KR102195212B1 - Kit for diagnosis of breast cancer by circulating tumor cell detection and analysis - Google Patents

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박홍철
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Abstract

The present invention relates to a breast cancer diagnosis kit using detection and analysis of circulating tumor cells (CTCs). According to the present invention, the breast cancer diagnosis kit uses biomarkers with characteristics of epithelial cells (EpCAM, CK-19), mesenchymal cells (Twst-1) and stem cells (ALDH1A1) to detect EpCAM-negative CTCs while intactly preserving blood samples. Moreover, since the breast cancer diagnostic kit is used, metastasis can be predicted by using a gene involved in extravasation as a biomarker, and as such, breast cancer prognosis and predictive analysis are possible through CTC detection and characterization analysis.

Description

순환종양세포 검출 및 분석을 통한 유방암 진단용 키트{Kit for diagnosis of breast cancer by circulating tumor cell detection and analysis}Kit for diagnosis of breast cancer by circulating tumor cell detection and analysis

본 발명은 순환종양세포(Circulating Tumor Cells, CTCs) 검출 및 분석을 통한 유방암 진단용 키트에 관한 것이다.The present invention relates to a kit for diagnosing breast cancer through detection and analysis of circulating tumor cells (CTCs).

암 전이는 암 관련 사망의 주요 원인이며, 암 전이의 주요 기전인 혈관계를 통한 종양세포의 전파는 전형적인 국지질환에서 전신질환으로 전환되는 중요한 중간단계이다. 암 환자의 종양조직 1그램 (109 개의 세포)에서 매일 대략 3 ~ 4 x 109 개의 종양세포가 떨어져 나와 혈관 속으로 들어간다. 대부분의 이들 세포는 혈액 내 적대적 환경 속에서 대부분 제거되지만 106 ~ 107 개의 정상 말초혈액단핵세포(peripheral mononuclear blood cells, PBMC) 당 1개 정도의 극소수가 살아남게 되어 순환종양세포(Circulating Tumor Cells, CTCs)가 된다. 따라서 암 환자의 혈액 속에서 순환종양세포의 조기 검출과 분석은 전이질환으로의 전환을 모니터링함과 아울러 이를 방지하기 위한 중요한 전략이라고 할 수 있다.Cancer metastasis is a major cause of cancer-related death, and the spread of tumor cells through the vascular system, which is a major mechanism of cancer metastasis, is an important intermediate step in transition from typical local disease to systemic disease. From 1 gram of tumor tissue (10 9 cells) of a cancer patient, approximately 3 to 4 x 10 9 tumor cells per day break off and enter the blood vessels. Most of these cells are mostly eliminated in the hostile environment in the blood, but only one per 10 6 to 10 7 normal peripheral mononuclear blood cells (PBMCs) survive, resulting in Circulating Tumor Cells. , CTCs). Therefore, early detection and analysis of circulatory tumor cells in the blood of cancer patients is an important strategy to monitor the transition to metastatic disease and prevent this.

혈액에서 순환종양세포를 검출하는 방법으로 기존에는 유세포 분석(flow cytometry), 자기 세포 분리법(magnetic cell separation), 이중전기영동(di-electrophoresis) 등의 방법이 제시되어 왔다. 하지만 수년간의 발전에도 불구하고 이러한 방법들은 여전히 연구분야에서만 유용할 뿐이고 효율성과 결과 재현성의 부족으로 인해 임상적 적용은 제한되고 있다.Conventionally, methods such as flow cytometry, magnetic cell separation, and di-electrophoresis have been suggested as a method of detecting circulatory tumor cells in blood. However, despite years of development, these methods are still only useful in research fields, and their clinical application is limited due to lack of efficiency and result reproducibility.

한편, 현재 대부분의 혈중 암세포 진단은 EpCAM(Epithelial cell adhesion molecule)-positive 세포의 분리 및 농축에 기반하고 있다. 혈액 내 백혈구(leukocytes)가 EpCAM-negative이며, 상피세포에서 유래한 암종(carcinoma)의 경우, 암세포가 기본적으로 EpCAM을 발현하고 있다는 점에 착안되었다. 하지만, 상피세포에서 유래한 암종의 경우 모든 혈중 암세포가 EpCAM-positive하지 않고(예: 유방암세포 60% EpCAM-positive, 전립선암세포 70% EpCAM-positive), 상피세포에서 유래하지 않은 암종의 경우(예: 흑색종(melanoma), 혈중 암세포는 EpCAM-negative이다. 이로 인해 EpCAM-based 혈중 암세포 분리방법은 1) 분리를 위한 고정 및 염색 반응을 필요로 하여 차후 유전자 분석이 불가능하다는 것과, 2) 상피세포에서 간엽세포로의 전환에 따른 EpCAM-negative 순환종양세포 검출이 불가능하다는 한계를 가지고 있다. On the other hand, the diagnosis of most current cancer cells in the blood is based on the isolation and concentration of EpCAM (Epithelial cell adhesion molecule)-positive cells. It was conceived that leukocytes in the blood are EpCAM-negative, and in the case of carcinoma derived from epithelial cells, cancer cells basically express EpCAM. However, in the case of carcinoma derived from epithelial cells, all cancer cells in the blood are not EpCAM-positive (e.g., breast cancer cells 60% EpCAM-positive, prostate cancer cells 70% EpCAM-positive), and carcinomas not derived from epithelial cells (e.g. : Melanoma and blood cancer cells are EpCAM-negative, so the EpCAM-based blood cancer cell isolation method requires 1) fixation and staining reactions for isolation, making subsequent genetic analysis impossible, and 2) epithelial cells It has a limitation that it is impossible to detect EpCAM-negative circulatory tumor cells according to the conversion of mesenchymal cells from to mesenchymal cells.

따라서 EpCAM-negative 암세포와 전이능을 획득한 암세포를 검출하기 위해서 새로운 순환종양세포의 특성을 검출하기 위한 특이적 표적 유전자가 요구되며, 아울러 상급병원 외에 중형병원에서도 경제적 부담없이 도입할 수 있는 암 예후, 예측을 위해 암 진단용 키트 개발이 필요한 실정이다.Therefore, in order to detect EpCAM-negative cancer cells and cancer cells that have acquired metastatic capacity, a specific target gene is required to detect the characteristics of new circulatory tumor cells. In addition, cancer prognosis that can be introduced without economic burden in medium-sized hospitals as well as upper level hospitals. In order to predict, it is necessary to develop a cancer diagnosis kit.

대한민국 공개특허 제10-2018-0029966호(공개일자: 2018.03.21)는, 예측마커로써 순환하는 종양세포 동력학(circulating tumor cell kinetics)을 이용하여 암 치료요법, 예를 들어 방사선요법의 효율을 모니터링하는 방법에 대해 기재되어 있다.Republic of Korea Patent Publication No. 10-2018-0029966 (published date: 2018.03.21), using circulating tumor cell kinetics as a predictive marker to monitor the efficiency of cancer therapy, for example, radiation therapy How to do it is described.

본 발명은 EpCAM-negative 암세포와 전이능을 획득한 암세포를 검출하기 위해서 새로운 순환종양세포의 특성을 검출하기 위한 특이적 표적 유전자를 사용하여 순환종양세포(Circulating Tumor Cells, CTCs) 검출 및 분석을 통한 유방암 진단용 키트를 제공하고자 한다.The present invention uses a specific target gene to detect the characteristics of new circulatory tumor cells in order to detect EpCAM-negative cancer cells and cancer cells that have acquired metastasis through detection and analysis of Circulating Tumor Cells (CTCs). We would like to provide a breast cancer diagnosis kit.

