JP7455843B2 - 非小細胞肺がんのバイオマーカーの検出 - Google Patents
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Description
1) がん疾患の診断の感度及び特異性が低いこと
2) 予後/予測値が低いこと
3) 臨床的な決定を下すのに重要ではないこと
4) 元々の主張が検証に失敗すること(偽発見)である。
(i)非小細胞肺がんに特異的な自己抗体バイオマーカーの存在についてサンプルを試験する工程と、
(ii)前記自己抗体バイオマーカーの検出に基づいて対象が非小細胞肺がんを有するかを決定する工程とを含み、
バイオマーカーがXAGE1D、LRRFIP2及びGAGE2Cを含む抗原に対する自己抗体であることを特徴とする、方法を提供する。
パネル中の各抗原について、ビオチンカルボキシルキャリアタンパク質フォールディングマーカーを、抗原をコードし、得られるビオチン化抗原を発現させる遺伝子とインフレームでクローニングし、
1つ又は複数のストレプトアビジンでコートされた基体上のアドレス可能な位置にビオチン化抗原を結合させることにより、抗原アレイを形成する工程を含み、
パネル上の抗原に結合するサンプル由来の自己抗体の量を、基体をサンプルに曝露させ、応答を測定することにより決定できるようにし、
抗原がXAGE1D、LRRFIP2及びGAGE2Cを含むことを特徴とする、方法を提供する。
ここで、エキソソーム自己抗体バイオマーカーのレベルはNSCLC患者由来のサンプルにおいて測定され、
エキソソーム自己抗体バイオマーカーは、少なくともXAGE1D (X Antigen Family Member 1D)、LRRFIP2(LRR Binding FLII Interacting Protein 2)及びGAGE2C(G Antigen 2C)に特異的な自己抗体から選択されることを特徴とする。
遺伝子合成及びクローニング。pPRO9プラスミド(下記図8を参照のこと)は、標準的な技術により構築され、マルチクローニングサイトが先行するc-mycタグ及びBCCPタンパク質ドメインからなる。合成遺伝子インサートを、合成オリゴヌクレオチド及び/又はPCR産物から構築した。フラグメントを、SpeI及びNcoIクローニング部位を使用してpPRO9中にクローニングした。プラスミドDNAを形質転換した細菌から精製し、濃度をUV分光測定により決定した。最終構築物をシーケンシングにより検証した。使用した制限部位内の配列一致度は100%であり、5μgのプラスミド調製物を保存用に凍結乾燥した。
29から85歳の209人の参加者を含むコホートを試験に採用した。対象は、腺癌、扁平上皮癌、非小細胞肺癌、大細胞癌及び他の種類の肺悪性腫瘍を含む異なる種類の肺がんと診断された、6超の民族間で選択した。合計で31人の患者が、初期ステージの肺がんと診断され、同時に78人の患者が後期ステージの肺がんと診断された。合計で33人の対象が喫煙者であり、44人の対象は非喫煙者であった。EGFRを試験し、30人の対象において陽性であり、39人の対象において陰性であった。年齢及び性別を適合させた健常対象由来の合計で100のサンプルも収集した。
合計で209の血漿サンプルを、上記のコホートから収集し、エキソソームをInvitrogen Total Exosome Isolation kit (Thermo Fisher社、カタログ番号4484450)を用いて各サンプルから単離した。エキソソーム調製物は、使用するまで-20℃で凍結した。
各タンパク質マイクロアレイを鉗子を用いて保存緩衝液から除き、200mLの冷SABを含むスライドボックス及びラックに配置し、50rpmで、5分間オービタルシェーカー上で振盪した。洗浄後、各タンパク質マイクロアレイを、アレイ面を上にして、予め希釈した個別の血漿を含むスライドハイブリダイゼーションチャンバー中に配置した。全てのスライドをバーコードスキャナーを用いて、関連するバッチレコードにスキャンし、20℃、50rpmで2時間水平シェーカー上でインキュベーションした。
タンパク質マイクロアレイスライドを次いで、個別の「パップジャー」中で30mLのSABにより2回リンスし、次いで室温で、50rpmにてシェーカー上で20分間、スライド染色ボックス中で200mLのSAB緩衝液によりリンスした。全てのスライドを連続して同じ方向でトランスファーした。
