KR101948385B1 - Novel Biomarker for Analysing Prognosis of Prostate Cancer and Their Uses - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전립선암 예후 분석에 대한 신규한 바이오마커를 제공한다. 본 발명은 SPINK1 또는 SP8의 발현이 호르몬 불응성 전립선암으로의 진행 위험성을 갖는 환자에서 증가 또는 감소 양상을 보인다는 연구결과에 기초한다. 따라서, 본 발명의 마커를 이용하면 신속, 정확하게 전립선암의 예후 분석이 가능하다. 본 발명의 마커를 이용하는 경우, 호르몬 불응성 전립선암으로의 진행 유무 및 진행시기를 예측할 수 있으므로 환자에 대한 치료에 보다 효과적인 대처가 가능하다. The present invention provides a novel biomarker for prostate cancer prognosis analysis. The present invention is based on the finding that the expression of SPINK1 or SP8 shows an increasing or decreasing pattern in patients at risk of progression to hormone refractory prostate cancer. Thus, using the marker of the present invention, the prognosis of prostate cancer can be analyzed quickly and accurately. When the marker of the present invention is used, it is possible to predict the progression or progression to hormone refractory prostate cancer, and thus it is possible to more effectively cope with the treatment of the patient.

Description

전립선암 예후 분석용 신규 바이오마커 및 그의 용도{Novel Biomarker for Analysing Prognosis of Prostate Cancer and Their Uses}Novel Biomarker for Analgesic Prognosis of Prostate Cancer and Their Uses < RTI ID = 0.0 >

본 발명은 전립선암 예후 분석용 신규 바이오마커 및 그의 용도에 관한 것이다. The present invention relates to a novel biomarker for analyzing the prognosis of prostate cancer and its use.

전립선암은 서구화된 생활환경 및 연령이 증가함에 따라 급격히 증가하는 암으로 미국의 경우 남성암 중 가장 흔한 암이며 암으로 인한 사망 원인 중 폐암에 이어 2위를 차지하고 있다. Prostate cancer is the most common cancer in men in the United States and the second leading cause of cancer deaths in the United States, as the westernized living environment and age increase.

국소 전립선암의 경우 수술이나 방사선치료로 완치를 기대할 수 있으나 근치적 치료 후에도 재발되거나 전이성 전립선암의 경우 대부분의 경우에서 남성호르몬 차단 요법을 시행하게 된다. 남성 호르몬 차단 요법 시행 시 약 70-80%의 환자에서 전립선특이항원(prostate specific antigen, PSA)이 감소하면서 반응을 보이지만 결국 2년 내에 세포고사 과정의 상실이 생기고 남성 호르몬 차단 요법에 반응하지 않는 호르몬 불응성 전립선암으로 진행하게 된다. 호르몬 불응성 전립선암은 혈중 테스토스테론이 거세 수준으로 감소되어 있으나 전립선암이 생화학적 혹은 임상적으로 진행하는 단계를 말하는데, PSA의 증가가 나타나는 생화학적 재발이 골 전이 등의 임상적 진행보다 수개월 선행되어 나타나며, 일반적으로 호르몬 불응성 전립선암의 진단으로부터 사망까지는 평균 약 2.5-3.2년이 걸리는 것으로 보고되고 있다. Local prostate cancer can be cured by surgery or radiation therapy, but recurrence after radical treatment or male hormone therapy in most cases of metastatic prostate cancer. In men with hormone therapy, about 70-80% of patients develop a prostate specific antigen (PSA) with a decrease, but after 2 years, they lose the cell death process and do not respond to male hormone therapy Progression to refractory prostate cancer. Hormone-refractory prostate cancer is a biochemically or clinically progressive stage of prostate cancer in which serum testosterone is reduced to a steady level. Biochemical recurrence of PSA is preceded by clinical progression of bone metastasis And it is generally reported that the diagnosis and death of hormone refractory prostate cancer takes about 2.5-3.2 years on average.

전립선암에 있어서 대부분의 사망 시기는 호르몬 불응성 전립선암 단계에서 발생하기 때문에 이러한 호르몬 불응성 전립선암으로의 진행은 환자의 생존과 매우 관련이 있으며, 따라서 환자에 따른 호르몬 불응성 전립선암으로의 진행 유무 더 나아가 진행시기를 예측할 수 있다면 환자에 대한 치료에 보다 효과적인 대처가 가능할 것이다. Since most deaths occur in the stage of hormone refractory prostate cancer in prostate cancer, progression to these hormone refractory prostate cancers is highly correlated with patient survival, and therefore the progression to hormone refractory prostate cancer If we can predict the time of onset and progression, we will be able to cope with the treatment more effectively.

본 명세서 전체에 걸쳐 다수의 논문 및 특허문헌이 참조되고 그 인용이 표시되어 있다. 인용된 논문 및 특허문헌의 개시 내용은 그 전체로서 본 명세서에 참조로 삽입되어 본 발명이 속하는 기술 분야의 수준 및 본 발명의 내용이 보다 명확하게 설명된다.Numerous papers and patent documents are referenced and cited throughout this specification. The disclosures of the cited papers and patent documents are incorporated herein by reference in their entirety to better understand the state of the art to which the present invention pertains and the content of the present invention.

Vainio P, et al. Prostate. 2012;72:789-802.Vainio P, et al. Prostate. 2012; 72: 789-802. Cai C, Wang H, He HH, Chen S, He L, Ma F, et al. J Clin Invest. 2013;123:1109-22.Cai C, Wang H, He HH, Chen S, He L, Ma F, et al. J Clin Invest. 2013; 123: 1109-22. Grasso CS, Wu YM, Robinson DR, Cao X, Dhanasekaran SM, Khan AP, et al. Nature. 2012;487:239-43.Grasso CS, Wu YM, Robinson DR, Cao X, Dhanasekaran SM, Khan AP, et al. Nature. 2012; 487: 239-43. Olmos D, Brewer D, Clark J, Danila DC, Parker C, Attard G, et al. Lancet Oncol. 2012;13:1114-24.Olmos D, Brewer D, Clark J, Danila DC, Parker C, Attard G, et al. Lancet Oncol. 2012; 13: 1114-24. Ross-Adams H, Lamb AD, Dunning MJ, Halim S, Lindberg J, Massie CM, et al. EBioMedicine. 2015;2:1133-44.Ross-Adams H, Lamb AD, Dunning MJ, Halim S, Lindberg J, Massie CM, et al. EBioMedicine. 2015; 2: 1133-44. Robinson MD, McCarthy DJ, Smyth GK. Bioinformatics. 2010;26:139-40.Robinson MD, McCarthy DJ, Smyth GK. Bioinformatics. 2010; 26: 139-40. Suraneni MV, Moore JR, Zhang D, Badeaux M, Macaluso MD, DiGiovanni J, et al. Cell Cycle. 2014;13:1798-810.Suraneni MV, Moore JR, Zhang D, Badeaux M, Macaluso MD, DiGiovanni J, et al. Cell Cycle. 2014; 13: 1798-810. Sorensen KD, Abildgaard MO, Haldrup C, Ulhoi BP, Kristensen H, Strand S, et al. Br J Cancer. 2013;108:420-8.Sorensen KD, Abildgaard MO, Haldrup C, Ulhoi BP, Kristensen H, Strand S, et al. Br J Cancer. 2013; 108: 420-8. Larkin SE, Holmes S, Cree IA, Walker T, Basketter V, Bickers B, et al. Br J Cancer. 2012;106:157-65.Larkin SE, Holmes S, Cree IA, Walker T, Basketter V, Bickers B, et al. Br J Cancer. 2012; 106: 157-65. Corcoran C, Rani S, O'Driscoll L. Prostate. 2014;74:1320-34.Corcoran C, Rani S, O'Driscoll L. Prostate. 2014; 74: 1320-34. De Petrocellis L, Arroyo FJ, Orlando P, Schiano Moriello A, Vitale RM, Amodeo P, et al. J Med Chem. 2016;59:5661-83.De Petrocellis L, Arroyo FJ, Orlando P, Schiano Moriello A, Vitale RM, Amodeo P, et al. J Med Chem. 2016; 59: 5661-83. Uysal-Onganer P, Kawano Y, Caro M, Walker MM, Diez S, Darrington RS, et al. Mol Cancer. 2010;9:55.Uysal-Onganer P, Kawano Y, Caro M, Walker MM, Diez S, Darrington RS, et al. Mol Cancer. 2010; 9: 55. Welsh M, Moffat L, McNeilly A, Brownstein D, Saunders PT, Sharpe RM, et al. Endocrinology. 2011;152:3541-51.Welsh M, Moffat L, McNeilly A, Brownstein D, Saunders PT, Sharpe RM, et al. Endocrinology. 2011; 152: 3541-51. Ohmuraya M, Hirota M, Araki M, Mizushima N, Matsui M, Mizumoto T, et al. Gastroenterology. 2005;129:696-705.Ohmuraya M, Hirota M, Araki M, Mizushima N, Matsui M, Mizumoto T, et al. Gastroenterology. 2005; 129: 696-705. Wang GP, Xu CS. World J Gastrointest Pathophysiol. 2010;1:85-90.Wang GP, Xu CS. World J Gastrointest Pathophysiol. 2010; 1: 85-90. Flavin R, Pettersson A, Hendrickson WK, Fiorentino M, Finn S, Kunz L, et al. Clin Cancer Res. 2014;20:4904-11.Flavin R, Pettersson A, Hendrickson WK, Fiorentino M, Finn S, Kunz L, et al. Clin Cancer Res. 2014; 20: 4904-11.

본 발명자들은 전립선암의 예후를 신속 및 정확하게 분석할 수 있는 신규한 바이오마커를 발굴하고자 예의 연구 노력하였다. 그 결과, 전립선암 조직 또는 세포에서 발현된 SPINK1(serine protease inhibitor Kazal-type 1) 또는 SP8(Sp8 Transcription Factor)의 발현수준과 전립선암의 예후 사이에 유의적인 상관관계가 있어, 상기 마커를 통하여 전립선암의 예후 판정이 가능함을 규명함으로써, 본 발명을 완성하게 되었다.The present inventors have tried to find a novel biomarker capable of rapidly and accurately analyzing the prognosis of prostate cancer. As a result, there is a significant correlation between the expression level of SPINK1 (serine protease inhibitor Kazal-type 1) or SP8 (Sp8 transcription factor) expressed in prostate cancer tissues or cells and the prognosis of prostate cancer, The present invention has been accomplished by confirming that the prognosis of cancer is possible.

따라서, 본 발명의 목적은 전립선암 환자의 예후 분석용 키트를 제공하는데 있다. It is therefore an object of the present invention to provide a kit for prognosis analysis of a prostate cancer patient.

본 발명의 다른 목적은 전립선암 환자의 예후 분석에 필요한 정보를 제공하는 방법을 제공하는데 있다. It is another object of the present invention to provide a method for providing information necessary for the prognosis analysis of a prostate cancer patient.

본 발명의 다른 목적 및 이점은 하기의 발명의 상세한 설명 및 청구범위에 의해 보다 명확하게 된다. Other objects and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of the invention and claims.

본 발명의 일 양태에 따르면, 본 발명은 SPINK1(serine protease inhibitor Kazal-type 1) 또는 SP8(Sp8 Transcription Factor)을 코딩하는 뉴클레오타이드에 특이적으로 결합하는 프라이머 또는 프로브를 포함하는 전립선암 환자의 예후 분석용 키트를 제공한다. According to one aspect of the present invention, there is provided a prognostic assay for a prostate cancer patient comprising a primer or a probe that specifically binds to a nucleotide encoding SPINE1 (serine protease inhibitor Kazal-type 1) or SP8 (Sp8 transcription factor) For example.

본 발명자들은 전립선암의 예후를 신속 및 정확하게 분석할 수 있는 신규한 바이오마커를 발굴하고자 예의 연구 노력하였다. 그 결과, 전립선암 조직 또는 세포에서 발현된 SPINK1 또는 SP8의 발현수준과 전립선암의 예후 사이에 유의적인 상관관계가 있어, 상기 마커를 통하여 전립선암의 예후 판정이 가능함을 규명하였다. The present inventors have tried to find a novel biomarker capable of rapidly and accurately analyzing the prognosis of prostate cancer. As a result, there was a significant correlation between the expression level of SPINK1 or SP8 expressed in prostate cancer tissues or cells and the prognosis of prostate cancer, and it was confirmed that the prognosis of prostate cancer can be determined through the marker.

본 발명자들은 본 발명의 마커를 사용하면, 개체로부터 채취한 시료(전립선암 조직 또는 세포)로부터 전립선암의 예후를 신속하고 정확하게 분석(예측)할 수 있음을 확인하였다.The present inventors confirmed that using the marker of the present invention, the prognosis of prostate cancer can be quickly and accurately analyzed (predicted) from a sample (prostate cancer tissue or cell) collected from an individual.

본 발명의 명세서에서 용어 “예후”는 질병의 진행 가능성 과정, 특히, 질병의 차도, 질병의 재생의 예측을 포함한다. 바람직하게는, 본 발명에서의 예후는 전립선암 환자의 전립선암이 호르몬 불응성 전립선암(castration-resistant prostate cancer, CRPC)으로 진행될 가능성을 의미한다. The term " prognosis " in the context of the present invention encompasses the course of disease progression, in particular, disease progression, prediction of disease regeneration. Preferably, the prognosis in the present invention means the possibility that prostate cancer in a prostate cancer patient will progress to a hormone refractory prostate cancer (CRPC).

본 발명의 일구현예에 따르면, 상기 예후 분석은 호르몬 불응성 전립선암(castration-resistant prostate cancer, CRPC)으로의 진행에 대한 예측이다.According to one embodiment of the invention, the prognosis analysis is a prediction of progression to hormone refractory prostate cancer (CRPC).

전립선암은 주로 수술 또는 호르몬 요법으로 안드로겐 합성을 차단하거나 안드로겐 수용체를 억제하여 치료하는데, 호르몬 불응성 전립선암은 기존 호르몬 요법에 더 이상 반응하지 않는 전립선암을 의미한다. 상기 용어 “호르몬 불응성 전립선암”은 “거세 저항성 전립선암”과 서로 교차 또는 혼용될 수 있다. Prostate cancer is mainly treated with surgery or hormone therapy to block the synthesis of androgen and inhibit the androgen receptor, and hormone refractory prostate cancer means prostate cancer that no longer responds to conventional hormone therapy. The term " hormone refractory prostate cancer " may be interchanged or intermingled with " castration resistant prostate cancer ".

전립선암에 있어서 대부분의 사망 시기는 호르몬 불응성 전립선암 단계에서 발생하기 때문에 이러한 호르몬 불응성 전립선암으로의 진행은 환자의 생존과 매우 관련이 있고, 이에 환자에 따른 호르몬 불응성 전립선암으로의 진행 유무 더 나아가 진행시기를 예측할 수 있다면 환자에 대한 치료에 보다 효과적인 대처가 가능하다. Since most deaths occur in the stage of hormone refractory prostate cancer in prostate cancer, progression to these hormone refractory prostate cancers is highly correlated with the survival of the patient, and the patient's progression to hormone refractory prostate cancer If we can predict the timing of progression, we can cope with the treatment more effectively.

본 발명의 키트는 전립선암 환자의 예후 분석용 마커의 발현수준을 측정할 수 있는 물질을 포함한다. 상기 용어, “전립선암 환자의 예후 분석용 마커”는 전립선암의 예후를 분석할 수 있는, 호르몬 불응성 전립선암으로의 진행 위험성이 높은 환자에서 저발현 또는 고발현되는 생체 분자를 의미한다. The kit of the present invention includes a substance capable of measuring the expression level of a marker for prognostic analysis in a patient with prostate cancer. The term " marker for analyzing the prognosis of a patient with prostate cancer " refers to a biomolecule capable of analyzing the prognosis of prostate cancer and showing low expression or high expression in a patient at high risk of progression to hormone refractory prostate cancer.

본 발명의 목적상, 상기 마커는 전립선암 조직 또는 세포에서 발현된 SPINK1(serine protease inhibitor Kazal-type 1) 또는 SP8(Sp8 Transcription Factor)이다.For purposes of the present invention, the marker is SPINE1 (serine protease inhibitor Kazal-type 1) or SP8 (Sp8 transcription factor) expressed in prostate cancer tissue or cells.

상기 마커의 서열은 NCBI(National Center for Biotechnology Information)에 개시되어 있으며, 예를 들어 SPINK1의 유전자 서열은 NCBI 참조 서열: AF286028.1, 아미노산 서열은 NCBI 참조 서열: AAG00531.1이고, SP8의 유전자 서열은 NCBI 참조 서열: BC038669.1, 아미노산 서열은 NCBI 참조 서열: AAH38669.1이다.For example, the gene sequence of SPINK1 is NCBI reference sequence: AF286028.1, the amino acid sequence is NCBI reference sequence: AAG00531.1, the sequence of SP8 is the gene sequence of SP8 Is the NCBI reference sequence: BC038669.1, the amino acid sequence is the NCBI reference sequence: AAH38669.1.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 본 발명의 전립선암 환자의 예후 분석용 키트는 SPINK1 또는 SP8을 코딩하는 뉴클레오타이드에 특이적으로 결합하는 프라이머 또는 프로브를 포함한다.According to one embodiment of the present invention, the prognosis assay kit for a prostate cancer patient of the present invention comprises a primer or a probe specifically binding to a nucleotide encoding SPINK1 or SP8.

본 발명의 키트에서 이용되는 프라이머 또는 프로브는 SPINK1 또는 SP8 뉴클레오티드 서열에 대하여 상보적인 서열을 갖는다. 본 명세서에서 용어 “상보적(complementary)”은 어떤 특정한 혼성화(hybridization) 또는 어닐링 조건 하에서 상술한 뉴클레오티드 서열에 선택적으로 혼성화할 수 있을 정도의 상보성을 갖는 것을 의미한다. 따라서 용어 “상보적”은 용어 완전 상보적(perfectly complementary)과는 다른 의미를 가지며, 본 발명의 프라이머 또는 프로브는 상술한 뉴클레오티드 서열에 선택적으로 혼성화할 수 있을 정도이면, 하나 또는 그 이상의 미스매치(mismatch) 염기서열을 가질 수 있다.The primer or probe used in the kit of the present invention has a sequence complementary to the SPINK1 or SP8 nucleotide sequence. The term " complementary " as used herein means having complementarity enough to selectively hybridize to the nucleotide sequences described above under any particular hybridization or annealing conditions. Thus, the term " complementary " has a different meaning from the term complementary, and the primers or probes of the present invention may include one or more mismatches mismatch < / RTI > sequence.