본 발명은 채혈된 혈액에 CD45 depletion cocktail을 가한 후 실온에서 교반시키는 단계 (a); 상기 단계 (a)에서 교반시킨 혈액샘플에 동량의 'FBS(Fetal bovine serum)를 함유하는 DPBS(Dulbecco phosphate buffer saline)'를 혼합시키는 단계 (b); 상기 단계 (b)에서 혼합된 혈액샘플을 Ficoll-paque용액이 담긴 튜브로 옮긴 후, 원심분리하는 단계 (c); 상기 단계 (c)에서 원심분리한 혈액샘플로부터 버피코트(buffy coat) 부분을 분리하여 새 튜브에 옮기고, FBS(Fetal bovine serum)를 함유하는 DPBS(Dulbecco phosphate buffer saline)을 가한 후, 혼합시키는 단계 (d); 상기 단계 (d)에서 혼합된 혈액샘플을 원심분리하고 상층액을 버린 후, FBS(Fetal bovine serum)를 함유하는 DPBS(Dulbecco phosphate buffer saline)에 현탁시키는 단계 (e);를 포함하는 것을 특징으로 하는 순환종양세포의 검출방법을 제공한다.The present invention is a step of stirring at room temperature after adding the CD45 depletion cocktail to the collected blood (a); (B) mixing the blood sample stirred in step (a) with the same amount of'Dulbecco phosphate buffer saline (DPBS)' containing the same amount of'Fetal bovine serum (FBS)'; (C) transferring the blood sample mixed in step (b) to a tube containing a Ficoll-paque solution and then centrifuging (c); Separating the buffy coat part from the blood sample centrifuged in step (c), transferring it to a new tube, adding DPBS (Dulbecco phosphate buffer saline) containing Fetal bovine serum (FBS), and mixing (d); The blood sample mixed in the step (d) is centrifuged, the supernatant is discarded, and then suspended in a DPBS (Dulbecco phosphate buffer saline) containing Fetal bovine serum (FBS) (e); characterized by comprising: It provides a method for detecting circulatory tumor cells.

한편, 본 발명에 있어서, 상기 혈액은, 바람직하게 피부로부터 진공 채혈관을 통해 채취되고, RNA 보존용 진공 채혈관으로 이동시켜 수집된 것일 수 있다.Meanwhile, in the present invention, the blood may be collected by being preferably collected from the skin through a vacuum blood collection tube and transferred to a vacuum blood collection tube for RNA preservation.

또한, 본 발명은 CD45 depletion cocktail, FBS를 함유하는 DPBS(Dulbecco phosphate buffer saline) 및 Ficoll-paque 용액을 포함하는 유방암 진단용 키트를 제공한다.In addition, the present invention provides a kit for diagnosing breast cancer comprising a CD45 depletion cocktail, DPBS (Dulbecco phosphate buffer saline) containing FBS, and a Ficoll-paque solution.

본 발명의 유방암 진단용 키트는 혈액 샘플을 온전하게 보존할 수 있으면서도 상피세포(epithelial cells; EpCAM, CK-19), 간엽세포(mesenchymal cells; Twist-1) 및 줄기세포(ALDH1A1)의 특성을 갖는 바이오마커를 사용하여 상피세포마커 음성(EpCAM-negative) 순환종양세포의 검출이 가능할 수 있다.The kit for diagnosis of breast cancer of the present invention is a bio-epithelial cell (EpCAM, CK-19), mesenchymal cells (Twist-1), and stem cells (ALDH1A1). The marker may be used to detect epithelial cell marker negative (EpCAM-negative) circulatory tumor cells.

또한, 본 발명의 유방암 진단용 키트를 사용함으로써, 혈관외유출(extravasation)을 일으키는데 관여하는 유전자를 바이오마커로 사용하여 전이 가능성을 예측할 수 있으며, 이와 같이 순환종양세포(Circulating Tumor Cells, CTCs) 검출 및 특성 분석을 통한 유방암 예후 및 예측 분석이 가능할 수 있다.In addition, by using the breast cancer diagnostic kit of the present invention, it is possible to predict the possibility of metastasis by using a gene involved in causing extravasation as a biomarker, and thus detecting circulating tumor cells (CTCs) and Breast cancer prognosis and predictive analysis may be possible through characteristic analysis.

도 1은 혈액샘플에 대한 RosetteSep CD45 depletion cocktail의 작용원리에 대해 나타낸 그림이다.
도 2는 본 발명에서 순환종양세포 검출 및 특성 분석을 위한 키트 사용시 qPCR 반응 조건을 나타낸 그림이다.
도 3은 본 발명의 키트로 채취한 혈액 샘플의 보존성을 확인한 결과 사진이다.
도 4는 정상인 및 유방암환자의 혈액샘플에서 qPCR을 사용하여 CD45 depletion 적용 유무에 따른 CD45 유전자 상대적 발현차이 (without; wo CD45 kit/with CD45 kit)를 나타낸 결과 그래프이다.
도 5는 CD45 depletion kit 사용 유무에 따라 EpCAM 표적 유전자의 상대 발현량 차이를 qPCR을 통해 확인한 결과 그래프이다.
도 6의 A)는 본 발명의 키트를 이용하여 정상인 혈액에 MCF-7, MDA-MB-231세포를 접종하여 CK-19 및 CD45의 발현을 확인한 RT-PCR 결과 사진이고, B)는 정상인 혈액 및 MCF-7세포 접종 샘플에서 qPCR을 통한 EpCAM 표적유전자 상대적 발현량을 비교한 결과 그래프이다.
도 7은 유방암세포주에서 순환종양세포 특성분석을 위한 유전자 발현 Ct 측정값을 나타낸 히트맵이다.
도 8은 본 발명의 순환종양세포 동정/특성 표지 유전자 발굴 및 이를 활용한 진단레이아웃(패널) 디자인 예시를 나타낸 그림이다.
도 9는 유방암 환자에서 순환종양세포의 검출 표지 유전자의 건강인 샘플에 대한 상대 발현량에 대한 히트맵이다.
도 10은 유방암 환자에서 순환종양세포의 특성 표지 유전자의 건강인 샘플에 대한 상대 발현량에 대한 히트맵이다.
1 is a diagram showing the principle of action of RosetteSep CD45 depletion cocktail for blood samples.
2 is a diagram showing qPCR reaction conditions when using a kit for detecting and characterizing circulating tumor cells in the present invention.
3 is a photograph of a result of confirming the preservability of a blood sample collected with the kit of the present invention.
4 is a graph showing the relative difference in expression of CD45 genes (without; wo CD45 kit/with CD45 kit) according to the application of CD45 depletion using qPCR in blood samples of normal and breast cancer patients.
5 is a graph showing the results of confirming the difference in the relative expression levels of EpCAM target genes through qPCR according to the use of the CD45 depletion kit.
6A) is a picture of RT-PCR results confirming the expression of CK-19 and CD45 by inoculating MCF-7 and MDA-MB-231 cells in normal blood using the kit of the present invention, and B) is a normal blood And the result of comparing the relative expression level of the EpCAM target gene through qPCR in the MCF-7 cell inoculation sample.
7 is a heat map showing the gene expression Ct measurements for characterization of circulatory tumor cells in breast cancer cell lines.
8 is a diagram showing an exemplary design of a circulatory tumor cell identification/characteristic marker gene of the present invention and a diagnostic layout (panel) using the same.
9 is a heat map for the relative expression level of a healthy sample of a detection marker gene of circulatory tumor cells in breast cancer patients.
10 is a heat map for the relative expression level of a healthy sample of a characteristic marker gene of circulatory tumor cells in breast cancer patients.

암 전이는 암 관련 사망의 주요 원인으로, 혈관계를 통해 전파되는 종양세포 즉, 순환종양세포(Circulating Tumor Cells, CTCs)의 조기 검출과 분석이 암 전이로의 전환을 모니터링함과 아울러 방지하기 위한 중요한 전략이 된다. 이를 위해 기존 연구에서 혈중 암세포 진단은 EpCAM-positive 세포의 분리 및 농축에 기반하고 있지만, 1) 분리를 위한 고정 및 염색 반응을 필요로 하여 차후 유전자 분석이 불가능하다는 것과, 2) 상피세포에서 간엽세포로의 전환에 따른 EpCAM-negative 순환종양세포 검출이 불가능하다는 한계를 가지고 있다. 따라서, 이와 같은 기존 기술의 한계를 극복하면서 순환종양세포 검출 및 특성 분석을 통한 유방암 예측 및 예후 추적이 가능하게 하였다.Cancer metastasis is a major cause of cancer-related death, and early detection and analysis of tumor cells (circulating tumor cells (CTCs)) that propagate through the vascular system are important to monitor and prevent conversion to cancer metastasis. It becomes a strategy. To this end, in previous studies, the diagnosis of cancer cells in blood is based on the isolation and enrichment of EpCAM-positive cells, but 1) it requires fixation and staining for isolation, so that subsequent genetic analysis is impossible, and 2) mesenchymal cells in epithelial cells It has a limitation in that it is impossible to detect EpCAM-negative circulatory tumor cells according to the conversion. Therefore, while overcoming the limitations of such existing technologies, it was possible to predict breast cancer and follow the prognosis through detection and characterization of circulating tumor cells.

