cancer stem cells.
After euthanasia, the mice were necropsied to examine the tumor weight, lymph node metastasis, and lung metastasis, and the tumor strain in which the PRDM14 gene had been introduced had a heavier tumor, with more lymph node metastasis and lung micrometastase than controls. Met. Frozen sections were prepared from the obtained tumor tissues, and immunohistochemistry was performed using fragmented caspase-3 (Cleaved Caspase-3) antibody (Cell Signaling: SA1E, # 9664) and anti-CD31 antibody (BD: # 55027). As a result of a clinical study, it was found that there were almost no cells that fell into apoptosis in the tumor mass formed by the cancer cells into which the PRDM14 gene had been introduced, and the density of tumor blood vessels was high (FIG. 4-I).

<実施例12>肺転移モデル実験
nu/nuマウスの尾静脈より肺転移巣を形成することが判明しているMDA−MB−231細胞を用いた。具体的には、PRDM14遺伝子発現腫瘍細胞(MDA−MB−231)と対照の腫瘍細胞(PRDM14発現ベクターのバックボーンを導入した腫瘍細胞)をヌードマウスの尾静脈より1×10個の細胞をマウス1匹あたり静脈注射した。1ケ月後に安楽死させ肺転移巣を確認した。その結果、PRDM14導入株では大きな転移巣を認めた。一方、コントロールでは数個の微小転移を認めるのみであった(図4−E、F)。
<Example 12> Lung metastasis model experiment MDA-MB-231 cells known to form lung metastases from the tail vein of nu / nu mice were used. Specifically, 1 × 10 6 cells of PRDM14 gene-expressing tumor cells (MDA-MB-231) and control tumor cells (tumor cells into which the backbone of PRDM14 expression vector was introduced) were injected into the tail vein of nude mice. Each animal was injected intravenously. One month later, the animals were euthanized and lung metastases were confirmed. As a result, a large metastatic lesion was observed in the PRDM14-introduced strain. On the other hand, in the control, only a few micrometastases were observed (Fig. 4-E, F).

<実施例13>同所性移植片・肺転移巣に対する局所治療モデルの作製
実施例11と同様にPRDM14遺伝子を発現しており、ヌードマウスに腫瘍を形成することが判明しているMDA−MB−231細胞、およびHCC1937細胞(ともに野生型であって遺伝子導入株ではない)をヌードマウスに同所移植し、一定の腫瘍径になった段階でsiRNA、および既存の抗がん剤との併用で治療開始するモデルを作製した。siRNAの投与量は、siRNAの特異的な治療効果があると判断される極めて低濃度である1mg/マウス体重(kg)とし、市販されているインビボ用のドラッグデリバリーシステムであるPEI(in vivo jet PEI:ポリプラストランスフェクション社)を使用してプロトコールに従い調製し、3回/週で腫瘍内に直接注入した。一方、抗がん剤に関しては、抗がん剤投与群に対してアドリアマイシン(1mg/マウス体重(kg))、もしくは、ドセタキセル(5mg/マウス体重(kg))を週1回腹腔内に投与した。その結果、PRDM14遺伝子のsiRNA単独でも腫瘍の極小効果、上記抗がん剤の併用で相乗的に腫瘍の極小効果が得られた(図5−A〜D)。
<Example 13> Preparation of local treatment model for orthotopic graft / pulmonary metastasis MDA-MB expressing PRDM14 gene and found to form tumors in nude mice as in Example 11. -231 cells and HCC1937 cells (both wild type and not transgenic) were orthotopically transplanted to nude mice, and used at the stage when the tumor size became constant, using siRNA and an existing anticancer agent in combination. A model was created to start treatment with. The dose of siRNA was 1 mg / mouse body weight (kg), which is an extremely low concentration judged to have a specific therapeutic effect of siRNA, and PEI (in vivo jet), which is a commercially available drug delivery system for in vivo use. It was prepared according to the protocol using PEI: Polyplus Transfection Co.) and directly injected into the tumor 3 times / week. On the other hand, regarding the anticancer drug, adriamycin (1 mg / mouse body weight (kg)) or docetaxel (5 mg / mouse body weight (kg)) was intraperitoneally administered once a week to the anticancer drug administration group. . As a result, the siRNA of PRDM14 gene alone had the minimal effect on the tumor, and the combined use of the above anticancer agents synergistically resulted in the minimal effect on the tumor (FIGS. 5-A to D).

