JPWO2013018882A1 - Kif5b遺伝子とret遺伝子との融合遺伝子、並びに該融合遺伝子を標的としたがん治療の有効性を判定する方法 - Google Patents
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Abstract
Description
(1) KIF5Bタンパク質のN末端部分と、RETタンパク質のC末端部分とが融合しているポリペプチド。
(2) (1)に記載のポリペプチドをコードするポリヌクレオチド。
(3) RETチロシンキナーゼ阻害剤によるがん治療の有効性を判定する方法であって、患者から単離した試料における(2)に記載のポリヌクレオチドの存在または非存在を検出する工程を含み、前記ポリヌクレオチドの存在が検出されれば、前記患者における前記RETチロシンキナーゼ阻害剤によるがん治療の有効性が高いと判定される方法。
(4) (3)に記載の方法によりRETチロシンキナーゼ阻害剤によるがん治療の有効性を判定するための薬剤であって、少なくとも15塩基の鎖長を有する下記(a)〜(c)に記載のいずれかであるポリヌクレオチド、または、下記(d)に記載の抗体を含む薬剤
(a)KIF5Bタンパク質をコードするポリヌクレオチドにハイブリダイズするプローブ及びRETタンパク質をコードするポリヌクレオチドにハイブリダイズするプローブからなる群から選択される少なくとも一つのプローブであるポリヌクレオチド
(b)KIF5Bタンパク質をコードするポリヌクレオチドとRETタンパク質をコードするポリヌクレオチドとの融合点にハイブリダイズするプローブであるポリヌクレオチド
(c)KIF5Bタンパク質をコードするポリヌクレオチドとRETタンパク質をコードするポリヌクレオチドとの融合点を挟み込むように設計された一対のプライマーであるポリヌクレオチド
(d)KIF5Bタンパク質とRETタンパク質とが融合しているポリペプチドに結合する抗体。
(5) がんを治療する方法であって、(3)に記載の方法によりRETチロシンキナーゼ阻害剤によるがん治療の有効性が高いと判定された患者に、前記RETチロシンキナーゼ阻害剤を投与する工程を含む方法。
(6) RETチロシンキナーゼ阻害剤を有効成分とするがんの治療剤であって、(3)に記載の方法によりRETチロシンキナーゼ阻害剤によるがん治療の有効性が高いと判定された患者に投与される治療剤。
後述の実施例において示す通り、KIF5Bタンパク質とRETタンパク質との融合例が肺腺がんにおいて初めて明らかになった。したがって、本発明は、KIF5Bタンパク質のN末端部分と、RETタンパク質のC末端部分とが融合しているポリペプチド(以下、「KIF5B−RET融合ポリペプチド」とも称する)を提供する。また、本発明は、該ポリペプチドをコードするポリヌクレオチド(以下、「KIF5B−RET融合ポリヌクレオチド」とも称する)を提供する。
後述の実施例において示す通り、KIF5B遺伝子とRET遺伝子との融合はがんにおける責任変異であり、該融合によってRETチロシンキナーゼタンパク質の発現の亢進、ひいてはRETチロシンキナーゼタンパク質の恒常活性化が生じ、がんの悪性化等に寄与していることが明らかになった。そのため、このような融合が検出されるがん患者においては、RETチロシンキナーゼ阻害剤による治療が有効である蓋然性が高い。
(a)KIF5Bタンパク質をコードするポリヌクレオチドにハイブリダイズするプローブ及びRETタンパク質をコードするポリヌクレオチドにハイブリダイズするプローブからなる群から選択される少なくとも一つのプローブであるポリヌクレオチド
(b)KIF5Bタンパク質をコードするポリヌクレオチドとRETタンパク質をコードするポリヌクレオチドとの融合点にハイブリダイズするプローブであるポリヌクレオチド。
(a1) KIF5B遺伝子のコイルドコイルドメインの一部または全部のコード領域および該コード領域よりも5’側の上流領域にハイブリダイズするポリヌクレオチド(以下、「5’KIF5Bプローブ1」とも称する)と、RET遺伝子のキナーゼドメインのコード領域および該コード領域よりも3’側の下流領域にハイブリダイズするポリヌクレオチド(以下、「3’RETプローブ1」とも称する)との組み合わせ