이에 본 발명은 채혈된 혈액에 CD45 depletion cocktail을 가한 후 실온에서 교반시키는 단계 (a); 상기 단계 (a)에서 교반시킨 혈액샘플에 동량의 'FBS(Fetal bovine serum)를 함유하는 DPBS(Dulbecco phosphate buffer saline)'를 혼합시키는 단계 (b); 상기 단계 (b)에서 혼합된 혈액샘플을 Ficoll-paque용액이 담긴 튜브로 옮긴 후, 원심분리하는 단계 (c); 상기 단계 (c)에서 원심분리한 혈액샘플로부터 버피코트(buffy coat) 부분을 분리하여 새 튜브에 옮기고. FBS(Fetal bovine serum)를 함유하는 DPBS(Dulbecco phosphate buffer saline)을 가한 후, 혼합시키는 단계 (d); 상기 단계 (d)에서 혼합된 혈액샘플을 원심분리하고 상층액을 버린 후, FBS(Fetal bovine serum)를 함유하는 DPBS(Dulbecco phosphate buffer saline)에 현탁시키는 단계 (e);를 포함하는 것을 특징으로 하는 순환종양세포의 검출방법을 제공한다.Accordingly, the present invention is a step of stirring at room temperature after adding the CD45 depletion cocktail to the collected blood (a); (B) mixing the blood sample stirred in step (a) with the same amount of'Dulbecco phosphate buffer saline (DPBS)' containing the same amount of'Fetal bovine serum (FBS)'; (C) transferring the blood sample mixed in step (b) to a tube containing a Ficoll-paque solution and then centrifuging (c); Separate the buffy coat portion from the blood sample centrifuged in step (c) and transfer it to a new tube. Adding Dulbecco phosphate buffer saline (DPBS) containing Fetal bovine serum (FBS) and mixing (d); The blood sample mixed in the step (d) is centrifuged, the supernatant is discarded, and then suspended in a DPBS (Dulbecco phosphate buffer saline) containing Fetal bovine serum (FBS) (e); characterized by comprising: It provides a method for detecting circulatory tumor cells.

한편, 본 발명에 있어서, 상기 혈액은, 바람직하게 피부로부터 진공 채혈관을 통해 채취되고, RNA 보존용 진공 채혈관으로 이동시켜 수집된 것이 좋다. 이를 통해 피부로부터 상피세포의 혼입을 방지할 수 있게 하였으며, 순환종양세포 동정 시의 의양성을 극복할 수 있었다.Meanwhile, in the present invention, the blood is preferably collected from the skin through a vacuum blood collection tube and transferred to a vacuum blood collection tube for RNA preservation. Through this, it was possible to prevent the incorporation of epithelial cells from the skin, and it was possible to overcome false positives when identifying circulatory tumor cells.

한편, 본 발명에 있어서, 상기 단계 (a)에서, 바람직하게는 상피세포 혼입을 방지하기 위해 1차로 2 ml 정도 일반 진공채혈관으로 채취한 후, RNA 보존용 진공 채혈관으로 교체하여 5 ~7.5 ml의 혈액을 채취하는 것이 좋다. 채취한 혈액에 대해 350 ~ 400㎕의 CD45 depletion cocktail을 가한 후, 실온에서 10 ~ 30분간 교반시키는 것이 좋으며, 5분 간격으로 상하교반시키는 것이 좋다.On the other hand, in the present invention, in the step (a), preferably, epithelial cell incorporation is In order to prevent it, it is recommended to collect about 2 ml of blood with a general vacuum blood collection tube first, and then replace it with a vacuum blood collection tube for RNA preservation and collect 5 ~7.5 ml of blood. After adding 350 to 400 µl of CD45 depletion cocktail to the collected blood, it is recommended to stir at room temperature for 10 to 30 minutes. It is recommended to stir up and down at 5 minute intervals.

또한, 본 발명에 있어서, 상기 FBS는, 바람직하게는 1 ~ 3 % FBS를 사용하는 것이 좋고, 더욱 바람직하게는 2 % FBS를 사용하는 것이 좋다.In addition, in the present invention, the FBS is preferably 1 to 3% FBS, more preferably 2% FBS.

또한, 본 발명에 있어서, 상기 단계 (c)는, 혼합된 혈액샘플을 Ficoll-paque용액이 담긴 튜브로 옮긴 후 원심분리하는 단계로, Ficoll-paque 용액을 사용하여 적혈구 세포를 제거하고 버피 코트(buffy coat)를 얻고자 하는 단계이며, Ficoll-paque과 섞이지 않게 옮기는 것이 바람직하다. 또한, 바람직하게는 1,100 ~ 1,300 x g, 15 ~ 25 분간 원심분리하는 것이 좋은데, Ficoll-paque 용액을 이용한 침강법은 비중의 차이를 이용하는 것이기 때문에 상기 범위 초과/미만의 속도에서 원심분리를 수행하게 되면 버피 코트층을 얻기 어렵다.In addition, in the present invention, the step (c) is a step of centrifuging after transferring the mixed blood sample to a tube containing a Ficoll-paque solution, and removing red blood cells using a Ficoll-paque solution and a buffy coat ( It is a step to obtain a buffy coat), and it is preferable to transfer it so that it does not mix with Ficoll-paque. In addition, preferably, centrifugation at 1,100 to 1,300 xg for 15 to 25 minutes is good.Since the sedimentation method using a Ficoll-paque solution uses a difference in specific gravity, when centrifugation is performed at a speed exceeding/less than the above range, It is difficult to obtain a buffy coat layer.

또한, 본 발명에 있어서, 상기 단계 (e)에서, 바람직하게는 250 ~ 350 x g, 5 ~ 10 분간 원심분리하는 것이 좋은데, CD45 depletion cocktail kit를 이용한 침강법도 비중에 의한 침강차이를 이용하는 것이기 때문에 상기 범위 초과/미만의 속도에서 원심분리를 수행하게 되면 백혈구 세포분리의 효율이 좋지 않다.In addition, in the present invention, in the step (e), preferably, centrifugation is performed for 250 to 350 xg for 5 to 10 minutes, but the sedimentation method using the CD45 depletion cocktail kit also uses the sedimentation difference by specific gravity. If centrifugation is performed at a speed exceeding/less than the range, the efficiency of leukocyte cell separation is not good.

또한, 본 발명은 CD45 depletion cocktail, FBS(Fetal bovine serum)를 함유하는 DPBS(Dulbecco phosphate buffer saline) 및 Ficoll-paque 용액을 포함하는 유방암 진단용 키트를 제공한다. 기타 성분들은 통상적으로 유방암 검출을 위한 버퍼 등의 보조 성분들을 포함할 수 있으며, 더욱 바람직하게는, CD45 depletion cocktail, 2% FBS를 함유하는 DPBS(Dulbecco phosphate buffer saline) 및 Ficoll-pasue 용액을 포함하는 것일 수 있다.In addition, the present invention provides a kit for diagnosing breast cancer comprising a CD45 depletion cocktail, a Dulbecco phosphate buffer saline (DPBS) containing Fetal bovine serum (FBS), and a Ficoll-paque solution. Other components may include auxiliary components such as buffers for breast cancer detection, more preferably, CD45 depletion cocktail, DPBS (Dulbecco phosphate buffer saline) containing 2% FBS, and Ficoll-pasue solution. Can be.

