KR20130095183A - 약물 감응성, 내성, 및 질환 진행성을 예측하기 위한 조성물 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 기능적 계층화 및/또는 신호전달 프로파일이 질환 상태의 진단, 암 세포의 약물 내성 또는 감응성 결정, 질환 또는 치료제에 대한 반응도 모니터링, 및/또는 피험체에 대한 치료 결과 예측에 사용될 수 있다는 발견을 기초로 한다. 본원은 환자에서 질환의 진단 및/또는 예후를 위한 어세이를 제공한다. 또한, 치료법의 개시 전에 표적 치료제에 대한 질환의 내성 또는 감응성을 평가하고 치료법의 치료 효능을 모니터링하기 위한 방법 및 조성물을 제공한다. 본원은 또한 샘플 내 분자의 기본 수준 또는 상태와 생체외에서 조절자로 생체 샘플의 일부를 자극한 후 분자의 수준 또는 상태 간 차이를 결정하는 방법을 제공하고, 여기서 차이는 질환의 존재, 부재 또는 질환을 가질 위험성을 의미하는 수치로서 표시된다. 본 발명의 방법은 또한 질환에 대한 제제의 효능을 예측하고 피험체의 치료 과정을 모니터링하는데 사용될 수 있다.
Description
본 발명은 대체로 피험체에서 약물 반응을 예측하고 질환 상태를 모니터링하는 것에 관한 것이고, 보다 구체적으로는 조정 시 암 세포의 신호전달 프로파일 및 기능적 계층화에 관한 것이다.
전통적인 병적 샘플은 대체로 샘플의 생물학적 보존성을 손상시키는 처리 기술을 사용한 세포 사멸이 포함되는 방법을 이용해 처리되었다. 그러한 방법들은 치료 시설에서 멀리 떨어진 실험실에서 대개 수행된다. 이러한 전통적인 방법은 동적인, 생존 세포 관련 생체마커를 포함하여, 생존 세포의 조사가 허용되지 않고, 치료 시설에서 또는 그 근처에서 신속한 샘플의 처리나 분석 결과 생성을 허락치않는다. 이러한 완전하고 신속하게 획득되는 정보의 결핍은 의사가 적절한 치료법을 찾거나 또는 환자의 삶의 질에 악영향을 주는 과정을 적어도 지연시키는 것을 방해할 수 있다.
예를 들면, 종양학자는 치료 표준으로 특징되는 상이한 약물 조합을 포함해, 환자에 이용할 수 있는 수많은 치료 선택법, 및 특정 암에 대해 표시 내용을 갖지 않지만, 암에 대한 효능 증거가 있는 다수의 약물을 갖고 있다. 양호한 치료 결과의 최고 가능성은 환자가 최적의 이용가능한 암 치료를 배정받고, 그러한 배정이 진단 후 가능한 신속하게 이루어지는 것이 필요하다.
일부 암이 하위분류되어 게놈 마커를 사용해 치료되기 시작하였지만, 1종 또는 (전형적으로) 많은 정상 유전자의 비정상 발현을 나타내는 것으로 보다 더 특징될 수 있는, 신뢰할만한 게놈 마커가 모든 암에 이용가능한 것이 아니다. 특정 암 유형을 진단하고 유전자 발현을 기초로 상이한 치료법의 가능한 효능을 평가하는데 현재 이용될 수 있는 생체마커 검사는 1 이상의 단점을 가질 수 있다. 예를 들면, (1) 그러한 검사법은 혈액을 검사하기 위해 디자인되어 고형 종양을 검사하는데 쉽게 맞출 수 없다;(2) 고형 종양 샘플에 대한 샘플 준비 방법은 생세포를 취급하거나 또는 마커 발현의 후속 측정을 수행하는데 적합하지 않다; (3) 예를 들면, 세침 생검으로 얻은 작은 샘플은 완전한 분석에 충분한 조직을 제공하지 못한다; (4) 이러한 검사법은 세포의 생체외 배양, 장기간의 배양 기간, 및/또는 검사 세포를 환자로부터 얻는 시간과 세포를 검사하는 시간 간에 상당한 지연을 요해서, 마커 발현에 대한 외부 영향 및 큰폭의 편차 가능성이 일어날 수 있다; (5) 이러한 검사법은 비정상적인 발현을 인지하고 특징규명하는데 결정적인, 다수의 유전자, 인산화단백질 또는 다른 마커의 발현을 동시에 측정하는데 적합하지 않다; (6) 이러한 검사법은 비정량적이고, 주로 유전자의 상대적 발현 정도에 대비하여 단백질의 존재 또는 부재를 결정하기 위해 면역조직화학에 의존한다; (7) 시약 및 세포 취급 조건이 엄격하게 제어되지 않아, 검사마다 그리고 실험실마다 가변도가 높다; (8) 이러한 검사법은 환자로부터 충분히 신선한 샘플을 얻는 실제적인 어려움과 핵산 분자의 불안정성 때문에, 핵산 수준을 분석하는데 적합하지 않다; (9) 이러한 검사법은 예를 들면 선택된 시약의 존재 또는 부재 하에 임의 유전자 발현 분석을 수행하기 전에 세포의 고정을 포함한다.
최근에, 몇몇 그룹에서 마이크로어레이 유전자 발현 분석을 통해 다양한 암 유형을 분류하는 것에 대한 연구를 발표하였다(Golub et al., Science 286:531-537(1999); Bhattacharjae et al., Proc. Nat. Acad. Sci. USA 98:13790-13795(2001); Chen-Hsiang et al., Bioinformatics 17(Suppl. 1): S316-S322(2001); Ramaswamy et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 98:1514915154(2001)). 유전자 발현 패턴을 기반으로 한 인간 유방암의 일정 분류가 또한 보고되었다(Martin et al., Cancer Res. 60:2232-2238(2000); West et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 98:11462-11467(2001); Sorlie et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 98:1086910874(2001); Yan et al., Cancer Res. 61:8375-8380(2001)). 그러나, 이러한 연구들은 대부분 유방암을 포함해, 다양한 암 유형에 대해 이미 확립된 분류를 개선하고 개량하는데 촛점을 맞추고 있으며, 대체로 차별적으로 발현되는 유전자 또는 기능적 세포 정보의 관계에 대한 새로운 통찰력은 제공하지 못한다. 이들 연구는 그 결과를 암요법의 임상 결과를 개선시키기 위한 치료 전략과 연결시키지 못하며, 세포 취급 및 분석을 위한 현행 기술을 개선하고 표준화하는 문제를 해결하지 못하였다.
현대 분자 생물학 및 생화학이 그 활성이 종양 세포의 양태, 분화 상태, 및 일정 치료 약물에 대한 감응성 또는 내성에 영향을 주는 100종 이상의 유전자를 밝혀내었지만, 몇몇 예외가 있지만, 이들 유전자의 상태는 통상적으로 약물 치료에 대한 임상적 결정을 하려는 목적에는 불충분하였다. 한가지 주목할 만한 예외는 항에스트로겐 약물, 예컨대 타목시펜을 사용한 치료에 환자를 선별하기 위해 유방 암종에서 에스트로겐 수용체(ER) 단백질 발현을 사용하는 것이 있다. 다른 예외적인 예로는 Her2 길항제 약물 HERCEPTIN®(Genentech, Inc., South San Francisco, Calif.) 사용에 대해 환자를 선별하기 위해, 유방 암종에서 ErbB2(Her2) 단백질 발현을 사용하는 것이다. 하지만, 대부분의 암에 대해, 유전자 발현의 병적 측면은 감지하기 어렵고 특정 자극에 반응하는 유전자의 발현 또는 복수 유전자의 발현 패턴이 포함될 수 있다.
표적 치료 약물에 대한 종양 세포의 반응은 표적의 존재뿐만 아니라, 신호전달 네트웍 내 복수 분자, 및 그들 변이체에 의존적이다. 용어 "생체외 생체마커"는 환자로부터 제거한 후 생 종양 세포에 의해 유도된 신규 부류의 생체마커로 정의된다. 분자 생체마커의 관점에서, 이는 최소 침윤 생검 예컨대 세침 흡인 생검(FNA)을 통하거나, 순환 종양 세포, 수술 동안, 말초혈액 또는 골수 수집을 통해 환자로부터 생세포를 분리하는 과정을 의미한다. 생샘플을 이어 시험관내에서 자극한다. 종양학 분야에서, 이러한 자극은 신규 치료제에 의해 표적이되는 신호 전달 네트웍과 관련있는, 성장 인자, 예컨대 표피 성장 인자일 수 있다. 생체마커 자체는 임의의 동적 생분자를 의미하지만, 신호전달 네트웍내의 새롭게 변형된 인산화단백질이나 새롭게 발현된 mRNA일 수 있다. 생체외 자극, 예컨대 단백질 인산화 이벤트 이후 신속하게(수 분) 일어나는 세포 이벤트는 자극에 대해 "근위(proximal)"로 여겨질 수 있고 종양에 의해 활용되는 우세한 신호 전달 경로를 결정하는데 가장 가치있을 수 있다. 생체외 자극 이후 늦게(수 분 내지 수 시간)일어나는 이벤트, 에컨대 새로운 mRNA 전사는 "원위(distal)" 마커로 여겨지며 신호 전달 이벤터의 복합적 관점 및 세포 기능 예컨대 증식이나 아폽토시스에 대한 그들 영향을 평가하는데 보다 유용할 수 있다. 복수 패널의 이러한 인산화단백질, 또는 유전자 발현 마이크로어레이는 고정된 조직으로부터 생성된 프로파일과 다르고, 보다 유용한 종합적인 기능적 프로파일의 생성을 촉진할 수 있다. 일부 경우에서, 경로에 대한 분자 표적제(MTA)의 효과는 조절자, 예컨대 화학 경로 억제제 또는 MTA 자체의 존재 하에 샘플을 자극하여 생체외에서 모니터링할 수 있다. 전체적으로, 생체외 생체마커는 전체 신호 전달 네트웍을 계통적으로 질문하는 기능적 어세이의 가능성을 제공한다. 이러한 어세이는 표적 요법의 개발에 사용하기 위한 신규 약동학 어세이 및 임상적 관리 또는 임상 시도 디자인을 알아내기 위한 기능적 정보를 기반으로 하는 환자 계층화를 포함한, 몇몇 가능한 응용성을 제공한다(Clark DP. Ex vivo biomarkers: functional tools to guide targeted drug development and therapy. Expert Rev Mol Diagn 2009;9(8):787-94).
따라서, 질환 상태를 진단하고 기능적 계층화 및/또는 신호전달 프로파일을 기반으로 암 세포의 약물 감응성을 결정하는 개선된 방법 및 조성물을 개발해야하는 필요성이 존재한다.
본 발명은 기능적 계층화 및/또는 신호전달 프로파일을 질환 상태의 진단 또는 예측, 암세포의 약물 내성 또는 감응성 결정, 질환 또는 치료제에 대한 반응성 모니터링, 및/또는 피험체에 대한 치료 결과 예측에 사용될 수 있다는 발견을 기초로 한다. 본원은 환자에서 질환의 진단 및/또는 예후에 대한 어세이를 제공한다. 또한, 치료법 개시 전에 표적 치료제에 대한 질환의 내성 또는 감응도를 평가하고 치료법의 치료 효능을 모니터링하기 위한 방법 및 조성물을 제공한다.
따라서, 일 측면에서, 본 발명은 피험체에서 질환을 진단하는 방법을 제공한다. 이 방법은 샘플 내 분자의 기본 수준 또는 상태와 생체외에서 샘플의 일부를 조절자와 접촉시킨 후 분자의 수준 또는 상태 간 차이를 결정하는 단계로서, 여기서 차이는 질환의 존재, 부재 또는 질환을 가질 위험성을 의미하는 수치로서 표시되는 것인 단계를 포함한다. 바람직하게, 샘플은 생존(생) 세포를 함유한다. 일 구체예에서, 분자는 단백질 또는 핵산 분자이다. 다른 구체예에서, 분자는 단백질, 핵산, 지질, 당, 탄수화물, 또는 대사산물 분자를 포함한다. 일 구체예에서, 단백질은 번역후 변형에 의해 변형된다. 다른 구체예에서, 번역후 변형은 인산화, 아세틸화, 아미드화, 메틸화, 니트로실화, 지방산 부가, 지질 부가, 글리코실화, 및 유비퀴틴화로 이루어진 군에서 선택된다.
일 구체예에서, 종양 샘플은 고형 종양 유래이다. 다른 구체예에서, 종양 샘플은 세침 흡인, 핵 생검, 순환 종양 세포, 또는 외과적 절개 조직 샘플에 의해 얻는다. 다른 구체예에서, 이 방법은 샘플을 치료제 또는 이의 조합에 노출시키는 단계를 더 포함한다. 또 다른 구체예에서, 샘플 내 분자의 기본 수준 또는 상태 간 차이를 결정하는 단계는 컴퓨터를 사용해 수행한다. 또 다른 구체예에서, 분자는 어레이, ELISA, 바이오플렉스(bioplex), 루미넥스(luminex), LC-질량 분석법, 유세포측정법, RIA, 노던 블랏, 서던 블랏, 웨스턴 블랏, 및 PCR로 이루어진 군에서 선택된 방법을 사용하여 분석한다.
