JP7197556B2 - がん治療のための染色体不安定性および下流サイトゾルdnaシグナル伝達をターゲティングする方法 - Google Patents

がん治療のための染色体不安定性および下流サイトゾルdnaシグナル伝達をターゲティングする方法 Download PDF

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Description

本出願は、2017年7月10日に出願された米国仮特許出願第62/530,661号の出願日に対する優先権の利益を主張し、その内容は参照によりその全体が本明細書に具体的に組み込まれる。
連邦政府の資金援助
本発明は、国立衛生研究所により授与された助成金番号CA197588およびARMY/MRMCにより授与された助成金番号W81XWH-16-1-0315の下で政府の支援によりなされた。政府は本発明に一定の権利を有する。
背景
がんは、体の様々な部分における異常な細胞の制御されない成長である。現在、がんは、成功の度合いが異なる、手術、放射線療法、化学療法、免疫療法等によって治療することができる。しかしながら、外科的療法では、広範囲に転移した腫瘍細胞を完全に除去することができない。放射線療法および化学療法は、急速に増殖する正常細胞の存在下でがん細胞を殺滅するのに十分な選択性を有しない。免疫療法は、主に、サイトカインまたは治療用がんワクチンの使用に限定されている。サイトカインは、深刻な毒性を引き起こす場合があり、ワクチンの継続使用は、免疫寛容につながる場合がある。
概要
以前より、サイトゾルDNAに関する主要な懸念の1つが免疫反応を誘発することであった。しかしながら、本明細書に記載されるように、染色体不安定性は、サイトゾルDNAを生成する可能性があり、それはがん細胞の転移の発生率および可能性を増加させる。本明細書でさらに説明されるように、染色体誤分離などの染色体不安定性、および小核はまた、がん細胞の発生率および転移の可能性も増加させる可能性がある。
記載された方法組成物は、増加した染色体不安定性レベル、増加したサイトゾルDNAレベル、染色体誤分離、またはそれらの組み合わせを有する患者の治療に有用である。組成物および方法はまた、転移、制がん剤耐性、またはそれらの組み合わせを低減および/または阻害することができる。場合によっては、組成物および方法は、キネシン-13の発現を調節するのに有用であり、組成物および方法は、染色体不安定性を低減することができる。
例えば、細胞内のKif2b、MCAK/Kif2c、またはKIF13Aなどのキネシン-13タンパク質の発現および/または活性を増加させることができる方法および組成物が、本明細書に記載されている。場合によっては、方法および組成物は、ABCC4、ABCG2の発現および/または活性を増加させることができる。これらの方法はまた、哺乳動物細胞中のSTING、cGAS、NF-κB転写因子p52、NF-κB転写因子RelB、ENPP1、LTβR、BAFFR、CD40、RANK、FN14、NIK(MAP3K14)、MST1、またはそれらの任意の組み合わせを阻害することも含み得る。そのような組成物および方法は、転移性がんの発生および進行を含む、がんの進行を治療および阻害するのに有用である。
転移性がんを含むがんの治療に有用である新しい化合物の設計および開発のためのアッセイを含む、他の方法が本明細書に記載されている。
[本発明1001]
(a)培養培地中で試験化合物を転移性がん細胞試料と混合して、試験アッセイ物をもたらすこと、(b)前記試験化合物が細胞と会合するのにまたは細胞に浸透するのに十分な時間および条件下で、前記試験アッセイ物をインキュベートすること、(c)
●試験アッセイ物の値をもたらす、前記培養培地中、前記細胞中、またはそれらの組み合わせ中のcGAMPの量または濃度、
●平均距離結果をもたらす、一連の前記細胞内の中心体間の距離、
●前記細胞の核へのRELB転座の量
を測定すること、ならびに(d)
●基準cGAMP値よりも低い試験アッセイ物cGAMP値、
●基準距離よりも小さい平均距離結果、
●基準量よりも低い、前記細胞の核へのRELB転座の量
を有する試験化合物を選択し、それによって、染色体不安定性の治療に有効な試験化合物を生成すること
を含む、方法。
[本発明1002]
基準が、
a.試験化合物を含有しないアッセイ物混合物中のcGAMPの量もしくは濃度、
b.試験化合物を含有しないアッセイ物混合物内の転移性がん細胞中のセントロメア間の距離、または
c.試験化合物を含有しないアッセイ物混合物内の転移性がん細胞の核へのRELB転座の量
である、本発明1001の方法。
[本発明1003]
前記cGAMPを測定する前に、前記試料または培養培地をアルコールで抽出して、アルコール抽出物を生成することをさらに含む、本発明1001または1002の方法。
[本発明1004]
半純粋な(semi-pure)試験試料の前記cGAMPを測定する前に、1つ以上のHyperSepアミノプロピル固相カラムを使用する固相抽出(SPE)により前記アルコール抽出物を精製して、前記半純粋な試験試料を生成することをさらに含む、本発明1003の方法。
[本発明1005]
cGAMPの量または濃度を測定することが、cGAMPのレベルを測定するための液体クロマトグラフィーおよび/または質量分析を含む、本発明1001~1003または1004のいずれかの方法。
[本発明1006]
治療用物質を同定するために前記試験化合物を動物モデルに投与することをさらに含む、本発明1001~1004または1005のいずれかの方法。
[本発明1007]
前記治療用物質を患者に投与することをさらに含む、本発明1001~1005または1006のいずれかの方法。
[本発明1008]
(a)患者から細胞試料または組織試料を得ること、(b)前記試料由来の既知数または既知重量の細胞または組織から産生されたcGAMPの量または濃度を測定して、基準cGAMP値を生成すること、(c)前記試料由来の前記既知数または既知重量の細胞または組織を試験化合物と混合して、試験アッセイ物を生成すること、(d)前記試験アッセイ物中の前記cGAMPの量または濃度を測定して、試験アッセイ物cGAMP値を生成すること、(e)任意に、ステップ(c)および(d)を繰り返すこと、ならびに前記基準cGAMP値よりも低い試験アッセイ物cGAMP値を有する任意の試験化合物を選択し、それによって、少なくとも1つの有効な試験化合物を同定することを含む、方法。
[本発明1009]
前記試料が転移性がん細胞または転移性組織を含む、本発明1008の方法。
[本発明1010]
前記cGAMPを測定する前に、前記細胞試料または組織試料をアルコールで抽出して、アルコール抽出物を生成することをさらに含む、本発明1008または1009の方法。
[本発明1011]
前記細胞試料または組織試料をメタノールで抽出してメタノール抽出物を生成すること、および前記メタノール抽出物中の前記cGAMPを測定することをさらに含む、本発明1008、1009、または1010の方法。
[本発明1012]
半純粋な試験試料の前記cGAMPを測定する前に、1つ以上のHyperSepアミノプロピル固相カラムを使用する固相抽出(SPE)により前記アルコール抽出物または前記メタノール抽出物を精製して、前記半純粋な試験試料を生成することをさらに含む、本発明1010または1011の方法。
[本発明1013]
cGAMPの量または濃度を測定することが、液体クロマトグラフィーおよび/または質量分析を含む、本発明1008~1011または1012のいずれかの方法。
[本発明1014]
前記有効な試験化合物を動物がんモデルに投与することをさらに含む、本発明1008~1012または1013のいずれかの方法。
[本発明1015]
前記有効な試験化合物を、患者にまたは得られた前記細胞試料もしくは組織試料が由来する患者に投与することをさらに含む、本発明1008~1013または1014のいずれかの方法。
[本発明1016]
本発明1001~1014または1015のいずれかの方法により生成された有効な試験化合物。
[本発明1017]
a.細胞試料の1つ以上の細胞内に少なくとも10%の検出可能な染色体誤分離を有する、
b.細胞試料の1つ以上の細胞内に少なくとも3%の検出可能な小核を有する、
c.細胞試料の1つ以上の細胞内に検出可能なサイトゾル二本鎖DNAを有する、または
d.細胞試料中もしくは体液試料中、少なくとも10%超のcGAMPの濃度もしくは量を有する
前記細胞試料または体液試料を有する患者に、転移化学療法剤を投与することを含む、方法。
[本発明1018]
a.細胞試料の後期細胞中で染色体の15~20%が誤分離を呈している、
b.細胞試料中の細胞の5~8%が小核を呈している、
c.サイトゾル内の染色強度が、正常な非がん組織と比較して1倍~2倍増加している、または
d.体液試料中のcGAMPの濃度もしくは量が、非がん性体液試料よりも1倍~2倍大きい
患者に、転移化学療法剤を投与することを含む、本発明1017の方法。
[本発明1019]
前記患者の細胞内または体液内の染色体誤分離、小核、サイトゾル二本鎖DNA、またはcGAMPを定量化するために、前記患者由来の試料を経時的にモニタリングすることをさらに含む、本発明1017または1018の方法。
[本発明1020]
前記転移化学療法剤が、1種類以上のキネシン-13タンパク質、1種類以上のMCAKタンパク質、またはそれらの組み合わせを含む組成物である、本発明1017、1018、または1019の方法。
[本発明1021]
前記転移化学療法剤が組成物であり、前記組成物が、キネシン-13核酸、または、キネシン-13タンパク質をコードする核酸セグメントに操作可能に連結されたプロモーターを有する発現カセットを含む、本発明1017~1019または1020のいずれかの方法。
[本発明1022]
(a)患者由来の試験試料中の以下の遺伝子:PELI2、BMP2、SHH、TNS4、RAB3B、ROBO1、ARHGAP28、CHN2、CST1、F13A1、CPVL、SEMA6D、C9orf152、NHSL2、GTF2IP7、DPYSL3、PCDH7、KHDRBS3、TRAC、TMEM156、CST4、CD24、またはFGF5の発現レベルを定量化して、前記試験試料中の以下の遺伝子:PELI2、BMP2、SHH、TNS4、RAB3B、ROBO1、ARHGAP28、CHN2、CST1、F13A1、CPVL、SEMA6D、C9orf152、NHSL2、GTF2IP7、DPYSL3、PCDH7、KHDRBS3、TRAC、TMEM156、CST4、CD24、またはFGF5の各々の定量化した発現レベルを生成すること、および(b)各定量化した発現レベルがこれらの遺伝子の各々についての中央基準発現レベルよりも大きい場合、より長い無転移生存期間を前記患者に通知することを含む、方法。
[本発明1023]
前記遺伝子の各々についての前記中央基準発現レベルが、転移性がんを有する一連の患者由来の試料中のこれらの遺伝子の各々についての中央発現値である、本発明1022の方法。
[本発明1024]
前記患者が乳がんを有する、本発明1022または1023の方法。
[本発明1025]
a.細胞試料の1つ以上の細胞内に少なくとも10%の検出可能な染色体誤分離を有する、
b.細胞試料の1つ以上の細胞内に少なくとも3%の検出可能な小核を有する、
c.細胞試料の1つ以上の細胞内に検出可能なサイトゾル二本鎖DNAを有する、または
d.細胞試料中もしくは体液試料中、少なくとも10%超のcGAMPの濃度もしくは量を有する
前記細胞試料または体液試料を有する患者に投与するための組成物における化学療法剤の使用。
図1A~1Mは、ヒト転移において染色体異常が広く認められることを示している。図1Aは、対応させた原発性腫瘍(P)および脳転移(M)の加重ゲノム不安定性インデックス(wGII)をグラフで示し、n=61原発性腫瘍-転移対応対であり、箱は、25~75パーセンタイルにまたがり、バーは、10~90パーセンタイルにまたがり、有意性は、ウィルコクソン対応対符号付き順位検定を使用して試験した。RCC、腎細胞がん。図1B-1は、転移と対応させた原発性乳房腫瘍との間のwGIIの差をグラフで示す。図1B-2は、転移と対応させた原発性肺腫瘍との間のwGIIの差をグラフで示す。図1B-3は、転移と対応させた腎細胞がん原発性腫瘍との間のwGIIの差をグラフで示す。図1B-4は、転移と対応させた原発性腫瘍との間のwGIIの差をグラフで示す。図1Cは、Mitelmanデータベースに見られる原発性(P)乳房腫瘍(n=637)または転移(M、n=131)中のクローンの数(核型に基づく)をグラフで示す。図1Dは、原発性乳房腫瘍(n=983クローン)または転移(n=186クローン)に見られる1クローンあたりの染色体数のLog2をグラフで示す。図1Eは、原発性乳房腫瘍(n=983クローン)または転移(n=186クローン)に見られる1クローンあたりの染色体異常の数をグラフで示す。図1C~1E 箱は、25~75パーセンタイルにまたがり、バーは、10~90パーセンタイルにまたがり、有意性は、両側マン・ホイットニー検定を使用して試験した。図1Fは、後期を経ているホルマリン固定パラフィン包埋頭頸部扁平上皮がん細胞の画像を示す。矢印は、染色体誤分離の例を指す(スケールバー5μm)。図1Gは、臨床的に検出可能なリンパ節転移のある患者(N+、n=22患者)またはない患者(N-、n=18患者)由来の腫瘍における染色体誤分離の証拠を呈する後期細胞のパーセンテージをグラフで示す。箱は、25~75パーセンタイルにまたがり、バーは、10~90パーセンタイルにまたがり、有意性は、両側マン・ホイットニー検定を使用して試験した。図1Hは、対応させた原発性腫瘍のwGIIの関数としての脳転移の加重ゲノム不安定性インデックス(wGII)をグラフで示す。赤線は、線形回帰を表す。図1Iは、原発性および転移性乳がんに由来し、図1D~1Eに描かれた試料中の所与のクローンの染色体の総数の関数として、1クローンあたりの染色体異常の数をグラフで示し、データポイントは、平均±標準偏差を表す。図1Jは、染色体誤分離の頻度の関数としてのN-またはN+患者のパーセンテージ(CIN-低およびCIN-高についてn=20患者)をグラフで示し、有意性は、フィッシャー直接検定を使用して試験した。図1Kは、様々なキネシン-13タンパク質を発現するMDA-MB-231細胞の時間の関数としての細胞集密をグラフで示す。データポイントは、平均±標準偏差を表し、n=4実験である。図1Lは、抗GFP抗体、負荷対照として使用されるβ-アクチンを使用して染色された様々なGFPタグ付きキネシン-13タンパク質を発現する細胞の免疫ブロットを示す。図1Mは、微小管(DM1A)、中心体(ペリセントリン)、およびDNA(DAPI)について染色されたMCAKおよびdnMCAKを発現する細胞を示す(スケールバー5μm)。 図2A~2Jは、染色体不安定性(CIN)が、転移の駆動因子であることを示す。図2Aは、抗セントロメアタンパク質(ACA)およびDNA(DAPI)について染色された後期細胞を示す(スケールバー5μm)。図2B-1は、対照細胞またはキネシン-13タンパク質を発現する細胞における染色体誤分離の証拠を呈するMDA-MB-231後期細胞のパーセンテージをグラフで示し、バーは、平均±標準偏差を表し、n=150細胞であり、3実験、有意性は、両側t検定を使用して試験した。図2B-2は、対照細胞またはキネシン-13タンパク質を発現する細胞における染色体誤分離の証拠を呈する後期H2030細胞のパーセンテージをグラフで示し、バーは、平均±標準偏差を表し、n=150細胞であり、3実験、有意性は、両側t検定を使用して試験した。図2Cは、異なるキネシン-13タンパク質を発現するMDA-MB-231細胞による心臓内注射の5週間後に画像化された動物全体の光子フラックス(p/s)をグラフで示す。有意性は、両側マン・ホイットニー検定を使用して検定し、1群あたりn=7~14マウスである。独立した4実験。図2Dは、異なるキネシン-13タンパク質を発現するMDA-MB-231細胞による心臓内注射の5週間後に画像化された動物全体の光量子束(p/s)の画像を示す。図2Eは、様々なレベルの染色体不安定性を伴うMDA-MB-231細胞を注射したマウスの疾患特異的生存率をグラフで示す:CIN-高(dnMCAK、左端のグラフは経時的な最小生存率を示す)、CIN-中(対照、Kif2a、またはチューブリン;中央のグラフは経時的な中程度の生存率を示す)、またはCIN-低(MCAKまたはKif2b、右端のグラフは経時的な最大生存率を示す)、n=CIN-高のマウス10匹、CIN-中のマウス23匹、およびCIN-低のマウス20匹、対での有意性は、対数順位検定で試験した。図2F-1は、30日間分裂させた親MDA-MB-231細胞#2由来の代表的な核型(DAPI607バンディング)を示す。図2F-2は、30日間分裂させた親MDA-MB-231細胞#4由来の代表的な核型(DAPI607バンディング)を示す。図2Gは、30日間分裂させた単一のMCAK発現細胞に由来する細胞の代表的な核型(DAPI607バンディング)を示す。図2Hは、30日間分裂させた単一のKif2a発現細胞に由来する細胞の代表的な核型(DAPI607バンディング)を示す。図2Iは、CIN-低(MCAK、各染色体の左のバー)またはCIN-中/高(対照、Kif2a、dnMCAK、各染色体の右のバー)MDA-MB-231細胞中の非クローン性(単一クローンの細胞の25%未満に存在する)ネオ染色体の数をグラフで示す。「Mar」は、従来のバンディングでは明確に同定できない構造的に異常な染色体を示し、バーは、平均±標準偏差を表し、n=クローン集団7つ由来細胞140個であり、有意性は、二元配置分散分析を使用して試験した。図2Jは、単一のKif2a発現細胞に由来する同じクローン集団に属する6つの異なる細胞から採取した染色体の例を示し、22番染色体と他の異なる染色体とが関与する収束転座を示す。 図3A~3Mは、原発性腫瘍および転移における染色体不安定性(CIN)の相反する役割を示す。図3Aは、図3B~3Eに示された試料の収集方法を示す概略図であり、原本では、概略図の細胞の色は、図3B~3Eのバーの色と一致している。図3B-1は、ER乳がんサブタイプに属する転移適格患者由来異種移植片(PDX)から生じる後期細胞のパーセンテージをグラフで示し、原発性腫瘍由来および肝転移由来の第1継代細胞における染色体誤分離の証拠を示す。図3B-2は、TNBC乳がんサブタイプに属する転移適格患者由来異種移植片(PDX)から生じる後期細胞のパーセンテージをグラフで示し、原発性腫瘍由来および肝転移由来の第1継代細胞における染色体誤分離の証拠を示す。図3Cは、CIN-低細胞から生じる後期細胞のパーセンテージをグラフで示し、注射された細胞、原発性腫瘍に由来する、同じ動物の原発性腫瘍から生じる自然転移に由来する、および直接心臓内移植から得られた転移に由来する第1継代細胞における染色体誤分離の証拠を示す。図3Dは、CIN培地(Kif2a)細胞から生じる後期細胞のパーセンテージをグラフで示し、注射された細胞、原発性腫瘍に由来する、同じ動物の原発性腫瘍から生じる自然転移に由来する、および直接心臓内移植から得られた転移に由来する第1継代細胞における染色体誤分離の証拠を示す。図3Eは、CIN-高(dnMCAK)細胞から生じる後期細胞のパーセンテージをグラフで示し、注射された細胞、原発性腫瘍に由来する、同じ動物の原発性腫瘍から生じる自然転移に由来する、および直接心臓内移植から得られた転移に由来する第1継代細胞における染色体誤分離の証拠を示す。図2B~2Eについて、バーは、平均±標準偏差を表し、n=150細胞であり、3回の独立した実験であり、*p<0.05であり、注射された株よりも高い誤分離率を有する試料を示し、#p<0.05であり、注射された株よりも低い誤分離率を有する試料を示し、**p<0.05であり、同じ動物からの転移と対応させた原発性腫瘍との間の有意差を示す、両側t検定。ST met、軟組織転移。図3Fは、CIN-低(MCAKおよびKif2b)とCIN-中/高(対照、Kif2a、およびdnMCAK)MDA-MB-231細胞との間で差次的に発現される遺伝子の変化を示すボルケーノプロットを示す。右上の領域のデータポイント(2.6超のLog2)は、その後に染色体不安定性(CIN)シグネチャーを判定するために使用される遺伝子に対応する。図3Gは、TAVAZOIE転移(TAVAZOIE_METASTASIS)遺伝子セットの濃縮プロットである。図3Hは、患者のメタ分析においてCINシグネチャー遺伝子の高い(CIN-高、下のグラフ線)または低い(CIN-低、上のグラフ線)発現を有する患者の遠隔無転移生存率(DMFS)のプロットを示す。図3Iは、171患者の検証コホートにおいてCINシグネチャー遺伝子の高い(CIN-高、下のグラフ線)または低い(CIN-低、上のグラフ線)発現を有する患者の遠隔無転移生存率(DMFS)のプロットを示す。実施例1に記されるように、CINシグネチャー遺伝子としては、PELI2、BMP2、SHH、TNS4、RAB3B、ROBO1、ARHGAP28、CHN2、CST1、F13A1、CPVL、SEMA6D、NHSL2、GTF2IP7、DPYSL3、PCDH7、KHDRBS3、TRAC、TMEM156、CST4、CD24、FGF5、NTN4が挙げられる。図3J~3Mは、染色体不安定性が転移の形成および維持を促進することを示す。図3J-1は、キネシン-13タンパク質を発現するMDA-MB-231細胞を注射した動物全体の経時的な正規化光子量束プロットをグラフで示す。バーは、平均±標準誤差を表し、n=7~14マウス/群である。図3J-2は、疾患負荷が生物発光を使用して追跡されたdnMCAKを発現するMDA-MB-231細胞を注射したマウスの画像を示す。図3J-3は、Kif2bを発現するMDA-MB-231細胞を注射したマウスの画像を示し、疾患負荷は、BLIを使用して追跡した。図3Kは、対照またはMCAK発現H2030細胞を心臓内注射してから5週間後に画像化された動物全体の光子量束(p/s)を示す。有意性は、両側マン・ホイットニー検定を使用して試験した。MCAK群ではn=10マウス、対照群では5マウスである。図3Lは、腫瘍切除の前(33日目)および後(90日目)にMDA-MB-231細胞を同所移植したマウスの代表的なBLI画像を示す。90日目にdnMCAK発現細胞を移植したマウスにおいて、転移を検出することができる。図3Mは、様々なレベルの染色体不安定性を有するMDA-MB-231細胞を同所移植したマウスの遠隔無転移生存率(DMFS)を示す。示されるように、CIN-低細胞を受容した動物はすべて生存し(上のグラフ線)、一方でCIN-中細胞を受容した動物のほとんどが生存したが(中央のグラフ線)、CIN-高細胞を受容した動物のほとんどが生存しなかった(下のグラフ線)。n=5~9マウス/群、対での優位性は、対数順位検定で試験した。 図4A~4Hは、染色体不安定性が間葉系細胞形質をエンリッチ(enrich)することを示す。図4Aは、6,821個の細胞(列)の遺伝子発現ヒートマップ、および上皮間葉転換(EMT、行)に関与する遺伝子を示す。黒い矩形は、間葉形質をエンリッチさせた遺伝子細胞クラスターを示す。図4Bは、教師なしK最近傍グラフ理論を使用して同定された12個の亜集団とともに、6,821個のMCAK、Kif2b、およびdnMCAK発現細胞のt-確率近傍埋め込み(tSNE)投影を示す。ヒートマップは、各亜集団の差次的に発現された遺伝子の遺伝子セットエンリッチメント解析から推定されるFDRq<0.05の遺伝子セットの正規化したエンリッチメントスコア(NES)を示す。図4Cは、β-アクチン、ビメンチン、およびDNAについて染色されたMCAKまたはdnMCAKを発現する細胞の代表的な画像を示す(スケールバー50μm)。図4Dは、培養18時間以内にコラーゲン膜を通って侵入した細胞の代表的な画像を示す。図4Eは、培養18時間以内にコラーゲン膜を通って侵入した細胞の数をグラフで示す(図4Dを参照)。バーは、平均±標準誤差を表し、*p<0.05である。**p<0.01、両側マン・ホイットニー検定、n=10高倍率視野、独立した2実験。図4Fは、バルクRNA発現データに基づいて異なるキネシン-13タンパク質を発現するMDA-MB-231細胞の主成分分析(PCA)プロットを示す。図4Gは、CIN-低細胞(MCAKおよびKif2b)と比較したCIN-中/高(対照、Kif2aおよびdnMCAK)において高度にエンリッチされたホールマーク(HALLMARK)遺伝子セットの遺伝子セットエンリッチメント分析(GSEA)の結果を示す。図4Hは、正規化したエンリッチメントスコア対偽発見率(FDR)のプロットを示す。 図5A~5Iは、染色体不安定性細胞のサイトゾルDNAからの細胞固有の炎症を示す。図5Aは、発現モジュールおよびモジュール2と最も有意に相関したホールマーク遺伝子セットを示す遺伝子間相関ヒートマップを示す。NES、正規化したエンリッチメントスコア。図5Bは、キネシン-13発現状態または重要な遺伝子シグネチャーの発現レベルのいずれかで標識された6,821個のMCAK、Kif2b、およびdnMCAK発現細胞のtSNE投影(上)を示す。重要な遺伝子シグネチャー間の単一細胞相関プロットを以下に示す。図5C-1は、ACAおよびDAPIで染色した細胞中の原核付近の小核の代表的な画像を示す(スケールバー5μm)。図5C-2は、様々なキネシン-13タンパク質を発現するMDA-MB-231細胞の小核のパーセンテージをグラフで示す。図5C-3は、様々なキネシン-13タンパク質を発現するH2030細胞の小核のパーセンテージをグラフで示す。図5C-2および5C-3における箱は、中央値および四分位間範囲にまたがり、バーは、5~95パーセンタイルにまたがり、n=638~1127細胞、10高倍率視野、独立した3実験、有意性は、両側マン・ホイットニー検定を使用して試験した。図5Dは、図3C~3Eで以前に描かれた原発性腫瘍および転移に由来する細胞における小核のパーセンテージをグラフで示す。バーは、中央値および四分位範囲を表し、n=10原発性腫瘍および28転移、500~1500細胞/試料、有意性は、両側マン・ホイットニー検定を使用して試験した。図5Eは、すべての注射された細胞株ならびに原発性腫瘍および転移に由来する細胞における、染色体誤分離の証拠を呈する細胞のパーセンテージと、小核のパーセンテージとの間の相関をグラフで示す。図5Fは、DNA(DAPI)、サイトゾル二本鎖DNA(抗dsDNA抗体を使用)、または一本鎖DNA(抗ssDNA抗体を使用)について染色されたMCAKおよびdnMCAK発現細胞を示す(スケールバー20μm)。図5Gは、CIN-中/高およびCIN-低MDA-MB-231およびH2030細胞における正規化したサイトゾル対核DNA比をグラフで示す。バーは、平均±標準偏差を表し、有意差は両側マン・ホイットニー検定を使用して試験した。図5Hは、DNA(DAPI)、サイトゾルDNA(dsDNA)、またはDnアーゼ2(RFPレポーター)について染色された細胞を示し(スケールバー10μm)、矢印は、Dnアーゼ2発現細胞を示す。図5Iは、DNA(DAPI)、サイトゾルDNA(dsDNA)、またはmCherry-ラミンB2について染色された細胞を示し(スケールバー10μm)、矢印は、mCherry-ラミンB2発現細胞を示す。 図6A~6Jは、サイトゾルDNAへの細胞反応からの転移を示す。図6Aは、DAPI(DNA)、サイトゾルDNA(dsDNA)、または抗cGAS抗体を使用して染色された細胞を示す(スケールバー5μm)。図6Bは、キネシン-13タンパク質(またはラミンB2およびdnMCAK)を発現する細胞にcGAS局在化がある(cGAS+)またはない(cGAS-)小核のパーセンテージをグラフで示し、n=400細胞、4実験、有意性は、両側マン・ホイットニー検定を使用して試験した。図6Cは、異なるキネシン-13タンパク質またはSTING shRNA(dnMCAK)、負荷対照として使用されるβ-アクチンを発現する細胞由来の溶解物の免疫ブロットを示す。図6Dは、CIN-中/高細胞(対照、Kif2a、およびdnMCAK)、CIN-低細胞(Kif2bおよびMCAK)またはSTING枯渇dnMCAK発現細胞(STING shRNA)由来のリン酸化p100対総p100(上)およびp52対p100(下)タンパク質レベルの正規化した比率を示す。バーは、平均±標準誤差を表し、*p<0.05であり、**p<0.01であり、両側マン・ホイットニー検定であり、n=4回の生物学的反復である。図6Eは、MCAK、dnMCAK発現細胞、ならびにRelBおよびDNA(DAPI)について染色された対照またはSTING shRNAを発現する細胞を示し、矢印は、RelB陽性核を指す(スケールバー20μm)。図6Fは、低い(<30パーセンタイル)または高い(>30パーセンタイル)染色体不安定性遺伝子発現シグネチャーを有する乳がん患者におけるCIN反応性非標準NF-κB標的遺伝子の平均z-正規化した発現をグラフで示し、箱は、四分位間範囲にまたがり、バーは、10~90パーセンタイルにまたがり、有意性は、両側マン・ホイットニー検定を使用して試験した。図6G-1は、対照shRNAまたはSTING shRNAを発現する細胞を心臓内注射してから5週間後に画像化された動物全体の光子量束(p/s)をグラフで示す。有意性は、両側マン・ホイットニー検定を使用して試験した。対照群ではn=9マウス、STING shRNA群では16マウス。図6G-2は、対照shRNAまたはSTING shRNAを発現する細胞を心臓内注射してから5週間後に画像化された動物全体を示す。図6Hは、培養24時間以内にコラーゲン膜を通って侵入した、DNAセンシングまたは非標準NF-κB経路におけるshRNA標的遺伝子を発現する細胞の数をグラフで示す。バーは、平均±標準誤差を表し、**p<0.0001であり、両側マン・ホイットニー検定であり、n=10の高倍率視野であり、2実験である。図6I~6Jは、単一細胞シーケンシングおよび集団検出を示す。図6Iは、図4Bに提示されたすべての亜集団の細胞組成を示す。図6Jは、上皮間葉転換(EMT)および染色体不安定性遺伝子(亜集団「M」)が豊富な細胞の亜集団における重要な転移および浸潤遺伝子の発現を、残りの亜集団と比較して示すバイオリンプロットを示し、亜集団は、教師なしK最近傍グラフ理論を使用して同定された。 図7A~7Fは、染色体不安定性がウイルス様免疫反応を促進し、それが転移を促進すると同時に大量の免疫浸潤物を動員することを示す。図7Aは、染色体不安定性がウイルス様免疫反応を促進し、それが大量の免疫浸潤物を促進することを示す。図7Bは、染色体不安定性(CIN)がサイトゾルDNAに対する腫瘍細胞固有の炎症反応を介した転移および腫瘍免疫浸潤に関連していることを示す概略図である。図7C-1は、創傷形成後36時間の創傷領域の細胞の代表的な位相差画像を示す。図7C-2は、異なるキネシン-13タンパク質を発現する細胞の幅に対する長さの比をグラフで示す。図7C-1および7C-2の場合、バーは、四分位範囲にまたがり、n=100細胞、2実験、**p<0.0001、マン・ホイットニー検定である。図7D-1は、β-カテニンまたはDNA(DAPI)で染色されたMCAK(CIN-低)を発現する代表的な細胞を示す(スケールバー30μm)。図7D-2は、β-カテニンまたはDNA(DAPI)で染色されたdnMCAK(CIN-高)を発現する代表的な細胞を示す(スケールバー30μm)。図7E-1は、キネシン-13タンパク質を発現する細胞の創傷治癒アッセイの位相差画像を示す(スケールバー800μm)。図7E-2は、創傷形成後24時間および45時間の創傷領域(0時間の時点に正規化)をグラフで示す。*p<0.05、両側t検定。図7F-1は、培養18時間以内に8μmの孔を含むポリカーボネート膜を通って侵入した細胞の画像を示す。図7F-2は、膜の底部から掻き取られた細胞の正規化された光学密度(O.D.)をグラフで示し、バーは、平均±標準誤差を表し、*p<0.05であり、両側t検定であり、n=3の実験である。 図8A~8Cは、染色体不安定性が、小核およびサイトゾルのdsDNAを生成することを示す。図8Aは、図3Cに描かれたCIN-低試料中の小核のパーセンテージをグラフで示す。図8Bは、図3Dに描かれたCIN-低試料中の小核のパーセンテージをグラフで示す。図8Cは、図3Eに描かれたCIN-低試料中の小核のパーセンテージをグラフで示す。図8A~8Cについて、注射された細胞、原発性腫瘍に由来する、または転移(原発性腫瘍から生じるいくつかの自然転移、直接心臓内移植から得られるいくつかの転移)に由来する第1継代細胞。バーは、平均±標準誤差を表し、n=500~1500細胞/試料を含む10高倍率視野、3実験、*p<0.05であり、注射された株よりも高い誤分離率を有する試料を示す。#p<0.05であり、注射された株よりも低い誤分離率を有する試料を示す。**p<0.05であり、同じ動物からの転移と対応させた原発性腫瘍との間の有意差を示す、両側t検定である。 図9A~9Mは、予後に対するサイトゾルDNAセンシング経路の影響を示す。図9Aは、対照shRNAまたはSTING shRNAのいずれかを共発現するdnMCAK発現細胞を注射したマウスの疾患特異的生存率をグラフで示す。対照群ではn=9マウス、およびSTING shRNA群では16マウス。有意性は、対数順位検定で試験した。示されているように、STING shRNAの発現によるSTING発現の低減は、dnMCAK発現細胞の生存率を増加させる。図9Bは、非標準NF-κBの高レベルおよび低レベルの調節因子を発現する乳がん患者の経時的な遠隔無転移生存率(DMFS)をグラフで示す(NFKB2、RelB、MAP3K14は、NF-κBを正に調節し、TRAF2、TRAF3、BIRC2、BIRC3は、NF-κBを負に調節する)。示されているように、非標準NF-κBのそのような調節因子のより低いレベルの発現は、生存率を向上させる。図9Cは、高レベルおよび低レベルのCIN反応性非標準NF-κB標的を発現する乳がん患者の経時的な遠隔無転移生存率(DMFS)をグラフで示す(PPARG、DDIT3、NUPR1、RAB3B、IGFBP4、LRRC8C、TCP11L2、MAFK、NRG1、F2R、KRT19、CTGF、ZFC3H1は、CIN反応性非標準NF-κB標的を正に調節し、MACROD1、GSTA4、SCN9A、BDNF、LACTBは負に調節する)。示されているように、そのようなCIN反応性非標準NF-κB標的の下方調節は、生存率を向上させる。図9Dは、標準NF-κB(のレギュレーターの高レベルおよび低レベル(NFKB1、RelA、TRAF1、TRAF4、TRAF5、TRAF6)を発現する乳がん患者の経時的な遠隔無転移生存率(DMFS)をグラフで示す。示されているように、標準NF-κBのそのような調節因子の発現の増加は、生存率を向上させる。図9Eは、インターフェロンシグナル伝達の高レベルおよび低レベルの調節因子(IRF1、IRF3、IRF7、TBK1)を発現する乳がん患者の経時的な遠隔無転移生存率(DMFS)をグラフで示す。示されているように、インターフェロンシグナル伝達のそのような調節因子の発現の増加は、生存率を向上させる。図9Fは、非標準NF-κBの高レベルおよび低レベルの調節因子を発現する乳がん患者の経時的な無再発生存率(RFS)をグラフで示す。示されているように、非標準NF-κBの調節因子のより低いレベルの発現は、生存率を向上させる。図9Gは、高レベルおよび低レベルのCIN反応性非標準NF-κB標的を発現する乳がん患者の経時的な無再発生存率(RFS)をグラフで示す。示されるように、わずかに高いレベルのCIN反応性非標準NF-κB標的の発現は、生存率を幾分向上させる。図9Hは、標準NF-κBの高レベルおよび低レベルの調節因子を発現する乳がん患者の経時的な無再発生存率(RFS)をグラフで示す。示されているように、標準NF-κBの調節因子の発現の増加は、生存率を向上させる。図9Iは、インターフェロンシグナル伝達の高レベルおよび低レベルの調節因子を発現する乳がん患者の経時的な無再発生存率(RFS)をグラフで示す。示されているように、インターフェロンシグナル伝達の調節因子の発現の増加は、生存率を向上させる。図9Jは、非標準NF-κBの高レベルおよび低レベルの調節因子を発現する肺がん患者の経時的な無増悪生存率(PFS)をグラフで示す。示されているように、非標準NF-κBの調節因子の発現の低減は、生存率を向上させる。図9Kは、高レベルおよび低レベルのCIN反応性非標準NF-κB標的を発現する肺がん患者の経時的な無増悪生存率(PFS)をグラフで示す。示されているように、CIN反応性非標準NF-κB標的の発現の低減は、生存率を向上させる。図9Lは、標準NF-κBの高レベルおよび低レベルの調節因子を発現する肺がん患者の経時的な無増悪生存率(PFS)をグラフで示す。示されているように、標準NF-κBの調節因子の発現の増加は、生存率を向上させる。図9Mは、高レベルおよび低レベルのインターフェロンシグナル伝達調節因子を発現する肺がん患者の経時的な無増悪生存期間(PFS)をグラフで示す。示されているように、インターフェロンシグナル伝達の調節因子の発現の増加は、生存率を向上させる。 図10A~10Bは、cGAMPの定量化を示す。図10Aは、LC-MSにより検出され得るcGAMP遷移を示す。図10Bは、標的LC-MSメタボロミクスを使用した染色体不安定性尿トリプルネガティブ乳がん細胞(4T1)におけるcGAMPの定量化をグラフで示す。示されているように、4T1細胞におけるcGASのノックダウンは、cGAMPの存在量を低減する。