한편, 본 발명의 키트에 있어서, 순환종양세포 검출 및 분석을 수행할 시, RNA 추출을 위해 통상적으로 사용되는 혈액으로부터 RNA를 추출할 수 있는 키트는 어느 것이든 사용할 수 있다. 또한, cDNA 합성을 위해 Random hexamer와 oligo-dT가 섞여 있지 않고 따로 구분해서 첨가하는 프로토콜을 갖는 cDNA 합성 키트를 사용하되, oligo-dT가 섞여 있는 cDNA 합성 마스터 믹스(master mix)를 사용하지 않고, 반드시 역전사 효소 반응시 random hexamer를 사용하는 것을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, qPCR 분석을 위해 통상적으로 사용되는 SYBR Green qPCR 수행 키트는 어느 것이든 사용할 수 있다.Meanwhile, in the kit of the present invention, any kit capable of extracting RNA from blood commonly used for RNA extraction may be used when performing circulatory tumor cell detection and analysis. In addition, for cDNA synthesis, use a cDNA synthesis kit that does not contain random hexamer and oligo-dT and has a separately added protocol, but does not use a cDNA synthesis master mix containing oligo-dT, It is desirable to use random hexamers in reverse transcriptase reactions. In addition, any SYBR Green qPCR performance kit commonly used for qPCR analysis may be used.

한편, 본 발명에 있어서, qPCR을 수행할 때, 바람직하게 95℃, 1분으로 변성전(pre-denaturation) 단계를 수행하고, 순차적으로 95℃에서 15초로 변성(denaturation)하는 단계 및 60℃에서 1분을 한 세트로 38 ~ 42 사이클(cycle)의 조건으로 반응을 진행하는 것이 좋다.On the other hand, in the present invention, when performing qPCR, preferably performing a pre-denaturation step at 95° C. for 1 minute, sequentially denaturing at 95° C. for 15 seconds, and at 60° C. It is recommended to proceed with the reaction under the conditions of 38 to 42 cycles in a set of 1 minute.

이와 같이 본 발명은 순환종양세포를 분리할 때, 백혈구 세포를 제거함에 특징이 있는 것으로 혈액 샘플에 CD45 depletion cocktail을 첨가한 후 버피 코트(buffy coat)를 통해 순환종양세포를 분리한다. 즉, CD45 depletion cock tail를 사용하여 CD45항체에 Rosettesep이라는 결합물질을 사용함으로써 버피 코트 분리 후 침강차이를 이용하는 원리로, 이에 따라 결합한 백혈구 세포를 제거할 수 있게 된다. 이러한 음성 선별(negative selection) 방법을 통해 직접적인 순환종양세포를 분리하는 것(EpCAM 항체(antibody))를 이용한 순환종양세포 선별(selection); 양성 선별(positive selection))과 비교하여 순환종양세포에 어떠한 면역염색을 위한 고정 및 염색반응을 일으키지 않게 되어 다음 단계의 유전자 분석이 가능하게 된다.As described above, the present invention is characterized in removing leukocyte cells when separating circulatory tumor cells. After CD45 depletion cocktail is added to a blood sample, circulatory tumor cells are separated through a buffy coat. In other words, by using a binding substance called Rosettesep to the CD45 antibody using a CD45 depletion cock tail, the sedimentation difference is used after separating the buffy coat, and thus bound white blood cells can be removed. Circulatory tumor cell selection (selection) using direct circulatory tumor cell isolation (EpCAM antibody) through such a negative selection method; Compared with positive selection), circulatory tumor cells do not undergo any immobilization and staining reactions for immunostaining, enabling the next step of genetic analysis.

또한, 본 발명의 검출방법 및 키트를 이용함으로써 순환종양세포 검출 패널에서 유전자 발현이 검출된 경우에는 항암치료의 유효성을 추적할 필요가 있으며, 순환종양세포 특성 분석 패널에서 유전자 발현이 검출된 경우에는 전이 가능성을 염두에 두고 예후 추적할 필요가 있게 된다. 따라서 향후 암 예후 및 예측 분석에 적합한 진단 키트로서의 활용 가능성이 매우 높을 것으로 판단된다.In addition, when gene expression is detected in the circulatory tumor cell detection panel by using the detection method and kit of the present invention, it is necessary to track the effectiveness of the anticancer treatment, and when gene expression is detected in the circulatory tumor cell characteristic analysis panel, It is necessary to follow the prognosis with the possibility of metastasis in mind. Therefore, the possibility of using it as a diagnostic kit suitable for future cancer prognosis and predictive analysis is expected to be very high.

이하, 본 발명의 내용을 하기 실시예를 통해 더욱 상세히 설명하고자 한다. 다만, 본 발명의 권리범위가 하기 실시예에만 한정되는 것은 아니고, 그와 등가의 기술적 사상의 변형까지를 포함한다.Hereinafter, the content of the present invention will be described in more detail through the following examples. However, the scope of the present invention is not limited to the following examples, and includes modifications of the technical idea equivalent thereto.

[실시예 1 : 본 발명의 순환종양세포 검출 및 분석을 통한 유방암 진단용 키트 제작][Example 1: Preparation of a breast cancer diagnosis kit through detection and analysis of circulating tumor cells of the present invention]

본 실시예에서는 순환종양세포 검출 및 분석을 통한 유방암 진단용 키트를 제작하고자 하였다.In this example, it was intended to manufacture a breast cancer diagnosis kit through detection and analysis of circulating tumor cells.

1) 순환종양세포 RNA의 안정적 추출을 위한 채혈1) Blood collection for stable extraction of circulatory tumor cell RNA

혈액의 채취는 나비침을 사용하고 환자 피부로부터 박리되는 상피세포의 혼입을 방지하기 위해 일반 진공 채혈관을 통해 2 ~ 3ml의 혈액을 채취한 후, 채혈관을 순환종양세포 RNA 보존용 진공 채혈관(Cell-Free RNA BCT®STRECK사 제품)으로 교체한 후 7.5 ml의 혈액을 수집하였다. A butterfly needle is used for blood collection, and 2-3 ml of blood is collected through a general vacuum blood collection tube to prevent the incorporation of epithelial cells that are detached from the patient's skin, and then the blood collection tube is placed in a vacuum blood collection tube for preserving circulating tumor cell RNA. After replacing with (Cell-Free RNA BCT®STRECK), 7.5 ml of blood was collected.

2) 백혈구 세포 제거2) white blood cell removal

순환종양세포 분리를 위해 백혈구세포를 제거하기 위한 단계로, 실험 대상 혈액(예: 유방암 환자 전혈)에 CD45 depletion cocktail을 첨가한 후, 버피 코트(buffy coat)를 통해 순환종양세포를 분리하였다(RosetteSep CD45 depletion cocktail(stem cell사) + Ficoll gradient centrifugation). RosetteSep CD45 depletion cocktail의 작용원리는 도 1과 같다. 이러한 음성 선별(negative selection) 방법은 직접적인 순환종양세포를 분리하는 것(EpCAM 항체(antibody)를 이용한 순환종양세포 선별(selection); 양성 선별(positive selection))과 비교하여 순환종양세포에 어떠한 면역염색을 위한 고정 및 염색반응을 일으키지 않는 관계로 다음 단계의 유전자 분석이 가능하게 된다. 구체적인 단계는 다음과 같다.As a step to remove leukocytes for isolation of circulatory tumor cells, CD45 depletion cocktail was added to the blood to be tested (eg, whole blood of breast cancer patients), and then circulatory tumor cells were isolated through a buffy coat (RosetteSep). CD45 depletion cocktail (stem cell company) + Ficoll gradient centrifugation). The principle of action of RosetteSep CD45 depletion cocktail is shown in FIG. 1. This negative selection method is compared to direct circulatory tumor cell isolation (selection using EpCAM antibody; positive selection) and any immunostaining for circulating tumor cells. The next step of genetic analysis is possible because it does not cause fixation and staining reactions. The specific steps are as follows.

