KR20110014324A - Fas 다형성을 이용한 폐암 예후 마커 - Google Patents

Fas 다형성을 이용한 폐암 예후 마커 Download PDF

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Abstract

본 발명은 FAS 유전자의 다형성을 이용한 폐암 생존 예후 예측용 마커 및 예측 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 FAS 유전자의 다형성에 근거한 폐암 생존 예후 예측용 마커, 폐암 생존 예후 예측용 조성물, 이를 이용한 폐암 생존 예후 예측용 키트, 마이크로 어레이 및 폐암 생존 예후 예측하는 방법에 관한 것이다.
폐암, 예후, FAS, 다형성

Description

FAS 다형성을 이용한 폐암 예후 마커{FAS polymorphism as a prognostic marker for lung cancer}
본 발명은 FAS 유전자의 다형성을 이용한 폐암 생존 예후 예측용 마커 및 예측 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 FAS 유전자의 다형성에 근거한 폐암 생존 예후 예측용 마커, 폐암 생존 예후 예측용 조성물, 이를 이용한 폐암 생존 예후 예측용 키트, 마이크로 어레이 및 폐암 생존 예후 예측하는 방법에 관한 것이다.
아폽토시스(apoptosis)는 유전학적으로 조절되는 세포예정사(programmed cell death) 과정으로, 발달, 조직의 항상성 및 암세포의 제거 같은 다양한 생물학적 과정에서 중요한 역할을 한다. 아폽토시스의 부적절한 조절은 암을 포함한 다양한 질병을 야기한다. FAS(또한, TNFSF6, CD95 또는 APO-1로 알려짐)는 세포 표면 사멸 수용체(cell surface death receptor)로 종양 괴사 인자 수용체(tumor necrosis factor receptor) 패밀리에 속한다. FAS는 면역계 세포를 포함한 많은 유형의 세포에서 아폽토시스 신호전달에서 중요한 역할을 한다. FAS는 그의 천연 리간드(ligand)인 FASL과 상호 작용하여, 사멸 신호 캐스케이드(death signal cascade)를 유발시켜, 그 결과로 아폽토시스 세포사를 유발한다.
현재 폐암을 포함한 많은 인간의 암에서, FAS 및 FASL이 비정상적으로 발현한다는 다양한 증거가 존재한다. 이는 FAS가 하향 조절(down-regulation)되면 항-종양 면역 반응에 의해 종양 세포가 제거되는 것을 보호하고, FASL이 상향 조절(up-regulation)되면 FAS-민감성 림프구(FAS-sensitive lymphocyte)의 아폽토시스 유발에 의한 면역계를 역공격하는 종양 세포의 능력을 증가시킬 수 있다는 것을 의미한다.
또한, FASFASL 유전자의 프로모터 부위의 단일염기다형성(single nucleotide polymorphism, 이하, "SNP"라 함)이 상기 두 유전자의 차별적인 발현과 연관되어 있다고 알려져 있다. 예를 들어, FAS의 -1377G>A 및 -670A>G 다형성(polymorphism) (rs2234767 및 rs1800682)은 전사 인자(transcription factor)인 SP1 및 STAT1의 결합 위치를 각각 붕괴시킨다. 이러한 붕괴는, 순서대로 프로모터 활성을 감소시키고, FAS 유전자 발현을 감소시킨다. 또한, FASL의 -844C>T 다형성(rs763110)의 C 대립유전자(allele)는 전사 인자인 CAAT/인핸서-결합 단백질 β (CAAT/enhancer-binding protein β)의 결합 위치를 만들고 이로 인해서 FASL 유전자의 기본 발현(basal expression)을 유의적으로 증가시킨다.
한편, 지금까지 대표적인 난치성 질환으로 알려진 암은 조기에 진단할 경우, 약 90%의 높은 치유율을 나타내고 있으며, 재발율도 5%미만으로 매우 낮은 것으로 알려져 있다. 따라서, 암의 예후 인자를 이용할 경우, 예후의 평가, 치료법의 선 발 및 평가를 위한 수단 및 치료를 표적화할 수 있을 것으로 기대되고 있어, 환자에서 암의 출현 및 병으로의 진전을 특이적으로 진단할 수 있는 예후 마커를 개발하여야 할 필요성이 끊임없이 대두되고 있다. 이에, SNP 를 암의 예후인자로 개발하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있으나, 이러한 SNP들의 암의 예후에 대한 효과는 아직 평가되지 않았다. 또한, FAS 및 FASL의 생물학적 중요성 및 병리학적 중요성에 기초하여, FASFASL 유전자의 기능적인 유전학적 변이가 폐암의 임상학적 결과에 영향을 주는 것이 가능하다고 기대되고 있다.
이에 따라, 본 발명자들은 예후 마커를 개발하기 위해 예의 노력한 결과, 최초로 폐암 환자의 생존에서 아폽토시스-경로 유전자 변이인 상기 세 개의 SNP(FAS -1377G>A 및 -670A>G, 및 FASL -844C>T)가 비소세포암(non-small cell lung cancer, 이하, "NSCLC"이라 함)을 수술로 절제한 초기 병기 환자의 생존과 관련한 예후에 영향이 있으리라고 착안하여, FAS 유전자의 -670A>G SNP가 폐암 환자의 예후 예측과 연관이 있음을 발견하여 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 하나의 목적은 폐암 생존 예후 예측용 FAS 유전자의 다형성 마커를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 다형성 마커의 증폭, FAS 유전자의 mRNA 또는 단백질의 수준을 측정할 수 있는 제제를 포함하는, 폐암 생존 예후 예측용 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 조성물을 포함하는 폐암 생존 예후 예측용 키트를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 폐암 생존 예후 예측용 FAS 유전자의 다형성 마커를 포함하는 폐암 생존 예후 예측용 마이크로어레이를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 FAS 유전자의 다형성을 이용하여 폐암 생존 예후를 예측하는 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 하나의 양태로서, 본 발명은 서열번호 1로 이루어지는 폴리뉴클레오티드에서, 서열번호 1의 190번째 염기(FAS 유전자의 전사시작점으로부터 -670번째 염기서열)가 A 또는 G이고, 상기 190번째 염기를 포함하는 20-100개의 연속적인 DNA 서열로 구성되는 폴리뉴클레오티드로 이루어진 폐암 생존 예후 예측용 FAS 유전자의 다형성 마커에 관한 것이다.
FAS 유전자는 GenBank 접근번호 NT030059.13으로 공지되어 있으며, 본 발명에서는 상기 NT030059.13 서열 중 41554238~41554527번 서열을 서열번호 1로 나타내었다. 상기 폴리뉴클레오티드에서 FAS 유전자의 프로모터부위의 전사시작점으로부터 -670번째 염기 G는 A가 G로 치환된 점 돌연변이에 의한 것이며, 상기의 다형성 부위를 "FAS -670A>G" SNP로 표시한다. FAS 유전자의 프로모터부위의 전사시작점으로부터 -1377번째 염기 G가 A로 치환된 다형성 부위를 "FAS -1377G>A" SNP로 표시한다. FASL 유전자는 GenBank 접근번호 AF044583으로 공지되어 있으며, 본 발명에서는 상기 AF044583 서열 중 406~545번 서열을 서열번호 12로 나타내었다. FASL 유전자의 프로모터 부위의 전사시작점으로부터 -844번째 염기 C가 T로 치환된 다형성 부위를 "FASL -844C>T" SNP로 표시한다.
본 발명에서 용어, "FAS"는 종양 괴사 인자 수용체 패밀리에 속하는 세포 표면 사멸 수용체로서, 면역계 세포를 포함한 많은 유형의 세포에서 아폽토시스 신호전달에서 중요한 역할을 한다. FAS는 천연 리간드인 FASL과 상호 작용하여, 사멸 신호 캐스케이드를 유발시켜, 그 결과로 아폽토시스 세포사를 유발시키는 역할을 하며, 종양의 억제와 연관되어 있다.
본 발명에서 용어, "FASL"은 FAS의 천연 리간드로서 FAS와 상호작용으로, 아폽토시스 세포사를 유발시킨다.