さらに、転移巣への効果を確認する目的で肺転移を形成しやすいMDA−MB−231を尾静脈より1×10個の細胞をマウス1匹あたり静脈注射した。注入1週間後より、前記in vivo jet PEIの静脈投与プロトコールに従い、PRDM14遺伝子に対するsiRNAとDDS(PEI)の合剤を静脈注射で投与した。投与開始後、1ケ月後に安楽死させ肺転移巣を確認した。siRNA#2では効果が乏しいが、siRNA#3では転移巣をほぼ認めない結果であり、肺の重量も有意差を以て小さい結果となった(図5−E、F)。 Further, for the purpose of confirming the effect on metastatic lesions, 1 × 10 6 cells of MDA-MB-231, which easily forms lung metastases, were intravenously injected per mouse through the tail vein. One week after the injection, a combination of siRNA for the PRDM14 gene and DDS (PEI) was intravenously administered according to the intravenous administration protocol of the in vivo jet PEI. One month after the start of administration, the mice were euthanized and lung metastases were confirmed. Although siRNA # 2 had a poor effect, siRNA # 3 showed almost no metastatic foci, and the lung weight was also small with a significant difference (FIGS. 5-E and F).

<実施例14>同所性移植片に対する静脈投与治療モデルの作製
PRDM14遺伝子を発現しており、ヌードマウスに腫瘍を形成するHCC1937細胞を同所移植し、一定の腫瘍径を超えた後、治療用核酸と東京大学片岡研究室で開発されたDDS剤(カルシウムリン酸ミセル)を混合し、合剤としてマウスの尾静脈より静注する治療モデルを作成した。具体的には、1×10個のHCC1937細胞を氷上で100μLの1×PBSに懸濁し、100μLのマトリゲル(BD)に混ぜた。100μLの細胞マトリゲル混合液をnu/nuマウス(日本クレア社から入手)の乳腺(fat pad)に同所性接種し、腫瘍を形成し始めたら長径・短径の長さを測り、回転楕円体に近似して体積を算出して比較した。核酸の投与は、前記実施例と同じく1mg/マウス体重(kg)とし、東京大学片岡研究室で開発されたDDS剤(カルシウムリン酸ミセル)を混合して調製し、3回/週で腫瘍内に直接注入した。また、乳がんの標準治療に用いられるDOCを通常使用される量より減量(5mg/マウス体重(kg))して週1回腹腔投与で併用した。その結果、有害事象なく、著名な腫瘍抑制効果が得られた(図5−G)。
Example 14 Preparation of Intravenous Treatment Model for Orthotopic Grafts PRDM14 gene-expressing tumor-forming HCC1937 cells were orthotopically transplanted to a tumor after exceeding a certain tumor diameter, and then treated. A therapeutic model was prepared by mixing the nucleic acid for use with a DDS agent (calcium phosphate micelle) developed in the Kataoka laboratory of the University of Tokyo and injecting it intravenously through the tail vein of a mouse as a mixture. Specifically, 1 × 10 6 HCC1937 cells were suspended in 100 μL of 1 × PBS on ice and mixed with 100 μL of Matrigel (BD). 100 μL of cell matrigel mixture was orthotopically inoculated into the mammary gland (fat pad) of nu / nu mouse (obtained from CLEA Japan, Inc.), and when tumor formation began, the major and minor diameters were measured and the spheroid was obtained. Was calculated and the volume was compared. Nucleic acid was administered at 1 mg / mouse body weight (kg) as in the above example, prepared by mixing DDS agent (calcium phosphate micelle) developed in the Kataoka laboratory of the University of Tokyo, and administered intratumorally 3 times / week. Injected directly into. In addition, the DOC used for standard treatment of breast cancer was reduced from the normally used amount (5 mg / mouse body weight (kg)) and used together once weekly by intraperitoneal administration. As a result, a prominent tumor suppressing effect was obtained without adverse events (Fig. 5-G).