상기 단계에서 채혈된 7.5ml의 혈액에 백혈구 세포를 제거하기 위한 375㎕의 CD45 depletion cocktail을 가한 후 20분간 실온에서 반응시키며, 5분 간격으로 상하로 교반시켜 주는 것이 좋다. 이 때, 새로운 50ml 튜브에 15ml의 Ficoll-paque용액을 준비하였다. 상하로 교반시켜 반응시킨 혈액샘플에 동량의 2% FBS를 함유하는 DPBS를 섞어주었다.After adding 375 µl of CD45 depletion cocktail to remove leukocyte cells to 7.5 ml of blood collected in the above step, reacting at room temperature for 20 minutes, and stirring up and down at 5 minute intervals. At this time, 15 ml of Ficoll-paque solution was prepared in a new 50 ml tube. DPBS containing the same amount of 2% FBS was mixed with the blood sample reacted by stirring up and down.

이후, DPBS로 희석된 혈액샘플을 앞서 준비한 Ficoll-paque용액이 담긴 튜브에 Ficoll-paque용액과 섞이지 않게 조심스럽게 가한 후, 원심분리기 브레이크 기능을 off시키고 1,200 x g 20분간 원심분리하였다. 새로운 15 ml 튜브에 층으로 분리된 버피 코트(buffy coat) 부분을 옮기고. 2 % FBS 를 함유하는 DPBS 5 ml을 가한 후 잘 섞어주었다. Thereafter, the blood sample diluted with DPBS was carefully added so as not to be mixed with the Ficoll-paque solution to the tube containing the previously prepared Ficoll-paque solution, and the centrifuge brake function was turned off and centrifuged at 1,200 x g for 20 minutes. Transfer the layered buffy coat portion to a new 15 ml tube. After adding 5 ml of DPBS containing 2% FBS, it was mixed well.

이후, 원심분리기 브레이크 기능을 낮게 설정 (스케일 9에서 3정도)한 후, 300 x g 10분간 원심분리하였고, 상층액을 버린 후 최종적으로 200 ㎕의 2 % FBS를 함유하는 DPBS에 현탁시켰다. 이후 RNA 추출 단계로 진행하였다. 샘플을 보관할 시, 1.3 ml의 RNA 보존용액을 넣고 잘 섞어 준 후, -20℃(단기간 보관) 또는 -80℃(장기간 보관)에서 보관하면 된다.Thereafter, the centrifuge brake function was set low (about 3 at scale 9), and then centrifuged at 300 x g for 10 minutes, the supernatant was discarded, and finally suspended in DPBS containing 200 μl of 2% FBS. Then proceed to the RNA extraction step. When storing samples, add 1.3 ml of RNA preservation solution, mix well, and store at -20℃ (short-term storage) or -80℃ (long-term storage).

3) RNA 추출 및 cDNA 합성3) RNA extraction and cDNA synthesis

통상적으로 사용되는 혈액으로부터 RNA를 추출할 수 있는 키트를 사용하며, 본 발명에서는 Ribopure™ - blood kit (Invitrogen™ cat no. AM1928)를 사용하였다. cDNA 합성을 위해 Random hexamer와 oligo-dT가 섞여 있지 않고 따로 구분해서 첨가하는 프로토콜을 갖는 cDNA 합성 키트를 사용하되, oligo-dT가 섞여 있는 cDNA 합성 마스터 믹스(master mix)를 사용하지 않고 반드시 역전사 효소 반응시 random hexamer를 사용하여야 하며, 본 발명에서는 cDNA 합성을 위해 SuperScript™ IV First-Strand Synthesis System(Invitrogen™ cat no 18091050)에 random hexamers를 사용하였다.A kit capable of extracting RNA from commonly used blood is used, and in the present invention, Ribopure™-blood kit (Invitrogen™ cat no. AM1928) was used. For cDNA synthesis, use a cDNA synthesis kit that does not contain random hexamer and oligo-dT, but has a protocol to separately add it, but do not use a cDNA synthesis master mix containing oligo-dT, and be sure to use reverse transcriptase. In the reaction, random hexamers should be used. In the present invention, random hexamers were used in the SuperScript™ IV First-Strand Synthesis System (Invitrogen™ cat no 18091050) for cDNA synthesis.

4) 순환종양세포 검출 및 특성 분석을 위한 qPCR4) qPCR for circulating tumor cell detection and characterization

합성된 cDNA를 주형으로 SYBR Green을 이용한 Realtime PCR(qPCR)을 수행하였다. 제공되는 프라이머의 농도는 10 pmole/㎕ (10 μM)이다. qPCR 반응에서 프라이머의 적정한 최종 농도는 0.4 μM(50 ㎕ 총 반응용액중에서 primer #1, #2 각각 2 ㎕)이다. 실험 조건(dimer 형성, 증폭효율)에 따라 농도 조건을 0.2 ~ 0.6 μM 사이에서 조정하였다. qPCR 반응 조성은 하기 표 1과 같았으며, 반응 조건은 변성 전(Pre-denaturation) 단계(95℃, 1분) 후, 변성(denaturation) 단계(95℃, 15초)와 신장(extention) 및 증폭 데이터(data)를 수집하는 단계(60℃, 1분)를 반복해서 40 사이클(cycle) 수행하는 단계로 수행하였다(도 2).Realtime PCR (qPCR) was performed using SYBR Green using the synthesized cDNA as a template. The concentration of the provided primer is 10 pmole/µl (10 μM). The optimal final concentration of primer in qPCR reaction is 0.4 μM (2 μl each of primers #1 and #2 in 50 μl total reaction solution). Depending on the experimental conditions (dimer formation, amplification efficiency), the concentration conditions were adjusted between 0.2 ~ 0.6 μM. The qPCR reaction composition was as shown in Table 1 below, and the reaction conditions were after the pre-denaturation step (95° C., 1 minute), the denaturation step (95° C., 15 seconds), and extension and amplification. The step of collecting data (60° C., 1 minute) was repeatedly performed as a step of performing 40 cycles (FIG. 2).

조성Furtherance 부피volume 최종 농도Final concentration PCR grade waterPCR grade water X ㎕*X μl* 2 X SYBR Green qPCR mix2 X SYBR Green qPCR mix 25 ㎕25 μl 1 X1 X 10 μM Primer #110 μM Primer #1 2 ㎕2 μl 0.4 μM (0.2 - 0.6 μM)0.4 μM (0.2-0.6 μM) 10 μM Primer #210 μM Primer #2 2 ㎕2 μl 0.4 μM (0.2 - 0.6 μM)0.4 μM (0.2-0.6 μM) Template cDNATemplate cDNA Y ㎕*Y μl* Total volumeTotal volume 50 ㎕50 μl

* : 넣어주는 템플렛(template) cDNA 부피 Y ㎕에 따라 총 부피가 50 ㎕이 되도록 PCR grade water X ㎕를 추가하였다.*: PCR grade water X μl was added so that the total volume was 50 μl according to the template cDNA volume Y μl to be added.

이후, 순환종양세포 검출 패널에서 유전자 발현이 검출된 경우, 항암치료의 유효성을 추적할 필요가 있으며, 순환종양세포 특성 분석 패널에서 유전자 발현이 검출된 경우 전이 가능성을 염두에 두고 예후 추적할 필요가 있게 되는 것이다.Thereafter, when gene expression is detected in the circulatory tumor cell detection panel, it is necessary to track the effectiveness of chemotherapy, and when gene expression is detected in the circulatory tumor cell characteristic analysis panel, it is necessary to track the prognosis with the possibility of metastasis in mind. There will be.

[실험예 1: 유방암 환자의 혈액 샘플의 보존][Experimental Example 1: Preservation of blood samples from breast cancer patients]

본 실험예에서는 상기 실시예 1의 키트로 채취한 혈액 샘플의 보존성을 확인하기 위한 실험을 진행하였다.In this experimental example, an experiment was conducted to confirm the preservability of the blood sample collected with the kit of Example 1.

RNA 보존 진공 채혈관에서 보관하였던 혈액샘플에 대해 RT-PCR을 수행하여 β-액틴(actin) 발현을 통해 RNA 보존성(integrity)을 확인하였다. 그 결과, 도 3과 같이 최대 4일까지 보존한 후에도 안정적으로 RNA 시료 추출이 가능하다는 것을 알 수 있었다. RNA integrity was confirmed through β-actin expression by performing RT-PCR on blood samples stored in an RNA-preserving vacuum blood collection tube. As a result, it was found that RNA samples could be stably extracted even after storage for up to 4 days as shown in FIG. 3.