詳細な説明
本明細書に示されるように、ヒト転移は、それらの原発性腫瘍対応物と比較して、著しく染色体不安定性である。より具体的には、転移を開始する腫瘍細胞亜集団が染色体分離エラーの増加によってエンリッチするため、進行中の染色体分離エラー、ならびに小核またはサイトゾルDNAの存在によって転移が予測される。逆に、染色体不安定性の低減は、非常に異数性であるが安定した細胞中でも、転移性の発生の永続的な抑制をもたらす。本明細書に記載される方法および組成物は、そのような染色体不安定性および転移性がんの検出、モニタリング、および治療に有用である。
がんの検出およびモニタリング
本明細書に示されるように、染色体不安定性は、対象ががんを有することを示すマーカーであり、染色体不安定性は、転移性がんを予測、検出、およびモニタリングするために特に有用である。ヒト固形腫瘍の大部分(60~80%)は、染色体不安定性を含む。したがって、がん、特に転移性がんを診断するための方法が、本明細書に記載されている。そのような方法は、転移性がんを含むがんを予測、検出、モニタリング、および治療することにおいて驚くほど効果的である。本明細書に記載される治療方法は、転移性がんを予測、検出、およびモニタリングするための方法と組み合わせることができる。
例えば、がん(転移性がんを含む)を予測、検出、およびモニタリングするための1つの方法は、対象から試料を得ること、ならびに試料内の細胞が染色体不安定性を呈するかどうかを検出および/または定量化することを含み得る。この方法はまた、対象の試料中で染色体不安定性が検出された場合に対象を治療することを含むことができる。
例えば、1つの方法は、検出可能なレベルの染色体不安定性を有する細胞または組織を有する対象の治療を開始または治療を変更することを含み、治療は、転移性がんの発生または進行を低減することができる作用物質の投与を含む。
本明細書で使用される場合、「試験試料を得ること」は、患者から組織または体液の試料を取り出すこと、患者から組織または体液の試料を受け取ること、医師から患者の組織または体液試料を受け取ること、患者の組織または体液試料を郵送で受け取ること、および/あるいは患者の組織または体液試料を保管装置(例えば、冷蔵庫もしくは冷凍庫)または施設から取り出すことを伴う。したがって、試験試料を得ることは、患者から試験試料を直接取り除くまたは受け取ることを伴い得るが、試験試料を得ることはまた、試験試料を医療従事者から、保管装置/施設から、医療施設からの輸送後の郵便配達サービスから、およびそれらの任意の組み合わせで間接的に受け取ることも含まれ得る。したがって、試験試料は、1つの場所から発送され、それが受け取られ、試験される別の場所に転送され得る。これらのアクティビティのうちのいずれか、またはアクティビティの組み合わせは、「試験試料を得ること」を伴う。試験試料は、体液試料または組織試料であり得る。例えば、試験試料は、がん細胞を含む疑いのある細胞試料であり得る。試料は、1つ以上の原発性腫瘍由来の細胞および/もしくは組織、原発性腫瘍から得られた腫瘍細胞、循環物(circulation)から精製された腫瘍細胞、転移性細胞試料、または転移性腫瘍から得られた細胞を含み得る。例えば、染色体不安定性の増加は、より攻撃的な疾患のマーカーであるため、試料には、確立された転移からの細胞を含めることができる。例えば、試料は、乳房組織または肺組織の(または、本明細書で言及される組織タイプのうちのいずれかの)組織生検であり得る。別の例では、いくつかのがんマーカー(例えば、cGAMPレベル)を検出して、がん(特に転移性がん)を予測、検出、またはモニタリングする場合、試料は、血液、血清、血漿、尿、腹水、リンパ液などの体液、またはそれらの組み合わせであり得る。
本明細書で使用される場合、試料内の細胞が染色体不安定性を呈するかどうかを検出および/または定量化することは、試料の細胞中の小核、染色体誤分離、またはサイトゾル染色体DNAを検出および/または定量化することが含まれ得る。小核、染色体誤分離、サイトゾルDNA、またはそれらの組み合わせを検出および/または定量化することは、例えば、顕微鏡で細胞染色体を検査し、小核、染色体誤分離、サイトゾルDNA、またはそれらの組み合わせの数をカウントすることによって行うことができる。
場合によっては、細胞試料を固定および/または溶解することができる。後期細胞を分析用に選択することができる。場合によっては、染色体をプロテアーゼ(例えば、トリプシン)で処理して、例えば、視覚化を向上させることができる。場合によっては、染色体を、染色体またはDNAの可視化を促進する色素または標識抗体で染色することができる。使用できる色素の例としては、ヘマトキシリンおよびエオシン(H&E)染色、4’,6-ジアミジノ-2-フェニルインドール(DAPI)染色、キナクリン染色、ギムザ染色、および他の染色体染色またはDNA染色が挙げられる。
がん、特に転移性がんは、例えば、染色体の少なくとも10%、または少なくとも11%、または少なくとも12%、または少なくとも13%、または少なくとも14%、または少なくとも15%が誤分離を呈する場合に予測、検出され得るか、または進行している可能性がある。場合によっては、がん、特に転移性がんは、染色体の約15~20%が誤分離を呈する場合に予測、検出され得るか、または進行している可能性がある。
小核は、染色体誤分離よりも簡単に同定され得る。がん、特に転移性がんは、例えば、細胞の少なくとも3%、少なくとも4%、または少なくとも5%が小核を呈する場合に予測、検出され得るか、または進行している可能性がある。場合によっては、がん、特に転移性がんは、細胞の約5%~8%が小核を呈する場合に予測、検出され得るか、または進行している可能性がある。
場合によっては、任意の量のサイトゾルDNAによってがんであることが示される。サイトゾルDNAは、サイトゾル内(核内ではなく)のDNA(染色)によって検出され得る。サイトゾルDNAを検出するには、任意の便利なDNA染色を使用することができる。例えば、二本鎖DNAの染色を、サイトゾルDNAを検出および定量化するために使用することができる。がん、特に転移性がんは、例えば、正常な非がん組織と比較してサイトゾル内の染色強度の1倍~2倍の増加が観察される場合、予測されてもよいか、検出されてもよいか、または進行していてもよい。比較に使用される正常な非がん組織は、同じ患者由来であってもよいか、または正常組織試料から得られた基準組織であってもよい。
環状グアノシン一リン酸-アデノシン一リン酸(cGAMP)を検出および定量化するためのアッセイは、本明細書に記載されており、転移性がんを含むがん患者の同定に使用することができる。例えば、試料中の総cGAMP濃度は、同じ患者から採取した基準正常組織または隣接する正常組織と比較した試料中のcGAMPレベルを比較することにより、転移のマーカーとして使用することができる。cGAMPの10%、または20%、または30%、または50%、または70%、または80%、または90%の増加は、転移性がんを含むがんを有する患者または発症するであろう患者を同定することができる。場合によっては、cGAMPが通常より1倍~2倍増加すると、転移性がんを含むがんを有する患者または発症するであろう患者を同定することができる。治療前および治療直後の試料のcGAMP濃度の増加は、腫瘍反応のマーカーである。cGAMPレベルの追加の1倍~2倍の変化の増加は、腫瘍反応を示す。
本明細書では、cGAMPをCINにより駆動されるがんおよび転移性疾患の新規代謝物バイオマーカーとして使用する、患者の転移性疾患を診断するための方法を記載する。cGAMPの測定は、転移性疾患を有する患者を正確かつ具体的に同定するための臨床モダリティとして機能し得る。患者試料(腫瘍、非がん組織、血液、血清、尿、および血漿)のcGAMPの測定、およびその中のcGAMPの相対的な有無はまた、臨床医ががんの攻撃性の推定診断、ならびに負の診断(例えば、正常または疾患の欠如)と相関し得るという情報を提供する場合がある。
加えて、経時的なcGAMPのレベルの決定およびcGAMPプロファイルの確立に基づいて、治療に対する患者の反応をモニタリングするための方法が、本明細書に記載されている。そのような方法は、対象においてcGAMPプロファイルを生成し、対象から試料を得ること、液体クロマトグラフィーおよび/または質量分析を使用してcGAMPのレベルを測定すること、ならびに比較に基づいて、対象が転移性疾患を有するかどうかを示すプロファイルを生成することを含み得る。基準プロファイルは、転移性疾患を有しない健常対照対象の集団、限局性がん性疾患を有する対象の集団、および転移性疾患を有する対象の集団から得ることができる。
試料中で測定されたcGAMPの濃度または量は、正常組織(必ずしも同じ患者由来ではない)の正常な基準値と、または入手可能な場合は隣接する正常組織中のcGAMPレベルと比較することができる。例えば、診断または乳がんの後に乳房切除術を受けた患者の場合、正常な乳がんの試料(がんに関与していない)中のcGAMPレベルの測定値を、基準値または対照値として使用することができる。あるいは、正常組織が入手できない患者の場合、例えば、非がん性乳房由来の基準保存正常組織を基準または対照として使用することができる。
プロファイルが確立されると、cGAMPレベルを基準ポイントとして使用して、未知の試料と詳細情報が求められている試料を比較および特性評価することができる。例えば、対照(例えば、上述の人口プロファイルから判定された、より早い時点または平均cGAMPレベルで対象から採取された試料)に対して減少したcGAMPのレベル(少なくとも10%以上、またはベースラインに対して1/1を上回るか、1/2を上回るか、もしくはそれ以上の減少)は、良好な治療転帰を示し得る。しかしながら、cGAMPのレベルの増加(少なくとも10%以上、または1倍超の増加)は、転移性疾患の存在または可能性および不良な治療転帰を示し得る。
転移性疾患の判定は、基準対照レベルまたは個別の縦断的時点と比較したcGAMPの測定レベルに基づいている。対照レベルは、転移性疾患を有しない対照対象、または治療の前後の対照対象におけるcGAMのレベルであることを示す。
前述の両方の実施形態では、バイオマーカーとしてのcGAMPのレベルを測定することは、液体クロマトグラフィー-質量分析法(LC-MS)を使用することを含み得る。
簡単に言えば、試料は、尿、血液、血漿、血清、および脳脊髄液から収集される。ある特定の実施形態では、試料はまた、腫瘍細胞または腫瘍に隣接する正常組織細胞も含む。収集されると、試料は、本明細書に記載されているように処理される。本発明の実施形態で使用するための非限定的な例示的処理ステップとしては、有機酸の抽出、カラム精製(例えば、アニオン交換精製)、クロマトグラフィー(例えば、サイズ排除クロマトグラフィー)、遠心分離、およびアルコール処理(例えば、メタノールまたはエタノール)が挙げられる。
例えば、細胞試料由来の細胞を洗浄し、次いで液体窒素上で凍結させて、細胞の代謝状態を保つことができる。次いで、細胞を冷メタノール(-80℃)中に収集する/掻き入れることができる。次いで、メタノール代謝物抽出物を、Collins et al.(Cell Host&Microbe 17(6):820-828(2015))に記載されているHyperSepアミノプロピル固相カラムを使用する固相抽出(SPE)により精製することができる。流出液を乾燥させ、ddHO中の70%アセトニトリルで再構成することができる。再構成された流出液は、LC-MS/MS分析により分析することができる。
場合によっては、cGAMPの濃度または量について血清または培地を評価することができる。培養培地中の分泌cGAMPを検出/定量化するために、馴化培地のアリコートを収集し、80:20でメタノールと混合し、4℃で20分間3,000rpmで遠心分離することができる。得られた上清を収集し、LC-MS/MSの前に-80℃で保存してcGAMPレベルを評価判定することができる。
全細胞に関連する代謝物を測定するために、培地を吸引し、細胞を、例えば非集密的な密度で採取することができる。
様々な異なる液体クロマトグラフィー(LC)分離方法を使用することができる。
各方法は、ネガティブエレクトロスプレーイオン化(ESI、-3.0kV)により、注入された代謝物標準溶液で最適化されたMSパラメータを用いて、多重反応モニタリング(MRM)モードで動作するトリプル四極子質量分析計に連結することができる。
進行中の乳がん転移および/または乳がん転移を経る、もしくは生き残るであろう患者を同定する方法もまた、本明細書に記載されている。試験試料中の以下の遺伝子のうちの1つ以上の発現の減少は、進行中の乳がん転移および/または乳がん転移を経るであろう患者を同定することができる:PELI2、BMP2、SHH、TNS4、RAB3B、ROBO1、ARHGAP28、CHN2、CST1、F13A1、CPVL、SEMA6D、C9orf152、NHSL2、GTF2IP7、DPYSL3、PCDH7、KHDRBS3、TRAC、TMEM156、CST4、CD24、FGF5、またはNTN。
本明細書に記載されるように、これらの遺伝子PREDICTSの発現の上昇は、乳がんにおける遠隔無転移生存率を増加させた。以下の遺伝子の発現の上昇は、染色体不安定性(CIN)シグネチャーと称される:PELI2、BMP2、SHH、TNS4、RAB3B、ROBO1、ARHGAP28、CHN2、CST1、F13A1、CPVL、SEMA6D、C9orf152、NHSL2、GTF2IP7、DPYSL3、PCDH7、KHDRBS3、TRAC、TMEM156、CST4、CD24、FGF5、およびNTN4。したがって、無転移生存を有し得る患者を同定する方法もまた、本明細書に記載され、この方法は、患者試料中のPELI2、BMP2、SHH、TNS4、RAB3B、ROBO1、ARHGAP28、CHN2、CST1、F13A1、CPVL、SEMA6D、C9orf152、NHSL2、GTF2IP7、DPYSL3、PCDH7、KHDRBS3、TRAC、TMEM156、CST4、CD24、またはFGF5遺伝子のうちの1つ以上の発現を定量化して、患者のこれらの遺伝子のうちの1つ以上について測定した定量化された発現レベルを得ることを含む。場合によっては、この方法は、他の遺伝子ではなく、これらの遺伝子の発現レベルを測定することを伴い得る。
KM-Plotterデータベース(www.kmplot.comのウェブサイトを参照)に登録されたマイクロアレイ遺伝子発現データセットを、本明細書に記載の通り評価した。以下のマイクロアレイプローブを、各遺伝子に使用した(いくつかの遺伝子には複数の名前があり、別名は下記に列挙され得ることに留意されたい):219132_at(PELI2)、205289_at(BMP2)、207586_at(SHH)、230398_at(TNS4)、227123_at(RAB3B)、213194_at(ROBO1)、227911_at(ARHGAP28)、213385_at(CHN2)、206224_at(CST1)、203305_at(F13A1)、208146_s_at(CPVL)、226492_at(SEMA6D)、201431_s_at(DPYSL3)、228640_at(PCDH7)、209781_s_at(etoile)、210972_x_at(TRA@)、220169_at(TMEM156)、206994_at(CST4)、266_s_at(CD24)、210311_at(FGF5)、200948_at(MLF2)。36パーセンタイルのカットオフ値を使用して、36パーセンタイルの最下位にある遺伝子を上回って遺伝子を累積発現した患者の無転移生存率が高くなるようにした。
第2のデータセットでは、次世代シーケンシングに由来する公的に登録された遺伝子発現データを使用し、中央発現値をカットオフ値として使用して、生存率が向上した患者を同定した。PELI2、BMP2、SHH、TNS4、RAB3B、ROBO1、ARHGAP28、CHN2、CST1、F13A1、CPVL、SEMA6D、C9orf152、NHSL2、GTF2IP7、DPYSL3、PCDH7、KHDRBS3、TRAC、TMEM156、CST4、CD24、およびFGF5の中央発現値より大きい発現値を有する患者は、生存率が向上していた。したがって、これらの遺伝子の各々についての発現レベルは、患者試料中で定量化することができ、これらの定量化された発現レベルは、これらの遺伝子の各々についての中央基準発現レベルと比較することができる。これらの遺伝子の各々についてのそのような中央基準発現レベルは、一連の転移性がんを有する患者の試料におけるこれらの遺伝子の各々についての中央発現値であり得る。
試験される試料は、乳がんを有する患者、例えば、検出可能な転移性乳がんを有しない患者、または重大な転移性乳がんを有しない患者由来であり得る。同様に、進行中の転移性乳がんを有する患者の一連の試料から中央基準発現レベルを得ることができる。
このタイプの分析では、使用する患者集団およびアッセイに応じて、25パーセンタイル~75パーセンタイルの範囲のカットオフ値を使用することが一般的である。
1番目と2番目の方法を使用しても同様の結果が得られた。
したがって、本明細書では、生存率が向上した患者を同定する方法について記載する。この方法は、原発性がんタイプ(例えば、原発性乳がん)を有する患者から試料を収集すること、Next Genシーケンシングの標準プロトコールによるRNA精製および調製(例えば、ウェブサイトqiagen.com/us/shop/sample-technologies/rna/total-rna/rneasy-mini-kit/#orderinginformationを参照)、RT-PCR、NextGenシーケンシングまたはマイクロアレイ法を使用して、相対または絶対RNA発現レベルを判定すること、23個の遺伝子の発現値を合計すること、このコホートにおいて、遠隔無転移生存率(DMFS)を予測するための最適なカットオフを判定すること、これを後続の患者の絶対的なカットオフとして使用することを含み得る。場合によっては、正常組織の基準対照(乳がんの場合は乳房組織、膵臓がんの場合は正常な膵臓等)を最適な較正に使用できることに留意されたい。
そのようにして得られた測定した定量化された発現レベルは、進行中の乳がん転移を有する患者のセットにおける対照、例えば、1つ以上の対応するPELI2、BMP2、SHH、TNS4、RAB3B、ROBO1、ARHGAP28、CHN2、CST1、F13A1、CPVL、SEMA6D、C9orf152、NHSL2、GTF2IP7、DPYSL3、PCDH7、KHDRBS3、TRAC、TMEM156、CST4、CD24、またはFGF5遺伝子の中央発現レベルまたは平均発現レベルと比較することができる。測定した定量化された発現レベルが対照レベルよりも大きい場合、患者は、無転移生存を有し得る。例えば、測定した定量化された発現レベルが対照レベルよりも大きい場合、無転移生存率が増加したそのような患者は、進行中の乳がん転移を有する患者の対照セットよりも少なくとも5ヶ月、少なくとも10ヶ月、少なくとも12ヶ月、少なくとも15ヶ月、少なくとも20ヶ月、少なくとも25ヶ月、少なくとも50ヶ月、または少なくとも100ヶ月長く生存し得る。
場合によっては、発現の減少または増加は、これらの遺伝子のうちの2個以上、または3個以上、または4個以上、または5個以上、または6個以上、または7個以上、または8個以上、または9個以上、10個以上、または11個以上、または12個以上、または13個以上、または14個以上、または15個以上、または16個以上、または17個以上、または18個以上、または19個以上、または20個以上、または21個以上、または22個以上のものであり得る。本明細書で使用される場合、これらの遺伝子の発現の減少または増加は、対照と比較した前述の遺伝子の発現の少なくとも10%、または少なくとも20%、または少なくとも30%、または少なくとも40%、または少なくとも50%、または少なくとも60%、または少なくとも75%、または少なくとも100%の減少または増加であり得る。これらの遺伝子の発現のそのような減少または増加はまた、対照と比較して少なくとも1.2倍、または少なくとも1.5倍、または少なくとも2倍、または少なくとも3倍、または少なくとも5倍、または少なくとも7倍、または少なくとも10倍の増加であり得る。そのような対照は、健常組織試料または非がん性組織試料であり得る。他の場合には、対照は、がん性または転移性組織であり得る。
治療方法
驚くべきことに、染色体不安定性によって与えられる前転移(pro-metastatic)表現型は、サイトゾル二本鎖DNA(dsDNA)に対する腫瘍細胞固有の炎症反応によって引き起こされる。環状GMP-AMPシンターゼ(cGAS)およびその下流エフェクターSTINGによるサイトゾルDNAの感知は、非標準NF-κB経路を活性化し、腫瘍細胞自律的に浸潤と転移を促進する。染色体不安定性と自然細胞炎症とのこの想定外の関連は、ゲノム的に不安定な腫瘍における治療的介入のための新たな道を提供する。したがって、本明細書に記載される治療方法は、特許によって保護されている試料中の細胞がサイトゾルDNA、小核、染色体誤分離、またはそれらの組み合わせのレベルの増加を呈するかどうかを同定するための方法を含み得る。本明細書に記載されるように、cGAMPのレベルの増加によって、がん、特に転移性がんであることも示される。サイトゾルDNA、小核、染色体誤分離、またはそれらの組み合わせのレベルが増加した患者は、その後、本明細書に記載されるように、または様々な他の治療方法によって治療することができる。
例えば、1つの方法は、
a.細胞試料の1つ以上の細胞内に少なくとも10%、もしくは少なくとも11%、もしくは少なくとも12%、もしくは少なくとも13%、もしくは少なくとも14%、もしくは少なくとも15%の検出可能な染色体誤分離を有する、
b.細胞試料の1つ以上の細胞内に少なくとも3%、少なくとも4%、もしくは少なくとも5%の検出可能な小核を有する、
c.細胞試料の1つ以上の細胞内に検出可能なサイトゾル二本鎖DNAを有する、または
d.細胞試料中もしくは体液試料中、少なくとも10%超、もしくは少なくとも20%超、もしくは少なくとも30%超、もしくは少なくとも50%超、もしくは少なくとも70%超、もしくは少なくとも80%超、もしくは少なくとも90%超のcGAMPの濃度もしくは量を有する
細胞試料または体液試料を有する患者に転移化学療法剤を投与し、それによって患者の転移性がんを治療することを含み得る。
様々な化学療法剤を用いることができる。本明細書に記載される方法は、例えば、Kif2b、MCAK/Kif2c、および/またはKIF13Aなどのキネシン-13タンパク質を投与すること、ならびに任意に、ABCC4および/またはABCG2タンパク質を投与することを含み得る。本明細書に記載される方法は、導入遺伝子またはベクターにおけるKif2b、MCAK/Kif2c、および/またはKIF13Aなどのキネシン-13タンパク質の発現、および任意に、導入遺伝子またはベクターにおけるABCC4および/またはABCG2の発現を含み得る。この方法には、STING、cGAS、NF-κB転写因子p52、NF-κB転写因子RelB、ENPP1、LTβR、BAFFR、CD40、RANK、FN14、NIK(MAP3K14)、MST1、またはそれらの任意の組み合わせを阻害することも含まれ得る。
例えば、細胞内のKif2b、MCAK/Kif2c、またはKIF13Aなどのキネシン-13タンパク質の発現および/または活性の増加を伴う方法および組成物が、本明細書に記載されている。そのような方法および組成物は、がんを治療するために有用である。これらの方法および組成物は、ABCC4、ABCG2、またはそれらの組み合わせの発現および/または活性の増加を含み得る。そのようなキネシン-13タンパク質、ABCC4タンパク質、ABCG2タンパク質、またはそれらの組み合わせのアゴニストを使用して、これらのタンパク質の活性を増加させることができる。
本明細書に記載される方法および組成物はまた、哺乳動物細胞中のSTING、cGAS、NF-κB転写因子p52、NF-κB転写因子RelB、ENPP1、LTβR、BAFFR、CD40、RANK、FN14、NIK(MAP3K14)、MST1、またはそれらの任意の組み合わせを阻害することも含み得る。細胞は、インビトロ(例えば、培養中)またはインビボ(例えば、対象動物内)であり得る。
本明細書に記載される組成物および方法は、Kif2b、MCAK/Kif2c、および/またはKIF13Aタンパク質などのキネシン-13タンパク質の使用を含むことができる。組成物および方法はまた、Kif2b、MCAK/Kif2c、KIF13A、またはそれらの組み合わせなどのキネシン-13をコードするキネシン-13核酸の使用を含むことができる。組成物および方法はまた、STING、cGAS、NF-κB転写因子p52、NF-κB転写因子RelB、ENPP1、LTβR、BAFFR、CD40、RANK、FN14、NIK(MAP3K14)、MST1、またはそれらの任意の組み合わせの1種類以上の阻害物質を含み得る。そのような阻害物質の例としては、抗体または阻害性核酸(例えば、担体中または発現ベクターから発現される)が挙げられる。そのような組成物および方法は、転移性がんを含むがんの発生を治療および阻害するために有用である。
本明細書に記載されるように、Kif2b、MCAK/Kif2c、および/またはKIF13Aなどのキネシン-13タンパク質の活性および/またはレベルの増加、ならびにABCC4および/またはABCG2の活性および/またはレベルの増加は、転移性がんを含むがんの発生率および/または進行を低減することができる。STING、cGAS、NF-κB転写因子p52、NF-κB転写因子RelB、ENPP1、LTβR、BAFFR、CD40、RANK、FN14、NIK(MAP3K14)、MST1、またはそれらの任意の組み合わせの発現を低減することはまた、転移性がんを含むがんの発生率および/または進行を低減することもできる。
Kif2b、MCAK/Kif2c、KIF13Aなどのキネシン-13タンパク質および核酸、ならびにABCC4、ABCG2タンパク質および核酸の配列、STING、cGAS、NF-κB転写因子p52およびNF-κB転写因子RelB、ENPP1、LTβR、BAFFR、CD40、RANK、FN14、NIK(MAP3K14)、およびMST1は、例えば、ncbi.nlm.nih.govの国立生物工学情報センター(NCBI)データが管理するデータベースから入手可能である。
例えば、1種類のキネシン-13タンパク質は、Kif2bタンパク質であり、以下のヒト配列(SEQ ID NO:1、NCBIアクセッション番号NP_115948)を有し得る。
Figure 0007197556000001
SEQ ID NO:1のヒトKif2bタンパク質をコードするcDNA配列は、SEQ ID NO:2(NCBIアクセッション番号NM_032559)として以下に示される。
Figure 0007197556000002
Figure 0007197556000003
キネシン-13タンパク質は、MCAK/Kif2cタンパク質であり、以下のヒト配列(SEQ ID NO:3、NCBIアクセッション番号BAG50306.1)を有し得る。
Figure 0007197556000004
SEQ ID NO:3のヒトMCAK/Kif2cタンパク質をコードするcDNA配列は、SEQ ID NO:4(NCBIアクセッション番号AB264115.1)として以下に示される。
Figure 0007197556000005
Figure 0007197556000006
別のキネシン-13タンパク質は、KIF13Aタンパク質であり、以下のヒト配列(SEQ ID NO:5、NCBIアクセッション番号NP_071396.4)を有し得る。
Figure 0007197556000007
Figure 0007197556000008
SEQ ID NO:5のヒトKIF13Aタンパク質をコードするcDNA配列は、SEQ ID NO:6(NCBIアクセッション番号NM_022113.5)として以下に示される。
Figure 0007197556000009
Figure 0007197556000010
Figure 0007197556000011
Figure 0007197556000012
Figure 0007197556000013
ヒトMCAKタンパク質の配列の例は、SEQ ID NO:7、NCBIアクセッション番号NP_006836.2)として以下に示される。
Figure 0007197556000014
SEQ ID NO:7のヒトMCAKタンパク質をコードするcDNA配列は、SEQ ID NO:8(NCBIアクセッション番号NM_006845.3)として以下に示される。
Figure 0007197556000015
Figure 0007197556000016
Figure 0007197556000017
ヒトABCC4タンパク質の配列の例は、SEQ ID NO:9、NCBIアクセッション番号AAH41560.1)として以下に示される。
Figure 0007197556000018
SEQ ID NO:9のヒトABCC4タンパク質をコードするcDNA配列は、SEQ ID NO:10(NCBIアクセッション番号BC041560.1)として以下に示される。
Figure 0007197556000019