본 발명에서 용어, "예후"는 폐암과 같은 신생물 질환의 예를 들어 재발, 전이성 확산, 및 약물 내성을 비롯한 폐암-기인성 사망 또는 진행의 가능성 등의 병의 경과 및 완치 여부을 의미한다. 본 발명의 목적상 예후는 폐암 생존 예후를 의 미하며, 바람직하게는 비소세포암을 수술로 절제한 환자의 예후를 의미한다. 폐암의 이상적인 치료법은 조기발견하여 수술로 완전히 암을 제거하는 것이지만, 폐암의 진단시 환자의 반수 이상이 수술을 할 수 없을 정도로 진행된 상태이므로 조기치료는 현실적으로 쉽지 않다. 비소세포암은 외과적 수술을 할 수 있을 만큼 진행되지 않은 경우라면 우선 수술을 시행하는데, 근치절제술을 시행할 수 있는 경우는 30%에 불과하다. 수술 후 완치 여부를 판정하는 5년 생존율은 암의 진행 정도에 따라 다르나, 근치절세술을 시행한 전체 환자를 대상으로 보면 편평상피암 37%, 선암 27%, 대세포암 27% 정도가 완치되었다. 상기 다형성 마커를 이용하면 폐암의 이러한 예후를 손쉽게 판단할 수 있다.
본 발명에서 용어, "예측"이란 환자가 화학요법 또는 방사선 치료 등 치료법에 대해 선호적으로 또는 비선호적으로 반응하여 환자가 치료, 예를 들어 특정 치료제, 및/또는 원발성 종양의 수술로 제거, 및/또는 암 재발 없이 특정 시기 동안 화학요법으로 치료된 후 생존할 여부 및/또는 가능성과 관련된다. 본 발명의 예측 방법은 임의의 특정 환자에 대한 가장 적절한 치료 방식을 선택함으로써 치료 결정을 하기 위해 임상적으로 사용될 수 있다. 본 발명의 예측 방법은 환자가 예를 들어 소정 치료제 또는 조합물, 외과적 개입, 화학요법 등의 투여를 비롯한 소정 치료 처방과 같은 치료 처방에 선호적으로 반응하는지를 확인하거나, 치료 처방 후 환자의 장기 생존이 가능한지 여부를 예측할 수 있다.
본 발명에서 용어, "다형성(polymorphism)"이란 하나의 유전자 좌위(locus)에 두 가지 이상의 대립유전자(allele)가 존재하는 경우를 말하며 다형성 부위 중 에서, 사람에 따라 단일 염기만이 다른 것을 단일 염기 다형성(single nucleotide polymorphism, SNP)이라 한다. 바람직한 다형성 마커는 선택된 집단에서 1% 이상, 더욱 바람직하게는 10% 또는 20% 이상의 발생빈도를 나타내는 두가지 이상의 대립유전자를 가진다.
본 발명에서 용어, "대립유전자(allele)"는 상동염색체의 동일한 유전자좌위에 존재하는 한 유전자의 여러 타입을 말한다. 대립유전자는 다형성을 나타내는데 사용되기도 하며, 예컨대, SNP는 두 종류의 대립인자(biallele)를 갖는다.
본 발명에서 용어, "폐암 생존 예후 예측용 다형성 마커"란 폐암 완치 여부, 혹은 경과를 예측할 수 있는 다형성을 가진 마커를 의미하며, 바람직하게는 FAS 유전자의 -670A>G SNP를 의미하며, 본 발명의 폐암 생존 예후 예측용 다형성 마커는 FAS 유전자의 프로모터부위의 전사시작점으로부터 -670번째 염기 A가 G로 치환시, 폐암 생존 예후가 안 좋아지고, 상기 염기가 A인 경우 폐암 생존 예후가 좋다고 판단할 수 있는 마커를 의미한다. 바람직하게 상기 폐암 환자는 비소세포암을 수술로 절제한 환자를 의미하며, 그 후 더욱 바람직하게는 편평상피암, 선암, 대세포암 등의 환자의 예후를 의미하며, 더더욱 바람직하게는 편평상피암을 의미한다. 상기 폐암은 바람직하게는 병리학적 병기가 제I기를 의미한다.
본 발명자들은 FAS 유전자의 -670A>G SNP가 폐암 생존 예후 예측용 마커임을 다음과 같은 입증을 통하여 확인하였다. 구체적으로, 비소세포암 환자로 수술로 절제한 환자들 338명을 대상으로, 아폽토시스 관련 유전자인 FASFASL 프로모터 부위의 SNP인 FAS -1377G>A, -670A>G 및 FASL -844C>T 유전자형 분석을 통해, FAS -670A>G SNP가 전체 생존과 유의적으로 연관되어 있음을 관찰하였고(표2), GG 유전자형 및 조합된 GG+AA 유전자형이 AA 유전자형에 비해 더 나쁜 생존율을 나타내는 것을 관찰하였다(도 1). 이를 통해, FAS -670의 염기 A가 G로 치환시 생존 예후가 나쁜 것을 확인하여, FAS -670A>G SNP를 폐암 생존 예후 예측용 마커로 확인하였다. 환자들을 조직학적 하위유형 및 병리학적 병기로 더 분류하여, FAS -670A>G SNP와 환자의 생존과의 연관성을 더 관찰한 결과(실시예 2-2-1), FAS -670A>G SNP가 편평상피암의 병리학적 병기 제I기의 환자의 생존과 연관이 되어 있는 것을 확인하여(표 3), 병리학적 병기 제I기의 환자의 생존 예후 예측용 마커로 상기 SNP를 확인하였다.
본 발명자들은 FAS의 -1377G>A 및 -670A>G 두 다형성간에 높은 LD(연관 비평형)를 관찰하여, 상기 두개의 SNP로 구성된 FAS 일배체형(haplotype)과 폐암 생존과의 상관관계를 분석하였고(표 2), 상기 FAS의 -1377 G가 A로 치환되거나, A인 경우와 상관 없이 -670 A가 G로 치환시 생존의 예후가 안 좋은 것을 관찰하여, 일배체형보다는 FAS -670A>G SNP가 폐암 생존 예후와 더 연관되어 있음을 알았다.
본 발명의 용어, "일배체형(haplotype)"이란 개체로부터 단일 유전자에 대한 복수의 다형성 및 개체마다 상이한 다수의 다형성 부위에서 변이의 특정 조합을 의미한다.
또한, 본 발명자들은 FAS 단백질 발현과 폐암 생존과의 상관 관계를 분석하여, 281명의 환자군에서 FAS -670A>G SNP와 환자의 생존 결과 간의 연관성이 종양 의 FAS 단백질 발현에 대한 SNP의 영향 때문인지 여부를 면역조직화학으로 평가하여, FAS -670 AG + GG 유전자형을 가진 환자에서 FAS -670 AA 유전자형을 가진 환자보다 더 낮은 빈도로 FAS 단백질이 발현함을 관찰하였으며 (표 5), 이를 통해 마커를 검출할 수 있을 것이라고 확인하였다.
또한, FAS -670A>G 유전자형이 mRNA 발현 수준과 상호관련성이 있는지 여부를 확인하기 위해, 본 발명자들은 종양 및 비-악성 폐 조직에서 이용가능한 RNA를 이용하여 60명의 환자군(유전자형 분포: AA 18명, AG 31명, 및 GG 11명)에서 FAS mRNA 발현을 정량 역전사-PCR로 분석하였고(실시예 3-2), 그 결과 비-악성 폐 조직에서 mRNA 수준이 AG + GG 유전자형에서 AA 유전자형에 비해 유의적으로 낮은 것을 관찰하였다(도 2).
또 하나의 양태로서, 본 발명은 서열번호 1로 이루어지는 폴리뉴클레오티드에서, 서열번호 1의 190번째 염기(FAS 유전자의 전사시작점으로부터 -670번째 염기서열)가 A 또는 G이고, 상기 190번째 염기를 포함하는 20-100개의 연속적인 DNA 서열로 구성되는 폴리뉴클레오티드로 이루어진 FAS 유전자의 다형성 마커의 증폭, FAS 유전자의 mRNA 또는 단백질 발현 수준을 측정하는 제제를 포함하는, 폐암 생존 예후 예측용 조성물에 관한 것이다.