(a2) RET遺伝子のキナーゼドメインのコード領域よりも5’側の上流領域にハイブリダイズするポリヌクレオチド(以下、「5’RETプローブ1」とも称する)と、RET遺伝子のキナーゼドメインのコード領域および該コード領域よりも3’側の下流領域にハイブリダイズするポリヌクレオチド(3’RETプローブ1)との組み合わせ
(a3) RET遺伝子のカドヘリンリピートのコード領域および該領域よりも5’側の上流領域にハイブリダイズするポリヌクレオチド(以下、「5’RETプローブ2」とも称する)と、RET遺伝子の膜貫通ドメインのコード領域および該コード領域よりも3’側の下流領域にハイブリダイズするポリヌクレオチド(以下、「3’RETプローブ2」とも称する)との組み合わせ
(a4) KIF5B遺伝子のコイルドコイルドメインの一部または全部のコード領域および該コード領域よりも5’側の上流領域にハイブリダイズするポリヌクレオチド(5’KIF5Bプローブ1)と、KIF5B遺伝子のコイルドコイルドメインのコード領域よりも3’側の下流領域にハイブリダイズするポリヌクレオチド(以下、「3’KIF5Bプローブ1」とも称する)との組み合わせ。
(c)KIF5Bタンパク質をコードするポリヌクレオチドとRETタンパク質をコードするポリヌクレオチドとの融合点を挟み込むように設計された一対のプライマーであるポリヌクレオチド
「一対のプライマーであるポリヌクレオチド」は、標的となる前記融合ポリヌクレオチド等の塩基配列において、片方のプライマーがKIF5Bタンパク質をコードするポリヌクレオチドにハイブリダイズし、他方のプライマーがRETタンパク質をコードするポリヌクレオチドにハイブリダイズするプライマーセットである。これらポリヌクレオチドの長さは、通常15〜100塩基であり、好ましくは17〜30塩基である。
上記の通り、少なくとも15塩基の鎖長を有する、下記(a)〜(c)に記載のいずれかであるポリヌクレオチドは、KIF5B−RET融合ポリヌクレオチドの存在または非存在の検出に好適に用いることができる。
(a)KIF5Bタンパク質をコードするポリヌクレオチドにハイブリダイズするプローブ及びRETタンパク質をコードするポリヌクレオチドにハイブリダイズするプローブからなる群から選択される少なくとも一つのプローブであるポリヌクレオチド
(b)KIF5Bタンパク質をコードするポリヌクレオチドとRETタンパク質をコードするポリヌクレオチドとの融合点にハイブリダイズするプローブであるポリヌクレオチド
(c)KIF5Bタンパク質をコードするポリヌクレオチドとRETタンパク質をコードするポリヌクレオチドとの融合点を挟み込むように設計された一対のプライマーであるポリヌクレオチド。
上記の通り、本発明の方法によりKIF5B−RET融合ポリヌクレオチドの存在を検出された患者は、RETチロシンキナーゼ阻害剤によるがん治療の有効性が高いと考えられる。このため、がん患者のうち、KIF5B遺伝子とRET遺伝子との融合遺伝子を保持する患者に選択的に、RETチロシンキナーゼ阻害剤を投与することにより、効率的にがんの治療を行うことが可能である。従って、本発明は、がんを治療する方法であって、上記本発明の方法によりRETチロシンキナーゼ阻害剤によるがん治療の有効性が高いと判定された患者に、前記RETチロシンキナーゼ阻害剤を投与する工程を含む方法を提供するものである。
日本人コホートは1997年から2008年に国立がん研究センター中央病院で外科的切除を受けた319例の肺腺がん患者からなる。USA(UMD)コホートは1987年から2009年にボルチモア大都市圏(Metropolitan Baltimore)地区の病院でリクルートされた。また、全ての腫瘍は悪性腫瘍のTNM分類に従い病理学的に診断された。
RNAシークエンシングのためのcDNAライブラリーは製造者の標準プロトコールに従い、mRNA−Seqサンプル調製キット(イルミナ社製)を用いて調製した。簡潔に説明すると、2μgのトータルRNAからpoly−A(+)RNAを精製し、フラグメンテーション緩衝液で94℃、5分加熱することで断片化した後、2本鎖cDNA合成に用いた。得られた2本鎖cDNAをPEアダプターDNAにライゲ―ションした後、250〜300bp(挿入DNAサイズ:150〜200bp)のフラクションをゲル精製し、15サイクルのPCRで増幅した。そして、このように生成したライブラリーをゲノムアナライザーIIxシークエンサー(GAIIx、イルミナ社製)を用いた50−bpペアエンドシークエンスに供した。