본 명세서에서 사용되는 용어 “프라이머”는 적합한 온도에서 적합한 완충액 내에서 적합한 조건(즉, 4종의 다른 뉴클레오사이드 트리포스페이트 및 중합반응 효소) 하에서 주형-지시 DNA 합성의 개시점으로 작용할 수 있는 단일-가닥 올리고뉴클레오타이드를 의미한다. 프라이머의 적합한 길이는 다양한 요소, 예컨대, 온도와 프라이머의 용도에 따라 변화가 있지만 전형적으로 15-30 뉴클레오타이드이다. 짧은 프라이머 분자는 주형과 충분히 안정된 혼성 복합체를 형성하기 위하여 일반적으로 보다 낮은 온도를 요구한다.As used herein, the term " primer " refers to a primer that, under suitable conditions (i.e., four different nucleoside triphosphates and polymerization enzymes) in a suitable buffer at a suitable temperature, - means strand oligonucleotide. The suitable length of the primer is typically 15-30 nucleotides, although it varies with various factors such as temperature and use of the primer. Short primer molecules generally require lower temperatures to form a sufficiently stable hybrid complex with the template.

프라이머의 서열은 주형의 일부 서열과 완전하게 상보적인 서열을 가질 필요는 없으며, 주형과 혼성화되어 프라이머 고유의 작용을 할 수 있는 범위 내에서의 충분한 상보성을 가지면 충분하다. 따라서 본 발명에서의 프라이머는 주형인 상술한 뉴클레오티드 서열에 완벽하게 상보적인 서열을 가질 필요는 없으며, 이 유전자 서열에 혼성화되어 프라이머 작용을 할 수 있는 범위 내에서 충분한 상보성을 가지면 충분하다. 이러한 프라이머의 디자인은 상술한 뉴클레오티드 서열을 참조하여 당업자에 의해 용이하게 실시할 수 있으며, 예컨대, 프라이머 디자인용 프로그램(예: PRIMER 3 프로그램)을 이용하여 할 수 있다.The sequence of the primer does not need to have a sequence completely complementary to a partial sequence of the template, and it is sufficient if the primer has sufficient complementarity within a range capable of hybridizing with the template and acting as a primer. Therefore, the primer in the present invention does not need to have a perfectly complementary sequence to the above-mentioned nucleotide sequence, which is a template, and it is sufficient that the primer has sufficient complementarity within a range capable of hybridizing to the gene sequence and acting as a primer. The design of such a primer can be easily carried out by a person skilled in the art with reference to the above-mentioned nucleotide sequence, for example, by using a program for primer design (for example, PRIMER 3 program).

본 명세서에서 사용된 용어 “프로브”는 자연의 또는 변형된 모노머 또는 연쇄(linkages)의 선형 올리고머를 의미하며, 디옥시리보뉴클레오타이드 및 리보뉴클레오타이드를 포함하고 타깃 뉴클레오타이드 서열에 특이적으로 혼성화 할 수 있으며, 자연적으로 존재하거나 또는 인위적으로 합성된 것이다. 본 발명의 프로브는 바람직하게는 단일쇄이며, 올리고디옥시리보뉴클레오타이드이다.As used herein, the term " probe " refers to a linear oligomer of natural or modified monomer or linkages and includes deoxyribonucleotides and ribonucleotides and can specifically hybridize to a target nucleotide sequence, Present or artificially synthesized. The probe of the present invention is preferably a single strand, and is an oligodioxyribonucleotide.

프라이머 또는 프로브 제작 시 참조하여야 하는 본 발명 마커의 뉴클레오타이드 서열은 상술한 NCBI 참조 서열에서 확인할 수 있으며, 이 서열을 참조하여 프라이머 또는 프로브를 디자인할 수 있다.The nucleotide sequence of the marker of the present invention to be referred to in the preparation of the primer or probe can be found in the NCBI reference sequence described above, and the primer or the probe can be designed with reference to this sequence.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 본 발명의 전립선암 환자의 예후 분석용 키트는 유전자 증폭 키트일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the prognostic assay kit of the prostate cancer patient of the present invention may be a gene amplification kit.

본 명세서에 기재된 용어“증폭”은 핵산 분자를 증폭하는 반응을 의미한다. 다양한 증폭 반응들이 당업계에 보고되어 있으며, 이는 중합효소 연쇄반응(PCR)(미국 특허 제4,683,195, 4,683,202, 및 4,800,159호), 역전사-중합효소 연쇄반응(RT-PCR)(Sambrook 등, Molecular Cloning. A Laboratory Manual, 3rd ed. Cold Spring Harbor Press(2001)), Miller, H. I.(WO 89/06700) 및 Davey, C. 등(EP 329,822)의 방법, 리가아제 연쇄 반응(ligase chain reaction; LCR)(17, 18), Gap-LCR(WO 90/01069), 복구 연쇄 반응(repair chain reaction; EP 439,182), 전사-매개 증폭(transcription-mediated amplification; TMA, WO 88/10315), 자가 유지 염기서열 복제(self sustained sequence replication, WO 90/06995), 타깃 폴리뉴클레오티드 염기서열의 선택적 증폭(selective amplification of target polynucleotide sequences, 미국 특허 제6,410,276호), 컨센서스 서열 프라이밍 중합효소 연쇄 반응(consensus sequence primed polymerase chain reaction(CP-PCR), 미국 특허 제4,437,975호), 임의적 프라이밍 중합효소 연쇄 반응(arbitrarily primed polymerase chain reaction(AP-PCR), 미국 특허 제5,413,909호 및 제5,861,245호), 핵산 염기서열 기반 증폭(nucleic acid sequence based amplification(NASBA), 미국 특허 제5,130,238호, 제5,409,818호, 제5,554,517호, 및 제6,063,603호), 가닥 치환 증폭(strand displacement amplification)(21, 22) 및 고리-중재 항온성 증폭(loop-mediated isothermal amplification; LAMP)(23)를 포함하나, 이에 한정되지는 않는다. 사용 가능한 다른 증폭 방법들은 미국특허 제5,242,794, 5,494,810, 4,988,617호 및 미국 특허 제09/854,317호에 기술되어 있다.The term " amplification " as used herein refers to a reaction that amplifies a nucleic acid molecule. A variety of amplification reactions have been reported in the art, including polymerase chain reaction (PCR) (US Pat. Nos. 4,683,195, 4,683,202 and 4,800,159), reverse-transcription polymerase chain reaction (RT-PCR) (Sambrook et al., Molecular Cloning. (LCR) (see, for example, A Laboratory Manual, 3rd Ed. Cold Spring Harbor Press (2001)), Miller, HI (WO 89/06700) and Davey, C. et al (EP 329,822) 17,18), Gap-LCR (WO 90/01069), repair chain reaction (EP 439,182), transcription-mediated amplification (TMA, WO 88/10315) (SEQ ID NO: 1), self-sustained sequence replication (WO 90/06995), selective amplification of target polynucleotide sequences (US Patent No. 6,410,276), consensus sequence primed polymerase chain reaction CP-PCR), U.S. Patent No. 4,437,975) (AP-PCR), U.S. Patent Nos. 5,413,909 and 5,861,245), nucleic acid sequence based amplification (NASBA), U.S. Patent No. 5,130,238, 5,409,818, 5,554,517, and 6,063,603), strand displacement amplification (21,22), and loop-mediated isothermal amplification. (LAMP) 23, but is not limited thereto. Other amplification methods that may be used are described in U.S. Patent Nos. 5,242,794, 5,494,810, 4,988,617 and U.S. Patent No. 09 / 854,317.

PCR은 가장 잘 알려진 핵산 증폭 방법으로, 그의 많은 변형과 응용들이 개발되어 있다. 예를 들어, PCR의 특이성 또는 민감성을 증진시키기 위해 전통적인 PCR 절차를 변형시켜 터치다운(touchdown) PCR, 핫 스타트(hot start) PCR, 네스티드(nested) PCR 및 부스터(booster) PCR이 개발되었다. 또한, 실시간(real-time) PCR, 분별 디스플레이 PCR(differential display PCR: DD-PCR), cDNA 말단의 신속 증폭(rapid amplification of cDNA ends: RACE), 멀티플렉스 PCR, 인버스 중합효소 연쇄반응(inverse polymerase chain reaction: IPCR), 벡토레트(vectorette) PCR 및 TAIL-PCR(thermal asymmetric interlaced PCR)이 특정한 응용을 위해 개발되었다. PCR에 대한 자세한 내용은 McPherson, M.J., 및 Moller, S.G. PCR. BIOS Scientific Publishers, Springer-Verlag New York Berlin Heidelberg, N.Y. (2000)에 기재되어 있으며, 그의 교시사항은 본 명세서에 참조로 삽입된다.PCR is the most well-known nucleic acid amplification method, and many variations and applications thereof have been developed. For example, touchdown PCR, hot start PCR, nested PCR and booster PCR have been developed by modifying traditional PCR procedures to enhance the specificity or sensitivity of PCR. In addition, real-time PCR, differential display PCR (DD-PCR), rapid amplification of cDNA ends (RACE), multiplex PCR, inverse polymerase chain reaction chain reaction (IPCR), vectorette PCR and thermal asymmetric interlaced PCR (TAIL-PCR) have been developed for specific applications. For more information on PCR see McPherson, M.J., and Moller, S.G. PCR. BIOS Scientific Publishers, Springer-Verlag New York Berlin Heidelberg, N.Y. (2000), the teachings of which are incorporated herein by reference.

본 발명의 키트를 프라이머를 이용하여 실시하는 경우에는, 유전자 증폭 반응을 실시하여 본 발명의 마커의 뉴클레오티드 서열의 발현 정도를 조사한다. 본 발명은 본 발명의 마커의 뉴클레오티드 서열의 발현 정도를 분석하는 것이기 때문에, 분석 대상의 시료(예컨대, 전립선 조직)에서 본 발명의 마커의 뉴클레오티드 서열의 mRNA 양을 조사하여 본 발명의 마커의 뉴클레오티드 서열의 발현 정도를 결정한다.When the kit of the present invention is carried out using a primer, the gene amplification reaction is carried out to investigate the degree of expression of the nucleotide sequence of the marker of the present invention. Since the present invention analyzes the degree of expression of the nucleotide sequence of the marker of the present invention, the amount of mRNA of the nucleotide sequence of the marker of the present invention is examined in a sample (for example, prostate tissue) to be analyzed and the nucleotide sequence And the like.

따라서 본 발명은 원칙적으로 시료 내의 mRNA를 주형으로 하고 mRNA 또는 cDNA에 결합하는 프라이머를 이용하여 유전자 증폭 반응을 실시한다.Therefore, in principle, the present invention uses a mRNA in a sample as a template and performs a gene amplification reaction using a primer that binds to mRNA or cDNA.

mRNA를 얻기 위하여, 시료에서 총 RNA를 분리한다. 총 RNA를 분리하는 것은 당업계에 공지된 통상의 방법에 따라 실시될 수 있다(참조: Sambrook, J. et al., Molecular Cloning. A Laboratory Manual, 3rd ed. Cold Spring Harbor Press(2001); Tesniere, C. et al., Plant Mol . Biol . Rep., 9:242(1991); Ausubel, F.M. et al., Current Protocols in Molecular Biology, John Willey & Sons(1987); 및 Chomczynski, P. et al., Anal. Biochem. 162:156(1987)). 예컨대, TRIzol을 이용하여 용이하게 세포내의 총 RNA를 분리할 수 있다. 이어, 분리된 mRNA로부터 cDNA를 합성하고, 이 cDNA를 증폭한다. 본 발명의 총 RNA는 인간의 시료로부터 분리되는 것이기 때문에, mRNA의 말단에는 폴리-A 테일을 갖고 있으며, 이러한 서열 특성을 이용한 올리고 dT 프라이머 및 역전사 효소를 이용하여 cDNA을 용이하게 합성할 수 있다(참조: PNAS USA, 85:8998(1988); Libert F, et al., Science, 244:569(1989); 및 Sambrook, J. et al., Molecular Cloning. A Laboratory Manual, 3rd ed. Cold Spring Harbor Press(2001)). 이어, 유전자 증폭 반응을 통하여 합성된 cDNA를 증폭한다.To obtain mRNA, total RNA is isolated from the sample. The isolation of total RNA can be carried out according to conventional methods known in the art (see Sambrook, J. et al., Molecular Cloning, A Laboratory Manual, 3rd ed. Cold Spring Harbor Press (2001); Tesniere , C. et al, Plant Mol Biol Rep, 9:..... 242 (1991); Ausubel, FM et al, Current Protocols in Molecular Biology, John Willey & Sons (1987); and Chomczynski, P. et al Anal. Biochem . 162: 156 (1987)). For example, TRIzol can be used to easily isolate total RNA in a cell. Next, cDNA is synthesized from the separated mRNA, and this cDNA is amplified. Since the total RNA of the present invention is isolated from a human sample, it has a poly-A tail at the end of the mRNA, and the cDNA can be easily synthesized using the oligo dT primer and the reverse transcriptase using such a sequence characteristic ( reference: PNAS USA, 85: 8998 ( 1988); Libert F, et al, Science, 244:.... 569 (1989); and Sambrook, J. et al, Molecular Cloning A Laboratory Manual, 3rd ed Cold Spring Harbor Press (2001)). Next, the synthesized cDNA is amplified through gene amplification reaction.

본 발명에 이용되는 프라이머는 주형의 한 부위에 혼성화 또는 어닐링되어, 이중쇄 구조를 형성한다. 이러한 이중쇄 구조를 형성하는 데 적합한 핵산 혼성화의 조건은 Joseph Sambrook, 등, Molecular Cloning, A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, N.Y.(2001) 및 Haymes, B. D., 등, Nucleic Acid Hybridization, A Practical Approach, IRL Press, Washington, D.C. (1985)에 개시되어 있다.The primer used in the present invention is hybridized or annealed at one site of the template to form a double-stranded structure. Nucleic acid hybridization conditions suitable for forming such a double-stranded structure can be found in Nucleic Acid Hybridization < RTI ID = 0.0 > (" , A Practical Approach, IRL Press, Washington, DC (1985).

다양한 DNA 중합효소가 본 발명의 증폭에 이용될 수 있으며, E. coli DNA 중합효소 I의 “클레나우” 단편, 열안정성 DNA 중합효소 및 박테리오파아지 T7 DNA 중합효소를 포함한다. 바람직하게는, 중합효소는 다양한 박테리아 종으로부터 얻을 수 있는 열안정성 DNA 중합효소이고, 이는 Thermus aquaticus(Taq), Thermus thermophilus(Tth), Thermus filiformis, Thermis flavus, Thermococcus literalis, 및 Pyrococcus furiosus(Pfu)를 포함한다.A variety of DNA polymerases can be used in the amplification of the present invention, including the " Clenow " fragment of E. coli DNA polymerase I, the thermostable DNA polymerase and the bacteriophage T7 DNA polymerase. Preferably, the polymerase is a thermostable DNA polymerase obtainable from a variety of bacterial species, including Thermus aquaticus (Taq), Thermus thermophilus (Tth), Thermus filiformis, Thermis flavus, Thermococcus literalis, and Pyrococcus furiosus (Pfu) .

중합 반응을 실시할 때, 반응 용기에 반응에 필요한 성분들을 과량으로 제공하는 것이 바람직하다. 증폭 반응에 필요한 성분들의 과량은, 증폭반응이 성분의 농도에 실질적으로 제한되지 않는 정도의 양을 의미한다. Mg2 +와 같은 조인자, dATP, dCTP, dGTP 및 dTTP를 원하는 증폭 정도가 달성될 수 있을 정도로 반응 혼합물에 제공하는 것이 요구된다. 증폭 반응에 이용되는 모든 효소들은 동일한 반응 조건에서 활성 상태일 수 있다. 사실, 완충액은 모든 효소들이 최적의 반응 조건에 근접하도록 한다. 따라서 본 발명의 증폭 과정은 반응물의 첨가와 같은 조건의 변화 없이 단일 반응물에서 실시될 수 있다.When performing the polymerization reaction, it is preferable to provide the reaction vessel with an excessive amount of the components necessary for the reaction. The excess amount of the components required for the amplification reaction means an amount such that the amplification reaction is not substantially restricted to the concentration of the component. To provide joinja, dATP, dCTP, dGTP and dTTP, such as Mg + 2 to the reaction mixtures to have a desired degree of amplification can be achieved is required. All enzymes used in the amplification reaction may be active under the same reaction conditions. In fact, buffers make all enzymes close to optimal reaction conditions. Therefore, the amplification process of the present invention can be carried out in a single reaction without changing the conditions such as the addition of reactants.

본 발명에 있어서 어닐링은 타깃 뉴클레오타이드 서열과 프라이머 사이에 특이적 결합을 가능하게 하는 엄격조건 하에서 실시된다. 어닐링을 위한 엄격조건은 서열-의존적이며 주위 환경적 변수에 따라 다양하다.In the present invention, annealing is carried out under stringent conditions that allow specific binding between the target nucleotide sequence and the primer. The stringent conditions for annealing are sequence-dependent and vary with environmental variables.