상기 폐암은 바람직하게는 편평상피암, 소세포암, 선암, 대세포암 또는 비소세포암이며, 더욱 바람직하게는 편평상피암이다.
상기 폐암의 병리학적 병기는 바람직하게는 제I기이다.
본 발명에서 용어, "FAS 유전자의 다형성 마커의 증폭, FAS 유전자의 mRNA 또는 단백질 발현 수준을 측정하는 제제"란 상기와 같은 FAS -670A>G SNP다형성 마커를 증폭을 통해 확인하거나, FAS 유전자의 mRNA 또는 단백질 발현 수준을 확인하여, 폐암 생존 예후를 예측할 수 있는 조성물을 의미하며, 바람직하게는 마커를 특이적으로 증폭할 수 있는 프라이머 또는 발현수준을 확인할 수 있는 마커에 특이적인 항체, 프라이머 또는 프로브를 의미한다.
FAS 유전자의 다형성 마커 증폭에 사용되는 프라이머는, 적절한 버퍼 중의 적절한 조건 (예를 들면, 4개의 다른 뉴클레오시드 트리포스페이트 및 DNA, RNA 폴리머라제 또는 역전사 효소와 같은 중합제) 및 적당한 온도 하에서 주형-지시 DNA 합성의 시작점으로서 작용할 수 있는 단일가닥 올리고뉴클레오티드를 말한다. 상기 프라이머의 적절한 길이는 사용 목적에 따라 달라질 수 있으나, 통상 15 내지 30 뉴클레오티드이다. 짧은 프라이머 분자는 일반적으로 주형과 안정한 혼성체를 형성하기 위해서는 더 낮은 온도를 필요로 한다. 프라이머 서열은 주형과 완전하게 상보적일 필요는 없으나, 주형과 혼성화 할 정도로 충분히 상보적이어야 한다. 바람직하게는 서열번호 4 및 5이다.
FAS의 발현 수준은 FAS 유전자의 mRNA 또는 유전자에 의해 코딩되는 단백질의 발현 수준을 확인함으로써 알 수 있다. 본 발명에서 "mRNA 발현수준 측정"이란 폐암 생존 예후 예측을 위하여 생물학적 시료에서 폐암 마커 유전자의 mRNA 존재 여부와 발현 정도를 확인하는 과정으로, mRNA의 양을 측정함으로써 알 수 있다. 이를 위한 분석 방법으로는 RT-PCR, 경쟁적 RT-PCR(Competitive RT-PCR), 실시간 RT- PCR(Real-time RT-PCR), RNase 보호 분석법(RPA; RNase protection assay), 노던 블랏팅(Northern blotting), DNA 칩 등이 있으나, 이로 제한되는 것은 아니다.
본 발명에서 "단백질 발현수준 측정"이란 폐암의 생존 예후를 예측하기 위하여 생물학적 시료에서의 폐암 마커 유전자에서 발현된 단백질의 존재 여부와 발현 정도를 확인하는 과정으로, 상기 유전자의 단백질에 대하여 특이적으로 결합하는 항체를 이용하여 단백질의 양을 확인한다. 이를 위한 분석 방법으로는 웨스턴 블랏, ELISA(enzyme linked immunosorbent assay), 방사선면역분석(RIA: Radioimmunoassay), 방사 면역 확산법(radioimmunodiffusion), 오우크테로니(Ouchterlony) 면역 확산법, 로케트(rocket) 면역전기영동, 조직면역 염색, 면역침전 분석법(Immunoprecipitation Assay), 보체 고정 분석법(Complement Fixation Assay), FACS, 단백질 칩(protein chip) 등이 있으나, 이로 제한되는 것은 아니다.
유전자의 mRNA 수준을 측정하는 제제는 바람직하게는 프라이머 쌍 또는 프로브이며, FAS 유전자의 염기 서열이 GenBank 접근번호 NT030059.13에 밝혀져 있으므로 당업자는 상기 서열을 바탕으로 이들 유전자의 특정 영역을 특이적으로 증폭하는 프라이머 또는 프로브를 디자인할 수 있다.
본 발명에서 용어, "프라이머"는 짧은 자유 3말단 수산화기(free 3' hydroxyl group)를 가지는 염기 서열로 상보적인 템플레이트(template)와 염기쌍(base pair)을 형성할 수 있고 템플레이트 가닥 복사를 위한 시작 지점으로 기능을 하는 짧은 서열을 의미한다. 프라이머는 적절한 완충용액 및 온도에서 중합반응(즉, DNA 폴리머레이즈 또는 역전사효소)을 위한 시약 및 상이한 4가지 뉴클레오 사이드 트리포스페이트의 존재하에서 DNA 합성을 개시할 수 있다. 바람직하게는 서열번호 8 및 서열번호 9를 이용하여 PCR 증폭을 실시하여 원하는 생성물의 생성 여부를 통해 폐암의 생존 예후를 예측할 수 있다. PCR 조건, 센스 및 안티센스 프라이머의 길이는 당업계에 공지된 것을 기초로 변형할 수 있다.
본 발명에서 용어, "프로브"란 mRNA와 특이적 결합을 이룰 수 있는 짧게는 수 염기 내지 길게는 수백 염기에 해당하는 RNA 또는 DNA 등의 핵산 단편을 의미하며 표지되어 있어서 특정 mRNA의 존재 유무를 확인할 수 있다. 프로브는 올리고뉴클로타이드(oligonucleotide) 프로브, 단일가닥 DNA(single stranded DNA) 프로브, 이중가닥 DNA(double stranded DNA) 프로브, RNA 프로브 등의 형태로 제작될 수 있다. 본 발명에서는 FAS mRNA 수준을 관찰하여, 폐암 예후를 예측할 수 있다. 적당한 프로브의 선택 및 혼성화 조건은 당업계에 공지된 것을 기초로 변형할 수 있다.
본 발명의 프라이머 또는 프로브는 포스포르아미다이트 고체 지지체 방법, 또는 기타 널리 공지된 방법을 사용하여 화학적으로 합성할 수 있다. 이러한 핵산 서열은 또한 당해 분야에 공지된 많은 수단을 이용하여 변형시킬 수 있다. 이러한 변형의 비-제한적인 예로는 메틸화, "캡화", 천연 뉴클레오타이드 하나 이상의 동족체로의 치환, 및 뉴클레오타이드 간의 변형, 예를 들면, 하전되지 않은 연결체(예: 메틸 포스포네이트, 포스포트리에스테르, 포스포로아미데이트, 카바메이트 등) 또는 하전된 연결체(예: 포스포로티오에이트, 포스포로디티오에이트 등)로의 변형이 있다.
단백질 수준을 측정하는 제제는 바람직하게는 항체이다.
본 발명에서 용어, "항체"란 당해 분야에서 공지된 용어로서 항원성 부위에 대해서 지시되는 특이적인 단백질 분자를 의미한다. 본 발명의 목적상, 항체는 본 발명의 마커인 FAS에 대해 특이적으로 결합하는 항체를 의미하며, 이러한 항체는, 각 유전자를 통상적인 방법에 따라 발현벡터에 클로닝하여 상기 마커 유전자에 의해 코딩되는 단백질을 얻고, 얻어진 단백질로부터 통상적인 방법에 의해 제조될 수 있다. 여기에는 상기 단백질에서 만들어질 수 있는 부분 펩티드도 포함되며, 본 발명의 부분 펩티드로는, 최소한 7개 아미노산, 바람직하게는 9개 아미노산, 더욱 바람직하게는 12개 이상의 아미노산을 포함한다. 본 발명의 항체의 형태는 특별히 제한되지 않으며 폴리클로날 항체, 모노클로날 항체 또는 항원 결합성을 갖는 것이면 그것의 일부도 본 발명의 항체에 포함되고 모든 면역 글로불린 항체가 포함된다. 나아가, 본 발명의 항체에는 인간화 항체 등의 특수 항체도 포함된다.