融合転写産物の検出は、Totoki Yら、Nat Genet.、2011年5月、43巻、5号、464〜469ページに記載の方法を改変して行った。簡潔に説明すると、まず最初に、同じ塩基配列のペアエンドリードを、これらはPCR増幅過程で生成したものと考えられることから除去した。次いで、BOWTIEプログラム(バージョン0.12.5)を用いて、ペアエンドリードをRefSeqデータベース(File:human.rna.fna from ftp://ftp.ncbi.nih.gov/refseq,Date:Sep20,2010)に登録されているヒトRNA配列に対して2塩基以下のミスマッチを許す条件でマップした。そして、適正な間隔と向きで同一RNA配列にマップされる“適正な”リードペアを除去した。次いで、複数のゲノム座位にヒットするリードを除去した後に、リードの“クラスター”を構築した。
(I)最大の挿入配列長に該当する距離内に整列されるリードからなる“クラスター”を順方向、逆方向それぞれのアライメントから構築する(二つのリードはその終点が最大の挿入配列長に該当する距離より離れていなければ同一のクラスターに位置させる)。
(II)最も左又は右に位置するリード間の距離が挿入配列長よりも大きければ捨てる。
(III)片方の配列が“順方向クラスター”、もう片方の配列が“逆方向クラスター”に位置するならば、そのペアエンドリードを選出する(この“順方向クラスター”と“逆方向クラスター”とを合わせて“ペアクラスター”と呼ぶ)。
(IV) 少なくとも一方のペアエンドリードが基準ヒトRNA配列に完全一致するペアクラスターを選出する。
(V) 塩基の多様性によって誤って選ばれた遺伝子ペアを除去する。この目的のため、BLASTNプログラムを用いて、ペアクラスターに含まれるペアエンドリードをヒト基準RNA配列に対して整列した。次に、一方の端の配列がペアクラスターに整列され、もう片方が適正な距離と向きで同一のRNA配列に整列された場合、その遺伝子ペアを除外した。カットオフ値として、予測値1000を用いた。
トータルRNA(500ng)をスーパースクリプトIII逆転写酵素(登録商標、インビトロジェン社製)を用いて逆転写した。そして、得られたcDNA(10ngのトータルRNAに相当)もしくは10ngのゲノムDNAをKAPA Taq DNAポリメラーゼ(KAPAバイオシステムス社製)を用いたPCR増幅に供した。反応は次の条件のもとサーマルサイクラー内で行った:95℃30秒、60℃30秒、72℃2分を40サイクル、その後72℃10分最終伸長反応。また、グリセルアルデヒド−3−リン酸デヒドロゲナーゼ(GAPDH)をコードする遺伝子をcDNA合成の効率の評価のため増幅した。さらに、PCR産物はBigDyeターミネーターキットとABI 3130xl DNAシークエンサー(アプライドバイオシステムス社製)とを用いて、両方向に塩基配列を直接決定した。なお、本研究で用いたプライマーを表1に示す。
全ての肺腺がん組織のゲノムDNAにおける、EGFR及びKRAS遺伝子の体細胞変異については、「Takano,T.ら、J Clin Oncol.、2005年、23巻、6829〜6837ページ」に記載の高解像度融解(high−resolution melting、HRM)法を用いて解析した。また、同じ組織に由来するトータルRNAについて、multiplex逆転写PCR法を用いてALK/EML4又はALK/KIF5B融合転写産物の発現を調べた。
肺腺がんのゲノムコピー数は、本発明者による過去の報告(Iwakawa,R.ら、「MYC Amplification as a Prognostic Marker of Early Stage Lung Adenocarcinoma Identified by Whole Genome Copy Number Analysis」、Clin Cancer Res.、2010年12月10日オンライン)に記載したように、ジーンチップ ヒトマッピング250−K SNPアレイ(GeneChip Human Mapping 250−K SNP arrays、登録商標、アフィメトリクス社製)とアフィメトリクス社製ジーンチップマッピングアレイ用コピー数アナライザー(CNAG)ソフトウエア(Nannya,Y.ら、Cancer Res.、2005年、65巻、6071〜6079ページ 参照)とを用いて決定した。