[실험예 2: CD45 depletion kit 사용 유무에 따른 순환종양세포 분리 기술 확립][Experimental Example 2: Establishment of Circulatory Tumor Cell Separation Technology according to the Use of CD45 Depletion Kit]

본 실험예에서는 상기 실시예 1의 키트를 사용할 시, CD45 depletion을 통한 혈액 샘플에서 순환종양세포의 분리기술을 확립하고자 하였다.In this experimental example, when using the kit of Example 1, it was attempted to establish a technique for isolating circulatory tumor cells from blood samples through CD45 depletion.

정상인 및 유방암 환자의 혈액샘플에서 qPCR을 사용하여 백혈구 유전자 마커인 CD45 발현차이를 확인한 결과(CD45 kit을 사용하지 않은 경우를 wo CD45 kit로 표시), CD45 depletion kit 사용 유무에 따라 백혈구 세포 유전자 마커의 발현 감소는 ≥96 %임을 알 수 있었다(도 4). 또한, 백혈구세포 제거를 통한 순환종양세포의 농축(enrichment)을 통해 qPCR을 이용한 표적유전자 분석에서 혈액 내 백혈구세포에 의한 qPCR 효율 방해를 억제할 수 있음을 CD45 depletion kit 사용 유무에 따라 EpCAM 표적 유전자의 상대 발현량 차이를 qPCR을 통해 확인할 수 있었다(도 5).As a result of confirming the difference in expression of the leukocyte gene marker CD45 using qPCR in blood samples from normal and breast cancer patients (if the CD45 kit was not used, it is indicated as wo CD45 kit), according to the presence or absence of the CD45 depletion kit, the leukocyte gene marker It was found that the expression reduction was ≥96% (Fig. 4). In addition, it is possible to suppress the interference of qPCR efficiency by leukocytes in the blood in the target gene analysis using qPCR through the enrichment of circulatory tumor cells through the removal of leukocytes, according to the presence or absence of the CD45 depletion kit. The difference in relative expression levels could be confirmed through qPCR (FIG. 5).

[실험예 3 : 유방암 세포의 혈액 내 접종을 위한 RNA 추출, RT-PCR 및 qPCR][Experimental Example 3: RNA extraction, RT-PCR and qPCR for inoculation of breast cancer cells into blood]

본 실험예에서는 유방암 세포의 혈액 내 접종을 위해 상기 실시예 1의 키트를 이용하여 유방암 세포의 혈액 내 접종을 통한 RNA 추출, RT-PCR 및 qPCR을 진행하였다.In this experimental example, RNA extraction, RT-PCR, and qPCR were performed by inoculating breast cancer cells into the blood using the kit of Example 1 for inoculating breast cancer cells into the blood.

정상인의 혈액에 유방암 세포주 MCF-7 및 MDA-MB-231을 10, 102, 103개의 세포를 접종한 후 백혈구 세포를 제거하기 위해 CD45 depletion cocktail을 첨가한 후 버피(buffy)를 통해 스파이크(spike)된 두 세포주를 분리한 후 Ribopure RNA blood kit를 사용하여 RNA를 추출했다. 추출된 RNA를 이용하여 cDNA를 합성하고 표적유전자 사이토케라틴(cytokeratin, CK) 19, CD45를 사용하여 RT-PCR을 수행하였다. 추출된 RNA의 보존성(integrity)을 확인하기 위해 β-actin 발현을 확인하였다. 그 결과, 도 6의 a)와 같이 10개의 세포까지 안정적으로 RNA가 추출됨을 확인할 수 있었다. 또한, 정상인 혈액 샘플(Healthy donor)과 10개의 MCF-7 세포를 접종한 혈액샘플에서 EpCAM을 표적유전자로 하여 Toyobo사 SYBR Green Master mix를 이용한 qPCR을 수행한 결과, 도 6의 b)와 같이 EpCAM 표적유전자 상대적 발현을 비교할 수 있었다.After inoculating 10, 10 2 , 10 3 cells of breast cancer cell lines MCF-7 and MDA-MB-231 into the blood of normal people, CD45 depletion cocktail was added to remove white blood cells, and then spiked through buffy (buffy). After separating the two spiked cell lines, RNA was extracted using a Ribopure RNA blood kit. CDNA was synthesized using the extracted RNA, and RT-PCR was performed using the target genes cytokeratin (CK) 19 and CD45. In order to check the integrity of the extracted RNA, β-actin expression was confirmed. As a result, it was confirmed that RNA was stably extracted up to 10 cells as shown in a) of FIG. 6. In addition, as a result of qPCR using Toyobo's SYBR Green Master mix using EpCAM as a target gene in a healthy blood sample (Healthy donor) and a blood sample inoculated with 10 MCF-7 cells, EpCAM as shown in FIG. 6b). The relative expression of the target gene could be compared.

[실험예 4: 유방암 환자의 순환종양세포 분석을 통한 전이 가능성 예측][Experimental Example 4: Prediction of metastasis potential through circulatory tumor cell analysis in breast cancer patients]

본 실험예에서는 상기 실시예 1에서의 키트를 사용하여 유방암 환자의 혈액 샘플로부터 순환종양세포를 분리하여 분석함으로써 유방암 표지 유전자를 통한 전이 가능성 예측 가능성을 확인하였다.In this experimental example, the possibility of predicting the possibility of metastasis through a breast cancer marker gene was confirmed by separating and analyzing circulatory tumor cells from a blood sample of a breast cancer patient using the kit in Example 1.

분리된 순환종양세포의 동정을 위해 일차적으로 EpCAM, CK-19, MUC-1, VIM, CD45의 유전자를 마커로 사용하였고, 추출된 RNA의 보존성(integrity)을 확인하기 위해 액틴(actin)의 발현을 확인했다. 아울러 10명의 정상 대조군의 혈액 샘플을 통해 순환종양세포 동정에 대한 의양성을 확인했다. For the identification of isolated circulatory tumor cells, genes of EpCAM, CK-19, MUC-1, VIM, and CD45 were primarily used as markers, and actin expression was used to confirm the integrity of the extracted RNA. Confirmed. In addition, the false positives for the identification of circulatory tumor cells were confirmed through blood samples from 10 normal controls.

정상인 샘플군 중 1명의 샘플에서 순환종양세포 발현 표지 유전자 EpCAM의 발현이 확인 되었는데 이는 채혈과정 중 피부 상피세포의 혼입에 따른 의양성의 결과임을 다른 순환종양세포 발현 표지 유전자 사이토케라틴(cytokeratin)-19와 교차 검증을 통해 의양성임을 구분할 수 있었다. 따라서 이러한 의양성을 유발할 수 있는 채혈과정 중 상피세포의 혼입을 방지하기 위해 일반 진공채혈관을 통해 ~3㎖의 혈액을 채취한 후 순환종양세포 분석을 위한 진공 채혈관으로 교체 후 채혈하는 방법의 도입과 혼입 검증을 위한 교차 검증 표지 유전자 EpCAM과 CK-19의 발현 분석을 동시에 수행했다.The expression of the circulatory tumor cell expression marker EpCAM was confirmed in one sample of the normal sample group, which is a result of pseudo-positiveness due to the incorporation of skin epithelial cells during the blood collection process. Another circulatory tumor cell expression marker gene cytokeratin-19 And cross-validation, it was possible to distinguish between false positives. Therefore, in order to prevent the incorporation of epithelial cells during the blood collection process that can induce false positives, the method of collecting ~3 ml of blood through a general vacuum blood collection tube and replacing it with a vacuum blood collection tube for circulatory tumor cell analysis, Expression analysis of the cross-validation marker genes EpCAM and CK-19 for verification of introduction and incorporation was performed simultaneously.