본 발명의 폐암 생존 예후 예측용 마커의 검출에 사용되는 항체는 2개의 전체 길이의 경쇄 및 2개의 전체 길이의 중쇄를 가지는 완전한 형태뿐만 아니라 항체 분자의 기능적인 단편을 포함한다. 항체 분자의 기능적인 단편이란 적어도 항원 결합 기능을 보유하고 있는 단편을 뜻하며 Fab, F(ab'), F(ab') 2 및 Fv 등이 있다.
또 하나의 양태로서, 본 발명은 상기 폐암 생존 예후 예측용 조성물을 포함하는 폐암 생존 예후 예측용 키트에 관한 것이다.
본 발명의 키트는 폐암 생존 예후 예측용 마커인 FAS -670A>G SNP다형성 마커를 증폭을 통해 확인하거나, FAS의 발현 수준을 mRNA 또는 단백질의 발현 수준을 확인함으로써 폐암 생존 예후를 예측할 수 있다. 본 발명의 폐암 생존 예후 예측용 키트에는 FAS의 발현 수준을 측정하기 위한 프라이머, 프로브 또는 선택적으로 마커를 인지하는 항체뿐만 아니라 분석 방법에 적합한 한 종류 또는 그 이상의 다른 구성 성분 조성물, 용액 또는 장치가 포함될 수 있다.
구체적인 일례로서, 본 발명에서 FAS의 mRNA 발현 수준을 측정하기 위한 키트는 RT-PCR을 수행하기 위해 필요한 필수 요소를 포함하는 키트일 수 있다. RT-PCR 키트는, FAS 유전자에 대한 특이적인 각각의 프라이머 쌍 외에도 RT-PCR 키트는 테스트 튜브 또는 다른 적절한 컨테이너, 반응 완충액(pH 및 마그네슘 농도는 다양), 데옥시뉴클레오타이드(dNTPs), Taq-폴리머라아제 및 역전사효소와 같은 효소, DNase, RNAse 억제제, DEPC-수(DEPC-water), 멸균수 등을 포함할 수 있다. 또한 정량 대조군으로 사용되는 유전자에 특이적인 프라이머 쌍을 포함할 수 있다. 또한 바람직하게는, 본 발명의 키트는 DNA 칩을 수행하기 위해 필요한 필수 요소를 포함하는 폐암 생존 예후 예측용 키트일 수 있다. DNA 칩 키트는, 유전자 또는 그의 단편에 해당하는 cDNA가 프로브로 부착되어 있는 기판을 포함하고 기판은 정량 대조구 유전자 또는 그의 단편에 해당하는 cDNA를 포함할 수 있다.
또 다른 구체적인 일례로서, 본 발명에서 FAS의 단백질 발현 수준을 측정하기 위한 키트는 항체의 면역학적 검출을 위하여 기질, 적당한 완충용액, 발색 효소 또는 형광물질로 표지된 2차 항체, 발색 기질 등을 포함할 수 있다. 상기에서 기 질은 니트로셀룰로오스 막, 폴리비닐 수지로 합성된 96 웰 플레이트, 폴리스티렌 수지로 합성된 96 웰 플레이트 및 유리로 된 슬라이드글라스 등이 이용될 수 있고, 발색효소는 퍼옥시다아제(peroxidase), 알칼라인 포스파타아제(Alkaline Phosphatase)가 사용될 수 있고, 형광물질은 FITC, RITC 등이 사용될 수 있고, 발색 기질액은 ABTS(2,2'-아지노-비스(3-에틸벤조티아졸린-6-설폰산)) 또는 OPD(o-페닐렌디아민), TMB(테트라메틸 벤지딘)가 사용될 수 있다.
또 하나의 양태로서, 본 발명은 서열번호 1로 이루어지는 폴리뉴클레오티드에서, 서열번호 1의 190번째 염기(FAS 유전자의 전사시작점으로부터 -670번째 염기서열)가 A 또는 G이고, 상기 190번째 염기를 포함하는 20-100개의 연속적인 DNA 서열로 구성되는 폴리뉴클레오티드로 이루어진 폐암 생존 예후 예측용 FAS 유전자의 다형성 마커를 포함하는 폐암 생존 예후 예측용 마이크로어레이에 관한 것이다.
상기 마이크로어레이는 DNA 또는 RNA 폴리뉴클레오티드를 포함하는 것일 수 있다. 상기 마이크로어레이는 프로브 폴리뉴클레오티드에 본 발명의 폴리뉴클레오티드를 포함하는 것을 제외하고는 통상적인 마이크로어레이로 이루어진다.
프로브 폴리뉴클레오티드를 기판상에 고정화하여 마이크로어레이를 제조하는 방법은 당업계에 잘 알려져 있다. 상기 프로브 폴리뉴클레오티드는 혼성화할 수 있는 폴리뉴클레오티드를 의미하는 것으로, 핵산의 상보성 가닥에 서열 특이적으로 결합할 수 있는 올리고뉴클레오티드를 의미한다. 본 발명의 프로브는 대립형질 특이적 프로브로서, 같은 종의 두 구성원으로부터 유래한 핵산 단편 중에 다형성 부 위가 존재하여, 한 구성원으로부터 유래한 DNA 단편에는 혼성화하나, 다른 구성원으로부터 유래한 단편에는 혼성화하지 않는다. 이 경우 혼성화 조건은 대립형질간의 혼성화 강도에 있어서 유의한 차이를 보여, 대립형질 중 하나에만 혼성화 하도록 충분히 엄격해야 한다. 이렇게 함으로써 다른 대립형질성 형태 간에 좋은 혼성화 차이를 유발할 수 있다. 본 발명의 상기 프로브는 대립형질을 검출하여 폐암 생존 예후 예측 방법 등에 사용될 수 있다. 상기 예측 방법에는 서던 블롯트 등과 같은 핵산의 혼성화에 근거한 검출방법들이 포함되며, DNA 칩을 이용한 방법에서 DNA 칩의 기판에 미리 결합된 형태로 제공될 수도 있다. 상기 혼성화란 엄격한 조건, 예를 들면 1M 이하의 염 농도 및 25 ℃ 이상의 온도하에서 보통 수행될 수 있다. 예를 들면, 5x SSPE (750 mM NaCl, 50 mM Na Phosphate, 5 mM EDTA, pH 7.4) 및 25~30 ℃의 조건이 대립형질 특이적 프로브 혼성화에 적합할 수 있다.
본 발명의 폐암과 연관된 프로브 폴리뉴클레오티드의 기판상에 고정화하는 과정도 또한 이러한 종래 기술을 사용하여 용이하게 제조할 수 있다. 또한, 마이크로어레이 상에서의 핵산의 혼성화 및 혼성화 결과의 검출은 당업계에 잘 알려져 있다. 상기 검출은 예를 들면, 핵산 시료를 형광 물질 예를 들면 Cy3 및 Cy5와 같은 물질을 포함하는 검출가능한 신호를 발생시킬 수 있는 표지 물질로 표지한 다음, 마이크로어레이 상에 혼성화하고 상기 표지 물질로부터 발생하는 신호를 검출함으로써 혼성화 결과를 검출할 수 있다.
또 하나의 양태로서, 본 발명은 (a) 검체로부터 게놈 DNA를 수득하는 단계; (b) 서열번호 1의 190번째 염기(FAS 유전자의 전사시작점으로부터 -670번째 염기서열)의 다형성 부위를 증폭하는 단계; 및 (c) 상기 (b) 단계에서 증폭된 다형성 부위의 염기를 결정하여 폐암 생존 예후를 분석하는 단계를 포함하는 폐암 생존 예후를 예측하는 방법에 관한 것이다.
본 발명의 용어, "검체"란 생존 예후를 예측하기 위한 폐암 환자로서, 상기 폐암은 편평상피암, 소세포암, 선암, 대세포암 또는 비소세포암으로, 바람직하게는 비소세포암을 수술로 절제한 환자로, 더욱 바람직하게는 편평상피암이다. 상기 검체에서 조직, 세포, 전혈, 혈청, 혈장, 타액, 객담, 뇌척수액 또는 뇨와 같은 시료 등으로부터 DNA를 수득할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 폐암의 병리학적 병기는 바람직하게는 제I기이다.