이렇게 증폭된 본 발명의 마커의 뉴클레오티드 서열의 cDNA를 적합한 방법으로 분석하여 본 발명의 마커의 뉴클레오티드 서열의 발현 정도를 조사한다. 예를 들어, 상술한 증폭 반응 결과물을 젤 전기영동을 하고, 그 결과 형성되는 밴드를 관찰 및 분석함으로써 본 발명의 마커의 뉴클레오티드 서열의 발현 정도를 조사한다. The cDNA of the nucleotide sequence of the thus amplified marker of the present invention is analyzed by a suitable method to investigate the degree of expression of the nucleotide sequence of the marker of the present invention. For example, the result of amplification reaction described above is subjected to gel electrophoresis, and the resulting band is observed and analyzed to examine the expression level of the nucleotide sequence of the marker of the present invention.

따라서 본 발명의 전립선암 환자의 예후 분석용 키트를 cDNA를 이용하는 증폭반응에 기초하여 실시하는 경우에는, 구체적으로 (ⅰ) 본 발명의 마커의 뉴클레오티드 서열에 어닐링되는 프라이머를 이용하여 증폭 반응을 실시하는 단계; 및 (ⅱ) 상기 증폭 반응의 산물을 분석하여 본 발명의 마커의 뉴클레오티드 서열의 발현정도를 결정하는 단계를 포함한다.Therefore, when the kit for prognosis of the prostate cancer patient of the present invention is carried out based on the amplification reaction using cDNA, specifically, (i) the amplification reaction is carried out using the primer annealed to the nucleotide sequence of the marker of the present invention step; And (ii) analyzing the product of the amplification reaction to determine the degree of expression of the nucleotide sequence of the marker of the present invention.

본 발명의 마커는 호르몬 불응성 전립선암으로의 진행 위험성이 높은 환자에서 저발현 또는 고발현 되는 생체 분자이다. 이러한 마커의 저발현 및 고발현은 mRNA 또는 단백질 수준에서 측정될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 용어 “고발현”은 조사 대상의 시료에서의 대상이 되는 뉴클레오티드 서열의 발현 정도가 호르몬 불응성 전립선암으로의 진행 위험성이 낮은 환자의 시료와 비교하여 높은 경우를 의미하고, “저발현”은 조사 대상의 시료에서의 대상이 되는 뉴클레오티드 서열의 발현 정도가 호르몬 불응성 전립선암으로의 진행 위험성이 낮은 환자의 시료와 비교하여 낮은 경우를 의미한다. 예컨대, 당업계에서 통상적으로 이용되는 발현 분석 방법, 예컨대 RT-PCR 방법 또는 ELISA 방법(참조: Sambrook, J. et al., Molecular Cloning. A Laboratory Manual, 3rd ed. Cold Spring Harbor Press(2001))에 따라 발현 분석을 한 경우, 발현이 많은 것으로 분석되는 경우를 의미한다. 예를 들어, 상술한 분석 방법에 따라 분석한 결과, 본 발명의 마커인 SPINK1이 고발현 및/또는 SP8이 저발현되는 경우, 본 발명에서의 호르몬 불응성 전립선암으로의 진행 위험성이 높은 것으로 판정한다.The marker of the present invention is a biomolecule which is low-expressed or highly expressed in a patient who is at high risk of progressing to hormone refractory prostate cancer. Low expression and high expression of these markers can be measured at the mRNA or protein level. As used herein, the term " high expression " means that the expression level of a nucleotide sequence of interest in a sample to be investigated is higher than that of a patient having a low risk of progression to hormone refractory prostate cancer, Quot; low expression " means that the expression level of the nucleotide sequence of interest in the sample to be investigated is lower than that of the patient having a low risk of progression to hormone refractory prostate cancer. For example, expression analysis methods conventionally used in the art, such as RT-PCR or ELISA methods (see Sambrook, J. et al., Molecular Cloning, A Laboratory Manual, 3rd ed. Cold Spring Harbor Press (2001) In the case of expression analysis, it means that the expression is analyzed to be high. For example, when analyzed according to the above-described analysis method, it was determined that the SPIK1 marker of the present invention had a high risk of progressing to hormone refractory prostate cancer in the present invention when high expression and / or low SP8 expression was detected do.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 본 발명의 전립선암 환자의 예후 분석용 키트는 마이크로어레이일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the prognosis assay kit of the prostate cancer patient of the present invention may be a microarray.

본 발명의 마이크로어레이에 있어서, 상기한 프로브는 혼성화 어레이 요소(hybridizable array element)로서 이용되며, 기체(substrate) 상에 고정화된다. 바람직한 기체는 적합한 견고성 또는 반-견고성 지지체로서, 예컨대, 막, 필터, 칩, 슬라이드, 웨이퍼, 파이버, 자기성 비드 또는 비자기성 비드, 겔, 튜빙, 플레이트, 고분자, 미소입자 및 모세관을 포함한다. 상기한 혼성화 어레이 요소는 상기의 기체상에 배열되고 고정화 된다. 이와 같은 고정화는 화학적 결합 방법 또는 UV와 같은 공유 결합적 방법에 의해 실시된다. 예를 들어, 상기 혼성화 어레이 요소는 에폭시 화합물 또는 알데히드기를 포함하도록 변형된 글래스 표면에 결합될 수 있고, 또한 폴리라이신 코팅 표면에서 UV에 의해 결합될 수 있다. 또한, 상기 혼성화 어레이 요소는 링커(예: 에틸렌 글리콜 올리고머 및 디아민)를 통해 기체에 결합될 수 있다.In the microarray of the present invention, the probe is used as a hybridizable array element and immobilized on a substrate. Preferred gases include, for example, membranes, filters, chips, slides, wafers, fibers, magnetic beads or non-magnetic beads, gels, tubing, plates, polymers, microparticles and capillaries, as suitable rigid or semi-rigid supports. The hybridization array elements are arranged and immobilized on the substrate. Such immobilization is carried out by a chemical bonding method or a covalent bonding method such as UV. For example, the hybridization array element may be bonded to a glass surface modified to include an epoxy compound or an aldehyde group, and may also be bound by UV on a polylysine coating surface. In addition, the hybridization array element may be coupled to the gas through a linker (e.g., ethylene glycol oligomer and diamine).

한편, 본 발명의 마이크로어레이에 적용되는 시료 DNA는 표지(labeling)될 수 있고, 마이크로어레이상의 어레이 요소와 혼성화된다. 혼성화 조건은 다양하게 할 수 있다. 혼성화 정도의 검출 및 분석은 표지 물질에 따라 다양하게 실시될 수 있다.On the other hand, the sample DNA to be applied to the microarray of the present invention can be labeled and hybridized with the array elements on the microarray. Hybridization conditions can be varied. The detection and analysis of the hybridization degree can be variously carried out according to the labeling substance.

본 발명의 전립선암 환자의 예후 분석용 키트는 혼성화에 기초하여 실시할 수 있다. 이 경우, 상술한 본 발명의 마커의 뉴클레오티드 서열에 대하여 상보적인 서열을 가지는 프로브가 이용된다.The kit for prognosis of the prostate cancer patient of the present invention can be carried out based on hybridization. In this case, a probe having a sequence complementary to the nucleotide sequence of the marker of the present invention described above is used.

상술한 본 발명의 마커의 뉴클레오티드 서열에 혼성화 되는 프로브를 이용하여 혼성화-기초 분석을 하여 전립선암 환자의 예후를 예측 또는 분석할 수 있다.Hybridization-based analysis using the probe hybridized to the nucleotide sequence of the marker of the present invention described above can predict or analyze the prognosis of prostate cancer patients.

프로브의 표지는 혼성화 여부를 검출케 하는 시그널을 제공할 수 있으며, 이는 올리고뉴클레오타이드에 연결될 수 있다. 적합한 표지는 형광단(예컨대, 플루오리신 (fluorescein), 피코에리트린 (phycoerythrin), 로다민, 리사민 (lissamine), 그리고 Cy3와 Cy5 (Pharmacia)), 발색단, 화학발광단, 자기입자, 방사능동위원소(P32 및 S35), 매스 표지, 전자밀집입자, 효소(알칼린 포스파타아제 또는 호스래디쉬 퍼옥시다아제), 조인자, 효소에 대한 기질, 중금속(예컨대, 금) 그리고 항체, 스트렙타비딘, 바이오틴, 디곡시게닌과 킬레이팅기와 같은 특정 결합 파트너를 갖는 햅텐을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 표지는 당업계에서 통상적으로 실시되는 다양한 방법, 예컨대, 닉 트랜스레이션 (nick translation) 방법, 무작위 프라이밍 방법 (Multiprime DNA labelling systems booklet, "Amersham"(1989)) 및 카이네이션 방법 (Maxam & Gilbert, Methods in Enzymology, 65:499(1986))을 통해 실시될 수 있다. 표지는 형광, 방사능, 발색 측정, 중량 측정, X-선 회절 또는 흡수, 자기, 효소적 활성, 매스 분석, 결합 친화도, 혼성화 고주파, 나노크리스탈에 의하여 검출할 수 있는 시그널을 제공한다.The label of the probe may provide a signal to detect hybridization, which may be linked to an oligonucleotide. Suitable labels include fluorescent moieties (e.g., fluorescein, phycoerythrin, rhodamine, lissamine, and Cy3 and Cy5 (Pharmacia)), chromophores, chemiluminescent moieties, magnetic particles, (P 32 and S 35 ), mass labels, electron dense particles, enzymes (alkaline phosphatase or horseradish peroxidase), joins, substrates for enzymes, heavy metals such as gold and antibodies, streptavidin , Haptens with specific binding partners such as biotin, digoxigenin and chelating groups. Markers can be generated using a variety of methods routinely practiced in the art such as the nick translation method, the Multiprime DNA labeling systems booklet (Amersham, 1989) and the kaination method (Maxam & Gilbert, Methods in Enzymology , 65: 499 (1986)). The label provides signals that can be detected by fluorescence, radioactivity, color measurement, weighing, X-ray diffraction or absorption, magnetism, enzymatic activity, mass analysis, binding affinity, hybridization high frequency, and nanocrystals.

분석 대상이 되는 핵산 시료는 다양한 생시료(biosamples)에서 얻은 mRNA를 이용하여 제조할 수 있다. 상기 생시료는, 바람직하게는 전립선암 조직 또는 세포이다. 프로브 대신에 분석 대상이 되는 cDNA를 표지하여 혼성화 반응-기초 분석을 실시할 수도 있다.The nucleic acid sample to be analyzed can be prepared using mRNA obtained from various biosamples. The raw sample is preferably a prostate cancer tissue or a cell. Instead of the probe, the cDNA to be analyzed may be labeled and subjected to a hybridization reaction-based analysis.

프로브를 이용하는 경우, 프로브를 cDNA 분자와 혼성화시킨다. 본 발명에서, 적합한 혼성화 조건은 최적화 절차에 의하여 일련의 과정으로 결정될 수 있다. 이런 절차는 연구실에서 사용을 위한 프로토콜을 수립하기 위하여 당업자에 의하여 일련의 과정으로 실시된다. 예를 들어, 온도, 성분의 농도, 혼성화 및 세척 시간, 완충액 성분 및 이들의 pH 및 이온세기 등의 조건은 프로브의 길이 및 GC 양 및 타깃 뉴클레오타이드 서열 등의 다양한 인자에 의존한다. 혼성화를 위한 상세한 조건은 Joseph Sambrook, et al., Molecular Cloning, A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, N.Y.(2001); 및 M.L.M. Anderson, Nucleic Acid Hybridization, Springer-Verlag New York Inc. N.Y.(1999)에서 확인할 수 있다. 예를 들어, 상기 엄격조건 중에서 고 엄격조건은 0.5 M NaHPO4, 7% SDS(sodium dodecyl sulfate), 1 mM EDTA에서 65℃ 조건으로 혼성화하고, 0.1 x SSC(standard saline citrate)/0.1% SDS에서 68℃ 조건으로 세척하는 것을 의미한다. 또는, 고 엄격조건은 6 x SSC/0.05% 소듐 파이로포스페이트에서 48℃ 조건으로 세척하는 것을 의미한다. 저 엄격조건은 예를 들어, 0.2 x SSC/0.1% SDS에서 42℃ 조건으로 세척하는 것을 의미한다.When a probe is used, the probe is hybridized with the cDNA molecule. In the present invention, suitable hybridization conditions can be determined by a series of procedures by an optimization procedure. This procedure is performed by a person skilled in the art in a series of procedures to establish a protocol for use in the laboratory. Conditions such as, for example, temperature, concentration of components, hybridization and washing time, buffer components and their pH and ionic strength depend on various factors such as probe length and GC amount and target nucleotide sequence. The detailed conditions for hybridization are described in Joseph Sambrook, et al., Molecular Cloning, A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, NY (2001); And MLM Anderson, Nucleic Acid Hybridization, Springer-Verlag New York Inc .; NY (1999). For example, high stringency conditions were hybridized at 65 ° C in 0.5 M NaHPO 4 , 7% SDS (sodium dodecyl sulfate) and 1 mM EDTA, followed by addition of 0.1 x SSC / 0.1% SDS Lt; RTI ID = 0.0 > 68 C < / RTI > Alternatively, high stringency conditions means washing at < RTI ID = 0.0 > 48 C < / RTI > in 6 x SSC / 0.05% sodium pyrophosphate. Low stringency conditions mean, for example, washing in 0.2 x SSC / 0.1% SDS at 42 ° C.

혼성화 반응 이후에, 혼성화 반응을 통하여 나오는 혼성화 시그널을 검출한다. 혼성화 시그널은 예컨대, 프로브에 결합된 표지의 종류에 따라 다양한 방법으로 실시할 수 있다. 예를 들어, 프로브가 효소에 의해 표지된 경우, 이 효소의 기질을 혼성화 반응 결과물과 반응시켜 혼성화 여부를 확인할 수 있다. 이용될 수 있는 효소/기질의 조합은, 퍼옥시다아제(예컨대, 호스래디쉬 퍼옥시다아제)와 클로로나프톨, 아미노에틸카바졸, 디아미노벤지딘, D-루시페린, 루시게닌(비스-N-메틸아크리디늄 니트레이트), 레소루핀 벤질 에테르, 루미놀, 암플렉스 레드 시약(10-아세틸-3,7-디하이드록시페녹사진), HYR(p-phenylenediamine-HCl and pyrocatechol), TMB(tetramethylbenzidine), ABTS(2,2‘-Azine-di[3-ethylbenzthiazoline sulfonate]), o-페닐렌디아민(OPD) 및 나프톨/파이로닌; 알칼린 포스파타아제와 브로모클로로인돌일 포스페이트(BCIP), 니트로 블루 테트라졸리움(NBT), 나프톨-AS-B1-포스페이트(naphthol-AS-B1-phosphate) 및 ECF 기질; 글루코스 옥시다아제와 t-NBT(nitroblue tetrazolium) 및 m-PMS(phenzaine methosulfate) 등이다. 프로브가 금 입자로 표지된 경우에는 실버 나이트레이트를 이용하여 실버 염색 방법으로 검출할 수 있다. 따라서 본 발명의 전립선암 환자의 예후 분석용 키트를 혼성화에 기초하여 실시하는 경우에는, 구체적으로 (i) 본 발명의 마커의 뉴클레오티드 서열에 대하여 상보적인 서열을 가지는 프로브를 핵산 시료에 혼성화시키는 단계; (ii) 상기 혼성화 반응 발생 여부를 검출하는 단계를 포함한다. 혼성화 과정에 의한 혼성화 시그널의 세기를 분석함으로써, 전립선암 환자의 예후를 판단할 수 있다. After the hybridization reaction, a hybridization signal generated through the hybridization reaction is detected. The hybridization signal can be carried out in various ways depending on, for example, the type of label attached to the probe. For example, when a probe is labeled with an enzyme, the substrate of the enzyme can be reacted with the result of hybridization reaction to confirm hybridization. Combinations of enzymes / substrates that may be used include, but are not limited to, peroxidases (such as horseradish peroxidase) and chloronaphthol, aminoethylcarbazole, diaminobenzidine, D-luciferin, lucigenin (bis- Acetyl-3,7-dihydroxyphenox), HYR (p-phenylenediamine-HCl and pyrocatechol), TMB (tetramethylbenzidine), ABTS (2) , 2'-Azine-di [3-ethylbenzthiazoline sulfonate]), o-phenylenediamine (OPD) and naphthol / pyronine; (BCIP), nitroblue tetrazolium (NBT), naphthol-AS-B1-phosphate, and ECF substrate; alkaline phosphatase and bromochloroindoleyl phosphate; Glucose oxidase and t-NBT (nitroblue tetrazolium) and m-PMS (phenzaine methosulfate). When the probe is labeled with gold particles, it can be detected by a silver staining method using silver nitrate. Therefore, when the kit for prognosis of the prostate cancer patient of the present invention is carried out on the basis of hybridization, specifically (i) hybridizing a probe having a sequence complementary to the nucleotide sequence of the marker of the present invention to a nucleic acid sample; (ii) detecting whether the hybridization reaction has occurred. By analyzing the intensity of the hybridization signal by the hybridization process, the prognosis of a prostate cancer patient can be determined.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 본 발명의 전립선암 환자의 예후 분석용 키트는 SPINK1 또는 SP8 단백질에 특이적으로 결합하는 결합제를 포함하는 면역분석(immunoassay)용 키트일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the kit for prognosis of a patient with prostate cancer of the present invention may be an immunoassay kit comprising a binding agent that specifically binds SPINK1 or SP8 protein.

본 발명에서 전립선암 환자의 예후를 분석하는데 있어서 사용되는 단백질 발현 분석은 생물학적 시료에서 발현된 본 발명의 마커 단백질의 존재 여부와 발현 정도를 확인하는 과정으로, 바람직하게는, 상기 단백질에 대하여 특이적으로 결합하는 항체를 이용하여 단백질의 양을 확인하는 것을 의미한다. 이를 위한 분석 방법으로는 웨스턴블랏, 엘라이자(enzyme linked immunosorbent assay,ELISA), 방사선면역분석(RIA: Radioimmunoassay), 방사 면역확산법(radioimmunodiffusion), 오우크테로니(Ouchterlony) 면역 확산법, 로케트(rocket) 면역전기영동, 조직면역염색, 면역침전 분석법(Immunoprecipitation Assay), 보체 고정 분석법(Complement Fixation Assay), 유세포분석(Fluorescence Activated Cell Sorter, FACS), 단백질 칩(protein chip) 등이 있으나 상기 예에 의해 본 발명의 분석방법이 제한되는 것은 아니다.The analysis of protein expression used in the analysis of the prognosis of patients with prostate cancer in the present invention is a process for confirming the presence and expression level of the marker protein of the present invention expressed in a biological sample, ≪ / RTI > to identify the amount of protein. Methods for this analysis include Western blot, enzyme linked immunosorbent assay (ELISA), radioimmunoassay (RIA), radioimmunodiffusion, Ouchterlony immunodiffusion, rocket, Immunoprecipitation Assay, Complement Fixation Assay, Fluorescence Activated Cell Sorter (FACS), and Protein Chip are examples of immunoprecipitation, protein immunoassay, immunohistochemical staining, The method of analysis of the invention is not limited.