Figure 0007197556000020
Figure 0007197556000021
ヒトABCG2タンパク質の配列の例は、SEQ ID NO:11、NCBIアクセッション番号AAG52982.1)として以下に示される。
Figure 0007197556000022
SEQ ID NO:11のヒトABCG2タンパク質をコードするcDNA配列は、SEQ ID NO:12(NCBIアクセッション番号AY017168.1)として以下に示される。
Figure 0007197556000023
Figure 0007197556000024
キンシン-13、MCAK、ABCC4、および/またはABCG2タンパク質および核酸は、配列変異を呈し得る。しかしながら、本明細書に示されるアミノ酸および核酸配列に対して100%未満の配列同一性を有する変異体は、依然として同様の活性を有し得る。例えば、キンシン-13、MCAK、ABCC4、および/またはABCG2タンパク質、およびSEQ ID NO:1~12のうちのいずれかに対して少なくとも90%、少なくとも92%、少なくとも95%、少なくとも96%、少なくとも97%、少なくとも98%、少なくとも99%、または少なくとも99.5%の配列同一性を有する核酸を、本明細書に記載される組成物および方法において依然として使用することができる。
キンシン-13、MCAK、ABCC4、および/またはABCG2タンパク質は、染色体不安定性を呈し得る対象、またはがんに罹患している可能性がある、もしくはがんの発症が疑われ得る対象に投与することができる。同様に、キンシン-13、MCAK、ABCC4、および/またはABCG2タンパク質をコードする発現かセットおよび/または発現ベクターは、染色体不安定性を呈し得る対象、またはがんに罹患している可能性がある、もしくはがんの発症が疑われ得る対象に投与することができる。
さらに、キネシン-13タンパク質活性を増強するために、キンシン-13、MCAK、ABCC4、および/またはABCG2アゴニストを投与することができる。例えば、Kif2c/MCAKに特異的なUMK57と称されるキネシン13アゴニストは、染色体不安定性を呈し得る対象、またはがんに罹患している可能性がある、もしくはがんの発症が疑われる対象に投与することができる。UMK57の構造を以下に示し、ここでXは、メチル(CH)基である。
Figure 0007197556000025
場合によっては、様々な内因性核酸(mRNA)およびタンパク質の発現を阻害することができる。例えば、以下の発現は、STING、cGAS、NF-κB転写因子p52、NF-κB転写因子RelB、ENPP1、LTβR、BAFFR、CD40、RANK、FN14、NIK(MAP3K14)、MST1、またはそれらの任意の組み合わせを阻害することができる。
ヒトSTINGタンパク質配列の一例(SEQ ID NO:13、NCBIアクセッション番号NP_938023XP_291127)を以下に示す。
Figure 0007197556000026
SEQ ID NO:13のヒトSTINGタンパク質をコードするcDNA配列は、SEQ ID NO:14(NCBIアクセッション番号NM_198282 XM_291127)として以下に示される。
Figure 0007197556000027
Figure 0007197556000028
Figure 0007197556000029
cGAS(環状GMP-AMPシンターゼ)タンパク質は、以下のヒト配列(SEQ ID NO:15、NCBIアクセッション番号NP_612450)を含み得る。
Figure 0007197556000030
SEQ ID NO:15のヒトcGASタンパク質をコードするcDNA配列は、SEQ ID NO:16(NCBIアクセッション番号NM_138441)として以下に示される。
Figure 0007197556000031
Figure 0007197556000032
NF-κB転写因子p52タンパク質は、以下のヒト配列(SEQ ID NO:17、NCBIアクセッション番号NP_001309863 XP_005269917)を含み得る。
Figure 0007197556000033
SEQ ID NO:17のヒトNF-κB転写因子p52タンパク質をコードするcDNA配列は、SEQ ID NO:18(NCBIアクセッション番号NM_001322934 XM_005269860)として以下に示される。
Figure 0007197556000034
Figure 0007197556000035
NF-κB転写因子RelBタンパク質は、以下のヒト配列(SEQ ID NO:19、NCBIアクセッション番号NP_006500)を含み得る。
Figure 0007197556000036
SEQ ID NO:19のヒトNF-κB転写因子RelBタンパク質をコードするcDNA配列は、SEQ ID NO:20(NCBIアクセッション番号NM_006509)として以下に示される。
Figure 0007197556000037
Figure 0007197556000038
例えば、ENPP1タンパク質は、以下のヒト配列(SEQ ID NO:21、NCBI受入番号NP_006199.2)を含み得る。
Figure 0007197556000039
SEQ ID NO:21のヒトENPP1タンパク質をコードするcDNA配列は、SEQ ID NO:22(NCBIアクセッション番号NM_006208.2)として以下に示される。
Figure 0007197556000040
Figure 0007197556000041
Figure 0007197556000042
Figure 0007197556000043
Figure 0007197556000044
例えば、LTβRタンパク質は、以下のヒト配列(SEQ ID NO:23、NCBIアクセッション番号P36941.1)を含み得る。
Figure 0007197556000045
SEQ ID NO:23のヒトLTβRタンパク質をコードするcDNA配列は、SEQ ID NO:24(NCBIアクセッション番号NM_002342.2)として以下に示される。
Figure 0007197556000046
Figure 0007197556000047
STING、cGAS、NF-κB転写因子p52、NF-κB転写因子RelB、ENPP1、LTβR、BAFFR、CD40、RANK、FN14、NIK(MAP3K14)、およびMST1タンパク質および核酸は、配列変異を呈し得る。しかしながら、本明細書に示されるアミノ酸および核酸配列に対して100%未満の配列同一性を有する変異体は、依然として同様の活性を有し得る。例えば、STING、cGAS、NF-κB転写因子p52、NF-κB転写因子RelB、ENPP1、LTβR、BAFFR、CD40、RANK、FN14、NIK(MAP3K14)、ならびにSEQ ID NO:13~24のうちのいずれかに対して少なくとも90%、少なくとも92%、少なくとも95%、少なくとも96%、少なくとも97%、少なくとも98%、少なくとも99%、または少なくとも99.5%の配列同一性を有するMST1タンパク質および核酸は、依然として本明細書に記載される組成物および方法で使用され得る。
発現システム
キンシン-13、MCAK、ABCC4、および/またはABCG2タンパク質をコードする核酸セグメント、ならびにSTING、cGAS、NF-κB転写因子p52、NF-κB転写因子RelBタンパク質、ENPP1、LTβR、BAFFR、CD40、RANK、FN14、NIK(MAP3K14)、MST1をコードする核酸、または任意のSTING、cGAS、NF-κB転写因子p52、NF-κB転写因子RelB、ENPP1、LTβR、BAFFR、CD40、RANK、FN14、NIK(MAP3K14)、MST1阻害性核酸を含む核酸セグメントを、任意の好適な発現システムに挿入することができるか、またはそれとともに用いることができる。キンシン-13、MCAK、ABCC4、および/またはABCG2タンパク質の治療有効量は、そのような発現システムから生成され得る。治療効果のあるSTING、cGAS、NF-κB転写因子p52、NF-κB転写因子RelB、ENPP1、LTβR、BAFFR、CD40、RANK、FN14、NIK(MAP3K14)、および/またはMST1阻害性核酸もまた、そのような発現システムから生成され得る。
核酸(または阻害性核酸)の組み換え発現は、プラスミドなどのベクターを使用して有用に達成される。ベクターは、キンシン-13、MCAK、ABCC4、および/もしくはABCG2タンパク質、またはSTING、cGAS、NF-κB転写因子p52、および/もしくはNF-κB転写因子RelB、ENPP1、LTβR、BAFFR、CD40、RANK、FN14、NIK(MAP3K14)、および/もしくはMST1などのタンパク質をコードする核酸セグメントに操作可能に連結されたプロモーターを含み得る。別の例では、ベクターは、STING、cGAS、NF-κB転写因子p52、および/またはNF-κB転写因子RelB、ENPP1、LTβR、BAFFR、CD40、RANK、FN14、NIK(MAP3K14)、MST1阻害性核酸をコードする核酸セグメントに操作可能に連結されたプロモーターを含み得る。
前記ベクターは、転写および翻訳に必要な他の要素も含み得る。本明細書で使用される場合、ベクターとは、外因性DNAを含む任意の担体を指す。したがって、ベクターは、外因性核酸を分解することなく細胞に輸送する作用物質であり、送達される細胞内で核酸の発現をもたらすプロモーターを含む。ベクターとしては、プラスミド、ウイルス核酸、ウイルス、ファージ核酸、ファージ、コスミド、および人工染色体が挙げられるが、これらに限定されない。キンシン-13、KIF13A、MCAK、ABCC4、および/またはABCG2を運搬する、コードする、および/または発現させるのに好適な様々な原核生物および真核生物の発現ベクター。STING、cGAS、NF-κB転写因子p52、および/またはNF-κB転写因子RelB、ENPP1、LTβR、BAFFR、CD40、RANK、FN14、NIK(MAP3K14)、および/またはMST1阻害性核酸を運搬する、コードする、および/または発現させるのに好適な様々な原核生物および真核生物の発現ベクターを用いることができる。そのような発現ベクターとしては、例えば、pET、pET3d、pCR2.1、pBAD、pUC、および酵母ベクターが挙げられる。ベクターは、例えば、様々なインビボおよびインビトロの状況で使用され得る。
発現カセット、発現ベクター、および前記カセット中または前記ベクター中の配列は、異種であり得る。本明細書で使用される場合、発現カセット、発現ベクター、調節配列、プロモーター、または核酸に関して使用される場合の「異種」という用語は、なんらかの方法で操作された発現カセット、発現ベクター、調節配列、または核酸を指す。例えば、異種プロモーターは、目的の核酸に天然に連結されていないか、細胞形質転換手順により細胞に導入されたプロモーターであり得る。異種核酸またはプロモーターとしてはまた、生物に固有であるが、なんらかの方法で改変された(例えば、異なる染色体上の位置に置かれた、突然変異した、複数の複製物に付加された、非天然プロモーターまたはエンハンサー配列に連結された等)核酸またはプロモーターが挙げられる。異種核酸は、cDNA形態を含む配列を含んでもよい。cDNA配列は、センス(mRNAを産生する)またはアンチセンス配向(mRNA転写物に相補的なアンチセンスRNA転写物を産生する)のいずれかで発現させることができる。異種コード領域は、例えば、異種コード領域が、コード領域に天然に関連していないプロモーターなどの調節エレメントを含むヌクレオチド配列に接合している場合、または異種コード領域が、天然に見られない染色体の部分に関連している場合、内因性コード領域と区別することができる(例えば、コード領域によってコードされたタンパク質が通常発現されない遺伝子座で発現される遺伝子)。同様に、異種プロモーターは、それらが天然に連結されていないコード領域に連結されているプロモーターであり得る。
用いられ得るウイルスベクターとしては、レンチウイルス、アデノウイルス、アデノ随伴ウイルス、ヘルペスウイルス、ワクシニアウイルス、ポリオウイルス、AIDSウイルス、神経栄養ウイルス、シンドビス、および他のウイルスに関連するものが挙げられる。また、これらのウイルスの特性を共有し、それらをベクターとしての使用に好適なものにする任意のウイルスファミリーも有用である。用いられ得るレトロウイルスベクターとしては、Verma,I.M.,Retroviral vectors for gene transfer.In Microbiology-1985,American Society for Microbiology,pp.229-232,Washington,(1985)に記載されるものが挙げられる。例えば、そのようなレトロウイルスベクターとしては、マウスマロニー白血病ウイルス、MMLV、および望ましい特性を発現する他のレトロウイルスを挙げることができる。通常、ウイルスベクターは、非構造初期遺伝子、構造後期遺伝子、RNAポリメラーゼIII転写物、複製およびキャプシド形成に必要な逆方向末端反復、ならびにウイルスゲノムの転写および複製を制御するプロモーターを含む。ベクターとして設計された場合、ウイルスは通常、初期遺伝子のうちの1つ以上が除去され、遺伝子または遺伝子/プロモーターカセットが、除去されたウイルス核酸の代わりにウイルスゲノムに挿入される。
プロモーター、エンハンサー、翻訳開始配列、転写終結配列、および他の要素を含む、様々な調節要素を発現カセットおよび/または発現ベクターに含めることができる。「プロモーター」は一般に、転写開始部位に関して比較的固定された位置にあるときに機能するDNAの1つまたは複数の配列である。例えば、プロモーターは、キンシン-13、MCAK、ABCC4、および/またはABCG2タンパク質をコードする核酸セグメントの上流にあり得る。別の例では、プロモーターは、STING、cGAS、NF-κB転写因子p52および/もしくはNF-κB転写因子RelB、ENPP1、LTβR、BAFFR、CD40、RANK、FN14、NIK(MAP3K14)、ならびに/またはMST1阻害性核酸セグメントの上流にあり得る。
「プロモーター」は、RNAポリメラーゼおよび転写因子の基本的な相互作用に必要なコア要素を含み、上流要素および反応要素を含み得る。「エンハンサー」は一般に、転写開始部位から一定の距離では機能せず、転写ユニットの5’または3’のいずれかにあり得るDNAの配列を指す。さらに、エンハンサーは、イントロン内だけでなく、コード配列自体内に存在し得る。通常、それらは10~300の長さであり、シスで機能する。エンハンサーは、近くのプロモーターからの転写を増加させるように機能する。プロモーターのようなエンハンサーはまた、多くの場合、転写の調節を仲介する反応要素を含む。エンハンサーは、多くの場合、発現の調節を判定する。
真核生物の宿主細胞(酵母、真菌、昆虫、植物、動物、ヒト、または有核細胞)で使用される発現ベクターはまた、mRNA発現に影響を与え得る転写終結のための配列も含み得る。これらの領域は、組織因子タンパク質をコードするmRNAの非翻訳部分のポリアデニル化セグメントとして転写される。3’非翻訳領域はまた、転写終結部位を含む。転写ユニットはまた、ポリアデニル化領域を含むことが好ましい。この領域の利点の1つは、転写されたユニットがmRNAのように処理され、輸送される可能性が高まることである。発現構築物におけるポリアデニル化シグナルの同定および使用は、十分に確立されている。相同ポリアデニル化シグナルを導入遺伝子構築物で使用することが好ましい。
キンシン-13、KIF13A、MCAK、ABCC4、および/もしくはABCG2タンパク質の発現、または発現カセットもしくは発現ベクターからのSTING、cGAS、NF-κB転写因子p52、および/もしくはNF-κB転写因子RelB、ENPP1、LTβR、BAFFR、CD40、RANK、FN14、NIK(MAP3K14)、および/もしくはMST1阻害性核酸の発現は、原核細胞または真核細胞中で発現可能な任意のプロモーターによって制御することができる。使用され得る原核生物プロモーターの例としては、SP6、T7、T5、tac、bla、trp、gal、lac、またはマルトースプロモーターが挙げられるが、これらに限定されない。使用され得る真核生物プロモーターの例としては、構成的プロモーター、例えばCMV、SV40、およびRSVプロモーターなどのウイルスプロモーター、ならびに調節可能なプロモーター、例えばtetプロモーター、hsp70プロモーター、CREにより調節される合成プロモーターなどの誘導性または抑制性プロモーターが挙げられるが、これらに限定されない。細菌発現用のベクターとして、pGEX-5X-3が挙げられ、真核生物発現用としてはpCIneo-CMVが挙げられる。
前記発現カセットまたは発現ベクターは、マーカー産生物をコードする核酸配列を含み得る。このマーカー産生物を使用して、遺伝子が細胞に送達されたかどうか、送達されたら発現されるかどうかを判定する。マーカー遺伝子としては、β-ガラクトシダーゼおよび緑色蛍光タンパク質をコードするE.coli lacZ遺伝子を挙げることができる。いくつかの実施形態では、マーカーは、選択可能なマーカーであり得る。そのような選択可能なマーカーが宿主細胞にうまく移されると、形質転換された宿主細胞は、選択的な圧力下に置かれれば生き残ることができる。選択的レジームには、広く使用されている2つの異なるカテゴリーがある。第1のカテゴリーは、細胞の代謝、および補充された培地とは無関係に増殖する能力を欠く突然変異細胞株の使用に基づいている。第2のカテゴリーは、優性選択であり、これは任意の細胞タイプで使用される選択スキームを指し、変異細胞株の使用を必要としない。これらのスキームは通常、薬物を使用して宿主細胞の増殖を停止させる。新規遺伝子を有する細胞は、薬物耐性を運ぶタンパク質を発現し、選択を生き延びる。そのような優性選択の例は、ネオマイシン(Southern P.and Berg,P.,J.Molec.Appl.Genet.1:327(1982))、ミコフェノール酸(Mulligan,R.C.and Berg,P.Science 209:1422(1980))、またはハイグロマイシン(Sugden,B.et al.,Mol.Cell.Biol.5:410-413(1985))という薬物を使用する。
遺伝子導入は、限定されないが、プラスミド、ウイルスベクター、ウイルス核酸、ファージ核酸、ファージ、コスミド、および人工染色体中の遺伝物質の直接導入を使用して、または細胞もしくはカチオン性リポソームなどの担体中の遺伝物質の導入を介して達成することができる。そのような方法は、当技術分野で周知であり、本明細書に記載される方法での使用に容易に適応可能である。導入ベクターは、遺伝子を細胞に送達するために、または遺伝子を送達するための一般的な戦略の一部として、例えば組み換えレトロウイルスまたはアデノウイルスの一部として使用される任意のヌクレオチド構築物(例えばプラスミド)であり得る(Ram et al.Cancer Res.53:83-88,(1993))。ウイルスベクター、化学トランスフェクタント、またはエレクトロポレーションおよびDNAの直接拡散などの物理機械的方法を含むトランスフェクションの適切な手段は、例えば、Wolff,J.A.,et al.,Science,247,1465-1468,(1990)およびWolff,J.A.Nature,352,815-818,(1991)によって記載されている。
例えば、キネシン-13関連(例えば、キンシン-13、MCAK、ABCC4、ABCG2、もしくはKIF13A)核酸分子、発現カセットおよび/もしくはベクター、ならびに/またはSTING、cGAS、NF-κB転写因子p52、NF-κB転写因子RelB、ENPP1、LTβR、BAFFR、CD40、RANK、FN14、NIK(MAP3K14)、および/もしくはMST1阻害性核酸分子、発現カセットおよび/もしくはベクターは、カルシウム媒介形質転換、エレクトロポレーション、マイクロインジェクション、リポフェクション、粒子衝撃等が挙げられるが、これらに限定されない任意の方法で細胞に導入され得る。細胞を培養で増殖させ、次いで、対象、例えばヒトなどの哺乳類に投与することができる。投与される細胞の量または数は変化し得るが、約10~約10細胞の範囲の量を使用することができる。細胞は、一般に生理食塩水または緩衝生理食塩水などの生理学的溶液中で送達される。細胞はまた、リポソーム、エキソソーム、または微小胞の集団などのビヒクル中で送達され得る。
場合によっては、トランスジェニック細胞は、キネシン-13関連(例えば、キンシン-13、MCAK、ABCC4、ABCG2、もしくはKIF13A)核酸分子、発現カセットおよび/もしくはベクターを含む、ならびに/またはSTING、cGAS、NF-κB転写因子p52、NF-κB転写因子RelB、ENPP1、LTβR、BAFFR、CD40、RANK、FN14、NIK(MAP3K14)、および/もしくはMST1阻害核酸を産生するエキソソームまたは微小胞を産生することができる。微小胞は、多種多様なタンパク質、脂質、mRNA、およびマイクロRNAの分泌を媒介し、隣接する細胞と相互作用し、それによって信号、タンパク質、脂質、および核酸を細胞から細胞に伝達することができる(例えば、Shen et al.,J BiolChem.286(16):14383-14395(2011)、Hu et al.,Frontiers in Genetics 3(April 2012)、Pegtel et al.,Proc.Nat‘l Acad Sci 107(14):6328-6333(2010)、WO/2013/084000を参照。これらは各々が参照によりその全体が本明細書に組み込まれる)。そのような微小胞を産生する細胞を使用して、STING、cGAS、NF-κB転写因子p52、および/またはNF-κB転写因子キネシン-13関連(例えば、キンシン-13、MCAK、ABCC4、ABCG2、もしくはKIF13A)、RelB、ENPP1、LTβR、BAFFR、CD40、RANK、FN14、NIK(MAP3K14)、および/またはMST1タンパク質、および/または阻害性核酸を発現させることができる。
任意にSTING、cGAS、NF-κB転写因子p52、NF-κB転写因子RelB、ENPP1、LTβR、BAFFR、CD40、RANK、FN14、および/またはNIK(MAP3K14)、および/またはMST1阻害性核酸を発現することもできる、キネシン-13タンパク質(例えば、Kif2b、MCAK/Kif2c、キンシン-13、MCAK、ABCC4、ABCG2、もしくはKIF13A)を発現する異種発現カセットまたは発現ベクターを有するトランスジェニックベクターまたは細胞を、対象に投与することができる。異種発現カセットまたは発現ベクターを有するトランスジェニックベクターまたは細胞は、任意にENPP1を発現することもできる。トランスジェニック細胞によって産生されたエキソソームを使用して、キネシン-13/MCAK核酸またはタンパク質(例えば、Kif2b、MCAK/Kif2c、ABCC4、ABCG2、および/もしくはKIF13A核酸またはタンパク質)を、対象における腫瘍およびがん細胞に送達することができる。トランスジェニック細胞によって産生されたエキソソームを使用して、STING、cGAS、NF-κB転写因子p52、NF-κB転写因子RelB、ENPP1、LTβR、BAFFR、CD40、RANK、FN14、NIK(MAP3K14)、および/またはMST1阻害性核酸を、対象における腫瘍およびがん細胞に送達することができる。
STING、cGAS、NF-κB転写因子p52、NF-κB転写因子RelB、ENPP1、LTβR、BAFFR、CD40、RANK、FN14、NIK(MAP3K14)、MST1、またはそれらの任意の組み合わせの阻害物質を含む方法および組成物は、STING、cGAS、NF-κB転写因子p52、NF-κB転写因子RelB、ENPP1、LTβR、BAFFR、CD40、RANK、FN14、NIK(MAP3K14)、MST1、またはそれらの任意の組み合わせに対する抗体または阻害性核酸の使用を伴い得る。
阻害性核酸
以下の発現は、例えば、STING、cGAS、NF-κB転写因子p52、NF-κB転写因子RelB、ENPP1、LTβR、BAFFR、CD40、RANK、FN14、NIK(MAP3K14)、またはMST1をコードする核酸を特異的に認識する阻害性核酸の使用によって、STING、cGAS、NF-κB転写因子p52、NF-κB転写因子RelB、ENPP1、LTβR、BAFFR、CD40、RANK、FN14、NIK(MAP3K14)、MST1、またはそれらの任意の組み合わせで阻害することができる。
阻害性核酸は、細胞内またはストリンジェントな条件下でSTING、cGAS、NF-κB転写因子p52、NF-κB転写因子RelB、ENPP1、LTβR、BAFFR、CD40、RANK、FN14、NIK(MAP3K14)、またはMST1核酸にハイブリダイズするであろう少なくとも1つのセグメントを有し得る。阻害性核酸は、STING、cGAS、NF-κB転写因子p52、NF-κB転写因子RelB、ENPP1、LTβR、BAFFR、CD40、RANK、FN14、NIK(MAP3K14)、またはMST1をコードする核酸の発現を低減し得る。核酸は、ゲノムDNA、メッセンジャーRNA、またはそれらの組み合わせにハイブリダイズすることができる。阻害性核酸は、プラスミドベクターまたはウイルスDNAに組み込まれてもよい。一本鎖でも二本鎖でもよく、環状でも直鎖状でもよい。
阻害性核酸は、長さが13ヌクレオチドを超えるリボースヌクレオチドまたはデオキシリボースヌクレオチドのポリマーである。阻害性核酸は、天然に存在するヌクレオチド、ホスホロチオレートなどの合成、修飾、または擬似ヌクレオチド、ならびにP32、ビオチン、またはジゴキシゲニンなどの検出可能な標識を有するヌクレオチドを含み得る。阻害性核酸は、STING、cGAS、NF-κB転写因子p52、NF-κB転写因子RelB、ENPP1、LTβR、BAFFR、CD40、RANK、FN14、NIK(MAP3K14)、またはMST1核酸の発現および/または活性を低減し得る。そのような阻害性核酸は、STING、cGAS、NF-κB転写因子p52、NF-κB転写因子RelB、ENPP1、LTβR、BAFFR、CD40、RANK、FN14、NIK(MAP3K14)、またはMST1核酸のセグメントに完全に相補的であり得る。あるいは、STING、cGAS、NF-κB転写因子p52、NF-κB転写因子RelB、ENPP1、LTβR、BAFFR、CD40、RANK、FN14、NIK(MAP3K14)、またはMST1シーケンスに対して、阻害性核酸配列にはある程度のばらつきが認められる。阻害性核酸は、細胞内条件下またはストリンジェントなハイブリダイゼーション条件下でSTING、cGAS、NF-κB転写因子p52、NF-κB転写因子RelB、ENPP1、LTβR、BAFFR、CD40、RANK、FN14、NIK(MAP3K14)、またはMST1核酸にハイブリダイズすることができ、STING、cGAS、NF-κB転写因子p52、NF-κB転写因子RelB、ENPP1、LTβR、BAFFR、CD40、RANK、FN14、NIK(MAP3K14)、またはMST1核酸の発現を抑制するために十分に相補的である。細胞内条件とは、細胞、例えば動物または哺乳類細胞内で通常見られる温度、pH、および塩濃度などの条件を指す。そのような動物または哺乳類細胞の一例は、骨髄前駆細胞である。そのような動物または哺乳類細胞の別の例は、骨髄前駆細胞に由来するより分化した細胞である。一般に、ストリンジェントなハイブリダイゼーション条件は、規定のイオン強度およびpHでの特定の配列の熱融点(T)よりも約5℃低くなるように選択される。しかしながら、ストリンジェントな条件は、本明細書において別の方法で認定されているストリンジェンシーの所望の程度に応じて、選択された配列の熱融点よりも約1℃~約20℃低い範囲の温度を包含する。例えば、STING、cGAS、NF-κB転写因子p52、NF-κB転写因子RelB、ENPP1、LTβR、BAFFR、CD40、RANK、FN14、NIK(MAP3K14)、またはMST1コード配列に正確に相補的な連続したヌクレオチドのストレッチ 2、3、4、もしくは5個、またはそれ以上を含む阻害性オリゴヌクレオチドは、それぞれ隣接するコード配列と相補的ではない連続したヌクレオチドのストレッチによって分離されており、STING、cGAS、NF-κB転写因子p52、NF-κB転写因子RelB、ENPP1、LTβR、BAFFR、CD40、RANK、FN14、NIK(MAP3K14)、またはMST1核酸の機能を阻害し得る。一般に、連続するヌクレオチドの各ストレッチは、少なくとも4ヌクレオチド長、少なくとも5ヌクレオチド長、少なくとも6ヌクレオチド長、少なくとも7ヌクレオチド長、もしくは少なくとも8ヌクレオチド長、またそれ以上のヌクレオチド長である。非相補的介在配列は、1、2、3、または4ヌクレオチド長であり得る。当業者は、センス核酸にハイブリダイズした阻害性核酸の計算された融点を容易に使用して、特定の標的核酸の発現を阻害するために許容されるミスマッチの程度を推定することができる。本発明の阻害性核酸としては、例えば、ショートヘアピンRNA、低分子干渉RNA、リボザイム、またはアンチセンス核酸分子が挙げられる。
STING、cGAS、NF-κB転写因子p52、NF-κB転写因子RelB、ENPP1、LTβR、BAFFR、CD40、RANK、FN14、NIK(MAP3K14)、またはMST1をコードする核酸の例を本明細書に示す。実施例1は、SEQ ID NO:25~36を含む阻害性核酸配列の例を提供する。図6および9も参照されたい。
阻害性核酸分子は、一本鎖または二本鎖(例えば、低分子干渉RNA(siRNA))であってもよく、酵素依存的にまたは立体的遮断によって機能することができる。酵素依存的に機能する阻害性核酸分子としては、標的mRNAを分解するためのRNアーゼH活性に依存する形態が挙げられる。これらには、一本鎖DNA、RNA、およびホスホロチオエート分子、ならびにセンス-アンチセンス鎖対合による標的mRNA認識とそれに続くRNA誘導サイレンシング複合体による標的mRNAの分解を伴う二本鎖RNAi/siRNAシステムが含まれる。RNアーゼ-Hに依存しない立体遮断阻害性核酸は、標的mRNAに結合し、他のプロセスを妨害することにより、遺伝子発現または他のmRNA依存性細胞プロセスを干渉する。立体遮断阻害性核酸としては、2’-Oアルキル(通常、RNアーゼ-H依存性アンチセンスを含むキメラ中)、ペプチド核酸(PNA)、ロックド核酸(LNA)、およびモルホリノアンチセンスが挙げられる。
例えば、低分子干渉RNAを使用して、STING、cGAS、NF-κB転写因子p52、NF-κB転写因子RelB、ENPP1、LTβR、BAFFR、CD40、RANK、FN14、NIK(MAP3K14)、またはMST1翻訳を特異的に低減させることができ、それによりコードされたポリペプチドの翻訳が低減する。SiRNAは、転写後遺伝子サイレンシングを配列特異的に媒介する。例えば、invitrogen.com/site/us/en/home/Products-and-Services/Applications/rnai.htmlのウェブサイトを参照されたい。RNA誘導サイレンシング複合体に組み込まれると、siRNAは、複合体を相同mRNA転写物に誘導することにより、相同内因性mRNA転写物の切断を媒介し、次いで複合体によって切断される。siRNAは、STING、cGAS、NF-κB転写因子p52、NF-κB転写因子RelB、ENPP1、LTβR、BAFFR、CD40、RANK、FN14、NIK(MAP3K14)、またはMST1 mRNA転写物の任意の領域と相同であり得る。相同性領域は、長さが30ヌクレオチド以下、好ましくは25ヌクレオチド未満、より好ましくは長さが約21~23ヌクレオチドであり得る。SiRNAは、通常二本鎖であり、例えば3’オーバーハングUUジヌクレオチドなどの2ヌクレオチド3’オーバーハングを有し得る。siRNAを設計するための方法は、当業者に知られている。例えば、Elbashir et al.Nature 411:494-498 (2001)、Harborth et al.Antisense Nucleic Acid Drug Dev.13:83-106(2003)を参照されたい。