다른 측면에서, 본 발명의 피험체에서 질환을 예측하는 방법을 제공한다. 이 방법은 샘플 내 분자의 기본 수준 또는 상태와 생체외에서 샘플의 일부를 조절자와 접촉시킨 후 분자의 수준 또는 상태 간 차이를 결정하는 단계를 포함하고, 여기서 수치로서 표시되는 분자의 기본 수준 또는 상태 간 차이는 예후(prognosis)를 의미한다. 일 구체예에서, 분자는 단백질 또는 핵산 분자이다. 다른 구체예에서, 분자는 단백질, 핵산, 지질, 당, 탄수화물, 또는 대사산물 분자를 포함한다. 일 구체예에서, 단백질은 번역후 변형에 의해 변형된다. 다른 구체예에서, 번역후 변형은 인산화, 아세틸화, 아미드화, 메틸화, 니트로실화, 지방산 부가, 지질 부가, 글리코실화, 및 유비퀴틴화로 이루어진 군에서 선택된다.
일 구체예에서, 종양 샘플은 고형 종양 유래이다. 다른 구체예에서, 종양 샘플은 세침 흡인, 핵 생검, 순환 종양 세포, 또는 외과적 절개 조직 샘플을 통해 얻는다. 다른 구체예에서, 이 방법은 치료제 또는 이의 조합에 샘플을 노출시키는 단계를 더 포함한다. 또 다른 구체예에서, 샘플 내 분자의 기본 수준 또는 상태 간 차이는 컴퓨터를 사용하여 수행된다. 또 다른 구체예에서, 분자는 어레이, ELISA, 멀티플렉스, 바이오플렉스, 루미넥스, 질량 분석법, 유세포측정법, 노던 블랏, 서던 블랏, 웨스턴 블랏, PCR 및 RIA로 이루어진 군에서 선택된 방법을 사용하여 분석한다.
다른 측면에서, 본 발명은 제제(agent) 또는 제제의 조합의 효능을 예측하는 방법을 제공한다. 이 방법은 샘플 내 분자의 기본 수준 또는 상태와 생체외에서 샘플의 일부를 조절자와 접촉시킨 후 분자의 수준 또는 상태 간 차이를 결정하는 단계로서, 여기서 수치로 표시되는 분자의 기본 수준 또는 상태 간 차이는 제제의 양성 또는 음성 효능을 의미하는 것인 단계를 포함한다. 일 구체예에서, 분자는 단백질 또는 핵산 분자이다. 다른 구체예에서, 분자는 단백질, 핵산, 지질, 당, 탄수화물, 또는 대사산물 분자를 포함한다. 다른 구체예에서, 제제는 샘플 내에서 분자와 직접 상호작용한다. 다른 구체예에서, 효능은 대사 경로, 복제 경로, 세포 신호전달 경로, 종양형성 신호전달 경로, 아폽토시스 경로, 및 전혈관형성(pro-angiogenic) 경로로 이루어진 군에서 선택되는 세포 경로의 활성화 또는 억제이다. 또 다른 구체예에서, 샘플 내 분자의 기본 수준 또는 상태 간 차이를 결정하는 단계는 컴퓨터를 사용하여 수행된다. 또 다른 구체예에서, 분자는 어레이, ELISA, 멀티플렉스, 바이오플렉스, 루미넥스, 질량 분석법, 유세포측정법, 노던 블랏, 서던 블랏, 웨스턴 블랏, PCR 및 RIA로 이루어진 군에서 선택된 방법을 사용하여 분석한다.
다른 측면에서, 본 발명은 질환 또는 치료제, 치료법(therapeutic regimen), 또는 피험체에 대한 치료 과정에 대한 반응도를 모니터링하는 방법을 제공한다. 이 방법은 샘플 내 분자의 기본 수준 또는 상태와 경우에 따라 치료제, 치료법, 또는 치료 과정 전에, 이와 동시에 또는 이후에, 생체외에서 샘플의 일부를 조절자와 접촉시킨 후 분자의 수준 또는 상태 간 차이를 결정하는 단계로서, 여기서 수치로 표시되는 분자의 기본 수준 또는 상태 간 차이는 양성 또는 음성 치료를 의미하는 단계를 포함한다.
다른 측면에서, 본 발명은 피험체에 대한 치료 과정 또는 질환을 모니터링하는 방법을 제공한다. 이 방법은 샘플 내 분자의 기본 수준 또는 상태와 경우에 따라 치료 과정 전, 그와 동시에 또는 그 이후에, 생체외에서 샘플의 일부를 조절자와 접촉시킨 후 분자의 수준 또는 상태 간 차이를 측정하는 단계로서, 여기서 수치로 표시되는 분자의 기본 수준 또는 상태에서의 차이는 양성 또는 음성 치료를 의미하는 것인 단계를 포함한다. 일 구체예에서, 분자는 단백질 또는 핵산 분자이다. 다른 구체예에서, 분자는 단백질, 핵산, 지질, 당, 탄수화물, 또는 대사산물 분자를 포함한다. 다른 구체예에서, 양성 치료는 피험체가 치료 과정의 반응자임을 의미한다. 다른 구체예에서, 음성 치료는 피험체가 치료 과정에 내성을 가짐을 의미한다. 또 다른 구체예에서, 샘플 내 분자의 기본 수준 또는 상태 간 차이를 결정하는 단계는 컴퓨터를 사용하여 수행한다. 또 다른 구체예에서, 분자는 어레이, ELISA, 멀티플렉스, 바이오플렉스, 루미넥스, 질량 분석법, 유세포측정법, 노던 블랏, 서던 블랏, 웨스턴 블랏, PCR 및 RIA로 이루어진 군에서 선택된 방법을 사용하여 분석한다.
다른 측면에서, 본 발명은 분자에 대한 효능을 위한 시험 제제를 스크리닝하는 방법을 제공한다. 이 방법은 분자 또는 분자들을 함유하는 샘플을 생체외에서 시험 제제와 접촉시키는 단계, 이어서 샘플 내 분자의 기본 수준 또는 상태와 생체외에서 샘플의 일부를 조절자와 접촉시킨 후 분자의 수준 또는 상태 간 차이를 결정하는 단계로서, 여기서 시험 제제와 접촉하기 전 및 후 분자의 기본 수준 또는 상태에서의 차이는 분자에 대한 효능을 의미하는 것인 단계를 포함한다. 일 구체예에서, 기능적 신호전달 회로망(circuitry)을 평가하여 조합된 2종의 시험 제제의 효능을 예측한다. 다른 구체예에서, 샘플은 조직, 혈액, 복수, 타액, 소변, 땀, 눈물, 정액, 혈청, 혈장, 양수, 흉수, 뇌척수액, 세포주, 이종이식편, 종양, 심막액, 이의 조합으로 이루어진 군에서 선택된다.
일 구체예에서, 분자는 단백질 또는 핵산 분자이다. 다른 구체예에서, 분자는 단백질, 핵산, 지질, 당, 탄수화물, 또는 대사산물 분자를 포함한다. 다른 구체예에서, 분자는 대사 경로, 복제 경로, 세포 신호전달 경로, 종양형성 신호전달 경로, 아폽토시스 경로, 및 전혈관형성 경로로 이루어진 군에서 선택된 세포 경로를 활성화 또는 억제한다. 예시적인 시험 제제는 제한없이, 소분자(small molecule) 화학제, 화학요법제, 호르몬,단백질, 펩티드, 펩티드모방체 단백질, 항체, 핵산, RNAi 분자, 및 안티센스 분자를 포함한다. 또 다른 구체예에서, 샘플 내 분자의 기본 수준 또는 상태 간 차이를 결정하는 단계는 컴퓨터를 사용하여 수행한다. 또 다른 구체예에서, 분자는 어레이, ELISA, 멀티플렉스, 바이오플렉스, 루미넥스, 질량 분석법, 유세포측정법, 노던 블랏, 서던 블랏, 웨스턴 블랏, PCR 및 RIA로 이루어진 군에서 선택된 방법을 사용하여 분석한다.
다른 측면에서, 본 발명은 치료제 또는 치료법에 대한 반응을 기초로 환자를 계층화하는 방법을 제공한다. 이 방법은 피험체 유래의 샘플 내 분자의 기본 수준 또는 상태와 생체외에서 샘플의 일부를 조절자와 접촉시킨 후 분자의 수준 또는 상태 간 차이를 결정하는 단계로서, 여기서 수치로 표시되는 분자의 기본 수준 또는 상태에서의 차이는 치료제 또는 치료법에 대한 양성 또는 음성 반응을 의미하는 것인 단계를 포함한다. 일 구체예에서, 분자는 단백질 또는 핵산 분자이다. 다른 구체예에서, 분자는 단백질, 핵산, 지질, 당, 탄수화물, 또는 대사산물 분자를 포함한다. 다른 구체예에서, 양성 반응은 피험체가 치료제 또는 치료법에 반응자임을 의미한다. 다른 구체예에서, 음성 반응은 피험체가 치료제 또는 치료법에 내성을 가짐을 의미한다. 예시적인 시험 제제는 제한없이, 소분자 화학제, 화학요법제, 호르몬,단백질, 펩티드, 펩티드모방체 단백질, 항체, 핵산, RNAi 분자, 및 안티센스 분자를 포함한다. 또 다른 구체예에서, 샘플 내 분자의 기본 수준 또는 상테에서의 차이를 결정하는 단계는 컴퓨터를 사용하여 수행한다. 또 다른 구체예에서, 분자는 어레이, ELISA, 멀티플렉스, 바이오플렉스, 루미넥스, 질량 분석법, 유세포측정법, 노던 블랏, 서던 블랏, 웨스턴 블랏, PCR 및 RIA로 이루어진 군에서 선택된 방법을 사용하여 수행된다.
다른 측면에서, 본 발명은 피험체에서 약물 내성 또는 감응성을 결정하는 방법을 제공한다. 이 방법은 피험체 유래의 샘플 내 분자의 기본 수준 또는 상태를 자극 화합물 부재 하에 생체외 억제 후 분자의 수준 또는 상태와 비교하는 단계를 포함한다. 일 구체예에서, 분자는 단백질 또는 핵산 분자이다. 다른 구체예에서, 분자는 단백질, 핵산, 지질, 당, 탄수화물, 또는 대사산물 분자를 포함한다.
다양한 측면에서, 샘플은 조직, 혈액, 복수, 타액, 소변, 땀, 눈물, 정액, 혈청, 혈장, 양수, 흉수, 뇌척수액, 세포주, 이종이식편, 종양, 심막액, 이의 조합으로 이루어진 군에서 선택된다. 다양한 측면에서, 종양 샘플은 고형 종양 유래이다. 다양한 측면에서, 종양 샘플은 직결장암, 식도암, 위암, 폐암, 전립선암, 자궁암, 유방암, 피부암, 내분비암, 비뇨기암, 췌장암, 난소암, 자궁경부암, 두경부암, 간암, 골암, 담관암, 소장암, 조혈암, 질암, 고환암, 항문암, 신장암, 뇌암, 안암, 백혈병, 림프종, 연조직, 흑색종, 및 이의 전이로 이루어진 군에서 선택된 암을 포함한다.
예시적인 질환은 제한없이, 뇌졸중, 심혈관 질환, 만성 폐쇄성 폐질환, 심근경색, 울혈성 심부전, 심근증, 심근염, 허혈성 심질환, 관상 동맥 질환, 심장성 쇼크, 혈관성 쇼크, 폐고혈압, 폐부종(심장성 폐부종 포함), 암, 병원체 매개 질환, 흉막 삼출, 류마티스성 관절염, 당뇨 망막병증, 망막 색소변성증, 및 당뇨 망막병증 및 미숙아 망막병증을 포함한 망막병증, 염증성 질환, 재협착증, 부종(병적 상태 예컨대 암과 관련된 부종 및 의료적 중재(medical intervention) 예컨대 화학요법에 의해 유도된 부종 포함), 천식, 급성 또는 성인 호흡 곤란 증후군(ARDS), 루푸스, 혈관 누출, 이식(예컨대 장기 이식, 급성 이식 또는 이종이식 또는 동종이식(예컨대 화상 치료에 이용되는 것)) 거부; 허혈성 또는 재관류 손상 예컨대 장기 이식 동안 발생된 허혈성 또는 재관류 손상으로부터의 보호, 이식 내성 유도; 혈관성형술 후 허혈성 또는 재관류 손상; 관절염(예컨대 류마티스성 관절염, 건선성 관절염 또는 골관절염); 다발성 경화증; 궤양성 대장염 및 크론병을 포함한, 염증성 장 질환; 루푸스(전신 홍반성 루푸스); 이식편 대 숙주 질환; 접촉성 과민증, 지연형 과민증, 및 글루텐-민감성 장질환(셀리악병)을 포함한, T-세포 매개 과민성 질환; 제1형 당뇨병; 건선; 접촉성 피부염(옻나무(poison ivy) 피부염 포함); 하시모토 갑상선염; 쇼그렌 증후군; 자가면역성 갑상선 기능 항진증, 예컨대 그레이브스 병; 애디슨병(부신의 자가면역 질환); 자가면역성 다선 질환(자가면역성 다선 증후군이라고도 함); 자가면역성 탈모증; 악성 빈혈; 백반증; 자가면역성 뇌하수체 기능저하증; 길랑-바레 증후군; 다른 자가면역 질환; 키나아제 예컨대 Src-패밀리 키나아제가 활성화 또는 과발현된 암 예컨대 결장 암종 및 흉선종, 또는 키나아제 활성이 종양 성장 또는 생존을 촉진시키는 암을 포함한, 암; 사구체신염, 혈청병; 두드러기; 알레르기성 질환 예컨대 호흡기 알레르기(천식, 고초열, 알레르기 비염) 또는 피부 알레르기; 균상 식육종; 급성 염증 반응(예컨대 급성 또는 성인 호흡 곤란 증후군 및 허혈/재관류 손상); 피부근염; 원형 탈모증; 만성 광선 피부염; 습진; 베체트병: 수장족저 농포증; 괴저성 농피증; 세자리 증후군; 아토피 피부염; 전신 경화증; 반상 경피증; 말초 사지 허혈증 및 허혈성 사지 질환; 골질환 예컨대 골다공증, 골연화증, 부갑상선 기능항진증, 파제트병, 및 신성 골이영양증; 화학요법 또는 면역조절자 예컨대 IL-2에 의해 유도된 혈관 누출 증후군을 포함한, 혈관 누출 증후군; 척수 및 뇌 손상 또는 외상; 녹내장; 황반 변성을 포함한, 망막 질환; 유리체망막 질환; 췌장염; 혈관염, 가와사키병, 폐색성 혈전혈관염, 베게너 육아종증, 및 베체트병을 포함한, 맥관염; 경피증; 자간전증; 탈라세미아; 카포시 육종; 및 폰 히펠 린다우 질환을 포함한다.