본 발명에서 단백질에 특이적으로 결합하는 결합제는 예를 들어, 올리고펩타이드, 모노클로날 항체, 폴리클로날 항체, 키메릭(chimeric) 항체, 리간드, PNA(Peptide nucleic acid) 또는 앱타머(aptamer)이다.In the present invention, the binding agent that specifically binds to a protein includes, for example, an oligopeptide, a monoclonal antibody, a polyclonal antibody, a chimeric antibody, a ligand, a peptide nucleic acid (PNA) to be.

본 발명에서 “항체”란 항원성 부위에 대해서 지시되는 특이적인 단백질 분자를 의미한다. 본 발명의 목적상, 항체는 마커 단백질에 대해 특이적으로 결합하는 항체를 의미하며, 다클론 항체, 단일클론 항체 및 재조합 항체를 모두 포함한다.&Quot; Antibody " in the present invention means a specific protein molecule directed against an antigenic site. For purposes of the present invention, an antibody refers to an antibody that specifically binds to a marker protein, and includes both polyclonal antibodies, monoclonal antibodies, and recombinant antibodies.

본 발명에서 키트의 종류의 예로는 면역크로마토그래피 스트립 키트, 루미넥스 어세이 키트, 단백질 마이크로어레이 키트, 엘라이자 키트, 또는 면역학적 도트 키트등이 있으나, 상기 예에 의해 본 발명에서 사용 가능한 키트의 종류가 제한되는 것은 아니다.Examples of the kit in the present invention include an immunochromatography strip kit, a lumenex assay kit, a protein microarray kit, an ELISA kit, or an immunological dot kit. The kind is not limited.

상기 분석 방법들을 통하여, 대상 환자로부터 분리한 생물학적 시료에서의 항원-항체 복합체의 형성량을 비교할 수 있고, 전립선암 환자의 예후 마커 유전자에서 단백질로의 유의한 발현량의 증가 또는 감소 여부를 판단하여, 전립선암 환자의 호르몬 불응성 전립선암으로의 진행 위험성 및 진행시기를 예측할 수 있다.Through the above analysis methods, it is possible to compare the amount of antigen-antibody complex formed in the biological sample isolated from the subject patient and determine whether the expression level of the prognostic marker gene in the prostate cancer patient is significantly increased or decreased , The risk of progression to and progression to hormone refractory prostate cancer in patients with prostate cancer can be predicted.

본 발명에서 용어, "항원-항체 복합체"란 전립선암 환자의 예후 분석 마커 단백질과 이에 특이적인 항체의 결합물을 의미하고, 항원-항체 복합체의 형성량은 검출 라벨(detection label)의 시그널의 크기를 통해서 정량적으로 측정 가능하다. In the present invention, the term " antigen-antibody complex " refers to a combination of a prognostic assay marker protein and a specific antibody thereof in a prostate cancer patient. The amount of the antigen-antibody complex formed is determined by the size of a signal of a detection label Lt; RTI ID = 0.0 > quantitative < / RTI >

본 발명의 다른 일 양태에 따르면, 본 발명은 전립선암 환자로부터 분리된 전립선암 조직 또는 전립선암 세포에서 SP8(Sp8 Transcription Factor)의 발현수준을 측정하는 단계를 포함하는 전립선암 환자의 예후 분석에 필요한 정보를 제공하는 방법을 제공한다. According to another aspect of the present invention, the present invention provides a method for analyzing the prognostic value of SP8 (Sp8 Transcription Factor) expression level in prostate cancer tissue or prostate cancer cells isolated from prostate cancer patients Provides a way to provide information.

본 발명의 다른 일 양태에 따르면, 전립선암 환자로부터 분리된 전립선암 조직 또는 전립선암 세포에서 SPINK1(serine protease inhibitor Kazal-type 1) 및 SP8(Sp8 Transcription Factor)의 발현수준을 측정하는 단계를 포함하는 전립선암 환자의 예후 분석에 필요한 정보를 제공하는 방법을 제공한다. According to another aspect of the present invention, there is provided a method for detecting prostate cancer, comprising measuring the expression level of SPINK1 (serine protease inhibitor Kazal-type 1) and SP8 (Sp8 transcription factor) in prostate cancer tissue or prostate cancer cells isolated from prostate cancer patients Provides a method for providing information necessary for the prognosis of patients with prostate cancer.

상기 방법과 상술한 키트는 동일한 마커에 관한 발명이기 때문에, 이 둘 사이에 공통된 내용은 본 명세서의 과도한 복잡성을 회피하기 위하여 그 기재를 생략하기로 한다.Because the method and the kit described above are inventions for the same marker, the description common to both is omitted in order to avoid the excessive complexity of the present specification.

하기 실시예에서 확인한 바와 같이, 전립선암 조직에서의 SPINK1의 발현 수준은 진행성 전립선암(advanced cancer of prostate)에서 호르몬 불응성 전립선암으로의 진행 위험성이 높은 환자에서 더 높았고, SP8의 발현 수준은 진행성 전립선암에서 호르몬 불응성 전립선암으로의 진행 위험성이 높은 환자에서 더 낮았기 때문에, 상기 발현수준을 측정하여 전립선암 환자의 예후 분석에 필요한 정보를 제공할 수 있다. 예를 들어, 측정한 마커의 발현수준을 예후를 알고 있는 환자의 측정값과 비교하거나, 마커의 발현수준을 일정 기준에 따라 정량적으로 수치화한 후, 이 점수를 토대로 환자의 예후를 예측할 수 있다.As seen in the following examples, the level of SPINK1 expression in prostate cancer tissues was higher in patients with advanced risk of progression from advanced cancer of prostate to hormone refractory prostate cancer, Because the risk of progression from prostate cancer to hormone refractory prostate cancer is lower, this level of expression can be measured to provide information needed for the prognosis of patients with prostate cancer. For example, the level of expression of the measured marker can be compared with the value of the patient who knows the prognosis, or the expression level of the marker can be quantitatively quantified according to a certain criterion, and the prognosis of the patient can be predicted based on the numerical value.

본 발명의 특징 및 이점을 요약하면 다음과 같다:The features and advantages of the present invention are summarized as follows:

(ⅰ) 본 발명은 전립선암 예후 분석에 대한 신규한 바이오마커를 제공한다. (I) The present invention provides a novel biomarker for prostate cancer prognosis analysis.

(ⅱ) 본 발명은 SPINK1 또는 SP8의 발현이 호르몬 불응성 전립선암으로의 진행 위험성을 갖는 환자에서 증가 또는 감소 양상을 보인다는 연구결과에 기초한다. 따라서, 본 발명의 마커를 이용하면 신속, 정확하게 전립선암의 예후 분석이 가능하다. (Ii) The present invention is based on the finding that the expression of SPINK1 or SP8 shows an increasing or decreasing pattern in patients at risk of progression to hormone refractory prostate cancer. Thus, using the marker of the present invention, the prognosis of prostate cancer can be analyzed quickly and accurately.

(ⅲ) 본 발명의 마커를 이용하는 경우, 호르몬 불응성 전립선암으로의 진행 유무 및 진행시기를 예측할 수 있으므로 환자에 대한 치료에 보다 효과적인 대처가 가능하다. (Iii) When the marker of the present invention is used, progression to and progression of hormone refractory prostate cancer can be predicted, so that it is possible to more effectively cope with the treatment of the patient.

도 1은 NGS 코호트(n=45)에서 전립선암의 유전자 발현 패턴을 나타낸다.
계층적 클러스터 분석을 실시하여 유전자 발현 패턴을 얻음. BPH(Benign prostate hyperplasia), 국소 CaP(cancers of the prostate), 진행성 CaP, 및 CRPC(castration-resistant prostate cancers)를 클러스터 분석에 적용함.
모든 조직에 걸쳐 적어도 10개 조직에서 평균 유전자 발현 레벨에 대하여 상대적으로 적어도 두 배 차이의 발현율을 갖는 유전자를 선정하여 계층적 분석을 실시함(1,274 유전자). 빨간색 및 녹색은 각각 고발현 및 저발현을 나타냄. NGS, Next generation sequencing.
도 2는 2개 전립선 조직 타입에서 다르게 발현되는 유전자의 Bland-Altman 플롯을 나타낸다.
(A) BPH 및 국소 CaP, (B) 국소 CaP 및 진행성 CaP, 및 (C) 진행성 CaP 및 CRPC 간 평균 발현값 및 배율(fold ratio)에 기초하여 유전자를 분산시킴.
빨간 점은 EdgeR 소프트웨어를 이용한 GLM 우도비 검정에서 통계학적으로 유의한 유전자를 나타냄. 컷-오프 기준은 P-값 0.001 이하. logFC, log2-transformed fold change. logCPM, log2-transformed counts per million mapped reads.
도 3은 전립선 조직에서 다르게 발현되는 유전자를 분석한 결과이다.
(a) 먼거리 조직 그룹에서 EdgeR 소프트웨어를 이용한 GLM 우도비 검정(GLM likelihood ratio test)을 통해 선별한 유전자의 벤 다이어그램임. 빨간색 원의 유전자(유전자 리스트 A)는 BPH(benign prostate hyperplasia) 및 국소 원발성 CaP(cancer of prostate) 간에 다르게 발현되는 유전자를 나타냄. 오렌지색 원의 유전자(유전자 리스트 B)는 CaP 및 국소 진행성 CaP 간에 다르게 발현되는 유전자를 나타냄. 검정색 원의 유전자(유전자 리스트 C)는 진행성 CaP 및 CRPC(castration-resistant prostate cancer) 간에 다르게 발현되는 유전자를 나타냄. 두 그룹 간 현저한 발현 차이를 보이는 유전자를 선별하기 위해 0.001 이하의 P-값 및 2배 이상의 상대적 차이의 컷-오프 기준이 적용됨.
(b) 벤 다이어그램에서 선별된 유전자의 발현 패턴을 나타냄. 데이터는 매트릭스 포맷으로 나타냄. 빨간색 및 녹색은 각각 고발현 및 저발현을 나타냄.
도 4는 매치된 샘플 쌍 및 쌍을 이루지 못한 나머지 샘플에서 중요한 유전자 리스트에 대한 비교 분석 결과를 나타낸다.
EdgeR 소프트웨어를 이용한 일반선형모델 우도비 검정을 통해 선정한 유전자의 벤 다이어그램임. 파란색 원의 유전자(유전자 리스트 A)들은 쌍을 이룬 샘플에서 진행성 CaP 및 CRPC 간 다르게 발현되는 유전자를 나타냄. 초록색 원의 유전자(유전자 리스트 B)들은 쌍을 이루지 못한 샘플에서 진행성 CaP 및 CRPC 간 다르게 발현되는 유전자를 나타냄. 두 그룹간 현저한 발현 차이를 보이는 유전자를 선별하기 위해 P-값 0.001 이하의 컷-오프 기준 및 2배 또는 그 이상의 상대적 차이를 적용함.
도 5는 공개 데이터 세트(GSE28403)에서 전립선암의 발현 레벨을 나타낸다.
두 그룹의 박스 플롯은 진행성 CaP 및 CRPC군에서 CRPC 진행과 연관된 유전자의 발현 레벨을 비교한 것임. 괄호의 접근번호는 마이크로어레이 플랫폼의 프로브 아이디를 의미함. #은 NGS 코호트에서 평균 유전자 발현 변화와 관련이 있음을 나타냄. CaP, cancer of prostate. CRPC, castration-refractory prostate cancer. NGS, next generation sequencing. * , P < 0.05. P-값은 2개 샘플에 대한 t-검정을 통해 얻음.
도 6은 공개 데이터 세트(GSE32269)에서 전립선암의 발현 레벨을 나타낸다.
두 그룹의 박스 플롯은 국소 CaP 및 CRPC군에서 CRPC 진행과 연관된 유전자의 발현 레벨을 비교한 것임. 괄호의 접근번호는 마이크로어레이 플랫폼의 프로브 아이디를 의미함. #은 NGS 코호트에서 평균 유전자 발현 변화와 관련이 있음을 나타냄. CaP, cancer of prostate. CRPC, castration-refractory prostate cancer. NGS, next generation sequencing. * , P < 0.05. ** , P < 0.001. P-값은 2개 샘플에 대한 t-검정을 통해 얻음.
도 7은 공개 데이터 세트(GSE35988)에서 전립선암의 발현 레벨을 나타낸다.
두 그룹의 박스 플롯은 국소 CaP 및 전이성 CRPC군에서 CRPC 진행과 연관된 유전자의 발현 레벨을 비교한 것임. 괄호의 접근번호는 마이크로어레이 플랫폼의 프로브 아이디를 의미함. #은 NGS 코호트에서 평균 유전자 발현 변화와 관련이 있음을 나타냄. CaP, cancer of prostate. CRPC, castration-refractory prostate cancer. NGS, next generation sequencing. * , P < 0.05. ** , P < 0.001. P-값은 2개 샘플에 대한 t-검정을 통해 얻음.
도 8은 실시간 PCR을 이용하여 독립적인 코호트에서 다르게 발현되는 7개 유전자를 평가한 결과이다.
코호트는 비-암(non-cancer) BPH, CaP, 호르몬-억제 CaP, 및 CRPC 조직과 일치함. 그 가운데 AR, SPINK1, SP8, CEACAM20, 및 CEACAM22P는 NGS 코호트에서 동일한 발현 패턴을 보임.
도 9는 독립적인 검증 코호트-2로부터 얻은 94개 진행성 CaP 샘플에 대하여 NGS 코호트 및 검증 코호트-1에서 선별한 5개 유전자를 분석하고, CRPC 진행과 연관된 각 후보 유전자의 예후값을 평가한 결과이다.
SPINK1 및 SP8은 CRPC 진행 시간에 대하여 유의한 예측값을 나타냄. 진행빈도는 SPINK1 저발현 그룹 보다 SPINK1 고발현 그룹에서 현저히 높았고, SP8 고발현 그룹 보다 SP8 저발현 그룹에서 현저히 높았음.
도 10은 CRPC 진행과 연관된 유전자들에 대한 유전자 세트 인리치먼트 분석 결과를 나타낸다.
Enriched gene set terms은 Ingenuity Pathway Analysis software를 이용하여 결정함. 유의성에 대한 한계치는 P < 0.05임.
도 11은 CRPC 진행과 연관된 유전자들의 유전자 네트워크를 나타낸다.
진행성 CaP 및 CRPC 간에 다르게 발현되는 90개의 유전자를 이용하여 유전자 네트워크를 조사함. CRPC 서브그룹에서 고발현 및 저발현되는 유전자는 각각 빨간색 및 녹색으로 나타냄. 색의 강도는 고발현 또는 저발현 정도를 나타냄. 각 선 및 화살표는 유전자와 문헌에 보고된 조절 방향의 기능적, 물리적 상호작용을 나타냄. CaP, cancer of prostate. CRPC, castration-resistant prostate cancer.
도 12는 공개 데이터 세트(GSE28403)에서 전립선암의 발현 레벨을 나타낸다.
막대 플롯은 진행성 CaP 및 CRPC군에서 CRPC 발달과 연관된 유전자의 발현 레벨을 비교한 것임. “↓”는 CRPC 서브그룹에서 하향조절되었음을 나타냄. CaP, cancer of prostate. ADV, advanced CaP. CRPC, castration-refractory prostate cancer.
도 13은 공개 데이터 세트(GSE32269)에서 전립선암의 발현 레벨을 나타낸다.
막대 플롯은 국소 CaP 및 CRPC군에서 CRPC 발달과 연관된 유전자의 발현 레벨을 비교한 것임. “↓”는 CRPC 서브그룹에서 하향조절되었음을 나타냄. CaP, cancer of prostate. CRPC, castration-refractory prostate cancer. * , P< 0.05. P-값은 2개 샘플에 대한 t-검정을 통해 얻음.
도 14는 공개 데이터 세트(GSE35988)에서 전립선암의 발현 레벨을 나타낸다.
막대 플롯은 (A) GPL6480 및 (B) GPL6848 플랫폼에서 국소 CaP 및 CRPC군 사이에 CRPC 발달과 연관된 유전자의 발현 레벨을 비교한 것임. CaP, cancer of prostate. CRPC, castration-refractory prostate cancer. * , P< 0.05. **, P< 0.001. P-값은 2개 샘플에 대한 t-검정을 통해 얻음.
도 15는 공개 데이터 세트(GSE37199)에서 전립선암의 발현 레벨을 나타낸다.
막대 플롯은 좋은 예후를 보인 환자 및 CRPC 환자의 혈액 샘플에서 CRPC 발달과 연관된 유전자의 발현 레벨을 비교한 것임. “↓”는 CRPC 서브그룹에서 하향조절되었음을 나타냄. CRPC, castration-refractory prostate cancer. * , P< 0.05. P-값은 2개 샘플에 대한 t-검정을 통해 얻음.
도 16은 공개 데이터 세트(GSE70768)에서 전립선암의 발현 레벨을 나타낸다.
막대 플롯은 CaP 및 CRPC 환자군에서 CRPC 발달과 연관된 유전자의 발현 레벨을 비교한 것임. CaP, cancer of prostate. CRPC, castration-refractory prostate cancer. * , P< 0.05. P-값은 2개 샘플에 대한 t-검정을 통해 얻음.
Figure 1 shows the gene expression pattern of prostate cancer in the NGS cohort (n = 45).
Perform hierarchical cluster analysis to obtain gene expression patterns. Benign prostate hyperplasia (BPH), cancers of the prostate (CaP), progressive CaP, and castration-resistant prostate cancers (CRPC).
A hierarchical analysis (1,274 genes) was performed by selecting genes with at least a two-fold difference in expression relative to the average gene expression level in at least 10 tissues across all tissues. Red and green indicate high expression and low expression, respectively. NGS, Next generation sequencing.
Figure 2 shows Bland-Altman plots of genes that are differentially expressed in two prostate tissue types.
(A) BPH and local CaP, (B) local CaP and progressive CaP, and (C) a mean expression value and fold ratio between progressive CaP and CRPC.
The red dot represents a statistically significant gene in the GLM likelihood test using EdgeR software. The cut-off criterion is P-value less than 0.001. logFC, log2-transformed fold change. logCPM, log2-transformed counts per million mapped reads.
Figure 3 shows the results of analysis of genes that are differentially expressed in prostate tissue.
(a) Venn diagram of gene selected by GLM likelihood ratio test using EdgeR software in long distance organization group. The gene for the red circle (gene list A) represents a gene that is differentially expressed between benign prostate hyperplasia (BPH) and primary cancerous prostate (CaP). The orange circle gene (gene list B) represents a gene that is differentially expressed between CaP and locally advanced CaP. The gene for black circles (gene list C) represents a gene that is differentially expressed between progressive CaP and castration-resistant prostate cancer (CRPC). A cut-off criterion of a P-value less than 0.001 and a relative difference of more than 2-fold is applied to select genes with significant expression differences between the two groups.
(b) Represent the expression pattern of the selected gene in the Venn diagram. Data is represented in matrix format. Red and green indicate high expression and low expression, respectively.
Figure 4 shows the result of comparative analysis of the list of important genes in the matched sample pairs and the unpaired samples.
Generic linear model using EdgeR software Venn diagram of the gene selected through the likelihood ratio test. The blue circle genes (gene list A) represent genes that are differentially expressed between progressive CaP and CRPC in the paired samples. Genes in green circles (gene list B) represent genes that are differentially expressed between progressive CaP and CRPC in unpaired samples. Apply a cut-off criterion of P-value less than 0.001 and a relative difference of 2 or more to select genes with significant expression differences between the two groups.
Figure 5 shows the expression level of prostate cancer in the open data set (GSE28403).
The two groups of box plots compare the expression levels of genes involved in CRPC progression in the advanced CaP and CRPC groups. The access number in parentheses refers to the probe ID of the microarray platform. # Is associated with changes in mean gene expression in the NGS cohort. CaP, cancer of prostate. CRPC, castration-refractory prostate cancer. NGS, next generation sequencing. *, P < 0.05. The P-value is obtained by t-test for two samples.
Figure 6 shows the expression levels of prostate cancer in the open data set (GSE32269).
The two groups of box plots compare the expression levels of the genes involved in CRPC progression in the local CaP and CRPC groups. The access number in parentheses refers to the probe ID of the microarray platform. # Is associated with changes in mean gene expression in the NGS cohort. CaP, cancer of prostate. CRPC, castration-refractory prostate cancer. NGS, next generation sequencing. *, P < 0.05. **, P < 0.001. The P-value is obtained by t-test for two samples.
Figure 7 shows the expression levels of prostate cancer in the open data set (GSE35988).
The two groups of box plots compare the expression levels of genes associated with CRPC progression in the local CaP and metastatic CRPC groups. The access number in parentheses refers to the probe ID of the microarray platform. # Is associated with changes in mean gene expression in the NGS cohort. CaP, cancer of prostate. CRPC, castration-refractory prostate cancer. NGS, next generation sequencing. *, P < 0.05. **, P < 0.001. The P-value is obtained by t-test for two samples.
Figure 8 shows the results of seven differentially expressed genes in an independent cohort using real-time PCR.
Cohort agrees with non-cancer BPH, CaP, hormone-inhibited CaP, and CRPC tissue. Among them, AR, SPINK1, SP8, CEACAM20, and CEACAM22P showed the same expression pattern in the NGS cohort.
FIG. 9 shows the results of analyzing the five genes selected from the NGS cohort and the verification cohort-1 for 94 advanced CaP samples obtained from the independent verification cohort-2 and evaluating the prognostic value of each candidate gene associated with CRPC progression .
SPINK1 and SP8 represent significant predictions for CRPC progress time. The frequency of progression was significantly higher in the SPINK1 high expression group than in the SPINK1 low expression group and significantly higher in the SP8 low expression group than in the SP8 high expression group.
FIG. 10 shows gene set analysis results for genes associated with CRPC progression.
Enriched gene set terms were determined using Ingenuity Pathway Analysis software. The limit value for significance is P <0.05.
Figure 11 shows the gene network of genes associated with CRPC progression.
Investigate gene networks using 90 differentially expressed genes between progressive CaP and CRPC. Highly expressed and underexpressed genes in the CRPC subgroup are shown in red and green, respectively. The intensity of color indicates high or low expression level. Each line and arrow represents the functional and physical interactions of the regulatory direction reported in genes and literature. CaP, cancer of prostate. CRPC, castration-resistant prostate cancer.
Figure 12 shows the expression levels of prostate cancer in the open data set (GSE28403).
The rod plots compare the expression levels of genes associated with CRPC development in the advanced CaP and CRPC groups. "↓" indicates downward adjustment in the CRPC subgroup. CaP, cancer of prostate. ADV, advanced CaP. CRPC, castration-refractory prostate cancer.
Figure 13 shows the expression level of prostate cancer in the open data set (GSE32269).
The rod plots compare the expression levels of genes associated with CRPC development in the local CaP and CRPC groups. "↓" indicates downward adjustment in the CRPC subgroup. CaP, cancer of prostate. CRPC, castration-refractory prostate cancer. *, P < 0.05. The P-value is obtained by t-test for two samples.
Figure 14 shows the expression levels of prostate cancer in the open data set (GSE35988).
The rod plots compare the expression levels of genes associated with CRPC development between (A) GPL6480 and (B) GPL6848 platforms between the local CaP and CRPC groups. CaP, cancer of prostate. CRPC, castration-refractory prostate cancer. *, P &lt; 0.05. **, P &lt; 0.001. The P-value is obtained by t-test for two samples.
Figure 15 shows the expression levels of prostate cancer in the open data set (GSE37199).
Rod plots compare the expression levels of genes associated with CRPC development in blood samples from patients with good prognosis and CRPC patients. "↓" indicates downward adjustment in the CRPC subgroup. CRPC, castration-refractory prostate cancer. *, P &lt; 0.05. The P-value is obtained by t-test for two samples.
Figure 16 shows the expression level of prostate cancer in the open data set (GSE70768).
The rod plots compare the expression levels of genes associated with CRPC development in CaP and CRPC patients. CaP, cancer of prostate. CRPC, castration-refractory prostate cancer. *, P &lt; 0.05. The P-value is obtained by t-test for two samples.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. It is to be understood by those skilled in the art that these embodiments are only for describing the present invention in more detail and that the scope of the present invention is not limited by these embodiments in accordance with the gist of the present invention .