複製Immunomeアレイ上の配列した抗原に対する自己抗体の結合は、製造者の推奨する手順(GE Healthcare社)にしたがって標識したCy3-ウサギ抗ヒトIgG(Dako Cytomation社)とのインキュベーションにより検出した。アレイを、Cy3-ウサギ抗ヒトIgG溶液の混合物(SAB緩衝液中で1:1000に希釈)を含むハイブリダイゼーション溶液中に浸漬し、50rpm、20℃で2時間振盪した。
インキュベーション後、各スライドを200mLのSAB緩衝液中で50rpm、室温で振盪しながら5分間、3回洗浄した。過剰な緩衝液を、スライドを数分間200mLの純水中に浸漬することにより除いた。次いでスライドを240g、室温で2分間乾燥させた。スライドを次いで、スキャン(同日が好ましい)まで室温で保存した。ハイブリダイゼーションシグナルを、マイクロアレイレーザースキャナー(Agilent Scanner)を用いて10μmの解像度で測定した。蛍光強度を、製造者の指示にしたがって検出し、それにより、各スポットをAgilent Feature Extractionソフトウェアを用いてプロットする。
画像解析 生データ抽出
画像解析の目的は、各プローブスポット内の全てのピクセルの中央強度を測定することによって、血漿サンプル中に存在する自己抗体の量を評価することである。生の.tiff形式画像ファイルを各スライド、すなわち各サンプルについて作成する。アレイ上の各スポットの自動的な抽出及び定量は、アレイ上の各プローブスポットについて統計を出力するGenePix Pro 7ソフトウェア(Molecular Devices社)を用いて行う。これは、その局所的背景とともに、スポット内のピクセル強度の平均値及び中央値を含む。アレイについて、画像解析の補助となるようにGAL(GenePix Array List)ファイルを作成する。このファイルは、アレイ上の全てのプローブスポット及びその位置の情報を含む。データ抽出後、GenePix Results(.GPR)ファイルを各スライドについて作成し、これは、各スポットの情報、タンパク質ID、タンパク質名、前景強度、背景強度等を含む。試験から作成したデータシート中に、各スポットの前景及び背景の強度両方を、相対蛍光強度(RFU)で示す。
各スライドについて、タンパク質及び対照のプローブを4つ組-各スライドにつき4つのアレイでスポットする。次の工程を行い、データ解析に進む前に、タンパク質アレイデータの品質を確認する、
工程1:
各スポットの前景シグナル強度から、背景シグナル強度を減算することにより、各スポットの純強度を算出する。各スポットについて、背景シグナル強度は、スポットの中心の、スポットの直径の3倍の環形領域を用いて算出した。
工程2:
RFU≦0の複製スポットを除去する。
工程3:
1つの複製スポットのみが残存している場合、純強度は0である。
工程4:
変動係数のパーセント比率(CV%)を算出し、各スライド上の複製スポット間の変動を決定する。
工程5:
残存複製スポットについて純強度の平均値を算出する。
工程6:
2つの陽性対照、IgG及びCy3-BSAのシグナル強度を検査する。
工程7:
分位数ベース及び総強度ベースのモジュールの両方を用いて、データを混合式に正規化する。この方法は、異なるサンプルが、それらの中のフラッグ立てスポットが存在する可能性を考慮に入れながら、その対照プローブの共通の根底の分布を共有すると仮定している。Immunomeアレイは、Cy3標識化ビオチン化BSA(Cy3-BSA)複製物をスライド間の陽性対照スポットとして使用している。したがって、これは任意の所与の試験のシグナル強度正規化用ハウスキーピングプローブとして考えられている。
全てのサンプル間の全cy3BSAの分位数ベースの正規化
(i=スポット数及びj=サンプル数)
1.全サンプルj間の全Cy3-BSAをiXjマトリクスXにロードする
2.Xの各行jにスポット強度を分別して、Xsortを得る
3.Xsortの各列i間の平均値を取って、<Xi>を得る。
1.各列i間の平均値の合計を算出する、Σ<Xi>
2.各サンプルkについて、全Cy3-BSA対照の合計を算出する、ΣXk
3.各サンプルkについて、