1차로 도입한 순환종양세포 동정 표지 유전자 중 MUC-1, VIM에 대한 분석 결과 순환종양세포에 대한 특이적 발현을 구분할 수 없어, EpCAM, CK-19, Twist-1, ALDH1A1의 표지 유전자를 발굴하여 환자 혈액 샘플에 대해 RT-PCR을 통해 확인했다. 이들 유전자는 각각 상피세포 (epithelial cells: EpCAM, CK-19), 간엽세포 (mesenchymal cells; Twist-1), 줄기세포 (ALDH1A1)의 특성을 가지며, 이들 동정 표지 유전자의 발현 확인을 통해 환자 혈액샘플내 순환종양세포의 존재 유무를 판정했다. 또한 10명의 정상인 대조군의 혈액샘플을 통해 순환종양세포 분리 및 검출에 대한 의양성을 확인했다. 순환종양세포 표지 유전자 발현이 확인된 환자샘플에 대해 순환종양세포의 특성을 확인하기 위해 HMOX-1, MMP-2, ANGPTL4를 표지 유전자로 선정하여 순환종양세포를 통한 전이 가능성을 진단하고자 했다. As a result of the analysis of MUC-1 and VIM among the circulatory tumor cell identification marker genes that were first introduced, the specific expression for circulatory tumor cells could not be distinguished, so the marker genes for EpCAM, CK-19, Twist-1, and ALDH1A1 were discovered. Patient blood samples were confirmed by RT-PCR. These genes have the characteristics of epithelial cells (EpCAM, CK-19), mesenchymal cells (Twist-1), and stem cells (ALDH1A1), respectively, and the patient's blood sample is confirmed by the expression of these identification marker genes. I determined the presence or absence of my circulatory tumor cells. In addition, the false positives for the isolation and detection of circulatory tumor cells were confirmed through blood samples of 10 normal controls. HMOX-1, MMP-2, and ANGPTL4 were selected as marker genes in the patient sample for which the expression of the circulatory tumor cell marker gene was confirmed, and the possibility of metastasis through circulatory tumor cells was diagnosed.

상기 표지 유전자들은 1차적으로 RT-PCR을 수행한 후 qPCR 패널을 디자인하여 발현량의 차이를 확인했다. 또한 순환종양세포의 특성 분석을 위해 사용된 유전자의 발현정도를 확인하기 위해 유방암 임상면역분석에 따른 분리에 맞는 유방암 세포주를 사용했다(표 2).The marker genes were primarily subjected to RT-PCR and then a qPCR panel was designed to confirm the difference in expression levels. In addition, a breast cancer cell line suitable for isolation according to breast cancer clinical immunoassay was used to confirm the expression level of the gene used for characterization of circulatory tumor cells (Table 2).

ClassificationClassification ImmunoprofileImmunoprofile Cell lineCell line Luminal ALuminal A ER+, PR±, HER2-ER+, PR±, HER2- MCF-7MCF-7 Luminal BLuminal B ER+, PR±ER+, PR± ZR-75-1ZR-75-1 BasalBasal ER-, PR-, HER2-ER-, PR-, HER2- BT-20BT-20 Claudin-lowClaudin-low ER-, PR-, HER2-ER-, PR-, HER2- HCC70HCC70 HER2+HER2+ ER-, PR-, HER2+ER-, PR-, HER2+ HCC1954HCC1954

그 결과 이들 표지 유전자들의 발현빈도는 Ct값이>30 이상을 보였다(도 7). 이는 모든 세포주의 세포가 전이능을 보이지 못하며 일부 형질전환된 세포만이 전이능을 보이는 기존 동물시험결과와 비교해볼 때, 상기 표지 유전자를 통해 전이 가능성을 예측할 수 있다고 볼 수 있다. As a result, the expression frequency of these marker genes showed a Ct value of >30 or more (Fig. 7). This can be seen that the possibility of metastasis can be predicted through the marker gene when compared with the results of existing animal tests in which cells of all cell lines do not show metastasis and only some transformed cells show metastasis.

[실험예 5 : 유방암 환자 임상시험 수행][Experimental Example 5: Conducting clinical trial for breast cancer patients]

본 실험예에서는 상기 실시예 1에서의 키트를 사용하여 유방암 환자에 대해 정상인과 비교하여 항암제 치료 예후, 예측 실험을 위한 임상시험을 수행하였다.In this experimental example, a clinical trial for prognosis and prediction of anticancer drug treatment was performed for breast cancer patients using the kit in Example 1 as compared with a normal person.

1) 순환종양세포 동정/특성 표지 유전자 발굴 및 이를 활용한 진단레이아웃(패널) 디자인1) Circulatory tumor cell identification/characteristic marker gene discovery and diagnostic layout (panel) design using this

분리된 혈액샘플에서 순환종양세포 분석을 위해 1단계 순환종양세포의 검출(동정, 적용 가능한 샘플 수; 4), 2단계 순환종양세포 특성(적용가능한 샘플 수: 6)을 qPCR 반응 플레이트 레이아웃을 디자인함으로써 유방암 예후 및 예측 분석을 수행하였다(도 8).Design a qPCR reaction plate layout for the detection of circulatory tumor cells in step 1 (identification, number of applicable samples; 4), and characteristics of circulatory tumor cells in step 2 (number of applicable samples: 6) for analysis of circulatory tumor cells from isolated blood samples. By doing the breast cancer prognosis and predictive analysis was performed (Fig. 8).

이에 따른 1차 RT-PCR 수행하여 순환종양세포 검출이 의심되는 유방암 환자 12명을 대상으로 순환종양세포의 검출 및 특성분석 시험을 수행한 결과, 도 9와 같이 6명의 환자에서 순환종양세포가 검출되었다. 이에 순환종양세포가 검출된 6명의 환자에 대한 특성 분석시험을 수행한 결과, 도 10과 같이 4명의 환자에서 표지 유전자가 검출되었다. 상기와 같은 시험 분석 결과를 통해 순환종양세포가 검출된 6명의 환자는 항암치료의 유효성을 추적할 필요가 있으며 순환종양세포 특성분석에서 표지 유전자 발현이 검출된 4명의 환자는 전이 가능성을 염두에 두고 임상예후 추적이 필요함을 확인할 수 있었다.Accordingly, as a result of performing the first RT-PCR to detect and characterize circulating tumor cells in 12 breast cancer patients suspected of detecting circulating tumor cells, as shown in FIG. 9, circulating tumor cells were detected in 6 patients. Became. Accordingly, as a result of performing a characteristic analysis test on 6 patients in which circulatory tumor cells were detected, marker genes were detected in 4 patients as shown in FIG. 10. The six patients whose circulatory tumor cells were detected through the above test analysis results need to track the effectiveness of chemotherapy, and the four patients whose marker gene expression was detected in the circulatory tumor cell characterization analysis had the possibility of metastasis in mind. It could be confirmed that clinical prognosis tracking is necessary.

2) 임상시험 분석 결과2) Clinical trial analysis results

유방암 환자 12명의 혈액샘플과 정상인 10인의 혈액샘플군(음성대조군)을 사용하여 항암제 치료 예후, 예측 실험을 수행한 결과는 하기 표 3과 같았다.The results of anticancer treatment prognosis and prediction experiments were performed using blood samples of 12 breast cancer patients and 10 normal subjects (negative control group) are shown in Table 3 below.

샘플Sample 순환종양세포 검출Circulatory tumor cell detection 순환종양세포 특성분석Characterization of circulatory tumor cells 180529-01180529-01 양성positivity 양성positivity 180703-01180703-01 양성positivity 양성positivity 180712-01180712-01 양성positivity 음성voice 180726-03180726-03 양성positivity 양성positivity 180802-02180802-02 음성voice 음성voice 180802-03180802-03 음성voice 음성voice 181016-02181016-02 양성positivity 음성voice 181120-01181120-01 음성voice 음성voice 181220-03181220-03 양성positivity 양성positivity 181220-04181220-04 음성voice 음성voice 190117-01190117-01 음성voice 음성voice 190430-01190430-01 음성voice 음성voice 정상인 혈액샘플군Normal blood sample group 음성voice 음성voice

2) 유방암 환자들의 임상병리학적 특성2) Clinical pathological characteristics of breast cancer patients

유방암 환자 12명의 임상병리학적 특성은 하기 표 4와 같았다.The clinical pathological characteristics of 12 breast cancer patients are shown in Table 4 below.