실시예Example

재료 및 방법Materials and methods

환자 및 조직 샘플Patient and tissue samples

본 연구에는 3개의 독립적인 코호트로 구성된 총 288개의 전립선 조직 샘플이 이용되었다. 전사체 특징을 확인하기 위해 RNA 서열 데이터를 생성하는데 이용한 첫 번째 NGS 코호트는 8개 BPH(benign prostate hyperplasia), 16개 국소 CaP(cancers of the prostate), 9개 진행성 CaP, 및 12개 CRPC(castration-resistant prostate cancers)를 포함하는 45개 전립선 조직 샘플을 포함한다(표 1). 그 가운데 4개 CRPC는 4개 진행성(advanced) CaP과 병행되며, CPRC 및 진행성 CaP의 샘플은 동일 환자로부터 수득하였다(표 2). 두 샘플에 대한 조직 검사는 각각 그들의 질병 진행 단계에서 실시하였다. 이 코호트에서 모든 샘플은 전립선의 원발성(primary) 위치로부터 수득하였으며, 떨어져있는 다른 조직 위치에서 발견되는 전이성 샘플은 포함시키지 않았다. 본 연구의 모든 환자는 충북대학교 병원에서 치료를 받았다. 모든 종양 샘플은 조직 샘플 공여 및 시험에 대한 환자의 동의 아래 인수하였다. 본 연구에서 CRPC는 낮은 혈청 테스토스테론 레벨(<50 ng/mL)에도 불구하고 3회 연속 PSA가 상승한 것으로 정의하였다. A total of 288 prostate tissue samples, consisting of three independent cohorts, were used in this study. The first NGS cohort used to generate RNA sequence data to identify transcript features was 8 benign prostate hyperplasia (BPH), 16 cancers of the prostate (CaP), 9 progressive CaP, and 12 CRP -resistant prostate cancers) (Table 1). Four of the CRPCs were in parallel with four advanced CaPs, and samples of CPRC and progressive CaP were obtained from the same patient (Table 2). Biopsy of the two samples was performed at each stage of their disease progression. In this cohort all samples were obtained from the primary location of the prostate and no metastatic samples were found at other distant site locations. All patients in this study were treated at Chungbuk National University Hospital. All tumor samples were taken under the patient's consent for tissue sample donation and testing. In this study, CRPC was defined as three consecutive increases in PSA despite low serum testosterone levels (<50 ng / mL).

검증 코호트-1은 58개 비-암(non-cancer) BPH 대조군, 62개 국소 진행성(locally advanced) 또는 진행성 CaP 케이스, 14개 호르몬 억제(hormone-suppressed) CaP, 및 15개 CRPC 케이스를 포함한다. 호르몬 억제 CaP은 CPRC에 대한 징후 없이 안드로겐 차단 요법(androgen deprivation therapy, ADT)을 받은 케이스를 의미한다. 검증 코호트-2는 수술 후 ADT를 받은 국소 진행성 또는 진행성 질환을 갖는 94명의 환자로 구성된다. Verification cohort-1 includes 58 non-cancer BPH controls, 62 locally advanced or progressive CaP cases, 14 hormone-suppressed CaPs, and 15 CRPC cases . Hormone suppression CaP implies a case of receiving androgen deprivation therapy (ADT) without any indication for CPRC. Verification cohort-2 consists of 94 patients with locally advanced or progressive disease who received post-operative ADT.

NGS 코호트, 검증 코호트-1, 및 코호트-2에서 환자 및 대조군의 임상적 특징Clinical characteristics of patient and control group in NGS cohort, validated cohort-1, and cohort-2 특징Characteristic NGS 코호트NGS cohort 검증 코호트-1Verification Cohort -1 검증 코호트-2Verification Cohort-2 BPH 대조군BPH control 국소적 CaPLocal CaP 진행성CaPProgressive CaP CRPCCRPC BPH 대조군BPH control 국소 진행성 또는 진행성 CaPLocally advanced or progressive CaP 호르몬 억제 CaPHormone suppression CaP CRPCCRPC 국소 진행성 또는 진행성 CaPLocally advanced or progressive CaP No.No. 88 1616 9 (4: paired)9 (4: paired) 12 (4: paired)12 (4: paired) 5858 6262 1414 1515 9494 연령
(나이; 범위)
age
(Age; range)
65.1
(54-70)
65.1
(54-70)
68.1
(54-75)
68.1
(54-75)
74.9
(69-82)
74.9
(69-82)
73.7
(59-82)
73.7
(59-82)
71.5
(54-90)
71.5
(54-90)
71.4
(48-85)
71.4
(48-85)
72.2
(52-78)
72.2
(52-78)
69.6
(53-85)
69.6
(53-85)
69.9
(52-86)
69.9
(52-86)
수술 시 PSA ± 표준편차 (ng/ml)The PSA ± standard deviation (ng / ml) 1.8±0.41.8 ± 0.4 15.1±7.915.1 ± 7.9 332.8±276.0332.8 ± 276.0 62.3±56.062.3 ± 56.0 1.7±1.31.7 ± 1.3 387.9±1239.3387.9 ± 1239.3 9.8±15.79.8 ± 15.7 193.6±387.3193.6 ± 387.3 277.8±959.5277.8 ± 959.5 수술 (%)Operation (%) TURPTURP 8 8 00 1One 1212 5858 44 (71.0)44 (71.0) 14 (100)14 (100) 15 (100)15 (100) 59 (62.8)59 (62.8) 근치적 전립선절제술Radical prostatectomy 00 1616 88 0 0 18 (29.0)18 (29.0) 0 (0.0)0 (0.0) 0 (0.0)0 (0.0) 35 (37.2)35 (37.2) 글리슨 스코어 (%)Gleason Score (%) 6 또는 그 이하6 or less 22 00 00 5 (8.1)5 (8.1) 0 (0.0)0 (0.0) 0 (0.0)0 (0.0) 0 (0.0)0 (0.0) 77 1111 33 22 20 (32.3)20 (32.3) 2 (16.3)2 (16.3) 3 (20.0)3 (20.0) 42 (44.7)42 (44.7) 88 00 00 22 14 (22.6)14 (22.6) 3 (21.4)3 (21.4) 1 (6.7)1 (6.7) 17 (18.1)17 (18.1) 99 33 66 77 21 (33.9)21 (33.9) 8 (57.1)8 (57.1) 8 (53.3)8 (53.3) 32 (34.0)32 (34.0) 1010 00 00 1One 2 (3.2)2 (3.2) 1 (7.1)1 (7.1) 3 (20.0)3 (20.0) 3 (3.2)3 (3.2) TNM 단계(%)TNM step (%) T2 또는 T3, N0, M0T2 or T3, N0, M0 1616 00 00 17 (27.4)17 (27.4) 1 (7.1)1 (7.1) 0 (0.0)0 (0.0) 47 (50.0)47 (50.0) T4 또는 전이T4 or metastasis 00 99 1212 45 (72.6)45 (72.6) 13 (92.9)13 (92.9) 15 (100)15 (100) 47 (50.0)47 (50.0)

약어: NGS, Next generation sequencing.Abbreviation: NGS, Next generation sequencing.

임상 경과Clinical course 케이스case 1st 수술1 st surgery 2nd 수술2 nd surgery 나이age 수술 종류Type of surgery PSAPSA 글리슨 스코어Gleonson Score TNM 단계TNM step CRPC 까지 시간
(월)
Time to CRPC
(month)
나이age 수술 종류Type of surgery PSAPSA 글리슨 스코어Gleonson Score TNM 단계TNM step
케이스 1Case 1 6969 RRPRRP 90.890.8 7 (3+4)7 (3 + 4) T3N1M0T3N1M0 124.7124.7 8181 TUR-PTUR-P 133.1133.1 7 (4+3)7 (4 + 3) T4N1M1T4N1M1 케이스 2Case 2 7474 TUR-PTUR-P 379.0379.0 7 (4+3)7 (4 + 3) T3N1M1T3N1M1 26.226.2 7878 TUR-PTUR-P 166.0166.0 7 (4+3)7 (4 + 3) T3N1M1T3N1M1 케이스 3Case 3 7878 TUR-PTUR-P 200.0200.0 9 (4+5)9 (4 + 5) T3N1M0T3N1M0 13.813.8 7979 TUR-PTUR-P 40.240.2 9 (5+4)9 (5 + 4) T3N1M0T3N1M0 케이스 4Case 4 6969 TUR-PTUR-P 89.089.0 9 (4+5)9 (4 + 5) T4N1M0T4N1M0 9.39.3 7070 TUR-PTUR-P 117.3117.3 9 (4+5)9 (4 + 5) T4N1M0T4N1M0

RNA 분리 및 RNA-서열 실험RNA isolation and RNA-sequencing experiments

총 RNA는 RNeasy Mini Kit(Qiagen, CA)를 이용하여 제조사의 프로토콜에 따라 분리하였다. RNA의 질 및 완전성(integrity)은 아가로스 겔 전기영동 및 에티듐 브로마이드 염색 후 UV 조사를 통해 가시화하여 확인하였다. 시퀀싱 라이브러리는 TruSeq RNA Sample Preparation kit v2 (Illumina, CA)를 이용하여 제조사의 지시에 따라 준비하였다. 간략히 설명하면, 폴리-T 올리고가 부착된 마그네틱 비드를 이용하여 총 RNA로부터 mRNA를 분리한 다음, cDNA를 합성하였다. 어댑터를 cDNA에 라이게이션하고, PCR을 통해 단편을 증폭시켰다. 시퀀싱은 Hiseq-2000 (Illumina)을 이용하여 페어드-엔드 리드(2×100 bp)로 실시하였다. Total RNA was isolated using the RNeasy Mini Kit (Qiagen, CA) according to the manufacturer's protocol. The quality and integrity of RNA was confirmed by visualization through agarose gel electrophoresis and UV irradiation after ethidium bromide staining. The sequencing library was prepared using the TruSeq RNA Sample Preparation kit v2 (Illumina, Calif.) According to the manufacturer's instructions. Briefly, mRNA was isolated from total RNA using poly-T oligo-attached magnetic beads, and cDNA was synthesized. The adapter was ligated to the cDNA and the fragment was amplified by PCR. Sequencing was performed with a fair-end lead (2 x 100 bp) using Hiseq-2000 (Illumina).