다양한 측면에서, 병원체는 박테리아, 진균, 바이러스, 스피로헤타, 및 기생충으로 이루어진 군에서 선택된다. 다양한 측면에서, 바이러스는 헤르페스 심플렉스 바이러스1(HSV1), 헤르페스 심플렉스 바이러스2(HSV2), 호흡기 세포융합 바이러스, 홍역 바이러스(MV), 인간 사이토메갈로바이러스(HCMV), 백시니아 바이러스, 제1형 인간 면역결핍 바이러스(HIV-1), 및 C형 간염 바이러스(HCV)로 이루어진 군에서 선택된다.
다양한 구체예에서, 조절자는 자극제 또는 억제제를 포함한다. 다양한 구체예에서, 조절자는 물리적, 생물학적 또는 화학적 조절자에서 선택된다. 다양한 구체예에서, 물리적 또는 화학적 조절자는 온도 변화, 밀도 변화, pH 변화, 또는 색상 변화를 포함한다. 다양한 구체예에서, 조절자는 표피 성장 인자(EGF), 조직 플라스미노겐 활성제(TPA), 다른 성장 인자, 또는 이의 조합을 포함한다. 다양한 구체예에서, 1 이상의 분자는 대사 경로, 복제 경로, 세포 신호전달 경로, 종양형성 신호전달 경로, 아폽토시스 경로, 및 전혈관형성 경로로 이루어진 군에서 선택된 세포 경로에 관여하는 단백질을 포함한다. 다양한 구체예에서, 1 이상의 분자는 RAS-RAF-MEK-ERK 경로에 관여하는 단백질을 포함한다. 다양한 구체예에서, 1 이상의 분자는 pErk1/2, pAKT, pP70S6k, pGSK3α/β pmTOR, pSrc, pEGFR, pSTAT3, 또는 이의 조합을 포함한다.
다른 측면에서, 본 발명은 피험체의 간 종양 샘플의 기능적 계층화를 결정하는 생체외 방법을 제공한다. 이 방법은 성장 인자 자극 부재 하 또는 성장 호르몬 자극 부재 하에, 그리고 억제제 존재 하 및 억제제 부재 하에, 생체외에서 기능적 신호전달 프로파일을 생성하기 위해 1 이상의 신호 전달 인산화단백질 수준을 측정하는 단계를 포함한다. 일 구체예에서, 이 방법은 MEK 억제제 존재 하 및 MEK 억제제 부재 하에, 성장 인자 자극에 반응하여, 생체외에서 기능적 신호전달 프로파일을 생성하기 위해 1 이상의 신호 전달 인산화단백질을 측정하는 단계를 포함한다. 일 구체예에서, 억제제는 MEK 억제제, mTOR 억제제, BRAF 억제제, 또는 이의 조합을 포함한다. 일 구체예에서, 간 종양 샘플은 유방암 세포, 흑색종 세포, 또는 췌장암 세포를 포함한다. 다른 구체예에서, 인산화단백질은 p-Erk 1/2, p-AKT, p-EGFR, p-Stat3, pP70S6K, pmTOR, pSrc, 및/또는 pGSK3α/β를 포함한다. 다른 구체예에서, 인산화단백질은 p-Erk 1/2, p-AKT, p-EGFR, p-Stat3, pP70S6K, pmTOR, pSrc, pGSK3α/β 또는 이의 조합으로 이루어진 군에서 선택된다. 다양한 구체예에서, 인산화단백질은 4EBP1, 4EBP1 pS65, 53BP1, ACC S79, ACC1, AIB-1, AKT, AKT S473, AKT T308, AMPK, AMPK T172, 아넥신, AR, Bak, BAX, Bcl-2, Bcl-X, Bcl-xL, 베클린, Bid, BIM, 카데린-E, 카데린-N, 카데린-P, 활성 캐스파아제 3, 캐스파아제 7 절단 Asp198, 카테닌 베타, 카베올린1, CD31, CDC2, Chk1, Chk1 pSer345, Chk2(1C12), Chk2 pThr68, cJun P-S73, 클라우딘7 CLDN7, 콜라겐 VI, Cox-2, 사이클린 B1, 사이클린 D1, 사이클린 E1, DJ-1, eEF2, eEF2K, EGFR, EGFR Y992, EGFR Y1173, eIF4E, ER-a S118, ERCC1, FAK, 피브로넥틴, FOX03a, FOX03a S318/321, Gata3, GSK3 S21/S9, GSK3-Beta, HER2 pY1248, IGFBP2, IGFR1b, INPP4B, IRS-1, Jnk2, Kit-c, K-RAS, Ku80, MAPK P-T202/204, MEK1, MEK1 pS217/221, MIG-6, Mre11(31H4), MSH2, MSH6, Myc, NF-kB p65, NF2, Notch 1, Notch3, p21, p27, p27 pT157, p27 pT198, p38 / MAPK, p38 T180/182, p53, p70S6K, p70S6K T389, p90 RSK P-T359/S363, 절단형 PARP, 팍실린, PCNA, PDK1 P-S241, Pea15, Pea15 pS116, PI3K P110a, PI3K-p85, PKC S657, PKCa, PR, Pras40 pT246, PTCH, PTEN, Rab25, Rad50, Rad51, Raf-A pS299, Raf-B, Raf-C, Raf-c pS388, Rb(4H1), Rb pS807/811, S6 S235/236, S6 S240/244, Shc pY317, Smad3, Snail, Src, Src P-Y527, Src Y416, Stat3 P-S705, Stat5, 스타트민, Tau, Taz, Taz P-Ser79, 텔로머라아제, 트랜스글루타미나아제, 튜버린/TSC2, Vasp, VEGFR2, Xiap, XRCC1, Y 박스 결합 단백질 1, YAP, YAP pS127, YB1 pS102, 또는 이의 조합으로 이루어진 군에서 선택된다. 일 구체예에서, 기능적 신호전달 프로파일 중 2 이상의 다른 군을 확인한다(identify). 다른 구체예에서, 기능적 신호전달 프로파일 중 4 이상의 다른 군을 확인한다. 일 구체예에서, 성장 인자 자극은 표피 성장 인자 수용체 리간드를 포함한다. 추가 구체예에서, 표피 성장 인자 수용체 리간드는 표피 성장 인자(EGF)이다. 다양한 구체예에서, 성장 인자는 표피 성장 인자(EGF), 인슐린-유사 성장 인자(IGF), 혈소판 유래 성장 인자(PDGF), 섬유아세포 성장 인자(FGF), 멜라닌세포 자극 호르몬, 간세포 성장 인자, 혈관 내피세포 성장 인자r(VEGF), PTK7, Trk, Ros, MuSK, Met, Axl, Tie, Eph, Ret Ryk, DDR, Ros, LMR, ALK, STYK1, 또는 이의 조합을 포함한다.
다른 측면에서, 본 발명은 암 세포 모델 시스템을 분류하는 방법을 제공한다. 이 방법은 (a) 선택된 암 세포 군에 대해 1 이상의 신호 전달 인산화단백질 수준을 측정하는 단계; (b) 암 세포를 1 이상의 성장 인자 또는 1 이상의 억제제와 접촉시키는 단계; (c) 단계 (b) 이후 1 이상의 신호 전달 인산화단백질 수준을 측정하는 단계; (d) 단계 (a) 및 단계 (c)의 측정치를 기초로 조정 점수를 산출하는 단계; 및 (e) 단계 (d)의 조정 점수를 기초로 암 세포를 분류하는 단계를 포함한다. 일 구체예에서, 이 방법은 간 종양 샘플의 분류를 기초로 피험체의 간 종양 샘플의 약물 내성 또는 감응성을 예측하는 단계를 더 포함한다.
일 구체예에서, 암 세포는 유방암 세포를 포함한다. 다른 구체예에서, 암 세포는 유방암 세포, 흑색종 세포, 또는 췌장암 세포를 포함한다. 다른 구체예에서, 인산화단백질은 p-Erk 1/2, p-AKT, p-EGFR, p-Stat3, pP70S6K, pmTOR, pSrc, 및/또는 pGSK3α/β를 포함한다. 다른 구체예에서, 인산화단백질은 p-Erk 1/2, p-AKT, p-EGFR, p-Stat3, pP70S6K, pmTOR, pSrc, pGSK3α/β 또는 이의 조합으로 이루어진 군에서 선택된다. 다양한 구체예에서, 인산화단백질은 4EBP1, 4EBP1 pS65, 53BP1, ACC S79, ACC1, AIB-1, AKT, AKT S473, AKT T308, AMPK, AMPK T172, 아넥신, AR, Bak, BAX, Bcl-2, Bcl-X, Bcl-xL, 베클린, Bid, BIM, 카데린-E, 카데린-N, 카데린-P, 활성 캐스파아제 3, 캐스파아제 7 절단 Asp198, 카테닌 베타, 카베올린1, CD31, CDC2, Chk1, Chk1 pSer345, Chk2(1C12), Chk2 pThr68, cJun P-S73, 클라우딘7 CLDN7, 콜라겐 VI, Cox-2, 사이클린 B1, 사이클린 D1, 사이클린 E1, DJ-1, eEF2, eEF2K, EGFR, EGFR Y992, EGFR Y1173, eIF4E, ER-a S118, ERCC1, FAK, 피브로넥틴, FOX03a, FOX03a S318/321, Gata3, GSK3 S21/S9, GSK3-Beta, HER2 pY1248, IGFBP2, IGFR1b, INPP4B, IRS-1, Jnk2, Kit-c, K-RAS, Ku80, MAPK P-T202/204, MEK1, MEK1 pS217/221, MIG-6, Mre11(31H4), MSH2, MSH6, Myc, NF-kB p65, NF2, Notch 1, Notch3, p21, p27, p27 pT157, p27 pT198, p38/MAPK, p38 T180/182, p53, p70S6K, p70S6K T389, p90 RSK P-T359/S363, 절단형 PARP, 팍실린, PCNA, PDK1 P-S241, Pea15, Pea15 pS116, PI3K P110a, PI3K-p85, PKC S657, PKCa, PR, Pras40 pT246, PTCH, PTEN, Rab25, Rad50, Rad51, Raf-A pS299, Raf-B, Raf-C, Raf-c pS388, Rb(4H1), Rb pS807/811, S6 S235/236, S6 S240/244, Shc pY317, Smad3, Snail, Src, Src P-Y527, Src Y416, Stat3 P-S705, Stat5, 스타트민, Tau, Taz, Taz P-Ser79, 텔로머라아제, 트랜스글루타미나아제, 튜버린/TSC2, Vasp, VEGFR2, Xiap, XRCC1, Y 박스 결합 단백질 1, YAP, YAP pS127, YB1 pS102, 또는 이의 조합으로 이루어진 군 중 1 이상에서 선택된다. 일 구체예에서, 암 세포 분류 중 2 이상의 다른 군을 확인한다. 다른 구체예에서, 암 세포 분류 중 4 이상의 다른 군을 확인한다. 일 구체예에서, 성장 인자 자극은 표피 성장 인자 수용체 리간드를 포함한다. 추가 구체예예서, 표피 성장 인자 수용체 리간드는 표피 성장 인자(EGF)이다. 다양한 측면에서, 성장 인자는 표피 성장 인자(EGF), 인슐린-유사 성장 인자(IGF), 혈소판 유래 성장 인자(PDGF), 섬유아세포 성장 인자(FGF), 멜라닌세포 자극 호르몬, 간세포 성장 인자, 혈관 내피세포 성장 인자r(VEGF), PTK7, Trk, Ros, MuSK, Met, Axl, Tie, Eph, Ret Ryk, DDR, Ros, LMR, ALK, STYK1, 또는 이의 조합을 포함한다.
다른 측면에서, 본 발명은 피험체에서 치료법의 결과를 예측하는 방법을 제공한다. 이 방법은 (a) 치료를 필요로하는 질환을 갖는 피험체 유래의 1 이상의 세포의 1 이상의 분자의 기본 수준을 측정하는 단계; (b) 생체외에서 조절자에 1 이상의 세포를 노출시키는 단계; (c) 단계 (b) 이후 1 이상의 신호 전달 단백질의 수준을 측정하는 단계; 및 (d) 단계 (a) 및 (b)에서 측정된 수준간 차이를 약물 내성 또는 감응성에 대해 기지(known) 특성을 갖는 세포와 비교하여 피험체에서 치료법의 결과를 예측하는 단계를 포함한다.
