KR102128547B1 - 유방암 진단용 바이오마커 및 이의 용도 - Google Patents

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Abstract

일 양상에 따른 유방암 진단용 조성물, 키트, 및 이를 이용한 유방암의 진단 방법 또는 유방암을 진단하기 위해 정보를 제공하는 방법에 따르면, 유방암을 조기에 진단할 수 있다. 또한, 반려 동물에서 유선암을 진단하고, 이를 통하여 반려 동물의 보호자인 사람의 유방암 발병 가능성을 예측할 수 있다.

Description

유방암 진단용 바이오마커 및 이의 용도{Biomarker for diagnosing breast cancer and use thereof}
유방암 또는 유선암의 진단용 조성물, 키트, 및 이를 이용한 유방암의 진단 또는 발병 가능성의 예측 방법에 관한 것이다.
사람의 유방암 또는 유선암은 여성암 발병률 2위에 해당하는 악성 종양이다. 유방암의 발병 원인은 다양하지만, 알려진 원인은 약 20%에 불과한 실정이다. 나머지 약 80%는 원인이 알려지지 않았지만, 외부적인 환경에 의한 원인일 가능성이 높다는 의견이 중론이다. 외부 환경에 의한 질병은 발병 원인이 너무 다양하여 한가지 원인으로 설명하기 어렵다. 따라서 복합적인 외부 환경이 유방암의 주된 원인일 것으로 받아들여지고 있다. 외부 환경적 원인으로 발병된 질병은 미리 예측하여 예방할 수 없고 질병 진단이 이뤄진 다음에야 치료 과정이 이뤄지기 때문에, 비용, 기간 및 회복에 상당한 시간이 소요되는 문제가 있다.
반려동물(companion animals), 예를 들어 반려견(companion dogs)은 사람과 같은 공간과 환경에 노출되어 사람이 받는 외부 환경을 비슷하게 받는다. 반려견은 사람보다 대사가 빠르고 외부 환경에 대한 질환의 민감도(susceptibility)가 높아서, 사람(예, 반려견의 보호자)에서 발생할 수 있는 특정 질병을 외부로 먼저 표현할 수 있다. 예를 들어, 반려견에서의 유선암 발생은 곧 사람에게서 유방암 발병 가능성을 의미할 수 있다.
따라서, 사람과 같은 환경에서 생활한 반려견의 유선암을 먼저 진단하고, 이를 사람에게 적용함으로써, 환경에 의한 사람 유방암의 발병 가능성을 예측하는 방법을 개발할 필요가 있다.
유방암 진단용 조성물을 제공한다,
유방암 진단용 키트를 제공한다.
유방암의 진단 방법 또는 유방암을 진단하기 위해 정보를 제공하는 방법을 제공한다.
일 양상은 PGLYRP2, GP1BA, SERPING1, 및 SERPINA6로 이루어진 군으로부터 선택된 단백질 또는 그의 단편의 발현 수준을 측정하는 제제를 포함하는 유방암 진단용 조성물을 제공한다.
상기 PGLYRP2는 펩티도글리간 인식 단백질 2(Peptidoglycan recognition protein 2), N-아세틸무라모일-L-알라닌 아미다제(N-acetylmuramoyl-L-alanine amidase), HMFT0141, PGLYRPL, PGRP-L, PGRPL, TAGL-유사 단백질, tagL, tagL-알파, 또는 tagl-베타로도 불릴 수 있다. 상기 PGLYRP2는 사람의 경우 Uniprot No. Q96PD5로 표시되는 아미노산 서열을 포함할 수 있다. 상기 PGLYRP2는 개의 경우 Uniprot No. F6XZU1로 표시되는 아미노산 서열을 포함할 수 있다.