RNA-seq 데이터 처리RNA-seq data processing

인간에 대한 기준 지놈 서열 데이터는 University of California Santa Cruz Genome Browser Gateway (assembly ID: hg19)로부터 얻었다. 기준 지놈 인덱스는 Bowtie2-build component of Bowtie2 (ver. 2.0) 및 SAMtools (ver. 0.1.18)를 이용하여 구축하였다. 기준 지놈(ver. 2.0)에 대한 맵핑 판독을 위해 조직 샘플에 Tophat2를 적용하였다. Tophat2의 맵핑 활성에 대한 통계는 표 3에 나타냈다. RNA-seq에 의해 발생한 데이터 세트는 NCBI(National Center for Biotechnology Information) GEO(Gene Expression Omnibus)의 데이터베이스에서 접근번호 GSE80609를 통해 확인할 수 있다. Standard nucleotide sequence data for humans were obtained from the University of California Santa Cruz Genome Browser Gateway (assembly ID: hg19). The reference genome index was constructed using the Bowtie2-build component of Bowtie2 (ver. 2.0) and SAMtools (ver. 0.1.18). Tophat2 was applied to the tissue samples for mapping readings to the reference genome (ver. 2.0). Statistics for the mapping activity of Tophat2 are shown in Table 3. The data set generated by RNA-seq can be found in the National Center for Biotechnology Information (NCBI) database of GEO (Gene Expression Omnibus) through accession number GSE80609.

환자 IDPatient ID 조직 타입Tissue type # mapped reads# mapped reads # unmapped reads# unmapped reads Mapping ratios (%)Mapping ratios (%) H726H726 BPHBPH 15,994,941 15,994,941 7,276,439 7,276,439 68.7%68.7% H731H731 BPHBPH 15,378,262 15,378,262 6,553,472 6,553,472 70.1%70.1% H732H732 BPHBPH 25,899,812 25,899,812 12,409,448 12,409,448 67.6%67.6% H735H735 BPHBPH 21,519,964 21,519,964 9,689,804 9,689,804 69.0%69.0% H736H736 BPHBPH 37,972,019 37,972,019 17,081,725 17,081,725 69.0%69.0% H745H745 BPHBPH 46,916,461 46,916,461 23,849,229 23,849,229 66.3%66.3% H747H747 BPHBPH 20,914,425 20,914,425 9,428,889 9,428,889 68.9%68.9% H750H750 BPHBPH 17,710,692 17,710,692 8,733,686 8,733,686 67.0%67.0% RP097RP097 국소 CaPLocal CaP 15,209,797 15,209,797 10,128,655 10,128,655 60.0%60.0% RP106RP106 국소 CaPLocal CaP 17,086,017 17,086,017 11,582,275 11,582,275 59.6%59.6% RP166RP166 국소 CaPLocal CaP 16,981,289 16,981,289 10,695,617 10,695,617 61.4%61.4% RP194RP194 국소 CaPLocal CaP 20,157,993 20,157,993 13,394,333 13,394,333 60.1%60.1% RP280RP280 국소 CaPLocal CaP 30,181,363 30,181,363 20,417,371 20,417,371 59.6%59.6% RP286RP286 국소 CaPLocal CaP 16,995,206 16,995,206 11,226,446 11,226,446 60.2%60.2% RP342RP342 국소 CaPLocal CaP 25,276,203 25,276,203 11,994,971 11,994,971 67.8%67.8% RP395RP395 국소 CaPLocal CaP 23,834,391 23,834,391 11,826,713 11,826,713 66.8%66.8% RP432RP432 국소 CaPLocal CaP 27,978,757 27,978,757 13,528,447 13,528,447 67.4%67.4% RP436RP436 국소 CaPLocal CaP 31,739,247 31,739,247 14,924,579 14,924,579 68.0%68.0% RP437RP437 국소 CaPLocal CaP 28,482,081 28,482,081 13,917,341 13,917,341 67.2%67.2% RP461RP461 국소 CaPLocal CaP 39,460,373 39,460,373 19,368,623 19,368,623 67.1%67.1% RP463RP463 국소 CaPLocal CaP 38,719,122 38,719,122 18,278,160 18,278,160 67.9%67.9% RP482RP482 국소 CaPLocal CaP 28,591,951 28,591,951 14,087,891 14,087,891 67.0%67.0% RP496RP496 국소 CaPLocal CaP 22,279,531 22,279,531 15,050,451 15,050,451 59.7%59.7% RP499RP499 국소 CaPLocal CaP 15,906,502 15,906,502 10,827,342 10,827,342 59.5%59.5% RP264RP264 진행성 CaPProgressive CaP 11,973,886 11,973,886 4,123,158 4,123,158 74.4%74.4% RP484RP484 진행성 CaPProgressive CaP 10,250,695 10,250,695 3,678,987 3,678,987 73.6%73.6% RP553RP553 진행성 CaPProgressive CaP 10,407,388 10,407,388 3,816,624 3,816,624 73.2%73.2% RP588RP588 진행성 CaPProgressive CaP 9,873,038 9,873,038 3,529,706 3,529,706 73.7%73.7% RP621RP621 진행성 CaPProgressive CaP 15,008,355 15,008,355 3,199,191 3,199,191 82.4%82.4% RP160RP160 진행성 CaPProgressive CaP 18,827,736 18,827,736 4,581,680 4,581,680 80.4%80.4% RP516RP516 진행성 CaPProgressive CaP 17,828,552 17,828,552 5,174,192 5,174,192 77.5%77.5% RP542RP542 진행성 CaPProgressive CaP 18,819,675 18,819,675 5,557,045 5,557,045 77.2%77.2% RP62RP62 진행성 CaPProgressive CaP 13,406,642 13,406,642 4,763,494 4,763,494 73.8%73.8% RP160+RP160 + CRPCCRPC 18,743,673 18,743,673 4,813,405 4,813,405 79.6%79.6% RP516+RP516 + CRPCCRPC 37,488,274 37,488,274 14,279,668 14,279,668 72.4%72.4% RP542+RP542 + CRPCCRPC 9,889,280 9,889,280 3,503,332 3,503,332 73.8%73.8% RP62+RP62 + CRPCCRPC 21,217,451 21,217,451 5,696,825 5,696,825 78.8%78.8% RP170RP170 CRPCCRPC 24,843,371 24,843,371 8,457,473 8,457,473 74.6%74.6% RP226RP226 CRPCCRPC 18,114,401 18,114,401 4,353,769 4,353,769 80.6%80.6% RP256RP256 CRPCCRPC 27,944,909 27,944,909 9,637,987 9,637,987 74.4%74.4% RP308RP308 CRPCCRPC 31,224,250 31,224,250 11,693,276 11,693,276 72.8%72.8% RP407RP407 CRPCCRPC 12,378,314 12,378,314 4,472,862 4,472,862 73.5%73.5% RP537RP537 CRPCCRPC 22,387,454 22,387,454 5,035,682 5,035,682 81.6%81.6% RP627RP627 CRPCCRPC 18,727,652 18,727,652 5,144,690 5,144,690 78.4%78.4% RP680RP680 CRPCCRPC 26,522,537 26,522,537 8,900,425 8,900,425 74.9%74.9%

검증을 위한 공개 유전자 발현 데이터 세트Open gene expression data set for validation

진행성 CaP 및 CRPC 사이의 유전자 발현 레벨 변화를 확인하기 위해 진행성 CaP 및 CRPC를 포함하는 다양한 질병 단계의 종양 샘플의 5개 유전자 발현 데이터 세트를 NCBI GEO(GSE28403, GSE32269, GSE35988, GSE37199 및 GSE70768)로부터 수집하였다. 4개의 진행성 CaP 및 9개의 CRPC의 유전자 발현 데이터가 포함된 GSE28403에서 모든 진행성 CaP 및 2개의 CRPC는 떨어져있는 전이성 위치로부터 수집하였고, 나머지 CRPC 샘플은 전립선의 원발성 위치(primary site)에서 얻었다(1). Five gene expression data sets of tumor samples from various disease stages, including progressive CaP and CRPC, were collected from NCBI GEO (GSE28403, GSE32269, GSE35988, GSE37199 and GSE70768) to confirm gene expression level changes between progressive CaP and CRPC Respectively. All progressive CaPs and two CRPCs were collected from distant metastatic sites in GSE28403, including four progressive CaPs and nine CRPC gene expression data, and the remaining CRPC samples were obtained at the primary site of the prostate (1) .

GSE32269에는 뼈로 전이된 22개 원발성 국소(primary localized) CaP(호르몬-의존적) 및 29개 CRPC가 포함된다(2). GSE35988에는 두 개의 커스텀 마이크로어레이 플랫폼으로부터 생성된 유전자 발현 데이터인 59개 국소 전립선암 및 35개 전이성 CRPC가 포함된다(3). GSE37199에서 유전자 발현 데이터 세트는 94명의 CaP 환자(좋은 예후를 보인 CaP 31명 및 진행성 CRPC 63명) 및 9 생물학적 반복(biological replicates) 및 4 기술적 반복(technical replicates)으로부터 얻은 107개의 혈액 샘플로부터 생성되었다. 따라서, GSE37199는 좋은 예후를 보이는 39개의 CaP 및 68개의 CRPC를 포함한다(4). 마지막으로, GSE70768은 로봇 근치적 전립선 절제술에 의해 수득한 13개의 CRPC 및 113개의 원발성 CaP 샘플로부터 얻은 유전자 발현 데이터를 포함한다(5). GSE28403, GSE32269 및 GSE37199의 유전자 발현 데이터 세트는 Affymetrix Human Genome U133A 및 U133 Plus 2.0 Array에 의해 생성되었고, GSE35988은 두 개의 맞춤형 Agilent platforms (Agilent Whole Human Genome Microarray G4112F and G4112A)에 의해 생성되었으며, GSE70768은 Illumina HumanHT-12 V4.0 expression bead chip에 기초하여 생성되었다. 공개 데이터 베이스에서 CaP에 대한 다양한 데이터 세트를 탐색함으로써 진행성 CaP 및 전립선 조직의 원발성 위치에서 얻은 CRPC를 포함하는 RNA-seq 데이터 세트에 완벽하게 호환이 되는 데이터 세트가 있음을 확인하였다. GSE32269 includes 22 primary localized CaP (hormone-dependent) and 29 CRPC transposon to bone (2). GSE35988 includes 59 localized prostate cancer and 35 metastatic CRPC gene expression data generated from two custom microarray platforms (3). The gene expression data set in GSE37199 was generated from 107 blood samples from 94 CaP patients (31 with good prognosis and 63 with progressive CRPC) and 9 from biological replicates and 4 technical replicates . Thus, GSE37199 includes 39 CaPs with good prognosis and 68 CRPCs (4). Finally, GSE70768 contains gene expression data from 13 CRPC and 113 primary CaP samples obtained by robotic radical prostatectomy (5). The GSE28403, GSE32269 and GSE37199 gene expression data sets were generated by Affymetrix Human Genome U133A and U133 Plus 2.0 Array, GSE35988 was generated by two custom Agilent platforms (Agilent Whole Human Genome Microarray G4112F and G4112A), and GSE70768 was generated by Illumina It was generated based on HumanHT-12 V4.0 expression bead chip. We have identified data sets that are fully compatible with RNA-seq data sets including CRPC from advanced CaP and primary locations of prostate tissue by exploring diverse data sets for CaP in public databases.

타겟 유전자 검증을 위한 실시간 PCRReal-time PCR for target gene verification

mRNA는 Rotor Gene 6000 instrument (Corbett Research, Mortlake, Australia)를 이용하여 실시간 PCR을 수행함으로써 측정하였다. SsoFast EvaGreen Supermix (Bio-Rad Laboratories, Hercules, CA, USA)를 이용하여 마이크로 반응 튜브(Corbett Research)에서 실시간 PCR을 실시하였다. 조직으로부터 AR, SPINK1 , SERPINB11, SP8, CBNL , CEACAM20 , CEACAM22PGAPDH 에 대한 mRNA를 증폭하기 위해 사용한 프라이머는 다음과 같다.mRNA was measured by real-time PCR using a Rotor Gene 6000 instrument (Corbett Research, Mortlake, Australia). Real-time PCR was performed in a micro reaction tube (Corbett Research) using SsoFast EvaGreen Supermix (Bio-Rad Laboratories, Hercules, Calif., USA). Primers used to amplify mRNA for AR , SPINK1 , SERPINB11, SP8, CBNL , CEACAM20 , CEACAM22P and GAPDH from tissues were as follows.

유전자gene 정방향(5’-3’)The forward direction (5'-3 ') 역방향(5’-3’)The reverse direction (5'-3 ') ARAR TCC ATC TTG TCG TCT TCG GTCC ATC TTG TCG TCT TCG G TGT GAC ACT GTC AGC TTC TGTGT GAC ACT GTC AGC TTC TG SPINK1SPINK1 GAA CTT AAT GGA TGC ACC AAGGAA CTT AAT GGA TGC ACC AAG TCA GCA AGG CCC AGA TTT TTTCA GCA AGG CCC AGA TTT TT SERPINB11SERPINB11 TTG TAA AGG AGC CGC AGA TGTTG TAA AGG AGC CGC AGA TG GGT TGA AGA GAT CTG TCA CCGGT TGA AGA GAT CTG TCA CC SP8SP8 ATG CTT GCC GCT ACC TGT AATG CTT GCC GCT ACC TGTA AGA CTG GAA CCC ACT ACG TTAGA CTG GAA CCC ACT ACG TT CBLNCBLN TTG TAA AGG AGC CGC AGA TTTG TAA AGG AGC CGC AGA T CAT TAA ACT GAC CTG GAT GGCAT TAA ACT GAC CTG GAT GG CEACAM20CEACAM20 AG CCT CGC TTT GTA CCG TAAG CCT CGC TTT GTA CCG TA AGA AGG GCA TCT CGA GCT TCAGA AGG GCA TCT CGA GCT TC CEACAM22PCEACAM22P GAC CAG TAA TCT CCA GAG ATGAC CAG TAA TCT CCA GAG AT AGC AGA CCA GAG TGA GGT TGAGC AGA CCA GAG TGA GGT TG GAPDHGAPDH CAT GTT CGT CAT GGG TGT GA-3CAT GTT CGT CAT GGG TGT GA-3 ATG GCA TGG ACT GTG GTC ATATG GCA TGG ACT GTG GTC AT

다음의 조건으로 전립선암 조직 샘플로부터 AR , SPINK1 , SP8, CEACAM22PGAPDH를 증폭하였다: 96℃에서 2초 1 사이클, 그 다음 96℃에서 2초 동안 변성, 60℃에서 20초 동안 어닐링 및 72℃에서 20초 동안 연장하는 것을 45 사이클 반복. SERPINB11 , CBLN, 및 CEACAM20은 96℃에서 2초 1 사이클, 그 다음 96℃에서 2초 동안 변성, 54℃에서 20초 동안 어닐링 및 72℃에서 20초 동안 연장하는 것을 45 사이클 반복하는 조건으로 증폭하였다. 45초 당 1℃씩 온도가 상승하도록 하여 65℃95℃에서 멜팅 프로그램을 실시하였다. 상기 유전자들의 발현은 GAPDH로 표준화(normalization) 하였다. 모든 샘플은 3회 반복 실험하였다. AR , SPINK1 , SP8, CEACAM22P and GAPDH were amplified from prostate cancer tissue samples under the following conditions: denaturation for 2 seconds at 96 DEG C followed by 2 seconds at 96 DEG C, annealing at 60 DEG C for 20 seconds, and 72 DEG C Repeat 45 cycles to extend for 20 seconds. SERPINB11 , CBLN , and CEACAM20 were amplified under conditions of 1 cycle of 2 seconds at 96 deg. C, followed by denaturation at 96 deg. C for 2 seconds, annealing at 54 deg. C for 20 seconds, and extension at 72 deg. C for 20 seconds . And the temperature was increased by 1 占 폚 per 45 seconds, and the melting program was performed at 65 占 폚 and 95 占 폚. Expression of the genes was normalized to GAPDH. All samples were repeated three times.

통계학적 분석Statistical analysis

통계학적 분석은 주로 R language environment (ver. 3.0.1) 및 SPSS 소프트웨어(ver. 23)를 이용하여 수행하였다. Statistical analysis was performed using R language environment (ver. 3.0.1) and SPSS software (ver. 23).

실험결과Experiment result

전립선암 조직으로부터 호르몬 불응성 전립선암 예측인자 발굴Finding hormone refractory prostate cancer predictors from prostate cancer tissue

CaP에서 각 진행 단계와 연관된 유전자 세트를 찾기 위해 NGS 코호트에서 45개 전립선 샘플에 대한 전사체 프로파일링을 실시하였다. 다른 샘플 그룹의 분자적 특성을 평가하기 위해 계층적 클러스터링 분석을 먼저 RNA-seq 데이터에 적용하였다. 유전자 발현 데이터의 비지도(unsupervised) 계층적 클러스터링 분석은 세 종류의 주요 샘플 클러스터로 산출하였다: BPH(정상), 국소 CaP(T2 또는 T3 N0 M0), CRPC군과 섞인 진행성 CaP(T4 또는 N1/M1)(도 1). 예상치 못하게 진행성 CaP과 CRPC 샘플은 서로 분명히 구별되지 않았고, 이는 다른 전립선 조직들과 비교하여 진행성 CaP 및 CRPC 조직 타입 사이에 현저한 차이를 보이는 소수의 분자가 존재한다는 것을 나타낸다. Transcriptome profiling was performed on 45 prostate samples in the NGS cohort to find the gene set associated with each progression in CaP. To assess the molecular characteristics of different sample groups, a hierarchical clustering analysis was first applied to the RNA-seq data. Unsupervised hierarchical clustering analysis of gene expression data was performed on three major sample clusters: BPH (normal), local CaP (T2 or T3 N0 M0), progressive CaP (T4 or N1 / M1) (Fig. 1). Unexpectedly, the progressive CaP and CRPC samples were clearly indistinguishable from one another, indicating that there are a small number of molecules presenting significant differences between the progressive CaP and CRPC tissue types compared to other prostate tissues.

그 다음, 본 발명자들은 네 종류의 전립선 조직 타입(BPH, 국소 CaP, 진행성 CaP 및 CRPC) 가운데 상이하게 발현되는 유전자를 확인하였다. GLM 우도비 검정(likelihood ratio test)을 통해 CaP의 연속적인 진행 단계(즉, BPH 대 국소 CaP, 국소 CaP 대 진행성 CaP, 및 진행성 CaP 대 CPRC) 사이에서 다르게 발현되는 3개의 유전자 리스트를 확인하였다(P < 0.001, 도 2). 앞서 계층적 클러스터 분석에서 설명한 바와 같이, 90개 유전자만이 진행성 CaP 및 CRPC간 통계학적으로 유의한 차이를 갖는 것으로 확인되었다. Next, we identified genes that are differentially expressed among four types of prostate tissue types (BPH, local CaP, progressive CaP, and CRPC). The GLM likelihood ratio test identifies three genes that are differentially expressed between successive stages of CaP (ie, BPH versus local CaP, local CaP versus advanced CaP, and progressive CaP versus CPRC) P < 0.001, Fig. 2). As described earlier in the hierarchical cluster analysis, only 90 genes were found to have statistically significant differences between advanced CaP and CRPC.