다른 측면에서, 본 발명은 세포의 약물 내성 또는 감응성을 예측하는 방법을 제공한다. 이 방법은 (a) 1 이상의 세포의 1 이상의 분자의 기본 수준을 측정하는 단계; (b) 생체외에서 조절자에 1 이상의 세포를 노출시키는 단계; (c) 단계 (b) 이후에 1 이상의 신호 전달 단백질의 수준을 측정하는 단계; 및 (d) 단계 (a) 및 (b)에서 측정한 수준 간 차이를 약물 내성 또는 감응성에 대해 기지의 특성을 갖는 세포와 비교하여 1 이상의 세포의 약물 내성 또는 감응성을 예측하는 단계를 포함한다. 일 구체예에서, 세포는 흑색종 세포를 포함한다. 다른 구체예에서, 약물은 BRAF 억제제를 포함한다. 다른 구체예에서, 약물은 MEK 억제제, mTOR 억제제, BRAF 억제제, 또는 이의 조합을 포함한다.
일 구체예에서, 1 이상의 분자는 신호 전달 단백질을 포함한다. 다른 구체예에서, 1 이상의 세포는 피험체 유래의 종양 샘플을 포함하고 단계 (a) 및 (b)에서 측정된 수준은 생체외에서 수행된다. 다양한 구체예에서, 종양 샘플은 고형 종양 유래이다. 추가 구체예에서, 종양 샘플은 직결장암, 식도암, 위암, 폐암, 전립선암, 자궁암, 유방암, 피부암, 내분비암, 비뇨기암, 췌장암, 난소암, 자궁경부암, 두경부암, 간암, 골암, 담관암, 소장암, 조혈암, 질암, 고환암, 항문암, 신장암, 뇌암, 안암, 백혈병, 림프종, 연조직, 흑색종, 및 이의 전이로 이루어진 군에서 선택된 암을 포함한다. 다양한 구체예에서, 종양 샘플은 세침 흡인, 핵 생검, 순환 종양 세포, 또는 외과적 절개 조직 샘플에 의해 얻는다.
일 구체예에서, 약물 내성은 BRAF 억제제 내성을 포함한다. 다른 구체예에서, 1 이상의 세포는 세린/트레오닌-단백질 키나아제 B-Raf(BRAF) 돌연변이를 포함한다. 다른 구체예에서, 1 이상의 세포는 BRAF 돌연변이 및 암 오사카 갑상선 종양유전자(COT) 증폭을 포함한다. 추가 구체예에서, BRAF 돌연변이는 V600E이다.
다양한 구체예에서, 비교 단계는 컴퓨터를 사용하여 수행한다. 다양한 구체예에서, 측정은 어레이, ELISA, 멀티플렉스, 바이오플렉스, 루미넥스, 질량 분석법, 유세포측정법, 노던 블랏, 서던 블랏, 웨스턴 블랏, PCR 및 RIA로 이루어진 군에서 선택된 어세이를 사용하여 수행한다.
다른 측면에서, 본 발명은 흑색종 세포를 분류하는 방법을 제공한다. 이 방법은 (a) 1 이상의 흑색종 세포의 1 이상의 분자의 제1 기본 수준을 측정하는 단계; (b) 단계 (a)에서 측정한 제1 기본 수준을 기지 분류의 흑색종 세포의 1 이상의 분자의 제2 기본 수준와 비교하여 1 이상의 흑색종 세포를 분류하는 단계를 포함한다. 일 구체예에서, 1 이상의 흑색종 세포는 피험체 유래의 종양 샘플을 포함하고 제1 기본 수준은 생체외에서 측정한다. 다양한 구체예에서, 분류는 전이 상태를 포함한다. 다양한 구체예에서, 종양 샘플은 세침 흡인, 핵 생검, 순환 종양 세포, 또는 외과적 절개 조직 샘플에 의해 얻는다.
다른 측면에서, 본 발명은 흑색종 세포를 분류하는 방법을 제공한다. 이 방법은 (a) 1 이상의 흑색종 세포의 1 이상의 분자의 기본 수준을 측정하는 단계; (b) 억제성 시험 제제에 1 이상의 흑색종 세포를 노출시키는 단계; (c) 단계 (b) 이후 1 이상의 분자의 수준을 측정하는 단계; 및 (d) 단계 (a) 및 (b)에서 측정한 수준 간 차이를 기지 분류의 흑색종 세포와 비교하여 1 이상의 흑색종 세포를 분류하는 단계를 포함한다. 일 구체예에서, 1 이상의 흑색종 세포는 피험체 유래의 종양 샘플을 포함하고 측정은 생체 외에서 수행한다. 일 구체예에서, 억제성 시험 제제는 MEK 억제제, mTOR 억제제, BRAF 억제제, 또는 이의 조합을 포함한다. 다른 구체예에서, 분류는 전이 상태를 포함한다. 다양한 구체예에서, 종양 샘플은 세침 흡인, 핵 생검, 순환 종양 세포, 또는 외과적 절개 조직 샘플에 의해 얻는다.
다른 측면에서, 본 발명은 흑색종 세포의 약물 내성 기전 또는 종양유전자 우회(bypass) 기전을 확인하는 방법을 제공한다. 이 방법은 (a) 1 이상의 흑색종 세포를 억제성 시험 제제에 노출시키는 단계; (b) 단계 (a)의 노출 이후 다수 분자의 감소를 측정하여 약물 내성 기전 또는 종양유전자 우회 기전을 확인하는 단계를 포함한다.
일 구체예에서, 1 이상의 흑색종 세포는 피험체 유래의 종양 샘플을 포함하고 측정은 생체 외에서 수행된다. 다양한 구체예에서, 종양 샘플은 직결장암, 식도암, 위암, 폐암, 전립선암, 자궁암, 유방암, 피부암, 내분비암, 비뇨기암, 췌장암, 난소암, 자궁경부암, 두경부암, 간암, 골암, 담관암, 소장암, 조혈암, 질암, 고환암, 항문암, 신장암, 뇌암, 안암, 백혈병, 림프종, 연조직, 흑색종, 및 이의 전이로 이루어진 군에서 선택된 암을 포함한다. 다양한 구체예에서, 1 이상의 분자는 대사 경로, 복제 경로, 세포 신호전달 경로, 종양형성 신호전달 경로, 아폽토시스 경로, 및 전혈관형성 경로로 이루어진 군에서 선택된 세포 경로에 관여하는 단백질을 포함한다. 다양한 구체예에서, 1 이상의 분자는 RAS-RAF-MEK-ERK 경로에 관여하는 단백질을 포함한다. 다양한 구체예에서, 1 이상의 분자는 pErk1/2, pAKT, pP70S6k, pGSK3α/β pEGFR, pSTAT3, pmTOR, pSrc, 또는 이의 조합을 포함한다. 다양한 구체예에서, 종양 샘플은 세침 흡인, 핵 생검, 순환 종양 세포, 또는 외과적 절개 조직 샘플에 의해 얻는다.
도 1은 29종의 상이한 인산화단백질을 포함하는 인산화단백질 어레이에서 추출한 데이타를 요약한 모식도이다.
도 2a 및 2b는 5종의 유방암 세포주 세트에 대한 기준치(도 2a) 및 EGF 자극(도 2b)의 기능적 신호전달 프로파일을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명에서 사용된 신호 전달 경로를 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 예시적인 과정을 도시한 흐름도이다. 간 종양 샘플은 대체로 피험체에서 얻었고 이어서 1 이상의 자극을 가하여 간 종양 샘플에서 신호 전달 이벤트를 촉발시켰다. 다양한 mRNA 또는 단백질의 기본 수준 및 자극 수준을 평가할 수 있고 이어 기능적 계측화를 결정할 수 있다.
도 5는 피험체의 간 종양 샘플에 자극을 가하는 다양한 단계/장비에 대한 예시를 보여주는 도면이다.
도 6은 몇몇 유방암 세포주의 기능적 계층화를 도시한 도면이다. 상단 좌측 챔버는 AKT에 대한 것이다. 상단 중간 챔버는 Erk에 대한 것이다. 상부 우측 챔버는 EGFR에 대한 것이다. 하단 좌측 챔버는 GSK3베타에 대한 것이다. 하단 중간 챔버는 STAT3에 대한 것이다. 하단 우측 챔버는 P70S6K에 대한 것이다.
도 7은 기능적 계층화를 기초로 하는 예시적인 세포주 계층적 군집화를 도시한 도면이다.
도 8은 단층 세포주와 처리 세포주(즉, 예컨대 SnapPath™ 자극 후) 간 예시적인 상관성을 도시한 도면이다.
도 9는 HCC-1937에 대한 이종이식편 및 처리 세포주간 상관성을 도시한 도면이다.
도 10은 MDA-MB-231에 대한 이종이식편 및 처리 세포주 간 상관성을 도시한 도면이다.
도 11은 예시적인 기능적 계층화 및 잠재적 약물 상관성을 도시한 도면으로서, 여기서는 자극 후 약물 감응성 및 유도된 배수 변화를 도시하였다.
도 12는 기능적 계층화 및 가능한 치료 선택법 간 상관성을 도시한 도면이다.
도 13은 TNBC의 기능적 신호전달 프로파일과 가능한 약물 감응성이 연관됨을 보여주는 예시적인 도면이다. 상단 열은 pAKT, pErk, 및 pEGFR을 포함한다. 하단 열은 pGSK, pSTAT3, 및 p70S6k를 포함한다.
도 14는 생체외 계층화 및 세포 기능적 회로망 분석이 약물 억제, 예를 들면, SnapPath™ 시스템 상에서 가능함을 예시적으로 보여주는 도면이다. 이러한 분석에는 pAKT, pErk, pGSK, p70S6k, pSTAT3, 및 pEGFR이 포함된다.
도 15는 EGF 자극시 예시적인 흑색종 기능적 신호전달 프로파일(조정)을 보여주는 도면이다. RPMI-7951, SK-MEL 2, SK-MEL 28, 및 SK-MEL 31 세포에서 pAKT, pERK, pGSK3, p70S6K, pSTAT, pEGFR에 대해 단백질 수준을 측정하였다. EGF 자극 전 및 후 단백질 수준에 대한 배수 변화를 계산하였다.
도 16는 U0126에 의한 MEK 억제 시 예시적인 흑색종 기능적 신호전달 프로파일(억제)을 도시한 도면이다. RPMI-7951, SK-MEL 2, SK-MEL 28, 및 SK-MEL 31 세포에서 pERK, pAKT, pGSK3α/β p70S6K, pSTAT, pEGFR에 대해 단백질 수준을 측정하였다.
도 17은 TPA에 의한 자극 후 pErk 유도를 통해 PLX-4032 내성 세포주 RPMI-7951의 예시적인 분화를 도시한 도면이다.
도 18은 예시적인 췌장 종양 기능적 신호전달 프로파일을 도시한 도면이다. 10195를 제외한 모든 샘플은 인간 췌장 신경내분비 종양(PanNET)의 예이다. 10195는 인간 췌장 선암종 샘플이다. 이 데이타는 3종의 다른 인산화단백질 생체마커(p-ERK1/2, p-GSKα/β 및 p-STAT3)를 사용한 TPA 자극을 기초로 하는 기능적 프로파일의 차이를 밝혀주었다.
도 19는 SnpaPath™ 장비 상에서 TAP 자극 후 예시적인 흑색종 세포주 기능적 신호전달 프로파일을 도시한 도면이다. 측정된 단백질 수준은 pAKT, pErk, pGSK3β, pP70S6k, pSTAT3, 및 pEGFR을 포함한다.
도 20은 SnapPath™ 장비 상에서 EGF 자극 후 예시적인 흑색종 세포주 기능적 신호전달 프로파일을 도시한 도면이다. 측정된 단백질 수준은 pAKT, pErk, pGSK3β, pP70S6k, pSTAT3, 및 pEGFR을 포함한다.
도 21은 SnapPath™ 장비 상에서 EGF 부재 하에 U0126으로 억제한 후 예시적인 흑색종 세포주 기능적 신호전달 프로파일을 도시한 도면이다. 측정된 단백질 수준은 pAKT, pErk, pGSK3β, pP70S6k, pSTAT3, 및 pEGFR을 포함한다.
도 22는 SnapPath™ 장비 상에서 EGF 존재 하에 U0126을 사용해 억제한 후 예시적인 흑색종 세포주 기능적 신호전달 프로파일을 도시한 도면이다. 측정된 단백질 수준은 pAKT, pErk, pGSK3β, pP70S6k, pSTAT3, 및 pEGFR를 포함한다.
도 23은 SnapPath™ 장비 상에서 PDGF-β 자극 후 예시적인 흑색종 세포주 기능적 신호전달 프로파일을 도시한 도면이다. 측정된 단백질 수준은 pAKT, pErk, pGSK3β, pP70S6k, pSTAT3, 및 pEGFR을 포함한다.
도 24는 SnapPath™ 장비 상에서 U0126에 의한 MEK 억제 및 PDGF-β의 자극 후 예시적인 세포주 기능적 신호전달 프로파일을 도시한 도면이다. 측정된 단백질 수준은 pAKT, pErk, pGSK3β, pP70S6k, pSTAT3, 및 pEGFR을 포함한다.