全部で、228例を発現プロファイル解析に供した。トータルRNA(100ng)を5×メガスクリプトT7キットでラベルし、アフィメトリクス U133 プラス 2.0 アレイで解析した。得られたデータはMAS5アルゴリズムで正規化し、54,4675プローブの平均発現レベルをそれぞれのサンプルで1000になるようにした。
パラフィンブロックを4μm厚にて薄切し、シランコーティングスライドに発付した。次いで、薄切切片をキシレン・アルコール系列で脱パラフィン・親水化し、スライドを3%過酸化水素水で20分処理することで内因性ペルオキシダーゼをブロックし、次に脱イオン水で2〜3分洗浄した。抗原賦活化はtargeted retrieval溶液を用いて95度の温浴を40分行った。スライドを洗浄後、5%正常動物血清で10分反応させ、非特異反応をブロッキングし、一次抗体としてRET(1:250希釈、3454_1クローン)及びTTF1(1:100希釈、8G7G3/1クローン)を用い、室温にて1時間インキュベーションした。検出はTTF1に対してはEnvision−Plusシステムを用いて、RETに対してはEnVision−FLEX処理後にLINKER試薬を追加して、各々検出した。洗浄後、発色は3,3’−ジアミノベンジジン溶液を用いて5分間反応させ、流水洗浄後にヘマトキシリンによるカウンター染色で可視化した。なお、TTF1に対しては腫瘍細胞における10%を超える核染色、RETに対しては細胞質染色を陽性と判断した。
まず1日目に、免疫染色同様、薄切切片を脱パラフィン・親水化後風乾を行った。風乾後、常温の0.2N塩酸に20分間静置し、さらに常温の精製水に3分間静置し、その後、常温の洗浄緩衝液(2×SSC Wash Buffer)にて3分間静置した。次いで、85℃の前処理液(Pretreatment Solution)に30分間静置し、その後洗浄緩衝液(2×SSC Wash Buffer)にて2回洗浄を行った。次いで、37℃のプロテアーゼ溶液に60分間静置し、酵素処理を行い、2×SSC Wash Bufferにて2回洗浄行った。
次いで、常温の10%中性緩衝ホルマリンに10分間静置して再固定を行い、常温の洗浄緩衝液(2×SSC Wash Buffer)にて2回洗浄行った。そして、アルコール系列で脱水後風乾させた。
5’RETプローブ1:BACクローンDNA(GSP1506F09) をカバーする100〜1000塩基の鎖を有する、TexRedで標識されたプローブ群(株式会社GSP研究所製)
3’RETプローブ1:FITCで標識されたBACクローンDNA(GSP1877H08、GSP1018G02、GSP1070C12、GSP0369G08又はGSP0075D03)をカバーする100〜1000塩基の鎖を有する、TexRedで標識されたプローブ群(株式会社GSP研究所製)。
先ず、治療標的となりうる新規キメラ融合転写産物を同定するため、30例の肺腺がんと3例の付随非がん肺組織の全トランスクリプトームシークエンシング(RNAシークエンシング、Meyerson,M.ら、Nat Rev Genet、2010年、11巻、685〜696ページ)を行った。なお、これら30例の肺腺がんは、EML4−ALK融合を有する2例、EGFR変異を有する2例、KRAS変異を有する2例、そして、EGFR/KRAS/ALK変異を有しない24例であった(表2 参照)。
次に、全トランスクリプトームシークエンシングを行った30例を含む319例の日本の肺腺がんを対象としたRT−PCRスクリーニングとPCR産物のサンガーシークエンシングとを行った。得られた結果を表3、図3及び図4に示す。
次に、6例のRET融合陽性例のゲノムPCR解析を行った。得られた結果を図5〜10に示す。