Patient IDPatient ID AgeAge Menopausal
status
Menopausal
status
Immuno-
profile
Immuno-
profile
Tumor
size
Tumor
size
grade grade Line of ChemotherapyLine of Chemotherapy
180529-01-03180529-01-03 4949 postpost Luminal BLuminal B T3T3 22 AC-TAC-T 180703-01-03180703-01-03 4747 prepre Luminal ALuminal A T2T2 33 CATCAT 180712-01-03180712-01-03 5656 postpost TNBCTNBC T1T1 33 CTCT 180726-03-03180726-03-03 4444 prepre Luminal ALuminal A T2T2 33 CTCT 180802-02-03180802-02-03 4141 prepre Luminal ALuminal A T2T2 33 CATCAT 180802-03-03180802-03-03 5252 prepre Luminal BLuminal B T1T1 33 CATCAT 181016-02-03181016-02-03 4343 prepre Luminal ALuminal A T2T2 22 CTCT 181120-01-03181120-01-03 6060 postpost Luminal ALuminal A T1T1 33 CTCT 181220-03-01181220-03-01 4444 prepre Luminal ALuminal A T2T2 22 PAL-LETPAL-LET 181220-04-01181220-04-01 5252 prepre TNBCTNBC NDND NDND CATCAT 190117-01-01190117-01-01 6060 postpost NDND NDND NDND ATAT 190430-01-01190430-01-01 4747 prepre Luminal ALuminal A T1T1 1One AC-TAC-T

건국대학교 병원 기관위원회의 승인을 통해 얻어진 임상자료를 바탕으로 공개가능한 환자의 정보를 토대로 본 시험법의 결과와 비교하였다. 본 발명을 활용한 임상시험 분석 결과, 네 명의 환자에게서 순환종양세포 검출 및 특성 분석에 대해 모두 양성을 나타내는 것을 확인하였다. 뼈로 전이된 환자(181220-03)의 경우, 순환종양세포 검출 및 특성 분석에서 모두 양성을 나타내었던 것을 통해 임상 분석 결과와 환자의 실제 정보가 일치되어 실질적으로 25% 정도의 암 예후 및 예측 분석이 가능한 효과가 있다는 것을 알 수 있는 결과였다.Based on the clinical data obtained through the approval of the Institutional Committee of Konkuk University Hospital, the results of this test were compared with the results of this test based on the publicly available patient information. As a result of clinical trial analysis using the present invention, it was confirmed that all of the four patients showed positive for circulating tumor cell detection and characterization. In the case of patients with metastasis to bone (181220-03), the results of clinical analysis and the actual information of the patient were matched through the fact that both detection and characterization of circulatory tumor cells were positive. It was a result that showed that there was a possible effect.

Claims (3)

유방암 환자에서 수집된 혈액에 CD45 depletion cocktail을 가한 후 실온에서 교반시키는 단계 (a);
상기 단계 (a)에서 교반시킨 혈액샘플에 동량의 'FBS(Fetal bovine serum)를 함유하는 DPBS(Dulbecco phosphate buffer saline)'를 혼합시키는 단계 (b);
상기 단계 (b)에서 혼합된 혈액샘플을 Ficoll-paque용액이 담긴 튜브로 옮긴 후, 원심분리하는 단계 (c);
상기 단계 (c)에서 원심분리한 혈액샘플로부터 버피코트(buffy coat) 부분을 분리하여 새 튜브에 옮기고. FBS(Fetal bovine serum)를 함유하는 DPBS(Dulbecco phosphate buffer saline)을 가한 후, 혼합시키는 단계 (d);
상기 단계 (d)에서 혼합된 혈액샘플을 원심분리하고 상층액을 버린 후, FBS(Fetal bovine serum)를 함유하는 DPBS(Dulbecco phosphate buffer saline)에 현탁시켜 순환종양세포를 분리하는 단계 (e);
상기 단계 (e)에서 분리된 순환종양세포로부터 RNA를 추출, cDNA를 합성한 후 RT-qPCR을 하는 단계 (f);를 포함하되,
분리된 순환종양세포의 동정 및 특성확인을 통해 유방암 전이 가능성 진단 또는 예후 예측을 위한 정보를 제공하며,
상기 순환종양세포의 검출을 위해 EpCAM, CK-19, Twist-1 및 ALDH1A1의 표지유전자를 사용한 후, 상기 순환종양세포의 특성 확인을 위해 HMOX-1, MMP-2 및 ANGPTL-4의 표지 유전자를 사용하는 것을 특징으로 하는 유방암의 전이 가능성 진단 또는 예후 예측을 위한 정보를 제공하는 방법.
Adding CD45 depletion cocktail to the blood collected from breast cancer patients and stirring at room temperature (a);
(B) mixing the blood sample stirred in step (a) with the same amount of'Dulbecco phosphate buffer saline (DPBS)' containing the same amount of'Fetal bovine serum (FBS)';
(C) transferring the blood sample mixed in step (b) to a tube containing a Ficoll-paque solution and then centrifuging (c);
Separate the buffy coat portion from the blood sample centrifuged in step (c) and transfer it to a new tube. Adding Dulbecco phosphate buffer saline (DPBS) containing Fetal bovine serum (FBS) and mixing (d);
(E) separating circulating tumor cells by centrifuging the blood sample mixed in step (d), discarding the supernatant, and suspending it in Dulbecco phosphate buffer saline (DPBS) containing Fetal bovine serum (FBS);
Extracting RNA from the circulatory tumor cells isolated in step (e), synthesizing cDNA, and then performing RT-qPCR (f); including,
Provides information for diagnosing the possibility of breast cancer metastasis or predicting the prognosis through identification and characterization of isolated circulatory tumor cells,
After using the marker genes of EpCAM, CK-19, Twist-1 and ALDH1A1 for detection of the circulatory tumor cells, marker genes of HMOX-1, MMP-2 and ANGPTL-4 were used to confirm the characteristics of the circulatory tumor cells. A method of providing information for diagnosing the possibility of metastasis of breast cancer or predicting a prognosis, characterized in that using.
삭제delete CD45 depletion cocktail, FBS(Fetal bovine serum)를 함유하는 DPBS(Dulbecco phosphate buffer saline) 및 Ficoll-paque 용액을 포함하며,
유방암 환자에서 분리된 순환종양세포의 검출을 위해 EpCAM, CK-19, Twist-1 및 ALDH1A1의 표지유전자를 사용한 후, 상기 순환종양세포의 특성 확인을 위해 HMOX-1, MMP-2 및 ANGPTL-4의 표지 유전자를 사용하는 것을 특징으로 하는 유방암 전이 가능성 진단 또는 예후 예측용 키트.
CD45 depletion cocktail, DPBS (Dulbecco phosphate buffer saline) containing FBS (Fetal bovine serum), and a Ficoll-paque solution,
After using the marker genes of EpCAM, CK-19, Twist-1 and ALDH1A1 for detection of isolated circulatory tumor cells from breast cancer patients, HMOX-1, MMP-2 and ANGPTL-4 were used to confirm the characteristics of the circulatory tumor cells. A kit for diagnosing breast cancer metastasis or predicting prognosis, characterized in that it uses a marker gene of.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115896026A (en) * 2022-11-29 2023-04-04 四川大学华西医院 Separation and purification method of circulating tumor cells
KR20230048741A (en) 2021-10-05 2023-04-12 동국대학교 와이즈캠퍼스 산학협력단 Method for predicting tumor metastasis and screening tumor metastasis inhibitor by morphological analysis of three-dimensional cultured tumor cell

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Int J Cancer, 137(2): 332-344 (2015.01.12.)* *
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대한민국 공개특허 제10-2018-0029966호(공개일자: 2018.03.21)는, 예측마커로써 순환하는 종양세포 동력학(circulating tumor cell kinetics)을 이용하여 암 치료요법, 예를 들어 방사선요법의 효율을 모니터링하는 방법에 대해 기재되어 있다.

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