IMGENEX(San Diego,California)から市販されているヘアピンsiRNAを発現するためのpSuppressorNeoベクターを使用して、STING、cGAS、NF-κB転写因子p52、NF-κB転写因子RelB、ENPP1、LTβR、BAFFR、CD40、RANK、FN14、NIK(MAP3K14)、またはMST1発現を阻害するためのsiRNAを生成することができる。siRNA発現プラスミドの構築は、mRNAの標的領域の選択を伴い、これは試行錯誤のプロセスであり得る。しかしながら、Elbashirらは、約80%の時間で機能すると思われるガイドラインを提供した。Elbashir,S.M.,et al.,Analysis of gene function in somatic mammalian cells using small interfering RNAs.Methods,2002.26(2):p.199-213。したがって、合成siRNAの合成のために、標的領域は、好ましくは開始コドンの50~100ヌクレオチド下流で選択され得る。5’および3’非翻訳領域および開始コドンに近い領域は、調節タンパク質結合部位が豊富である可能性があるため、避ける必要がある。siRNAは、AAで開始できるため、センスおよびアンチセンスsiRNA鎖に3’UUオーバーハングを有し、およそ50%のG/C含有量を有する。合成siRNAの配列の例は、5’-AA(N19)UUであり、ここでNは、mRNA配列の任意のヌクレオチドであり、およそ50%のG-C含有量でなければならない。選択された配列は、他の既知のコード配列との相同性を最小限に抑えるために、ヒトゲノムデータベース内の他の配列と比較することができる(例えば、NCBIウェブサイトを介したブラスト検索による)。
SiRNAは、化学合成され得る、インビトロ転写によって作製され得るか、またはsiRNA発現ベクターもしくはPCR発現カセットから発現され得る。例えば、invitrogen.com/site/us/en/home/Products-and-Services/Applications/rnai.htmlのウェブサイトを参照されたい。siRNAが発現ベクターまたはPCR発現カセットから発現される場合、siRNAをコードする挿入物は、siRNAヘアピンに折り畳まれるRNA転写物として発現され得る。したがって、RNA転写物は、ヘアピンのループならびに3’末端のUのストリングを形成するスペーサー配列により、その逆相補的アンチセンスsiRNA配列に連結されるセンスsiRNA配列を含み得る。ヘアピンのループは、任意の適切な長さ、例えば3~30ヌクレオチド長、好ましくは3~23ヌクレオチド長であってよく、
Figure 0007197556000048
を含む様々なヌクレオチド配列のものであってよい。SiRNAはまた、直接または導入遺伝子もしくはウイルスを介して導入された二本鎖RNAの切断によってインビボで産生されてもよい。一部の生物では、RNA依存性RNAポリメラーゼによる増幅が起こる場合がある。
短いヘアピンRNA siRNAまたはアンチセンスオリゴヌクレオチドなどの阻害性核酸は、阻害性核酸の配列を含む発現ベクターまたは発現カセットからの発現などによる方法を使用して調製することができる。あるいは、天然に存在するヌクレオチド、修飾ヌクレオチド、またはそれらの任意の組み合わせを使用する化学合成によって調製されてもよい。いくつかの実施形態では、阻害性核酸は、例えば、阻害性核酸の生物学的安定性を高めるように設計された、または阻害性核酸と標的STING、cGAS、NF-κB転写因子p52、NF-κB転写因子RelB、ENPP1、LTβR、BAFFR、CD40、RANK、FN14、NIK(MAP3K14)、またはMST1核酸との間に形成される二重鎖の細胞内安定性を高めるように設計された、修飾ヌクレオチドまたは非ホスホジエステル結合から作製される。
阻害性核酸は、利用可能な方法を使用して、例えば、STING、cGAS、NF-κB転写因子p52、NF-κB転写因子RelB、ENPP1、LTβR、BAFFR、CD40、RANK、FN14、NIK(MAP3K14)、および/もしくはMST1核酸、またはそれらの相補体の配列をコードする発現ベクターからの発現によって調製されてもよい。あるいは、天然に存在するヌクレオチド、修飾ヌクレオチド、またはそれらの任意の組み合わせを使用する化学合成によって調製されてもよい。いくつかの態様では、STING、cGAS、NF-κB転写因子p52、NF-κB転写因子RelB、ENPP1、LTβR、BAFFR、CD40、RANK、FN14、NIK(MAP3K14)、および/またはMST1核酸は、例えば、STING、cGAS、NF-κB転写因子p52、NF-κB転写因子RelB、ENPP1、LTβR、BAFFR、CD40、RANK、FN14、NIK(MAP3K14)、および/もしくはMST1核酸の生物学的安定性を高める設計された、または阻害性核酸と他の(例えば、内因性)核酸との間に形成される二重鎖の細胞内安定性を高めるように設計された、修飾ヌクレオチドまたは非ホスホジエステル結合から作製される。
例えば、STING、cGAS、NF-κB転写因子p52、NF-κB転写因子RelB、ENPP1、LTβR、BAFFR、CD40、RANK、FN14、NIK(MAP3K14)、および/もしくはMST1核酸は、ホスホジエステル結合ではなくペプチド結合を有するペプチド核酸であり得る。
STING、cGAS、NF-κB転写因子p52、NF-κB転写因子RelB、ENPP1、LTβR、BAFFR、CD40、RANK、FN14、NIK(MAP3K14)、および/またはMST1核酸に用いることができる天然に存在するヌクレオチドとしては、リボースまたはデオキシリボースのヌクレオチドであるアデノシン、グアニン、シトシン、チミン、およびウラシルが挙げられる。STING、cGAS、NF-κB転写因子p52、NF-κB転写因子RelB、ENPP1、LTβR、BAFFR、CD40、RANK、FN14、NIK(MAP3K14)、および/またはMST1核酸で用いることができる修飾ヌクレオチドの例としては、5-フルオロウラシル、5-ブロモウラシル、5-クロロウラシル、5-ヨードウラシル、ヒポキサンチン、キサンチン、4-アセチルシトシン、5-(カルボキシヒドロキシルメチル)ウラシル、5-カルボキシメチルアミノメチル-2-チオウリジン、5-カルボキシメチルアミノメチルウラシル、ジヒドロウラシル、β-D-ガラクトシルクエシン、イノシン、N6-イソペンテニルアデニン、1-メチルグアニン、1-メチルイノシン、2,2-ジメチルグアニン、2-メチルアデニン、2-メチルグアニン、3-メチルシトシン、5-メチルシトシン、N6-アデニン、7-メチルグアニン、5-メチルアミノメチルウラシル、5-メトキシアミノメチル-2-チオウラシル、β-D-マンノシルクレオシン、5’-メトキシカルボキシメチルウラシル、5-メトキシウラシル、2-メチルチオ-N6-イソペンテニルアデニン、ウラシル-5オキシ酢酸、ウィブトキソシン、プソイドウラシル、ケオシン、2-チオシトシン、5-メチル-2-チオウラシル、2-チオウラシル、4-チオウラシル、5-メチルウラシル、ウラシル-5-オキサ酢酸酸メチルエステル、ウラシル-5-オキサ酢酸、5-メチル-2-チオウラシル、3-(3-アミノ-3-N-2-カルボキシプロピル)ウラシル、(acp3)w、および2,6-ジアミノプリンが挙げられる。
したがって、STING、cGAS、NF-κB転写因子p52、NF-κB転写因子、RelB核酸、ならびにENPP1、LTβR、BAFFR、CD40、RANK、FN14、NIK(MAP3K14)、および/またはMST1阻害性核酸は、修飾ヌクレオチド、ならびにリボースおよびデオキシリボースヌクレオチドの組み合わせなどの天然ヌクレオチドを含み得る。阻害性核酸は、野生型と同じ長さであってもよい(例えば、SEQ ID NO:14、16、18、20、22、または24)。STING、cGAS、NF-κB転写因子p52およびNF-κB転写因子RelB核酸、ならびにENPP1、LTβR、BAFFR、CD40、RANK、FN14、NIK(MAP3K14)、および/またはMST1阻害性核酸はまた、より長く、他の有用な配列を含み得る。いくつかの実施形態では、STING、cGAS、NF-κB転写因子p52、NF-κB転写因子RelB、ENPP1、LTβR、BAFFR、CD40、RANK、FN14、NIK(MAP3K14)、および/もしくはMST1核酸は、やや短い。例えば、STING、cGAS、NF-κB転写因子p52、NF-κB転写因子RelB、ENPP1、LTβR、BAFFR、CD40、RANK、FN14、NIK(MAP3K14)、および/またはMST1阻害性核酸は、5’または3’末端から、最大5ヌクレオチドが欠落し得る、または最大10ヌクレオチドが欠落し得る、または最大20ヌクレオチドが欠落し得る、または最大30ヌクレオチドが欠落し得る、または最大50ヌクレオチドが欠落し得る、または最大100ヌクレオチドが欠落し得る核酸配列(例えば、SEQ ID NO:14、16、18、20、22、または24)を有するセグメントを含み得る。
抗体
抗体は、STING、cGAS、NF-κB転写因子p52、NF-κB転写因子RelB、ENPP1、LTβR、BAFFR、CD40、RANK、FN14、およびNIK(MAP3K14)、MST1の阻害物質として使用することができる。抗体は、STING、cGAS、NF-κB転写因子p52、NF-κB転写因子RelB、ENPP1、LTβR、BAFFR、CD40、RANK、FN14、およびNIK(MAP3K14)、MST1タンパク質の様々なエピトープに対して生じ得る。STING、cGAS、NF-κB転写因子p52、NF-κB転写因子RelB、ENPP1、LTβR、BAFFR、CD40、RANK、FN14、およびNIK(MAP3K14)、MST1タンパク質のいくつかの抗体もまた、市販されている場合がある。しかしながら、本明細書に記載される方法および組成物による治療のために企図される抗体は、好ましくはヒトまたはヒト化抗体であり、それらの標的に対して高度に特異的である。
一態様では、本開示は、STING、cGAS、NF-κB転写因子p52、NF-κB転写因子RelBタンパク質、ENPP1、LTβR、BAFFR、CD40、RANK、FN14、NIK(MAP3K14)、またはMST1に特異的に結合する単離された抗体の使用に関する。そのような抗体は、モノクローナル抗体であってよい。そのような抗体はまた、ヒト化抗体または完全ヒトモノクローナル抗体であってもよい。抗体は、STING、cGAS、NF-κB転写因子p52、NF-κB転写因子RelBタンパク質、ENPP1、LTβR、BAFFR、CD40、RANK、FN14、NIK(MAP3K14)、もしくはMST1に結合する高親和性、またはSTING、cGAS、NF-κB転写因子p52、NF-κB転写因子RelBタンパク質、ENPP1、LTβR、BAFFR、CD40、RANK、FN14、NIK(MAP3K14)、もしくはMST1受容体の結合を阻害する能力などの、1つ以上の所望の機能特性を呈し得る。
本明細書に記載される方法および組成物は、STING、cGAS、NF-κB転写因子p52、NF-κB転写因子RelBタンパク質、ENPP1、LTβR、BAFFR、CD40、RANK、FN14、NIK(MAP3K14)、もしくはMST1抗体、またはSTING、cGAS、NF-κB転写因子p52、NF-κB転写因子RelBタンパク質、ENPP1、LTβR、BAFFR、CD40、RANK、FN14、NIK(MAP3K14)、MST1抗体の組み合わせを含み得る。
本明細書で言及される「抗体」という用語は、抗体全体および任意の抗原結合断片(すなわち、「抗原結合部分」)またはその単鎖を含む。「抗体」とは、ジスルフィド結合によって相互接続された少なくとも2つの重(H)鎖および2つの軽(L)鎖を含む糖タンパク質、またはその抗原結合部分を指す。各重鎖は、重鎖可変領域(本明細書ではVと略す)および重鎖定常領域で構成されている。重鎖定常領域は、3つのドメイン、CH1、CH2、およびCH3で構成されている。各軽鎖は、軽鎖可変領域(本明細書ではVと略す)および軽鎖定常領域で構成されている。軽鎖定常領域は、1つのドメインCで構成されている。VおよびV領域は、フレームワーク領域(FR)と呼ばれるより保存された領域が散在する相補性決定領域(CDR)と呼ばれる超可変性の領域にさらに細分することができる。各VおよびVは、アミノ末端からカルボキシ末端へ、FR1、CDR1、FR2、CDR2、FR3、CDR3、FR4の順序で配置された3つのCDRおよび4つのFRで構成されている。重鎖および軽鎖の可変領域は、抗原と相互作用する結合ドメインを含む。抗体の定常領域は、免疫系の様々な細胞(例えば、エフェクター細胞)および古典的な相補系の最初の成分(C1q)を含む、宿主組織または因子への免疫グロブリンの結合を媒介し得る。
本明細書で使用される抗体の「抗原結合部分」(または単に「抗体部分」)という用語は、抗原に特異的に結合する能力を保持する抗体の1つ以上の断片(例えば、STING、cGAS、NF-κB転写因子p52、NF-κB転写因子RelB、ENPP1、LTβR、BAFFR、CD40、RANK、FN14、NIK(MAP3K14)、またはMST1のドメイン)を指す。抗体の抗原結合機能は、全長抗体の断片によって実行され得ることが示されている。抗体の「抗原結合部分」という用語に含まれる結合断片の例としては、(i)Fab断片、V、V、C、およびCH1ドメインからなる一価断片、(ii)F(ab’)断片、ヒンジ領域でジスルフィド架橋により連結された2つのFab断片を含む二価断片、(iii)VおよびCH1ドメインからなるFd断片、(iv)抗体の単一アームのVおよびVドメインからなるFv断片、(v)VドメインからなるdAb断片(Ward et al.,(1989)Nature 341:544-546)、および(vi)単離された相補性決定領域(CDR)が挙げられる。さらに、Fv断片の2つのドメインVおよびVは、別々の遺伝子によってコードされているが、それらは組み換え法を使用して、単一のタンパク質鎖として作製できる合成リンカーによって接合することができ、V領域とV領域は対になって、一価分子を形成する(一本鎖Fv(scFv)として知られている、例えば、Bird et al.(1988)Science 242:423-426、およびHuston et al.(1988)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 85:5879-5883を参照)。そのような単鎖抗体はまた、抗体の「抗原結合部分」という用語に含まれることも意図されている。これらの抗体断片は、当業者に知られている従来の技術を使用して得られ、断片は、無傷の抗体と同じ方法で有用性についてスクリーニングされる。
本明細書で使用される場合、「単離された抗体」とは、異なる抗原特異性を有する他の抗体を実質的に含まない抗体を指すことが意図される(例えば、STING、cGAS、NF-κB転写因子p52、NF-κB転写因子RelBタンパク質、ENPP1、LTβR、BAFFR、CD40、RANK、FN14、NIK(MAP3K14)、またはMST1は、STING、cGAS、NF-κB転写因子p52、NF-κB転写因子RelBタンパク質、ENPP1、LTβR、BAFFR、CD40、RANK、FN14、NIK(MAP3K14)、またはMST1以外の抗原に特異的に結合する抗体を実質的に含まない)。しかしながら、STING、cGAS、NF-κB転写因子p52、NF-κB転写因子RelBタンパク質、ENPP1、LTβR、BAFFR、CD40、RANK、FN14、NIK(MAP3K14)、またはMST1に特異的に結合する単離された抗体は、他の種由来のSTING、cGAS、NF-κB転写因子p52、NF-κB転写因子RelBタンパク質、ENPP1、LTβR、BAFFR、CD40、RANK、FN14、NIK(MAP3K14)、またはMST1ファミリー分子などの他の抗原に対する相互反応性を有し得る。さらに、単離された抗体は、他の細胞物質および/または化学物質を実質的に含まない可能性がある。
本明細書で使用される場合、「モノクローナル抗体」または「モノクローナル抗体組成物」という用語は、単一分子組成の抗体分子の調製物を指す。モノクローナル抗体組成物は、特定のエピトープに対する単一結合特異性および親和性を示す。
本明細書で使用される場合、「ヒト抗体」という用語は、フレームワークおよびCDR領域の両方がヒト生殖系免疫グロブリン配列に由来する可変領域を有する抗体を含むことを意図している。さらに、抗体が定常領域を含む場合、定常領域もまた、ヒト生殖細胞系免疫グロブリン配列に由来する。本発明のヒト抗体は、ヒト生殖系免疫グロブリン配列によってコードされていないアミノ酸残基(例えば、インビトロでのランダムもしくは部位特異的突然変異によって、またはインビボでの体細胞突然変異によって導入された突然変異)を含み得る。しかしながら、本明細書で使用される場合、「ヒト抗体」という用語は、マウスなどの別の哺乳動物種の生殖系に由来するCDR配列がヒトフレームワーク配列に移植された抗体を含むことを意図していない。
「ヒトモノクローナル抗体」という用語は、フレームワークおよびCDR領域の両方がヒト生殖系免疫グロブリン配列に由来する可変領域を有する単一結合特異性を示す抗体を指す。一実施形態では、ヒトモノクローナル抗体は、不死化細胞に融合したヒト重鎖導入遺伝子および軽鎖導入遺伝子を含むゲノムを有するトランスジェニック非ヒト動物、例えばトランスジェニックマウスから得られたB細胞を含む、ハイブリドーマによって産生される。
本明細書で使用される場合、「組み換えヒト抗体」という用語は、(a)ヒト免疫グロブリン遺伝子またはそれから調製されるハイブリドーマ(下記でさらに説明される)に対してトランスジェニックまたはトランス染色体である動物(例えば、マウス)から単離された抗体、(b)例えば、トランスフェクトーマからヒト抗体を発現するように形質転換された宿主細胞から単離された抗体、(c)組み換えコンビナトリアルヒト抗体ライブラリーから単離された抗体、および(d)他のDNA配列に対するヒト免疫グロブリン遺伝子配列のスプライシングを伴う任意の他の手段によって調製、発現、作製、または単離される抗体などの、組み換え手段によって調製、発現、作製、または単離されるすべてのヒト抗体を含む。そのような組み換えヒト抗体は、フレームワークおよびCDR領域がヒト生殖系免疫グロブリン配列に由来する可変領域を有する。しかしながら、ある特定の実施形態では、そのような組み換えヒト抗体は、インビトロ突然変異誘発(または、ヒトIg配列に対してトランスジェニックな動物が使用される場合、インビボ体細胞突然変異誘発)に供することができ、したがって組み換え抗体のVおよびV領域のアミノ酸配列は、ヒト生殖系VおよびV配列に由来し、関連するが、インビボでヒト抗体生殖系レパートリー内に天然に存在しない場合がある配列である。
本明細書で使用される場合、「アイソタイプ」とは、重鎖定常領域遺伝子によってコードされる抗体クラス(例えば、IgMまたはIgG1)を指す。
「抗原を認識する抗体」および「抗原に特異的な抗体」という語句は、本明細書では「抗原に特異的に結合する抗体」という用語と互換的に使用される。
「ヒト抗体誘導体」という用語は、ヒト抗体の任意の修飾された形態、例えば抗体と別の作用物質または抗体とのコンジュゲートを指す。
「ヒト化抗体」という用語は、マウスなどの別の哺乳類種の生殖系に由来するCDR配列がヒトフレームワーク配列に移植されている抗体を指すことを意図している。追加のフレームワーク領域の修飾は、ヒトフレームワーク配列内で行うことができる。
「キメラ抗体」という用語は、可変領域配列が1つの種に由来し、定常領域配列が別の種に由来する抗体、例えば可変領域配列がマウス抗体に由来し、定常領域配列がヒト抗体に由来する抗体を指すことを意図している。
本明細書で使用される場合、「ヒトSTING、cGAS、NF-κB転写因子p52、NF-κB転写因子RelBタンパク質、ENPP1、LTβR、BAFFR、CD40、RANK、FN14、NIK(MAP3K14)、またはMST1に特異的に結合する」抗体は、1×10-7M以下、より好ましくは5×10-8M以下、より好ましくは1×10-8M以下、より好ましくは5×10-9M以下、さらにより好ましくは1×10-8M~1×10-10Mまたはそれ未満のKで、ヒトSTING、cGAS、NF-κB転写因子p52、NF-κB転写因子RelBタンパク質、ENPP1、LTβR、BAFFR、CD40、RANK、FN14、NIK(MAP3K14)、またはMST1に結合する抗体を指すことを意図している。
本明細書で使用される場合、「Kassoc」または「K」という用語は、特定の抗体-抗原相互作用の会合速度を指すことを意図し、本明細書で使用される場合、「Kdis」または「K」という用語は、特定の抗体-抗原相互作用の解離速度を指すことを意図している。本明細書で使用される場合、「K」という用語は、K対K(すなわち、K/K)の比率から得られる解離定数を指すことを意図し、モル濃度(M)として表される。抗体のK値は、当技術分野で十分に確立された方法を使用して判定することができる。抗体のKを判定するための好ましい方法は、表面プラズモン共鳴を使用すること、好ましくはBiacore(商標)システムなどのバイオセンサーシステムを使用することによるものである。
本発明の抗体は、抗体の特定の機能的特徴または特性によって特徴付けられる。例えば、抗体は、ヒトSTING、cGAS、NF-κB転写因子p52、NF-κB転写因子RelBタンパク質、ENPP1、LTβR、BAFFR、CD40、RANK、FN14、NIK(MAP3K14)、またはMST1に特異的に結合する。好ましくは、本発明の抗体は、STING、cGAS、NF-κB転写因子p52、NF-κB転写因子RelBタンパク質、ENPP1、LTβR、BAFFR、CD40、RANK、FN14、NIK(MAP3K14)、またはMST1に高い親和性で、例えば、1×10-7M以下のKで結合する。抗体は、以下の特徴のうちの1つ以上を呈し得る。
(a)1×10-7M以下のKでヒトSTING、cGAS、NF-κB転写因子p52、NF-κB転写因子RelBタンパク質、ENPP1、LTβR、BAFFR、CD40、RANK、FN14、NIK(MAP3K14)、もしくはMST1に結合すること、
(b)STING、cGAS、NF-κB転写因子p52、NF-κB転写因子RelBタンパク質、ENPP1、LTβR、BAFFR、CD40、RANK、FN14、NIK(MAP3K14)、もしくはMST1の機能もしくは活性を阻害すること、
(c)がん(例えば、転移性がん)を阻害すること、または
(d)それらの組み合わせ。
例えば、ELISA、ウェスタンブロット、およびRIAを含む、STING、cGAS、NF-κB転写因子p52、NF-κB転写因子RelBタンパク質、ENPP1、LTβR、BAFFR、CD40、RANK、FN14、NIK(MAP3K14)、またはMST1に対する抗体の結合能力を評価するためのアッセイを使用することができる。抗体の結合動力学(例えば、結合親和性)はまた、Biacore(商標)分析などの当技術分野で知られている標準的なアッセイによって評価判定することができる。
各対象抗体がSTING、cGAS、NF-κB転写因子p52、NF-κB転写因子RelBタンパク質、ENPP1、LTβR、BAFFR、CD40、RANK、FN14、NIK(MAP3K14)、またはMST1に結合し得ることを考えると、VおよびV配列を「混合および一致」させて、STING、cGAS、NF-κB転写因子p52、NF-κB転写因子RelBタンパク質、ENPP1、LTβR、BAFFR、CD40、RANK、FN14、NIK(MAP3K14)、またはMST1に結合する他の結合分子を作製することができる。そのような「混合および一致」させた抗体の結合特性は、上記の結合アッセイを使用して試験し、実施例に記載されるアッセイにおいて評価判定することができる。V鎖とV鎖とを混合および一致させると、特定のV/V対形成由来のV配列は、構造的に類似したV配列で置き換えることができる。同様に、好ましくは特定のV/V対形成由来のV配列は、構造的に類似したV配列で置換される。
したがって、一態様では、本発明は、
(a)アミノ酸配列を含む重鎖可変領域、および
(b)アミノ酸配列を含む軽鎖可変領域
を含む単離されたモノクローナル抗体またはその抗原結合部分を提供し、ここで抗体は、STING、cGAS、NF-κB転写因子p52、NF-κB転写因子RelBタンパク質、ENPP1、LTβR、BAFFR、CD40、RANK、FN14、NIK(MAP3K14)、またはMST1に特異的に結合する。
場合によっては、CDR1および/またはCDR2ドメインから独立して、CDR3ドメインのみが、同族抗原に対する抗体の結合特異性を判定することができ、共通のCDR3配列に基づいて同じ結合特異性を有する複数の抗体が、予測可能に生成され得る。例えば、Klimka et al.,BritishJ.of Cancer 83(2):252-260(2000)(マウス抗CD30抗体Ki-4の重鎖可変ドメインCDR3のみを使用するヒト化抗CD30抗体の産生について記載する)、Beiboer et al.,J.Mol.Biol.296:833-849(2000)(親マウスMOC-31抗EGP-2抗体の重鎖CDR3配列のみを使用する組み換え上皮糖タンパク質-2(EGP-2)抗体を記載する)、Rader et al.,Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.95:8910-8915(1998)(重鎖および軽鎖可変CDR3ドメインを使用するヒト化抗インテグリンαβ抗体のパネルを記載する)を参照されたい。したがって、場合によっては、混合および一致させた抗体またはヒト化抗体は、STING、cGAS、NF-κB転写因子p52、NF-κB転写因子RelBタンパク質、ENPP1、LTβR、BAFFR、CD40、RANK、FN14、NIK(MAP3K14)、またはMST1に特異的なCDR3抗原結合ドメインを含む。
小分子
STING、cGAS、NF-κB転写因子p52、NF-κB転写因子RelBタンパク質、ENPP1、LTβR、BAFFR、CD40、RANK、FN14、NIK(MAP3K14)、またはMST1の小分子モジュレーターも利用可能である。例えば、SK4A化合物は、ENNP1の特異的阻害物質である(Arad et al.,SAT0037 An ENPP1-Specific Inhibitor Attenuates Extracellular Ecto-Pyrophosphatase Activity in Human Osteoarthritic Cartilage、ard.bmj.com/content/74/Suppl_2/662.1(2015)のウェブサイトを参照)。
さらに、以下の化合物(L524-0366)は、FN14アンタゴニストである。
Figure 0007197556000049
創薬のためのアッセイ
候補化合物による治療に対する感受性について転移性腫瘍試料をスクリーニングするための方法もまた、本明細書に記載されている。具体的には、この方法は、染色体不安定性の増加を呈する細胞(例えば、CIN変異体細胞)またはcGAMPレベルが上昇した転移性細胞の増殖または生存を選択的に干渉する候補化合物を同定するためのアッセイステップを含むことができる。
染色体不安定性の増加を呈する細胞(例えば、CIN変異体細胞)の増殖または生存率が、正常な対照細胞と比較して試験化合物の存在下で減少する場合、その試験化合物は、そのような増加した染色体不安定性を呈する細胞の成長および/または転移を低減するために有用である。
同様に、細胞または細胞集団のcGAMPレベルが上昇している場合、その細胞または細胞集団はがん性であるか、がんを発症する。そのような細胞または細胞集団のcGAMPレベルが、cGAMP分泌細胞の以前のレベルと比較してcGAMPのレベルの減少を呈する場合、その試験化合物は、cGAMPのレベルが上昇した細胞の成長および/または転移を低減するために有用である。
アッセイは、化合物が転移性がん細胞由来もしくはCINがん細胞由来または細胞株由来のcGAMPレベルの減少を特異的に引き起こし得るかどうかを判定することを含み得る。化合物がレベルの減少を引き起こす場合、その化合物は、がんを治療するための治療薬としての適合性など、さらなる研究のために選択/同定することができる。例えば、本発明の特色である選択方法により同定された候補化合物は、例えば、動物モデルに化合物を投与することにより、腫瘍を標的とする能力またはがんを治療する能力についてさらに試験することができる。
評価される細胞としては、がんを有する患者(転移性がんを有する患者を含む)の細胞、既知のがんタイプもしくはがん細胞株の細胞、またはcGAMPの過剰産生を呈する細胞を挙げることができる。これらの細胞タイプのうちのいずれかからのcGAMPの産生を低減し得る化合物は、患者に投与することができる。
例えば、ある方法は、(a)患者から細胞試料または組織試料を得ること、(b)試料由来の既知数または既知重量の細胞または組織から産生されたcGAMPの量または濃度を測定して、基準cGAMP値を生成すること、(c)試料由来の前記既知数または既知重量の細胞または組織を試験化合物と混合して、試験アッセイ物を生成すること、(d)試験アッセイ物中(細胞培地中または細胞中もしくは組織中)のcGAMPの量または濃度を測定して、試験アッセイ物cGAMP値を生成すること、(e)任意に、ステップ(c)および(d)を繰り返すこと、ならびに基準cGAMP値よりも低い試験アッセイ物cGAMP値を有する試験化合物を選択することを含み得る。この方法は、例えば、試験化合物の毒性および/または有効性をさらに評価するために、動物モデルに試験化合物を投与することをさらに含み得る。場合によっては、この方法は、得られた細胞試料または組織試料が由来する患者に試験化合物を投与することをさらに含み得る。
例えば、別の方法は、KIF2BおよびKIF2C/MCAKアゴニストまたはアクチベーターの同定に有用なアッセイを含み得る。KIF2BおよびKIF2C/MCAKは、ATP加水分解のエネルギーを利用して微小管ダイナミクスおよび染色体-動原体の付着を調節する、関連分子キネシンモータータンパク質である。KIF2BおよびMCAKの過剰発現または過剰活性化の中心的な役割は、染色体不安定性(CIN)を抑制することであり、それらをがん治療の魅力的な標的にする。KIF2BおよびMCAKの強力なアクチベーターを同定および評価判定するために使用できるインビトロアッセイおよび画像化法を以下に記載する。
ATP加水分解の反応速度の測定を使用して、KIF2BおよびMCAKを活性化し、CINを抑制する化合物をスクリーニングすることができる。このアッセイは、2-アミノ-6-メルカプト-7-メチルプリンリボヌクレオシド(MESG)が、無機リン酸の存在下で2-アミノ-6-メルカプト-7-メチルプリンに変換される場合に生じる吸光度シフト(330~360nm)に基づいている。この反応は、プリンヌクレオシドホスホリラーゼ(PNP)によって触媒される。1分子の無機リン酸(Pi)は、不可逆反応で1分子の2-アミノ-6-メルカプト-7-メチルプリンを生じる。したがって、360nmでの吸光度は、ATPアーゼ反応で生成されるPiの量に直接比例し、MCAK活性のプロキシとして使用することができる。
あるいは、ADP産生はまた、BellBrook LabsからのTranscreener ADPアッセイを使用してMCAK活性についての読み出しとしてモニタリングすることもできる。このアッセイは、ADPを特異的に認識する抗体に結合した蛍光トレーサー(633nm)を置き換えるADPの能力に基づいている。トレーサーの置き換えは、633nmのレーザー励起により測定される蛍光の減少を引き起こす。したがって、MCAKの活性は、使用される薬物の濃度、産生されるADP/蛍光強度の減少の量をプロットすることにより計算することができる。
以下は、MCAKアクチベーターの効力を同定および評価判定するための方法の別の例である。MCAKは、微小管の先端を結合し、微小管の解重合を促進することにより、微小管の長さを負に調節する。したがって、γ-チューブリン標識中心体間の距離は、細胞内のMCAK活性についての間接的読み出しとして測定することができる。スピンドルの長さは、MCAK活性に反比例し、MCAK活性を促進する潜在的な化合物を評価するための代理として機能し得る。この方法は、ハイスループット画像化顕微鏡を使用することにより、化合物をスクリーニングするために適合させることができる。
化合物(例えば、本明細書に記載される任意の方法により同定されたトップヒット)は、有効性の読み出しとして、蛍光インサイチューハイブリダイゼーション(FISH)を用いて遅滞染色体、小核、または染色体誤分離を使用し、細胞ベースのアッセイで使用することができる。標識されたγ-チューブリンセントロメアを持つ染色体を有する細胞を使用することができる。あるいは、中心体のγ-チューブリンに結合する標識抗体をアッセイに使用することができる。
NF-kB誘導キナーゼ(NIK)の阻害物質の効力を同定および評価判定するためのアッセイ方法もまた、本明細書に記載されている。NF-kB誘導キナーゼ(NIK)は、非標準的なNF-kBシグナル伝達を仲介し、転移に関連している。したがって、NIKの阻害は、CIN誘発性の炎症反応と転移を抑制する場合がある。NIKのキナーゼ機能の特異的阻害は、様々な化合物の効力を評価判定するアプローチを提供する。NIK阻害を同定および評価判定するための2つの方法を以下に記載する。
ADP産生は、BellBrook LabsからのTranscreener ADPアッセイを使用してMCAK活性についての読み出しとしてモニタリングすることができる。このアッセイは、ADPを特異的に認識する抗体に結合した蛍光トレーサー(633nm)を置き換えるADPの能力に基づいている。トレーサーの競合的置き換えは、633nmのレーザー励起により測定される蛍光の減少を引き起こす。したがって、MCAKの活性は、使用される薬物の濃度、産生されるADP/蛍光強度の減少の量をプロットすることにより計算することができる。