상기 GP1BA는 혈소판 당단백질 Ib 알파 사슬(Platelet glycoprotein Ib alpha chain), BDPLT1, BDPLT3, BSS, CD42B, CD42b-알파, DBPLT3, GP1B, GPIbA, VWDP, GPIb알파, 당단백질 Ib 혈소판 알파 서브유닛, 또는 당단백질 Ib 혈소판 서브유닛 알파로도 불릴 수 있다. 당단백질 Ib는 이황화 결합으로 연결된 알파 사슬과 베타 사슬의 헤테로이량체로 이루어진 혈소판 표면 막 당단백질이다. 당단백질 Ib는 폰 빌레브란트 인자(von Willebrand factor: VWF)에 대한 수용체로서 기능할 수 있다. 상기 GP1BA는 사람의 경우 Uniprot No. P07359로 표시되는 아미노산 서열을 포함할 수 있다. 상기 GP1BA는 개의 경우 Uniprot No. Q28256로 표시되는 아미노산 서열을 포함할 수 있다.
상기 SERPING1는 세르핀 패밀리 G 멤버 1(serpin family G member 1), C1-저해제, C1 엘라스타제 저해제(C1 esterase inhibitor), C1IN, C1INH, C1NH, HAE1, 또는 HAE2로도 불릴 수 있다. 상기 SERPING1는 보체 시스템을 저해하여 지속적인 활성화를 예방할 수 있고, 보체 시스템뿐만 아니라 섬유소 용해, 응고, 및 키닌(kinin) 경로의 프로테아제도 저해할 수 있다. 상기 SERPING1은 사람의 경우 Uniprot No. P05155로 표시되는 아미노산 서열을 포함할 수 있다. 상기 SERPING1는 개의 경우 Uniprot No. F1PYX9로 표시되는 아미노산 서열을 포함할 수 있다.
상기 SERPINA6는 세르핀 패밀리 A 멤버 6(serpin family A member 6), 트랜스코르틴(Transcortin), 또는 코르티코스테로이드-결합 글로불린(corticosteroid-binding globulin: CBG)로도 불릴 수 있다. 상기 SERPINA6는 코르티코스테로이드-결합 활성을 갖는 알파-글로불린 단백질일 수 있다. 상기 SERPINA6는 사람의 경우 Uniprot No. P08185로 표시되는 아미노산 서열을 포함할 수 있다. 상기 SERPINA6는 개의 경우 Uniprot No. F1PHS2로 표시되는 아미노산 서열을 포함할 수 있다.
상기 단편(fragment)은 상기 단백질의 일부로서, 면역원성 폴리펩티드일 수 있다.
용어 "발현 수준(expression level)"은 단백질의 양 또는 전사체의 양을 의미한다. 상기 발현 수준은 단백질 또는 전사체의 상대적인 비율일 수 있다. 예를 들어, 발현 수준의 증가는 음성 대조군에 비해 단백질 또는 전사체의 양이 증가한 것일 수 있다.
상기 제제는 상기 단백질 또는 이의 단편에 특이적으로 결합하는 항체 또는 이의 항원 결합 단편일 수 있다. 상기 항체는 폴리클론 항체 또는 모노클론 항체일 수 있다. 용어 "항체(antibody)"는 용어 "면역글로불린(immunoglobulin)"과 상호교환적으로 사용될 수 있다. 상기 항체는 폴리클론 항체 또는 모노클론 항체일 수 있다. 상기 항체는 전장 항체일 수 있다. 상기 항원 결합 단편은 항원 결합 부위를 포함하는 폴리펩티드를 말한다. 상기 항원 결합 단편은 단일-도메인 항체(single-domain antibody), Fab, Fab', 또는 scFv일 수 있다. 상기 항체 또는 항원 결합 단편은 고체 지지체에 부착된 것일 수 있다. 상기 고체 지지체는 예를 들어, 금속 칩, 플레이트, 또는 웰(well)의 표면이다.
상기 제제는 상기 단백질 또는 이의 단편을 암호화하는 폴리뉴클레오티드와 동일하거나 또는 이에 상보적인 폴리뉴클레오티드를 포함하는 핵산일 수 있다. 상기 핵산은 프라이머 또는 프로브일 수 있다. 상기 프라이머 또는 프로브는 그의 말단 또는 내부에 형광 물질, 화학발광물질(chemiluminescent) 또는 방사성 동위원소 등으로 표지된 것일 수 있다.
