JPWO2016047688A1 - 扁平上皮がんに対する化学放射線療法の有効性を評価するための方法 - Google Patents

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Abstract

扁平上皮がんに対する化学放射線療法の有効性を評価するための方法であって、下記工程（ａ）〜（ｃ）を含む方法（ａ）被検体から分離された扁平上皮がん試料について、ＳＩＭ２遺伝子及び該遺伝子と共発現している遺伝子から選択される少なくとも１の遺伝子の発現レベルを検出する工程、（ｂ）工程（ａ）で検出した発現レベルを各遺伝子の基準発現レベルと比較する工程、（ｃ）工程（ｂ）における比較の結果、前記被検体における発現レベルが各基準発現レベルよりも高い場合、前記被検体における扁平上皮がんに対する化学放射線療法の有効性は高いと判定する工程。

Description

本発明は、扁平上皮がんに対する化学放射線療法の有効性を評価するための方法、又は該方法に用いられる薬剤に関する。
扁平上皮がんは、扁平重層上皮等の基底細胞が悪性化したものであり、主に、食道がん、頭頸部がん、子宮頸部がん、肺がん等において見られる。
こと、食道がんにおいて、東アジアの黄色人種では扁平上皮がんが９０％以上を占め、欧米の白色人種でも扁平上皮がんがもう一つの食道がんである腺上皮がんよりも多い。この２種のがん、扁平上皮がんと腺上皮がんは、病理組織からも発生系譜からも別のものである。しかし、この２種の食道がんは現在同じ治療が行われており、病期がＩＩ、ＩＩＩ期の局所進行がんの標準治療は、日本では術前補助化学療法（ＣＴ，ｃｈｅｍｏｔｈｅｒａｐｙ）と根治的化学放射線療法（ＣＲＴ，ｃｈｅｍｏｒａｄｉｏｔｈｅｒａｐｙ）であり、欧米では術前補助化学放射線療法である。根治的ＣＲＴによる５年生存率は５０％ほどで、術前ＣＴの５５％より、やや劣るが、臓器温存ができ、高齢な患者や約１０％ある胃がんや頭頸部がん併発患者にとって非常に有効である。そのため、治療前に術前ＣＲＴが有効である患者を予知、選択することが強く望まれている。
このような治療法の有効性を評価する方法として、乳がんや大腸がん等においては、生検の遺伝子発現プロファイルを利用する方法があり、特にサブタイプ分類法が有効であることが示されてきた。
食道がんでも、臨床的に有用なサブタイプを同定する試みはなされてきたものの、腺がんのサンプル数が多く、扁平上皮がんのＣＲＴ感受性サブタイプを同定するには解析するサンプルの数が少なく、さらにサンプルにおける病期もばらばらである（非特許文献１〜６、なお、非特許文献１〜６において解析されている食道扁平上皮がんのサンプル数は、各々３３、２、２６、２１、７及び０である）。そのため、局所進行がんの予知医療に貢献できる確固な結果が得ることができず、扁平上皮がんの化学放射線療法の感受性、予後を予測する方法は、未だ開発されていない。
Ａｓｈｉｄａ Ａ．ら、Ｉｎｔ Ｊ Ｏｎｃｏｌｏｇｙ、２００６年、２８巻、１３４５−１３５２ページ Ｌｕｔｈｒａ Ｒ．ら、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｌｉｎｉｃａｌ Ｏｎｃｏｌｏｇｙ、２００６年、２４巻、２５９−２６７ページ Ｇｒｅｅｎａｗａｌｔ．ら、Ｉｎｔ Ｊ Ｃａｎｃｅｒ、２００７年、１２０巻、１９１４−１９２１ページ Ｄｕｏｎｇ Ｃ．ら、Ａｎｎ Ｓｕｒｇ Ｏｎｃｏｌ、２００７年、１４巻、３６０２−３６０９ページ Ｍａｈｅｒ ＳＧ．ら、Ａｎｎ Ｓｕｒｇ、２００９年、２５０巻、７２９−７３７ページ Ｋｉｍ ＳＭ．ら、Ｐｌｏｓ ｏｎｅ、２０１０年、５：ｅ１５０７４
本発明は、前記従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、扁平上皮がんの化学放射線療法の有効性を、精度高く評価する（感受性、予後を予測する）ことを可能とする、方法及び薬剤を提供することを目的とする。
本発明者らは、前記目的を達成すべく、網羅的遺伝子発現プロファイルに基づく教師なしクラスター解析により、扁平上皮がんの化学放射線療法（ＣＲＴ）による治療の予後に相関したサブタイプの同定を行った。その結果、扁平上皮がんを再現性良く、特定の遺伝子プローブセットを高発現する５種の症例クラスター（サブタイプ）に分類できることを見出した。そして、それら５種のサブタイプのうち、サブタイプ−７に属する症例は予後良好群であり、一方サブタイプ−５に属する症例は予後不良群であることが明らかになった。
さらに、サブタイプ−７において、高発現している遺伝子群の発現を支配している転写因子を症例ごとの発現量の相関解析によって探索したところ、ＳＩＭ２遺伝子を見出した。また、サブタイプ−５においても同様の探索を行った結果、該サブタイプの遺伝子群の発現を支配している転写因子は、ＦＯＸＥ１であることを見出した。そして、ＣＲＴ感受性であるサブタイプ−７を規定する遺伝子、すなわちＳＩＭ２遺伝子及び該遺伝子と共発現している遺伝子（１９１遺伝子）を同定し、さらに、ＣＲＴ非感受性であるサブタイプ−５を規定する遺伝子、すなわちＦＯＸＥ１遺伝子及び該遺伝子と共発現している遺伝子（１２１遺伝子）を同定した。
また、扁平上皮がんの症例において、サブタイプ−７に分類されるが、サブタイプ−５には分類されない症例を純サブタイプ−７として選択し、同様にサブタイプ−５に分類されるが、サブタイプ−７には分類されない症例を純サブタイプ−５として選択した、そして、これら再分類した純サブタイプ−７及び純サブタイプ−５に属する症例について、ＣＲＴ施行後の完全寛解率、生存曲線及び５年生存率を分析したところ、精度高く、純サブタイプ−７に属する症例を予後良好群に、純サブタイプ−５に属する症例を予後不良群に分類できることが明らかになった。一方、驚くべきことに、ＣＲＴではなく外科的切除治療を施した症例についても同様の解析を行ったが、純サブタイプ−７に属する症例と純サブタイプ−５に属する症例との間で生存率に関し、有意差は認められなかった。したがって、サブタイプ−５とサブタイプ−７、又はこのサブタイプ分類法は、外科的切除治療の予後の予知、予後因子ではなく、ＣＲＴの有効性を予知するのに特化して有効であることが明らかになった。
また、上述の通り、扁平上皮がんのＣＲＴ感受性に関与する遺伝子として同定されたＳＩＭ２遺伝子について、その分化誘導活性を評価したところ、ＳＩＭ２遺伝子が未分化基底細胞の分化を誘導できることが明らかになった。さらに、扁平上皮がん細胞にＳＩＭ２遺伝子を導入することにより、当該がんにおける抗がん剤感受性及びγ線感受性が亢進することも見出し、サブタイプ−７（ＳＩＭ２遺伝子及び該遺伝子と共発現している遺伝子の発現）を指標として、扁平上皮がんに対するＣＲＴの有効性を評価できることが、分子メカニズムの観点からも確認された。
さらに、中国の食道扁平上皮がん及びフランスの頭頚部扁平上皮がんのマイクロアレイデータを上記同様の方法にて解析した結果、他国の食道扁平上皮がんにおいても、さらには食道扁平上皮がんではない扁平上皮がん（頭頚部扁平上皮がん）においても、サブタイプ−５、−７の存在を確認することができ、ＳＩＭ２遺伝子及び該遺伝子と共発現している遺伝子の発現、並びにＦＯＸＥ１遺伝子及び該遺伝子と共発現している遺伝子の発現を指標として、食道扁平上皮がんのみならず、他の扁平上皮がんについてもＣＲＴの有効性を評価できることを見出した。
さらに、上述の遺伝子の網羅的発現解析結果を、遺伝子解析数に限りのあるＰＣＲ等による解析に適用すべく、扁平上皮がんのサンプル間で発現変動の少ない遺伝子（参照遺伝子）を多数同定することに成功した。また、それら参照遺伝子の中で最も有用であると判断したＳＲＳＦ３遺伝子の発現に基づき、ＳＩＭ２遺伝子及び該遺伝子と共発現している遺伝子（１９１遺伝子）、並びにＦＯＸＥ１遺伝子及び該遺伝子と共発現している遺伝子（１２１遺伝子）において、扁平上皮がんに対する化学放射線療法の有効性を評価できる遺伝子の絞込みを各々行った結果、いずれの遺伝子群に関しても、１の遺伝子を検出しても高い精度で評価できることを確認した。さらに、少なくとも５の遺伝子を検出することにより極めて高い精度で評価できること、すなわちＳＩＭ２遺伝子等に関しては、少なくとも５の遺伝子を検出することにより、１９１遺伝子全てを検出した場合に準ずる精度で有効性を判定することができ、またＦＯＸＥ１遺伝子等に関しては、少なくとも５の遺伝子を検出することにより、１２１遺伝子全てを検出した場合に準ずる精度で有効性を判定することができることも確認し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、扁平上皮がんに対する化学放射線療法の有効性を評価するための方法、又は該方法に用いられる薬剤に関し、より詳しくは以下に関する。
（１） 扁平上皮がんに対する化学放射線療法の有効性を評価するための方法であって、下記工程（ａ）〜（ｃ）を含む方法
（ａ）被検体から分離された扁平上皮がん試料について、ＳＩＭ２遺伝子及び該遺伝子と共発現している遺伝子から選択される少なくとも１の遺伝子の発現レベルを検出する工程、
（ｂ）工程（ａ）で検出した発現レベルを各遺伝子の基準発現レベルと比較する工程、