NIKの阻害は、非標準NF-κB経路を直接阻害するアプローチを提供する。このアッセイは、高コンテンツの細胞画像化を使用するp52の核移行(RELB、非標準NF-kBシグナル伝達)の定量化に依存している。RELB核移行アッセイでは、細胞を異なる濃度の化合物で処理し、非標準NF-kBシグナル伝達の強力なアクチベーターである拮抗性抗リンホトキシンβ受容体(LT-βR)抗体100ng/mLで刺激する。核へのRELB移行は、細胞質シグナル強度に対する核の比率により定量化される。RELBの核移行を選択的に阻害する強力な化合物が発見された。
そのように同定された化合物は、腫瘍を選択的に標的とするためまたはCINを特徴とするがんを治療するために有用であり得る。例えば、化合物は、cGAMPの過剰産生を呈する腫瘍またはがんのタイプを治療するために有用である。
「治療」または「治療する」とは、治療的治療、および予防的(prophylactic)または予防的(preventative)手段の両方を指す。治療を必要とする人には、すでに障害を持っている人、障害を起こしやすい人、または障害が予防される人が含まれる。
治療の目的のための「対象」とは、ヒト、家畜および農場の動物、ならびに動物園、スポーツ、またはペット動物、例えば、イヌ、ウマ、ネコ、ウシ等を含む、哺乳類または鳥として分類される任意の動物を指す。好ましくは、対象はヒトである。
本明細書で使用される場合、「がん」という用語は、動物固形腫瘍および血液学的悪性腫瘍を含む。「腫瘍細胞」および「がん細胞」という用語は、本明細書で互換的に使用される。
「動物固形腫瘍」としては、頭頸部がん、肺がん、中皮腫、縦隔がん、肺がん、食道がん、胃がん、膵臓がん、肝胆道系がん、小腸がん、結腸がん、結腸直腸がん、直腸がん、肛門がん、腎臓がん、尿道がん、膀胱がん、前立腺がん、尿道がん、陰茎がん、精巣がん、婦人科器がん、卵巣がん、乳がん、内分泌系がん、皮膚中枢神経系がん、軟部組織および骨の肉腫、ならびに皮膚および眼内起源の黒色腫が挙げられる。さらに、微小転移性腫瘍、巨大転移性腫瘍、および再発がんなど、進行のあらゆる段階の転移性がんを治療することができる。
「血液悪性腫瘍」という用語は、成人または小児白血病およびリンパ腫、ホジキン病、リンパ球性および皮膚起源のリンパ腫、急性および慢性白血病、形質細胞新生物、ならびにAIDSに関連するがんを含む。
本発明の方法および組成物を使用して、乳がん、肺がん、副腎皮質がん、子宮頸がん、子宮内膜がん、食道がん、頭頸部がん、肝臓がん、膵臓がん、前立腺がん、甲状腺がん、カルチノイド腫瘍、慢性リンパ球性白血病、ユーイング肉腫、妊娠性絨毛腫瘍、肝芽腫、多発性骨髄腫、非小細胞肺がん、網膜芽腫、または卵巣腫瘍を治療することもできる。原発性がん、転移性がん、再発がんなど、進行のあらゆる段階のがんを治療または検出することができる。場合によっては、転移性がんは治療されるが、原発性がんは治療されない。多くのタイプのがんに関する情報は、例えば、米国がん協会(cancer.org)から、または、例えばWilson et al.(1991)Harrison’s Principles of Internal Medicine,12th Edition,McGraw-Hill,Incから見出され得る。
いくつかの実施形態では、治療されるがんおよび/または腫瘍は、乳がんまたは肺がんとして発生するものである。
転移性がんの治療または治療することは、がん細胞の遊走の低減または少なくとも1つの転移性腫瘍の確立の低減を含み得る。治療にはまた、咳、息切れ、喀血、リンパ節腫脹、肝臓肥大、悪心、黄疸、骨痛、骨折、頭痛、発作、全身性疼痛、およびそれらの組み合わせなどの転移性がんの複数の症状の緩和または減少も含まれる。治療は、がんを治癒する可能性があり、例えば、転移性がんを予防する、転移性腫瘍の形成および成長を実質的に排除する可能性、および/または転移性がん細胞の遊走を停止または阻害する可能性がある。
抗がん活性は、当業者に利用可能な方法を使用して、様々ながん(例えば、乳がん、肺がん、または前立腺がん)の進行を低減することができる。例えば、抗がん活性は、がん細胞の遊走を予防する本発明の作用物質の致死量(LD100)または50%有効量(ED50)または50%で成長を阻害する用量(GI50)を同定することにより判定することができる。一態様では、例えば、原発性腫瘍部位から近位または遠位の部位でがん細胞マーカーの発現を検出することにより測定される場合、または転移を検出するための利用可能な方法を使用して評価判定される場合、抗がん活性は、がん細胞の遊走の50%、60%、70%、80%、90%、95%、97%、98%、99%、または100%を低減する作用物質の量である。
別の例では、免疫療法に対して腫瘍細胞を感作するために、染色体不安定性を促進する作用物質を投与することができる。染色体不安定性は、免疫チェックポイントの遮断と相乗作用するウイルス様反応を促進する。したがって、染色体不安定性を促進する作用物質を投与することにより、腫瘍細胞は、免疫系および様々な免疫療法に対してより敏感になり得る。
組成物
本発明はまた、化学療法剤を含む組成物に関する。そのような薬剤は、ポリペプチド、ポリペプチドをコードする核酸(例えば、発現カセットもしくは発現ベクター内)、小分子、本明細書に記載される方法により同定された化合物、またはそれらの組み合わせであり得る。組成物は、医薬組成物であり得る。いくつかの実施形態では、組成物は薬学的に許容される担体を含み得る。「薬学的に許容される」とは、担体、希釈剤、賦形剤、および/または塩が製剤の他の成分と適合し、そのレシピエントに有害ではないことを意味する。
前記組成物は、任意の便利な形態で製剤化することができる。いくつかの実施形態では、組成物は、SEQ ID NO:1、3、5、7、9、11に対して少なくとも90%のアミノ酸配列同一性を有するキンシン-13、MCAK、ABCC4、および/もしくはABCG2タンパク質もしくはポリペプチド、またはそのようなキンシン-13、MCAK、ABCC4、および/もしくはABCG2タンパク質もしくはポリペプチドの組み合わせを含み得る。他の実施形態では、組成物は、キンシン-13、MCAK、ABCC4、および/もしくはABCG2核酸、またはキンシン-13、MCAK、ABCC4、および/もしくはABCG2タンパク質をコードする核酸セグメントを含む発現カセットを含み得る。例えば、核酸または発現カセットは、SEQ ID NO:2、4、6、8、10、12のうちのいずれかに対して少なくとも90%の配列同一性を有する核酸配列を有することができる。
いくつかの実施形態では、本発明の化学療法剤(例えば、ポリペプチド、ポリペプチドをコードする核酸(例えば、発現カセットまたは発現ベクター内)、小分子、本明細書に記載される方法により同定された化合物、またはそれらの組み合わせ)は、「治療有効量」で投与される。そのような治療有効量は、がんの少なくとも1つの症状の低減などの所望の生理学的効果を得るのに十分な量である。例えば、化学療法剤は、細胞転移を5%、もしくは10%、もしくは15%、もしくは20%、もしくは25%、もしくは30%、もしくは35%、もしくは40%、もしくは45%、もしくは50%、もしくは55%、もしくは60%、もしくは65%、もしくは%70、もしくは80%、もしくは90%、095%、もしくは97%、もしくは99%、もしくは5%~100%の任意の数値パーセンテージだけ低減することができる。がんの症状としては、腫瘍悪液質、腫瘍誘発性疼痛状態、腫瘍誘発性疲労、腫瘍成長、および転移の広がりを挙げることもできる。したがって、化学療剤はまた、腫瘍悪液質、腫瘍誘発性疼痛状態、腫瘍誘発性疲労、腫瘍成長、またはそれらの組み合わせを5%、もしくは10%、もしくは15%、もしくは20%、もしくは25%、もしくは30%、もしくは35%、もしくは40%、もしくは45%、もしくは50%、もしくは55%、もしくは60%、もしくは65%、もしくは%70、もしくは80%、もしくは90%、095%、もしくは97%、もしくは99%、または5%~100%の任意の数値パーセンテージだけ低減することができる。
所望の効果を達成するために、化学療法剤は、単回投与または分割投与として投与されてもよい。例えば、化学療法剤は、他の投与量が有益な結果を提供するかもしれないが、体重1kgあたり少なくとも約0.01mg~約500~750mg、少なくとも約0.01mg~約300~500mg、少なくとも約0.1mg~約100~300mg、または少なくとも約1mg~約50~100mgの投与量で投与することができる。投与量は、限定されないが、投与のために選択された小分子、化合物、ペプチド、または核酸のタイプ、哺乳類の疾患、体重、体調、健康、および年齢を含む様々な要因に応じて変化するであろう。そのような因子は、動物モデルまたは当技術分野で利用可能な他の試験システムを使用する臨床医によって容易に判定することができる。
本発明による化学療法剤の投与は、例えば、レシピエントの生理学的状態に応じて、投与の目的が治療的または予防的であるかどうかに応じて、および熟練した開業医に知られている他の要因に応じて、単回投与、複数回投与、連続的または断続的様式であってもよい。本発明の化学療法剤および組成物の投与は、予め選択された期間にわたって本質的に連続的であり得るか、または一連の間隔を空けた用量であり得る。局所投与と全身投与の両方が考えられる。
組成物を調製するために、小分子、化合物、ポリペプチド、核酸、発現カセット、および他の作用物質が合成されるか、そうでなければ得られ、必要または所望に応じて精製される。これらの小分子、化合物、ポリペプチド、核酸、発現カセット、および他の作用物質は、薬学的に許容される担体に懸濁する、および/または凍結乾燥もしくは他の方法で安定化させることができる。小分子、化合物、ポリペプチド、核酸、発現カセット、他の作用物質、およびそれらの組み合わせは、適切な濃度に調整し、任意に他の作用物質と組み合わせることができる。単位用量に含まれる所与の小分子、化合物、ポリペプチド、核酸、および/または他の作用物質の絶対重量は、大きく異なり得る。例えば、約0.01~約2g、または約0.1~約500mgの少なくとも1つの分子、化合物、ポリペプチド、核酸、および/もしくは他の作用物質、または複数の分子、化合物、ポリペプチド、核酸、および/もしくは他の作用物質を投与することができる。あるいは、単位投与量は、約0.01g~約50g、約0.01g~約35g、約0.1g~約25g、約0.5g~約12g、約0.5g~約8g、約0.5g~約4g、または約0.5g~約2gまで変化し得る。
本発明の化学療法剤の1日用量も同様に変化し得る。そのような1日用量は、例えば、約0.1g/日~約50g/日、約0.1g/日~約25g/日、約0.1g/日~約12g/日、約0.5g/日~約8g/日、約0.5g/日~約4g/日、および約0.5g/日~約2g/日の範囲であり得る。
治療に使用する化学療法剤の量は、選択した特定の担体だけでなく、投与経路、治療中のがん状態の性質、患者の年齢および状態によっても変化することが理解されるであろう。最終的には、付添いの医療提供者が適切な投与量を判定することができる。さらに、薬学的組成物は、単一の単位剤形として製剤化することができる。
したがって、化学療法剤を含む1つ以上の好適な単位剤形は、非経口(皮下、静脈内、筋肉内、および腹腔内を含む)、経口、直腸、真皮、経皮、胸腔内、肺内、および鼻腔内(呼吸器)経路を含む様々な経路で投与することができる。化学療法剤はまた、徐放用に製剤化することもできる(例えば、マイクロカプセル化を使用する、WO94/07529および米国特許第4,962,091号を参照)。製剤は、必要に応じて、個別の単位剤形で便利に提供することができ、製薬業界に周知の方法のうちのいずれかによって調製することができる。そのような方法は、化学療法剤を液体担体、固体マトリックス、半固体担体、微粉化固体担体、またはそれらの組み合わせと混合し、次いで、必要であれば、生成物を所望の送達システムに導入または成形するステップを含み得る。例えば、化学療法剤は、ナノ粒子、アルブミン、ポリアルキレングリコールなどの便利な担体に結合させるか、またはプロドラッグの形で供給することができる。化学療法剤、およびそれらの組み合わせは、担体と組み合わせることができ、かつ/またはリポソームなどの小胞にカプセル化することができる。
本発明の組成物は、水溶液、懸濁液、錠剤、硬質または軟質ゼラチンカプセル、およびリポソームおよび成形ポリマーゲルなどの他の徐放性製剤を含む、多くの形態で調製することができる。阻害物質の投与は、水溶液または徐放性ビヒクルの非経口投与または局所投与も含み得る。
したがって、化学療法剤および/または他の作用物質は、経口剤形で時々投与することができるが、その経口剤形は、小分子、化合物、ポリペプチド、そのようなポリペプチドをコードする核酸、およびそれらの組み合わせが治療的有用性を提供する前に、小分子、化合物、ポリペプチド、核酸、発現カセット、およびそれらの組み合わせを分解または破壊から保護するように製剤化することができる。例えば、場合によっては、小分子、化合物、ポリペプチド、そのようなポリペプチドをコードする核酸、および/または他の作用物質は、胃を通過した後に腸に放出されるように製剤化することができる。そのような製剤は、例えば、米国特許第6,306,434号およびその中に含まれる参考文献に記載されている。
液体薬学的組成物は、例えば、水性または油性懸濁液、溶液、エマルジョン、シロップまたはエリキシル、使用前に水または他の好適なビヒクルで構成するための乾燥粉末の形態であり得る。そのような液体薬学的組成物は、懸濁剤、乳化剤、非水性ビヒクル(食用油を含み得る)、または防腐剤などの従来の添加剤を含有し得る。薬学的組成物は、油性または水性ビヒクル中の懸濁液、溶液、または乳濁液などの形態をとってもよく、懸濁剤、安定剤、および/または分散剤などの製剤化剤を含んでもよい。好適な担体としては、生理食塩水、カプセル化剤(例えば、リポソーム)、および他の材料が挙げられる。化学療法剤および/または他の作用物質は、担体の存在下または非存在下で、乾燥形態(例えば、凍結乾燥形態)で製剤化することができる。担体が望ましい場合、担体は、薬学的製剤に含めることができるか、または乾燥形態、懸濁液、または便利な液体中の可溶性の濃縮された形態で包装された阻害物質に加えて、別々の容器に別々に包装することができる。
化学療法剤および/または他の作用物質は、非経口投与用(例えば、注射、例えば、ボーラス注射または連続注入による)に製剤化することができ、アンプル、事前充填シリンジ、小容量輸液容器、または防腐剤を追加した複数回投与容器中の単位剤形で提供することができる。
前記組成物はまた、化学療法剤、抗ウイルス剤、抗細菌剤、抗菌剤、および/または防腐剤などの他の成分も含有し得る。使用できる追加の治療用物質の例としては、ナイトロジェンマスタード、スルホン酸アルキル、ニトロソウレア、エチレンイミン、およびトリアゼンなどのアルキル化剤;葉酸拮抗薬、プリン類似体、およびピリミジン類似体などの代謝拮抗薬;アントラサイクリン、ブレオマイシン、マイトマイシン、ダクチノマイシン、およびプリカマイシンなどの抗生物質;L-アスパラギナーゼなどの酵素;ファルネシル-タンパク質トランスフェラーゼ阻害物質;グルココルチコイド、エストロゲン/抗エストロゲン、アンドロゲン/抗アンドロゲン、プロゲスチン、および黄体形成ホルモン放出ホルモン拮抗薬、酢酸オクトレオチドなどのホルモン剤;エクテイナシジンまたはそれらの類似体および誘導体などの微小管破壊剤;パクリタキセル(Taxol(登録商標))、ドセタキセル(Taxotere(登録商標))、およびエポチロンA-F、またはそれらの類似体もしくは誘導体などの微小管安定化剤;ビンカアルカロイド、エピポドフィロトキシン、タキサンなどの植物由来生成物;ならびにトポイソメラーゼ阻害物質;プレニル-タンパク質トランスフェラーゼ阻害物質;ならびにヒドロキシウレア、プロカルバジン、ミトタン、ヘキサメチルメラミン、シスプラチンおよびカルボプラチンなどの白金配位錯体などの種々雑多な作用物質;ならびに生物学的反応調節剤、成長因子などの抗がん剤および細胞毒性剤として使用される他の薬剤;免疫調節剤、およびモノクローナル抗体が挙げられるが、これらに限定されない。組成物は、放射線療法と併用することもできる。
本明細書は、以下の実施例によってさらに説明されるが、これは決して限定するものとして解釈されるべきではない。引用されたすべての参考文献(文献参照、発行された特許、この出願を通して引用されている公開された特許出願を含む)の内容は、参照により明示的に本明細書に組み込まれる。
実施例1:材料および方法
この実施例は、本発明の開発に用いられた材料および方法のうちのいくつかを記載する。
原発性-転移対応対のゲノム解析
対応させた原発性腫瘍および正常を有する61個の脳転移からの全エクソームDNA配列データ(Brastianos et al.Cancer Discovery 5,1164-1177(2015))を、遺伝子型および表現型のデータベース(dbGAP)からダウンロードし、記載の通り処理して(McGranahan et al.Science 351,1463-1469(2016))、各試料の対立遺伝子特異的セグメント化DNAコピー数データを得た。腫瘍倍数性に対して異常として分類されたゲノムの割合を表す加重ゲノム不安定性インデックス(wGII)は、記載の通り判定した(Burrell et al.,Nature 494,492-496(2013))。
Mitelmanデータベース分析
Mitelmanデータベース(Mitelman et al.Database of Chromosome Aberrations and Gene Fusions in Cancer.cgap.nci.nih.gov Available at:cgap.nci.nih.gov/Chromosomes/Mitelman)におけるすべての入手可能な乳腺がん症例を分析した。原文献をレビューして、試料の供給源(原発性腫瘍または転移)を決定した。クローン核型が1つのレンジとして報告された場合、平均値をこのクローンに使用した。核型異常には、構造異常およびクローンの全体的な核型からの数値的逸脱が含まれていた。
HNSCCにおける染色体分離の分析
頭頸部扁平上皮がん(HNSCC)の60名の患者由来の原発性腫瘍標本を分析した(Chung et al.Cancer Cell 5,489-500(2004))。40名の患者は、高解像度顕微鏡分析に十分な質のヘマトキシリンおよびエオシン染色(H&E)原発性腫瘍試料を有していた。分析は、前述のように後期を経ている間に固定された細胞に限定されていた(Bakhoun et al.Clin.Cancer Res.17,7704-7711(2011)、Zaki et al.Cancer 120,1733-1742(2014))。染色体誤分離は、後期中の残りの分離染色体間におけるヘマトキシリン染色の存在によって規定され、後期を経ている細胞のパーセンテージとして染色体誤分離の証拠とともに報告された。臨床リンパ節の状態は、リンパ節腫瘍の関与の臨床検査またはレントゲン写真の証拠によって明らかにされた(Chung et al.Cancer Cell 5,489-500(2004))。
単一細胞核型分析
培養物を、最終濃度0.1μgml-1のコルセミドで処理した。37℃で45分間インキュベートした後、培養物をトリプシン処理し、予め温めておいた0.075M KClに再懸濁し、37℃でさらに10分間インキュベートし、メタノール-酢酸(3:1)で固定した。次いで、固定した細胞懸濁液をスライド上に落とし、2×SSC中0.08μg/ml DAPIで5分間染色し、退色防止溶液(Vectashield,Vector Labs)中でマウントした。中期スプレッドは、GenASI Cytogeneticスイート(Applied Spectral Imaging,Carlsbad)を装備したNikon Eclipse E800落射蛍光顕微鏡を使用して捕捉した。各試料について、最低20個の逆DAPI染色された中期細胞を完全に核型分析し、国際ヒト細胞遺伝学命名法(ISCN)2013に従って分析した。
細胞培養
細胞株は、アメリカ培養細胞系統保存機関(ATCC)から購入した。腫瘍(MDA-MB-231およびH2030)および293T細胞を、ペニシリン(50Uml-1)およびストレプトアビジン(50μgml-1)の存在下、10% FBSおよび2mMのL-グルタミンを補充したDMEM中で培養した。すべての細胞は、マイコプラズマ陰性であった。IncuCyte生細胞分析システム(Essen Bioscience)を使用して、細胞集密を測定した。
免疫蛍光顕微鏡検査
細胞固定および抗体染色は、記載の通り実施した(Bakhoun et al.Nat Commun 6,5990(2015))。簡単に説明すると、細胞は、セントロメア、中心体、cGAS、ビメンチン、β-アクチン、もしくはα-チューブリンについて染色する場合は氷冷(-30C)メタノールで15分間固定されたか、またはRelB、p65、IRF3、ssDNA、dsDNA、CoxIV、またはβ-カテニンについて染色する場合は4%パラホルムで固定された。続いて、1%トリトンを使用して4分間、細胞を透過処理した。抗体情報については、表1を参照されたい。
(表1)免疫蛍光に使用された抗体
Figure 0007197556000050
サイトゾルdsDNAおよびssDNA染色に使用される選択的な細胞膜透過処理のために、細胞を固定後5分間0.02%サポニンで処理した。一本鎖(Thermo Fisher FEREN0321)および二本鎖(Life Technologies-EN0771)固有のヌクレアーゼ処理では、細胞を0.02%サポニンで2分間透過処理し、4%パラホルムアルデヒドを使用して固定する前に10分間いずれかのヌクレアーゼで処理した。抗体染色中にTBS-BSAを遮断剤として使用した。DAPIは、二次抗体と一緒に追加した。Prolong Diamond Antifade Mountant(Life Technologies-P36961)を用いて細胞をマウントした。
免疫ブロッティング
細胞をペレット化し、RIPA緩衝液を使用して溶解した。タンパク質濃度は、BCAタンパク質アッセイを使用して測定し、20~30mgの総タンパク質を各レーンに負荷した。タンパク質を勾配SDS-PAGEにより分離し、PVDF膜に転写した。抗体情報については、表2を参照されたい。
(表2)免疫ブロットに使用された抗体
Figure 0007197556000051
図6Dに示される定量的比較のために、3回の生物学的反復由来の免疫ブロットを使用した。バンド強度は、ImageJ(imagej.nih.gov/ijのウェブサイトを参照)を使用して得て、β-アクチン(負荷対照)に対して正規化して、バックグラウンドを差し引いた。比率は、対照細胞に対して正規化した。
ノックダウンおよび過剰発現の構築物
ルシフェラーゼ発現は、pLVXプラスミド(tdTomatoを発現する)を使用して達成され、ルシフェラーゼを安定して発現する細胞は、tdTomato発現について分類された。キネシン-13の発現は、プラスミド(pEGFP)のトランスフェクションまたはレンチウイルス(pLenti-GIII-CMV-GFP-2A-Puro)の発現を使用して達成され、それぞれG418(0.5mgml-1)またはピューロマイシン(5μgml-1)を使用して細胞を選択した。Dnアーゼ2の過剰発現は、pLenti-GIII-CMV-RFP-2A-Puroプラスミドを使用して達成し、選択にはピューロマイシンを使用した。キネシン-13またはラミンB2(pQCXIB-mCherry-lmnb2)構築物を含むプラスミドは、それぞれCompton and Hetzer Laboratoriesの厚意により提供された。ブラスチシジンを使用して、10μgml-1でlmnb2発現細胞を選択した。すべての他のプラスミドは、Applied Biological Materials Inc.(www.abmgood.com)から購入した。STING、NFKB2、RelB、およびcGASの安定したノックダウンは、pRRL(SGEPまたはSGEN)プラスミド中のshRNAを使用して達成され、MSKCC RNA干渉コアから得られた。標的ごとに2~4つの異なるshRNAヘアピンをスクリーニングした。標的shRNA配列を表3に列挙する。
(表3)アンチセンスshRNA配列
Figure 0007197556000052
動物研究
動物実験は、Weill Cornell Medicine Institutional Animal Care and Use Committeeによって承認されたプロトコールに従って実施した。疾患特異的生存について、パワー分析は、対照群における中央疾患特異的生存期間が3か月でありかつ総追跡期間が250日である場合、1群あたり10匹のマウスが、80%のパワーと95%の信頼度で0.2未満または5超の相対ハザード比の差を検出するのに十分であることを示した。動物を無作為化する必要はなかった。研究者らは、群の割り当てについて盲検ではなかった。心臓内注射は、以前に記載されているように実施した(Chen et al.Nature 533,493-498(2016))。簡単に説明すると、細胞をトリプシン処理し、PBSで洗浄し、1×10個の細胞(100μlのPBS中)を6~7週齢の雌の無胸腺ヌード(nu/nu)マウス(Jackson Laboratory株002019)の左心室に注射した。次いで、マウスに直ちにD-ルシフェリン(150mgkg-1)を注射し、tan IVIS Spectrum Xenogen機器(Caliper Life Sciences)を使用して生物発光画像化(BLI)に供し、腫瘍細胞の全身播種を確認した。BLIを使用して注射後5週目に転移負荷を測定し、MDA-MB-231マウスの場合、BLI画像を1~2週間ごとに最長17週間にわたって撮影した。BLI画像は、Living Imageソフトウェアv.2.50を使用して分析した。マウスが死亡したかまたはIACUCプロトコールの下で安楽死の基準を満たし、かつ転移性疾患のレントゲン写真の証拠があったときに、疾患特異的な生存エンドポイントが満たされた。同所性腫瘍移植のために、50μlのPBS中の2.5×10個の細胞をマトリゲル(BD Biosciences)と1:1で混合し、4番目の乳腺脂肪体に注射した。動物1匹あたり1つの腫瘍のみを移植した。原発性腫瘍は、最大寸法が約1.5cmに達したときに外科的に励起し、最大30週間にわたって1週間~3週間の間隔でBLI画像化を使用して、転移性播種を評価判定した。原発性腫瘍移植の部位以外でBLIシグナルが見られたときに、遠隔無転移生存エンドポイントが満たされた。原発性腫瘍および転移から短期培養を誘導するために、麻酔した動物(イソフルラン)を画像化した後、屠殺した。その後、採取された臓器に対してエクスビボBLIを行い、転移病変の正確な位置を画定した。その後、原発性腫瘍および転移を機械的に分離し、腫瘍細胞を選択するための選択培地を含むDMEMで培養した。1回の継代後に、その後のすべてのアッセイを実施した。
患者由来異種移植片(PDX)アッセイ
ヒト転移性乳がんのPDXモデルは、IRB承認プロトコール(MSKCC IRB #97-094)の下で同意した患者から得られたばかりの外科的に切除された腫瘍標本を、雌性NOD-scid IL2Rγnull(NSG)(Jackson Laboratories株005557)に移植することによって良好に生成した。エストロゲン受容体陽性PDXは、骨に転移した乳がんに由来していた。トリプルネガティブPDXは、炎症性乳がんを有する患者からの窩リンパ節転移から確立した。PDXは、最大3連続継代にわたって維持した。簡単に説明すると、得られたばかりの腫瘍組織標本を、マウスの乳腺脂肪体に直接移植するか、または、非必須アミノ酸(カタログ番号41500018 Thermofisher)を含む無血清MEM培地中で1~2mmの小片に刻みGFP-ルシフェラーゼもしくはpUltra-Chili-Luc plasmid(Addgeneプラスミド:48688)のいずれかを発現するレンチウイルスベクターで形質導入し、続いてマウスに移植した。典型的には、生着後最初の1~3週間の間にPDX腫瘍の成長が明らかになり、腫瘍はさらに4~8週間成長し続けた。原発性腫瘍の成長および転移は、BLIまたはスペクトルCT画像化を使用して追跡した。原発性腫瘍および転移の採取時に、原発性腫瘍ならびに肺および肝臓転移から直接原発細胞培養物を得た。簡単に説明すると、500mgの新鮮なバルク腫瘍組織を、1~2mmサイズの小片に切り刻み、1~2時間にわたって細胞の剥離および分離のためにAccutase(AT104、Innovative Cell Technologies)中でインキュベートした。解離した組織を100μmの細胞ストレーナーで篩分けし、1200 RPMで遠心分離することにより細胞をペレット化した。ペレットを洗浄し、3% FBSを含む上記のMEM緩衝液に再懸濁する。1回の継代後、染色体誤分離について細胞を分析した。
RNAシーケンシングおよび分析
QIAShredder(Qiagen-79654)およびRNA抽出キット(Qiagen-74106)を使用して、バルクRNAを細胞から抽出し、HiSeq2500またはHiSeq4000(Illumina Inc.)を使用してシーケンシングした。生のFASTQファイルの質を、FastQCでチェックし(bioinformatics.babraham.ac.uk/projects/fastqc/のウェブサイトを参照)、次いでSTAR(v2.4.1d、2パスモード)を使用してヒト基準GRCh38にマッピングした(Dobin et al.Bioinformatics 29,15-21(2013))。遺伝子発現は、カフリンクス(v2.2.1、デフォルトパラメータ)およびHTSeq(v0.6.1)を使用して推定した(Trapnell et al.Nat Biotechnol 28,511-515(2010)、Anders et al.Bioinformatics 31,166-169(2015))。差次的発現解析は、DESeq2(v1.14.1)を使用して実施した(Love et al.Genome Biol.15,550(2014))。任意の教師なし分析の前に、DESeq2 Rパッケージを使用した分散安定化変換を使用して、発現カウントを変換した。すべてのカスタムコード、統計分析、および視覚化は、PythonまたはRで実施した。Nextflowを使用して、計算パイプラインの一部を管理した(nextflow.ioのウェブサイトを参照)。
単一細胞RNAシーケンシング