도 25는 SnapPath™ 장비 상에서 BRAF 억제제(PLX-4702) 처리 후 흑색종 세포주 SK-MEL-28에서 인산화단백질 억제의 예시적인 동역학을 도시한 도면이다. 측정된 단백질 수준은 pAKT, pErk, pGSK3β, pP70S6k, 및 pSTAT3을 포함한다.
도 26은 SnapPath™ 장비 상에서 BRAF 억제제(PLX-4702)로 처리 후 흑색종 세포주, SK-MEL-28에서 인산화단백질 억제의 예시적인 용량 반응 그래프를 도시한 도면이다. 측정된 단백질 수준은 pAKT, pErk, pGSK3β, pP70S6k, 및 pSTAT3을 포함한다.
도 27은 SnapPath™ 장비 상에서 BRAF 억제제(PLX-4702) 처리 후 흑색종 세포주, RPMI-7951에서 인산화단백질 억제에 대한 예시적인 동역학 그래프를 도시한 도면이다. 측정된 단백질 수준은 pAKT, pErk, pGSK3β, pP70S6k, 및 pSTAT3을 포함한다.
도 28은 SnapPath™ 장비 상에서 BRAF 억제제(PLX-4702) 처리 후 흑색종 세포주, RPMI-7951에서 인산화단백질 억제에 대한 예시적인 용량 반응 그래프를 도시한 도면이다. 측정된 단백질 수준은 pAKT, pErk, pGSK3β, pP70S6k, 및 pSTAT3을 포함한다.
도 29는 SnapPath™ 장비 상에서 BRAF 억제제(PLX-4702) 처리 후 흑색종 세포주, SK-MEL-31에서 인산화단백질 억제에 대한 예시적인 동역학 그래프를 도시한 도면이다. 측정된 단백질 수준은 pAKT, pErk, pGSK3β, pP70S6k, 및 pSTAT3을 포함한다.
도 30은 SnapPath™ 장비 상에서 BRAF 억제제(PLX-4702) 처리 후 흑색종 세포주, SK-MEL-31에서 인산화단백질 억제에 대한 예시적인 용량 반응 그래프를 도시한 도면이다. 측정된 단백질 수준은 pAKT, pErk, pGSK3β, pP70S6k, 및 pSTAT3을 포함한다.
도 31은 SnapPath™ 장비 상에서 BRAF 억제제(PLX-4702) 처리 후 흑색종 세포주, SK-MEL-2에서 인산화단백질 억제에 대한 예시적인 동역학 그래프를 도시한 도면이다. 측정된 단백질 수준은 pAKT, pErk, pGSK3β, pP70S6k, 및 pSTAT3을 포함한다.
도 32는 SnapPath™ 장비 상에서 BRAF 억제제(PLX-4702) 처리 후 흑색종 세포주, SK-MEL-2에서 인산화단백질 억제에 대한 예시적인 용량 반응 그래프를 도시한 도면이다. 측정된 단백질 수준은 pAKT, pErk, pGSK3β, pP70S6k, 및 pSTAT3을 포함한다.
도 33은 SnapPath™ 장비 상에서 EGF 자극 후 예시적인 흑색종 세포주(SK-MEL-28) 기능적 신호전달 프로파일을 도시한 도면이다. 측정된 단백질 수준은 pAKT, pErk, pMEK를 포함한다.
도 34는 SnapPath™ 장비 상에서 EGF 자극과 PLX-4702 및 U0126를 사용한 BRAF 및 ERK 억제 후 예시적인 흑색종 세포주(RPMI-7951) 기능적 신호전달 프로파일을 도시한 도면이다. 측정된 단백질 수준은 pAKT, pErk, pMEK를 포함한다.
도 35는 SnapPath™ 장비 상에서 EGF 자극과 PLX-4702 및 U0126을 사용한 BRAF 및 ERK 억제 후 예시적인 흑색종 세포주(RPMI-7951) 기능적 신호전달 프로파일을 도시한 도면이다. 측정된 단백질 수준은 pAKT, pErk, pMEK 및 pEGFR을 포함한다.
도 36은 SnapPath™ 장비 상에서 PDGF-β 자극과 PLX-4702 및 U0126을 사용한 BRAF 및 ERK 억제 후 예시적인 흑색종 세포주(RPMI-7951) 기능적 신호전달 프로파일을 도시한 도면이다. 측정된 단백질 수준은 pAKT, pErk, pMEK를 포함한다.
도 2a 및 2b는 5종의 유방암 세포주 세트에 대한 기준치(도 2a) 및 EGF 자극(도 2b)의 기능적 신호전달 프로파일을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명에서 사용된 신호 전달 경로를 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 예시적인 과정을 도시한 흐름도이다. 간 종양 샘플은 대체로 피험체에서 얻었고 이어서 1 이상의 자극을 가하여 간 종양 샘플에서 신호 전달 이벤트를 촉발시켰다. 다양한 mRNA 또는 단백질의 기본 수준 및 자극 수준을 평가할 수 있고 이어 기능적 계측화를 결정할 수 있다.
도 5는 피험체의 간 종양 샘플에 자극을 가하는 다양한 단계/장비에 대한 예시를 보여주는 도면이다.
도 6은 몇몇 유방암 세포주의 기능적 계층화를 도시한 도면이다. 상단 좌측 챔버는 AKT에 대한 것이다. 상단 중간 챔버는 Erk에 대한 것이다. 상부 우측 챔버는 EGFR에 대한 것이다. 하단 좌측 챔버는 GSK3베타에 대한 것이다. 하단 중간 챔버는 STAT3에 대한 것이다. 하단 우측 챔버는 P70S6K에 대한 것이다.
도 7은 기능적 계층화를 기초로 하는 예시적인 세포주 계층적 군집화를 도시한 도면이다.
도 8은 단층 세포주와 처리 세포주(즉, 예컨대 SnapPath™ 자극 후) 간 예시적인 상관성을 도시한 도면이다.
도 9는 HCC-1937에 대한 이종이식편 및 처리 세포주간 상관성을 도시한 도면이다.
도 10은 MDA-MB-231에 대한 이종이식편 및 처리 세포주 간 상관성을 도시한 도면이다.
도 11은 예시적인 기능적 계층화 및 잠재적 약물 상관성을 도시한 도면으로서, 여기서는 자극 후 약물 감응성 및 유도된 배수 변화를 도시하였다.
도 12는 기능적 계층화 및 가능한 치료 선택법 간 상관성을 도시한 도면이다.
도 13은 TNBC의 기능적 신호전달 프로파일과 가능한 약물 감응성이 연관됨을 보여주는 예시적인 도면이다. 상단 열은 pAKT, pErk, 및 pEGFR을 포함한다. 하단 열은 pGSK, pSTAT3, 및 p70S6k를 포함한다.
도 14는 생체외 계층화 및 세포 기능적 회로망 분석이 약물 억제, 예를 들면, SnapPath™ 시스템 상에서 가능함을 예시적으로 보여주는 도면이다. 이러한 분석에는 pAKT, pErk, pGSK, p70S6k, pSTAT3, 및 pEGFR이 포함된다.
도 15는 EGF 자극시 예시적인 흑색종 기능적 신호전달 프로파일(조정)을 보여주는 도면이다. RPMI-7951, SK-MEL 2, SK-MEL 28, 및 SK-MEL 31 세포에서 pAKT, pERK, pGSK3, p70S6K, pSTAT, pEGFR에 대해 단백질 수준을 측정하였다. EGF 자극 전 및 후 단백질 수준에 대한 배수 변화를 계산하였다.
도 16는 U0126에 의한 MEK 억제 시 예시적인 흑색종 기능적 신호전달 프로파일(억제)을 도시한 도면이다. RPMI-7951, SK-MEL 2, SK-MEL 28, 및 SK-MEL 31 세포에서 pERK, pAKT, pGSK3α/β p70S6K, pSTAT, pEGFR에 대해 단백질 수준을 측정하였다.
도 17은 TPA에 의한 자극 후 pErk 유도를 통해 PLX-4032 내성 세포주 RPMI-7951의 예시적인 분화를 도시한 도면이다.
도 18은 예시적인 췌장 종양 기능적 신호전달 프로파일을 도시한 도면이다. 10195를 제외한 모든 샘플은 인간 췌장 신경내분비 종양(PanNET)의 예이다. 10195는 인간 췌장 선암종 샘플이다. 이 데이타는 3종의 다른 인산화단백질 생체마커(p-ERK1/2, p-GSKα/β 및 p-STAT3)를 사용한 TPA 자극을 기초로 하는 기능적 프로파일의 차이를 밝혀주었다.
도 19는 SnpaPath™ 장비 상에서 TAP 자극 후 예시적인 흑색종 세포주 기능적 신호전달 프로파일을 도시한 도면이다. 측정된 단백질 수준은 pAKT, pErk, pGSK3β, pP70S6k, pSTAT3, 및 pEGFR을 포함한다.
도 20은 SnapPath™ 장비 상에서 EGF 자극 후 예시적인 흑색종 세포주 기능적 신호전달 프로파일을 도시한 도면이다. 측정된 단백질 수준은 pAKT, pErk, pGSK3β, pP70S6k, pSTAT3, 및 pEGFR을 포함한다.
도 21은 SnapPath™ 장비 상에서 EGF 부재 하에 U0126으로 억제한 후 예시적인 흑색종 세포주 기능적 신호전달 프로파일을 도시한 도면이다. 측정된 단백질 수준은 pAKT, pErk, pGSK3β, pP70S6k, pSTAT3, 및 pEGFR을 포함한다.
도 22는 SnapPath™ 장비 상에서 EGF 존재 하에 U0126을 사용해 억제한 후 예시적인 흑색종 세포주 기능적 신호전달 프로파일을 도시한 도면이다. 측정된 단백질 수준은 pAKT, pErk, pGSK3β, pP70S6k, pSTAT3, 및 pEGFR를 포함한다.
도 23은 SnapPath™ 장비 상에서 PDGF-β 자극 후 예시적인 흑색종 세포주 기능적 신호전달 프로파일을 도시한 도면이다. 측정된 단백질 수준은 pAKT, pErk, pGSK3β, pP70S6k, pSTAT3, 및 pEGFR을 포함한다.
도 24는 SnapPath™ 장비 상에서 U0126에 의한 MEK 억제 및 PDGF-β의 자극 후 예시적인 세포주 기능적 신호전달 프로파일을 도시한 도면이다. 측정된 단백질 수준은 pAKT, pErk, pGSK3β, pP70S6k, pSTAT3, 및 pEGFR을 포함한다.
도 25는 SnapPath™ 장비 상에서 BRAF 억제제(PLX-4702) 처리 후 흑색종 세포주 SK-MEL-28에서 인산화단백질 억제의 예시적인 동역학을 도시한 도면이다. 측정된 단백질 수준은 pAKT, pErk, pGSK3β, pP70S6k, 및 pSTAT3을 포함한다.
도 26은 SnapPath™ 장비 상에서 BRAF 억제제(PLX-4702)로 처리 후 흑색종 세포주, SK-MEL-28에서 인산화단백질 억제의 예시적인 용량 반응 그래프를 도시한 도면이다. 측정된 단백질 수준은 pAKT, pErk, pGSK3β, pP70S6k, 및 pSTAT3을 포함한다.
도 27은 SnapPath™ 장비 상에서 BRAF 억제제(PLX-4702) 처리 후 흑색종 세포주, RPMI-7951에서 인산화단백질 억제에 대한 예시적인 동역학 그래프를 도시한 도면이다. 측정된 단백질 수준은 pAKT, pErk, pGSK3β, pP70S6k, 및 pSTAT3을 포함한다.
도 28은 SnapPath™ 장비 상에서 BRAF 억제제(PLX-4702) 처리 후 흑색종 세포주, RPMI-7951에서 인산화단백질 억제에 대한 예시적인 용량 반응 그래프를 도시한 도면이다. 측정된 단백질 수준은 pAKT, pErk, pGSK3β, pP70S6k, 및 pSTAT3을 포함한다.
도 29는 SnapPath™ 장비 상에서 BRAF 억제제(PLX-4702) 처리 후 흑색종 세포주, SK-MEL-31에서 인산화단백질 억제에 대한 예시적인 동역학 그래프를 도시한 도면이다. 측정된 단백질 수준은 pAKT, pErk, pGSK3β, pP70S6k, 및 pSTAT3을 포함한다.
도 30은 SnapPath™ 장비 상에서 BRAF 억제제(PLX-4702) 처리 후 흑색종 세포주, SK-MEL-31에서 인산화단백질 억제에 대한 예시적인 용량 반응 그래프를 도시한 도면이다. 측정된 단백질 수준은 pAKT, pErk, pGSK3β, pP70S6k, 및 pSTAT3을 포함한다.
도 31은 SnapPath™ 장비 상에서 BRAF 억제제(PLX-4702) 처리 후 흑색종 세포주, SK-MEL-2에서 인산화단백질 억제에 대한 예시적인 동역학 그래프를 도시한 도면이다. 측정된 단백질 수준은 pAKT, pErk, pGSK3β, pP70S6k, 및 pSTAT3을 포함한다.