（ｃ）工程（ｂ）における比較の結果、前記被検体における発現レベルが各基準発現レベルよりも高い場合、前記被検体における扁平上皮がんに対する化学放射線療法の有効性は高いと判定する工程。
（２） 扁平上皮がんに対する化学放射線療法の有効性を評価するための方法であって、下記工程（ａ）〜（ｃ）を含む方法
（ａ）被検体から分離された扁平上皮がん試料について、ＳＩＭ２遺伝子及び該遺伝子と共発現している遺伝子から選択される少なくとも１の遺伝子の発現レベル、並びに、ＦＯＸＥ１遺伝子及び該遺伝子と共発現している遺伝子から選択される少なくとも１の遺伝子の発現レベルを検出する工程、
（ｂ）工程（ａ）で検出した発現レベルを各遺伝子の基準発現レベルと比較する工程、
（ｃ）工程（ｂ）における比較の結果、前記被検体におけるＳＩＭ２遺伝子及び該遺伝子と共発現している遺伝子から選択される少なくとも１の遺伝子の発現レベルが各基準発現レベルよりも高く、かつ前記被検体におけるＦＯＸＥ１遺伝子及び該遺伝子と共発現している遺伝子から選択される少なくとも１の遺伝子の発現レベルが各基準発現レベルよりも低い場合、前記被検体における扁平上皮がんに対する化学放射線療法の有効性は高いと判定する工程。
（３） （１）又は（２）に記載の方法により、扁平上皮がんに対する化学放射線療法の有効性を評価するための薬剤であって、下記（ａ）〜（ｄ）から選択される少なくとも１の化合物を含む薬剤
（ａ）ＳＩＭ２遺伝子及び該遺伝子と共発現している遺伝子から選択される少なくとも１の遺伝子の転写産物又はその相補的核酸にハイブリダイズする、少なくとも１５ヌクレオチドの鎖長を有するオリゴヌクレオド、
（ｂ）ＦＯＸＥ１遺伝子及び該遺伝子と共発現している遺伝子から選択される少なくとも１の遺伝子の転写産物又はその相補的核酸にハイブリダイズする、少なくとも１５ヌクレオチドの鎖長を有するオリゴヌクレオド、
（ｃ）ＳＩＭ２遺伝子及び該遺伝子と共発現している遺伝子から選択される少なくとも１の遺伝子の翻訳産物に結合する抗体、
（ｄ）ＦＯＸＥ１遺伝子及び該遺伝子と共発現している遺伝子から選択される少なくとも１の遺伝子の翻訳産物に結合する抗体。
本発明によれば、扁平上皮がんの化学放射線療法の有効性を、精度高く評価することが可能となる。
網羅的遺伝子発現プロファイルに基づく教師なしクラスター解析により、扁平上皮がんの化学放射線療法（ＣＲＴ）による生存率に相関したサブタイプの同定を行った結果を示すグラフである。 ＳＩＭ２遺伝子及び該遺伝子と共発現している遺伝子の高発現を指標として分類された扁平上皮がん患者群（図中、サブタイプ−７）と、ＦＯＸＥ１遺伝子及び該遺伝子と共発現している遺伝子の高発現を指標として分類された扁平上皮がん患者群（図中、サブタイプ−５）との、ＣＲＴ後の生存率の比較を示すグラフである。 扁平上皮がんの患者群において、サブタイプ−７、サブタイプ−５及び両サブタイプに属する患者数を示すベン図である。 純サブタイプ−７に分類された（サブタイプ−７に分類されるが、サブタイプ−５には分類されない）扁平上皮がん患者群と、純サブタイプ−５に分類された（サブタイプ−５に分類されるが、サブタイプ−７には分類されない）扁平上皮がん患者群との、ＣＲＴ又は外科的切除治療後の生存率の比較を示すグラフである。図中、右下のグラフのみ、外科的切除治療による治療後の生存率を示す。他はＣＲＴ後の生存率を示すグラフである。 ＳＩＭ２遺伝子の分化誘導活性について解析した結果を示す図である。図中、左の２つのグラフは、ＳＩＭ２遺伝子を一過的に発現させた食道扁平上皮がん細胞株（ＫＹＳＥ５１０及びＴＥ８）における、未分化基底細胞マーカーであるＰＤＰＮと分化マーカーＳＰＲＲ１ＡとのｍＲＮＡ発現量を示すグラフである。右の写真は、食道扁平上皮がん細胞株ＫＹＳＥ５１０、ＴＥ８、及びＴ．ＴｎのＳＩＭ２安定発現細胞株（ＫＹＳＥ５１０−ＳＩＭ２−２７，−３７、ＴＥ８−ＳＩＭ２−２，−３、Ｔ．Ｔｎ−ＳＩＭ２−９，−２３）における、ＳＩＭ２、分化マーカー（ＣＥＡ，ＦＬＧ，ＫＲＴ１，ＳＰＲＲ１Ａ，ＭＵＣ４）、及び未分化マーカー（ＶＩＭ，ＰＤＰＮ，ＮＧＦＲ）の発現量を示すゲル電気泳動の写真である。 ＳＩＭ２遺伝子安定発現株の抗がん剤（シスプラチン（ＣＤＤＰ）、５−フルオロウラシル（５ＦＵ）、ドセタキセル（ＤＴＸ））への感受性を、２次元培養法により分析した結果を示すグラフである。 ＳＩＭ２遺伝子安定発現株のＣＤＤＰの長期投与への感受性を、３次元培養法により分析した結果を示すグラフ及び顕微鏡写真である。 ＳＩＭ２遺伝子安定発現株のγ線への感受性を、２次元培養法により分析した結果を示す、グラフである。 サブタイプ−５に関し、解析する遺伝子数を１から延べ２０まで増加させた場合において、サブタイピング用１０７症例セット（セット−１）及びバリデーション用の１６７症例セット（セット−２）における各々の予測誤差を、重み付け多数決決定法により解析した結果を示すグラフである。 サブタイプ−７に関し、解析する遺伝子数を１から延べ２０まで増加させた場合において、前記セット−１及び前記セット−２における各々の予測誤差を、重み付け多数決決定法により解析した結果を示すグラフである。 前記セット−１及び前記セット−２を対象とし、サブタイプ−５を規定する遺伝子群から選択された５遺伝子（表３３ 参照）の発現レベルを指標として、純サブタイプ−５に分類された扁平上皮がん患者群と、その他の扁平上皮がん患者群との、ＣＲＴ後の生存率の比較を示すグラフである。 前記セット−１及び前記セット−２を対象とし、サブタイプ−７を規定する遺伝子群から選択された５遺伝子（表３４ 参照）の発現レベルを指標として、純サブタイプ−７に分類された扁平上皮がん患者群と、その他の扁平上皮がん患者群との、ＣＲＴ後の生存率の比較を示すグラフである。 サブタイプ−５に関し、前記セット−１の症例データから１０００回のリサンプリングを行い、モデル構築を行った。そして、これらのモデル（各リサンプリングで選択された１〜延べ２０の遺伝子）を用い、前記セット−１及び−２を対象とした評価を行い、平均予測誤差を算出した結果を示すグラフである。 サブタイプ−７に関し、前記セット−１の症例データから１０００回のリサンプリングを行い、モデル構築を行った。そして、これらのモデル（各リサンプリングで選択された１〜延べ２０の遺伝子）を用い、前記セット−１及び−２を対象とした評価を行い、平均予測誤差を算出した結果を示すグラフである。
＜扁平上皮がんに対する化学放射線療法の有効性を評価するための方法＞
後述の実施例において示す通り、網羅的遺伝子発現プロファイルに基づく教師なしクラスター解析により、扁平上皮がんの化学放射線療法による治療の予後（生存率）に相関したサブタイプの同定を行った。その結果、得られた予後良好なサブタイプにおいて、ＳＩＭ２遺伝子及び該遺伝子と共発現している遺伝子が高発現していることが明らかになった。したがって、本発明は、下記工程（ａ）〜（ｃ）を含む、扁平上皮がんに対する化学放射線療法の有効性を評価するための方法を提供する。
（ａ）被検体から分離された扁平上皮がん試料について、ＳＩＭ２遺伝子及び該遺伝子と共発現している遺伝子から選択される少なくとも１の遺伝子の発現レベルを検出する工程、
（ｂ）工程（ａ）で検出した発現レベルを各遺伝子の基準発現レベルと比較する工程、
（ｃ）工程（ｂ）における比較の結果、前記被検体における発現レベルが各基準発現レベルよりも高い場合、前記被検体における扁平上皮がんに対する化学放射線療法の有効性は高いと判定する工程。
また、後述の実施例において示す通り、扁平上皮がんの化学放射線療法による治療の予後に相関した上記サブタイプの同定を行った結果、得られた予後不良なサブタイプにおいて、ＦＯＸＥ１遺伝子及び該遺伝子と共発現している遺伝子が高発現していることも明らかになった。さらに、ＳＩＭ２遺伝子及び該遺伝子と共発現している遺伝子の発現に加え、ＦＯＸＥ１遺伝子及び該遺伝子と共発現している遺伝子の発現を指標とすることで化学放射線療法後の予後良好群と予後不良群とを、より精度高く判別できることを見出した。したがって、本発明は、その好ましい態様として、下記工程（ａ）〜（ｃ）を含む、扁平上皮がんに対する化学放射線療法の有効性を評価するための方法も提供する。
（ａ）被検体から分離された扁平上皮がん試料について、ＳＩＭ２遺伝子及び該遺伝子と共発現している遺伝子から選択される少なくとも１の遺伝子の発現レベル、並びに、ＦＯＸＥ１遺伝子及び該遺伝子と共発現している遺伝子から選択される少なくとも１の遺伝子の発現レベルを検出する工程、
（ｂ）工程（ａ）で検出した発現レベルを各遺伝子の基準発現レベルと比較する工程、
（ｃ）工程（ｂ）における比較の結果、前記被検体におけるＳＩＭ２遺伝子及び該遺伝子と共発現している遺伝子から選択される少なくとも１の遺伝子の発現レベルが各基準発現レベルよりも高く、かつ前記被検体におけるＦＯＸＥ１遺伝子及び該遺伝子と共発現している遺伝子から選択される少なくとも１の遺伝子の発現レベルが各基準発現レベルよりも低い場合、前記被検体における扁平上皮がんに対する化学放射線療法の有効性は高いと判定する工程。
本発明において、「扁平上皮がん」とは、扁平重層上皮等の基底細胞が悪性化したものであればよく、特に制限はないが、食道（上部食道、中部食道、下部食道）及び直腸等の消化器官、鼻腔、上顎、上顎洞、舌、口腔底、歯肉、頬粘膜、上咽頭、中咽頭、下咽頭及び喉頭等の頭頚部、肺、肛門、外陰部、腟、並びに子宮頸部における扁平上皮がんが挙げられる。本発明における化学放射線療法の有効性を評価する対象としては、食道扁平上皮がん及び頭頚部扁平上皮がんが好ましく、食道扁平上皮がんがより好ましい。
