JP7402164B2 - ウイルス核酸を解析する方法 - Google Patents
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Description
[001] 本願は、2018年1月12日出願の米国仮特許出願第62/617,079号及び2018年8月13日出願の米国仮特許出願第62/718,290号(それらの全体が参照により本明細書に組み込まれる)に対する優先権を主張する。
[002] 鼻咽頭がん(NPC)は、中国南部及び東南アジアで最も一般的ながんの1つである(Tang et al. Cancer Lett 2016;374:22-30)。NPCの病理発生は、エプスタイン・バーウイルス(EBV)感染に密接に関連し得る。エンデミック地域では、ほとんどすべての患者のNPCがん細胞でEBVゲノムを検出可能である。血漿中の循環細胞フリーEBV DNAは、NPCのバイオマーカーであり得る(Lo et al. Cancer Res 1999;59:1188-91)。血漿中EBV DNA解析は、NPCの検出、モニタリング及び予後予測に有用であり得る。
[004] 本明細書に開示されるのは、対象における腫瘍の存在についてスクリーニングする方法であり、本方法は、a)対象からの生物学的サンプル中のウイルス由来の細胞フリー核酸の量を決定すること、b)対象の年齢、対象の喫煙状態及び周囲温度からなる群から選択される属性に基づいて細胞フリー核酸の閾値を決定すること、及びc)ウイルス由来の細胞フリー核酸の量を閾値と比較し、それにより腫瘍について対象をスクリーニングすることを含む。
[0010] 本明細書に挙げた刊行物、特許及び特許出願のすべては、あたかも個々の刊行物、特許又は特許出願が具体的且つ個別的に明示されて参照により組み込まれたのと同程度まで、参照により本明細書に組み込まれる。
[0011] 本発明の新規な特徴は、添付の特許請求の範囲に特定的に示される。本発明の原理が利用される例示的な実施形態を示す以下の詳細な説明及び添付の図面を参照すれば、本発明の特徴及び利点のよりよい理解が得られるであろう。
[0017] 概要
[0018] 本明細書に開示されるのは、対象からの生物学的サンプル、例えば血漿中のウイルス、例えばエプスタイン・バーウイルス(EBV)由来の細胞フリー核酸、例えばDNAの量を決定すること、対象の年齢、対象の喫煙状態及び周囲温度からなる群から選択される属性に基づいて細胞フリー核酸の閾値を決定すること、及びウイルス由来の細胞フリー核酸の量を閾値と比較し、それにより腫瘍について対象をスクリーニングすることを含む、腫瘍、例えば鼻咽頭がんの存在のスクリーニングの方法、システム及びコンピューター可読媒体である。
[0021] 本明細書に提供される方法、システム及びコンピューター可読媒体では、閾値は、対象における腫瘍又は腫瘍のリスクの指標となるウイルス起源の細胞フリー核酸の量であり得る。閾値は、部分的には、PCT国際公開第2018081130号又は米国特許出願公開第20180237863号(参照により本明細書に組み込まれる)に記載のように決定可能である。閾値は、腫瘍、例えば鼻咽頭がんを有することが知られる1名以上の対象からの生物学的サンプルのセットと、腫瘍、例えば鼻咽頭がんを有していないことが知られる1名以上の対象からの生物学的サンプルのセットとを含むトレーニングセットを解析することにより決定可能である。閾値は、腫瘍、例えば鼻咽頭がんを有することが知られる対象からの生物学的サンプルの100%、少なくとも99%、少なくとも95%、少なくとも90%、少なくとも85%、少なくとも80%、少なくとも75%、少なくとも70%、少なくとも65%、少なくとも60%、少なくとも55%又は少なくとも50%が、閾値を超えるウイルス(例えば、EBV)起源の細胞フリー核酸の量を有するように設定され得る。対象の年齢、対象の喫煙状態及び周囲温度からなる群から選択される属性に基づいて、ベースライン閾値を確立することができるとともに、ベースライン閾値を調整することができる。