次に、RET融合陽性例(BR0020)の蛍光in situ ハイブリダイゼーション解析を行った。得られた結果を図11に示す。図11に示した結果から明らかなように、RET遺伝子のキナーゼドメインのコード領域よりも5’側の上流領域にハイブリダイズするプローブ(5’RETプローブ1)と、RET遺伝子のキナーゼドメインのコード領域および該コード領域よりも3’側の下流領域にハイブリダイズするプローブ(3’RETプローブ1)を用いた場合、プローブシグナルの分離(split)が検出された。
次に、KIF5B−RET融合を持つ全6例の肺腺がんにおける他の公知の変異(EGFR、KRAS及びALK変異、非特許文献1、5及び7 参照)の有無を調べた。得られた結果を表4に示す。また、KIF5B−RET融合を持つ全6例の肺腺がんの病理学的所見についても観察した。得られた結果を図11及び12に示す。なお、表4および5に記載の「ADC」は「腺がん」であることを示す。
次に、KIF5B−RET融合陽性肺腺がんにおけるRETの発現レベルを調べた。得られた結果を図3、図14、図15及び表4に示す。
肺腺がんにおけるがん遺伝子変異の分布は民族によって異なることが示されている。アジア人では非アジア人よりもEGFR変異の頻度が高く(50% vs 10%)、KRAS変異では逆の傾向にある(10% vs 30%)。その一方、ALK融合においては同等であること(5%)が知られている(非特許文献6、及びShigematsu,H.ら、J Natl Cancer Inst、2005年、97巻、339〜346ページ 参照)。そこで、非アジア人におけるKIF5B−RET融合の分布を知るため、USAコホート由来の腺がん症例(表3 参照)におけるKIF5B−RET融合の頻度を調べた。得られた結果を図18及び19に示す。
<223> KIF5B cDNA
配列番号3
<223> RET cDNA
配列番号5
<223> KIF5B−RET融合バリアント1
配列番号7
<223> KIF5B−RET融合バリアント2
配列番号9
<223> KIF5B−RET融合バリアント3
配列番号11
<223> KIF5B−RET融合バリアント4
配列番号13〜28
<223> 人工的に合成されたプライマーの配列
Claims (6)
- KIF5Bタンパク質のN末端部分と、RETタンパク質のC末端部分とが融合しているポリペプチド。
- 請求項1に記載のポリペプチドをコードするポリヌクレオチド。
- RETチロシンキナーゼ阻害剤によるがん治療の有効性を判定する方法であって、患者から単離した試料における請求項2に記載のポリヌクレオチドの存在または非存在を検出する工程を含み、前記ポリヌクレオチドの存在が検出されれば、前記患者における前記RETチロシンキナーゼ阻害剤によるがん治療の有効性が高いと判定される方法。
- 請求項3に記載の方法によりRETチロシンキナーゼ阻害剤によるがん治療の有効性を判定するための薬剤であって、少なくとも15塩基の鎖長を有する下記(a)〜(c)に記載のいずれかであるポリヌクレオチド、または、下記(d)に記載の抗体を含む薬剤
(a)KIF5Bタンパク質をコードするポリヌクレオチドにハイブリダイズするプローブ及びRETタンパク質をコードするポリヌクレオチドにハイブリダイズするプローブからなる群から選択される少なくとも一つのプローブであるポリヌクレオチド
(b)KIF5Bタンパク質をコードするポリヌクレオチドとRETタンパク質をコードするポリヌクレオチドとの融合点にハイブリダイズするプローブであるポリヌクレオチド
(c)KIF5Bタンパク質をコードするポリヌクレオチドとRETタンパク質をコードするポリヌクレオチドとの融合点を挟み込むように設計された一対のプライマーであるポリヌクレオチド
(d)KIF5Bタンパク質とRETタンパク質とが融合しているポリペプチドに結合する抗体。 - がんを治療する方法であって、請求項3に記載の方法によりRETチロシンキナーゼ阻害剤によるがん治療の有効性が高いと判定された患者に、前記RETチロシンキナーゼ阻害剤を投与する工程を含む方法。
- RETチロシンキナーゼ阻害剤を有効成分とするがんの治療剤であって、請求項3に記載の方法によりRETチロシンキナーゼ阻害剤によるがん治療の有効性が高いと判定された患者に投与される治療剤。
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