「化学放射線療法」とは、抗がん剤投与等による「化学療法」と放射線照射による「放射線療法」との両方を組み合わせた治療法であり、本発明において、「化学放射線療法」は該治療法のみを単独で行う治療法であってもよく、手術前に行う術前化学放射線療法であってもよく、手術後に行う術後化学放射線療法であってもよく、手術以外のその他の治療法と組み合わせて行う化学放射線療法であってもよい。化学療法における、抗がん剤の種類は特に制限されず、当業者に周知の抗がん剤であればよく、例えば、シスプラチン（ＣＤＤＰ）、カルボプラチン、オキサリプラチン及びネタブラチン等の白金製剤、５−フルオロウラシル（５ＦＵ）、テガフール・ウラシル、ＴＳ−１（テガフールとギメラシルとオテラシルカリウムとを配合）、メトレキサート及び塩酸ゲムシタビン等の代謝拮抗剤、ドセタキセル（ＤＴＸ）及びイリノテカン等の植物アルカロイド、シクロホスファミド、メルファラン、ラニムスチン、ニムスチン及びテモゾロミド等のアルキル化剤、ドキソルビシン等の抗がん性抗生物質、並びにインターフェロンα等の生物学的応答調節剤が挙げられる。抗がん剤の投与量、投与スケジュール等は、抗がん剤の種類や被検体の条件によって選択され、複数種の抗がん剤が共投与されてもよい。放射線療法における、放射線の種類（例えば、γ線、Ｘ線、電子線、陽子線、重粒子線）、放射線強度、放射時間等はがんの治療に通常使用される範囲であればよく、特に制限されない。
本発明において、「扁平上皮がんに対する化学放射線療法の有効性」とは、例えば、被検体の化学放射線療法による治療後（予後）の生存率又は完全寛解率が挙げられる。すなわち、前記有効性が高いとは前記生存率が高いことであり、より具体的には、化学放射線療法による治療後５年（１８００日）経過後の生存率が５０％以上となることである。一方、前記有効性が低いとは前記生存率が低いことであり、より具体的には、化学放射線療法による治療後５年経過後の生存率が５０％未満となることである（後述の図１、２及び４ 参照のこと）。また、前記有効性が高いとは前記完全寛解率が高いことであり、より具体的には、化学放射線療法による治療後２〜３ヶ月における完全寛解率が５０％以上となることである。一方、前記有効性が低いとは前記完全寛解率が低いことであり、より具体的には、化学放射線療法による治療後２〜３ヶ月における完全寛解率が５０％未満となることである（後述の表１５ 参照のこと）。
本発明において、「被検体」とは、化学放射線療法による治療前の扁平上皮がんの患者のみならず、化学放射線療法による治療中の扁平上皮がんの患者、化学放射線療法による治療後の扁平上皮がんの患者であってもよい。また、扁平上皮がんを患っているヒトのみならず、扁平上皮がんを治療により除去したが再発が懸念されるヒトも、本発明に係る「被検体」の例として挙げられる。
「被検体から分離された扁平上皮がん試料」としては、被検体（ヒトの生体）から摘出され、その由来の生体と完全に隔離されている状態にある扁平上皮がん又はそれを含む組織であればよく、例えば、治療開始前に被検体から検査のために採取された扁平上皮がんを含む組織（生検サンプル）、手術により摘出された扁平上皮がんを含む組織が挙げられるが、「被検体から分離された扁平上皮がん試料」としては、生検サンプルがより好ましい。また、「扁平上皮がん試料」が被検体より分離される時期としては特に制限はないが、該がんの遠隔転移を認めない時期（病期：ＩＩ、ＩＩＩ期）が好ましい。
本発明において発現レベルを検出する対象となる「ＳＩＭ２遺伝子」は、シングル−マインディド ホモログ２（ショウジョウバエ）、シングル−マインディド ファミリー ｂＨＬＨ 転写因子２、ＳＩＭ、ｂＨＬＨｅ１５、ＨＭＣ１３Ｆ０６又はＨＭＣ２９Ｃ０１とも称される遺伝子のことであり、ヒト由来であれば典型的には、Ｅｎｔｒｅｚ Ｇｅｎｅ ＩＤ：６４９３で特定される遺伝子（Ｒｅｆ Ｓｅｑ ＩＤ：ＮＭ＿００５０６９で特定されるＤＮＡ配列からなる遺伝子、Ｒｅｆ Ｓｅｑ ＩＤ：ＮＰ＿００５０６０で特定されるアミノ酸配列からなるタンパク質をコードする遺伝子）である。
また、本発明において発現レベルを検出する対象となる「ＳＩＭ２遺伝子と共発現している遺伝子」とは、ＳＩＭ２遺伝子の発現と相関して発現が変動する（ＳＩＭ２遺伝子の発現パターンと同様のそれを示す）遺伝子のことである。該遺伝子とＳＩＭ２遺伝子とが遺伝子発現において高度に相関しているかどうかは、当業者であれば当該技術分野の公知の方法を用いて解析して判別することができる。例えば、サンプル（前述の扁平上皮がん試料等）間の遺伝子発現量について、ピアソン相関係数若しくはスピアマン相関係数を計算することにより、又はクラスタリング法により計算することができる。また、共発現の分析は、正規化された又は標準化かつ正規化された発現データを用いて計算することもできる。本発明において、「ＳＩＭ２遺伝子と共発現している遺伝子」としては、ＳＩＭ２遺伝子の発現との相関がピアソンの積率相関係数で０．４以上である遺伝子が好ましい。また、より好ましい「ＳＩＭ２遺伝子及び該遺伝子と共発現している遺伝子」としては下記表１〜７に示す１９１の遺伝子が挙げられ、さらに好ましい遺伝子としては、後述の表３６に示す６９の遺伝子が挙げられる。
本発明において発現レベルを検出する対象となる「ＦＯＸＥ１遺伝子」は、フォークヘッドボックスＥ１（甲状腺転写因子２）、ＴＴＦ２、ＦＯＸＥ２、ＨＦＫＨ４、ＨＦＫＬ５、ＴＩＴＦ２、ＴＴＦ−２又はＦＫＨＬ１５とも称される遺伝子のことであり、ヒト由来であれば典型的には、Ｅｎｔｒｅｚ Ｇｅｎｅ ＩＤ：２３０４で特定される遺伝子（Ｒｅｆ Ｓｅｑ ＩＤ：ＮＭ＿００４４７３で特定されるＤＮＡ配列からなる遺伝子、Ｒｅｆ Ｓｅｑ ＩＤ：ＮＰ＿００４４６４で特定されるアミノ酸配列からなるタンパク質をコードする遺伝子）である。
また、本発明において発現レベルを検出する対象となる「ＦＯＸＥ１遺伝子と共発現している遺伝子」とは、前述のＳＩＭ２遺伝子の場合と同様に、ＦＯＸＥ１遺伝子の発現と相関して発現が変動する（ＦＯＸＥ１遺伝子の発現パターンと同様のそれを示す）遺伝子のことであり、該遺伝子とＦＯＸＥ１遺伝子とが遺伝子発現において高度に相関しているかどうかも、前述のＳＩＭ２遺伝子の場合と同じ解析方法にて判別することができる。本発明において、「ＦＯＸＥ１遺伝子と共発現している遺伝子」としては、ＦＯＸＥ１遺伝子の発現との相関がピアソンの積率相関係数で０．４以上である遺伝子が好ましい。また、より好ましい「ＦＯＸＥ１遺伝子及び該遺伝子と共発現している遺伝子」としては下記表８〜１２に示す１２１の遺伝子が挙げられ、さらに好ましい遺伝子としては、後述の表３５に示す５６の遺伝子が挙げられる。
なお、表１〜１２における「ＩＤ」は、「Ｅｎｔｒｅｚ Ｇｅｎｅ ＩＤ」を意味し、「ＳＩＭ２遺伝子及び該遺伝子と共発現している遺伝子（以下「ＳＩＭ２共発現遺伝子群」とも称する）」並びに「ＦＯＸＥ１遺伝子及び該遺伝子と共発現している遺伝子（以下「ＦＯＸＥ１共発現遺伝子群」とも称する）」の各遺伝子は、ヒト由来であれば典型的には、各Ｅｎｔｒｅｚ Ｇｅｎｅ ＩＤで特定される遺伝子である。しかしながら、遺伝子のＤＮＡ配列は、その変異等により、自然界において（すなわち、非人工的に）変異しうる。したがって、本発明においては、このような天然の変異体も、検出対象となりうる。
本発明の評価方法は、「ＳＩＭ２共発現遺伝子群」から少なくとも１の遺伝子の発現を検出するものであり、１の遺伝子の発現を検出してもよく（例えば、ＳＰＲＲ３の遺伝子発現のみを検出してもよく）、２の遺伝子の発現を検出してもよく、３の遺伝子の発現を検出してもよい（例えば、ＳＰＲＲ３、ＣＥＡＣＡＭ１及びＰＰＬの遺伝子発現を検出してもよい）が、極めて高い精度にて扁平上皮がんに対する化学放射線療法の有効性を評価するという観点から、少なくとも５の遺伝子の発現（例えば、表３４の示す全ての遺伝子の発現）を検出すれば十分ではあるが、少なくとも１０の遺伝子の発現を検出することが好ましく、少なくとも２０の遺伝子の発現を検出することがより好ましく、少なくとも３０の遺伝子の発現を検出することがさらに好ましく、少なくとも５０の遺伝子の発現を検出することがより好ましく、少なくとも１００の遺伝子の発現を検出することがさらに好ましく、ＳＩＭ２共発現遺伝子群の全ての遺伝子の発現を検出することが特に好ましい。また、後述の実施例に示す通り、表３６に示すＳＩＭ２共発現遺伝子の順位は、扁平上皮がんに対する化学放射線療法の有効性の評価における精度向上に寄与する順位である。したがって、本発明の評価方法においては、当該順位に基づいた遺伝子を選択して、その発現を検出することが望ましい。