도 32는 SnapPath™ 장비 상에서 BRAF 억제제(PLX-4702) 처리 후 흑색종 세포주, SK-MEL-2에서 인산화단백질 억제에 대한 예시적인 용량 반응 그래프를 도시한 도면이다. 측정된 단백질 수준은 pAKT, pErk, pGSK3β, pP70S6k, 및 pSTAT3을 포함한다.
도 33은 SnapPath™ 장비 상에서 EGF 자극 후 예시적인 흑색종 세포주(SK-MEL-28) 기능적 신호전달 프로파일을 도시한 도면이다. 측정된 단백질 수준은 pAKT, pErk, pMEK를 포함한다.
도 34는 SnapPath™ 장비 상에서 EGF 자극과 PLX-4702 및 U0126를 사용한 BRAF 및 ERK 억제 후 예시적인 흑색종 세포주(RPMI-7951) 기능적 신호전달 프로파일을 도시한 도면이다. 측정된 단백질 수준은 pAKT, pErk, pMEK를 포함한다.
도 35는 SnapPath™ 장비 상에서 EGF 자극과 PLX-4702 및 U0126을 사용한 BRAF 및 ERK 억제 후 예시적인 흑색종 세포주(RPMI-7951) 기능적 신호전달 프로파일을 도시한 도면이다. 측정된 단백질 수준은 pAKT, pErk, pMEK 및 pEGFR을 포함한다.
도 36은 SnapPath™ 장비 상에서 PDGF-β 자극과 PLX-4702 및 U0126을 사용한 BRAF 및 ERK 억제 후 예시적인 흑색종 세포주(RPMI-7951) 기능적 신호전달 프로파일을 도시한 도면이다. 측정된 단백질 수준은 pAKT, pErk, pMEK를 포함한다.
본 발명의 조성물, 방법, 및 치료 방법론을 설명하기 전에, 본 발명은 기술된 특정 조성물, 방법, 및 실험 조건에 국한되지 않고, 이러한 조성물, 방법, 및 조건이 다양할 수 있음을 이해한다. 또한, 본 발명의 범주는 첨부된 청구항에 의해서만 제한되므로, 본원에서 사용된 용어는 오직 특정 구체예를 설명하려는 목적이며, 한정하려는 의도가 아닌 것으로 해석한다.
본 명세서 및 첨부된 청구항에서 사용되는 단수형은 달리 명확하게 언급하지 않으면 복수형을 포함한다. 따라서, 예를 들면, "방법"은 1 이상의 방법, 및/또는 본원에 기술된 유형의 단계들을 포함하며 이는 본원을 읽을시 당분야의 숙련가에게는 자명하다.
달리 정의하지 않으면, 본원에 사용된 모든 기술적 과학적 용어는 본 발명이 속한 분야의 숙련가가 통상적으로 이해하는 바와 동일한 의미를 갖는다. 본원에 기술된 것과 유사하거나 또는 균등한 임의의 방법 및 재료가 본원의 실시 또는 시험시 사용될 수 있지만, 여기서는 바람직한 방법 및 재료를 기술하도록 하겠다.
본 발명은 생체외 세포 표면을 수집, 취급 및 처리하기 위한 안전하고, 효과적이며, 정확하고, 정밀하며, 재현가능하고, 값비싸고, 비용 효율적이고, 효과적이며, 신속하고 편리한 방법 및 "카트리지-기반" 시스템을 제공한다. 이러한 방법 및 카트리지는 생체마커 보존성을 유지하도록 처리 동안 샘플의 생존능을 유지할 수 있고, 경우에 따라, 생체외 자극 및/또는 억제를 통해 원래 샘플에 존재하지 않는 인산화단백질 및 핵산 분자 등의 생체마커를 유도할 수 있다. 본 발명은 생검 후 제어된 조건 및 완전한 진단 세포학 실험실 시스템에서 완전하게 통합된 표본 및 정보 관리를 제공하여, 시험 간 가변성을 최소화하고, 생오염 위험성을 최소화하며, 생체마커 발현시 샘플 준비 과정 자체의 영향을 최소화한다.
본 발명의 구체예들은 질환의 표적 치료를 용이하게 하고, 경우에 따라 또한 조직 샘플 타당성 평가 예컨대 세포 계측, 세포 기능 및/또는 다른 연결 분석을 제공한다.
당분야의 숙련가가 이해하게 되는 바와 같이, 본원에 기술된 장치, 시스템, 키트 및 방법은 임상 또는 연구 셋팅에 많은 장점을 제공한다. 예를 들면, 이들을 사용하여 먼 실험실로 표본을 보낼 필요없이 환자 근처에서 신속하게, 생검 처리를 제공할 수 있다. 이들은 또한 비용 효율적인 방식으로 생검 처리를 표준화 및 자동화하는데 사용될 수 있다. 본 발명은 현행 병리학적 처리 보다 세포에 대해 보다 상세한 분자 정보를 제공할 수 있어서, 경우에 따라 신규한 생체외 생체마커를 이용해, 생검(예를 들면, 암 또는 질환 세포)에서 세포의 보다 많은 하위분류가 가능할 수 있다. 종합적으로, 본 발명의 장점은 치료 시설 근처에서 신속한 진단 및 보다 효과적인 환자 특이적 치료법을 후속 생성할 수 있게 한다.
본 발명의 방법은 단독으로 수행하거나 또는 미국 공개 특허 출원 제2009/0162853호의 시스템 및 장치와 함께 수행할 수 있음을 이해한다. 이 문헌을 참조하여 본원에 포함시킨다.
일 측면에서, 본 발명은 피험체에서 질환의 진단 및/또는 예후가 가능한 분자 어세이를 제공한다. 또한, 본 발명의 분자 어세이는 치료 개시 전에 제제에 대한 환자 질환의 감응성 또는 내성을 평가하고 치료 동안 치료 효능을 모니터링할 수 있다. 진단 어세이는 치료를 지정하고 표적 치료로 치로된 환자의 예후를 결정한다.
따라서, 본 발명은 피험체에서 질환의 진단 및/또는 예후 방법을 제공한다. 이 방법은 샘플 내 분자의 기본 수준 또는 상태와 생체외에서 샘플의 일부를 조절자로 자극한 후 분자의 수준 또는 상태 간 차이를 결정하는 단계로서, 여기서 차이는 질환의 존재, 부재 또는 질환을 가질 위험성을 의미하는 수치로서 표시되는 것인 단계를 포함한다.
예시적인 조절자는 제한없이, 물리적, 생물학적, 또는 화학적 조절자를 포함한다. 용어 "조절자(modulator)"는 자극제 및 억제제, 예컨대 소분자(예를 들면, 엘로티닙, 제피티닙 또는 라파타닙), 및 항체(예를 들면, HERCEPTIN®)을 포함한다. 일 구체예에서, 조절자는 표피 성장 인자 수용체(EGFR) 억제제 또는 활성제를 포함한다. 본원에서 사용하는 용어 "EGFR"은 erbB 유전자 패밀리 산물을 의미한다. EGFR이 erbB 유전자 패밀리 유래의 임의 유전자에 의해 코딩되는 임의 erbB 수용체 산물이고, 이들 분자의 형성이 알려진 동종이량체 및 이종이량체일 수 있음을 당분야의 숙련가는 이해할 수 있다. erbB-1 산물이 주요 수용체이지만, 이의 발현은 이전 연구에서 검출되었고, 본원에서 시험한 세포주 및 종양도 다른 erbB 유전자 패밀리 구성원을 발현할 것이라고 믿는 이유가 있다. 마지막으로, 본 발명자가 사용한 EGFR 리간드 또는 리간드의 조합은 거의 모든 기지의 EGFR 수용체 형태에 결합하며, 따라서 본 발명자의 어세이는 이들 단백질에 의해 발휘되는 효과를 측정한다. 다른 구체예에서, 조절자는 1 이상의 조절자 예컨대 1 이상의 EGF, TGF-α, 및 헤레굴린의 조합이다.
따라서, 측정된 정량적 또는 정성적 효과는 유전자, 예컨대 초기 또는 지연 초기 유전자 패밀리 구성원의 발현 수준일 수 있다. 적절한 초기 또는 지연 초기 유전자 패밀리 구성원은 제한없이 FOS, JUN 및 DUSP 1-28을 포함한다.
본원에서 사용되는 용어 "질환"은 다양한 원인, 예컨대 감염, 유전자 결함 또는 환경 스트레스로 인한 피험체의 일부분, 장기, 또는 전신의 임의 병적 상태를 의미하고, 확인할 수 있는 증상 또는 징후 군으로 특징된다. 예시적인 질환은 제한없이, 뇌졸중, 심혈관 질환, 만성 폐쇄성 폐질환, 심근경색, 울혈성 심부전, 심근증, 심근염, 허혈성 심질환, 관상 동맥 질환, 심장성 쇼크, 혈관성 쇼크, 폐고혈압, 폐부종(심장성 폐부종 포함), 암, 병원체 매개 질환, 흉막 삼출, 류마티스성 관절염, 당뇨 망막병증, 망막 색소변성증, 및 당뇨 망막병증 및 미숙아 망막병증을 포함한 망막병증, 염증성 질환, 재협착증, 부종(병적 상태 예컨대 암과 관련된 부종 및 의료적 중재 예컨대 화학요법에 의해 유도된 부종 포함), 천식, 급성 또는 성인 호흡 곤란 증후군(ARDS), 루푸스, 혈관 누출, 이식(예컨대 장기 이식, 급성 이식 또는 이종이식 또는 동종이식(예컨대 화상 치료에 이용되는 것)) 거부; 허혈성 또는 재관류 손상 예컨대 장기 이식 동안 발생된 허혈성 또는 재관류 손상으로부터의 보호, 이식 내성 유도; 혈관성형술 후 허혈성 또는 재관류 손상; 관절염(예컨대 류마티스성 관절염, 건선성 관절염 또는 골관절염); 다발성 경화증; 궤양성 대장염 및 크론병을 포함한, 염증성 장 질환; 루푸스(전신 홍반성 루푸스); 이식편 대 숙주 질환; 접촉성 과민증, 지연형 과민증, 및 글루텐-민감성 장질환(셀리악병)을 포함한, T-세포 매개 과민성 질환; 제1형 당뇨병; 건선; 접촉성 피부염(옻나무 피부염 포함); 하시모토 갑상선염; 쇼그렌 증후군; 자가면역성 갑상선 기능 항진증, 예컨대 그레이브스 병; 애디슨병(부신의 자가면역 질환); 자가면역성 다선 질환(자가면역성 다선 증후군이라고도 함); 자가면역성 탈모증; 악성 빈혈; 백반증; 자가면역성 뇌하수체 기능저하증; 길랑-바레 증후군; 다른 자가면역 질환; 키나아제 예컨대 Src-패밀리 키나아제가 활성화 또는 과발현된 암 예컨대 결장 암종 및 흉선종, 또는 키나아제 활성이 종양 성장 또는 생존을 촉진시키는 암을 포함한, 암; 사구체신염, 혈청병; 두드러기; 알레르기성 질환 예컨대 호흡기 알레르기(천식, 고초열, 알레르기 비염) 또는 피부 알레르기; 균상 식육종; 급성 염증 반응(예컨대 급성 또는 성인 호흡 곤란 증후군 및 허혈/재관류 손상); 피부근염; 원형 탈모증; 만성 광선 피부염; 습진; 베체트병: 수장족저 농포증; 괴저성 농피증; 세자리 증후군; 아토피 피부염; 전신 경화증; 반상 경피증; 말초 사지 허혈증 및 허혈성 사지 질환; 골질환 예컨대 골다공증, 골연화증, 부갑상선 기능항진증, 파제트병, 및 신성 골이영양증; 화학요법 또는 면역조절자 예컨대 IL-2에 의해 유도된 혈관 누출 증후군을 포함한, 혈관 누출 증후군; 척수 및 뇌 손상 또는 외상; 녹내장; 황반 변성을 포함한, 망막 질환; 유리체망막 질환; 췌장염; 혈관염, 가와사키병, 폐색성 혈전혈관염, 베게너 육아종증, 및 베체트병을 포함한, 맥관염; 경피증; 자간전증; 탈라세미아; 카포시 육종; 및 폰 히펠 린다우 질환을 포함한다.
일 구체예에서, 질환은 암이다. 예시적인 암은 제한없이, 직결장암, 식도암, 위암, 폐암, 전립선암, 자궁암, 유방암, 피부암, 내분비암, 비뇨기암, 췌장암, 난소암, 자궁경부암, 두경부암, 간암, 골암, 담관암, 소장암, 조혈암, 질암, 고환암, 항문암, 신장암, 뇌암, 안암, 백혈병, 림프종, 연조직, 흑색종, 및 이의 전이를 포함한다.
다른 구체예에서, 질환은 병원체 매개 질환이다. 예시적인 병원체는 제한없이, 박테리아, 진균, 바이러스, 스피로헤타, 및 기생충을 포함한다. 예시적인 바이러스는 제한없이, 헤르페스 심플렉스 바이러스1(HSV1), 헤르페스 심플렉스 바이러스2(HSV2), 호흡기 세포융합 바이러스, 홍역 바이러스(MV), 인간 사이토메갈로바이러스(HCMV), 백시니아 바이러스, 제1형 인간 면역결핍 바이러스(HIV-1), 및 C형 간염 바이러스(HCV)를 포함한다.