상기 (a) 단계의 게놈 DNA 수득 방법은 당업자에게 알려진 어떠한 방법이든 사용가능하다.
상기 (b) 단계의 서열번호 1의 190번째 염기(FAS 유전자의 전사시작점으로부터 -670번째 염기서열)의 다형성 부위를 증폭하는 단계는 당업자에게 알려진 어떠한 방법이든 사용가능하다. 예를 들면, 표적 핵산을 PCR을 통하여 증폭하고 이를 정제하여 얻을 수 있다. 그 외 리가제 연쇄 반응(LCR) (Wu 및 Wallace, Genomics 4, 560(1989), Landegren 등, Science 241, 1077(1988)), 전사증폭(transcription amplification)(Kwoh 등, Proc. Natl.Acad. Sci. USA 86, 1173(1989)) 및 자가유지 서열 복제 (Guatelli 등, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 87, 1874(1990)) 및 핵산에 근거한 서열 증폭 (NASBA)이 사용될 수 있다.
상기 방법 중 (c)단계의 다형성 부위의 염기를 결정하는 것은 시퀀싱 분석, 마이크로어레이(microarray)에 의한 혼성화, 대립유전자 특이적인 PCR(allele specific PCR), 다이나믹 대립유전자 혼성화 기법(dynamic allele-specifichybridization, DASH), PCR 연장 분석, SSCP, PCR-RFLP 분석 또는 TaqMan 기법에 의하여 수행될 수 있으나 이에 한정되지는 않는다. 바람직하게는 PCR-RFLP 분석에 의하며, 프라이머는 서열번호 4 및 5에 의한다.
TaqMan 방법은 (1) 원하는 DNA 단편을 증폭할 수 있도록 프라이머 및 TaqMan 탐침을 설계 및 제작하는 단계; (2) 서로 다른 대립유전자의 탐침을 FAM 염료 및 VIC 염료로 표지(Applied Biosystems)하는 단계; (3) 상기 DNA를 주형으로 하고, 상기의 프라이머 및 탐침을 이용하여 PCR을 수행하는 단계; (4) 상기의 PCR 반응이 완성된 후, TaqMan 분석 플레이트를 핵산 분석기로 분석 및 확인하는 단계; 및 (5) 상기 분석결과로부터 단계 (1)의 폴리뉴클레오티들의 유전자형을 결정하는 단계를 포함한다.
상기에서, 시퀀싱 분석은 염기서열 결정을 위한 통상적인 방법을 사용할 수 있으며, 자동화된 유전자분석기를 이용하여 수행될 수 있다. 또한, 대립유전자 특이적 PCR은 SNP가 위치하는 염기를 3' 말단으로 하여 고안한 프라이머를 포함한 프라이머 세트로 상기 SNP가 위치하는 DNA 단편을 증폭하는 PCR 방법을 의미한다. 상기 방법의 원리는, 예를 들어, 특정 염기가 A에서 G로 치환된 경우, 상기 A를 3' 말단염기로 포함하는 프라이머 및 적당한 크기의 DNA 단편을 증폭할 수 있는 반대 방향 프라이머를 고안하여 PCR 반응을 수행할 경우, 상기 SNP 위치의 염기가 A인 경우에는 증폭반응이 정상적으로 수행되어 원하는 위치의 밴드가 관찰되고, 상기 염기가 G로 치환된 경우에는 프라이머는 주형 DNA에 상보결합할수 있으나, 3' 말단 쪽이 상보결합을 하지 못함으로써 증폭반응이 제대로 수행되지 않는 점을 이용한 것이다. DASH는 프린스 등에 의한 방법에 의하여 수행될 수 있다.
한편, PCR 연장 분석은 먼저 단일염기 다형성이 위치하는 염기를 포함하는 DNA 단편을 프라이머 쌍으로 증폭을 한 다음, 반응에 첨가된 모든 뉴클레오티드를 탈인산화시킴으로써 불활성화시키고, 여기에 SNP 특이적 연장 프라이머, dNTP 혼합물, 디디옥시뉴클레오티드, 반응 완충액 및 DNA 중합효소를 첨가하여 프라이머 연장반응을 수행함으로써 이루어진다. 이때, 연장 프라이머는 SNP가 위치하는 염기의 5' 방향의 바로 인접한 염기를 3' 말단으로 삼으며, dNTP 혼합물에는 디디옥시뉴클레오티드와 동일한 염기를 갖는 핵산이 제외되고, 상기 디디옥시뉴클레오티드는 SNP를 나타내는 염기 종류 중 하나에서 선택된다. 예를 들어, A에서 G로의 치환이 있는 경우, dGTP, dCTP 및 TTP 혼합물과 ddATP를 반응에 첨가할 경우, 상기 치환이 일어난 염기에서 프라이머는 DNA 중합효소에 의하여 연장되고, 몇 염기가 지난 후 A 염기가 최초로 나타나는 위치에서 ddATP에 의하여 프라이머 연장반응이 종결된다. 만일 상기 치환이 일어나지 않았다면, 그 위치에서 연장반응이 종결되므로, 상기 연장된 프라이머의 길이를 비교함으로써 SNP를 나타내는 염기 종류를 판별할 수 있게 된다.
이때, 검출방법으로는 연장 프라이머 또는 디디옥시뉴클레오티드를 형광 표지한 경우에는 일반적인 염기서열 결정에 사용되는 유전자 분석기(예를 들어, ABI 사의 Model 3700 등)를 사용하여 형광을 검출함으로써 상기 SNP을 검출할 수 있으며, 무-표지된 연장 프라이머 및 디디옥시뉴클레오티드를 사용할 경우에는 MALDI-TOF(matrix assisted laser desorption ionization-time of flight) 기법을 이용하여 분자량을 측정함으로써 상기 SNP를 검출할 수 있다.
한편, 상기 (c) 단계에서 결정된 서열번호 1의 190번째 염기가 G인 경우에는 폐암 생존이 감소되는 것으로 판단하여 예후가 나쁘다고 판단할 수 있고, 상기 서열번호 1의 190번째 염기가 A인 경우에는 폐암 생존이 증가되어 예후가 좋다고 판단할 수 있다.
본 발명은 수술로 절제한 폐암 환자의 예후 마커로서 FAS -670A>G SNP를 발견하였고, 결과적으로 병리학적 병기와 더불어, FAS SNP의 존재를 조사하여, 손쉽게 환자의 예후의 평가, 치료법의 선발 및 평가를 위한 수단 및 치료를 표적화할 수 있다. 또한, 안 좋은 예후를 나타낼 높은 위험성을 가진 환자 하위군을 확인하는데 도움을 줄 수 있고, 폐암의 치료에서 치료 방법을 결정하는데 도움을 줄 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기로 한다. 이들 실 시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지 않는다.
실시예 1: 연구 대상의 선정
본 발명의 모든 환자들(n = 338)은 병기 제I기, 제II기 또는 제IIIA기(마이크로-침윤 N2)의 비소세포암 환자로, 경북대학교 병원(대한민국, 대구광역시)에서 1998년 9월부터 2006년 12월까지 치료 절제수술을 받은 환자들이다. 상기 환자들은 모두 한국인으로, 수술 전에 화학요법 또는 방사선요법을 받은 환자는 제외하였다. 폐암 환자의 조직학적 유형은 세계보건기구 분류에 따라 분류하였으며, 환자들은 207명(61.2%)의 편평상피암(squamous cell carcinomas, SQs) 환자, 125명(37.0%)의 선암(adenocarcinomas, ACs) 환자 및 6명(1.8%)의 대세포암(large cell carcinomas)으로 구성되었다. 종양의 병리학적 병기는 폐암 병기에 대한 국제 시스템(International System for Staging Lung Cancer)에 따라 결정하였으며, 환자들은 194명(57.4%)의 병기 제I기, 52명(15.4%)의 병기 제II기 및 92명(27.2%)의 병기 제IIIA기로 구성되었다. 수술 전 모든 환자들로부터 서면 동의서를 받았으며, 경북대학교 병원의 임상시험심사위원회의 승인을 받았다. 모든 조직은 수술시에 얻었고, 신속히 액체 질소에 얼린 후, 관련 생물학적 분석(bioassay) 수행 전까지 -80℃에서 보관하였다.