前記DDS剤は、特開2011-231220号公報に基づき、以下のようにして製造した。使用したN−メチル−2−ピロリドン(NMP)はSigma社から;β−ベンジル−N−カルボキシ−L−アスパラギン酸無水物(BLA−NCA)は日油株式会社から;ジエチレントリアミン(ビス(2−アミノエチル)アミン)は東京化成工業株式会社;酢酸および塩酸は和光純薬工業株式会社から購入し;2−プロピオニック−3−メチルマレイン酸無水物(CDM無水物)は、文献(A. Naganawa, Y. Ichikawa, M. Isobe, Tetrahedron 1994, 50, 8969-8982; D. B. Rozema, K. Ekena, D. L. Lewis, A. G. Loomis, J. A. Wolff, Bioconjugate Chem. 2003, 14, 51-57)に従って調製した。   The DDS agent was produced as follows based on JP-A-2011-231220. The N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) used was from Sigma; β-benzyl-N-carboxy-L-aspartic anhydride (BLA-NCA) was from NOF CORPORATION; diethylenetriamine (bis (2-amino) Ethyl) amine) is Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd .; acetic acid and hydrochloric acid are purchased from Wako Pure Chemical Industries Ltd .; 2-propionic-3-methylmaleic anhydride (CDM anhydride) is described in the literature (A. Naganawa, Y. Ichikawa, M. Isobe, Tetrahedron 1994, 50, 8969-8982; DB Rozema, K. Ekena, DL Lewis, AG Loomis, JA Wolff, Bioconjugate Chem. 2003, 14, 51-57).

ポリ(エチレングリコール)−ポリ(2−[(2−アミノエチル)アミノ]エチルアスパルトアミド):mPEG−pAsp(DET)(2a)の合成:Synthesis of poly (ethylene glycol) -poly (2-[(2-aminoethyl) amino] ethylaspartamide): mPEG-pAsp (DET) (2a):

特開平8-310970号公報に開示された方法に従い、α−メトキシ−ω−アミノ−ポリ(エチレングリコール)(mPEG−NH、MW:12,000)を開始剤として、β−ベンジル−N−カルボキシ−L−アスパラギン酸無水物(BLA−NCA)を開環重合させ、下記式(1)で表されるポリ(エチレングリコール)−b−ポリ(β−ベンジル−L−アスパルテート)(mPEG−b−PBLA)を得た。mPEG−b−PBLA中の「PBLA」単位の重合度は、H−NMR測定によると96であった。 According to the method disclosed in JP-A-8-310970, β-benzyl-N-using α-methoxy-ω-amino-poly (ethylene glycol) (mPEG-NH 2 , MW: 12,000) as an initiator. Carboxy-L-aspartic anhydride (BLA-NCA) is subjected to ring-opening polymerization to give poly (ethylene glycol) -b-poly (β-benzyl-L-aspartate) (mPEG-) represented by the following formula (1). b-PBLA) was obtained. The degree of polymerization of “PBLA” units in mPEG-b-PBLA was 96 according to 1 H-NMR measurement.

次いで、ChemMedChem 1 (2006) 439-444に記載の方法に従い、mPEG−b−PBLAをNMPに氷浴中で溶解し、同容量のNMPで希釈したジエチレントリアミン(DET、PBLAセグメントのベンジル基に対して100当量)を加え、0℃(氷浴)で4時間撹拌しながら反応させた。反応を、冷10%酢酸を少しずつ加えて停止させた(溶液の容量の2倍)。中和溶液を0.01M塩酸溶液(×3)及び蒸留水(×3)に対して4℃で透析した。凍結乾燥後、透析した溶液から白色粉末を得た。得られたmPEG−pAsp(DET)は、単峰型分子量分布かつPBLAからpAsp(DET)へほぼ100%変換したことが、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)及びH−NMR測定により夫々確認された。 Then, mPEG-b-PBLA was dissolved in NMP in an ice bath according to the method described in ChemMedChem 1 (2006) 439-444, and diethylenetriamine (DET, relative to the benzyl group of the PBLA segment was diluted with the same volume of NMP. 100 eq.) Was added, and the mixture was reacted at 0 ° C. (ice bath) for 4 hours with stirring. The reaction was stopped by the addition of cold 10% acetic acid in portions (2 times the volume of the solution). The neutralized solution was dialyzed against 0.01 M hydrochloric acid solution (x3) and distilled water (x3) at 4 ° C. After lyophilization, a white powder was obtained from the dialyzed solution. It was confirmed by gel permeation chromatography (GPC) and 1 H-NMR measurement that the obtained mPEG-pAsp (DET) had a unimodal molecular weight distribution and almost 100% conversion from PBLA to pAsp (DET). .