また、本発明の評価方法においては、より高い精度にて扁平上皮がんに対する化学放射線療法の有効性を評価するという観点から、ＳＩＭ２共発現遺伝子群からの少なくとも１の遺伝子発現の検出に加え、「ＦＯＸＥ１共発現遺伝子群」から少なくとも１の遺伝子の発現を検出してもよい。ＦＯＸＥ１共発現遺伝子群からは１の遺伝子の発現を検出してもよく（例えば、ＬＯＣ３４４８８７の遺伝子発現を検出してもよく）、２の遺伝子の発現を検出してもよく、３の遺伝子の発現を検出してもよい（例えば、ＬＯＣ３４４８８７、 ＮＴＲＫ２及びＴＭＥＭ１１６の遺伝子発現を検出してもよい）が、極めて高い精度にて評価するという観点から、少なくとも５の遺伝子の発現（例えば、表３３に示す全ての遺伝子の発現）を検出すれば良く、少なくとも１０の遺伝子の発現を検出することが好ましく、少なくとも２０の遺伝子の発現を検出することがより好ましく、少なくとも３０の遺伝子の発現を検出することがさらに好ましく、少なくとも５０の遺伝子の発現を検出することがより好ましく、少なくとも１００の遺伝子の発現を検出することがさらに好ましく、ＦＯＸＥ１共発現遺伝子群の全ての遺伝子の発現を検出することが特に好ましい。また、後述の実施例に示す通り、表３５に示すＦＯＸＥ１共発現遺伝子の順位は、扁平上皮がんに対する化学放射線療法の有効性の評価における精度向上に寄与する順位である。したがって、本発明の評価方法においては、当該順位に基づいた遺伝子を選択して、その発現を検出することが望ましい。
なお、後述の実施例において示す通り、後述の発現検出方法及び統計学的解析方法によっては、１つの遺伝子に複数のプローブが設けられる場合や、１つの遺伝子に関し異なるシグナル比の閾値やモデルの重みが設定される場合等がある。かかる場合、上述の本発明の方法において検出する遺伝子の数は、延べ数でもあり得る。
本発明において「遺伝子の発現レベルを検出する」とは、遺伝子の発現の程度を検出することを意味する。また、遺伝子の発現レベルは、絶対量として又は相対量として把握することができる。
また、本発明における相対量は、後述の実施例に示す通り、参照遺伝子の発現量を基準として算出することができる。本発明にかかる「参照遺伝子」は、サンプル（前述の扁平上皮がん試料等）において安定して発現しており、また異なるサンプル間において、その発現量の差が小さい遺伝子であればよく、好ましくは、後述の表１６〜３２に記載の遺伝子であり、より好ましくは、ＳＲＳＦ３、ＴＰＭ３、ＺＮＦ２０７、ＺＮＦ１４３、ＰＵＭ１、ＲＡＢ１Ａ及びＬＯＣ１０１０５９９６１であり、特に好ましくはＳＲＳＦ３である。
さらに、本発明において「遺伝子の発現レベル」とは、遺伝子の転写レベル及び翻訳レベルの双方を含む意である。したがって、本発明における「遺伝子の発現レベルの検出」には、ｍＲＮＡレベル及び蛋白質レベルでの検出の双方が含まれる。
本発明における遺伝子の発現の検出には、公知の手法を用いることができる。ｍＲＮＡレベルを定量的に検出する方法としては、例えば、ＰＣＲ（ＲＴ−ＰＣＲ、リアルタイムＰＣＲ、定量ＰＣＲ）、ＤＮＡマイクロアレイ解析法が挙げられる。また、所謂次世代シークエンシング法においてリード数をカウントすることにより、ｍＲＮＡレベルを定量的に検出することができる。次世代シークエンシング法としては特に制限はないが、合成シークエンシング法（ｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇ−ｂｙ−ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ、例えば、イルミナ社製Ｓｏｌｅｘａゲノムアナライザー又はＨｉｓｅｑ（登録商標）２０００によるシークエンシング）、パイロシークエンシング法（例えば、ロッシュ・ダイアグノステックス（４５４）社製のシークエンサーＧＳＬＸ又はＦＬＸによるシークエンシング（所謂４５４シークエンシング））、リガーゼ反応シークエンシング法（例えば、ライフテクノロジー社製のＳｏｌｉＤ（登録商標）又は５５００ｘｌによるシークエンシング）等が挙げられる。さらに、ｍＲＮＡレベルを定量的に検出する方法としては、ノーザンブロッティング、ｉｎ ｓｉｔｕ ハイブリダイゼーション、ドットブロット、ＲＮａｓｅプロテクションアッセイ法、質量分析法も挙げられる。
また、蛋白質レベルで定量的に検出する方法としては、例えば、ＥＬＩＳＡ法、抗体アレイ、イムノブロッティング、イメージングサイトメトリー、フローサイトメトリー、ラジオイムノアッセイ、免疫沈降法、免疫組織化学的染色法等の抗体を用いて検出する方法（免疫学的手法）や、質量分析法が挙げられる。
なお、上記検出方法の検出対象となる、ｍＲＮＡ、その相補的核酸であるｃＤＮＡ若しくはｃＲＮＡ、又はタンパク質は、当業者であれば、前記試料の種類及び状態等を考慮し、それに適した公知の手法を選択して調製することが可能である。
本発明の評価方法においては、このようにして検出された遺伝子の発現と、同遺伝子の基準発現レベルとを比較する。かかる比較は、当業者であれば、上記発現検出方法に合った統計学的解析方法を適宜選択して行うことができる。統計学的解析方法としては、例えば、ｔ検定、分散分析（ＡＮＯＶＡ）、クラスカル・ウォリス検定、ウィルコクソン検定、マン・ホイットニー検定、及びオッズ比が挙げられる。また、比較の際には、正規化された又は標準化かつ正規化された発現データを用いることもできる。
また、比較対象である「各遺伝子の基準発現レベル」としては特に制限はなく、当業者であれば上記発現検出方法及び統計学的解析方法に合わせ、それを基準とすることにより扁平上皮がんに対する化学放射線療法の有効性が高い又は低いと判断することのできる、所謂カットオフ値として設定することができる。かかる基準発現レベルは、後述の実施例において示すような、複数の扁平上皮がんにおいて検出された遺伝子発現レベルの各遺伝子毎の平均値であってもよい。また扁平上皮がんに対する化学放射線療法の有効性の高い患者の集団と、該有効性の低い患者の集団とにおいて、検出された各遺伝子の発現レベルを比較することにより決定される値であってもよい。また、非がん部や細胞株等の遺伝子発現量を基準にＣＲＴの有効性の高い患者と該有効性の低い患者の集団において設定される定値であってもよい。また、ＳＩＭ２共発現遺伝子群から選択される少なくとも１の遺伝子の基準発現レベルとしては、扁平上皮がんに対する化学放射線療法の有効性が低いことが事前に判明している患者から分離された扁平上皮がん試料における各遺伝子の発現レベルを用いることもできる。一方、ＦＯＸＥ１共発現遺伝子群から選択される少なくとも１の遺伝子の基準発現レベルとしては、扁平上皮がんに対する化学放射線療法の有効性が高いことが事前に判明している患者から分離された扁平上皮がん試料における各遺伝子の発現レベルを用いることもできる。
そして、このような比較の結果、前記被検体におけるＳＩＭ２共発現遺伝子群から選択される少なくとも１の遺伝子の発現レベルが各基準発現レベルよりも高い場合、前記被検体における扁平上皮がんに対する化学放射線療法の有効性は高いと判定することができる。ここで「各基準発現レベルよりも高い」とは、当業者であれば上記統計学的解析方法に基づき適宜判断することができる。例えば、後述の実施例において示すように、検出された遺伝子の発現レベルと対応する基準発現レベルより高く、ｔ検定においてその差が有意と認められること（Ｐ＜０．０５）が挙げられる。また、検出された遺伝子の発現レベルが対応する基準発現レベルの２倍以上であることも挙げられる。
また、本発明の評価方法においては、より高い精度にて扁平上皮がんに対する化学放射線療法の有効性を評価するという観点から、前記ＳＩＭ２共発現遺伝子群の発現レベルに基づく判断に加え、ＦＯＸＥ１共発現遺伝子群の発現レベルに基づく判断を行うことが好ましい。すなわち、ＳＩＭ２共発現遺伝子群から選択される少なくとも１の遺伝子の発現レベルが各基準発現レベルよりも高く、かつ前記被検体におけるＦＯＸＥ１共発現遺伝子群から選択される少なくとも１の遺伝子の発現レベルが各基準発現レベルよりも低い場合、前記被検体における扁平上皮がんに対する化学放射線療法の有効性は高いと判定することが好ましい。ここで「各基準発現レベルよりも低い」とは、当業者であれば上記統計学的解析方法に基づき適宜判断することができる。例えば、後述の実施例において示すように、検出された遺伝子の発現レベルと対応する基準発現レベルよりも低く、ｔ検定においてその差が有意と認められること（Ｐ＜０．０５）が挙げられる。また、検出された遺伝子の発現レベルが対応する基準発現レベルの２分の１以下であることも挙げられる。
以上の通り、本発明の扁平上皮がんに対する化学放射線療法の有効性を評価するための方法の好適な実施形態について説明したが、本発明の評価方法は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上述の通り、網羅的遺伝子発現プロファイルに基づく教師なしクラスター解析により、得られた予後不良なサブタイプにおいて、ＦＯＸＥ１遺伝子及び該遺伝子と共発現している遺伝子が高発現していることが明らかになったことに基づき、本発明は、下記工程（ａ）〜（ｃ）を含む、扁平上皮がんに対する化学放射線療法の有効性を評価するための方法をも提供し得る。
（ａ）被検体から分離された扁平上皮がん試料について、ＦＯＸＥ１遺伝子及び該遺伝子と共発現している遺伝子から選択される少なくとも１の遺伝子の発現レベルを検出する工程、
（ｂ）工程（ａ）で検出した発現レベルを各遺伝子の基準発現レベルと比較する工程、