[0041] ウイルス由来の細胞フリー核酸の量は、例えば、米国特許出願公開第20180237863号に記載のように決定可能である。いくつかの場合、ウイルス由来の細胞フリー核酸の量を決定することは、ウイルス由来の細胞フリー核酸を増幅することを含む。増幅は、定量PCR(qPCR、リアルタイムPCRともいう)などのポリメラーゼ連鎖反応(PCR)を含み得る。増幅は、逆転写PCR、リアルタイムPCR、定量リアルタイムPCR、ディジタルPCR(dPCR)、ディジタルエマルジョンPCR(dePCR)、クローンPCR、増幅断片長多型PCR(AFLP PCR)、対立遺伝子特異的PCR、アセンブリーPCR、非対称PCR(選択された鎖に対するプライマーを大過剰で使用可能である)、鎖置換増幅、多重置換増幅、ローリングサークル増幅、コロニーPCR、ヘリカーゼ依存増幅(HDA)、ホットスタートPCR、リガーゼ連鎖反応、逆PCR(IPCR)、インサイチューPCR、ロングPCR(約5キロ塩基超のDNAの伸長)、ヘリカーゼ依存増幅、分岐増幅法、マルチプレックスPCR、ネステッドPCR(1対超のプライマーを使用する)、単一細胞PCR、タッチダウンPCR、ループ媒介等温PCR(LAMP)、リコンビナーゼポリメラーゼ増幅(RPA)又は核酸配列ベース増幅(NASBA)を含み得る。増幅は、全ゲノム増幅又は標的増幅を含み得る。いくつかの場合、細胞フリー核酸は、増幅前に生物学的サンプルから単離される。細胞フリー核酸は、所与のサイズの細胞フリー核酸断片を選択することにより生物学的サンプルから単離可能である。150塩基対(bp)、200bp又は300bpよりも短い長さの細胞フリー核酸を生物学的サンプルから単離可能である。いくつかの場合、150bp~300bpの細胞フリー核酸が単離される。いくつかの場合、150bp~200bpの細胞フリー核酸が単離される。いくつかの場合、180bp~200bpの細胞フリー核酸が単離される。いくつかの場合、80bp~110bpの細胞フリー核酸が単離される。
[0053] ウイルスは、がんに関連するウイルスであり得る。限定されるものではないが、対象においてがんの原因となり得る又はそれに関連し得るウイルスの例としては、ヒトパピローマウイルス(HPV)、エプスタイン・バーウイルス(EBV)、B型肝炎ウイルス(HBV)、C型肝炎ウイルス(HCV)、ヒト免疫不全ウイルス(例えば、カポジ肉腫、頸がん、非ホジキンリンパ腫、肛門がん、ホジキン病、肺がん、口腔がん、中咽頭がん、皮膚がん及び肝がんに関連するもの)、ヒトヘルペスウイルス8型(例えば、カポジ肉腫、血液がん、原発性滲出液リンパ腫及びキャッスルマン病に関連するもの)、ヒトTリンパ球向性ウイルス-1(例えば、リンパ球性白血病、非ホジキンリンパ腫及び成人T細胞白血病/リンパ腫に関連するもの)並びにメルケル細胞ポリオーマウイルス(例えば、メルケル細胞がんなどの皮膚がんに関連するもの)が挙げられる。ウイルスは、エプスタイン・バーウイルス(EBV)であり得る。腫瘍は、ウイルスに起因するか又はウイルスに関連する腫瘍であり得る。腫瘍は、エプスタイン・バーウイルスに起因するか又はエプスタイン・バーウイルスに関連する腫瘍であり得る。EBVに起因するか又はEBVに関連する腫瘍の例としては、鼻咽頭がん、リンパ腫(例えば、バーキットリンパ腫又はホジキンリンパ腫)及び胃がんが挙げられる。ある場合には、腫瘍は、鼻咽頭がん(NPC)である。
[0055] 生物学的サンプルは、全血、血漿、血清、尿、胸水又はリンパ液であり得る。いくつかの場合、生物学的サンプルは、血漿である。生物学的サンプルは、末梢血リンパ球(PBL)、末梢血単核細胞(PBMC)を含み得る。生物学的サンプルは、生物学的サンプル中に見出されるが、インタクト細胞内に含まれないいずれかの核酸であり得る細胞フリー核酸を含み得る。細胞フリー核酸は、細胞フリーDNA(cfDNA)又は細胞フリーRNAであり得る。細胞フリー核酸は、循環核酸、例えば循環DNA又はRNAであり得る。生物学的サンプル中の細胞フリー核酸の少なくとも一部分は、ウイルス起源であり得、及び/又は腫瘍に由来し得る。血流中に見出される腫瘍に由来する細胞フリー核酸は、循環腫瘍核酸、例えば循環腫瘍DNA(ctDNA)と呼ばれ得る。細胞フリー核酸の例は、血漿中DNAであり得る。ウイルスに由来する細胞フリー核酸の例は、血漿中EBV DNAであり得る。
[0057] 生物学的サンプルは、対象から採取可能である。対象は、ヒトであり得る。代替的に、対象は、非ヒト霊長動物(例えば、ゴリラ、チンパンジー、ボノボ、サル、オランウータン、キツネザル若しくはヒヒ)、イヌ、ネコ、ヤギ、モルモット、ハムスター、マウス、ブタ、ヤギ、ウシ、ラクダ又はゼブラフィッシュであり得る。対象は、腫瘍についてスクリーニングされる対象であり得る。サンプルは、侵襲的(例えば、外科的手段)又は非侵襲的(例えば、採血、スワブ又は排出サンプル採取)に対象から得ることが可能である。