ポリ(エチレングリコール)−ポリ(N−{N−[N−(3−プロピオニル−2−メチルマレアミル)−2−アミノエチル]−2−アミノエチル}アスパルタミド:mPEG−pAsp(DET−CDM)の合成:Poly (ethylene glycol) -poly (N- {N- [N- (3-propionyl-2-methylmaleamyl) -2-aminoethyl] -2-aminoethyl} aspartamide: mPEG-pAsp (DET-CDM) Synthesis:

mPEG−pAsp(DET)(1級アミノの0.538mmol)を0.5Mのビシン緩衝液(pH9)(2ml)に溶解した。CDM無水物(pAsp(DET)の1級アミンに対して5倍当量)を溶液にゆっくり加え、0℃で2時間撹拌した。反応混合物をアミコンウルトラ(MWCO=10,000;ミリポア社製)(0.5M NaHCO(pH9.1)で×3、蒸留水で×3)で精製した。凍結乾燥後、最終生成物を白色粉末として得た。H−NMRから計算した変換収率は、90%超であった。 mPEG-pAsp (DET) (0.538 mmol of primary amino) was dissolved in 0.5 M bicine buffer (pH 9) (2 ml). CDM anhydride (5 equivalents to primary amine of pAsp (DET)) was slowly added to the solution and stirred at 0 ° C. for 2 hours. The reaction mixture was purified with Amicon Ultra (MWCO = 10,000; manufactured by Millipore) (× 3 with 0.5M NaHCO 3 (pH 9.1) and × 3 with distilled water). The final product was obtained as a white powder after lyophilization. The conversion yield calculated from 1 H-NMR was over 90%.

DDS剤としてのsiRNA担持リン酸カルシウム(CaP)ナノ粒子の調製(PEG−CCP/リン酸カルシウム粒子の調製とsiRNAの封入)
2.5M CaCl溶液1μLを10mM Tris/HClバッファー(pH7.5)11.5μLで希釈した(第1溶液、12.5μL)。10mM Tris/HClバッファー(pH7.7)で希釈した、チャージコンバージョンポリマー(CCP)であるmPEG−pAspを含む溶液を、15μM siRNA溶液(10mM Hepesバッファー(pH7.2)中)および、1.5mM NaPOおよび140mM NaClを含む50mM Hepesバッファー(pH7.5)と混合した(第2溶液、12.5μL〜13μL)。第1溶液を一定速度で約20秒かけてピペットで第2溶液と混合し、siRNA担持CaPナノ粒子の溶液を調製した。
Preparation of siRNA-supported calcium phosphate (CaP) nanoparticles as DDS agent (preparation of PEG-CCP / calcium phosphate particles and encapsulation of siRNA)
1 μL of 2.5 M CaCl 2 solution was diluted with 11.5 μL of 10 mM Tris / HCl buffer (pH 7.5) (first solution, 12.5 μL). A solution containing a charge conversion polymer (CCP), mPEG-pAsp, diluted with 10 mM Tris / HCl buffer (pH 7.7) was added to a 15 μM siRNA solution (in 10 mM Hepes buffer (pH 7.2)) and 1.5 mM Na. It was mixed with 50 mM Hepes buffer (pH 7.5) containing 3 PO 4 and 140 mM NaCl (second solution, 12.5 μL to 13 μL). The first solution was mixed with the second solution with a pipette at a constant speed for about 20 seconds to prepare a solution of siRNA-loaded CaP nanoparticles.