（ｃ）工程（ｂ）における比較の結果、前記被検体における発現レベルが各基準発現レベルよりも低い場合、前記被検体における扁平上皮がんに対する化学放射線療法の有効性は高いと判定する工程。
また、以上の通り、本発明によれば、扁平上皮がんに対する化学放射線療法の有効性を精度よく評価することができる。そして、かかる評価の結果により、扁平上皮がんの治療方法として化学放射線療法を選択するか、別の治療方法（外科的手術又は内視鏡的手術により扁平上皮がんを除去する治療法、レーザー光照射により扁平上皮がんを除去する治療法等）を選択するかを判断することもできる。
したがって、本発明は、本発明の評価方法により扁平上皮がんに対する化学放射線療法の有効性が高いと判定された被検者に、化学放射線療法を施す工程を含む、扁平上皮がんの治療方法を提供することもできる。また、本発明は、本発明の評価方法により扁平上皮がんに対する化学放射線療法の有効性が高いと判定されなかった被検者に、外科的手術若しくは内視鏡的手術により扁平上皮がんを除去する治療法、又はレーザー光照射により扁平上皮がんを除去する治療法を施す工程を含む、扁平上皮がんの治療方法を提供することもできる。
また、被検体における扁平上皮がんに対する化学放射線療法の有効性の評価は、通常、医師（医師の指示を受けた者も含む、以下同じ）によって行われるが、本発明の方法によって得られる、上述の遺伝子発現レベル等に関するデータは、医師による治療法の選択も含めた診断に役立つものである。よって、本発明の方法は、医師による診断に役立つデータを収集し、提示する方法とも表現しうる。
＜扁平上皮がんに対する化学放射線療法の有効性を評価するための薬剤＞
上述の通り、本発明の評価方法においては、ＳＩＭ２共発現遺伝子群等の発現レベルをｍＲＮＡ（転写産物）レベル又は蛋白質（翻訳産物）レベルにて検出することにより、扁平上皮がんに対する化学放射線療法の有効性を評価することができる。したがって、本発明は、上述の評価方法により、扁平上皮がんに対する化学放射線療法の有効性を評価するための薬剤であって、下記（ａ）〜（ｄ）から選択される少なくとも１の化合物を含む薬剤を提供する。
（ａ）ＳＩＭ２遺伝子及び該遺伝子と共発現している遺伝子から選択される少なくとも１の遺伝子の転写産物又はその相補的核酸にハイブリダイズする、少なくとも１５ヌクレオチドの鎖長を有するオリゴヌクレオド、
（ｂ）ＦＯＸＥ１遺伝子及び該遺伝子と共発現している遺伝子から選択される少なくとも１の遺伝子の転写産物又はその相補的核酸にハイブリダイズする、少なくとも１５ヌクレオチドの鎖長を有するオリゴヌクレオド、
（ｃ）ＳＩＭ２遺伝子及び該遺伝子と共発現している遺伝子から選択される少なくとも１の遺伝子の翻訳産物に結合する抗体、
（ｄ）ＦＯＸＥ１遺伝子及び該遺伝子と共発現している遺伝子から選択される少なくとも１の遺伝子の翻訳産物に結合する抗体。
本発明の薬剤に含まれるオリゴヌクレオドは、上記ｍＲＮＡ（転写産物）レベルでの検出方法に合わせ、プライマーの態様であってもよく、プローブの態様であってもよい。
本発明の薬剤に含まれるプライマーは、ＳＩＭ２共発現遺伝子群及びＦＯＸＥ１共発現遺伝子群から選択される少なくとも１の遺伝子（以下「予後関連遺伝子」とも称する）の転写産物（ｍＲＮＡ）又はその相補的核酸（ｃＤＮＡ、ｃＲＮＡ）にハイブリダイズし、該転写産物等の増幅及び検出を可能とする限り特に限定されない。プライマーは、ＤＮＡのみであってもよく、またその一部又は全部において、架橋化核酸等の人工核酸（修飾核酸）によって置換されているものであってもよい。また、プライマーのサイズは、少なくとも約１５ヌクレオチド長以上あればよく、好ましくは１５〜１００ヌクレオチド長、より好ましくは１８〜５０ヌクレオチド長、さらに好ましくは２０〜４０ヌクレオチド長である。また、上記検出方法の種類に応じて必要とされるプライマー数が異なるため、本発明の薬剤に含まれるプライマー数は特に限定されないが、本発明の薬剤は、１の予後関連遺伝子に対して２以上のプライマーを含んでもよい。また、このようなプライマーは、上記検出方法に合わせ、当業者であれば公知の方法により設計し、作製することができる。
本発明の薬剤に含まれるプローブは、予後関連遺伝子の転写産物又はその相補的核酸にハイブリダイズし、該転写産物等の検出を可能とする限り特に限定されない。プローブはＤＮＡ、ＲＮＡ、人工核酸又はそれらのキメラ分子等であり得る。プローブは、１本鎖又は２本鎖のいずれでもよい。プローブのサイズは、少なくとも約１５ヌクレオチド長以上あればよく、好ましくは１５〜１０００ヌクレオチド長、より好ましくは２０〜５００ヌクレオチド長、さらに好ましくは３０〜３００ヌクレオチド長である。このようなプローブは、当業者であれば公知の方法により作製することができる。また、プローブは、マイクロアレイのように、基板上に固定された形態で提供されてもよい。
本発明の薬剤に含まれる抗体は、予後関連遺伝子の翻訳産物に特異的に結合し得る限り特に限定されない。例えば、該翻訳産物に対する抗体は、ポリクローナル抗体、モノクローナル抗体のいずれでもよく、また抗体の機能的断片（Ｆａｂ、Ｆａｂ’、ｓｃＦｖ等）であってもよい。このような抗体は、当業者であれば公知の方法により作製することができる。また、抗体は、ＥＬＩＳＡ法や抗体アレイ等に用いるべく、プレート等の基板上に固定された形態で提供されてもよい。
また、本発明の薬剤に含まれるオリゴヌクレオチド又は抗体は、上記検出方法に合わせ、標識用物質で標識されていてもよい。標識用物質としては、例えば、ＦＩＴＣ、ＦＡＭ、ＤＥＡＣ、Ｒ６Ｇ、ＴｅｘＲｅｄ、Ｃｙ５等の蛍光物質、β−Ｄ−グルコシダ―ゼ、ルシフェラーゼ、ＨＲＰ等の酵素、３Ｈ、１４Ｃ、３２Ｐ、３５Ｓ、１２３Ｉ等の放射性同位体、ビオチン、ストレプトアビジン等の親和性物質、ルミノール、ルシフェリン、ルシゲニン等の発光物質が挙げられる。
また、本発明の薬剤は、前記オリゴヌクレオチド又は抗体の他、組成物として許容される他の成分を含むことができる。このような他の成分としては、例えば、担体、賦形剤、崩壊剤、緩衝剤、乳化剤、懸濁剤、安定剤、保存剤、防腐剤、生理食塩、二次抗体等が挙げられる。
また、上記本発明の薬剤の他、標識の検出に必要な基質、陽性対照や陰性対照、あるいは試料の希釈や洗浄に用いる緩衝液等を組み合わせることができ、扁平上皮がんに対する化学放射線療法の有効性を評価するためのキットとすることもできる。さらに、かかるキットには、当該キットの使用説明書を含めることができる。
以下、実施例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
〔１〕網羅的遺伝子発現プロファイルに基づく教師なしクラスター解析によるサブタイプの同定
扁平上皮がんに対する化学放射線療法の有効性を評価する方法を開発するため、網羅的遺伝子発現プロファイルに基づく教師なしクラスター解析により、扁平上皮がんの化学放射線療法による治療の予後に相関したサブタイプの同定を行った。
すなわち先ず、病期ＩＩ−ＩＩＩ期の局所進行食道扁平上皮がんの患者２７４例の治療前の生検組織からｔｏｔａｌ ＲＮＡを抽出し、Ａｆｆｙｍｅｔｒｉｘ社の推奨する方法に従ってＧｅｎｅＣｈｉｐ（登録商標） Ｈｕｍａｎ Ｇｅｎｏｍｅ Ｕ１３３ Ｐｌｕｓ ２．０ Ａｒｒａｙによる網羅的遺伝子発現プロファイルを得た。遺伝子発現プロファイルは、サブタイピング用１０７症例セット（セット−１）と、バリデーション用の１６７症例セット（セット−２）とに分け、スタンフォード大学から提供されているフリーソフトＣｌｕｓｔｅｒ ３．０及びＪａｖａ ＴｒｅｅＶｉｅｗを用いて２次元クラスター解析（遺伝子プローブクラスターと症例クラスターの２次元系統樹を作成する方法）を行った。セット−１において、全ての症例で検出限界以下となる遺伝子プローブ（１つの遺伝子に複数のプローブが合成、搭載されている場合がある）、及び、症例間でシグナルの変動がない遺伝子プローブを除くことで２０５４遺伝子プローブを選び、臨床病理情報を入れない教師無しクラスター解析を行った。次に、得られた遺伝子プローブクラスターと症例クラスターの２次元系統樹のうち、遺伝子プローブクラスターを上位から７種のセットに分割した。７遺伝子プローブセットについて、症例セット−１、−２の遺伝子発現データにて個別にクラスター解析を行い、両セットで再現性良く遺伝子プローブセット全体のシグナル値が高発現を示す５種の症例クラスター、サブタイプ−１ａ、−２ｂ、−３ｂ、−５、−７を同定した。各サブタイプにおいて、サブタイプとその他のサンプルの生存曲線と５年生存率を全２７４例中の化学放射線療法（ｃｈｅｍｏｒａｄｉｏｔｈｅｒａｐｙ，ＣＲＴ）１２１例（セット−１＝３４例、セット−２＝８７例）を用いて比較し、再現性良く予後良好なサブタイプ−７と予後不良なサブタイプ−５を同定した（図１ 参照）。
〔２〕化学放射線療法への感受性と、非感受性サブタイプの再分類
Ａｇｉｌｅｎｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社の遺伝子発現解析アレイのデータマイニングソフトＧｅｎｅＳｐｒｉｎｇを用い、生物学的な意義を持ってＣＲＴ感受性サブタイプ−７と非感受性サブタイプ−５を分類できる遺伝子セットの選抜と、それら遺伝子を用いた再分類を、以下のＡ）〜Ｃ）の手順で行った。