細胞をトリプシン処理し、PBSに再懸濁した。400細胞/ul、95%超の生存率の21ulの細胞懸濁液を、10X Genomics Chromiumプラットフォーム上に負荷して、バーコード化された単一細胞GEMを生成した。単一細胞RNAシーケンシング(scRNA-seq)ライブラリーは、10X Genomics仕様書(単一細胞3’試薬キットユーザーガイドPN-120233、10x Genomics、Pleasanton,CA,USA)に従って調製した。GEMの逆転写(RT)(55℃で2時間、85℃で5分間、4℃で保持)を、96-ディープウェル反応モジュール(Bio-Rad、Hercules)を備えたC1000 Touch Thermalサイクラー内で実施した。RT後、GEMを破壊し、一本鎖cDNAをDynaBeads MyOne Silane Beads(Thermo Fisher Scientific、Waltham,MA)およびSPRIselect試薬キット(0.6×SPRI、Beckman Coulter)で精製した。96ディープウェル反応モジュールを備えたC1000 Touch Thermalサイクラーを使用して、cDNAを14サイクルにわたって増幅させた(98℃で3分間、98℃で15秒間、67℃で20秒間、および72℃で1分間×14サイクル、72℃で1分間、4℃で保持)。Agilent Bioanalyzer 2100(Santa Clara,CA)を使用して、cDNAの質を分析した。得られたcDNAを、Covaris S220機器(Covaris,Woburn,MA)を使用して約200bpまでせん断し、0.6×SPRIビーズを使用して洗浄した。この生成物は、端部が修復され、「A」テールが付いており、キット中に提供されたアダプターに連結されている。各ライブラリーに固有の試料インデックスは、キットによって提供されるインデックスを使用したPCR増幅の10サイクルを通じて導入した(98℃で45秒間、98℃で20秒間、60℃で30秒間、および72℃で20秒×14サイクル、72℃で1分間、4℃で保持)。2回のSPR精製の後、Qubit蛍光定量化(Thermo Fisher Scientific、Waltham,MA)を使用してライブラリーを定量化し、Agilent Bioanalyzer 2100において質を評価判定した。4つのライブラリーをプールし、ペアエンドリードフローセル上の10pMにおけるHiSeq2500ラピッドモードでクラスター化し、98サイクルR1、続いて14bp I7インデックス(10Xバーコード)、8bp I5インデックス(試料インデックス)、およびR2上の10bp(UMI)についてシーケンシングを行った。シーケンシング画像の一次処理は、Illuminaのリアルタイム分析ソフトウェア(RTA)を使用して行った。多重化解除および後処理は、メーカーの推奨に従って10X Genomics Cell Rangerパイプラインを使用して行った。単一細胞RNAシーケンシングデータ(scRNA-seq)は、Cell Rangerパイプラインを使用して、生リードから分子カウントアレイまでを処理した(Zheng et al.Nat Commun 8,14049(2017))。さらに、分析に対する実験的アーチファクトの影響を最小限に抑えるために、データを前処理して、小さい総分子数(ライブラリーサイズ)と低い複雑性と高いミトコンドリア含有量とを有しバイモーダルフィットにより同定される細胞を除外した。残りの細胞は、細胞内の各遺伝子の発現レベルを総ライブラリーサイズで除算し、次いですべての細胞の中央ライブラリーサイズでスケーリングすることによって正規化した。ライブラリーサイズにより正規化した後、主成分分析(PCA)を実施して、ドロップアウトノイズの代入の拡散固有値を計算するときに生成された構築されたマルコフ行列の堅牢性を改善した(van Dijk et al.bioRxiv(2017))。主成分の数は、データの分散のおよそ80%を保持するように選択され、ライブラリーサイズと非常に相関する最初の主成分を除外した。正規化されたカウント行列と非正規化されたカウント行列の両方の代入は、3のべき乗(累乗は重み付き最近傍の近似数に対応)を使用し、記載の通り21個の最近傍セルに従って計算された遺伝子発現分布を用いて実施した(van Dijk et al.bioRxiv(2017))。Phenograph(Levine et al.Cell 162,184-197(2015))を使用して亜集団を同定し、少なくとも1つの亜集団で差次的に発現された遺伝子を、各亜集団由来の対応させた分子および細胞カウントのランダムダウンサンプリングのためのブートストラップ法を使用したクラスカル・ウォリス順位統計によって同定した。t-分布型確率的近傍埋め込み法(t-SNE)を使用して、上位5,150個の差次的に発現した遺伝子(クラスカル・ウォリス順位統計の偽発見率(FDR)q<0.05)によってサブセット化された、帰属カウント行列の最初の20個の主成分に基づく亜集団構造を視覚化した。集団M対他の亜集団の重要な遺伝子シグネチャーの平均発現をz-正規化し、バイオリンプロットで視覚化した。すべての遺伝子シグネチャーは、実施例1の最後近くに注釈が付けられている。遺伝子シグネチャー間の相関は、細胞1個あたりのシグネチャー1つあたりのすべての遺伝子の平均発現によるスピアマン順位相関係数を使用して計算した。Wardの最小分散法は、差次的に発現した上皮-間葉移行(EMT)遺伝子の正規化された発現により、階層的クラスター細胞に適用した。
患者の生存分析
生存分析に使用される遺伝子としては、PELI2、BMP2、SHH、TNS4、RAB3B、ROBO1、ARHGAP28、CHN2、CST1、F13A1、CPVL、SEMA6D、NHSL2、GTF2IP7、DPYSL3、PCDH7、KHDRBS3、TRAC、TMEM156、CST4、CD24、FGF5(任意にNTN4)が挙げられる(表5を参照)。
2つの独立したデータセットを使用して、生存マーカーを評価した。1つ目は、メタ分析(Gyorffy et al.,Breast Cancer Res.Treat.123,725-731(2010))および検証コホート(Hatzis et al.J.Am.Med.Assoc.305,1873-1881(2011))であった。メタ分析には、KM-Plotterデータベース(www.kmplot.com)に登録された公的に利用可能なマイクロアレイ遺伝子発現データセットを使用し、各遺伝子に次のマイクロアレイプローブを用いた(一部の遺伝子には複数の名前があり、別名が下記に列挙され得ることに留意されたい):219132_at(PELI2)、205289_at(BMP2)、207586_at(SHH)、230398_at(TNS4)、227123_at(RAB3B)、213194_at(ROBO1)、227911_at(ARHGAP28)、213385_at(CHN2)、206224_at(CST1)、203305_at(F13A1)、208146_s_at(CPVL)、226492_at(SEMA6D)、201431_s_at(DPYSL3)、228640_at(PCDH7)、209781_s_at(etoile)、210972_x_at(TRA@)、220169_at(TMEM156)、206994_at(CST4)、266_s_at(CD24)、210311_at(FGF5)、200948_at(MLF2)。メタ分析のコホートには、JetSet最良プローブセットを使用し、自動選択は、25th~75thパーセンタイル間の最良カットオフに使用した。DMFSデータが利用可能な検証コホートには(Hatzis et al.JAMA 305,1873-1881(2011))、データセットのz-正規化した発現データおよび中央値をカットオフとして使用した。対数順位検定を使用して、DMFS曲線を比較した。最初のデータセットでは、36パーセンタイルであると判定された最良カットオフ値を使用して、36パーセンタイルの最下位にあるものを上回る遺伝子の累積発現を有する患者の無転移生存率がより高くなるようにした。第2のデータセットでは、次世代シーケンシングから得られた公的に登録された遺伝子発現データを使用し、中央発現値をカットオフ値として使用して、同様の結果を得た。このタイプの分析では、使用する患者集団およびアッセイに応じて、25パーセンタイル~75パーセンタイルの範囲のカットオフ値を使用するのが一般的であるため、これを含める必要がある。
インビトロ浸潤および遊走アッセイ
浸潤および遊走/走化性アッセイには、それぞれCytoSelect細胞浸潤(CBA-110)および細胞遊走(CBA-100)キットを使用した。簡単に言えば、3×10個の細胞を無血清培地に懸濁し、膜の上面に置いた。血清を含む培地を底部に置き、コラーゲン膜の下面に侵入した細胞を染色し、18~24時間後にカウントした。走化性アッセイでは、定量化に比色法(OD 560nm)を使用した。スクラッチアッセイでは、細胞をマイトマイシンC(10μgml-1)で1時間処理し、90%超の集密に達した後、1% FBSを含むDMEM中に置いた。創傷は、p200ピペットチップを使用して適用し、創傷の画像を直ちに撮影し、その後定期的な間隔で撮影した。ImageJは、創傷表面積の定量化に使用した。
サイトゾルDNAの定量化
およそ1×10個の細胞を溶解し、ミトコンドリア単離キット(Thermo Fisher-89874)を使用して、核、サイトゾル、およびミトコンドリア画分を得た。プロテアーゼ阻害物質は、その後のDNA精製を可能にするために使用しなかった。ミトコンドリアを12,000×gで精製して、サイトゾル画分の汚染を最小限に抑えた。その後、Qiagen DNeasy血液および組織キット(Qiagen-69506)を使用して、核、サイトゾル、ミトコンドリア画分からDNAを単離し、Qubit dsDNA HS試薬を使用するQubit 2.0(Invitrogen)を使用して、dsDNAを定量化した。
データ利用可能性
すべてのRNAシーケンシングデータは、Sequence Read Archive(SRA、www.ncbi.nlm.nih.gov/sra)に受託された。単一細胞RNAseqデータは、次のアクセッション番号で寄託された:SRP104750。バルクRNAseqデータは、次のアクセッション番号で寄託された:SRP104476。ウェブサイトftp://ftp-trace.ncbi.nlm.nih.gov/sra/review/SRP104476_20170424_100917_3d522deaf85577451c01974654b36ad3のリンクにアクセスされたい。
生存を評価判定するためのCIN遺伝子発現シグネチャー: PELI2、BMP2、SHH、TNS4、RAB3B、ROBO1、ARHGAP28、CHN2、CST1、F13A1、CPVL、SEMA6D、NHSL2、GTF2IP7、DPYSL3、PCDH7、KHDRBS3、TRAC、TMEM156、CST4、CD24、FGF5、(任意にNTN4)。タンパク質の配列およびこれらのタンパク質をコードする核酸の例を表5に示す。
(表5)CIN遺伝子発現シグネチャー遺伝子
Figure 0007197556000053
Figure 0007197556000054
Figure 0007197556000055
Figure 0007197556000056
Figure 0007197556000057
Figure 0007197556000058
Figure 0007197556000059
Figure 0007197556000060
Figure 0007197556000061
CIN反応性非標準NF-kBシグネチャー:
Figure 0007197556000062
*太字の遺伝子は抑制された(生存およびTCGA分析では負の値を使用した)。
非標準NF-kB調節遺伝子:
Figure 0007197556000063
*太字の遺伝子は抑制された(生存分析では負の値を使用した)。
標準NF-kB調節遺伝子:
NFKB1、RelA、TRAF1、TRAF4、TRAF5、TRAF6。
インターフェロン調節遺伝子
IRF1、IRF3、IRF7、TBK1
上皮間葉転換(EMT)の調節因子:VIM、ZEB2、SNAI2、ZEB1。
炎症遺伝子:
RGS16、DENND5A、BTG2、STAT3、IFITM3、CD47、SLAMF7、REL、BCL6、IL18BP、NAMPT、PDE4B、
IL8、PSME2、P2RX4、IFI44、CCR7、KLF10、ADRM1、KLF9、NFIL3、CNP、LDLR、HES1、HLA-A、PARP9、NUB1、STAT2、VIP、TGIF1、PVR、MOV10、PSMA2、EIF4E3、IER3、PLA2G4A、TRAFD1、MYD88、VAMP5、TRIM14、TUBB2A、BPGM、B2M、HRH1、PSMB9、LATS2、PTPN6、DCBLD2、PSMB8、IL1R1、PSMB2、SQSTM1、PTX3、ITGA5、EDN1、SLC31A1、SAMHD1、PNPT1、CSF1、TNFRSF9、SOCS1、RELB、VEGFA、ARL4A、DUSP5、CMKLR1、CD38、SLC4A4、SP110、PLAU、DDX58、PSME1、TRAF1、SPSB1、TDRD7、F2RL1、EPSTI1、SAMD9L、NINJ1、RNF19B、LIF、RIPK1、SLC2A6、IRF7、PTAFR、IRAK2、CD14、ITGB8、SCARF1、KIF1B、FOSL2、SOCS3、DUSP1、IRF1、SLC2A3、HBEGF、CXCL3、TNIP1、AHR、SGMS2、FZD5、GCH1、SLC25A28、OSMR、RSAD2、APOL6、ICOSLG、JAG1、G0S2、GEM、KLF4、NFKB1、STAT1、HLA-C、IFIH1、LY6E、EFNA1、SLC16A6、BHLHE40、TRIM26、CD82、CYBB、IL15RA、GABBR1、RELA、PHLDA2、MAP3K8、NUP93、IL7R、PTPRE、IFI27、SNN、NR4A2、SPPL2A、RHOG、SAT1、SLC7A1、IL6、IL15、RAF1、CCL20、ACVR1B、BIRC2、RBCK1、LAP3、ID2、TNFSF10、SIK1、BST2、PANX1、GADD45A、PML、CD40、TRIM21、SECTM1、SSPN、TXNIP、BTG1、AREG、KYNU、PTGS2、IRS2、C3AR1、STAT4、ATP2A2、BIRC3、MAP2K3、CXCL1、NFKBIA、IFNAR1、MET、NR4A1、CXCL2、EBI3、CD83、DNAJB4、CASP7、PHLDA1、NLRC5、IL1B、TRIM25、IER5、RNF213、IL10、NFAT5、ADAR、PNP、MMP14、ICAM4、PPAP2B、SDC4、ABCA1、DUSP2、EIF2AK2、IER2、HERC6、BMP2、IL7、ISG20、GMPR、PSEN1、XAF1、SERPINB8、MTHFD2、EREG、TNFAIP3、TMEM140、KDM6B、CXCL11、CASP1、CYR61、IRF9、GBP2、ADM、TRIP10、PTGER2、METTL7B、SOD2、OAS2、CSF3、SERPINE1、MXD1、ICAM1、ZC3H12A、BCL3、PFKFB3、OGFR、SRI、IFNAR2、FUT4、IL6ST、TNIP2、DUSP4、PROCR、TLR2、OASL、JAK2、C1S、NMI、UBE2L6、LAMP3、TRIB1、TIPARP、IFIT3、GFPT2、IFI30、PPP1R15A、FAM46A、ELF1、UPP1、NOD1、CCL5、FOS、VAMP8、RTP4、TPBG、IL23A、BEST1、CEBPB、TNFSF15、SCN1B、P2RY2、STAT5A、CHST2、HIF1A、ZFP36、KLF2、LPAR1、EHD1、PLSCR1、PDLIM5、OAS1、CXCL10、JUNB、PFKP、CD274、CD55、TNFSF9、ADORA2B、ETS2、OAS3、CASP8、ISG15、WARS、SLC7A2、TNFRSF1B、PARP14、FAS、SAMD9、EIF1、CD74、TOR1B、PTPN2、MARCKS、ST8SIA4、SEMA4D、LYSMD2、ATF3、FOSB、PSMB10、ISOC1、PSMA3、IFNGR2、SMAD3、RIPK2、MARCH1、DHX58、IL4R、TRIM5、LITAF、B4GALT5、NLRP3、ITGB3、CIITA、IFITM1、PIM1、BTG3、CD44、PLK2、DRAM1、FPR1、RHOB、EGR1、GNAI3、C1R、NCOA3、PARP12、ABI1、RCAN1、EMP3、IRF2、HLA-DMA、LAMB3、MYC、ATP2B1、YRDC、HLA-DRB1、NDP、MCL1、F3、MT2A、IFI44L、SERPINB2、MAFF、FJX1、LGALS3BP、IL18、GADD45B、TLR1、CEBPD、GNA15、CSF2、SPHK1、IFI35、LYN、PNRC1、IRF5、IFITM2、BANK1、AXL、KLF6、PTGER4、CASP3、PMEPA1、TNC、ZBTB10、PCDH7、CCRL2、CDKN1A、CCNL1、PER1、TLR3、B4GALT1、CLCF1、MVP、CFB、NFKBIE、PTPN1、USP18、NFKB2、CASP4、TNFAIP2、ACVR2A、CX3CL1、IFIT1、EMR1、CFLAR、DDX60、IDO1、CFH、IFIT2、NCOA7、INHBA、TIMP1、RNF144B、MX1、ATP2C1、TSC22D1、PELI1、TAPBP、GBP4、CCND1、SLC31A2、SGK1、ZNFX1、RAPGEF6、CCL2、HLA-B、NFE2L2、UBA7、HAS2、JUN、SLC11A2、FOSL1、SELL、PLAUR、BATF2、TNFAIP8、ST3GAL5、TANK、ARID5B、MX2、TAP1。
遊走および運動性遺伝子:
CALD1、CAV2、EGFR、FN1、ITGB1、JAG1、MSN、MST1R、NODAL、PDGFRB、RAC1、STAT3、TGFB1、VIM。
実施例2:ヒト転移における増加した染色体不安定性
この実施例は、染色体不安定性がヒト転移に関連していることを示す実験を記載する。
染色体不安定性がヒト転移に関連するかどうかを調べるために、13種類の腫瘍を含む61個の原発性腫瘍の全エクソーム配列データを比較し、最近公開されたコホート由来のデータを使用して脳転移と対応させた(Brastianos et al.Cancer Discovery 5,1164-1177(2015))。これらのデータは、加重ゲノム整合性インデックス(wGII)をゲノムプロキシとして使用して、染色体不安定性について再分析した。wGIIは、平均腫瘍倍数性から逸脱するゲノムのパーセンテージを測定することにより、コピー数の不均一性を評価判定する(Burrell et al.Nature 494,492-496(2013))。転移が、対応させた原発性腫瘍と比較してより高いwGIIスコアを有する可能性が高い、有意なバイアスがあった(図1A~1B-1から1B-4、1H)。
第2のアプローチを使用して、染色体転座のMitelmanデータベースにアーカイブされた637個の原発性乳房腫瘍および131個の乳がん転移から核型情報を分析した(Mitelman et al.website at cgap.nci.nih.gov/ Chromosomes/Mitelman)。原発性乳房腫瘍は、単一細胞核型分析で明らかにされているように、より多くのクローンを含んでいたが、正常なほぼ二倍体(2n)の核型に対して強い傾向を示した。一方、乳がんの転移に由来する試料は、三倍に近い(3n)核型の有意なエンリッチメントを示し、平均して、原発性腫瘍と比較して1クローンあたり2倍多くの染色体異常を有していた(図1C~1E)。三倍体に近い核型は、染色体不安定性が最大化される収束最適化進化状態を表すと仮定されている(Carter et al.Nat Biotechnol 30,413-421(2012)、Laughney et al.Cell Rep 12,809-820(2015)、Storchova et al.J Cell Sci 121,3859-3866(2008))。したがって、染色体異常の数は、核型が2倍体~4倍体(4n)の範囲の腫瘍試料で最も高かった(図1I)。
第3のアプローチを使用して、診断時のリンパ節転移に関する臨床データが得られた局所進行頭頸部扁平上皮がん(SCC)を有する患者から採取した原発性腫瘍試料のデータを分析した(Chung et al.Cancer Cell 5,489-500(2004))。染色体不安定性の動的な性質の尺度として、後期を経て固定された細胞の染色体分離の完全性を直接評価判定した(Bakhoun et al.Clin.Cancer Res.17,7704-7711(2011))。通常分離している染色体間のクロマチンの存在は、染色体誤分離の証拠として見なされた(図1F)。リンパ節転移を伴う原発性腫瘍は、リンパ節拡散のない腫瘍と比較して、染色体誤分離率が高かった。同様に、腫瘍が高い染色体誤分離率を示した患者は、臨床的に関与するリンパ節転移を示す可能性が高かった(図1F、1J)。これらの3つの直交アプローチを使用して、染色体不安定性はヒト転移においてエンリッチされ、原発性腫瘍に存在する場合、より高い拡散の傾向に関連していると結論付ける。
実施例3:染色体不安定性は転移を促進する
染色体不安定性が転移に原因として関与しているかどうかを判定するために、本発明者らは、ヒトTNBC(MDA-MB-231)および肺腺がん(H2030)の移植可能な腫瘍モデルにおける染色体誤分離の速度を変更するための遺伝的アプローチを考案した(Bakhoun et al.,Nat.Cell Biol.11,27-35(2009)、Bakhoun et al.,Nat Commun 6,5990(2015))。これらの高度に転移した腫瘍モデル由来の細胞は、それぞれ後期細胞の47%と67%の高い染色体不安定性の基礎率を示し、後期中の染色体分離エラーの証拠を示す(図2A、2B-1~2B-2)。摂動のない染色体分離率を有するこれらの細胞は、CIN-培地細胞と称される。これらの細胞中のKif2bまたはMCAK/Kif2cの過剰発現は、染色体分離エラー(CIN-低細胞と称される)の大幅な抑制につながった。逆に、MCAK24のドミナントネガティブ型(dnMCAK)の過剰発現は、MDA-MB-231細胞中の染色体分離エラーのさらなる増加をもたらし、CIN-高と称される(図2B-1~2B-2、図1L)。キネシン-13タンパク質の過剰発現は、培養中の細胞増殖速度または細胞1個あたりの中心体の数を変えなかった(図1K、1M)。重要な対照として、Kif2aが過剰発現した。Kif2aは、動原体またはセントロメア局在ドメインを欠く微小管脱重合キネシン-13タンパク質の第3のメンバーである(Ems-McClung et al.Semin.Cell Dev.Biol.21、276-282(2010))。Kif2a過剰発現は、Kif2bおよびMCAKに類似した間期微小管上で微小管解重合活性を示したにもかかわらず、染色体不安定性に影響を及ぼさなかった(図2B-1および2B-2)。
親MDA-MB-231細胞株の核型分析は、染色体が不安定な細胞株から予想されるように、広く異数性(三倍体に近い)染色体含量を明らかにし、核型の著しい異質性ならびに染色体の異常を示した(図2F-1~2F-2)。これらの細胞の染色体不安定性の抑制は、CIN-中またはCIN-高と比較してCIN-低細胞中のより少ないネオ染色体(非クローン構造異常を示す染色体)の存在によって証明されるように、単一細胞由来クローンの核型不均一性の低減につながった(図2G~2I)。例えば、22番染色体は他の染色体と融合し、同じKif2aを発現するクローン集団内の異なる細胞内でユニークな染色体の組み合わせをもたらし(図2J)、染色体不安定性によって与えられる収束的核型の進化を示す。逆に、そのような事象は、CIN-低クローンではまれであった。それにもかかわらず、CIN-低細胞は、非常に異数性の核型を維持したが、これらの異常な核型を安定した方法で忠実に増殖させた(図2G、2I)。染色体的に安定な異数体細胞を染色体的に不安定な異数体の対応物と比較することにより、異数性とは無関係に、転移における染色体不安定性の役割を実験的に調べることができる。
MDA-MB-231細胞を無胸腺マウスの左心室に直接注射して、全身播種を可能にした(図3J-1および3J-2、0日目)。次いで、生物発光レポーターアッセイを使用して、転移コロニー形成を追跡した。実験的に染色体誤分離率を変えると、転移コロニー形成に劇的な影響があり、これによりCIN-高細胞を宿したマウスは、注射後60日以内に急速に広範囲の病気に陥り、脳、骨、肺、副腎、および軟部組織に転移が存在していた。逆に、CIN-低細胞を注射したマウスは、著しく低い転移性腫瘍量を示し、中央生存期間は207日間で、一部は290日間超生存していた(図2C~2E、3J)。一部の動物では、CIN-低転移が増減し、時には自然に消散したが、CIN-高転移は複数の臓器に関与し、急速に進行して死に至り(図3J-1および3J-2)、転移の開始および維持における染色体不安定性の潜在的な役割を示す。肺腺がんH2030細胞の脳室内注射後、同様の結果が得られた(図3K)。
原発性腫瘍状況から始まる転移における染色体不安定性の役割を評価判定するために、乳腺脂肪体に同所性のMDA-MB-231注射を行い、その後、原発性腫瘍の外科的切除を行って転移播種の時間を確保した(図3L、実施例1で記載されている方法を参照)。CIN-低、CIN-中、およびCIN-高の両方の腫瘍は、触知可能な腫瘍を同様の比率で形成することができたため、染色体不安定性状態は、原発性腫瘍の移植効率を顕著に変えなかったが(図示せず)、CIN-高細胞を同所性に注射したマウスは、CIN-低腫瘍細胞を注射した動物と比較して有意に短い遠隔無転移生存(DMFS)(図3M)を示した。まとめると、これらの結果は、染色体不安定性が腫瘍転移における重要な因子であり、染色体不安定性を抑制することにより、非常に異常で異数性の細胞においても転移能を低減することを示す。
腫瘍播種中の染色体不安定性に関する選択ダイナミクスを評価するために、本発明者らは、注入された細胞中、ならびに原発性腫瘍または転移性コロニーに由来する細胞(継代1)中の染色体誤分離を評価判定した(図3J-1および3J-2)。この分析は、2つの乳がんサブタイプ:ER+およびTNBCに属する2つの転移適格患者由来異種移植片(PDX)において最初に実施した(実施例1を参照)。両方のPDX腫瘍モデルにおいて、同所移植された原発性腫瘍に由来する細胞は、同じ動物に由来する対応させた転移と比較して、低い染色体誤分離率を有していた(図3B)。次いで、この分析をMDA-MB-231細胞を使用して繰り返し、注入された細胞の染色体不安定性状態に関係なく、注射された細胞と比較して有意に高い染色体誤分離率を有する細胞に対して、転移の大部分がエンリッチされたことがわかった(図3C~3E)。逆に、ほとんどの原発性腫瘍に由来する細胞は、注射された細胞と比較して、染色体誤分離率が有意に低かった(図3D~3E)。CIN-高細胞を乳腺脂肪体に注射すると(図3e、左端のバー)、原発性腫瘍で染色体誤分離率が大幅に減少した後(図3E、「原発性」とラベル付けされたバー)、同じ動物において自然に発生する転移で再び増加した(図3E、「転移」とラベル付けされた対応するバー)。これらの結果は、染色体不安定性から生じる急速なゲノム可塑性の可能性を明らかにし、転移の進化中の高い染色体誤分離率に対する強い選択圧を示す。
実施例4:染色体不安定性は間葉形質をエンリッチする
染色体不安定性への反応における細胞変化を調べるために、CIN-低、CIN-中、およびCIN-高 MDA-MB-231細胞のバルクRNAシーケンシング(RNA-seq)を実施し、CIN-低をCIN-中/高と比較したときに、1,584個の差次的に発現された遺伝子を見出した(図3F)。遺伝子発現の主成分分析(PCA)は、染色体不安定性の状態に応じて試料を正確に分離した(図4F)。遺伝子セットエンリッチメント分析(GSEA)は、転移関連の遺伝子セットが、CIN-低(図3G)と比較してCIN-中/高細胞で最も高度にエンリッチされていることを明らかにし、染色体誤分離が転移において観察されるものと同様の転写変化を誘導することを示す。実際、CIN-低と比較してCIN-中/高の上位23個の差次的に発現された遺伝子は、メタ分析(Gyorffy et al.Breast Cancer Res.Treat.123,725-731(2010))ならびに検証コホート(Hatzis et al.,JAMA 305,1873-1881(2011))(図3H~3I)において遠隔無転移生存(DMFS)を予測したときに、ヒト乳がん患者において高度に予測的であった。
高い発現予測が乳がんにおける遠隔無転移生存を増加させたこの一覧の23個の遺伝子は、染色体不安定性(CIN)シグネチャーと称され、PELI2、BMP2、SHH、TNS4、RAB3B、ROBO1、ARHGAP28、CHN2、CST1、F13A1、CPVL、SEMA6D、C9orf152、NHSL2、GTF2IP7、DPYSL3、PCDH7、KHDRBS3、TRAC、TMEM156、CST4、CD24、FGF5、およびNTN4の高い発現を含む。そのような予測力は、腫瘍のサブタイプ、グレード、およびリンパ節の状態にわたって大部分が保たれていた。例えば、23の遺伝子の染色体不安定性(CIN)シグネチャーは、CIN-低患者が、リンパ節転移陰性、リンパ節転移陽性、グレード2、グレード3、グレード1/2、グレード3、ER+、ER-、およびHer2+乳がんを含む様々な乳がんを有するCIN-高患者と比較して、遠隔無転移生存率を増加させたことを正確に同定した。
上皮間葉(EMT)転写プログラムもまた、CIN中/高細胞中で高度にエンリッチされた(図4G)。染色体不安定性が細胞の不均一性にどのように影響するかをさらに理解するために、2つのCIN低MDA-MB-231細胞株(Kif2bおよびMCAK)および合計6,821個の細胞を含む1つのCIN-高細胞株(dnMCAK)においてビーズベースの分子バーコード技術(Klein et al.Cell 161,1187-1201(2015))を使用して、単一細胞RNAシーケンシング(scRNA-seq)を実施した。単一細胞ライブラリーのサイズは、試料間で一貫していた。重要なEMT遺伝子を使用した単一細胞のクラスター化は、それらのCINステータスに基づいてほとんどの細胞を正常に分類し、ビメンチンおよびZEB1などの重要なEMT調節因子を含む間葉系マーカーが非常に豊富な細胞の画分を明らかにした。この画分は、主にCIN-高細胞を発現するdnMCAKで構成されていた(図4A)。逆に、CIN-低細胞は、上皮マーカーにおいて非常に豊富であった。
次いで、すべての遺伝子に基づく教師なしグラフベースのクラスタリング(Levine et al.Cell 162,184-197(2015))を用いて、偏りのない方法で内因性亜集団を同定した。上皮間葉転換(EMT)および転移に関与する遺伝子の発現の増加を示す亜集団(亜集団「M」と称される)が同定され、染色体不安定性(CIN)遺伝子シグネチャーについて同時にエンリッチされた。亜集団Mは、CIN-低細胞のわずか6%と比較して、それぞれ全dnMCAK発現細胞の45%を含んでいた(図4B、図6I~6J)。
これらの結果は、高解像度蛍光顕微鏡を使用して実験的に検証され、これによりdnMCAKを発現する細胞が、アクチン細胞骨格の再編成を示すより長い特徴(幅に対する長さの比によって定義される)を有することがわかった。それらはまた、びまん性ビメンチン染色およびMCAK発現細胞の細胞間接合部からdnMCAK発現細胞の細胞質および核へのβ-カテニンの局在の変化などの、間葉性特性を示した(図4C、図7C~7D)。したがって、高レベルの染色体不安定性を有する細胞は、遊走能力の増加を示し、インビトロでコラーゲン基底膜を通って有意により侵襲性であった(図4D、図7E~7F)。まとめると、これらの結果は、染色体不安定性が転移プロセスを促進する細胞自律的侵襲プログラムを促進することを示している。
実施例5:染色体不安定性により誘導される細胞内因性炎症
この実施例は、染色体不安定性が内因性炎症を誘発することを示す。
染色体不安定性反応経路をさらに明らかにするために、scRNA-seqデータを使用して遺伝子間ピアソン相関分析を実行し、2つの大きな遺伝子モジュールを同定した。モジュール2は、上皮間葉転換(EMT)および多数の炎症経路に関与する遺伝子を含んでいた(図5A)。
実施例1に記載されるように、EMT遺伝子は、VIM、ZEB2、SNAI2、およびZEB1を含む。炎症経路遺伝子としては、RGS16、DENND5A、BTG2、STAT3、IFITM3、CD47、SLAMF7、REL、BCL6、IL18BP、NAMPT、PDE4B、IL8、PSME2、P2RX4、IFI44、CCR7、KLF10、ADRM1、KLF9、NFIL3、CNP、LDLR、HES1、HLA-A、PARP9、NUB1、STAT2、VIP、TGIF1、PVR、MOV10、PSMA2、EIF4E3、IER3、PLA2G4A、TRAFD1、MYD88、VAMP5、TRIM14、TUBB2A、BPGM、B2M、HRH1、PSMB9、LATS2、PTPN6、DCBLD2、PSMB8、IL1R1、PSMB2、SQSTM1、PTX3、ITGA5、EDN1、SLC31A1、SAMHD1、PNPT1、CSF1、TNFRSF9、SOCS1、RELB、VEGFA、ARL4A、DUSP5、CMKLR1、CD38、SLC4A4、SP110、PLAU、DDX58、PSME1、TRAF1、SPSB1、TDRD7、F2RL1、EPSTI1、SAMD9L、NINJ1、RNF19B、LIF、RIPK1、SLC2A6、IRF7、PTAFR、IRAK2、CD14、ITGB8、SCARF1、KIF1B、FOSL2、SOCS3、DUSP1、IRF1、SLC2A3、HBEGF、CXCL3、TNIP1、AHR、SGMS2、FZD5、GCH1、SLC25A28、OSMR、RSAD2、APOL6、ICOSLG、JAG1、G0S2、GEM、KLF4、NFKB1、STAT1、HLA-C、IFIH1、LY6E、EFNA1、SLC16A6、BHLHE40、TRIM26、CD82、CYBB、IL15RA、GABBR1、RELA、PHLDA2、MAP3K8、NUP93、IL7R、PTPRE、IFI27、SNN、NR4A2、SPPL2A、RHOG、SAT1、SLC7A1、IL6、IL15、RAF1、CCL20、ACVR1B、BIRC2、RBCK1、LAP3、ID2、TNFSF10、SIK1、BST2、PANX1、GADD45A、PML、CD40、TRIM21、SECTM1、SSPN、TXNIP、BTG1、AREG、KYNU、PTGS2、IRS2、C3AR1、STAT4、ATP2A2、BIRC3、MAP2K3、CXCL1、NFKBIA、IFNAR1、MET、NR4A1、CXCL2、EBI3、CD83、DNAJB4、CASP7、PHLDA1、NLRC5、IL1B、TRIM25、IER5、RNF213、IL10、NFAT5、ADAR、PNP、MMP14、ICAM4、PPAP2B、SDC4、ABCA1、DUSP2、EIF2AK2、IER2、HERC6、BMP2、IL7、ISG20、GMPR、PSEN1、XAF1、SERPINB8、MTHFD2、EREG、TNFAIP3、TMEM140、KDM6B、CXCL11、CASP1、CYR61、IRF9、GBP2、ADM、TRIP10、PTGER2、METTL7B、SOD2、OAS2、CSF3、SERPINE1、MXD1、ICAM1、ZC3H12A、BCL3、PFKFB3、OGFR、SRI、IFNAR2、FUT4、IL6ST、TNIP2、DUSP4、PROCR、TLR2、OASL、JAK2、C1S、NMI、UBE2L6、LAMP3、TRIB1、TIPARP、IFIT3、GFPT2、IFI30、PPP1R15A、FAM46A、ELF1、UPP1、NOD1、CCL5、FOS、VAMP8、RTP4、TPBG、IL23A、BEST1、CEBPB、TNFSF15、SCN1B、P2RY2、STAT5A、CHST2、HIF1A、ZFP36、KLF2、LPAR1、EHD1、PLSCR1、PDLIM5、OAS1、CXCL10、JUNB、PFKP、CD274、CD55、TNFSF9、ADORA2B、ETS2、OAS3、CASP8、ISG15、WARS、SLC7A2、TNFRSF1B、PARP14、FAS、SAMD9、EIF1、CD74、TOR1B、PTPN2、MARCKS、ST8SIA4、SEMA4D、LYSMD2、ATF3、FOSB、PSMB10、ISOC1、PSMA3、IFNGR2、SMAD3、RIPK2、MARCH1、DHX58、IL4R、TRIM5、LITAF、B4GALT5、NLRP3、ITGB3、CIITA、IFITM1、PIM1、BTG3、CD44、PLK2、DRAM1、FPR1、RHOB、EGR1、GNAI3、C1R、NCOA3、PARP12、ABI1、RCAN1、EMP3、IRF2、HLA-DMA、LAMB3、MYC、ATP2B1、YRDC、HLA-DRB1、NDP、MCL1、F3、MT2A、IFI44L、SERPINB2、MAFF、FJX1、LGALS3BP、IL18、GADD45B、TLR1、CEBPD、GNA15、CSF2、SPHK1、IFI35、LYN、PNRC1、IRF5、IFITM2、BANK1、AXL、KLF6、PTGER4、CASP3、PMEPA1、TNC、ZBTB10、PCDH7、CCRL2、CDKN1A、CCNL1、PER1、TLR3、B4GALT1、CLCF1、MVP、CFB、NFKBIE、PTPN1、USP18、NFKB2、CASP4、TNFAIP2、ACVR2A、CX3CL1、IFIT1、EMR1、CFLAR、DDX60、IDO1、CFH、IFIT2、NCOA7、INHBA、TIMP1、RNF144B、MX1、ATP2C1、TSC22D1、PELI1、TAPBP、GBP4、CCND1、SLC31A2、SGK1、ZNFX1、RAPGEF6、CCL2、HLA-B、NFE2L2、UBA7、HAS2、JUN、SLC11A2、FOSL1、SELL、PLAUR、BATF2、TNFAIP8、ST3GAL5、TANK、ARID5B、MX2、およびTAP1が挙げられる。