3개 유전자 리스트를 벤 다이어그램 비교를 통해 비교하였다(도 3a). 유전자 리스트 “A”, “B” 및 “C”는 각각 BPH 및 국소 CaP, 국소 CaP 및 진행성 CaP, 및 진행성 CaP 및 CRPC군 사이에서 다르게 발현되는 유전자를 나타낸다. 3개 유전자 리스트를 비교한 결과, 다수의 다른 패턴이 발견되었다: 유일한 A(2,445개 유전자), A∩B(95개 유전자), 유일한 B(403개 유전자), B∩C(12개 유전자), 유일한 C(50개 유전자), C∩A(27개 유전자), 및 A∩B∩C(1개 유전자)(도 3b). 유일한 A 및 유일한 B 카테고리에 속한 유전자들은 각각 종양형성 및 단계 진행(advanced progression)과 관련된 발현 패턴을 보인 반면, 유일한 C 카테고리에 속한 유전자들은 CRPC 발달과 관련된 발현 패턴을 나타냈다. A 및 B 카테고리에 속한 유전자들은 종양형성 및 단계진행과 관련된 공통적인 발현 패턴을 나타냈고, B 및 C 카테고리에 속하는 유전자들은 단계 진행 및 CaP에서의 CRPC 발달에 관련된 공통적인 발현 패턴을 나타냈다. AR은 종양형성, 단계 진행 및 CRPC 발달과 관련된 유일한 유전자였다(도 3). 각 진행 단계에서 AR의 발현 레벨 변화를 평가하였을 때, AR은 국소 CaP의 종양생성에서 발현이 현저히 감소하였고, 진행성 CaP 및 CRPC로의 진행에서 발현이 크게 증가하였다(도 2). 이는 AR이 CaP 진행에 있어서 다양한 활성을 갖는 중요한 매개자임을 나타낸다. Three gene lists were compared through a comparison of the Venn diagram (Fig. 3a). The gene lists &quot; A &quot;, &quot; B &quot;, and &quot; C &quot; represent differentially expressed genes between BPH and local CaP, local CaP and progressive CaP and the progressive CaP and CRPC groups, respectively. A comparison of the three gene lists found a number of different patterns: only A (2,445 genes), A∩B (95 genes), unique B (403 genes), B∩C (12 genes) , Only C (50 genes), C∩A (27 genes), and A∩B∩C (1 gene) (Figure 3b). Genes belonging to the unique A and only B categories exhibited expression patterns associated with tumor formation and advanced progression, respectively, while genes belonging to the unique C category exhibited expression patterns associated with CRPC development. The genes in the A and B categories exhibited a common expression pattern associated with tumor formation and stage progression, and the genes in the B and C categories exhibited common expression patterns related to step progression and CRPC development in CaP. AR was the only gene associated with tumor formation, stage progression and CRPC development (Figure 3). When the expression level of AR was evaluated at each stage of progression, the expression of AR was markedly decreased in tumorigenesis of local CaP, and the expression was greatly increased in progression to progressive CaP and CRPC (FIG. 2). Indicating that AR is an important mediator with diverse activities in CaP progression.

NGS 코호트의 샘플 중, 진행성 CaP 및 CRPC 샘플은 4쌍이 있었고, 각 쌍은 동일한 환자로부터 얻었다. 쌍을 이룬 이러한 샘플을 이용하여 진행성 CaP 및 CRPC간에 다르게 발현되는 유전자를 확인하고, 쌍을 이룬 샘플 및 쌍을 이루지 않은(unpaired) 샘플에서 중요 유전자 리스트에 대한 비교 분석을 실시하였다. 진행성 CaP 및 CRPC 사이의 발현 차이를 평가한 결과, 쌍을 이룬 샘플 및 쌍을 이루지 않은 샘플에서 각각 309개 및 182개 유전자가 통계적으로 유의하였다(GLM 우도비 검정에 의해 P < 0.001). 이러한 두 종류의 유전자 리스트를 비교한 결과, 15개 유전자가 공통되었다(도 4). 이 가운데 2개의 유전자(즉, ARSPINK1)은 진행성 CaP군과 비교하여 CRPC에서 과발현되고, 10개 유전자(즉, ALOX15B , ANPEP , CBLN2 , CEACAM20, CEACAM22P , SERPINB11 , SNCA , SP8, TRPM8WNT11)는 저발현되었다(표 5). 나머지 유전자(즉, KLK1, PGCPPFIA2)는 쌍을 이룬 샘플 및 쌍을 이루지 않은 샘플에서 다른 발현 패턴을 보였다. Among the samples of the NGS cohort, there were four pairs of progressive CaP and CRPC samples, each pair from the same patient. These paired samples were used to identify genes that were differentially expressed between progressive CaP and CRPC, and a comparative analysis of important gene lists was performed on paired samples and unpaired samples. Assessment of expression differences between progressive CaP and CRPC resulted in statistical significance (309 and 182 genes, respectively, in the paired and unpaired samples (P <0.001 by GLM likelihood ratio test). As a result of comparing these two types of gene lists, 15 genes were common (Fig. 4). Two of these genes ( AR and SPINK1) were overexpressed in CRPC compared to the progressive CaP group and 10 genes (ie, ALOX15B , ANPEP , CBLN2 , CEACAM20, CEACAM22P , SERPINB11 , SNCA , SP8, TRPM8 and WNT11 ) (Table 5). The remaining genes (i.e., KLK1, PGC and PPFIA2 ) showed different expression patterns in paired and unpaired samples.

쌍을 이룬 샘플(paired sample)은 전립선암 환자의 인체시료가 동일인의 시료인 경우 동일인의 최초 전립선암 인체 시료와 CRPC 시료가 모두 존재하여 연구한 경우이고, 쌍을 이루지 않은 샘플(unpaired sample)은 CRPC 시료는 있으나 동일인의 최초 전립선암 시료가 없는 경우이다. 보통 처음 종양 수술을 받은 후 시간이 경과하여 종양이 재발하고 이 후 최후의 방법으로 호르몬 치료를 받게 되는데 약 1-2년 후 호르몬 치료조차 저항을 보이게 되는 현상을 CRPC라고 하며 이 CRPC 상태의 전립선암 시료는 무척 구하기 어렵고, 여기에 동일인이라는 제한을 두게 되면 거의 없다고 보여진다. 본 발명자들은 이러한 시료를 구하여 연구하게 되었으며 이를 구분하기 위하여 paired sample과 unpaired sample로 구분하여 실험을 실시하였다. A paired sample is a case in which a human sample from a prostate cancer patient is a sample of the same person, and a sample in which both a first prostate cancer human sample and a CRPC sample are present in the same person, and an unpaired sample There is CRPC sample, but there is no first prostate cancer sample of the same person. This is the first time that a tumor has recurred after the first tumor operation and the hormone therapy is finally given to the patient. Samples are very difficult to obtain, and it seems that there are few restrictions on the same person. The present inventors obtained these samples and studied them. In order to distinguish them, paired samples and unpaired samples were separated and tested.

쌍을 이룬 샘플 및 쌍을 이루지 않은 샘플에서 진행성 전립선암 및 CPRC간 다르게 발현된 유전자의 Log2-변환 변화값(Log2-transformed fold change values) Log2-transformed fold change values of genes that were differentially expressed between progressive prostate cancer and CPRC in paired and unpaired samples 유전자gene logFC
(CRPC 대 ADV, 쌍을 이룬 샘플)
logFC
(CRPC vs. ADV, paired samples)
logFC
(CRPC 대 ADV, 쌍을 이루지 않은 샘플)
logFC
(CRPC vs. ADV, unpaired sample)
1One ALOX15B(arachidonate 15-lipoxygenase, type B) ALOX15B (arachidonate 15-lipoxygenase, type B) -3.778 -3.778 -7.072 -7.072 22 ANPEP(alanine aminopeptidase) ANPEP (alanine aminopeptidase) -2.962 -2.962 -3.730 -3.730 33 AR(androgen receptor) AR (androgen receptor) 3.847 3.847 1.826 1.826 44 CBLN2(cerebellin 2 precursor) CBLN2 (cerebellin 2 precursor) -3.271 -3.271 -6.687 -6.687 55 CEACAM20(carcinoembryonic antigen related cell adhesion molecule 20) CEACAM20 (carcinoembryonic antigen related cell adhesion molecule 20) -4.196 -4.196 -6.430 -6.430 66 CEACAM22P(carcinoembryonic antigen related cell adhesion molecule 22, pseudogene) CEACAM22P (carcinoembryonic antigen-related cell adhesion molecule 22, pseudogene) -2.867 -2.867 -6.414 -6.414 77 KLK1(Kallikrein 1) KLK1 ( Kallikrein 1) -3.447 -3.447 8.286 8.286 88 PGC(progastricsin) PGC (progastricsin) -3.705 -3.705 4.067 4.067 99 PPFIA2(PTPRF interacting protein alpha 2) PPFIA2 (PTPRF interacting protein alpha 2) 3.414 3.414 -3.188 -3.188 1010 SERPINB11(serpin family B member 11) SERPINB11 (serpin family B member 11) -3.490 -3.490 -6.513 -6.513 1111 SNCA(synuclein alpha) SNCA (synuclein alpha) -2.528 -2.528 -3.057 -3.057 1212 SP8(Sp8 Transcription Factor) SP8 (Sp8 Transcription Factor) -5.151 -5.151 -5.363 -5.363 1313 SPINK1(serine protease inhibitor Kazal-type 1) SPINK1 (serine protease inhibitor Kazal-type 1) 4.259 4.259 4.355 4.355 1414 TRPM8(Transient receptor potential cation channel subfamily M member 8) TRPM8 (transient receptor potential cation channel subfamily M member 8) -2.852 -2.852 -6.156 -6.156 1515 WNT11(Wnt family member 11) WNT11 (Wnt family member 11) -2.587 -2.587 -3.605 -3.605

logFC, log2-transformed fold change; CRPC, castration-refractory prostate cancer; ADV, advanced prostate cancer.logFC, log2-transformed fold change; CRPC, castration-refractory prostate cancer; ADV, advanced prostate cancer.

독립적인 환자 코호트에서 CRPC 발달 관련 유전자 및 그들의 예후 유틸리티에 대한 평가Assessment of CRPC development-related genes and their prognostic utility in an independent patient cohort

CRPC 진행 동안 현저히 변화하는 발현 레벨을 보이는 12개 유전자를 이용하여(즉, 2개 유전자는 과발현되고, 10개 유전자는 저발현됨), 공개된 유전자 발현 데이터 세트에서 상기 유전자를 확인하였다. GSE28403에서 진행성 CaP 및 CRPC 샘플 사이의 유전자 발현을 비교한 결과, 대부분의 유전자 발현 변화는 일부 예외를 제외하고 우리의 코호트와 상관관계를 갖는다. AR을 포함하는 일부 유전자는 통계학적 유의성을 나타내지만, 이는 데이터 세트에서 언더 샘플링 및 혼합 생검 위치(mixed biopsy sites)에 의한 것일 수 있다(도 5). 또한, 본 발명자들은 국소 CaP 및 CRPC(GSE32269)에 대한 샘플을 더 포함하는 다른 데이터 세트에 대하여 검증을 실시하였다. 마찬가지로 대부분의 유전자는 국소 CaP 및 CRPC간 발현 변화에서 우리의 NGS 코호트와 상관관계를 가지며, AR을 포함하는 일부 유전자는 과발현되었다(도 6). 59개 국소 CaP 및 35개 전이성 CRPC에 대한 샘플을 포함하는 다른 데이터 세트인 GSE35988에서 유전자 발현을 측정한 결과, 하나를 제외한 모든 유전자에서 우리 NGS 코호트와 연관된 발현 변화를 보였으며, 다른 환자 코호트와 비교하여 더 많은 유전자가 통계학적 유의성을 나타냈다(도 7). 그러나, 공개된 데이터 세트에서 조직 수득 위치가 다양하고, 우리 코호트와 정확하게 일치하는 것이 아니기 때문에 이러한 결과는 정확한 검증이 아닐 수 있다. Using the 12 genes with markedly varying expression levels during CRPC progression (i. E., Two genes were overexpressed and ten genes were low expression), the genes were identified in an open gene expression data set. Comparing gene expression between progressive CaP and CRPC samples in GSE28403, most gene expression changes correlate with our cohort, with some exceptions. Some genes, including AR, show statistical significance, but this may be due to under-sampling and mixed biopsy sites in the data set (Figure 5). We also performed validation on other data sets that further included samples for local CaP and CRPC (GSE 32269). Similarly, most of the genes correlated with our NGS cohort in changes in local CaP and CRPC expression, and some genes including AR were overexpressed (Fig. 6). Gene expression analysis in GSE35988, another data set containing samples for 59 local CaPs and 35 metastatic CRPCs, showed expression changes associated with our NGS cohort in all but one gene, compared with other patient cohorts And more genes were statistically significant (FIG. 7). However, this result may not be an accurate verification because the organization acquisition locations vary in the published data set and are not exactly coincident with our cohort.

진행성 CaP에서 CRPC로의 진행과 연관된 유전자에 대한 발현 레벨 차이를 평가하기 위해, 검증 코호트-1에 대한 RT-PCR 실험 결과에 기초한 유전자 발현 데이터를 이용하여 발현 레벨을 분석하였다. 10개 유전자 가운데 CRPC에서 발현 감소를 보인 ALOX15B , ANPEP , SNCA , TRPM8 WNT11은 종래에 진행성 CaP과 관련이 있음이 알려져 있다(7-12). 이에, 본 발명자들은 발현 증가되는 2개의 유전자(AR 및 SPINK1) 및 발현 감소되는 5개 유전자(SERPINB11 , SP8, CBLN2 , CEACAM20 , CEACAM22P)를 선정하였다. BPH 및 CaP 샘플에서 발현 레벨을 측정한 결과, SERPINB11, CEACAM20, 및 CEACAM22P가 두 개 조직에서 다르게 발현되었다(도 8). 한편, CaP, 호르몬-억제 CaP 및 CRPC에서 다양한 진행 단계 동안 유전자 발현 변화를 측정한 결과, SERPINB11 CBLN2를 제외한 다수 유전자들의 발현은 CaP 및 CRPC 샘플 사이에서 현저히 다르게 나타났고(도 8), 이는 NGS 코호트로부터 얻은 RNA-seq 데이터와 일치하였다. 그러나, 공개 데이터 세트에서 확인하였을 때 대부분의 후보 유전자들은 우리의 NGS 코호트와 발현 변화에 있어서 상관관계를 보였고, 그들의 유의성은 공개 데이터 세트 및 RT-PCR 검증 코호트에서 분명한 차이를 보였다. 예를 들어, SPINK1은 공개 데이터 세트에서 어떠한 유의성도 나타내지 않았으나, 검증 코호트-1에서는 CPRC에서 현저히 증가된 발현을 보였다(도 5-8). 또 다른 예로, SP8은 공개 데이터 세트와 NGS 코호트에서 반대되는 발현 변화 양상을 보였는데(도 5), 이는 공개 데이터 세트에서의 부족한 샘플 및 혼합된 생검 위치 때문일 수 있다. 그러나, 검증 코호트-1에서 SP8의 발현 변화는 NGS 코호트와 통계학적으로 유의한 상관관계를 나타냈다(도 8). 이러한 결과는 전립선암에서 다양한 진행 단계에 대한 특성을 정확하게 반영하기 위해 유전체 데이터 세트를 비교할 경우, 충분한 수의 샘플에 대한 중요성 뿐 아니라 같은 생검 위치로부터 수득한 샘플에 대한 일관적인 샘플링 방법이 중요하다는 것을 보여준다. Expression levels were analyzed using gene expression data based on the results of RT-PCR experiments on validation cohort-1 to assess expression level differences for genes associated with progressive CaP to CRPC progression. Of the 10 genes, ALOX15B , ANPEP , SNCA , TRPM8 And WNT11 have been known to be related to advanced CaP (7-12). Thus, the present inventors selected two genes (AR and SPINK1) that increase expression and five genes ( SERPINB11 , SP8, CBLN2 , CEACAM20 , CEACAM22P ) whose expression is decreased. Measurement of expression levels in BPH and CaP samples revealed that SERPINB11, CEACAM20, and CEACAM22P were differentially expressed in two tissues (FIG. 8). On the other hand, the changes in gene expression during various stages of progression in CaP, hormone-inhibited CaP and CRPC were measured, and SERPINB11 and The expression of multiple genes except CBLN2 was significantly different between CaP and CRPC samples (Fig. 8), consistent with the RNA-seq data from the NGS cohort. However, when confirmed in the open data set, most candidate genes showed a correlation with our NGS cohort and expression changes, and their significance showed a clear difference in the public data set and RT-PCR validation cohort. For example, SPINK1 did not show any significance in the open data set, but showed significantly increased expression in CPRC at validated cohort-1 (FIG. 5-8). In another example, SP8 showed opposite expression patterns in the open data set and the NGS cohort (Fig. 5), which may be due to scarce samples and mixed biopsy locations in the open data set. However, the expression changes of SP8 in the validated cohort-1 showed a statistically significant correlation with the NGS cohort (Fig. 8). These results indicate that when comparing a set of genomic data to accurately reflect the characteristics of the various stages of progression in prostate cancer, it is important to have a consistent sampling method for the samples obtained from the same biopsy location as well as the importance for a sufficient number of samples Show.