[0059] いくつかの実施形態では、本開示の方法は、2つ以上のアッセイ(例えば、第1のアッセイ及び第2のアッセイ)を実施することを含む。アッセイ(例えば、第1のアッセイ及び/又は第2のアッセイ)は、米国特許出願公開第20180237863号に記載のアッセイであり得る(例えば、図5を参照されたい)。例えば、血液サンプルは、対象から得ることが可能であり、且つ細胞は、例えば、遠心分離を連続して2回実施することにより、細胞フリーDNA(cfDNA)を含有する血漿から取り出すことが可能である5202。遠心分離は、血漿サンプルから血小板及び細胞を枯渇させるように2,000×gで10分間実施可能である。採取された2つの血液サンプルの一方からの約0.8ミリリットルの血漿は、サンプル中の腫瘍由来DNA(EBV DNA)のコピー数を検出するためにqPCR解析に使用可能である5203。cfDNA抽出は、cfDNAに関して血漿サンプルを富化するとともにqPCR解析のためのサンプルを準備するために血漿サンプルに対して実施可能である5204。qPCR解析のための変性、アニーリング及び伸長の温度は、(例えば、使用されるプライマーの長さ/GC含有率及び/又はサンプル中の全cfDNAの濃度に基づいて)決定可能であり5205、且つqPCR解析は、サンプル中の腫瘍由来cfDNAの量を検出するために実施可能である5206。EBV DNAを検出するために、ゲノムのBamHI配列にフランキングするプライマーを使用可能である。閾値は、対象からサンプルが採取されたときの対象の年齢及び/又は喫煙状態及び/又は周囲温度に基づいて確立可能である。検出されたEBV DNAの量が閾値を下回る場合5207、陰性の結果が提供され得るとともに、いくつかの場合には第2のアッセイが実施されない。検出されたcfDNAの量が閾値であるか又はそれを上回る場合5208、採取された第2の血液サンプルからの血漿を用いて第2のアッセイが実施され得る。例えば、サンプル中のcfDNAのサイズプロファイルを決定するために、約4ミリリットルの血漿が次世代シーケンシングに使用され得る5209。cfDNA抽出は、cfDNAに関して血漿サンプルを富化するとともに、次世代シーケンシング解析のためのサンプルを準備するために第2の血漿サンプルに対して実施可能である5210。ライブラリー作製は、シーケンスされるサンプル中のcfDNA断片にアダプターオリゴヌクレオチドをライゲートするために実施可能である5211。cfDNAは、下流プラットフォームに最適な長さに断片化可能である。いくつかの場合、DNA断片化は均一な平滑末端断片をもたらさないため、各分子がフリーな突出一本鎖であり、5‘一リン酸及び3’ヒドロキシル基を含有することを確かにするために末端修復を使用可能である。平滑末端DNA断片の3’末端への非鋳型デオキシアデノシン5’-一リン酸(dAMP)の組込み(dAテーリングとして知られるプロセス)を実施可能である。EBV DNAの標的富化を実施可能であり5212、EBV DNAの標的富化は、全ゲノムの代わりに対象の特定領域のシーケンシングを可能にし得る。次世代シーケンシングは、富化サンプルに対して実施可能である5213。富化血漿サンプル中のシーケンスされたcfDNAに対応する配列リードを得ることが可能であり、任意選択的に参照ゲノムにアライメントすることが可能である。解析を実施可能であり、例えばEBV量を評価可能であり、且つEBV DNA断片のサイズプロファイルを生成可能である5214。サンプルが得られた対象が鼻咽頭がんを有するかの指標となるレポートを出力可能である5215。
[0064] いくつかの場合、本明細書に提供される方法は、スクリーン、第2のスクリーン又はそれらの組合せが、対象に腫瘍が存在することを示す場合、腫瘍について対象を治療することをさらに含む。腫瘍について対象を治療することは、療法の施行を含み得る。療法は、化学療法、放射線療法、手術、標的療法又はそれらの組合せであり得る。いくつかの場合、ブラキ療法を用いて放射線療法が施行される。いくつかの場合、手術は、鼻咽頭切除である。標的療法は、モノクローナル抗体であり得る。モノクローナル抗体は、上皮成長因子レセプター(EGFR)を標的とする抗体であり得る。モノクローナル抗体は、ベバシズマブ、セツキシマブ又はニボルマブであり得る。標的療法は、チェックポイント阻害剤、例えば抗PDL1抗体又は抗PD1抗体であり得る。