환자들의 임상학적 특징 및 병리학적 특징, 및 그들의 전체 생존과의 연관은 하기 표 1에 나타냈다. 129명(38.2%)이 사망하였고, 모든 환자에 대해 계산한 전체 5년 생존율은 54%(95% CI=47%-61%)였다. 단일변량 분석에 의해, 병리학적 병기가 생존 결과와 유의적으로 연관되어 있다는 것을 알 수 있었다(P < 0.001).
Figure 112009047858296-PAT00001
* 줄 백분율(row percentage).
5년 생존율, 카프란-마이어 분석에 의한 생존율.
흡연 경험자.
§ 6명의 대세포암은 제외.
실시예 2: FAS FASL 다형성과 폐암 생존과의 상관관계 분석
<2-1> 유전자형 분석
게놈 DNA를 상기 조직에서 단백질 분해효소(proteinase) K로 절단 후, 페놀/클로로포름 추출에 의해 추출하였다. FAS -1377G>A, -670A>G 및 FASL -844C>T 유전자형은 이전 연구에서 보고된 바와 같은 방법을 사용하여 PCR-RFLP 분석으로 확인하였다(Sun T et al., 2004). FAS -1377G>A 유전자형은 서열번호 2 및 서열번호 3의 프라이머를 사용하였고, FAS의 -670A>G 유전자형은 서열번호 4 및 서열번호 5의 프라이머를 사용하였으며, FASL -844C>T 유전자형은 서열번호 6 및 서열번호 7의 프라이머를 사용하여 분석하였다. 정확한 결과를 도출하기 위해, 유전자형 분석은 환자에 대한 지식 없이 수행하였다. 또한, 시료의 약 10%를 임의로 선택하여 다시 다른 사람에 의해 유전자형을 분석하게 한 결과, 원래의 검사자가 실시한 결과와 100% 일치하였다. 유전자형 분석 결과를 한번 더 확인하기 위해, 선택된 PCR-증폭 DNA 시료(n = 10, 각각의 유전자형에 대해)를 DNA 염기서열 분석(sequencing)으로 확인한 결과 또한 유전자형 분석과 100% 일치하였다.
<2-2>통계학적 분석
인구통계학 및 임상학적 정보는 유전자형 및 병기 전체에 걸쳐 카테고리별 변수에 대해서는 χ2 테스트를 사용하여 비교하였다. 적합도 검정(goodness-of-fit) χ2 테스트를 사용하여 1 자유도(one degree of freedom)로 하디-웨인버그 평형(Hardy-Weinberg equilibrium)을 테스트하였다. 다형성 간의 연관 비평형(linkage disequilibrium, LD) 계수는 하플로뷰(HaploView, http://broad.mit.edu/mpg/haploview)로 D' r 2로 측정하였다. 일배체형(haplotype) 및 그 빈도는 상 프로그램(Phase program)을 사용하여 바에시안 알고리즘(Bayesian algorithm)을 기초로 계산하였다. 전체 생존을 수술 날부터 어떤 원인으로 죽는 날까지 또는 마지막 추적 조사 날까지로 측정하였다. 생존 분석은 카프란-마이어(Kaplan-Meier)방법을 사용하여 계산하였다. 다른 유전자형 및 일배체형 전체에 걸친 전체 생존 간의 차이를 로그-순위 검정법(log-rank test)을 사용하여 비교하였다. 위험비(Hazard ratio, HR) 및 95% 신뢰구간(confidence interval, 이하, "CI"이라 함)을 다변량 콕스의 비례위험모형(multivariate Cox proportional hazards model)을 사용하여 계산하였고, 이를 연령(<60살 대 ≥60살), 성별(남자 대 여자), 흡연 상태(비흡연자 대 흡연경험자) 및 병리학적 병기(제I기 대 제II-IIIA기)로 보정하였다. 모든 분석은 윈도우 프로그램을 위한 통계분석 시스템, 9.1 버전(Statistical Analysis System, version 9.1, SAS사, 미국)을 사용하여 수행하였다.
<2-2-1> 유전자형 빈도 및 생존에 대한 영향
상기 세 개의 SNP의 유전자형 빈도를 하디-웨인버그 평형으로 분석한 결과, 본 발명자들의 이전 환자군-대조군 연구(case-control study)의 폐암 환자군의 결과와 유사하였다(Park SH et al., 2006). 상기 세 개의 SNP들은 환자- 또는 종양-연관 인자인 연령, 성별, 흡연량, 조직학적 하위유형 또는 병리학적 병기 같은 인자들과 유의적인 연관이 없었다(데이터는 제시하지 않음).
세 개의 SNP들 중, 하기 표 2에 나타난 바와 같이, 단지 FAS의 -670A>G SNP만이 전체 생존과 유의적으로 연관되어 있었다. GG 유전자형 및 조합된 GG + GA 유전자형은 AA 유전자형에 비해 더 나쁜 생존율을 나타냈다[각각, 조정된 HR (aHR) = 1.71, 95% CI = 1.06-2.77, P = 0.03; 및 aHR = 1.48, 95% CI = 1.01-2.20, P = 0.047; 도 1A 및 도 1B].
Figure 112009047858296-PAT00002
* 컬럼 백분율(culum percentage).
줄 백분율.
5년 생존율, 카프란-마이어 분석에 의한 생존율.
§ 위험비(HR), 95% 신뢰구간(CI) 및 상응하는 P-값을 다변량 콕스의 비례위험 모형으로 계산. 연령, 성별, 흡연 상태 및 병리학적 병기로 보정.
환자들을 조직학적 하위유형 및 병리학적 병기로 분류한 후, -670A>G SNP와 환자의 생존과의 연관성을 더 조사하였다. 그 결과, 종양 조직학으로 분류하였을 때, -670A>G 유전자형이 편평상피암인 환자의 생존과 유의적으로 연관되어 있다는 것을 알았지만(AA 유전자형과 비교시, AG 유전자형에 대한 aHR = 1.80, 95% CI = 1.04-3.11, P = 0.03; GG 유전자형에 대한 aHR = 2.06, 95% CI = 1.12-3.79, P = 0.02; 및 AG + GG 유전자형에 대한 aHR = 1.92, 95% CI = 1.16-3.18, P = 0.01; 도 1C), AC 유전자형을 가진 환자의 생존과는 연관이 없었다. 편평상피암인 환자를 병기로 분류하였을 때, FAS의 -670A>G SNP는 병기 제I기인 환자의 생존에 유의적인 효과를 나타냈다(AA 유전자형과 비교시, AG 유전자형에 대한 aHR = 4.52, 95% CI = 1.45-14.14, P = 0.01; GG 유전자형에 대한 aHR = 4.17, 95% CI = 1.36-12.71, P = 0.01; 및 AG + GG 유전자형에 대한 aHR = 4.20, 95% CI = 1.56-11.35, P = 0.005; 도 1D); 그러나, 하기 표 3에 나타난 바와 같이, 상기 SNP는 병기 제II-IIIA기인 환자의 생존엔 두드러진 효과가 없었다.
Figure 112009047858296-PAT00003
* 컬럼 백분율.
† 줄 백분율.
‡ 5년 생존율, 카프란-마이어 분석에 의한 생존율.
위험비(HR), 95% 신뢰구간(CI) 및 상응하는 P-값을 다변량 콕스의 비 례위험 모형으로 계산: § 연령, 성별, 흡연 상태 및 병리학적 병기로 보정; 및 연령, 성별 및 흡연 상태로 보정.