용어 "유방암(breast cancer)"는 유방에 생긴 암을 말하고, 상호교환적으로 "유선암(mammary tumor)"으로도 불릴 수 있다. 예를 들어, 사람의 경우 유방암이라고 부를 수 있고, 개나 고양이의 경우 유선암이라고 부를 수 있다. 상기 유방암은 유선(mammary gland) 유방암, 소엽(lobule) 유방암, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 상기 유방암은 유관과 유엽의 상피에서 생기는 암과 기질에서 생기는 암을 포함한다.
용어 "진단(diagnosis)"은 병명을 판정하는 일을 말하고, 유방암의 병명, 병의 상태, 병기, 병인, 합병증의 유무, 예후, 및 재발 등을 포함할 수 있다.
상기 조성물은 개의 유선암(mammary tumor) 및 사람의 유방암(breast cancer)을 동시 또는 순차로 진단하기 위한 것일 수 있다. 예를 들어, 상기 조성물은 개의 유선암을 진단하는데 이용한 후 사람의 유방암을 진단하는데 이용할 수 있다.
다른 양상은 PGLYRP2, GP1BA, SERPING1, 및 SERPINA6로 이루어진 군으로부터 선택된 단백질 또는 그의 단편의 발현 수준을 측정하는 제제를 포함하는 유방암 진단용 키트를 제공한다.
상기 PGLYRP2, GP1BA, SERPING1, 및 SERPINA6, 단편, 발현 수준, 제제, 유방암, 및 진단은 전술한 바와 같다.
상기 키트는 유방암 진단에 필요한 시료를 더 포함할 수 있다. 상기 키트는 고체 지지체, 항체 또는 항원 결합 단편의 면역학적 검출을 위하여 기질, 적합한 완충용액, 발색 효소, 형광물질로 표지된 2차 항체, 또는 발색 기질을 포함할 수 있다. 상기 키트는 핵산 검출을 위하여, 중합효소, 완충제, 핵산, 조효소, 형광물질, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 상기 중합 효소는 예를 들어 Taq 중합효소이다.
다른 양상은 유방암이 의심되는 개체로부터 분리된 생물학적 시료에서 PGLYRP2, GP1BA, SERPING1, 및 SERPINA6로 이루어진 군으로부터 선택된 단백질 또는 그의 단편의 발현 수준을 측정하는 단계; 및
상기 측정된 발현 수준을 정상 대조군의 단백질 발현 수준과 비교하는 단계를 포함하는, 유방암의 진단 방법을 제공한다.
상기 PGLYRP2, GP1BA, SERPING1, 및 SERPINA6, 단편, 발현 수준, 제제, 유방암, 및 진단은 전술한 바와 같다.
상기 방법은 유방암이 의심되는 개체로부터 분리된 생물학적 시료에서 PGLYRP2, GP1BA, SERPING1, 및 SERPINA6로 이루어진 군으로부터 선택된 단백질 또는 그의 단편의 발현 수준을 측정하는 단계를 포함한다.
상기 개체는 포유동물, 예를 들어, 사람, 개, 고양이, 마우스, 토끼, 말, 양, 햄스터, 고슴도치, 페럿(ferret), 또는 기니 피그(guinea pig)일 수 있다. 상기 개체는 유방암을 앓거나 앓는 것으로 의심되는 개체일 수 있다.
상기 생물학적 시료는 상기 개체로부터 수득된 시료를 말한다. 상기 생물학적 시료는 혈액, 혈장, 혈청, 소변, 점액, 타액, 눈물, 객담, 척수액, 흉수, 유두 흡인물, 림프액, 기도액, 장액, 비뇨생식관액, 모유, 림프계 체액, 정액, 뇌척수액, 기관계내 체액, 복수, 낭성 종양 체액, 양수액 또는 이들의 조합일 수 있다.
상기 측정하는 단계는 상기 생물학적 시료와, PGLYRP2, GP1BA, SERPING1, 및 SERPINA6로 이루어진 군으로부터 선택된 단백질 또는 그의 단편에 특이적으로 결합하는 항체 또는 이의 항원 결합 단편을 인큐베이션시키는 단계를 포함를 포함할 수 있다.