Ａ） 〔１〕で同定したサブタイプ−７と−５それぞれについて、サブタイプとその他のサンプルの間で遺伝子発現シグナル値のｔ検定（Ｐ＜０．０５）と平均値の比較（２倍以上）をセット−１で行い、サブタイプで有意に高発現している遺伝子を選抜した。
Ｂ） Ａ）で選抜した遺伝子の組成から、サブタイプ−７においては転写因子ＳＩＭ２による分化誘導経路の活性化を、サブタイプ−５においてはＦＯＸＥ１による放射線、薬剤抵抗性経路の活性化をそれぞれ予測した。次に、ＳＩＭ２、ＦＯＸＥ１と共発現している遺伝子を、セット−１におけるサンプル間の発現パターンの相関をピアソンの積率相関係数で評価（０．４以上）することで選抜した。選抜した遺伝子セットの組成より予測した２サブタイプで活性化されている分子経路の妥当性を確認した。
Ｃ）各サブタイプで、Ａ）とＢ）に共通な遺伝子を選抜し、サブタイプ−７を分類するための１９１遺伝子セット（表１〜７）とサブタイプ−５を分類するための１２１遺伝子セット（表８〜１２）を決定した。これら遺伝子セットを用いたクラスタリング解析によりセット−１と−２で各サブタイプの再分類とサブタイプに分類されたサンプル群とそれ以外のサンプル群の生存曲線の比較により、再現性良くＣＲＴ感受性サブタイプ−７と非感受性サブタイプ−５が分類されることが明らかになった（図２ 参照）。
〔３〕純サブタイプ−７と−５の同定法
サブタイプ−７と−５に分類後、両方のサブタイプに属する一部のサンプルは、どちらのサブタイプにも属さないこととし、純サブタイプ−７、純サブタイプ−５、及び、その他に分類した（図３ 参照）。
〔４〕純サブタイプ−７と−５のＣＲＴと外科的切除治療の成績比較
〔３〕で分類された純サブタイプ−７、純サブタイプ−５、及び、それ以外について、ＣＲＴ治療２ヵ月後の完全寛解率、生存曲線、及び５年生存率を比較した（表１５、図４ 参照）。さらに外科的切除（手術）施行６５例についても同様にサブタイプ分類を行い、生存曲線と５年生存率を比較した（図４ 参照）。
〔５〕ＣＲＴ感受性サブタイプ−７を規定するＳＩＭ２遺伝子の分化誘導活性の評価
ＳＩＭ２遺伝子の分化誘導活性を評価するため、理化学研究所ＢＲＣ又はＪＣＲＢから入手した食道扁平上皮がん由来細胞株ＫＹＳＥ５１０、ＴＥ８へ、Ｌｉｐｏｆｅｃｔａｍｉｎ（登録商標） ２０００（Ｉｎｖｉｔｒｏｇｅｎ社）を用い、ｐＣＭＶ−ＡＣ−ＧＦＰプラスミドベクターに連結されたＳＩＭ２遺伝子ｃＤＮＡを一過的に導入した。対照群として、ｐＣＭＶ−ｎｅｏプラスミドベクターを一過的に導入した。通常培地（ＲＰＭＩ１６４０又はＤＭＥＭ、１０％ＦＢＳ）で１日間培養した後に、ＮａｎｏＣｕｌｔｕｒｅ（登録商標） Ｐｌａｔｅ （ＳＣＩＶＡＸ社）に播種し、通常培地で３日間培養した。ｔｏｔａｌ ＲＮＡを抽出し定量的ＲＴ−ＰＣＲ法にて遺伝子の発現量を測定した。ｃＤＮＡは、ＳｕｐｅｒＳｃｒｉｐｔ（登録商標） ＩＩＩ Ｆｉｒｓｔ−Ｓｔｒａｎｄ Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ＲＴ−ＰＣＲ （Ｉｎｖｉｔｒｏｇｅｎ社）に従い作製した。希釈したｃＤＮＡは、ｉＱＴＭ ＳＹＢＥＲ（登録商標） Ｇｒｅｅｎ Ｓｕｐｅｒｍｉｘ（ＢＩＯ−ＲＡＤ社）、プライマー及びヌクレアーゼフリー水と混合し、ＭｙｉＱ（登録商標）（ＢＩＯ−ＲＡＤ社）により定量した。表１３にプライマーの塩基配列を示す。その結果は図５に示した。
理化学研究所ＢＲＣから入手したＴＥ８、ＪＣＲＢ細胞バンクから入手したＫＹＳＥ５１０、及びＴ．Ｔｎに、ＳＩＭ２遺伝子を導入し、４００μｇ／ｍｌのＧ−４１８を含む培地で約２週間培養した。Ｇ４１８耐性コロニーを単離培養し、ＲＴ−ＰＣＲ法によってＳＩＭ２遺伝子の発現を確認し、ＳＩＭ２遺伝子安定発現株を樹立した。ＧＦＰ発現プラスミドベクターのみを導入した細胞株を対照細胞株とした。ｔｏｔａｌ ＲＮＡを抽出し、ＳＩＭ２遺伝子安定発現株における分化誘導活性を評価するため、ＮａｎｏＣｕｌｔｕｒｅ（登録商標） ＰｌａｔｅにＳＩＭ２遺伝子安定発現株を播種した後、通常培地で３日間培養した。ｔｏｔａｌ ＲＮＡを抽出し、ＲＴ−ＰＣＲ法を行った。ｃＤＮＡは、ＳｕｐｅｒＳｃｒｉｐｔ（登録商標） ＩＩＩ Ｆｉｒｓｔ−Ｓｔｒａｎｄ Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ＲＴ−ＰＣＲで合成し、希釈したｃＤＮＡ をＡｃｃｕＰｒｉｍｅ（登録商標） Ｔａｑ ＤＮＡ Ｐｏｌｙｍｅｒａｓｅ Ｓｙｓｔｅｍ（Ｉｎｖｉｔｒｏｇｅｎ）、プライマー及びヌクレアーゼフリー水と混合し、ＧｅｎｅＡｍｐ（登録商標） ＰＣＲ Ｓｙｓｔｅｍ ９７００（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｂｉｏｓｙｓｔｅｍ社）により増幅し、アガロースゲル電気泳動により、比較定量した。表１４にプライマーの塩基配列を示す。その結果は図５に示した。
〔６〕２次元培養によるＳＩＭ２遺伝子安定発現株の抗がん剤感受性の評価
ＳＩＭ２遺伝子安定発現株のシスプラチン（ＣＤＤＰ）、５−フルオロウラシル（５ＦＵ）、ドセタキセル（ＤＴＸ）への感受性を評価するため、抗がん剤感受性試験を行った。６穴プレートにＳＩＭ２遺伝子安定発現株を播種し、通常培地にて１日間培養した後に、ＣＤＤＰ（２μＭ、５μＭ、１０μＭ）、５ＦＵ（１０μＭ）、ＤＴＸ（１ｎＭ）添加培地又は通常培地で３日間培養した。薬物処置終了後、０．２５％トリプシン／ＥＤＴＡを用いて細胞を回収し、トリパンブルー染色後、生細胞数を計測した。その結果は図６に示した。
〔７〕３次元培養によるＳＩＭ２遺伝子安定発現株のシスプラチン感受性の評価
ＳＩＭ２遺伝子安定発現株のＣＤＤＰの長期投与への感受性を評価するため、３次元培養を用いた抗がん剤感受性試験を行った。３．５ｃｍ ＮａｎｏＣｕｌｔｕｒｅ（登録商標） ＰｌａｔｅにＳＩＭ２遺伝子安定発現株を播種し、通常培地にて１日間培養した後に、ＣＤＤＰ（５ｘ１０−６Ｍ）を含む培地へ交換した。ＣＤＤＰ（５ｘ１０−６Ｍ）を含む培地を２日おきに交換しつつ、１４日間培養した。薬物処置終了後、Ｓｐｈｅｒｏｉｄ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ Ｓｏｌｕｔｉｏｎ（ＳＣＩＶＡＸ社）を用いて細胞を回収し、トリパンブルー染色後、生細胞数を計測した。その結果は図７に示した。
〔８〕２次元培養によるＳＩＭ２遺伝子安定発現株のγ線感受性の評価
ＳＩＭ２遺伝子安定発現株の放射線への感受性を評価するため、γ線感受性試験を行った。６穴プレートにＳＩＭ２遺伝子安定発現株を播種し、通常培地にて１日間培養した後に、γ線照射（０Ｇｙ、１Ｇｙ、５Ｇｙ、１０Ｇｙ）を行った。その後７日間培養し、０．２５％トリプシン／ＥＤＴＡを用いて細胞を回収し、トリパンブルー染色後、生細胞数を計測し、ＩＣ５０を計算した。その結果は図８に示した。
以上の方法に基づき、得られた結果を以下に示す。
〔１〕網羅的遺伝子発現プロファイルに基づく教師なしクラスター解析によるサブタイプの同定
症例セット−１で選抜した２０５４遺伝子プローブセットで教師なしクラスター解析を行い、遺伝子系統樹を７種に分け、症例セット−２での再現性を確認したところ、７種の遺伝子プローブクラスターのうち、セット−２でも再現されたものは５種の遺伝子プローブクラスターであった。図１に示すように、これら５種の遺伝子プローブセットを高発現する症例クラスター（サブタイプ）のうち、サブタイプ−７はＣＲＴでの５年生存率がセット−１で６４％、セット−２で７５％と感受性を示した。一方、サブタイプ−５はＣＲＴでの５年生存率がセット−１で１１％、セット−２で２８％と非感受性であった。
〔２〕化学放射線療法への感受性サブタイプと非感受性サブタイプとの再分類
セット−１においてＣＲＴ感受性サブタイプ−７とその他を比べて、ｔ−検定でｐ＜０．０５の条件と平均発現強度が２倍以上の条件を満たす遺伝子プローブを選抜した結果、５９９種であった。その中に含まれるキーとなる転写因子、すなわちこれらの遺伝子の発現を支配している転写因子を症例ごとの発現量の相関解析によって探索したところＳＩＭ２を見出した。ＳＩＭ２の発現と相関して発現する遺伝子は上記統計学的に選抜した５９９遺伝子プローブのうち２５６遺伝子プローブであった。同様に非感受性サブタイプ−５で特異的に発現する５２５遺伝子プローブのうち１６３遺伝子プローブと相関する転写因子ＦＯＸＥ１を同定した。次に、各２５６遺伝子プローブと１６３遺伝子プローブの数値データを使い、セット−１とセット−２でクラスター解析を行い、ＣＲＴ感受性サブタイプ−７と非感受性サブタイプ−５を再分類し、生存曲線を描き、５年生存率を調べた結果を図２に示した。図２に示した通り、サブタイプ−７は５年生存率がセット−１で６７％、セット−２で７０％と成績が良かった。一方、サブタイプ−５はＣＲＴでの５年生存率がセット−１で１１％、セット−２で３２％と不良であった。ＣＲＴ感受性サブタイプ−７を規定する２５６遺伝子プローブを重複のない１９１種の遺伝子名として整理し、上述の表１〜７に示した。このＣＲＴ感受性サブタイプ−７を規定する１９１遺伝子には、食道扁平上皮の分化層で発現する遺伝子（分化マーカー）が多く含まれていた。一方、非感受性サブタイプ−５を規定する１６３遺伝子プローブは上述の表８〜１２に１２１遺伝子として示した。これらの遺伝子には未分化な基底細胞マーカー等が多く含まれていた。したがって、ＳＩＭ２は食道がんの分化を誘導し、ＦＯＸＥ１は分化を抑制することによって化学放射線抵抗性の獲得に寄与していることが示された。