高濃度の配列したタンパク質は、血清学アッセイにおいて「偽」陽性シグナルを生じ得ることが時折あり、これは濃度駆動性の非選択的な免疫グロブリンの標的への結合によるものである。これは、理論的には結合活性効果、高密度の固定化したタンパク質の結果として、特定のタンパク質上の弱い非特異的な免疫グロブリン結合部位が抗体を介して複数の隣接するタンパク質分子間で結合することによるものであり、これによりタンパク質が高度に抗原性であるように見える。この現象が生じる場合はいつでも、健常対照サンプルにおいて観察されることが期待され、アレイ上では高強度のシグナル及び/又は飽和に近いシグナルを生じる。Sengenics社のImmunomeにおいて、RBPJ及びIGHG1のようなタンパク質は、一貫して全サンプル間で高いシグナル強度を示す。
工程1:
ケース及び対照の両方について、個別の倍数変化を、各サンプル中の各タンパク質についてのRFU値Hを、全対照サンプル間の各タンパク質のRFU値の平均値(すなわち背景閾値)によって割ることで算出する。
個別の倍数変化が背景閾値の2倍未満であるタンパク質について、そのシグナル強度(RFU)を0に置換する。
工程3
浸透頻度(個別の倍数変化が≧2倍のケース及び対照サンプルの数)をケース(頻度ケース)及び対照(頻度対照)の両方について、その差異とともに各タンパク質について決定する。
頻度Case=n(個別のFC(ケース))≧2) 等式4
頻度Control=n(個別のFC(対照))≧2) 等式5
頻度diff=頻度Case-頻度Control 等式6
工程4
ケース群及び対照群の両方の浸透倍数変化を各タンパク質について算出する。
HControl[i]=FC対照≧2倍のHControl
1.浸透倍数変化Case≧2、
2.%頻度Case≧10%
%頻度差異≧10%
タンパク質発現
フェーズ1発見試験(上記参照)から特定された19種のBCCPタグ付き抗原(XAGE1D、CTAG2、CTAG1A、STAT1、DDX53、MAGEA4、IGF2BP3、MAGEA10、LRRFIP2、ZNRD1、PTPN20A、RAD23B、CT47A1、MAP2K5、FADD、GAGE1、DDX43、GAGE2C及びTPM1)を、上述したように(上記参照)昆虫細胞培養物において発現させた。細胞を回収し、上記のように溶解した。
19種のBCCPタグ付き抗原のそれぞれに対する粗製の昆虫細胞溶解物をソースプレートの個々のウェルに一定量ずつ小分けし、ストレプトアビジンコートヒドロゲルスライド(Schott社、HSスライド)上にロボットによりプリントし、タンパク質マイクロアレイを形成した。19種の抗原のそれぞれを1つのアレイ上に3つ組でプリントした。16の複製アレイを7.5X2.5cm HSスライドの分離した領域にプリントした。プリント後、上記のようにアレイを洗浄し保存した。
126人の後期ステージNSCLC患者、30人の初期ステージNSCLC患者及び83人の年齢適合健常対照の独立したコホート由来の血漿サンプルを用いて、上述したように作製したカスタムアレイを用いて、フェーズ1試験からの19種の最終候補抗原を検証した。
各血漿サンプルについて、サンプル22.5μLを、0.1% v/v Triton X-100、0.1% w/v BSAをPBS(20℃)中に含む血清アッセイ緩衝液(SAB)4.5mLにピペット添加し、ボルテックスにより3回混合した。次いで希釈した血漿をカスタムタンパク質マイクロアレイ上で、本質的には上述したようにアッセイした。端的には、各カスタムタンパク質マイクロアレイを鉗子を用いて保存緩衝液から除き、200mLの冷SABを含むスライドボックス中に配置し、50rpmで、5分間オービタルシェーカー上で振盪した。次いで、スライドを、アレイ面を上にして、上述したように希釈した個別の血漿を含むスライドハイブリダイゼーションチャンバー中に配置した。全てのスライドを、バーコードスキャナーを用いてスキャンし、20℃、50rpmにて2時間水平シェーカー上でインキュベーションした。各タンパク質マイクロアレイスライドを、次いで30mLのSABで2回、次いで50rpm、室温にてシェーカー上で20分間、200mLのSAB緩衝液でリンスした。全てのスライドを連続して同じ方向でトランスファーした。次いでアレイをCy3-ウサギ抗-ヒトIgG(SAB緩衝液中で1:1000に希釈)を含むハイブリダイゼーション溶液中で、50rpm、20℃で振盪しながら2時間浸漬した。