[0067] 腫瘍検出の偽陽性率は、本明細書に記載のように、対象依存属性又は対象非依存属性に基づいて、腫瘍の指標となるウイルス起源の細胞フリー核酸の閾値レベルを調整することにより減少させることが可能である。いくつかの場合、腫瘍は、鼻咽頭がんであり、且つ鼻咽頭がんは、閾値を上回る血漿中EBV DNAの存在に基づいてスクリーニング可能である。
[0082] 本明細書に開示されるのは、特定の場合、本明細書に記載の方法のいずれか1つの操作を実施するようにコンピューターシステムを制御するための複数の命令を記憶するコンピューター可読媒体を含むコンピューター製品である。本明細書にさらに開示されるのは、特定の場合、本明細書に記載のコンピューター製品と、コンピューター可読媒体に記憶された命令を実行するための1つ以上のプロセッサーとを含むシステムである。
[00100] 本明細書で用いられる用語は、特定の場合を説明することを目的としたものにすぎず、限定を意図したものではない。以下の用語は、当業者によるこうした用語の理解のために加えて、本明細書で用いられる用語の意味の例示のために考察される。本明細書及び添付の特許請求の範囲で用いられる場合、単数形の「1つの(a)」、「1つの(an)」及び「その(the)」は、特に文脈上明確に規定されない限り複数の指示対象を含む。いずれの任意選択的要素も除外するように特許請求の範囲を起草し得ることにさらに留意されたい。したがって、この記述は、特許請求要素の記述に関する「単独」、「のみ」などのような排他的用語の使用、又は「否定的」限定の使用のための先行詞として機能することが意図される。
実施例1.非NPC対象における血漿中EBV DNAの検出率に影響を及ぼす因子の決定
[00105] NPCでない参加者において血漿中EBV DNAの陽性率に影響を及ぼすおそれのある因子を調べた。この対象群は、さらなる検査を伴うフォローアップを受けることが可能であり、且つNPCスクリーニングとの関連で偽陽性スクリーニング事例を呈した。非NPC対象における検出可能な血漿中EBV DNAに関連した因子の同定は、偽陽性スクリーニング結果の数を低減するために使用可能である。
[00120] 血漿サンプルは、鼻咽頭がん(NPC)を有する疑いのある喫煙習慣のある60歳の女性から採取される。血漿サンプル中のEBV DNAの濃度は、EBVゲノムのBamHI-W領域のリアルタイム定量PCR(qPCR)を用いて測定される。β-グロビン遺伝子のリアルタイム定量PCRも対照として行われる。各qPCR反応の3回のレプリケートが行われる。検量線は、標準としてEBV陽性細胞株由来のDNAを用いて、各qPCRに対して並行して求められる。血漿中EBV DNAの濃度は、決定されて、血漿1ミリリットル当たりのEBVゲノムのコピー数として表される。
Claims (28)
- 対象からのサンプルを、がん細胞由来のエプスタイン・バーウイルス(EBV)細胞フリー核酸の存在について分析する方法であって、
a)前記対象からの生物学的サンプル中のエプスタイン・バーウイルス(EBV)由来の細胞フリー核酸の量を決定すること、及び
b)前記EBV由来の細胞フリー核酸の前記量を、あらかじめ決められたベースライン閾値よりも高い調整された閾値と比較し、
ここで、
(i)前記対象は、ベースライン年齢を上回る年齢を有する、
(ii)前記対象は、喫煙者である、又は
(iii)前記生物学的サンプルが取得された日における、取得位置から50km以内の位置における平均周囲温度が、ベースライン温度を下回り、
ここで、前記あらかじめ決められたベースライン閾値は、(i)前記ベースライン年齢以下の年齢を有する、(ii)非喫煙者である、(iii)参照生物学的サンプルを提供した、及び(iv)知られているがん状態を有する、参照対象を含む参照集団についてのサンプルにおける前記がん細胞からのEBV細胞フリー核酸の存在の指標である、EBV細胞フリー核酸の閾値量であり、
ここで、1つ以上の参照生物学的サンプルが取得された日における、それぞれ1つ以上の参照生物学的サンプルの取得位置から50km以内の位置における平均周囲温度は、ベースライン温度以上の温度であり、
前記がん細胞が、鼻咽頭がん細胞であり、
前記知られているがん状態を有する参照対象が、鼻咽頭がんを有する第1の参照対象と、鼻咽頭がんを有していない第2の参照対象を含み、
それにより前記がん細胞由来のEBV細胞フリー核酸の存在について前記サンプルを分析すること
を含む方法。 - 前記対象は、喫煙者である、請求項1に記載の方法。