染色体不安定性シグネチャー遺伝子としては、PELI2、BMP2、SHH、TNS4、RAB3B、ROBO1、ARHGAP28、CHN2、CST1、F13A1、CPVL、SEMA6D、NHSL2、GTF2IP7、DPYSL3、PCDH7、KHDRBS3、TRAC、TMEM156、CST4、CD24、FGF5、およびNTN4が挙げられる。発現の上昇が乳がんの遠隔無転移生存率の増加を予測する23個の遺伝子のこの一覧は、これらの遺伝子の発現の上昇が検出された場合、染色体不安定性(CIN)シグネチャーと称される。
炎症関連遺伝子、染色体不安定性シグネチャー遺伝子、およびEMT遺伝子の間に有意な相関があり、それらはすべて亜集団Mで高度にエンリッチされていた(図4B、黒い四角、図5B)。バルクRNA-seqデータはまた、染色体不安定性-中/高細胞における炎症反応およびTNF-α/NF-κB経路に関与する遺伝子の有意なエンリッチメントを明らかにした(図4H)。これらのデータは、染色体不安定性と腫瘍細胞固有の炎症との間に関係が存在する可能性があることを示している。
インビボ移植前であっても、染色体不安定性に反応した細胞内因性炎症の誘導は予想外であり、ウイルス感染を連想させる。次いで、本発明者らは、染色体不安定性がサイトゾルにゲノムDNAを導入することにより細胞炎症を誘発し、したがって、抗ウイルス免疫のために通常備えられた内因性細胞炎症を惹起するかどうかを尋ねた。
原発性腫瘍と比較して転移病変に由来する細胞を比較したときに見られるように、染色体不安定性-中/高は、より高い小核の優位性を示した。染色体誤分離と小核の頻度との間には、全体的に有意な相関があった(図5C~5E、図8A~8C)。
破裂傾向のある小核の存在が、サイトゾルDNAの生成に寄与しているかどうかを判定するために、選択的な細胞膜透過処理後、2つの異なる抗dsDNA抗体を使用して細胞を染色した。各場合において、dnMCAKを発現する細胞は、低レベルの染色体不安定性を示す細胞と比較して、サイトゾルdsDNAおよび一本鎖DNA(ssDNA)の有意に増加したレベルを示した(図5G)。ミトコンドリア染色とは異なるdsDNAシグナルは、二本鎖特異的なヌクレアーゼ、つまり一本鎖特異的ではないヌクレアーゼでの処理後、およびDnアーゼ2の過剰発現後に消失し、これらの抗体の特異性を確認した(図5H)。
細胞内画分後のdsDNAレベルの直接定量化により、中~高レベルの染色体不安定性を示す細胞(CIN-中/高細胞、図5G)と比較して、低レベルの染色体不安定性を示す細胞のサイトゾルDNAが4倍低減することが明らかになった。最後に、細胞内画分の30倍のカバレッジでの全ゲノムシーケンシングは、サイトゾルDNAのゲノム起源を確認した(図示せず)。サイトゾルdsDNAが小核の破裂から生じることをさらに確認するために、mCherry-ラミンB2は、小核エンベロープを安定化する手段として過剰発現され(Hatch et al.Cell 154,47-60(2013))、細胞を観察して、ラミンB2を過剰発現する細胞においてサイトゾルdsDNA染色の選択的低減があったかどうかを確認した(図5I)。まとめると、これらの結果は、染色体不安定性が、小核の破裂を通じてゲノム起源のサイトゾルDNAを誘導することを示す。
実施例6:サイトゾルDNA反応からの転移
この実施例は、サイトゾルへのDNAの曝露が、がん細胞の転移につながり得ることを示す。
サイトゾルdsDNAは、ウイルス感染と戦うために使用されるI型インターフェロンシグナル伝達の誘導につながる明確なシグナル伝達経路を惹起する。染色体不安定性細胞におけるサイトゾルdsDNAの下流の影響を調べるために、サイトゾルDNAの重要なセンサーである環状GMP-AMPシンターゼ(cGAS)について細胞を染色した(Sun et al.Science 339,786-791(2013))。cGASは、染色体不安定性のレベルに関係なく存在するすべての小核のおよそ半分に顕著な局在を示した(図6A~6B)。
cGAS+小核は、選択的血漿膜透過処理後に抗dsDNA抗体を使用して陽性染色されたが、cGAS-小核は染色されなかった(図6A)。さらに、ラミンB2の過剰発現による小核エンベロープの安定化(Hatch et al.,Cell 154,47-60(2013))は、cGAS染色により小核の相対画分を大幅に減少させた(図6B)。まとめると、これらの結果は、cGASによるサイトゾルDNAの感知には小核の破裂が必要であることを示している。そして、染色体不安定性は、それ自体が小核の完全性に影響を与えないが、細胞1個あたりの小核の総数を増やし、結果としてcGAS活性化の確率を高める(図5C~5E、図6A~6B)。
cGASは、2’3’-環状GMP-AMP(cGAMP)の形成を触媒し、これがインターフェロン遺伝子の刺激因子(STING、TMEM173としても知られている)を活性化し、I型インターフェロン産生を誘導する。CIN-高細胞中でSTINGタンパク質レベルの増加が観察された(図6C)。しかしながら、p65またはIRFのリン酸化に有意な変化がないこと、ならびに核移行がないことによって証明されるように、下流のインターフェロン調節因子または標準NF-κB経路の活性化の証拠はなかった(図6C)。これは、がん細胞がサイトゾルDNAセンシングの下流でインターフェロン産生を抑制するという観察と一致している(Stetson et al.,Cell 134,587-598(2008)、Lau et al.Science 350,568-571(2015))。しかしながら、サイトゾルDNAは、STING依存的およびTBK1非依存的な方法で非標準NF-κB経路を活性化することができる(Abe et al.J.Virol.88,5328-5341(2014))。
中~高レベルの染色体不安定性を示す細胞(CIN-中/高細胞)中で、非標準NF-κB経路の活性化の証拠が観察された。これらの細胞は、非標準経路の活性化に沿って、p100プール全体と比較して、非標準NF-κB前駆体タンパク質p100のレベルが低く、リン酸化p100およびその切断産物p52の量が増加していた(図6C~6D)。また、非標準のNF-κB経路阻害物質であるTRAF2のレベルが大幅に低減した(図6C)。中~高レベルの染色体不安定性を示すCIN-中/高細胞細胞において、p52の結合パートナーであるRelBの核移行が観察された(図6E)。
興味深いことに、STINGの枯渇により、非標準NF-κBの活性化とRelB核移行が廃止され、TNF-α/NF-κBならびに他の炎症およびEMT経路における負のエンリッチメントと関連していた(図6D~6E)。
バルクRNA-seqデータは、多数の非標準NF-κB標的遺伝子を明らかにし、これらは染色体不安定性に反応して上方制御された(したがって、PPARG、DDIT3、NUPR1、RAB3B、IGFBP4、LRRC8C、TCP11L2、MAFK、NRG1、F2R、KRT19、CTGF、ZFC3H1、MACROD1、GSTA4、SCN9A、BDNF、LACTBを含むCIN反応性NC-NF-κB遺伝子と称される)。同様に、単一細胞分析は、染色体不安定性シグネチャー遺伝子とCIN反応性NC-NF-κB遺伝子の間に有意な相関があることを示した(図4Bおよび図5B)。
染色体不安定性シグネチャー遺伝子と独立したデータセット内のCIN反応性NC-NF-κB遺伝子との関係を検証するために、TCGA乳がんデータベースからRNA-seqデータを分析した。CIN-シグネチャー遺伝子のレベルが高い腫瘍において、CIN反応性NC-NF-κB遺伝子の有意な上方調節が観察された(図6F)。さらに、非標準NF-κB経路の重要な調節因子またはそのCIN反応性標的遺伝子のより高い発現は、乳がんおよび肺がんにおけるより短いDMFSおよび無病生存率と関連していた。逆に、標準的なNF-κB経路(NFKB1、RelA、TRAF1、TRAF4、TRAF5、TRAF6)またはインターフェロン調節因子(IRF1、IRF3、IRF7、TBK1)の上方調節は、予後の改善に関連していた(図9)。
まとめると、これらのデータは、染色体不安定性が、非標準NF-κB経路の選択的活性化として現れるサイトゾルdsDNA反応を誘導し、これらの特徴が予後不良と関連していることを示している。
STING活性が腫瘍細胞自律的な様式での転移に重要であるかどうかを試験するために、高レベルの染色体不安定性を示すSTING枯渇細胞の心臓内注射を実施した。STINGが枯渇した細胞を注射したマウスでは、STINGが豊富な対応物を注射したマウスと比較して、転移性播種および寿命延長が著しく低減した(図6G-1および6G-2、図9A)。
同様に、STING、cGAS、または非標準NF-κB転写因子p52およびRelBの枯渇により、高レベルの染色体不安定性を示す細胞(CIN-高細胞、図6H)の浸潤能が大幅に減少した。
一方、cGAMPの添加により、MCAK(CIN-低)細胞がコラーゲン膜を通って遊走および浸潤する能力が増加した(図6H)。
したがって、サイトゾルDNAに反応した腫瘍細胞の自律的なSTING活性化は、部分的に非標準NF-κB経路を介して、浸潤と転移を促進する。
実施例7:染色体不安定性はまた免疫浸潤物と相関している
本明細書で提供されるデータは、染色体不安定性(CIN)を転移およびサイトゾルDNAに対する腫瘍細胞固有の炎症反応を介した腫瘍免疫浸潤の形成に結び付ける新規経路が存在することを示している。本発明者らによって同定された経路を図7Bに要約する。手短に言えば、本発明者らは、CINが染色体含有小核の形成を促進し、それが多くの場合破裂して、それらのDNA内容物を細胞質(またはサイトゾル)に曝露することを見出した。正常な細胞では発生しないこの異常な状況は、ウイルス感染を連想させる。cGASを介してサイトゾルDNAを感知した後、がん細胞は、cGAMP(小分子)の形成を促進し、これが順にSTINGを活性化する。標準経路を上方調節する代わりに、がん細胞は、非標準NF-kB経路(NIKおよびRelB/p52)を活性化し、これは前転移プログラムの上方調節につながる。その間、cGAMPは腫瘍細胞を出て、STINGタンパク質と直接結合することにより、隣接する間質、特に抗原提示細胞を活性化することができる。
現在、免疫系を活性化して腫瘍細胞を攻撃する際の腫瘍内cGAMP注射の使用を検討する前臨床努力が進行中である。本発明者らは、免疫細胞の活性化における抗腫瘍の役割とは対照的に、腫瘍細胞自体のcGAMPが転移を促進することを発見したため、この努力はそれ自体のリスクがないわけではないと考えている。
染色体不安定性は、転移を促進すると同時に大量の免疫浸潤物を動員するウイルス様免疫反応を促進するという発見(図7A)は重要であり、この免疫活性化の存在下で、染色体不安定性細胞が生存し、繁殖し、転移することができることを示している。
染色体不安定性を示す細胞は、サイトゾルDNAシグナル(およびその副産物)を自身のサイトゾル内で可能な限り保つ能力があると考えられる。言い換えれば、それらは、推定cGAMPトランスポーターABCG2およびABCC4を下方調節する。さらに、これらの細胞は、cGAMPを効率的に分解し、細胞膜の外葉(extracellular leaflet)にのみ存在する加水分解酵素であるENPP1を大幅に多く産生する。したがって、これらの染色体不安定性腫瘍細胞は、細胞内環境でcGAMPを保持し、その搬出を低減し、必要に応じて、漏れたときにcGAMPを分解する。さらに、これらの腫瘍細胞はまた、大量のM-CSFを産生し、これはプロ腫瘍M2マクロファージの生成を促進するサイトカインである。
そのような免疫活性化は、染色体浸潤に関連するがんの治療を促進するために動員することができる。
例えば、cGAMPを直接腫瘍に注射する(および腫瘍細胞中の転移を活性化するリスクがある)代わりに、染色体不安定性腫瘍細胞によって産生されるcGAMPは、細胞を出るとそれを破壊する能力の基礎となるENPP1を阻害することによって、それらに対抗することができる。別のアプローチは、ABCトランスポーターに対するアゴニストを使用して、細胞外空間へのcGAMP搬出を増加させ、近隣の免疫細胞を活性化する。
実施例8:液体クロマトグラフィー質量分析(LC-MS)を使用したcGAMPの検出および定量
この実施例は、液体クロマトグラフィー-タンデム質量分析(LC-MS/MS)が、特異性、再現性、および感度によってcGAMPを判定するための実行可能な技術であることを示している。LC-MS/MSは非常に特異的であるため、他のヌクレオチドからの干渉を最小限に抑える。LC-MS/MSのより大きな特異性は、検体特異的前駆物質に由来し、かつイオンの質量電荷(m/z)値および/または検体特異的保持時間をもたらす。
材料および方法:
cGAMP溶液を標準として使用した。LC-MS/MS分析のために、ddHO中の70%アセトニトリルでcGAMP標準溶液を調製した。
細胞培養のために、細胞を10cmプレート中で増殖させた。
収集および試料調製:
細胞をPBSで2回洗浄し、LC/MSグレードの水で1回洗浄した(塩を除去するため)。次いで、細胞の代謝状態を保つために、プレートを液体窒素で急速冷凍した。次いで、細胞を回収/掻き取って、2mlの冷80% LC-MSグレードメタノール(-80C)に入れた。次いで、メタノール代謝物抽出物は、Collins,A.C.et al.2015によって以前に記載されたHyperSepアミノプロピル固相カラムを使用した固相抽出(SPE)により精製した。流出液を真空遠心分離機で完全に乾燥させ、100μgタンパク質/μLの濃度でddHO中の70%アセトニトリルで再構成した。15μLをLC-MS/MS分析にかけた。
血清/培地試料の調製:
培養培地中の分泌cGAMPを検出するために、馴化培地の500μlアリコートを収集し、80:20でメタノールと混合し、4℃で20分間3,000rpmで遠心分離することができる。得られた上清を収集し、LC-MS/MSの前に-80℃で保存してcGAMPレベルを評価判定することができる。全細胞に関連する代謝物を測定するために、培地を吸引し、細胞を、例えば非集密的な密度で採取することができる。様々な異なる液体クロマトグラフィー(LC)分離方法を使用することができる。各方法は、ネガティブエレクトロスプレーイオン化(ESI、-3.0kV)により、注入された代謝物標準溶液で最適化されたMSパラメータを用いて、多重反応モニタリング(MRM)モードで動作するトリプル四極子質量分析計に連結することができる。
cGAMPの分析
固相抽出(SPE)後、真空遠心分離機(Eppendorf Vacufuge,Eppendorf,Germany)を使用して試料を乾燥させ、ddHO中の70%アセトニトリルで再構成した。可溶化されていない粒子を除去するために、4℃で10分間、21,130gで試料を遠心分離した。ダイナミック多重反応モニタリング(dMRM)における陽イオンモニタリングを用いて、Agilent 1260 HPLCおよびJetStreamエレクトロスプレーイオン化源を備えたAgilent 6460トリプル四極子質量分析計(Agilent Technologies,Santa Clara,CA)で構成されたLC/MSシステムに上清を注入した。検体cGAMPは、40℃のカラムコンパートメント温度で、水性中性相カラム(Cogent(商標)Diamond Hydride、4μm粒径、150mm×2.1mm、Microsolv Technology Corporation,NJ)の干渉シグナルから分離した。試料を4℃に維持し、注射量は15μLであった。Chenらが以前に記載したグラジエントクロマトグラフィー(PLoS One 7(6):p.e37149(2012))を最適化して、干渉ピークからのクロマトグラフィー分離を実現した。水性移動相(A)は、0.025%酢酸を含む50%イソプロパノールであり、有機移動相(B)は、5mM酢酸アンモニウムを含有する90%アセトニトリルであった。クロマトグラフィーのピーク完全性およびESIイオン化に対する金属イオンの干渉を排除するために、EDTAを最終濃度6uMで移動相に添加した。適用された最終グラジエントは、0~1.0分99%B、1.0~10.0分~60%B、10.1~20分0%B、および20.1分99%Bで10分間、カラムを再生した。流量は、0.4mL/分であった。データは、Agilent Masshunterワークステーション取得ソフトウェア(B.06.00ビルド6.0.6025.4 SP4)を使用して、重心モードで保存した。取得した生データファイルは、Agilent MassHunter定性分析ソフトウェア(B.07.00ビルド7.0.7024.0、Agilent Technologies)および定量分析ソフトウェア(B.07.01ビルド7.1.524.0)で処理した。MS分析の動作ソースパラメータは次のとおりであった:ガス温度280℃、ガス流量11L/分、ネブライザー圧力35psi、シースガス温度350℃、シースガス流量11L/分、毛細管電圧4000V、ノズル電圧300V、フラグメンター電圧145V、セルアクセラレータ電圧2V。LCフローがMSに向けられたとき、4分のランタイムから開始してdMRMデータを取得した。
化合物特異的パラメータは、Agilent Optimizerソフトウェア(6400シリーズトリプル四極子バージョンB.06.00ビルド6.0.6025.4 SP4用)を使用して最適化した。
最適化したdMRM遷移は、脱グリコシル化した塩基イオンをもたらした。cGAMPの場合、遷移675.1→136.1*(CE65eV)は、アデニンの形成を表し、675.1→152.1**(CE65eV)は、グアニンの形成を表した。さらに、675.1→312.0(CE61eV)および675.1→524.1(CE35eV)のdMRM遷移を記録した。*は、数量詞の遷移を示し、**は、修飾子の遷移を示す(図10Aを参照)。すべてのcGAMP遷移は、同じ親イオンに由来していたため、4つの遷移すべてを合計して最終TIC(総イオン電流)にし、シグナル量とシグナル対ノイズ比を増やした。
結果
図10Bは、標的LC-MSメタボロミクスを使用した染色体不安定性尿トリプルネガティブ乳がん細胞(4T1)におけるcGAMPの定量化をグラフで示す。示されているように、4T1細胞におけるcGASのノックダウンは、cGAMPの存在量を低減した。これらの結果は、cGAMPが様々な試料で定量化できること、およびcGAMPが患者の転移性疾患を検出およびモニタリングするためのマーカーになり得ることを示している。
実施例9:KIF2BおよびMCAKアゴニストを同定/評価判定するためのATPアーゼアッセイ
KIF2BおよびKIF2C/MCAKは、ATP加水分解のエネルギーを利用して微小管ダイナミクスおよび染色体-動原体の付着を調節する、関連分子キネシンモータータンパク質である。KIF2BおよびMCAKの過剰発現または過剰活性化の中心的な役割は、染色体不安定性(CIN)を抑制することであり、それらをがん治療の魅力的な標的にする。ここでは、KIF2BおよびMCAKの強力なアクチベーターを同定および評価判定するために、この実施例では2つの方法(インビトロアッセイおよび画像化法)を概説する。
方法1 KIF2BまたはMCAK活性のインビトロアッセイ:
ATP加水分解の反応速度の測定は、KIF2BおよびMCAKを活性化し、CINを抑制する化合物をスクリーニングするための戦略である。このアッセイは、2-アミノ-6-メルカプト-7-メチルプリンリボヌクレオシド(MESG)が、無機リン酸(Pi)の存在下で2-アミノ-6-メルカプト-7-メチルプリンに変換される場合に生じる吸光度シフト(330~360nm)に基づいている(例えば、Webb,M.R.1992.A continuous spectrophotometric assay for inorganic phosphate and for measuring phosphate release kinetics in biological systems.Proc.Natl.Acad.Sci.USA 89:4884-4887を参照)。この反応は、プリンヌクレオシドホスホリラーゼ(PNP)によって触媒される。1分子の無機リン酸は、不可逆反応で1分子の2-アミノ-6-メルカプト-7-メチルプリンを生じる。したがって、360nmでの吸光度は、ATPアーゼ反応で生成されるPiの量に直接比例し、MCAK活性のプロキシとして使用することができる。
あるいは、ADP産生はまた、BellBrook LabsからのTranscreener ADPアッセイを使用してMCAK活性についての読み出しとしてモニタリングすることもできる。このアッセイは、ADPを特異的に認識する抗体に結合した蛍光トレーサー(633nm)を置き換えるADPの能力に基づいている。トレーサーの置き換えは、633nmのレーザー励起により測定される蛍光の減少を引き起こす。したがって、MCAKの活性は、使用される薬物の濃度、産生されるADP/蛍光強度の減少の量をプロットすることにより計算することができる。
方法2 KIF2BまたはMCAK活性の細胞ベースのアッセイ:
MCAKは、微小管の先端を結合し、微小管の解重合を促進することにより、微小管の長さを負に調節する。したがって、γ-チューブリン標識中心体間の距離は、細胞内のMCAK活性についての間接的読み出しとして測定することができる。スピンドルの長さは、MCAK活性に反比例し、MCAK活性を促進する潜在的な化合物を評価するための代理として機能し得る(例えば、Lockhart,A&Cross,R.A.1996.Kinetics and Motility of the Eg5 Microtubule Motor.Biochemistry 35:2365-2373を参照)。この方法は、ハイスループット画像化顕微鏡を使用することにより、化合物をスクリーニングするために適合させることができる。
その後、化合物(例えば、本明細書に記載される方法のうちのいずれかにより同定されたトップヒット)は、有効性の読み出しとしてFISHを使用する、遅滞染色体、小核、または染色体誤分離を使用する細胞ベースのアッセイに使用することができる。蛍光インサイチューハイブリダイゼーション(FISH)は、高度な配列相補性で染色体のそれらの部分のみに結合する蛍光プローブを使用する、分子細胞遺伝学的手法である。プローブは、本明細書に記載される染色体または遺伝子のうちのいずれかの配列の部分を含むことができる。
実施例10:NF-kB誘導キナーゼ(NIK)阻害物質を同定/評価判定するためのATPアーゼアッセイ
NF-kB誘導キナーゼ(NIK)は、非標準NF-kBシグナル伝達を媒介し、転移に関連している。したがって、NIKの阻害は、CIN誘発炎症反応および転移を抑制する場合がある。この実施例では、NIK阻害を同定および評価判定するために使用され得る2つの方法を概説する。
方法1:
NIKのキナーゼ機能の特異的阻害は、様々な化合物の効力を評価判定するアプローチを提供する。したがって、ADP産生は、BellBrook LabsからのTranscreener ADPアッセイを使用してNIK活性についての読み出しとしてモニタリングすることができる。このアッセイは、ADPを特異的に認識する抗体に結合した蛍光トレーサー(633nm)を置き換えるADPの能力に基づいている。トレーサーの競合的置き換えは、633nmのレーザー励起により測定される蛍光の減少を引き起こす。したがって、NIKの活性は、使用される薬物の濃度および産生されたADP/蛍光強度の減少の量をプロットするにより計算することができる。
方法2:
NIKの阻害は、非標準NF-κB経路を直接阻害するアプローチを提供する。このアッセイは、高コンテンツの細胞画像化を使用するp52の核移行(RELB、非標準NF-kBシグナル伝達)の定量化に依存している。ヒトRELBの配列の例を、SEQ ID NO:59として以下に示す。
Figure 0007197556000064
RELB核移行アッセイでは、細胞を異なる濃度の化合物で処理し、100ng/mLの非標準NF-kBシグナル伝達の強力なアクチベーターである拮抗性抗リンホトキシンβ受容体(LT-βR)抗体(例えば、Sigma Aldrichから)で刺激する。核へのRELB移行は、サイトゾルシグナル強度に対する核の比率によって定量化される。RELBの核移行を選択的に阻害する強力な化合物が発見された。
参考文献
Figure 0007197556000065
Figure 0007197556000066
Figure 0007197556000067
Figure 0007197556000068
Figure 0007197556000069
本明細書で参照または言及されているすべての特許および刊行物は、本発明が関係する当業者のスキルのレベルであることを示しており、そのような参照された特許または刊行物は各々、あたかもそれが参照によりその全体が個別に組み込まれているか、またはその全体が本明細書に記載されているかのように、参照により本明細書に具体的に組み込まれる。出願人は、任意のそのような引用された特許または刊行物からのあらゆる資料および情報を本明細書に物理的に組み込む権利を留保する。
記述:
2)a.細胞試料の1つ以上の細胞内に少なくとも10%、もしくは少なくとも11%、もしくは少なくとも12%、もしくは少なくとも13%、もしくは少なくとも14%、もしくは少なくとも15%の検出可能な染色体誤分離を有する、
b.細胞試料の1つ以上の細胞内に少なくとも3%、少なくとも4%、もしくは少なくとも5%の検出可能な小核を有する、
c.細胞試料の1つ以上の細胞内に検出可能なサイトゾル二本鎖DNAを有する、または
d.細胞試料中もしくは体液試料中、少なくとも10%超、もしくは少なくとも20%超、もしくは少なくとも30%超、もしくは少なくとも50%超、もしくは少なくとも70%超、もしくは少なくとも80%超、もしくは少なくとも90%超のcGAMPの濃度もしくは量を有する
前記細胞試料または体液試料を有する患者に転移化学療法剤を投与し、それによって、前記患者の転移性がんを治療することを含む、方法。
3)転移化学療法剤を、誤分離を呈する前記細胞試料の後期細胞中15~20%の染色体を有する患者に投与することを含む、記述1の方法。
4)転移化学療法剤を、小核を呈する前記細胞試料中5~8%の細胞を有する患者に投与することを含む、記述1または2の方法。
5)転移化学療法剤を、正常な非がん組織と比較してサイトゾル内の染色強度が1倍~2倍増加した患者に投与することを含む、記述1、2、または3の方法。
6)転移化学療法剤を、体液試料中のcGAMPの濃度または量が非がん性体液試料よりも1倍~2倍大きい患者に投与することを含む、記述1、2、3、または4の方法。
7)前記患者の細胞内または体液内の染色体誤分離、小核、サイトゾル二本鎖DNA、またはcGAMPを定量化するために、前記患者由来の試料を経時的にモニタリングすることをさらに含む、記述1~4または5の方法。
8)前記転移化学療法剤が、SEQ ID NO:1、3、または5のうちのいずれかに対して少なくとも90%、少なくとも91%、少なくとも92%、少なくとも93%、少なくとも94%、少なくとも95%、少なくとも96%、少なくとも97%、少なくとも98%、少なくとも99%の配列同一性を有するキネシン-13タンパク質を含む組成物である、記述1~5または6の方法。
9)前記転移化学療法剤が、SEQ ID NO:2、4、または6のうちのいずれかに対して少なくとも90%、少なくとも91%、少なくとも92%、少なくとも93%、少なくとも94%、少なくとも95%、少なくとも96%、少なくとも97%、少なくとも98%、少なくとも99%の配列同一性を有する配列を含むキネシン-13核酸を含む組成物である、記述1~6または7の方法。
10)前記転移化学療法剤が、SEQ ID NO:7に対して少なくとも90%、少なくとも91%、少なくとも92%、少なくとも93%、少なくとも94%、少なくとも95%、少なくとも96%、少なくとも97%、少なくとも98%、少なくとも99%の配列同一性を有するMCAKタンパク質またはSEQ ID NO:8に対して少なくとも90%、少なくとも91%、少なくとも92%、少なくとも93%、少なくとも94%、少なくとも95%、少なくとも96%、少なくとも97%、少なくとも98%、少なくとも99%の配列同一性を有するMCAK核酸を含む組成物である、記述1~7または8の方法。
11)前記転移化学療法剤が、少なくとも1つのSTING、cGAS、NF-κB転写因子p52、NF-κB転写因子RelB、ENPP1、LTβR、BAFFR、CD40、RANK、FN14、NIK(MAP3K14)、またはMST1阻害性核酸を含む組成物である、記述1~8または9の方法。
12)前記転移化学療法剤が、SEQ ID NO:10、12、14、16、18、20、22、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、または36のうちのいずれかに対して少なくとも90%、少なくとも91%、少なくとも92%、少なくとも93%、少なくとも94%、少なくとも95%、少なくとも96%、少なくとも97%、少なくとも98%、少なくとも99%の配列同一性を有する少なくとも1つの阻害性核酸を含む組成物である、記述1~9または10の方法。
13)前記転移化学療法剤が、STING、cGAS、NF-κB転写因子p52、NF-κB転写因子RelB、ENPP1、LTβR、BAFFR、CD40、RANK、FN14、NIK(MAP3K14)、またはMST1タンパク質に親和性を持って結合する少なくとも1つの抗体を含む組成物である、記述1~10または11の方法。
14)前記転移化学療法剤が、SEQ ID NO:1、3、5、または7のうちのいずれかに対して少なくとも90%、少なくとも91%、少なくとも92%、少なくとも93%、少なくとも94%、少なくとも95%、少なくとも96%、少なくとも97%、少なくとも98%、少なくとも99%の配列同一性を有するキネシン-13タンパク質またはMCAKタンパク質をコードする核酸セグメントに操作可能に連結されたプロモーターを有する発現ベクターを含む組成物である、記述1~11または12の方法。
15)前記転移化学療法剤が、構造
Figure 0007197556000070
を有するキネシン-13のアゴニストを含む組成物であり、Xがメチル基である、記述1~12または13の方法。
16)前記体液試料中または前記細胞試料中のcGAMPの濃度または量が、質量分析法(MS)を伴う液体クロマトグラフィー(LC)を含む方法において定量化される、記述1~13または14の方法。
17)前記体液試料中または前記細胞試料中の前記cGAMPが、アルコール抽出物を生成するためにアルコール中に抽出および/または溶解され、前記アルコール抽出物が、クロマトグラフィーに供され得、かつ前記クロマトグラフィーからの流出液が、前記cGAMPの濃度または量を測定する前に、アセトニトリル、水、またはそれらの組み合わせに懸濁することができる、記述1~14または15の方法。
18)少なくとも1種類のキネシン-13タンパク質、少なくとも1種類のMACKタンパク質、キネシン-13の少なくとも1種類のアゴニスト、MACKの少なくとも1種類のアゴニスト、またはそれらの組み合わせを対象に投与することを含む、方法。