<実施例15>PRDM14遺伝子と分化形質との関連
PRDM14を発現している乳がん細胞株HCC1937に対して、PRDM14遺伝子特異的なshRNAによりPRDM14をノックダウンし、細胞表面のCD44およびCD24の発現をフローサイトメトリーにより解析した。結果を図8−Aに示す。PRDM14の発現を低下させると、CD44の発現のみが低下した。CD44は、表1に示すように、乳がんの幹細胞性の指標となる分子であることから、CD44の発現が低下するにつれ分化の形質を示すようになることが示唆される。
また、PRDM14の発現をshRNAにより低下させた乳がん細胞株(HCC1937)および膵臓がん細胞株(PK−1)の夫々をマウス皮下に移植し、形成された腫瘍に対して、分化の指標となる分子(CK5およびPDX1)に特異的な抗体を用いて免疫染色した。CK5は乳腺の未分化性を示し、PDX1は膵臓細胞の未分化性を示すマーカーである。得られた結果を図8−Bに示す。PRDM14の発現を低下させると、いずれの細胞においても、未分化マーカーの発現が低下することがわかった。
<Example 15> Relationship between PRDM14 gene and differentiation trait For breast cancer cell line HCC1937 expressing PRDM14, PRDM14 is knocked down by shRNA specific for PRDM14 gene, and expression of CD44 and CD24 on the cell surface is flowed. It was analyzed by cytometry. The results are shown in Figure 8-A. Reducing the expression of PRDM14 only reduced the expression of CD44. As shown in Table 1, since CD44 is a molecule that serves as an indicator of the stemness of breast cancer, it is suggested that the CD44 expression shows a differentiation trait as the expression of CD44 decreases.
Moreover, each of a breast cancer cell line (HCC1937) and a pancreatic cancer cell line (PK-1) in which the expression of PRDM14 is reduced by shRNA is subcutaneously transplanted into a mouse, which serves as an index of differentiation of the formed tumor. Immunostaining was performed with antibodies specific for the molecules (CK5 and PDX1). CK5 is a marker of mammary gland undifferentiation, and PDX1 is a marker of pancreatic cell undifferentiation. The obtained results are shown in FIG. 8-B. It was found that when the expression of PRDM14 was decreased, the expression of the undifferentiated marker was decreased in all cells.

[まとめ]
(i)転写因子であるPRDM14は、乳がん、卵巣がん、膵がん、腎がんの臨床多検体による検討により、がん組織特異的にmRNA、タンパク発現が上昇していた。さらに、20例前後の検討であるが、同様に肺がん、食道がん、大腸がん、腎がん、前立腺がん、尿路腫瘍、精巣腫瘍において発現の上昇を認める。一方、正常組織の発現レベルは皆無もしくは極めて低い発現レベルである。
[Summary]
(I) PRDM14, which is a transcription factor, was found to have elevated mRNA and protein expression in a cancer tissue-specific manner by examination with clinical multiple samples of breast cancer, ovarian cancer, pancreatic cancer, and renal cancer. Furthermore, although it is a study in about 20 cases, similarly, an increase in expression is observed in lung cancer, esophageal cancer, colon cancer, renal cancer, prostate cancer, urinary tract tumor, and testicular tumor. On the other hand, the expression level of normal tissue is none or extremely low.

(ii)PRDM14遺伝子の過剰発現株、shRNAによる恒常的なKD株を樹立し、がん細胞に及ぼす影響を検討した:A)Side Population(SP)画分において、PRDM14遺伝子により同画分が過剰発現で増加、KDで減少することを複数のがん細胞株で実証した(FACS Aria)。B)Tumor sphereアッセイにおいて、PRDM14遺伝子の導入によりsphereの形成能が上昇した。また、その際に形成されるsphereにおいて、幹細胞マーカーの発現を評価したところ、Oct3/4、Nanog、SSEA1、SSEA4のタンパク発現が上昇していた(ICC、共焦点)。C)ヌードマウス(♀、6W)の乳腺にPRDM14遺伝子の導入株を移植したところ、著名な増腫瘍効果を認めた。逆にKDによりほとんど腫瘍が形成されなくなることが判明した。D)一方で、インビトロにおいては遺伝子導入株で検討したところ、がん細胞の増殖活性は増加しなかった。   (Ii) A strain overexpressing the PRDM14 gene and a KD strain constitutively constitutive KD strain were established, and the effect on cancer cells was examined: A) In the Side Population (SP) fraction, the PRDM14 gene caused an excess of the same fraction. It was demonstrated in multiple cancer cell lines that expression increased and decreased in KD (FACS Aria). B) In the Tumor sphere assay, the ability to form spheres was increased by introducing the PRDM14 gene. Moreover, when the expression of the stem cell marker was evaluated in the sphere formed at that time, the protein expression of Oct3 / 4, Nanog, SSEA1, and SSEA4 was increased (ICC, confocal). C) When the PRDM14 gene-introduced strain was transplanted into the mammary gland of nude mice (♀, 6 W), a prominent tumor increasing effect was observed. On the contrary, it was found that KD hardly formed tumors. D) On the other hand, when the gene transfer strain was examined in vitro, the proliferation activity of cancer cells was not increased.