상기 측정하는 단계는 전기영동, 면역블로팅, 효소 결합 면역흡착 분석법(Enzyme-Linked Immunosorbent Assay: ELISA), 면역 조직 화학 염색, 단백질 칩, 면역침강, 마이크로어레이, 노던 블로팅, 폴리머라제 증폭 반응(polymerase chain reaction: PCR), 또는 이들의 조합으로 수행될 수 있다. 상기 전기영동은 SDS-PAGE, 등전점 전기영동, 2차원 전기영동, 또는 이들의 조합일 수 있다. 상기 PCR은 실시간 PCR 또는 역전사 PCR일 수 있다.
상기 방법은 상기 측정된 발현 수준을 정상 대조군의 단백질 발현 수준과 비교하는 단계를 포함한다.
용어 "정상 대조군(normal control)"은 용어 "음성 대조군(negative control)"과 상호교환적으로 사용될 수 있다. 상기 정상 대조군은 유방암에 걸린 적이 없는 개체 또는 건강한 개체일 수 있다.
상기 방법은 상기 단백질 또는 그의 단편의 측정된 발현 수준이 정상 대조군에서 측정된 발현 수준에 비해 증가한 경우, 상기 개체는 유방암에 걸리거나 유방암에 걸릴 확률이 높은 것으로 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
다른 양상은 유방암이 의심되는 개체로부터 분리된 생물학적 시료에서 PGLYRP2, GP1BA, SERPING1, 및 SERPINA6로 이루어진 군으로부터 선택된 단백질 또는 그의 단편의 발현 수준을 측정하는 단계; 및
상기 측정된 발현 수준을 정상 대조군의 단백질 발현 수준과 비교하는 단계를 포함하는, 유방암을 진단하기 위해 정보를 제공하는 방법을 제공한다.
상기 방법은 상기 개체의 유방암 진단을 통해 제2 개체의 유방암의 발병 가능성을 예측하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 개체(즉, 제1 개체)는 반려 동물(companion animal)이고 제2 개체는 사람일 수 있다. 상기 반려 동물은 사람과 함께 동일한 생활 환경에서 살아가는 동물을 지칭힐 수 있다. 상기 반려 동물은 개, 고양이, 마우스, 토끼, 햄스터, 고슴도치, 페럿, 또는 기니 피그일 수 있다. 유방암의 주요 발병 원인 중 하나는 환경적 요인이기 때문에, 사람과 동일한 환경에서 생활하는 반려 동물에서 유방암을 진단하여 반려 동물의 보호자인 사람의 유방암을 조기에 진단하거나 유방암 진단에 필요한 정보를 제공할 수 있다. 예를 들어, 반려견에서 유선암 진단을 진단하고, 이를 통하여 반려견의 보호자인 사람의 유방암 발병 가능성을 예측할 수 있다.
일 양상에 따른 유방암 진단용 조성물, 키트, 및 이를 이용한 유방암의 진단 방법 또는 유방암을 진단하기 위해 정보를 제공하는 방법에 따르면, 유방암을 조기에 진단할 수 있다. 또한, 반려 동물에서 유선암을 진단하고, 이를 통하여 반려 동물의 보호자인 사람의 유방암 발병 가능성을 예측할 수 있다.
도 1a는 반려견에서 유선암 혈액 시료와 정상 혈액 시료에서 차등 발현되는 단백질의 목록이고, 도 1b는 사람에서 유방암 혈액 시료와 정상 시료에서 차등 발현되는 단백질의 목록이다.
도 2a는 사람 유방암과 반려견 유선암에서 유의하게 증가하는 단백질을 벤 다이어그램으로 분석한 그래프이고, 도 2b는 벤 다이그램으로 분석한 단백질의 목록이다.