〔３〕純サブタイプ−７と−５の同定
図３に示したように、セット−１の１０７症例中、サブタイプ−７に分類されるのは３０例、サブタイプ−５に分類されるのは２９例であった。重複は６例あったので、純サブタイプ−７は２４例、純サブタイプ−５に分類されるのは２３例であった。これら２種のサブタイプ以外の症例は６０例であった。同様に、セット−２の１６７症例中、純サブタイプ−７は３４例、純サブタイプ−５に分類されるのは４８例であった。それ以外の症例は８５例であった。
〔４〕純サブタイプ−７と−５におけるＣＲＴと外科的切除治療との成績比較
〔３〕で分類された純サブタイプ−７、純サブタイプ−５、及びそれ以外の症例について、ＣＲＴ治療２ヵ月後の完全寛解（ＣＲ，ｃｏｍｐｌｅｔｅ ｒｅｓｐｏｎｓｅ）率を、表１５に示した。なお、表１５中、「ＳＴ」は「サブタイプ」を示し、「ＣＲ」は「完全寛解」を示し、「ｎｏｎ ＣＲ」は「非寛解」を示す。表１５に示した通り、ＣＲＴ施行１２１例の完全寛解率が４７％であるのに対し、純サブタイプ−７はセット−１で１００％、セット−２で５９％と再現性良く良好で全体では７１％であった。一方、純サブタイプ−５は、セット−１で１８％、セット−２で２４％と再現性良く不良で全体では２３％であった。
図４にＣＲＴ施行１２１例における純サブタイプ−７、純サブタイプ−５、及びそれ以外の症例の生存曲線、５年生存率を比較したデータを示した（左上：セット−１、右上：セット−２、左下：セット−１＆−２）。また、全２７４例中の手術６５例についても同様にサブタイプ分類を行い、生存曲線と５年生存率を比較した（右下：手術例）。ＣＲＴ施行１２１例における５年生存率４４％に対して純サブタイプ−７はセット−１で８６％、セット−２で７０％と再現性良く高く全体（セット−１＆−２）では７４％であった。一方サブタイプ−５の５年生存率は、セット−１で１５％、セット−２で２７％と再現性良く低く、全体（セット−１＆−２）では２４％であった。手術例においては、全６５例おける５年生存率５９％に対して純サブタイプ−７、純サブタイプ−５、及び、それ以外はそれぞれ６２％、６１％、５７％と有意な差は認められなかった。したがって、サブタイプ−５とサブタイプ−７またはこのサブタイプ分類法は、外科的切除治療の予後の予知、予後因子ではなく、ＣＲＴの治療成績を予知するのに特化して有効であることが明らかになった。
〔５〕ＣＲＴ感受性サブタイプ−７を規定するＳＩＭ２遺伝子の分化誘導活性の評価
図５の左に、食道扁平上皮がん細胞株ＫＹＳＥ５１０とＴＥ８にＳＩＭ２遺伝子ｃＤＮＡを導入後、３日目、５日目において、未分化基底細胞マーカーであるＰＤＰＮと分化マーカーＳＰＲＲ１Ａの発現を調べた定量的ＲＴ−ＰＣＲのデータを示した。ＳＩＭ２遺伝子を導入後３日目で分化マーカーＳＰＲＲ１Ａが上昇し、未分化基底細胞マーカーＰＤＰＮの発現が下降した。この結果から、ＳＩＭ２が未分化基底細胞の分化を誘導できることが明らかになった。
図５の右に、食道扁平上皮がん細胞株ＫＹＳＥ５１０、ＴＥ８、及びＴ．ＴｎのＳＩＭ２安定発現細胞株（ＫＹＳＥ５１０−ＳＩＭ２−２７，−３７、ＴＥ８−ＳＩＭ２−２，−３、Ｔ．Ｔｎ−ＳＩＭ２−９，−２３）と対照ベクター導入株（ＫＹＳＥ５１０−Ｍｏｃｋ、ＴＥ８−Ｍｏｃｋ、Ｔ．Ｔｎ−Ｍｏｃｋ）を３次元培養し、ＳＩＭ２、分化マーカー（ＣＥＡ，ＦＬＧ，ＫＲＴ１，ＳＰＲＲ１Ａ，ＭＵＣ４）、及び未分化マーカー（ＶＩＭ，ＰＤＰＮ，ＮＧＦＲ）の発現を調べたＲＴ−ＰＣＲで調べたデータを示した。対照細胞に比べＳＩＭ２安定発現細胞では分化マーカーの発現が高く、未分化マーカーの発現が低くなっていた。このデータから、前述（図５の左）の一過性ＳＩＭ２遺伝子発現誘導のデータと同様に、ＳＩＭ２が未分化基底細胞の分化を誘導できることが確認された。
〔６〕２次元培養によるＳＩＭ２遺伝子安定発現株の抗がん剤感受性の評価
図６に示した通り、ＳＩＭ２安定発現株（ＫＹＳＥ５１０−ＳＩＭ２−２７，−３７、ＴＥ８−ＳＩＭ２−２，−３、Ｔ．Ｔｎ−ＳＩＭ２−９，−２３）では、対照ベクター導入株（ＫＹＳＥ５１０−Ｍｏｃｋ、ＴＥ８−Ｍｏｃｋ、Ｔ．Ｔｎ−Ｍｏｃｋ）と比較して、シスプラチン（ＣＤＤＰ）、５−フルオロウラシル（５ＦＵ）、ドセタキセル（ＤＴＸ）に対する感受性が上昇していることが明らかになった。すなわち、いずれのＳＩＭ２安定発現株では、通常のプレート２次元培養にて、３種の抗がん剤をＩＣ５０近傍の濃度で添加したところ、３日後の生細胞数が有為（＊：ｐ＜０．０５）に減っていた。
〔７〕３次元培養によるＳＩＭ２遺伝子安定発現株のシスプラチン感受性の評価
通常の２次元培養で、ＩＣ５０近傍の濃度では、５日間以上の長期観察では細胞が飽和するため、３日間での効果を調べた。そのため、図６において示したＣＤＤＰの効果は有為ではあったが小さかった。そこで、ＣＤＤＰに関しては３次元培養にて１４日間の長期観察を行った。図７（左に生細胞数、右に細胞集塊）に示したように、ＳＩＭ２安定発現株（Ｔ．Ｔｎ−ＳＩＭ２−９，−２３）では、対照ベクター導入株（Ｔ．Ｔｎ−Ｍｏｃｋ）と比較して、ＣＤＤＰに対する感受性が著しく上昇していた。
〔８〕２次元培養によるＳＩＭ２遺伝子安定発現株のγ線感受性の評価
図８に示した通り、ＳＩＭ２安定発現株（ＴＥ８−ＳＩＭ２−２，−３、Ｔ．Ｔｎ−ＳＩＭ２−９，−２３）では、対照ベクター導入株（ＴＥ８−Ｍｏｃｋ、Ｔ．Ｔｎ−Ｍｏｃｋ）と比較して、γ線に対する感受性が上昇することが明らかになった。なお、ＫＹＳＥ５１０は親株、対照ベクター導入株（ＫＹＳＥ５１０−Ｍｏｃｋ）共に、γ線に高感受性のため評価から除外した。
〔９〕他国の食道扁平上皮がん、頭頚部扁平上皮がんでのサブタイプ−５、−７の存在確認
ＥＭＢＬ−ＥＢＩのＡｒｒａｙＥｘｐｒｅｓｓデータベースからアクセス番号Ｅ−ＧＥＤＯ−２３４００の中国の食道扁平上皮がん５３例とアクセス番号Ｅ−ＭＴＡＢ−１３２８のフランスの頭頚部扁平上皮がん８９例のマイクロアレイデータとを、上記〔１〕−〔２〕と同様の方法でクラスター解析を行った。その結果、図には示さないが、他国の食道扁平上皮がんにおいても、さらには食道扁平上皮がんではない扁平上皮がん（頭頚部扁平上皮がん）においても、サブタイプ−５、−７の存在を確認することができた。
〔１０〕網羅的遺伝子発現プロファイルに基づく発現変動の少ない参照遺伝子の同定
上述の通り、ＳＩＭ２共発現遺伝子群の遺伝子の発現レベルを指標とすることにより、扁平上皮がんに対する化学放射線療法の有効性を評価することができる。さらに、ＦＯＸＥ１共発現遺伝子群の遺伝子の発現レベルも指標とすることにより、より精度高く前記有効性を評価することができる。また、このような遺伝子群の発現レベルを網羅的に解析する上で、本実施例においても用いているＤＮＡマイクロアレイによる解析は有用である。
ＤＮＡマイクロアレイ解析法等の網羅的な解析においては、サンプル間で遺伝子の総発現量はほぼ同じであるという前提に基づき、当該サンプル間の遺伝子発現レベルを比較すること（グローバルノーマライゼーション）ができる。
しかしながら、遺伝子解析数に限りのあるＰＣＲ等による解析においては、このようなグローバルノーマライゼーションを用いることはできない。そのため、サンプル間で発現変動の少ない遺伝子（参照遺伝子）の発現量を基準として、解析対象である遺伝子の発現量をその相対量（発現レベル）に換算した上で、当該サンプル間の遺伝子発現レベルを比較することが行われる。
また、ＰＣＲ等による解析においては、通常、恒常的に発現しており、一般的に発現変動が少ないと言われている、β−アクチンやＧＡＰＤＨ等が参照遺伝子として用いられているが、扁平上皮がんを対象とした場合に、それらが参照遺伝子として適当であるとは限らない。そこで、β−アクチン等よりもより有効な扁平上皮がんにおける参照遺伝子を同定すべく、以下の解析を行った。
上述の〔１〕で得られた、ＧｅｎｅＣｈｉｐ（登録商標） Ｈｕｍａｎ Ｇｅｎｏｍｅ Ｕ１３３ Ｐｌｕｓ ２．０ Ａｒｒａｙによる食道扁平上皮癌患者２７４例の治療前の生検組織からの網羅的遺伝子発現プロファイルに基づき、症例間で発現変動の少ない標準遺伝子の順位付けを行った。発現変動の少ない標準遺伝子の順位付け方法として下記３通りの方法を用いて検討した。
方法１：シグナル値の９５％パーセンタイルと５％パーセンタイルを遺伝子プローブごとに算出し、その差を各遺伝子プローブのシグナル値の中央値（５０％パーセンタイル）で除算する。
方法２：シグナル値の中央絶対偏差を遺伝子プローブごとに算出し、その差を各遺伝子プローブのシグナル値の中央値で除算する。
方法３：シグナル値の標準偏差を遺伝子プローブごとに算出し、その差を各遺伝子プローブのシグナル値の平均値で除算する。
以上３種類の方法で、遺伝子発現変動の大きさを評価した。すなわち、いずれの方法においても、遺伝子発現変動が小さければ算出される数値も小さくなるため、その数値が小さい順に遺伝子プローブを並べて評価した。なお、１つの遺伝子について、複数のプローブが前記Ａｒｒａｙには合成、搭載されている場合があるため、同一遺伝子については、各方法で算出された最も小さな数値を選択し、残りは除外した。このようにして解析した結果のうち、β−アクチンと同等以上に発現変動の少ないものとして評価された遺伝子を、表１６〜３２に示す。表１６〜１９には、前記方法１により同定された計２４３遺伝子を示し、表２０〜２６には、前記方法２により同定された計３７７遺伝子を示し、表２７〜３２には、方法３により同定された計３３０遺伝子を示す。