(iii)PRDM14に対する特異的siRNAを使用して各種評価を行った:A)siRNAによるがん細胞処理でがん細胞のバイアビリティが低下し、アポトーシスが誘導され、さらにSP画分が消滅した。B)乳がん株に関してsiRNAに加えCDDP、ADM、DOXを併用し、膵がん株に関してはGEMを併用してがん細胞のバイアビリティを評価したところ、siRNA単独群に比較してさらにバイアビリティが低下し、アポトーシスが著明に生じた。C)ヌードマウスを使用しsiRNAによる治療モデルを構築、DDSと併用し腫瘍への局所注射(PEI)、尾静脈注(ミセル)により評価した。結果、抗腫瘍効果、肺への転移モデルにおいて肺転移を抑制する作用を確認した。   (Iii) Various evaluations were performed using specific siRNA against PRDM14: A) Treatment of cancer cells with siRNA reduced the viability of cancer cells, induced apoptosis, and further eliminated SP fraction. B) The viability of the cancer cells was evaluated by using CDDP, ADM, and DOX together with siRNA for the breast cancer line and GEM together with the pancreatic cancer line, and the viability was further improved as compared with the siRNA alone group. Decreased, and apoptosis prominently occurred. C) A therapeutic model with siRNA was constructed using nude mice, evaluated in combination with DDS by local injection into tumor (PEI) and tail vein injection (micelle). As a result, the antitumor effect and the effect of suppressing lung metastasis in the lung metastasis model were confirmed.

本発明に係る分子マーカーは、がんの幹細胞性に起因する転移、再発の予測が、幅広いがん種で可能であるから極めて有望である。また、DDS剤との併用で反復・異なる研究室で同様の治療効果を認めており、治療標的として極めて有望である。本発明に係る分子マーカーは、経年後再発が想定される幅広いがん種の難治性がん患者に有効性が高いことが想定され、国民のニーズを十分に満たす。   The molecular marker according to the present invention is extremely promising because it can predict metastasis and recurrence due to cancer stem cell properties in a wide range of cancer types. Moreover, similar therapeutic effects have been observed in different and repeated laboratories in combination with DDS agents, and they are extremely promising as therapeutic targets. The molecular marker according to the present invention is expected to be highly effective for patients with intractable cancer of a wide range of cancer types that are expected to relapse after a long time, and sufficiently satisfies the needs of the people.

Claims (14)