이하 실시예를 통하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 이들 실시예는 예시적으로 설명하기 위한 것으로 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1. 반려견 유선암과 사람 유방암에서 공통적으로 검출가능한 바이오마커의 확인
1. 반려견 유선암 혈액 시료 및 사람 유방암 혈액 시료에서 각각 차등발현된 단백질의 확인
유선암을 갖는 반려견의 혈액(n=3) 및 유선암에 걸리지 않은 반려견의 혈액(n=3)을 준비하였다(서울대학교 동물병원 제공). 또한, 사람의 경우, 유방암 환자의 혈액(n=3) 및 유방암에 걸리지 않은 정상인의 혈액(n=3)을 준비하였다(서울대 동물병원과 해마루 동물병원 제공)
준비된 혈액 시료로부터 혈청 단백질을 수득하고, 수득된 단백질을 트립신(Promega)으로 분해하였다. 분해된 펩티드 시료를 C18 컬럼(Thermo Fisher Scientific Inc.)을 사용하여 정제하였다. 정제된 펩티드는 질량분석기(Thermo Fisher Scientific Inc.)를 사용하여 펩티드의 질량에 따른 미가공 데이터를 산출하였다. 미가공 데이터를 이용하여, 반려견에서 유선암 혈액 시료와 정상 혈액 시료, 또는 사람에서 유방암 혈액 시료와 정상 혈액 시료에서 차등 발현되는 단백질을 분석하였다.
반려견에서 유선암 혈액 시료와 정상 혈액 시료에서 차등 발현되는 단백질을 도 1a에 나타내었다. 사람에서 유방암 혈액 시료와 정상 시료에서 차등 발현되는 단백질을 도 1b에 나타내었다.
2. 반려견 유선암 혈액 시료 및 사람 유방암 혈액 시료에서 공통적으로 차등발현되는 단백질의 확인
실시예 1.1에 기재된 바와 같이, 반려견에서 유선암 혈액 시료와 사람 유방암 혈액 시료에서 공통적으로 차등발현되는 단백질을 선별하기 위해, 발현 수준이 정상 혈액에 비해 1.2배 이상 증가하는 단백질을 스크리닝하였다.
사람 유방암에서 정상 혈액에 비해 1.2배 이상 유의하게 증가하는 단백질과 반려견 유선암 혈액 시료에서 정상 혈액에 비해 1.2배 이상 유의하게 증가하는 단백질을 벤 다이어그램으로 분석하고, 단백질의 목록을 각각 도 2a 및 도 2b에 나타내었다.
도 2a 및 도 2b에 나타난 바와 같이, 반려견에서 특이적으로 차등발현되는 단백질은 ORM1, IGFBP1, PRDX1, PRDX4, KRT71, RPS27A, UBA52, UBBP4, UBC, KCTD12, ERAP1, HSPG2, LRG1, HSP90B1, ALB, CSF1, VCL, LOC100684663, LOC102155886, LOC476879, SAA1, CP, MGAM, CFP, RNPEP, CRP, SERPINA7, CPA3, CPB2, ITIH4, LCP1, PLS3, AMY2B, LOC480825, LOC607314, LOC608248, ALDOC, COL18A1, LBP, PRDX3, LOC608247, GPX3, FCRL2, FCRL4, APOD, HIST1H2BA, MMP19, DSP, VTN, ALPP, PLTP, CRISP2, MST1, PSMA7, PSMA8, LOC100687054, LCAT, SELP, TTR, LYZ, 및 ADIPOQ이었다. 사람에서 특이적으로 차등발현되는 단백질은 RNASE7, PI16, CD44, AGT, PZP, ITIH3, C2, QSOX1, APCS, C4A, C4B, CLEC3B, IGKV, A18, CRISP3, ALCAM, AZGP1, SERPINA1, IGLV7-46, SERPINA4, AFM, CHL1, SELL, IGHG3, HBB, IGHV3-73, SERPINF2, IGHA1, S100A9, BTD, IGHA2, PPBP, PF4, PF4V1, FCN2, 및 F12였다. 또한, 사람 유방암과 반려견 유선암에 공통적으로 차등발현되는 단백질은 PGLYRP2, SERPING1, GP1BA, 및 SERPINA6인 것으로 확인되었다.
따라서, PGLYRP2, GP1BA, SERPING1, 및 SERPINA6은 반려견의 유선암과 사람의 유방에 공통적으로 차등 발현되는 바이오마커로서, 이들 바이오마커를 검출함으로써 반려견에서 유선암 진단 및 이를 사람에게 적용하여 사람에서 유방암 진단 또는 유방암 발병을 예측할 수 있는 있음을 확인하였다.