<2-2-2> FAS 일배체형 ( haplotype ) 및 생존에서 그의 효과
본 발명에서는 FAS의 -1377G>A 및 -670A>G 두 다형성 간에 높은 LD(|D'| = 0.89 및 r 2 = 0.66)가 나타나서, 본 발명자들은 폐암 생존에 대한 상기 두 개의 SNP로 구성된 FAS 일배체형의 효과를 조사하였다. 그 결과, 상기 유전자형 분석과 일치하는 결과인 -670G 대립유전자를 가진 -1377G/-670G 및 -1377A/-670G 일배체형이 -1377G/-670A 일배체형보다 유의적으로 낮은 생존을 나타냈다(각각, aHR = 1.87, 95% CI = 1.20-2.91, P = 0.006; 및 aHR = 1.31, 95% CI = 1.05-1.65, P = 0.02: 표 2). 이러한 결과는 FAS SNP의 유전학적 효과는 일배체형보다는 -670A>G가 더 영향이 있다는 것을 시사한다. 또 한, 종양 조직학으로 분류하여 분석하였을 때, FAS 일배체형은 편평상피암인 환자의 생존과 유의적으로 연관되어 있지만, 선암인 환자의 생존과는 연관이 없다는 것을 알았다(데이터는 제시하지 않음).
<2-2-3>다변량 분석( Multivariate Analysis )
하기 표 4에 나타난 바와 같이, 콕스의 비례위험모형을 사용한 다변량 생존 분석은 FAS의 -670 A>G SNP (HR = 1.30, 95% CI = 1.03-1.65, P = 0.03) 및 병리학적 병기(병기 제II기 또는 제III기, 대 제I기에 대한 HR = 2.10, 95% CI = 1.48-2.99, P < 0.001)가 독립적인 NSCLC환자의 생존 예후 인자임을 나타냈다.
Figure 112009047858296-PAT00004
* 가산 모델(additive model).
실시예 3: FAS 발현과 폐암 생존과의 상관 관계 분석
<3-1> 면역조직화학
FAS -670A>G SNP와 환자의 생존 결과 간의 연관성이 종양의 FAS 단백질 발현에 대한 SNP의 영향 때문인지 여부를 확인하기 위해, 본 발명자들은 FAS 단백질 발현을 281명(83.1%)의 환자군에서 면역조직화학으로 평가하였다.
포르말린으로 고정하고 파라핀으로 포매한 연속적인 절편(4㎛)을 파라핀을 제거한 다음 시트레이트 완충용액에서, 전자레인지로 가열하였다. 상기 절편이 놓여진 슬라이드를 과산화수소 및 단백질 블록킹 용액(blocking solution)과 전-반응(pre-incubation)시킨 후, 상기 슬라이드를 마우스 항-인간 FAS 모노클로날 항체[FAS (B-10): sc-8009; Santa Cruz Biotech., Santa Cruz, CA, USA; 희석 1:100]와 15분간 실온에서 반응시켰다. 그 후, 상기 슬라이드를 PBS로 세척하였다. 상기 절편을 15분간 아비딘-바이오틴 결합된 서양고추냉이 과산화효소 복합체(avidin-biotinylated horseradish peroxidase complex)와 반응시킨 후, 상기 반응을 3,3'-디아미노벤지다인 테트라 하이드로클로라이드(3,3'-diaminobenzidine tetra-hydrochloride) 0.2%로 시각화하였다. 대조염색을 헤마톡실린(hematoxylin)으로 수행하였다. 상기 면역조직화학 염색의 결과를 환자 데이터에 대한 사전 정보를 모르는 두 명의 병리학자가 독립적으로 평가하였다. FAS에 대한 염색결과는 종양 세포가 나타낸 막 염색(membrain staing)의 백분율을 계산하여, 하기의 등급 중 하나로 분류하였다: 음성(양성 세포 0%), I 등급(양성 세포 1%-25%), II 등급(양성 세포 26%-50%) 및 III 등급(양성 세포 >50%).
그 결과 하기 표 5에 나타난 바와 같이, FAS 단백질의 발현을 종양의 35.6% (I등급, 28.8%; 및 II등급 또는 III등급, 6.8%)에서 검출하였다. 비록, 종양에서 FAS SNP와 전체 FAS 단백질 발현 간의 두드러진 상호관련성은 없지만, 강한 FAS 단백질 발현(II등급 또는 III등급)은 FAS -670 AG + GG 유전자형을 가진 환자에서 FAS -670 AA을 가진 환자에 비해 더 낮은 빈도로 나타났다(4.5% 대 10.8%, P = 0.04). 이는 FAS 유전자의 유전된 -670A>G SNP가 NSCLC에서 FAS 표현형의 결정자일 것이며, 결과적으로 NSCLC에서 FAS 발현의 결정자일 것이라는 점을 시사한다. FAS 발현과 다른 임상병리학적 인자간의 유의적인 상호관련성은 없었다. 또한, FAS 발현과 환자의 생존 간의 유의적인 상호관련성도 없었다(로그-순위 P = 0.77).
Figure 112009047858296-PAT00005
* 환자의 줄 백분율.
유전자형간의 FAS 단백질 발현 분포를 two-sided chi-square 테스트로 분석.
<3-2> RNA 준비 및 정량 역전사 -PCR( quantitative reverse transcription - PCR , qRT - PCR )
FAS -670A>G 유전자형이 mRNA 발현 수준과 상호관련성이 있는지 여부를 확인하기 위해, 본 발명자들은 종양 및 비-악성 폐 조직에서 이용가능한 RNA를 이용하여 60명의 환자군(유전자형 분포: AA 18명, AG 31명, 및 GG 11명)에서 FAS mRNA 발현을 평가하였다.
상기 FAS mRNA 발현을 qRT-PCR로 조사하였다. 신선한 종양 및 쌍을 이룬 비-악성 폐조직(non-malignant lung tissue)에서 Trizol(Invitrogen, CA, USA)을 이용하여 모든 RNA를 분리하였다. 제조사의 프로토콜에 따라 SuperscriptII(Invitrogen, CA, USA)을 사용하여, 20㎕ 반응액에서 Oligo(dT)(500ng/㎕)를 RT의 프라이머로 사용하여, 모든 RNA 1㎍을 cDNA로 전환하였다. 상기 cDNA 시료를 LightCycler 480(Roche Applied Science, Mannheim, Germany)으로 증폭하였다. FASβ-actin 증폭은 최초 변성을 95℃에서 10분간 수행한 후, 95℃에서 15초간, 60℃에서 15초간 및 72℃에서 15초간의 반응을 45회 사이클로 수행하였다. 증폭 후, 반응의 특이성을 확인하기 위해 멜팅 커브(melting curve)를 만들었다. 실시간-PCR(real-time PCR)에 사용한 FAS 유전자에 대한 프라이머는 서열번호 8 및 서열번호 9를 사용하였고, β- actin 유전자 증폭을 위해 사용한 프라이머는 서열번호 10 및 서열번호 11을 사용하였다. SYBR 녹색 PCR Master Mix (QuantiTect SYBR Green PCR, QIAGEN, Germany) 5㎕ 및 프라이머 혼합물 2㎕를 함유한 각 반응액에 cDNA 3㎕를 첨가하였고, 각 시료는 두 번 반복하여 실시간-PCR을 수행하였다. 그 후, 상대적인 FAS mRNA 발현을 2-△△ Ct 방법으로 계산하였다.
그 결과, 도 2에 나타난 바와 같이, 비-악성 폐 조직에서 mRNA 수준은 AG + GG 유전자형에서 AA 유전자형에 비해 유의적으로 낮았다(P = 0.045). 그러나. 종양 조직에서 mRNA 수준은 비록 유사한 경향이 관찰되었지만, 유전자형과 유의적인 상호관련성은 없었다(P = 0.22). 이러한 결과는 유전된 FAS 유전자의 -670A>G SNP가 조직에서의 FAS mRNA 발현의 결정자일 수 있다는 것을 시사한다. 종양 조직에서 유전자형과 mRNA 발현간의 두드러진 연관성 관찰의 실패는 거시적으로 분리한 종양 및 비-악성 폐 조직을 함유한 시료 속의 종양 세포의 비율이 달랐기 때문이다. 그러므로, 종양에서 mRNA 발현 수준을 정확하게 측정하기 위해서는 미세-절제(micro-dissection)로 순수한 종양 조직의 분리가 필요하다.