- 前記調整された閾値は、対象が喫煙者でなかった場合よりも高く設定される、請求項2に記載の方法。
- 前記対象の前記年齢が、ベースライン年齢を上回る、請求項1に記載の方法。
- 前記調整された閾値は、対象年齢との正の相関を含む、請求項4に記載の方法。
- 前記生物学的サンプルが取得された日における、取得位置から50km以内の位置における前記平均周囲温度が、ベースライン温度を下回る、請求項1に記載の方法。
- 前記調整された閾値は、平均周囲温度と負に相関される、請求項6に記載の方法。
- 前記ベースライン温度は、30℃である、請求項1に記載の方法。
- 前記ベースライン年齢は、45歳である、請求項1に記載の方法。
- 前記対象の前記年齢は、ベースライン年齢を上回り、前記対象は、喫煙者である、請求項1に記載の方法。
- 前記対象の前記年齢は、ベースライン年齢を上回り、前記生物学的サンプルが取得された日における、取得位置から50km以内の位置における前記平均周囲温度は、ベースライン温度を下回る、請求項1に記載の方法。
- 前記対象は、喫煙者であり、前記生物学的サンプルが取得された日における、取得位置から50km以内の位置における前記平均周囲温度は、ベースライン温度を下回る、請求項1に記載の方法。
- 前記対象の年齢は、ベースライン年齢を上回り、前記対象は、喫煙者であり、前記生物学的サンプルが取得された日における、取得位置から50km以内の位置における前記平均周囲温度は、ベースライン温度を下回る、請求項1に記載の方法。
- 前記調整された閾値は、前記対象が糖尿病を有するか、アルコールを摂取するか、運動するか、高血圧症を有するか、高脂血症を有するか又は虚血性心疾患を有するかどうかに基づいて決定されない、請求項1に記載の方法。
- 前記EBV由来の細胞フリー核酸の前記量を、前記調整された閾値と比較することは、細胞フリー核酸の前記量を、前記ベースライン閾値と比較することと比べてスクリーンの偽陽性率を低減する、請求項1に記載の方法。
- 前記量は、1ミリリットル当たりの前記EBV由来の細胞フリー核酸のコピー数(コピー/mL)を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記生物学的サンプル中の前記EBV由来の細胞フリー核酸の前記量が前記調整された閾値を上回る場合、前記がん細胞由来のEBV細胞フリー核酸の存在を検出するための第2の分析を実施することをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 前記第2の分析は、第2の生物学的サンプル中の前記EBV由来の細胞フリー核酸のサイズを決定することを含む、請求項17に記載の方法。
- 前記第2の生物学的サンプルは、前記生物学的サンプルと同一である、請求項18に記載の方法。
- 前記第2の生物学的サンプルは、前記生物学的サンプルと異なる、請求項18に記載の方法。
- 前記第2の分析は、前記EBVに由来し、且つ所与の範囲内のサイズを有する細胞フリー核酸の量を、前記対象からの前記第2の生物学的サンプルから決定することを含む、請求項18に記載の方法。
- 前記EBVに由来し、且つ所与の範囲内のサイズを有する前記細胞フリー核酸の前記量を決定することは、前記第2の生物学的サンプル中の前記細胞フリー核酸の大規模並列シーケンシングを行って、配列リードを生成することを含む、請求項21に記載の方法。
- 前記生物学的サンプルは、血漿又は血清を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記量を決定することは、前記細胞フリー核酸の増幅を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記増幅は、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)を含む、請求項24に記載の方法。
- 前記PCRは、定量PCR(qPCR)を含む、請求項25に記載の方法。
- 請求項1~26のいずれか一項に記載の方法の操作を実施するようにコンピューターシステムを制御するための複数の命令を記憶するコンピューター可読媒体を含むコンピューター製品。
- 請求項27に記載のコンピューター製品と、前記コンピューター可読媒体に記憶された命令を実行するための1つ以上のプロセッサーとを含むシステム。
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