19)前記少なくとも1種類のキネシン-13タンパク質またはMCAKが、SEQ ID NO:1、3、5、または7のうちのいずれかに対して少なくとも90%、少なくとも91%、少なくとも92%、少なくとも93%、少なくとも94%、少なくとも95%、少なくとも96%、少なくとも97%、少なくとも98%、少なくとも99%の配列同一性を有する、記述17の方法。
20)キネシン-13の少なくとも1種類のアゴニストが
Figure 0007197556000071
であり、Xがメチル基である、記述17または18の方法。
21)STING、cGAS、NF-κB転写因子p52、NF-κB転写因子RelB、ENPP1、LTβR、BAFFR、CD40、RANK、FN14、NIK(MAP3K14)、MST1、またはそれらの任意の組み合わせを前記対象に投与することをさらに含む、記述17、18、または19の方法。
22)哺乳動物細胞中のSTING、cGAS、NF-κB転写因子p52、NF-κB転写因子RelB、ENPP1、LTβR、BAFFR、CD40、RANK、FN14、NIK(MAP3K14)、MST1、またはそれらの任意の組み合わせを阻害することを含む、方法。
23)キネシン-13タンパク質またはMACKタンパク質をコードする核酸セグメントに操作可能に連結されたプロモーターを含む発現ベクターを対象に投与することを含む、方法。
24)少なくとも1種類の前記キネシン-13タンパク質またはMACKタンパク質が、SEQ ID NO:1、3、5、または7のうちのいずれかに対して少なくとも90%、少なくとも91%、少なくとも92%、少なくとも93%、少なくとも94%、少なくとも95%、少なくとも96%、少なくとも97%、少なくとも98%、少なくとも99%の配列同一性を有する、記述22の方法。
25)SEQ ID NO:9、11、13、または15のうちのいずれかに対して少なくとも90%、少なくとも91%、少なくとも92%、少なくとも93%、少なくとも94%、少なくとも95%、少なくとも96%、少なくとも97%、少なくとも98%、少なくとも99%の配列同一性または相補性を有する阻害性核酸セグメントに操作可能に連結されたプロモーターを含む発現ベクターを投与することを含む、記述17~23または23の方法。
26)STING、cGAS、NF-κB転写因子p52、NF-κB転写因子RelB、ENPP1、LTβR、BAFFR、CD40、RANK、FN14、NIK(MAP3K14)、MST1、またはそれらの任意の組み合わせを前記対象に投与することをさらに含む、記述1~23または24の方法。
27)ABCC4のアゴニスト、ABCG2のアゴニスト、もしくはそれらの組み合わせを投与すること、ABCC4もしくはABCG2をコードする核酸セグメントに操作可能に連結されたプロモーターを含む発現カセットもしくは発現ベクターを投与すること、またはそれらの組み合わせをさらに含み、記述1~24または25の方法。
28)前記患者における細胞が、投与前に染色体不安定性を呈する、記述1~25または26の方法。
29)前記患者ががんを有する疑いがある、記述1~26または27の方法。
30)前記患者ががんを発症している疑いがある、記述1~27または28の方法。
31)前記患者ががんを有する、記述1~28または29の方法。
32)前記患者が転移性がんを有する、記述1~29または30の方法。
33)前記対象におけるがんの転移を阻害する、記述1~30または31の方法。
34)前記タンパク質または前記発現ベクターを受容しなかった対照対象と比較して、対象におけるがんの転移を阻害する、記述1~31または32の方法。
35)染色体不安定性を阻害する、記述1~32または33の方法。
36)患者由来の試験試料中の以下の遺伝子:PELI2、BMP2、SHH、TNS4、RAB3B、ROBO1、ARHGAP28、CHN2、CST1、F13A1、CPVL、SEMA6D、C9orf152、NHSL2、GTF2IP7、DPYSL3、PCDH7、KHDRBS3、TRAC、TMEM156、CST4、CD24、またはFGF5のうちの少なくとも1つの発現レベルを定量化して、試験試料中の少なくとも1つの以下の遺伝子:PELI2、BMP2、SHH、TNS4、RAB3B、ROBO1、ARHGAP28、CHN2、CST1、F13A1、CPVL、SEMA6D、C9orf152、NHSL2、GTF2IP7、DPYSL3、PCDH7、KHDRBS3、TRAC、TMEM156、CST4、CD24、またはFGF5の定量化した少なくとも1つの発現レベルを生成することを含む、方法。
37)健常試料中または非がん性試料中の少なくとも1つの対応する遺伝子の対照発現レベルと比較して、前記試験試料中の少なくとも1つの以下の遺伝子:PELI2、BMP2、SHH、TNS4、RAB3B、ROBO1、ARHGAP28、CHN2、CST1、F13A1、CPVL、SEMA6D、C9orf152、NHSL2、GTF2IP7、DPYSL3、PCDH7、KHDRBS3、TRAC、TMEM156、CST4、CD24、またはFGF5の定量化した少なくとも1つの発現レベルにおける少なくとも1つの差を決定することをさらに含む、記述35の方法。
38)前記健常試料または非がん性試料が染色体不安定性を呈しない、記述35または36の方法。
39)転移性がんを有する患者由来の試料(または試料のセット)中の少なくとも1つの対応する遺伝子の対照発現レベルと比較して、前記試験試料中の少なくとも1つの以下の遺伝子:PELI2、BMP2、SHH、TNS4、RAB3B、ROBO1、ARHGAP28、CHN2、CST1、F13A1、CPVL、SEMA6D、C9orf152、NHSL2、GTF2IP7、DPYSL3、PCDH7、KHDRBS3、TRAC、TMEM156、CST4、CD24、またはFGF5の定量化した少なくとも1つの発現レベルにおける少なくとも1つの差を決定することをさらに含む、記述35、36、または37の方法。
40)前記試験試料中の以下の遺伝子:PELI2、BMP2、SHH、TNS4、RAB3B、ROBO1、ARHGAP28、CHN2、CST1、F13A1、CPVL、SEMA6D、C9orf152、NHSL2、GTF2IP7、DPYSL3、PCDH7、KHDRBS3、TRAC、TMEM156、CST4、CD24、またはFGF5のうちの2個以上、または3個以上、または4個以上、または5個以上、または6個以上、または7個以上、または8個以上、または9個以上、10個以上、または11個以上、または12個以上、または13個以上、または14個以上、または15個以上、または16個以上、または17個以上、または18個以上、または19個以上、または20個以上、または21個以上、または22個以上の発現レベルを定量化することを含む、記述35~37または38の方法。
41)健常試料中または非がん性試料中の少なくとも1つの対応する遺伝子の対照発現レベルと比較して、前記試験試料中の少なくとも1つの以下の遺伝子:PELI2、BMP2、SHH、TNS4、RAB3B、ROBO1、ARHGAP28、CHN2、CST1、F13A1、CPVL、SEMA6D、C9orf152、NHSL2、GTF2IP7、DPYSL3、PCDH7、KHDRBS3、TRAC、TMEM156、CST4、CD24、またはFGF5の定量化した少なくとも1つの発現レベルにおける差が少なくとも、10%、または20%、または30%、または40%、または50%、または60%、または75%、または100%の発現の増加である、記述35~38または39の方法。
42)試料(または転移性がんを有する1名以上の患者由来の試料のセット)中の少なくとも1つの対応する遺伝子の平均対照発現レベルと比較して、前記試験試料中の少なくとも1つの以下の遺伝子:PELI2、BMP2、SHH、TNS4、RAB3B、ROBO1、ARHGAP28、CHN2、CST1、F13A1、CPVL、SEMA6D、C9orf152、NHSL2、GTF2IP7、DPYSL3、PCDH7、KHDRBS3、TRAC、TMEM156、CST4、CD24、またはFGF5の定量化した少なくとも1つの発現レベルにおける差が少なくとも、10%、または20%、または30%、または40%、または50%、または60%、または75%、または100%の発現の増加である、記述35~39または40に記載の方法。
43)対照発現レベルと比較して、前記試験試料中の少なくとも1つの以下の遺伝子:PELI2、BMP2、SHH、TNS4、RAB3B、ROBO1、ARHGAP28、CHN2、CST1、F13A1、CPVL、SEMA6D、C9orf152、NHSL2、GTF2IP7、DPYSL3、PCDH7、KHDRBS3、TRAC、TMEM156、CST4、CD24、またはFGF5の定量化した少なくとも1つの発現レベルにおける差が少なくとも、これらの対応する遺伝子の発現の増加の少なくとも1.2倍、または少なくとも1.5倍、または少なくとも2倍、または少なくとも3倍、または少なくとも5倍、または少なくとも7倍、または少なくとも10倍の発現の増加である、記述35~40または41の方法。
44)染色体不安定性腫瘍細胞に対する治療ツールとしてサイトゾルDNAセンシングの下流の標準経路を回復および/または活性化して細胞固有の細胞毒性経路を誘導するために、STINGタンパク質を対象に投与するかまたは対象において発現カセットまたは発現ベクターからSTINGタンパク質を発現させることを含む、方法。
45)染色体不安定性腫瘍細胞に対する治療ツールとしてサイトゾルDNAセンシングの下流の標準経路を回復および/または活性化して細胞固有の細胞毒性経路を誘導するために、1種類以上のSTINGアゴニストを対象に投与することを含む、方法。
46)腫瘍細胞を免疫療法に対して感作させる、記述43または44の方法。
47)担体と、SEQ ID NO:1、3、または5のうちのいずれかに対して少なくとも90%、少なくとも91%、少なくとも92%、少なくとも93%、少なくとも94%、少なくとも95%、少なくとも96%、少なくとも97%、少なくとも98%、少なくとも99%の配列同一性を有するキネシン-13タンパク質とを含む、組成物。
48)担体と、SEQ ID NO:2、4、または6のうちのいずれかに対して少なくとも90%、少なくとも91%、少なくとも92%、少なくとも93%、少なくとも94%、少なくとも95%、少なくとも96%、少なくとも97%、少なくとも98%、少なくとも99%の配列同一性を有する配列を含むキネシン-13核酸とを含む、組成物。
49)SEQ ID NO:7に対して少なくとも90%、少なくとも91%、少なくとも92%、少なくとも93%、少なくとも94%、少なくとも95%、少なくとも96%、少なくとも97%、少なくとも98%、少なくとも99%の配列同一性を有するMCAKタンパク質、またはSEQ ID NO:8に対して少なくとも90%、少なくとも91%、少なくとも92%、少なくとも93%、少なくとも94%、少なくとも95%、少なくとも96%、少なくとも97%、少なくとも98%、少なくとも99%の配列同一性を有するMCAK核酸をさらに含む、記述46または47の組成物。
50)少なくとも1つのSTING、cGAS、NF-κB転写因子p52、NF-κB転写因子RelB、ENPP1、LTβR、BAFFR、CD40、RANK、FN14、NIK(MAP3K14)、またはMST1阻害性核酸を含む、記述46、47、または48の組成物。
51)SEQ ID NO:10、12、14、16、18、20、22、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、または36のうちのいずれかに対して少なくとも90%、少なくとも91%、少なくとも92%、少なくとも93%、少なくとも94%、少なくとも95%、少なくとも96%、少なくとも97%、少なくとも98%、少なくとも99%の配列同一性を有する少なくとも1つの阻害性核酸を含む、記述46~48または49の組成物。
52)STING、cGAS、NF-κB転写因子p52、NF-κB転写因子RelB、ENPP1、LTβR、BAFFR、CD40、RANK、FN14、NIK(MAP3K14)、またはMST1タンパク質に親和性を持って結合する少なくとも1つの抗体を含む、記述46~49または50の組成物。
53)SEQ ID NO:9、11、13、15、17、19、21、または23のうちのいずれかに対して少なくとも90%、少なくとも91%、少なくとも92%、少なくとも93%、少なくとも94%、少なくとも95%、少なくとも96%、少なくとも97%、少なくとも98%、少なくとも99%の配列同一性を有するタンパク質に親和性を持って結合する少なくとも1つの抗体を含む、記述46~50または51の組成物。
54)SEQ ID NO:1、3、5、または7のうちのいずれかに対して少なくとも90%、少なくとも91%、少なくとも92%、少なくとも93%、少なくとも94%、少なくとも95%、少なくとも96%、少なくとも97%、少なくとも98%、少なくとも99%の配列同一性を有するキネシン-13タンパク質またはMCAKタンパク質をコードする核酸セグメントに操作可能に連結されたプロモーターを含む、発現ベクター。
55)SEQ ID NO:10、12、14、16、18、20、22、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、または36のうちのいずれかに対して少なくとも90%、少なくとも91%、少なくとも92%、少なくとも93%、少なくとも94%、少なくとも95%、少なくとも96%、少なくとも97%、少なくとも98%、少なくとも99%の配列同一性または相補性を有する阻害性核酸に操作可能に連結されたプロモーターを含む、発現ベクター。
56)(a)培養培地中で試験化合物をがん(または転移性がん)細胞と混合して、試験アッセイ物を生成すること、(b)前記試験化合物が細胞と会合するのにまたは細胞に浸透するのに十分な時間および条件下で、前記試験アッセイ物をインキュベートすること、(c)前記培養培地中、前記細胞中、またはそれらの組み合わせ中のcGAMPの量または濃度を測定して、試験アッセイ物cGAMP値を生成すること、ならびに(d)基準cGAMP値よりも低い試験アッセイ物cGAMP値を有する試験化合物を選択し、それによって、有効な試験化合物を生成することを含む、方法。
57)前記基準cGAMP値が、試験化合物を含まないアッセイ物混合物の培養培地中、細胞中、またはそれらの組み合わせ中のcGAMPの量または濃度である、記述55の方法。
58)(a)患者から細胞試料または組織試料を得ること、(b)前記試料由来の既知数または既知重量の細胞または組織から産生されたcGAMPの量または濃度を測定して、基準cGAMP値を生成すること、(c)前記試料由来の前記既知数または既知重量の細胞または組織を試験化合物と混合して、試験アッセイ物を生成すること、(d)前記試験アッセイ物中(前記細胞培地中または前記細胞中もしくは前記組織中)のcGAMPの量または濃度を測定して、試験アッセイ物cGAMP値を生成すること、(e)任意に、ステップ(c)および(d)を繰り返すこと、ならびに前記基準cGAMP値よりも低い試験アッセイ物cGAMP値を有する試験化合物を選択し、それによって、有効な試験化合物を同定することを含む、方法。
59)前記転移性がん細胞または転移性組織を前記培養培地中で混合して前記試験アッセイ物を生成する、記述55、56、または57の方法。
60)cGAMPを測定する前に、前記細胞試料または前記組織試料をアルコール(例えば、メタノール、エタノール、またはイソプロパノール)で抽出して、アルコール抽出物を生成することをさらに含む、記述55~57または58の方法。
61)半純粋な(semi-pure)試験試料のcGAMPを測定する前に、1つ以上のHyperSepアミノプロピル固相カラムを使用する固相抽出(SPE)により前記アルコール抽出物を精製して、前記半純粋な試験試料を生成することをさらに含む、記述59の方法。
62)前記cGAMPを測定する前に、アセトニトリル、水、またはそれらの組み合わせにcGAMpを懸濁することをさらに含む、記述59または60の方法。
63)cGAMPの量または濃度を測定することが、cGAMPのレベルを測定するための液体クロマトグラフィーおよび/または質量分析を含む、記述55~60または61の方法。
64)例えば、前記有効な試験化合物の毒性および/または有効性をさらに評価するために、前記有効な試験化合物を動物モデルに投与することをさらに含む、記述55~61または62の方法。
65)前記有効な試験化合物を、患者にまたは得られた前記細胞試料もしくは組織試料が由来する患者に投与することをさらに含む、記述55~62または63の方法。
66)(a)培養培地中で試験化合物をがん(または転移性がん)細胞と混合して、試験アッセイ物を生成すること、(b)前記試験化合物が前記細胞中のcGAMPに影響を及ぼすのに十分な時間および条件下で、前記試験アッセイ物をインキュベートすること、(c)前記培養培地中、前記細胞中、またはそれらの組み合わせ中のcGAMPの量または濃度を測定して、試験アッセイ物cGAMP値を生成すること、ならびに(d)基準cGAMP値よりも低い試験アッセイ物cGAMP値を有する試験化合物を選択し、それによって、有効な試験化合物を生成することを含む方法によって生成される、有効な試験化合物。
67)前記転移性がん細胞または転移性組織を前記培養培地中に混合して前記試験アッセイ物を生成する、記述65の生成された有効な試験化合物。
68)前記方法が、前記cGAMPを測定する前に、前記細胞をアルコール(例えば、メタノール、エタノール、またはイソプロパノール)で抽出して、アルコール抽出物を生成することをさらに含む、記述65または66の生成された有効な試験化合物。
69)前記方法が、前記細胞試料または組織試料をメタノールで抽出してメタノール抽出物を生成すること、および前記メタノール抽出物中のcGAMPを測定することをさらに含む、記述65、66、または67の生成された有効な試験化合物。
70)前記半純粋な試験試料の前記cGAMPを測定する前に、1つ以上のHyperSepアミノプロピル固相カラムを使用する固相抽出(SPE)により前記アルコール抽出物または前記メタノール抽出物を精製して、前記半純粋な試験試料を生成することをさらに含む、記述67または68の生成された有効な試験化合物。
71)cGAMPの量または濃度を測定することが、cGAMPのレベルを測定するための液体クロマトグラフィーおよび/または質量分析を含む、記述65~68または69の生成された有効な試験化合物。
72)例えば、前記有効な試験化合物の毒性および/または有効性をさらに評価するために、前記有効な試験化合物を動物モデルに投与することをさらに含む、記述65~69または70の生成された有効な試験化合物。
73)前記方法が、前記有効な試験化合物を、患者にまたは得られた前記細胞試料もしくは前記組織試料が由来する患者に投与することをさらに含む、記述65~70または71の生成された有効な試験化合物。
74)(a)2-アミノ-6-メルカプト-7-メチルプリンリボヌクレオシド(MESG)を含有する試験アッセイ物混合物中で、試験化合物をKIF2BまたはMCAKと混合すること、(b)前記試験アッセイ物混合物をインキュベートして、インキュベートされた試験アッセイ物を生成すること、(c)無機リン酸の量を測定して、無機リン酸試験結果を提供すること、および(d)前記無機リン酸試験結果を対照または基準と比較することを含む、方法。
75)前記対照が、KIF2BまたはMCAKおよび2-アミノ-6-メルカプト-7-メチルプリンリボヌクレオシド(MESG)を含有するが前記試験化合物を含有しない対照アッセイ物中に存在する無機リン酸(Pi)の量である、記述74の方法。
76)前記基準が、KIF2BまたはMCAKおよび2-アミノ-6-メルカプト-7-メチルプリンリボヌクレオシド(MESG)を含有するが前記試験化合物を含有しない2つ以上の対照アッセイ物中に存在する無機リン酸(Pi)の平均量である、記述74の方法。
77)前記対照または基準よりも高い無機リン酸試験結果を有する試験化合物を選択することをさらに含む、記述74、75、または76の方法。
78)前記対照または基準よりも高い無機リン酸試験結果を有する試験化合物を選択すること、および第2のアッセイにおいて前記試験化合物を評価して、試験化合物をKIF2BまたはMCAKのアクチベーターとして評価判定することをさらに含む、記述74~76または77の方法。
79)(a)試験化合物を、γ-チューブリン標識中心体を有するがん細胞と混合して、試験アッセイ物を生成すること、(b)前記試験化合物が前記がん細胞に浸透してインキュベートされた試験がん細胞を生成するのに十分な時間および条件下で、前記試験アッセイ物をインキュベートすること、(c)平均距離結果をもたらす、一連のインキュベートされた試験がん細胞内のγ-チューブリン標識中心体間の距離を測定すること、ならびに(d)前記平均距離結果を対照または基準と比較することを含む、方法。
80)前記距離が、蛍光インサイチューハイブリダイゼーション(FISH)によって測定される、記述79の方法。
81)前記対照が、前記試験化合物を含有しない対照アッセイ物のがん細胞におけるγ-チューブリン標識中心体間の距離である、記述79または80の方法。
82)前記基準が、前記試験化合物を含有しない対照アッセイ物における一連のγ-チューブリン標識がん細胞内のγ-チューブリン標識中心体間の平均距離である、記述79または80の方法。
83)前記対照または基準よりも小さい平均距離結果を有する試験化合物を選択することをさらに含む、記述79、80、または81の方法。
84)前記対照または基準よりも小さい平均距離結果を有する試験化合物を選択すること、および第2のアッセイにおいて前記試験化合物を評価して、試験化合物をMCAKのアクチベーターとして評価判定することをさらに含む、記述74~76または77の方法。
85)(a)NF-kB誘導キナーゼを、試験化合物と、ATPと、および特異的にADPを認識する抗体に結合した蛍光トレーサー(633nm)を有する前記抗体と混合すること、(b)試験アッセイ物混合物をインキュベートして、インキュベートされた試験アッセイ物を生成すること、(c)前記インキュベートされた試験アッセイ物中の蛍光の量を測定すること、ならびに(d)前記インキュベートされた試験アッセイ物中の蛍光の量を対照または基準と比較することを含む、方法。
86)前記対照が、前記試験化合物を含有しない対照アッセイ物中の蛍光の量である、記述85の方法。
87)前記基準が、前記試験化合物を含有しない一連の対照アッセイ物中の蛍光の平均量である、記述85の方法。
88)1つ以上のインキュベートされた試験アッセイ物中の蛍光の量が、前記対照または基準よりも高い試験化合物を選択することをさらに含む、記述85、86、または87の方法。
89)1つ以上のインキュベートされた試験アッセイ物中の蛍光の量が、前記対照または基準よりも高い試験化合物を選択すること、および第2のアッセイ物中の前記試験化合物を評価して、前記試験化合物をNF-kB誘導キナーゼの阻害物質として評価判定することをさらに含む、記述85~87または88の方法。
90)(a)がん細胞を試験化合物および抗リンホトキシンβ受容体(LT-βR)抗体と混合すること、(b)前記試験化合物が前記がん細胞に浸透するのに十分な時間および条件下で、前記試験アッセイ物をインキュベートして、インキュベートされた試験がん細胞を生成すること、(c)前記インキュベートされた試験がん細胞の核へのRELB移行の量を測定すること、ならびに(d)前記インキュベートされた試験がん細胞の核へのRELB移行の量を対照または基準と比較することを含む、方法。
91)前記インキュベートされた試験がん細胞の核へのRELB移行の量を測定することが、細胞質シグナル強度に対する核の比率を得ることをさらに含む、記述90の方法。
92)前記対照が、前記試験化合物を含有しない対照アッセイ物中の核へのRELB移行の量である、記述90または91の方法。
93)前記基準が、前記試験化合物を含有しない一連の対照アッセイ物中の核へのRELB移行の平均量である、記述90または91の方法。
94)前記インキュベートされた試験がん細胞の核へのRELB移行の量が、前記対照または基準よりも少ない試験化合物を選択することをさらに含む、記述90~92または93の方法。
95)前記インキュベートされた試験がん細胞の核へのRELB移行の量が、前記対照または基準よりも少ない試験化合物を選択すること、および第2のアッセイにおいて前記試験化合物を評価して、前記試験化合物をNF-kB誘導キナーゼの阻害物質として評価判定することをさらに含む、記述85~87または88の方法。
96)記述74~94または95の方法によって生成された有効な試験化合物。
97)前記方法が、例えば、前記有効な試験化合物の毒性および/または有効性をさらに評価するために、前記有効な試験化合物を動物モデルに投与することをさらに含む、記述96の有効な試験化合物。
98)前記方法が、前記有効な試験化合物を、患者にまたは得られた前記がん細胞が由来する患者に投与することをさらに含む、記述96または97の有効な試験化合物。
本明細書に記載される特定の方法および組成物は、好ましい実施形態の代表であり、例示であり、本発明の範囲に対する制限として意図されない。他の目的、態様、および実施形態は、本明細書を考慮すると当業者によって想到され、特許請求の範囲によって定義される本発明の趣旨内に含まれる。本発明の範囲および趣旨から逸脱することなく、本明細書に開示された本発明に対して様々な置換および修正を行うことができることは、当業者には容易に明らかとなるであろう。
本明細書に例示的に記載される本発明は、本質的に本明細書に具体的に開示されていない任意の要素または制限がない場合に適切に実施され得る。本明細書に例示的に記載される方法およびプロセスは、異なるステップの順序で適切に実施することができ、方法およびプロセスは、本明細書または特許請求の範囲に示されるステップの順序に必ずしも限定されない。
本明細書および添付の特許請求の範囲で使用されるように、単数形「1つの(a)」、「1つの(an)」、および「その(the)」は、文脈がそうでないことを明確に示さない限り、複数の指示対象を含む。したがって、例えば、「核酸」または「発現カセット」または「細胞」への言及は、複数のそのような核酸、発現ベクター、または細胞(例えば、核酸もしくは発現カセットの溶液もしくは乾燥調製物、または細胞集団)等を含む。この文書では、「または」という用語は、非排他的なものを指すために使用され、それにより別途指示されない限り、「AまたはB」は、「AであるがBではない」、「BであるがAではない」、「AおよびB」を含む。
いかなる状況においても、特許は、本明細書に具体的に開示された特定の実施例または実施形態または方法に限定されると解釈されることはない。いかなる状況においても、特許は、そのような記述が、具体的かつ無制限または無条件に、出願人による応答書面に明白に採用されない限り、特許商標庁のいかなる審査官または他の職員もしくは従業員による陳述によっても制限されていると解釈されることはない。
用いられている用語および表現は、明細書の用語として使用されており、限定するものではない。また、そのような用語および表現を使用して、示されかつ記載された特徴またはその部分のいかなる同等物も除外する意図はないが、特許請求された本発明の範囲内で様々な修正が可能であることが認識される。したがって、本発明は、好ましい実施形態および任意の特徴によって具体的に開示されたが、本明細書に開示した概念の修正および変形は、当業者に頼ることができ、そのような修正および変形は、添付の特許請求の範囲および本発明の記述によって定義される本発明の範囲内にあると考慮されることが理解されるであろう。
本明細書では、本発明を広く一般的に記載した。一般的な開示に含まれるより狭い種および亜属のグループ分けの各々もまた、本発明の一部を形成する。これには、切り取られた材料が本明細書に具体的に列挙されているかどうかに関係なく、任意の主題を属から取り除く条件または否定的な制限を伴う本発明の一般的な説明が含まれる。さらに、本発明の特徴または態様がマーカッシュグループに関して記載されている場合、当業者は、本発明がまた、それによりマーカッシュグループの個々のメンバーまたはメンバーのサブグループに関しても記載されていることを認識するであろう。

Claims (14)

  1. (a)培養培地中で試験化合物を転移性がん細胞試料と混合して、試験アッセイ物をもたらすこと、ここで、前記試料が、がん細胞中に少なくとも10%の検出可能な染色体誤分離を含む、
    (b)前記試験化合物が細胞と会合するのにまたは細胞に浸透するのに十分な時間および条件下で、前記試験アッセイ物をインキュベートすること、
    (c)前記培養培地中、前記細胞中、もしくはそれらの組み合わせ中のcGAMPの量もしくは濃度を測定して、試験アッセイ物の値を生成すること、および/または前記細胞の核へのRELB移行の量を測定すること、ならびに
    (d)
    基準cGAMP値よりも低い試験アッセイ物cGAMP値、および/または
    基準RELB移行量よりも低い、前記細胞の核へのRELB移行の量
    を有する試験化合物を選択し、それによって、染色体不安定性の治療に有効な試験化合物を選択すること
    を含前記基準cGAMP値が、試験化合物を含有しないアッセイ物混合物中のcGAMPの量もしくは濃度であり、前記基準RELB移行量が、試験化合物を含有しないアッセイ物混合物内の転移性がん細胞の核へのRELB移行の量である、方法。
  2. 前記方法が、
    (c)前記培養培地中、前記細胞中、もしくはそれらの組み合わせ中のcGAMPの量もしくは濃度を測定して、試験アッセイ物の値を生成すること、および
    (d)
    基準cGAMP値よりも低い試験アッセイ物cGAMP値を有する試験化合物を選択し、それによって、染色体不安定性の治療に有効な試験化合物を選択すること
    を含み、前記cGAMP基準が、試験化合物を含有しないアッセイ物混合物中のcGAMPの量もしくは濃度である、請求項1に記載の方法。
  3. 前記cGAMPを測定する前に、前記試料または培養培地をアルコールで抽出して、アルコール抽出物を生成することをさらに含む、請求項1または2に記載の方法。
  4. 半純粋な(semi-pure)試験試料の前記cGAMPを測定する前に、1つ以上のアミノプロピル固相カラムを使用する固相抽出(SPE)により前記アルコール抽出物を精製して、前記半純粋な試験試料を生成することをさらに含む、請求項3に記載の方法。
  5. cGAMPの量または濃度を測定することが、cGAMPのレベルを測定するための液体クロマトグラフィーおよび/または質量分析を含む、請求項1~4のいずれか一項に記載の方法。
  6. 方法が、複数の細胞内の中心体間の距離を検出して、平均距離結果を生成することをさらに含み、選択された試験化合物が基準距離よりも小さい平均距離結果を有し、前記基準距離が試験化合物を含有しないアッセイ物混合物内の転移性がん細胞の中心体間の距離である、請求項1~5のいずれか一項に記載の方法。
  7. (a)転移性がんを有する患者から得られた細胞試料または組織試料由来の既知数または既知重量の細胞または組織から産生されたcGAMPの量または濃度を測定して、基準cGAMP値を生成すること、ここで、前記試料はがん細胞内に少なくとも10%の検出可能な染色体誤分離を含む、
    (b)前記試料由来の前記既知数または既知重量の細胞または組織を試験化合物と混合して、試験アッセイ物を生成すること、
    (c)前記試験アッセイ物中の前記cGAMPの量または濃度を測定して、試験アッセイ物cGAMP値を生成すること、および
    (d)前記基準cGAMP値よりも低い試験アッセイ物cGAMP値を有する任意の試験化合物を選択し、それによって、少なくとも1つの有効な試験化合物を同定すること
    を含む、方法。
  8. 前記cGAMPを測定する前に、前記細胞試料または組織試料をアルコールで抽出して、アルコール抽出物を生成することをさらに含む、請求項7に記載の方法。
  9. 前記細胞試料または組織試料をメタノールで抽出してメタノール抽出物を生成すること、および前記メタノール抽出物中の前記cGAMPを測定することをさらに含む、請求項7に記載の方法。
  10. 半純粋な試験試料の前記cGAMPを測定する前に、1つ以上のアミノプロピル固相カラムを使用する固相抽出(SPE)により前記アルコール抽出物または前記メタノール抽出物を精製して、前記半純粋な試験試料を生成することをさらに含む、請求項8または9に記載の方法。
  11. cGAMPの量または濃度を測定することが、液体クロマトグラフィーおよび/または質量分析を含む、請求項7~10のいずれか一項に記載の方法。
  12. 液体クロマトグラフィーが、イソプロパノールおよび酢酸を含む水性移動相ならびにアセトニトリルおよび酢酸アンモニウムを含む有機移動相を含む、請求項5または11に記載の方法。
  13. cGAMPを測定する前に、移動相にEDTAを添加することをさらに含む、請求項12に記載の方法。
  14. 前記がんが、乳がんまたは肺がんとして発生したものである、請求項1~13のいずれか一項に記載の方法。
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