浸透倍数変化解析を、19種の抗原のそれぞれについて行い、NSCLC患者と健常対照を、フェーズ1試験データ解析について記載した方法を用いて比較した。これにより、19種の抗原全てが、>10%の個別の浸透頻度及び>2倍の浸透倍数変化を有することが示された。
Claims (16)
- 非小細胞肺がんを検出するための抗原のパネルを含む組成物であって、抗原がXAGE1D、LRRFIP2及びGAGE2Cを含むことを特徴とする、組成物。
- 抗原が、DDX53、DDX43、GAGE1、MAGEA10、ZNRD1、MAP2K5、MAGEA4、STAT1、CT47A1、IGF2BP3、CTAG2、RAD23B、FADD、PTPN20A、TPM1、CTAG1Aの1つ又は複数を更に含む、請求項1に記載の組成物。
- 抗原がビオチン化タンパク質である、請求項1又は2に記載の組成物。
- 各ビオチン化タンパク質が、タンパク質とインフレームで融合されているビオチンカルボキシルキャリアタンパク質フォールディングマーカーから形成されている、請求項3に記載の組成物。
- ビオチン化タンパク質がストレプトアビジンでコートされた基体に結合している、請求項4に記載の組成物。
- 基体がヒドロゲル形成ポリマー基層を含む、請求項5に記載の組成物。
- インビトロで患者由来のサンプル中の抗原に結合している1つ又は複数のエキソソーム自己抗体バイオマーカーの量を測定し、非小細胞肺がんの存在を決定することができる、請求項1に記載の組成物。
- 非小細胞肺がんを、対象から抽出した血清及び/又は血漿を含むサンプルから診断する、組成物であって、前記診断は、
(i) 非小細胞肺がんに特異的なバイオマーカーの存在についてサンプルを試験する工程と、
(ii) 前記バイオマーカーの検出に基づいて、対象が非小細胞肺がんを有するかを決定する工程とを含み、
バイオマーカーが、抗原に対する自己抗体であることを特徴とする、請求項1に記載の組成物。 - サンプル由来の自己抗体バイオマーカーが抗原に結合できるように、抗原が、個人から抽出したサンプルに曝露されている、請求項8に記載の組成物。
- 抗原が、次いで蛍光タグ付き二次抗体に曝露され、抗原に結合しているサンプル由来の任意の自己抗体の量を決定することが可能になる、請求項9に記載の組成物。
- 非小細胞肺がんの存在が、抗原に特異的に結合しているサンプル由来の自己抗体の相対的又は絶対的な量に対応する、請求項10に記載の組成物。
- 工程がインビトロで行われる、請求項8に記載の組成物。
- 前記診断は、前記バイオマーカーの1つ又は複数の上方制御/下方制御を検出することを含む、請求項8に記載の組成物。
- 対象から抽出したサンプルから非小細胞肺がんを診断するためのキットを製造する方法であって、
パネル中の各抗原について、ビオチンカルボキシルキャリアタンパク質フォールディングマーカーを、抗原をコードする遺伝子とインフレームでクローニングし、得られるビオチン化抗原を発現させる工程と、
1つ又は複数のストレプトアビジンでコートされた基体のアドレス可能な位置にビオチン化タンパク質を結合させることにより、抗原アレイを形成する工程と
を含み、
パネル上の抗原に結合するサンプル由来の自己抗体の量を、サンプルに対して基体を曝露し、応答を測定することにより決定でき、
抗原がXAGE1D、LRRFIP2及びGAGE2Cを含むことを特徴とする、方法。 - 抗原が、DDX53、DDX43、GAGE1、MAGEA10、ZNRD1、MAP2K5、MAGEA4、STAT1、CT47A1、IGF2BP3、CTAG2、RAD23B、FADD、PTPN20A、TPM1、CTAG1Aの1つ又は複数を更に含む、請求項14に記載の方法。
- 非小細胞肺がんを検出するためのエキソソーム自己抗体バイオマーカーのパネルを含む組成物であって:
エキソソーム自己抗体バイオマーカーのレベルが、NSCLC患者由来のサンプルにおいて測定され、
エキソソーム自己抗体バイオマーカーが、少なくともXAGE1D(X Antigen Family Member 1D)、LRRFIP2(LRR Binding FLII Interacting Protein 2)及びGAGE2C(G Antigen 2C)に特異的な自己抗体から選択されることを特徴とする、組成物。
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