본원에서 사용하는 용어 "샘플" 및 "생물학적 샘플"은 본 발명에 의해 제공되는 방법에 적합한 임의의 샘플을 의미한다. 본원의 방법에서 사용되는 세포 샘플은 피험체 유래의 체액 또는 조직 샘플이거나, 또는 생검 절차(예를 들면, 침 생검) 또는 외과적 시술로 얻은 조직에서 얻을 수 있다. 따라서, 예시적인 샘플은 제한없이 조직 샘플, 냉동 조직 샘플, 생검 표본, 외과적 표본, 세포학적 표본, 세포주, 이종이식편, 종양, 세침 흡인, 전혈, 골수, 뇌척수액, 복수, 흉수, 림프액, 혈청, 혈장, 양수, 점액, 혈장, 소변, 카일, 대변, 가래, 땀, 눈물, 정액, 수유액, 타액, 및 임의의 이의 조합을 포함한다. 일정 구체예에서, 샘플은 혈액 분획 샘플 예컨대 말초 혈액 림프구(PBL) 분획일 수 있다. 전혈로부터 PBL을 단리하는 방법은 당분야에서 공지이다. 또한, 당분야에서 알려진 방법을 사용해, 목적 조직, 예컨대 난소, 유방 등의 조직으로부터 소량의 순환 세포를 농축하고 혈액 샘플을 사용하는 것이 가능하다.
세침 흡인(FNA)은 연속 방식으로 약동학적 종결점을 평가하기에 충분한 양으로 종양 재료를 얻을 수 있는 강건하고 안전한 방법으로 검증되었다. 또한, 이 방법은 시험관 내 조건에서 재현하고 생체외 분자 감응성 및 내성 어세이를 개발하기 위해 조직을 구하는데 효과적으로 사용될 수 있다는 예비 증거가 제공되었다. 이러한 접근법은 고전적으로 상당한 관심을 끌었고 수많은 이들 연구의 결과 및 궁극적인 중요성이 최근 리뷰의 주제였다. 대부분의 연구들은 생존 종양 조직 샘플 유래에서 얻은 세포가 시험관 내 조건 하에 선별된 치료제에 노출시 반응을 보이는지 여부를 분석하였다. 따라서, 일 구체예에서, 어세이는 임의 병변의 세침 흡인을 기초로 하고 단백질 및/또는 핵산 분석을 위해 흡인한 재료를 처리한다. 사용된 특정 약학제에 의존적으로, 어세이는 치료에 대한 병변의 감응성 결정, 특정 경로 차단 효율, 및 분자 수준에서 치료 효과의 모니터링을 가능하게 한다. 이 어세이는 최소의 질병률 및 불편함으로 수행될 수 있고, 약물 감응성 평가, 투약 계획, 치료 효과 측정, 및 예측을 위해 사용될 수 있다.
SnapPath™ 생체외 생체마커 플랫폼: 세침 흡인 생검(FNAB)은 미국에서 광범위하게 사용되는 인간 종양을 채집하기 위한 최소 침윤성 방법이다. 역사적으로 FNAB 샘플은 현미경 시험에 적합한 재료를 제공하였지만, 성공적인 표적 암 약물의 개발 및 사용은 이들 임상 샘플로부터 유추된 생체마커 정보를 요구하게 된다.
생체외 생체마커가 환자 옆에서 수동적 생 조직 조작법을 사용해 다양한 임상 시도에서 성공적으로 사용되었다. 생체외 시험은 자동화된, 신속한 처리 장치, 예컨대 SnapPath™가 존재하지 않으면 임상적으로 실현가능하지 않다. 개별 환자에 대한 가장 효과적인 암 치료법을 결정하기 위해 신규한 생체외 생체마커를 사용해 생존 종양 세포를 정보화하는 능력은 SnapPath™ 생체마커 플랫폼의 가능성이다.
SnapPath™ 벤치탑 유닛은 고유하게 디자인된 삽입형 카트리지 내에서, 생 종양 생검 샘플을 처리 및 조작하기 위한 자동 유체 기술을 이용하게 된다. SnapPath™ 시스템에서, 방사선 전문의는 바늘을 환자로부터 제거한 직후 SnapPath™ 카트리지로 (FNA) 생검 샘플을 두게된다. 이어서 카트리지는 유세포측정법에 의해 처리되는 림프종 샘플에 필요한 것과 유사한 과정으로, SnapPath™ 플랫폼이 위치되는 병변에 신속하게 전달된다.
SnapPath™ 생체마커 플랫폼은 국립 암 센터에서 2.3백만 달러의 신속 지원 SBIR 계약으로 개발되었다. NCI 계약분에서, 기관은 회사의 SnapPath™ 기술이 "전체적으로 새로운 진단 영역을 생성"하고 "신호 전달 경로, 분자 약물 표적 및 생체마커에 대한 정확한 정보를 기초로 고형 종양의 분자 요법을 개인화"할 수 있는 것을 포함하여, "종양의 분자 프로파일을 보존하는 생검 장비 및 장치"에 관심있는 것으로 표시한 NCI의 계약 발표에 "매우 호응되는" "혁신적인" FNA 생검 접근법 및 장치임을 진술하였다. NCI는 또한 최근에 생체외 진단 및 생체외 조직-분석에 집중된 기술이 NCI의 SBIR II기 브릿지 어워드 프로그램에 대한 "우선권"임을 진술하였다.
본원에서 사용하는 용어 "피험체"는 대상 방법이 수행되는 임의의 환자 또는 개인을 의미한다. 대체로, 당분야에서 이해하는 바와 같이, 피험체는 인간이지만, 피험체는 동물일 수 있다. 따라서, 포유동물 예컨대 설치류(마우스, 래트, 햄스터 및 기니 피그 포함), 고양이, 개, 토끼, 소, 말, 염소, 양, 돼지 등을 포함한 가축, 및 영장류(원숭이, 침팬지, 오랑우탄 및 고릴라 포함)을 포함하는 다른 동물들이 피험체의 정의에 포함된다. 또한, 용어 "피험체"는 예를 들면 치료제의 효능을 평가하기 위해 본 발명의 방법이 시험관 내에서 수행되는, 세포의 배양물일 수 있다.
본원에서 사용되는 용어 "분자" 또는 "생분자"는 생존 유기체 내 임의 유기 분자를 의미한다. 예시적인 생분자는 제한없이 펩티드, 지질, 핵산, 대사산물, 및 탄수화물을 포함한다. 일 구체예에서, 생분자는 펩티드, 예컨대 단백질, 또는 핵산 분자이다. 용어 "폴리펩티드", "펩티드" 및 "단백질"은 펩티드 결합 또는 변형된 펩티드 결합, 즉 펩티드 등배전자체에 의해 상호 연결된 2 이상의 아미노산 잔기를 의미하는 것으로 본원에서 상호교환적으로 사용된다. 용어는 1 이상의 아미노산 잔기가 상응하는 천연 발생 아미노산의 인공 화학 모방체인 아미노산 중합체와, 변형 잔기를 함유하는, 천연 발생 아미노산 중합체, 및 비천연 발생 아미노산 중합체에 적용된다.
용어 "핵산 분자"는 포스포디에스테르 결합에 의해 함께 연결된 리보뉴클레오티드 또는 데옥시리보뉴클레오티드의 서열을 의미하는 것으로 광범위하게 본원에서 사용된다. 이와 같이, 용어 "핵산 분자"는 단일 가닥 또는 이중 가닥, 및 DNA/RNA 하이브리드일 수 있는, DNA 및 RNA를 포함하는 것을 의미한다. 또한, 본원에서 사용하는 용어 "핵산 분자"는 천연 발생 핵산 분자를 포함하는데, 이는 예를 들면 화학 합성법에 의해, 또는 효소 방법 예컨대 중합효소 연쇄 반응(PCR)법에 의해 제조할 수 있는 합성 분자와 특정 대상 유전자, 세포로부터 단리할 수 있고, 다양한 구체예에서, 포스포디에스테르 이외의 골격 결합 또는 뉴클레오티드 유사체를 함유할 수 있다.
본원에서 사용되는 용어 "EGFR 조절자"는 EGFR 활성 또는 EGFr 신호 전달 경로를 직접적으로 또는 간접적으로 조정하는 생물학적 분자 또는 소분자인 화합물 또는 약물을 의미한다. 본원에서 사용되는 화합물 또는 약물은 소분자와 생물학적 분자 둘 모두를 포함하고자 한다. 직접 또는 간접 조정은 EGFR 활성 또는 EGFR 신호 전달 경로의 활성화 또는 억제를 포함한다. 억제는 예를 들면, EGF를 포함하여 EGFR 리간드에 EGFR의 결합 억제를 의미한다. 또한, 억제는 EGFR의 키나아제 활성 억제를 의미한다.
EGFR 조절자는 예를 들면 EGFR 특이적 리간드, 소분자 EGFr 억제제, 및 EGFR 단일클론 항체를 포함한다. 일 측면에서, EGFr 조절자는 EGFR 활성을 억제하고/하거나 EGFr 신호 전달 경로를 억제한다. 다른 측면에서, EGFR 조절자는 EGFR 활성을 억제하고/하거나 EGFR 신호 전달 경로를 억제하는 EGFR 항체이다.
EGFR 조절자는 생물학적 분자 또는 소분자를 포함한다. 생물학적 분자는 모든 지질 및 분자량이 450이 넘는 모든 지질 및 단당류, 아미노산, 뉴클레오티드의 중합체를 포함한다. 따라서, 생물학적 분자는 예를 들면, 올리고당류, 다당류, 올리고펩티드, 폴리펩티드, 펩티드, 단백질, 올리고뉴클레오티드, 및 폴리뉴클레오티드를 포함한다. 올리고뉴클레오티드 및 폴리뉴클레오티드는 예를 들면 DNA 및 RNA를 포함한다. 생물학적 분자는 상기 기술된 임의 분자의 유도체 또는 조합을 더 포함한다. 예를 들면, 생물학적 분자의 유도체는 지질 및 올리고펩티드, 폴리펩티드, 펩티드, 및 단백질의 당화 유도체를 포함한다.
상기 기술된 생물학적 분자 이외에도, 본 발명에 유용한 EGFR 조절자는 또한 소분자일 수 있다. 생물학적 분자가 아닌 임의의 분자가 소분자로 본원에서 고려될 수 있다. 소분자의 일부 예로는 유기 화합물, 유기금속 화합물, 유기 및 유기금속 화합물의 염, 당류, 아미노산, 및 뉴클레오티드가 포함된다. 소분자는 그 분자량이 450을 넘지 않는 것을 제외하고, 생물학적 분자로 고려될 수 있는 분자를 더 포함한다. 따라서, 소분자는 분자량이 450 또는 그 이하인 지질, 올리고당류, 올리고펩티드, 및 올리고뉴클레오티드 및 그들의 유도체일 수 있다.
소분자는 단지 소형 분자라고 불리는데 대체로 이들 분자량이 450 보다 작기 때문임을 주목한다. 소분자는 천연에서 발견되는 화합물 뿐만 아니라 합성 화합물도 포함한다. 일 구체예에서, EGFR 조절자는 EGFR을 발현하는 종양 세포의 성장을 억제하는 소분자이다. 다른 구체예에서, EGFR 조절자는 EGFR을 발현하는 난치성 종양 세포의 성장을 억제하는 소분자이다. 수많은 소분자가 EGFR을 억제하는데 유용하다고 기술되어 왔고 당분야에 잘 알려져 있다.
본 발명은 또한 특수 마이크로어레이, 예를 들면 1 이상의 자극, 예를 들면 EGFR 조절자에 대한 감응성 또는 내성과 상관있는 발현 프로파일을 보이는, 1 이상의 생체마커를 포함하는, 올리고뉴클레오티드 마이크로어레이 또는 cDNA 마이크로어레이를 포함한다. 이러한 마이크로어레이는 종양 생검 유래 시험 세포 내 생체마커의 발현 수준을 평가하고, 이들 시험 세포가 자극, 예를 들면 EGFR 조절자에 대해 내성인지 또는 감응성인지 여부를 결정하기 위한 시험관내 어세이에 적용될 수 있다. 피험체 유래의 세포 또는 생 조직 샘플은 단리되어 1 이상의 자극, 예를 들면 EGFR 조절자에 노출될 수 있다. 특수 마이크로어레이 중 1 이상에 처리 및 미처리 세포 둘 모두에서 단리한 핵산을 도포한 후, 시험 세포의 유전자 발현 패턴을 결정하고 마이크로어레이 상에 생체마커 세트를 생성하는데 사용된 세포의 대조군 패널 유래 생체마커 패턴과 비교한다. 시험을 거친 세포로부터 얻은 유전자 발현 패턴을 기초로, 세포가 유전자 발현의 내성 또는 감응성 프로파일을 보이는지 결정할 수 있다.