도 1. FAS -670A>G 유전자형에 의한 전체 생존의 카프란-마이어 플롯: (A) 대조 모델에서, 전체 환자군; (B) -670G 대립유전자에 대한 우성 모델에서, 전체 환자군; (C) -670G 대립유전자에 대한 우성 모델에서, 편평상피암 환자군; 및 (D) -670G 대립유전자에 대한 우성 모델에서, 병기 제I기인 편평상피암 환자군. 다변량 콕스의 위험 모델에서 P-값. 괄호안의 숫자는 이벤트 수/환자군의 수를 나타냄.
도 2. 종양 및 비-악성 폐 조직에서의 FAS -670A>G 유전자형에 의한 FAS mRNA 발현 수준. 다른 FAS -670A>G 유전자형(18 AA, 31 AG, 및 11 GG)을 가진 환자군에서의 FAS mRNA 발현 수준은 β-actin 유전자로 정상화하였다: (A) 비-악성 폐 조직, (B) 종양 조직. 상자 안의 가로 선은 중앙값을 나타낸다; 상자의 윗쪽 및 아래쪽 경계는 각각 75th 및 25th 백분위수를 나타냄; 윗쪽 및 아래쪽 막대는 각각 제일 크고 작은 값을 나타냄.
<110> Kyungpook National University Hospital <120> FAS polymorphism as a prognostic marker for lung cancer <130> PA090157KR <160> 12 <170> KopatentIn 1.71 <210> 1 <211> 290 <212> DNA <213> FAS -670A>G polymorphism <400> 1 gccaggaaat aatgagtaac gaaggacagg aagtaattgt gaatgtttaa tatagctggg 60 gctatgcgat ttggcttaag ttgttagctt tgttttcctc ttgagaaata aaaactaagg 120 ggccctccct tttcagagcc ctatggcgca acatctgtac tttttcatat ggttaactgt 180 ccattccaga aacgtctgtg agcctctcat gttgcagcca caacatggac agcccagtca 240 aatgccccgc aagtctttct ctgagtgact ccagcaatta gccaaggctc 290 <210> 2 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Forward primer for FAS -1377G>A <400> 2 tgtgtgcaca aggctggcgc 20 <210> 3 <211> 26 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Reverse primer for FAS -1377G>A <400> 3 tgcatctgtc actgcactta ccacca 26 <210> 4 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Forward primer for FAS -670A>G <400> 4 atagctgggg ctatgcgatt 20 <210> 5 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Reverse primer for FAS -670A>G <400> 5 catttgactg ggctgtccat 20 <210> 6 <211> 19 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Forward primer for FASL -844C>T <400> 6 cagctactcg gaggccaag 19 <210> 7 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Reverse primer for FASL -844C>T <400> 7 gctctgaggg gagagaccat 20 <210> 8 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Forward primer for FAS <400> 8 acactgtgac ccttgcacca a 21 <210> 9 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Reverse primer for FAS <400> 9 agccacccca agttagatct g 21 <210> 10 <211> 22 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Forward primer for beta-actin <400> 10 ttgttacagg aagtcgcttg cc 22 <210> 11 <211> 22 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Reverse primer for beta-actin <400> 11 atgctatcac ctcccctgtg tg 22 <210> 12 <211> 140 <212> DNA <213> FASL -844C>T polymorphism <400> 12 ataaactggg caaacaatga aaatgaaaac attgtgaaat acaaagcagc tctgtgggtt 60 ccactggttt gcagcctctg atctaatttc taaagtgggt gtagcaggtt tttaacctgt 120 aaattatggt gatcggcagg 140

Claims (19)

  1. 서열번호 1로 이루어지는 폴리뉴클레오티드에서, 서열번호 1의 190번째 염기(FAS 유전자의 전사시작점으로부터 -670번째 염기서열)가 A 또는 G이고 상기 190번째 염기를 포함하는 20-100개의 연속적인 DNA 서열로 구성되는 폴리뉴클레오티드로 이루어진 폐암 생존 예후 예측용 FAS 유전자의 다형성 마커.
  2. 제1항에 있어서, 상기 폐암은 편평상피암, 소세포암, 선암, 대세포암 또는 비소세포암인 마커.
  3. 제1항에 있어서, 상기 폐암은 병리학적 병기가 제I기인 마커.
  4. 서열번호 1로 이루어지는 폴리뉴클레오티드에서, 서열번호 1의 190번째 염기(FAS 유전자의 전사시작점으로부터 -670번째 염기서열)가 A 또는 G이고, 상기 190번째 염기를 포함하는 20-100개의 연속적인 DNA 서열로 구성되는 폴리뉴클레오티드로 이루어진 FAS 유전자의 다형성 마커의 증폭, FAS 유전자의 mRNA 또는 단백질 발현 수준을 측정하는 제제를 포함하는, 폐암 생존 예후 예측용 조성물.
  5. 제4항에 있어서, 상기 다형성 마커를 증폭시킬 수 있는 제제는 서열번호 4 및 서열번호 5로 이루어지는 프라이머 쌍을 포함하는 조성물.
  6. 제4항에 있어서, 상기 유전자의 mRNA 발현 수준을 측정하는 제제는 FAS 유전자에 특이적으로 결합하는 프라이머쌍, 프로브 또는 안티센스 올리고뉴클레오티드인 조성물.
  7. 제6항에 있어서, 상기 프라이머쌍은 서열번호 8 및 서열번호 9인 조성물.
  8. 제4항에 있어서, 상기 단백질의 발현 수준을 측정하는 제제는 FAS 단백질에 특이적인 항체인 조성물.
  9. 제4항 내지 제8항 중 어느 한 항의 상기 폐암은 편평상피암, 소세포암, 선암, 대세포암 또는 비소세포암인 조성물.
  10. 제9항에 있어서, 상기 폐암은 병리학적 병기가 제I기인 조성물.
  11. 제4항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 조성물을 포함하는 폐암 생존 예후 예측용 키트.
  12. 제11항에 있어서, 상기 키트는 RT-PCR키트, DNA 칩 키트 또는 단백질 칩 키트인 폐암 생존 예후 예측용 키트.
  13. 서열번호 1로 이루어지는 폴리뉴클레오티드에서, 서열번호 1의 190번째 염기(FAS 유전자의 전사시작점으로부터 -670번째 염기서열)가 A 또는 G이고, 상기 190번째 염기를 포함하는 20-100개의 연속적인 DNA 서열로 구성되는 폴리뉴클레오티드로 이루어진 폐암 생존 예후 예측용 FAS 유전자의 다형성 마커를 포함하는 폐암 생존 예후 예측용 마이크로어레이.
  14. (a) 검체로부터 DNA를 수득하는 단계;
    (b) 서열번호 1의 190번째 염기(FAS 유전자의 전사시작점으로부터 -670번째 염기서열)의 다형성 부위를 증폭하는 단계; 및
    (c) 상기 (b) 단계에서 증폭된 다형성 부위의 염기를 결정하여 폐암 생존 예후를 분석하는 단계를 포함하는 폐암 생존 예후를 예측하는 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 (c) 단계에서 결정된 서열번호 1의 190번째 염기가 G인 경우에는 폐암 생존이 감소되는 것인 방법.
  16. 제14항에 있어서, 상기 (c) 단계에서 결정된 서열번호 1의 190번째 염기가 A인 경우에는 폐암 생존이 증가되는 것인 방법.
  17. 제14항에 있어서, 상기 (c) 단계의 염기 결정은 서열 분석, 마이크로어레이에 의한 혼성화, 대립유전자 특이적인 PCR(allele specific PCR), 다이나믹 대립유전자 혼성화 기법(dynamic allele-specific hybridization, DASH), PCR 연장 분석, SSCP, PCR-RFLP 분석 및 TaqMan 기법으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 방법에 의하여 수행되는 방법.
  18. 제14항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 폐암은 편평상피암, 소세포암, 선암, 대세포암 또는 비소세포암인 방법.
  19. 제14항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 폐암은 병리학적 병기가 제I기인 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2021172695A1 (ko) * 2020-02-27 2021-09-02 서울대학교병원 폐암의 병리학적 병기 예측을 위한 정보 제공 방법 및 폐암 병기 예측 장치

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