このようにして得られた、β−アクチンと同等以上の有用な参照遺伝子（コントロール遺伝子）において、いずれの方法においても上位１０の遺伝子に含まれている、ＳＲＳＦ３、ＴＰＭ３、ＺＮＦ２０７、ＺＮＦ１４３、ＰＵＭ１、ＲＡＢ１Ａ及びＬＯＣ１０１０５９９６１は、扁平上皮がんの遺伝子発現レベルを解析する上でより有用な参照遺伝子である。特に、ＳＲＳＦ３遺伝子は、方法１〜３のいずれでも、最上位であり、最も有用な参照遺伝子である。
〔１１〕小数遺伝子セットを用いたサブタイプ分類
上述の通り、ＰＣＲ等による解析においては、解析する遺伝子の数を少数に限定することが望まれる。そこで、少ない遺伝子群を解析対象としても、扁平上皮がんに対する化学放射線療法の有効性を評価できることを確認するため、サブタイプ−５の分類に有用な１６３遺伝子プローブ（表８〜１２ 参照）、また、サブタイプ−７の分類に有用な２５６遺伝子プローブ（表１〜７ 参照）から、さらなる遺伝子プローブの絞り込みを検討した。
具体的には、効率的な遺伝子組み合わせに基づくモデル構築手法の一種であるブースティング（重み付け多数決決定法）を用い、サブタイピング用１０７症例セット（上述のセット−１）により遺伝子を選抜し、バリデーション用の１６７症例セット（上述のセット−２）を用いて評価を行った。また、その際には、［１０］において、方法１〜３のいずれも１位であったＳＲＳＦ３遺伝子を参照遺伝子として用い、各遺伝子プローブのシグナル値をＳＲＳＦ３遺伝子のシグナル値で除算したシグナル比を用いて検討を行った。なお、ブースティングとは、単純な予測モデルを効率的に選択し、適切な重みを定義し、重み付き多数決により組み合わせ判定することで高精度な予測結果を得る手法である。本実施例では、単純な予測モデルとして各遺伝子に基づく深さ１の決定木を構築し、モデル数を１から２０個まで増加させた場合のセット−１、−２のそれぞれの予測誤差をサブタイプごとに算出した。この場合の各遺伝子に基づく深さ１の決定木とは、各遺伝子のシグナル比のある閾値を基準に、２値化したものである。このようにして、モデル数を１から延べ２０個まで増加させた場合のセット−１、−２の予測誤差を各サブタイプ（−５、−７）について示した結果を、図９に示す。
図９に示す通り、解析の対象とする遺伝子数が１であっても、その予測誤差が０．１程度に抑えられており、本発明に係る遺伝子の有用性が確認された。また、学習データであるセット−１についてはモデル数の増加とともに予測誤差が低下したが、評価データであるセット−２については、モデル数５が最小誤差を示した。また、いずれのサブタイプ予測でも同様な傾向が得られ、モデル数５のとき、サブタイプ−５で正答率９５．８％、サブタイプ−７で正答率９８．２％に達した。このことから、セット−１とセット−２で共通の閾値が使用できること、ＳＲＳＦ３遺伝子が参照遺伝子として極めて有用できること、及びわずか５モデルからなる遺伝子セットでも、極めて高い精度にて各サブタイプを予測可能なことが確認できた。なお、各サブタイプに対する５モデルの遺伝子セット、そのシグナル比の閾値、モデルの重みは、表３３及び３４に示した通りである。また、表３３においては、ＬＯＣ３４４８８７が延べ２回選択されているが、これは、シグナル比の閾値やモデルの重みの違いから、同一の遺伝子が重複して選択されている故である。さらに、このときの純サブタイプ−５、−７に関する生存解析は、図１１及び１２に示すように、サブタイプ−５の分類に有用な１６３遺伝子プローブ、また、サブタイプ−７の分類に有用な２５６遺伝子プローブを全て用いた解析に準ずることも確認できた。
〔１２〕リサンプリングによる遺伝子セットの評価、及び順位付け
上記［１１］等における予備的な検討から、多数の有用な小数遺伝子セットが存在することが示唆された。そこで、セット−１の１０７症例のデータから、重複を許して２００症例分を選択するリサンプリングを行い１０００回行った。各リサンプリングで得られた学習用データとしたモデル構築を行い、セット−１と−２を用いて評価を行った。この１０００回のリサンプリングに基づき平均予測誤差を算出し、また、各リサンプリングで選択された５モデルの遺伝子セットで選択された遺伝子を、選択回数で遺伝子の順位付けを行った。遺伝子セットは、サブタイプ−５の分類に有用な１６３遺伝子プローブから、また、サブタイプ−７の分類に有用な２５６遺伝子プローブから選択し、異なる遺伝子プローブが選ばれても同一遺伝子ならば合算した選択回数を算出した。そして、このようにして、１０００回のリサンプリングにおいて、モデル数１〜延べ２０までのセット−１、−２における予測誤差の平均値を算出した。得られた結果を、図１３及び１４に示す。
図１３及び１４に示した結果から明らかな通り、５モデルの遺伝子セットで、セット−２の予測の正答率が最大になり、より具体的には、サブタイプ−５で平均正答率９４．４％、サブタイプ−７で正答率９７．６％に達することが確認された。
また、１０００回のリサンプリングの５モデルに含まれる遺伝子を集計したところ、上位に選択される遺伝子には偏りがあり、サブタイプ−５においては５６遺伝子（表３５ 参照）が選抜され、またサブタイプ−７では６９遺伝子（表３６ 参照）が選抜された。
したがって、サブタイプ−５の分類に有用な１６３遺伝子（表８〜１２ 参照）及びサブタイプ−７の分類に有用な２５６遺伝子（表１〜７ 参照）において、表３５及び３６の遺伝子が特に、扁平上皮がんに対する化学放射線療法の有効性を評価する上で有用な遺伝子であることが確認された。
以上説明したように、本発明によれば、ＳＩＭ２共発現遺伝子群から選択される少なくとも１の遺伝子の発現レベルを指標とすることにより、扁平上皮がんに対する化学放射線療法の有効性を評価することができる。さらに、ＦＯＸＥ１共発現遺伝子群から選択される少なくとも１の遺伝子の発現レベルも指標とすることにより、より精度高く前記有効性を評価することができる。
したがって、本発明の評価方法及び該方法に用いられる薬剤は、扁平上皮がんの治療方針を決定する上で極めて有効である。
配列番号：１〜２０
＜２２３＞ 人工的に合成されたプライマーの配列

Claims (3)

  1. 扁平上皮がんに対する化学放射線療法の有効性を評価するための方法であって、下記工程（ａ）〜（ｃ）を含む方法
    （ａ）被検体から分離された扁平上皮がん試料について、ＳＩＭ２遺伝子及び該遺伝子と共発現している遺伝子から選択される少なくとも１の遺伝子の発現レベルを検出する工程、
    （ｂ）工程（ａ）で検出した発現レベルを各遺伝子の基準発現レベルと比較する工程、
    （ｃ）工程（ｂ）における比較の結果、前記被検体における発現レベルが各基準発現レベルよりも高い場合、前記被検体における扁平上皮がんに対する化学放射線療法の有効性は高いと判定する工程。
  2. 扁平上皮がんに対する化学放射線療法の有効性を評価するための方法であって、下記工程（ａ）〜（ｃ）を含む方法
    （ａ）被検体から分離された扁平上皮がん試料について、ＳＩＭ２遺伝子及び該遺伝子と共発現している遺伝子から選択される少なくとも１の遺伝子の発現レベル、並びに、ＦＯＸＥ１遺伝子及び該遺伝子と共発現している遺伝子から選択される少なくとも１の遺伝子の発現レベルを検出する工程、
    （ｂ）工程（ａ）で検出した発現レベルを各遺伝子の基準発現レベルと比較する工程、
    （ｃ）工程（ｂ）における比較の結果、前記被検体におけるＳＩＭ２遺伝子及び該遺伝子と共発現している遺伝子から選択される少なくとも１の遺伝子の発現レベルが各基準発現レベルよりも高く、かつ前記被検体におけるＦＯＸＥ１遺伝子及び該遺伝子と共発現している遺伝子から選択される少なくとも１の遺伝子の発現レベルが各基準発現レベルよりも低い場合、前記被検体における扁平上皮がんに対する化学放射線療法の有効性は高いと判定する工程。
  3. 請求項１又は２に記載の方法により、扁平上皮がんに対する化学放射線療法の有効性を評価するための薬剤であって、下記（ａ）〜（ｄ）から選択される少なくとも１の化合物を含む薬剤
    （ａ）ＳＩＭ２遺伝子及び該遺伝子と共発現している遺伝子から選択される少なくとも１の遺伝子の転写産物又はその相補的核酸にハイブリダイズする、少なくとも１５ヌクレオチドの鎖長を有するオリゴヌクレオド
    （ｂ）ＦＯＸＥ１遺伝子及び該遺伝子と共発現している遺伝子から選択される少なくとも１の遺伝子の転写産物又はその相補的核酸にハイブリダイズする、少なくとも１５ヌクレオチドの鎖長を有するオリゴヌクレオド
    （ｃ）ＳＩＭ２遺伝子及び該遺伝子と共発現している遺伝子から選択される少なくとも１の遺伝子の翻訳産物に結合する抗体
    （ｄ）ＦＯＸＥ１遺伝子及び該遺伝子と共発現している遺伝子から選択される少なくとも１の遺伝子の翻訳産物に結合する抗体。
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