対象において、PRDM14(PR domain-containing protein 14)遺伝子の発現により、がん幹細胞を対象から検出するための分子マーカーを指標として、がん幹細胞の有無を生体外で判定するか、または、がん幹細胞誘導度を生体外で判定する方法であって、
対象が、乳房、肺、膵臓、卵巣、腎臓、膀胱および精巣からなる群から選択される1種もしくは2種以上の細胞または組織由来の細胞集団であり、
分子マーカーが、PRDM14遺伝子産物またはその断片からなり、該遺伝子産物が、mRNAであり、
該遺伝子産物をRT−PCR法により検出する工程を含み、該遺伝子産物と内部標準遺伝子との発現相対比が、正常な対象の発現相対比と比較して有意に上昇していたとき、がん幹細胞が有ると判定するか、または、がん幹細胞誘導度が高いと判定する、前記判定方法。
In a subject, the presence or absence of cancer stem cells is determined in vitro using a molecular marker for detecting cancer stem cells from the subject based on the expression of PRDM14 (PR domain-containing protein 14) gene, or cancer A method for determining the degree of stem cell induction in vitro, comprising:
The subject is a cell population derived from one or more cells or tissues selected from the group consisting of breast, lung, pancreas, ovary, kidney, bladder and testis,
The molecular marker consists of the PRDM14 gene product or a fragment thereof, the gene product being mRNA,
A step of detecting the gene product by RT-PCR, wherein the relative expression ratio of the gene product and the internal standard gene is significantly higher than the relative expression ratio of a normal subject, cancer The above determination method, wherein it is determined that there are stem cells or that the degree of induction of cancer stem cells is high.
請求項1に記載の判定方法を用いて、一つの抗癌剤から他の抗癌剤へと切り替えるタイミングの判断を補助する方法であって、抗癌剤治療において、PRDM14遺伝子の発現の上昇を指標とする、前記方法。   A method for assisting the determination of the timing of switching from one anticancer agent to another anticancer agent using the determination method according to claim 1, wherein an increase in the expression of PRDM14 gene is used as an index in the anticancer agent treatment. . 請求項1に記載の判定方法を用いて、がんの予後の予測を補助する方法であって、PRDM14陽性がんが、PRDM14陰性がんと比較して予後が不良である、前記方法。 A method for assisting the prediction of cancer prognosis using the determination method according to claim 1, wherein the PRDM14-positive cancer has a poorer prognosis than the PRDM14-negative cancer. 請求項1に記載の判定方法に使用するためのキットであって、PRDM14遺伝子の発現により、がん幹細胞を対象から検出するための分子マーカーを検出するための試薬を少なくとも含み、
検出するための試薬が、PRDM14遺伝子産物であるmRNAを検出するための、PRDM14遺伝子に相補的な塩基配列を有するプローブおよび/またはプライマーである、前記キット。
A kit for use in the determination method according to claim 1, comprising at least a reagent for detecting a molecular marker for detecting a cancer stem cell from a subject by expression of PRDM14 gene,
The kit, wherein the reagent for detecting is a probe and / or primer having a base sequence complementary to the PRDM14 gene for detecting mRNA which is a product of the PRDM14 gene.
対象において、PRDM14遺伝子の発現により、がん幹細胞を対象から検出するための分子マーカーを指標として、がん幹細胞誘導度を生体外で判定する方法であって、
対象が、乳房、肺、膵臓、卵巣、腎臓、膀胱および精巣からなる群から選択される1種もしくは2種以上の細胞または組織由来の細胞集団であり、
分子マーカーが、PRDM14遺伝子産物またはその断片からなり、該遺伝子産物が、mRNAであり、
請求項4に記載のキットを使用して該遺伝子産物をRT−PCR法により検出する工程を含み、該遺伝子産物と内部標準遺伝子との発現相対比が、正常な対象の発現相対比と比較して有意に上昇していたとき、がん幹細胞誘導度が高いと判定する、がん幹細胞誘導度の生体外での判定方法。
A method for determining in vitro the degree of induction of cancer stem cells in a subject, using a molecular marker for detecting cancer stem cells from the subject, as an index, according to the expression of PRDM14 gene,
The subject is a cell population derived from one or more cells or tissues selected from the group consisting of breast, lung, pancreas, ovary, kidney, bladder and testis,
The molecular marker consists of the PRDM14 gene product or a fragment thereof, the gene product being mRNA,
A step of detecting the gene product by the RT-PCR method using the kit according to claim 4, wherein the relative expression ratio of the gene product and the internal standard gene is compared with the relative expression ratio of a normal subject. In vitro determination method of the degree of induction of cancer stem cells, in which the degree of induction of cancer stem cells is judged to be high when the degree of induction of cancer stem cells is significantly increased.