Claims (15)

  1. PGLYRP2, GP1BA, SERPING1, 및 SERPINA6로 이루어진 군으로부터 선택된 단백질 또는 그의 단편의 발현 수준을 측정하는 제제를 포함하는 유방암 진단용 조성물로서,
    상기 조성물은 반려 동물의 유선암(mammary tumor) 및 사람의 유방암(breast cancer)을 동시 또는 순차로 진단하기 위한 것인 조성물.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 제제는
    상기 단백질 또는 그의 단편에 특이적으로 결합하는 물질은 항체, 또는 이의 항원 결합 단편; 또는
    상기 단백질 또는 이의 단편을 암호화하는 폴리뉴클레오티드와 동일하거나 또는 이에 상보적인 폴리뉴클레오티드를 포함하는 핵산인 것인 조성물.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 항체는 폴리클론 항체 또는 모노클론 항체인 것인 조성물.
  4. 청구항 2에 있어서, 상기 핵산은 프라이머 또는 프로브인 것인 조성물.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 조성물은 개의 유선암(mammary tumor) 및 사람의 유방암(breast cancer)을 동시 또는 순차로 진단하기 위한 것인 조성물.
  6. PGLYRP2, GP1BA, SERPING1, 및 SERPINA6로 이루어진 군으로부터 선택된 단백질 또는 그의 단편의 발현 수준을 측정하는 제제를 포함하는 유방암 진단용 키트로서,
    상기 키트는 반려 동물의 유선암 및 사람의 유방암을 동시 또는 순차로 진단하기 위한 것인 키트.
  7. 유방암이 의심되는 개체로부터 분리된 생물학적 시료에서 PGLYRP2, GP1BA, SERPING1, 및 SERPINA6로 이루어진 군으로부터 선택된 단백질 또는 그의 단편의 발현 수준을 측정하는 단계;
    상기 측정된 발현 수준을 정상 대조군의 단백질 발현 수준과 비교하는 단계;
    상기 단백질 또는 그의 단편의 측정된 발현 수준이 정상 대조군에서 측정된 발현 수준에 비해 증가한 경우, 상기 개체는 유방암에 걸리거나 유방암에 걸릴 확률이 높은 것으로 결정하는 단계; 및
    상기 개체의 유방암 진단을 통해 제2 개체의 유방암의 발병 가능성을 예측하는 단계를 포함하는, 유방암을 진단하기 위해 정보를 제공하는 방법으로서,
    상기 개체는 반려 동물이고, 제2 개체는 사람인 것인 방법.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 반려 동물은 개, 고양이, 마우스, 토끼, 말, 양, 햄스터, 고슴도치, 페럿(ferret), 또는 기니 피그(guinea pig)인 것인 방법.
  9. 청구항 7에 있어서, 상기 생물학적 시료는 혈액, 혈장, 혈청, 소변, 점액, 타액, 눈물, 객담, 척수액, 흉수, 유두 흡인물, 림프액, 기도액, 장액, 비뇨생식관액, 모유, 림프계 체액, 정액, 뇌척수액, 기관계내 체액, 복수, 낭성 종양 체액, 양수액 또는 이들의 조합인 것인 방법.
  10. 청구항 7에 있어서, 상기 측정하는 단계는 상기 생물학적 시료와, PGLYRP2, GP1BA, SERPING1, 및 SERPINA6로 이루어진 군으로부터 선택된 단백질 또는 그의 단편에 특이적으로 결합하는 항체 또는 이의 항원 결합 단편을 인큐베이션시키는 단계를 포함하는 것인 방법.
  11. 청구항 7에 있어서, 상기 측정하는 단계는 전기영동, 면역블로팅, 효소 결합 면역흡착 분석법(Enzyme-Linked Immunosorbent Assay: ELISA), 면역 조직 화학 염색, 단백질 칩, 면역침강, 마이크로어레이, 노던 블로팅, 폴리머라제 증폭 반응(polymerase chain reaction: PCR), 또는 이들의 조합으로 수행되는 것인 방법.
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