추가적으로, 본 발명자들은 검증 코호트-2로부터 94개 진행성 CaP 샘플을 분석하였고, CRPC 진행과 연관된 각 후보 유전자의 예후값(prognostic values)을 평가하였다. 검증 코호트-2의 환자를 각 후보 유전자의 발현 레벨에 따라 2개 그룹으로 나누고, CRPC로 진행되는 시간을 비교하였다(안드로겐 결핍 치료 후 CRPC까지의 기간). SPINK1SP8은 CRPC 까지의 진행 시간에 대하여 유의한 예측값을 보인 반면, 많은 유전자들은 CRPC 진행에 대한 예측 능력을 나타내지 못했다. 진행 빈도는 낮은 SPINK1 발현 레벨을 갖는 그룹 보다 높은 SPINK1 발현 레벨을 갖는 그룹에서 현저히 높았다(log-rank test, P = 0.005; 도 9). 마찬가지로 높은 SP8 발현 레벨을 갖는 그룹 보다 낮은 SP8 발현 레벨을 갖는 그룹에서 진행율이 현저히 높았다(log-rank test, P = 0.002; 도 9). 다변량 Cox 회귀 분석 결과, 수술 종류, 림프절 또는 먼거리 전이 및 SP8 발현은 진행성 CaP에서 CRPC로의 진행에 대한 독립적인 예측인자인 것으로 나타났다(표 6).In addition, we analyzed 94 progressive CaP samples from validated cohort-2 and evaluated the prognostic values of each candidate gene associated with CRPC progression. Verified cohort-2 patients were divided into two groups according to the expression level of each candidate gene and the time to CRPC was compared (time to CRPC after androgen deprivation treatment). SPINK1 and SP8 showed significant predictions for progression time to CRPC, while many genes did not predict CRPC progression. The frequency of progression was significantly higher in the group with higher SPINK1 expression levels than the group with lower SPINK1 expression levels (log-rank test, P = 0.005; Fig. 9). Similarly, the progression rate was significantly higher in groups with lower SP8 expression levels than in groups with higher SP8 expression levels (log-rank test, P = 0.002; FIG. 9). Multivariate Cox regression analysis showed that the type of surgery, lymph node or distance metastasis and SP8 expression were independent predictors of progression from advanced CaP to CRPC (Table 6).

진행성 전립선암에서 CRPC 위험에 대한 다변량 Cox 회귀 모델Multivariable Cox regression model for CRPC risk in advanced prostate cancer 변수variable 일변량 분석Univariate analysis 다변량 분석Multivariate analysis HR (95% CI)HR (95% CI) PP HR (95% CI)HR (95% CI) PP 수술 종류(RP 대 TUR-P)Surgery type (RP versus TUR-P) 8.020 (3.277-19.631)8.020 (3.277-19.631) <0.001<0.001 3.708 (1.179-11.658)3.708 (1.179-11.658) 0.0250.025 PSA (<20 vs ≥ 20ng/mL)PSA (<20 vs ≥ 20 ng / mL) 4.718 (1.407-15.820)4.718 (1.407-15.820) 0.0120.012 0.880 (0.218-3.563)0.880 (0.218-3.563) 0.8580.858 림프절 또는 먼거리 전이(아니오 대 예)Lymph node or distant metastasis (no vs. no) 8.322 (2.831-24.462)8.322 (2.831-24.462) <0.001<0.001 4.924 (1.299-18.664)4.924 (1.299-18.664) 0.0190.019 글리슨 스코어(7 대 8-10)Gleason Score (7 vs 8-10) 3.892 (1.451-10.439)3.892 (1.451-10.439) 0.0070.007 1.817 (0.579-5.698)1.817 (0.579-5.698) 0.3060.306 SPINK1 발현(저발현 대 고발현) SPINK1 expression (low expression versus high expression) 3.840 (1.404-10.503)3.840 (1.404-10.503) 0.0090.009 2.356 (0.779-7.129)2.356 (0.779-7.129) 0.1290.129 SP8 발현(저발현 대 고발현) SP8 expression (low expression versus high expression) 0.256 (0.101-0.646)0.256 (0.101-0.646) 0.0040.004 0.308 (0.104-0.911)0.308 (0.104-0.911) 0.0330.033

CRPC, castration resistant prostate cancer; RP, radical prostatectomy; TUR-P, transurethral resection of prostate; PSA, prostate specific antigen; HR, hazard ratio; CI, confidence intervalCRPC, castration resistant prostate cancer; RP, radical prostatectomy; TUR-P, transurethral resection of prostate; PSA, prostate specific antigen; HR, hazard ratio; CI, confidence interval

CRPC 진행에서 유전자 징후에 대한 생물학적 이해Biological understanding of gene expression in CRPC progression

CRPC로의 진행에 대한 신호전달 경로를 확인하기 위해, IPA 툴을 이용하여 진행성 CaP 및 CRPC 샘플 그룹 사이에 다른 발현되는 90개 유전자에 대한 기능적 농축 검정(function enrichment test) 및 gene-to-gene 네트워크 분석을 실시하였다(도 3). 기능적 농축 검정 결과, 예상한 대로 암, 세포 성장 및 증식, 세포 주기, 및 세포 사멸 및 생존에 관여하는 유전자들이 상당히 많았다. 또한, 본 발명자들은 면역 및 염증 질환에 관여하는 유전자들이 많다는 것을 확인하였다(도 10). 흥미롭게도 농축된 기능들의 대부분은 AR 또는 SPINK1을 포함하였고, 2개의 중요한 종양형성 분자는 우리의 NGS 코호트 내 쌍을 이루거나 이루지 못한 CRPC 샘플에서 공통적으로 나타났으며, 이는 이들이 CRPC 발달에 있어서 중요한 역할을 한다는 것을 나타낸다. To identify the signaling pathway to progression to CRPC, the IPA tool was used to determine the functional enrichment test and gene-to-gene network analysis of the 90 differentially expressed genes between the progressive CaP and CRPC sample groups (Fig. 3). As a result of the functional enrichment assay, genes involved in cancer, cell growth and proliferation, cell cycle, and apoptosis and survival as expected were quite large. In addition, the present inventors confirmed that there are many genes involved in immunological and inflammatory diseases (FIG. 10). Interestingly, most of the enriched functions contained AR or SPINK1, and two important tumorigenic molecules were common in CRPC samples with or without pairs in our NGS cohort, suggesting that they play an important role in CRPC development .

유전자에서 gene-to-gene 네트워크를 탐색하는 시험을 통해 SPINK1이 AR의 다운스트림 이펙터임을 밝힘으로써 ARSPINK1 사이의 기능적 연결을 확인하였다(13)(도 11). SPINK1은 세포의 비정상적인 형태 및 증식과 같은 다양한 기능을 담당하고(14, 15), MMP13을 포함하는 매트릭스 메탈로프로테이나제(metalloproteinases) 패밀리에 포함되는 많은 유전자들을 조절한다(도 11). SPINK1은 진행성 CaP 및 CRPC에서 과발현되고(도 3 및 8), CRPC 진행에 대하여 예후값을 갖지만(도 9), SPINK1의 발현이 CaP의 재발 또는 진행에 대한 독립적인 예후 지표가 아닐 수 있다고 보고하고 있다는 점에서(16) 우리의 결과와 일치한다(표 6). 본 발명자들은 90개 후보 유전자 가운데 종양형성 전사 조절자를 활성화시키는 것으로 추정되는 유전자로서 HNF1A를 발견하였다(도 11). UDP 글루쿠로노실트란스페라제(glucuronosyltransferase) 패밀리 멤버(즉, UGT1A1 , UGT1A3UGT2B15), VIL1 , AKR1C1 / AKR1C2ANPEP를 포함하는 많은 다운스트림 이펙터들은 암, 세포 증식, 세포 또는 종양 형태, 또는 위장 질환을 포함하는 여러 분자적인 기능을 담당한다. By examining gene-to-gene networks in genes, SPINK1 is shown to be a downstream effector of AR, resulting in AR and SPINK1 (13) (Fig. 11). SPINK1 is responsible for various functions such as abnormal morphology and proliferation of cells (14, 15) and regulates many genes involved in the matrix metalloproteinases family including MMP13 (FIG. 11). SPINK1 is overexpressed in progressive CaP and CRPC (FIGS. 3 and 8) and has a prognostic value for CRPC progression (FIG. 9), but reports that SPINK1 expression may not be an independent prognostic indicator for recurrence or progression of CaP (16), which is consistent with our results (Table 6). The inventors found HNF1A as a gene presumed to activate a tumorigenic transcriptional regulator among 90 candidate genes (Fig. 11). Many downstream effectors including the UDP glucuronosyltransferase family members (i.e., UGT1A1 , UGT1A3 and UGT2B15 ), VIL1 , AKR1C1 / AKR1C2 and ANPEP have been implicated in cancer, cell proliferation, cell or tumor morphology, It is responsible for several molecular functions including disease.

HNF1A 또는 AR과 상호 연관된 여러 후보 유전자들의 활성을 확인하기 위해, 5개의 독립적인 환자 코호트(GSE28403, GSE32269, GSE35988, GSE37199 및 GSE70768)에서 기인한 데이터 세트에서 발현 레벨을 조사하였다. 이 검증에서 본 발명자들은 우리의 NGS 코호트에서 진행성 CaP 서브그룹 보다 CRPC에서 과발현된 분자를 조사하였다. 독립적인 코호트에서 선별된 유전자를 평가한 결과, 그들의 발현 레벨은 일부 예외를 제외하고(54개 비교군에서 3개 제외) 국소 또는 진행성 CaP을 포함하는 대조군 서브그룹 보다 CRPC에서 높았다(도 12-16). 공개 데이터 세트를 이용하여 이전 결과와 일치하는 더 많은 샘플을 환자 코호트에 포함시켰고, 더 많은 유효한 유전자들을 확인하였다. 예를 들어, GSE35988은 최대 규모의 샘플(총 94개 샘플: 59개 국소 CaP 및 35개 전이성 CRPC)을 포함하고, 9개 비교군에서 제외된 6개 유전자는 CRPC 서브그룹에서 현저히 높게 발현되었다(도 14a). 이러한 결과는 AR-SPINK1 시그널링 및 HNF1A에 의해 매개되는 유전자 네트워크의 활성이 진행성 CaP에서 CRPC로 진행되는 것과 관련된 핵심 유전적 공동 결정인자일 수 있다는 것을 나타낸다. To determine the activity of several candidate genes correlated with HNF1A or AR , expression levels were examined in a data set derived from five independent patient cohorts (GSE28403, GSE32269, GSE35988, GSE37199 and GSE70768). In this assay we investigated molecules overexpressed in CRPC over the advanced CaP subgroup in our NGS cohort. Assessment of selected genes in independent cohorts showed that their expression levels were higher in CRPC than in the control subgroups with local or advanced CaP except for some exceptions (except for three in the 54 comparison groups) (Figures 12-16 ). The public data set was used to include more samples matching the previous results in the patient cohort and identify more valid genes. For example, GSE35988 included the largest samples (94 total samples: 59 local CaPs and 35 metastatic CRPCs) and 6 genes excluded from the 9 comparison groups were significantly higher in the CRPC subgroup 14A). These results indicate that AR-SPINK1 signaling and the activity of the gene network mediated by HNF1A may be a key genetic co-determinant associated with progression from advanced CaP to CRPC.

결론conclusion

본 발명에서는 전립선암 환자 조직에서 mRNA를 추출하여 NGS를 시행하였고 이를 이용하여 후보 RNA를 선택하였다. 총 15개의 후보 유전자는 호르몬 불응성 전립선암으로 진행되기 전의 mRNA에 발현에 비하여 호르몬 불응성 전립선암 조직에서 발현의 변화가 나타나는 순위에 따라 선택하였다(도 3). In the present invention, mRNA was extracted from tissues of prostate cancer patients and NGS was performed. A total of 15 candidate genes were selected according to the order of expression in hormone refractory prostate cancer tissues compared to expression in mRNA before progression to hormone refractory prostate cancer (Fig. 3).

전립선암 환자 조직을 4개의 군으로 나누고 가가의 군을 비교 분석하여 후보 유전자를 선별하였고 군별 후보들을 교집합으로 다시 분석한 결과, 모든 군에서 발현의 차이를 보이는 AR과 SPINK1 후보 유전자를 찾았으며 호르몬 불응성 전립선암과 관계가 높은 SERPINB11, SP8, CBLN2, CEACAM20 및 CEACAM22P 유전자들을 최종 후보로 선택하였다(도 8). The prostate cancer patient tissue was divided into four groups, and the candidate genes were selected by comparing the groups of Gaga. The candidate genes of AR and SPINK1, which showed different expression in all groups, were found. SERPINB11, SP8, CBLN2, CEACAM20 and CEACAM22P genes, which are highly related to prostate cancer, were selected as final candidates (Fig. 8).

호르몬 불응성 전립선암의 예측 인자로 최종 선택된 후보 유전자에 대하여 임상 시료를 이용한 유전자 발현을 측정하고 각각의 시료의 임상 정보와 실험 결과를 종합하여 통계 분석을 실시하였으며(도 9), 유전자 네트워크를 이용하여 호르몬 불응성 전립선암의 진행과 관련된 유전자의 분석을 시행한 결과, 90개 정도의 유전자가 관계를 가지고 있었으며 이중 SPINK1 SP8 유전자가 관련되어 있음을 확인하였다(도 11). The gene expression of the candidate gene finally selected as a predictor of hormone refractory prostate cancer was measured using a clinical sample, and statistical analysis was conducted based on clinical information and experimental results of each sample (FIG. 9) As a result of analyzing the genes involved in the progression of hormone refractory prostate cancer, about 90 genes were associated with SPINK1 and SP8 genes (Fig. 11).

이상으로 본 발명의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 구현예일 뿐이며, 이에 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백하다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항과 그의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be construed as limiting the scope of the present invention. Accordingly, the actual scope of the present invention will be defined by the appended claims and their equivalents.

Claims (10)

(a) SP8(Sp8 Transcription Factor)을 코딩하는 뉴클레오타이드에 특이적으로 결합하는 프라이머 또는 프로브 또는 (b) SP8 단백질에 특이적으로 결합하는 결합제를 포함하는 전립선암 환자의 예후 분석용 키트.
(a) a primer or probe that specifically binds to a nucleotide that encodes SP8 (Sp8 Transcription Factor); or (b) a binding agent that specifically binds to SP8 protein.
제 1 항에 있어서, 상기 예후 분석은 호르몬 불응성 전립선암(castration-resistant prostate cancer, CRPC)으로의 진행에 대한 예측인 것을 특징으로 하는 전립선암 환자의 예후 분석용 키트.
The kit for prognosis of a prostate cancer patient according to claim 1, wherein the prognosis analysis is a prediction of progression to hormone refractory prostate cancer (CRPC).
제 1 항에 있어서, 상기 키트는 유전자 증폭 키트인 것을 특징으로 하는 전립선암 환자의 예후 분석용 키트.
The kit for prognosis of a prostate cancer patient according to claim 1, wherein the kit is a gene amplification kit.
제 1 항에 있어서, 상기 키트는 마이크로어레이인 것을 특징으로 하는 전립선암 환자의 예후 분석용 키트.
The kit for prognosis of a prostate cancer patient according to claim 1, wherein the kit is a microarray.
제 1 항에 있어서, 상기 결합제는 올리고펩타이드, 모노클로날 항체, 폴리클로날 항체, 키메릭(chimeric) 항체, 리간드, PNA(Peptide nucleic acid) 또는 앱타머(aptamer)인 것을 특징으로 하는 전립선암 환자의 예후 분석용 키트.
The method of claim 1, wherein the binding agent is an oligopeptide, a monoclonal antibody, a polyclonal antibody, a chimeric antibody, a ligand, a peptide nucleic acid (PNA), or an aptamer. A kit for analyzing a patient's prognosis.
제 1 항에 있어서, 상기 키트는 면역분석(immunoassay)용 키트인 것을 특징으로 하는 전립선암 환자의 예후 분석용 키트.
The kit for prognosis of a patient with prostate cancer according to claim 1, wherein the kit is an immunoassay kit.
전립선암 환자로부터 분리된 전립선암 조직 또는 전립선암 세포에서 SP8(Sp8 Transcription Factor)의 발현수준을 측정하는 단계를 포함하는 전립선암 환자의 예후 분석에 필요한 정보를 제공하는 방법.
Comprising measuring the level of SP8 (Sp8 Transcription Factor) expression in a prostate cancer tissue or prostate cancer cell isolated from a prostate cancer patient.
제 7 항에 있어서, 상기 SP8은 호르몬 불응성 전립선암(castration-resistant prostate cancer, CRPC)으로의 진행 위험성을 갖는 환자에서 저발현되는 것을 특징으로 하는 방법.
8. The method of claim 7, wherein said SP8 is low expressed in a patient at risk of progression to hormone refractory prostate cancer (CRPC).
전립선암 환자로부터 분리된 전립선암 조직 또는 전립선암 세포에서 SPINK1(serine protease inhibitor Kazal-type 1) 및 SP8(Sp8 Transcription Factor)의 발현수준을 측정하는 단계를 포함하는 전립선암 환자의 예후 분석에 필요한 정보를 제공하는 방법.
The need for analysis of the prognosis of patients with prostate cancer, including the step of measuring the expression level of SPINK1 (serine protease inhibitor Kazal-type 1) and SP8 (Sp8 transcription factor) in prostate cancer tissues or prostate cancer cells isolated from prostate cancer patients / RTI &gt;
제 9 항에 있어서, 상기 SPINK1은 호르몬 불응성 전립선암(castration-resistant prostate cancer, CRPC)으로의 진행 위험성을 갖는 환자에서 고발현되고, SP8은 호르몬 불응성 전립선암으로의 진행 위험성을 갖는 환자에서 저발현되는 것을 특징으로 하는 방법. 10. The method of claim 9, wherein said SPINK1 is highly expressed in patients at risk of progression to hormone refractory prostate cancer (CRPC), and SP8 is in a patient at risk of progression to hormone refractory prostate cancer Lt; RTI ID = 0.0 &gt; 1, &lt; / RTI &gt;
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