がん幹細胞において、PRDM14遺伝子の発現を抑制するために用いられる核酸を含む、がん幹細胞の機能を阻害するための医薬組成物。   A pharmaceutical composition for inhibiting the function of a cancer stem cell, which comprises a nucleic acid used for suppressing the expression of the PRDM14 gene in the cancer stem cell. 核酸が、PRDM14遺伝子のアミノ酸配列と同一のアミノ酸配列もしくはこれと90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含有するタンパク質もしくはその一部であるペプチドをコードするポリヌクレオチドの発現を阻害する核酸である、請求項6に記載の医薬組成物。   The nucleic acid is a nucleic acid that inhibits the expression of a polynucleotide encoding a protein or a peptide that is a part of the protein containing an amino acid sequence identical to the amino acid sequence of the PRDM14 gene or an amino acid sequence having 90% or more identity with this The pharmaceutical composition according to claim 6. 核酸が、アンチセンス、siRNAおよびshRNAからなる群から選択される1種または2種以上である、請求項7に記載の医薬組成物。   The pharmaceutical composition according to claim 7, wherein the nucleic acid is one or more selected from the group consisting of antisense, siRNA and shRNA. siRNAが、配列番号1で表されるアミノ酸配列と同一のアミノ酸配列もしくはこれと90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を有するタンパク質もしくはその一部であるペプチドをコードするポリヌクレオチドRNAからの連続する18〜28ヌクレオチドのセンス鎖配列とその相補的配列であるアンチセンス鎖配列とを含む、請求項8に記載の医薬組成物。   siRNA is continuous from a polynucleotide RNA encoding a protein having an amino acid sequence identical to the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 or an amino acid sequence having 90% or more identity therewith, or a peptide which is a part thereof. The pharmaceutical composition according to claim 8, which comprises a sense strand sequence of 18 to 28 nucleotides and an antisense strand sequence which is a complementary sequence thereof. 医薬組成物が、さらに抗がん剤を含む、請求項6〜9のいずれか一項に記載の医薬組成物。   The pharmaceutical composition according to any one of claims 6 to 9, wherein the pharmaceutical composition further comprises an anticancer agent. 医薬組成物が、がん治療用でり、
がんが、請求項1に記載の判定方法を用いて、がん幹細胞が有ると判定されたがん、または、がん幹細胞誘導度が高いと判定されたがんである、請求項6〜10のいずれか一項に記載の医薬組成物(ただし、前記がんが、乳癌、卵巣癌、および非小細胞肺癌である場合を除く)
Pharmaceutical composition, Ri Oh is for cancer treatment,
Cancer, using the determination method according to claim 1, carcinoma cancer stem cells is determined that there or, Ru Gandea that cancer stem cells derived degree is determined to be high, claim 6 11. The pharmaceutical composition according to any one of 10 (except when the cancer is breast cancer, ovarian cancer, and non-small cell lung cancer) .
医薬組成物が、がんの転移・浸潤および/または経年後再発を抑制するためのものであり、
がんが、請求項1に記載の判定方法を用いて、がん幹細胞が有ると判定されたがん、または、がん幹細胞誘導度が高いと判定されたがんである、請求項6〜10のいずれか一項に記載の医薬組成物(ただし、前記がんが、乳癌、卵巣癌、および非小細胞肺癌である場合を除く)
Pharmaceutical composition state, and are not for suppressing metastasis, invasion and / or aging after recurrence of cancer,
Cancer, using the determination method according to claim 1, carcinoma cancer stem cells is determined that there or, Ru Gandea that cancer stem cells derived degree is determined to be high, claim 6 11. The pharmaceutical composition according to any one of 10 (except when the cancer is breast cancer, ovarian cancer, and non-small cell lung cancer) .
がん幹細胞が、乳がん、肺がん、食道がん、胃がん、大腸がん、肝臓がん、膵臓がん、子宮頸部がん、子宮体部がん、卵巣がん、腎臓がん、前立腺がん、膀胱がん、精巣腫瘍、甲状腺がん、副腎がん、およびリンパ腫からなる群から選択される1種もしくは2種以上の細胞から誘導される、請求項6〜10のいずれか一項に記載の医薬組成物。 Cancer stem cells are breast cancer, lung cancer, esophageal cancer, stomach cancer, colon cancer, liver cancer, pancreatic cancer, cervical cancer, uterine body cancer, ovarian cancer, kidney cancer, prostate cancer , bladder cancer, testicular cancer, thyroid cancer, derived from one or more cells selected from the group consisting of adrenal cancer, and lymphoma, according to any one of claims 6-10 Pharmaceutical composition. がん幹細胞が、乳がん、膵臓がん、および腎臓がんからなる群から選択される1種もしくは2種以上の細胞から誘導される、請求項13に記載の医薬組成物。   The pharmaceutical composition according to claim 13, wherein the cancer stem cells are derived from one or more types of cells selected from the group consisting of breast cancer, pancreatic cancer, and kidney cancer.
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