본 발명은 또한 환자가 1 이상의 자극, 예를 들면 EGFR 조절자를 포함하는 치료에 감응성 또는 내성인지 여부를 결정하거나 또는 예측하기 위한 키트를 포함한다. 환자는 암 또는 종양 예컨대 유방암 또는 종양을 가질 수 있다. 이러한 키트는 환자의 종양 또는 암이 소정 치료 또는 요법에 내성이거나 또는 감응성인지를 결정하거나 또는 예측하기 위해, 환자의 암 샘플을 시험하는데 사용하기 위한 임상 셋팅에 유용하다. 키트는 자극, 예를 들면 EGFR 조절자, 특히 EGFR 억제제에 대한 내성 및 감응성과 상관있는 생체마커를 포함하는, 1 이상의 마이크로어레이, 예를 들면 올리고뉴클레오티드 마이크로어레이 또는 cDNA 마이크로어레이를 포함하는 적절한 용기; 환자 유래의 암 샘플 또는 세포를 검사하는데 사용하기 위한 1 이상의 자극, 예를 들면 EGFR 조절자; 및 사용 설명서를 포함한다. 또한, 본 발명에서 고려되는 키트는 예를 들면,당분야에서 실시되는 다른 기술 및 시스템, 예컨대 1 이상의 생체 마커를 기초로 디자인된 프라이머를 사용하는 RT-PCR 어세이, 면역어세이, 예컨대 효소 결합 면역흡착 어세이(ELISA), 면역블랏팅, 예를 들면 웨스턴 블랏, 또는 인시츄 혼성화법을 사용해, mRNA 또는 단백질 수준에서 본 발명의 생체마커의 발현을 모니터링하기 위한 시약 또는 재료를 더 포함할 수 있다.
일 구체예에서, 단백질은 번역후 변형 단백질이고, 여기서 이 단백질은 인산화, 아세틸화, 아미드화, 메틸화, 니트로실화, 지방산 부가, 지질 부가, 글리코실화, 및 유비퀴틴화 중 1 이상에 의해 변형된다.
다른 구체예에서, 이 방법은 샘플을 1 이상의 치료제 또는 이의 조합에 노출시키는 단계를 더 포함한다. 고형 종양 또는 다른 암 용도를 위해, 치료제는 표적화 약학제 예컨대 항종양 단일클론 항체, 예를 들면, 트라스트주맙(Herceptin®), 세툭시맙(Erbitux®), 베바시주맙(Avastin®) 및 리툭시맙(Rituxan® 및/또는 Mabthera®), 및 소분자 억제제, 예를 들면 제피티닙(Iressa®), 또는 엘로티닙(Tarceva®) 또는 세포독성 화학요법제를 포함할 수 있다.
예시적인 화학요법제는 또한 제한없이 항대사산물, 예컨대 메토트렉세이트, DNA 가교결합제, 예컨대 시스플라틴/카르보플라틴; 알킬화제, 예컨대 칸부실; 토포이소머라아제 I 억제제 예컨대 닥티노미신; 마이크로튜블 억제제 예컨대 탁솔(파클리탁솔) 등을 포함한다. 다른 화학요법제는 예를 들면, 빈카 알칼로이드, 미토마이신 유형 항생제, 블레오마이신 유형 항생제, 항엽산제, 콜키신, 데메콜린, 에토포시드, 탁산, 안트라사이클린 항생제, 독소루비신, 다우노루비신, 카르미노마이신, 에피루비신, 이다루비신, 미톡산트론, 4-디메톡시-다우노마이신, 11-데옥시다우노루비신, 13-데옥시다우노루비신, 아드리아마이신-14-벤조에이트, 아드리아마이신-14-옥타노에이트, 아드리아마이신-14-나프탈렌아세테이트, 암사크린, 카르무스틴, 시클로포스파미드, 시타라빈, 에토포시드, 로바스타틴, 멜팔란, 토페테칸, 옥살라플라틴, 클로람부실, 메토트렉세이트, 로무스틴, 티오구아닌, 아스파라기나아제, 빈블라스틴, 빈데신, 타목시펜, 또는 메클로레타민을 포함한다. 제한없에, 치료 항체는 HER2 단백질에 대한 항체, 예컨대 트라스트주맙; 성장 인자 또는 성장 인자 수용체에 대한 항체, 예컨대 혈관 내피세포 성장 인자를 표적으로 하는 베바시주맙, 및 표피 성장 인자를 표적으로 하는 OSI-774; 인테그린 수용체를 표적화하는 항체, 예컨대 비탁신(MEDI-522라고도 함) 등을 포함한다. 본 발명의 조성물 및 방법에 사용하기 적합한 항암제 부류에는 제한없이 1) 마이크로튜블 억제제(예를 들면, 빈크리스틴, 빈블라스틴, 및 빈데신 등), 마이크로튜블 안정화제(예를 들면 파클리탁셀[탁솔], 및 도세탁셀, 탁소테르 등) 및 토포이소머라아제 억제제, 예컨대 에피포도필로톡신(예를 들면, 에토포시드 [VP-16] 및 테니포시드 [VM-26] 등), 및 토포이소머라아제 I을 표적으로 하는 제제(예를 들면, 캄포테신 및 이시리노테칸 [CPT-11] 등)을 포함한 크로마틴 기능 억제제를 포함하는, 알칼로이드; 2) 질소 머스타드(예를 들면, 메클로레타민, 클로람부실, 시클로포스파미드, 이포스파미드, 및 부설판[밀레란] 등), 니트로소우레아(예를 들면, 카르무스틴, 로무스틴, 및 세무스틴 등),을 포함하는, 공유 DNA-결합제[알킬화제], 및 다른 알킬화제(예를 들면, 다카르바진, 히드록시메틸멜라민, 티오페타, 및 미토사이신 등); 3) 핵산 억제제(예를 들면, 닥티노마이신[악티노마이신 D] 등), 안트라사이클린(예를 들면, 다우노루비신 [다우노마이신, 및 세루비딘], 독소루비신[아드리아마이신], 및 이다루비신[이다마이신] 등), 안트라세네디온(예를 들면, 안트라사이클린 유사체, 예컨대 [미톡산트론] 등), 블레오마이신(블레녹산) 등, 및 플리카마이신(미트라마이신) 등을 포함한, 비공유 DNA-결합제[항종양 항생제]; 4) 항엽산제(예를 들면, 메토트렉세이트, 폴렉스, 및 메세이트 등), 퓨린 항대사산물(예를 들면, 6-머캅토퓨린 [6-MP, 퓨린톨], 6-티오구아닌[6-TG], 아자티오프린, 아시클로비어, 간시클로비어, 클로로데옥시아데노신, 2-클로로데옥시아데노신[CdA], 및 2'-데옥시코포르마이신[펜토스타틴] 등), 피리미딘 길항제(예를 들면, 플루오로피리미딘 [예를 들면, 5-플루오로우라실(아드루실), 5-플루오로데옥시유리딘(FdUrd)(플록스우리딘)] 등), 및 시토신 아라비노시드(예를 들면, 시토사르[아라-C] 및 플루다라빈 등)을 포함한, 항대사산물; 5) L-아스파라기나아제를 포함한, 효소; 6) 글로코코르티코이드, 예컨대 항에스트로겐제(예를 들면, 나목시펜 등), 비스테로이드 항안드로겐제(예를 들면, 플루타미드 등), 및 아로마타아제 억제제(예를 들면, 아나스트로졸[아리미덱스] 등)을 포함한, 호르몬; 7) 플래티늄 화합물(예를 들면, 시스플라틴 및 카르보플라틴 등); 8) 항암제, 톡신, 및/또는 방사성핵종 등과 접합된 단일클론 항체; 9) 생물학적 반응 변형제(예를 들면, 인터페론[예를 들면, IFN-α 등] 및 인터루킨[예를 들면, IL-2 등]); 10) 입양 면역요법; 11) 조혈 성장 인자; 12) 종양 세포 분화 유도제(예를 들면, all-trans-레틴산 등); 13) 유전자 요법 기술; 14) 안티센스 요법 기술; 15) 종양 백신; 16) 종양 전이에 대한 요법(예를 들면, 바티미스타트 등); 및 17) 혈관생성 억제제 억제제를 포함한다. 따라서, 일 구체예에서, 치료법은 파클리탁셀과 병용하여 시스플라틴을 투여하는 것이다.
다른 측면에서, 본 발명은 제제 또는 제제의 조합의 효능을 예측하는 방법을 제공한다. 이 방법은 샘플 내 분자의 기본 수준 또는 상태와 생체외에서 조절자로 샘플의 일부를 자극한 후 분자의 수준 또는 상태 간 차이를 결정하는 단계로서, 여기서 수치로 표시되는 분자의 기본 수준 또는 상태는 제제의 양성 또는 음성 효능을 의미하는 것인 단계를 포함한다. 일 구체예에서, 제제는 샘플 내에서 분자와 직접 상호작용한다. 다른 구체예에서, 효능은 대사 경로, 복제 경로, 세포 신호전달 경로, 종양형성 신호전달 경로, 아폽토시스 경로, 및 전혈관형성 경로로 이루어진 군에서 선택된 세포 경로의 활성화 또는 억제이다.
다른 측면에서, 본 발명은 분자에 대한 효능을 위한 시험 제제를 스크리닝하는 방법을 제공한다. 따라서, 시험 제제의 존재 또는 부재의 효능은 또한 생체외 생체마커, 예를 들면 번역후 변형 단백질, 이온, 또는 효소를 검출하여 결정할 수 있다. 이 방법은 생체외에서 시험 제제와 분자 또는 분자들을 함유하는 샘플을 접촉시키는 단계, 이어서 샘플 내 분자의 기본 수준 또는 상태와 생체외에서 조절자로 샘플의 일부를 자극한 후 분자의 수준 또는 상태 간 차이를 결정하는 단계로서, 여기서 시험 제제와의 접촉 전 및 후 분자의 기본 수준 또는 상태 간 차이는 분자에 대한 효능을 나타내는 것인 단계를 포함한다.
적절한 시험 제제는 제한없이 다음 중 1 이상을 포함한다: 소분자 화학제, 화학요법제, 호르몬,단백질, 펩티드, 펩티드모방체 단백질, 항체, 핵산, RNAi 분자, 및 안티센스 분자. 일 구체예에서, 시험 제제의 투여는 분산 또는 분포 세포의 표적 생체외 생체마커 또는 생분자에 대한 정량 또는 정성적 효과를 측정하여 후속될 수 있다.
다른 구체예에서, 시험 제제가 1 이상의 마커의 발현에 영향을 주는지 여부를 결정할 수 있는데, 여기서 이러한 발현의 존재, 부재, 또는 상대적 발현도는 선택된 약학제에 대한 세포의 감수성을 의미한다. 이들 마커는 생체외 생체마커 예컨대 mRNA, 마이크로RNA, cDNA, 단백질, 인산화단백질, 단백질의 번역후 변형, 히스톤 또는 DNA 패키지의 변형에 대한 광범위 어레이를 포함할 수 있다. 예를 들면, 마커는 약학제에 대한 감수성과 연관된 초기 반응 유전자(예를 들면, FOS 또는 JUN)에 대한 mRNA 또는 cDNA일 수 있다. 시험 시약의 존재 하에서 마커 조합의 발현 존재, 부재, 또는 상대적 발현도는 선택된 시험 시약, 예컨대 약제에 대한 세포의 감수성을 의미할 수 있다.
일정 분석 방법을 위해, 시험 제제가 검출가능 제제일 수 있다. 검출가능한 제제는 개별적으로 사용되거나 또는 다른 화합물에 접합 또는 아니면 연결될 수 있다(예를 들면, 항체에 접합된 검출가능 제제). 적절한 검출가능 제제는 제한없이, 효소, 형광발광재, 발광재, 생물발광재, 방사능재, 포지트론 발광 토포그래피를 이용한 포지트론 발광 금속, 또는 비방사능 상자성 금속 이온을 포함한다.
질환이 확정되고 치료 프로토콜이 개시되면, 본 발명의 방법은 피험체에서 질환과 관련된 증상의 수준 또는 강도가 정상 피험체에서 관찰되는 것과 비슷해지기 시작하는지 여부를 평가하기 위해 규칙적으로 반복될 수 있다. 연속적인 어세이로 얻은 결과를 사용해 수일 내지 수 개월 기간 동안 치료 효능을 보여줄 수 있다. 따라서, 본 발명은 또한 피험체 치료 과정을 모니터링하는 방법을 제공한다. 이 방법은 샘플 내 분자의 기본 수준 또는 상태와 경우에 따라 치료 과정 전, 그와 동시에 또는 이후에, 생체외에서 조절자로 샘플의 일부를 자극한 후 분자의 수준 또는 상태 간 차이를 결정하는 단계로서, 여기서 수치로 표시되는 분자의 기본 수준 또는 상태에서의 차이는 양성 또는 음성 치료를 의미하는 것인 단계를 포함한다. 따라서, 양성 치료는 피험체가 치료 과정에 대한 반응자임을 의미한다. 유사하게, 음성 치료는 피험체가 치료 과정에 내성을 갖는 것을 의미한다.
일 구체예에서, 이 방법은 치료 전 및 치료 동안 질환과 관련된 징후 및 증상의 정도를 비교하는 단계를 더 포함하고, 여기서 질환의 증상 및 질환의 경감은 치료 효능을 의미한다. 따라서, 당분야의 숙련가는 필요에 따라 치료 접근법을 인식하고 조절할 수 있다.
본원에 기술된 방법은 본원에 참조하여 포함시키는 미국 공개 특허 출원 제2009/0162853호에 기술된 카트리지 없이 또는 그와 함께 수행될 수 있다. 본원의 방법 및 장치의 장점은 시험 제제가 치료 지점에서 부가되고/되거나 카트리지의 특수웰에 사전로딩될 수 있다는 것이다. 이는 생존 세포를 사용해, 경우에 따라 치료 지점 근처에서 생체외 생체마커의 시험을 가능케한다. 이들 방법 및 장치는 신규 예측 생체마커의 개발이 용이하도록 생체외에서 샘플을 조작하고, 특정 약학제에 대한 세포 감응성을 모니터링 및 결정하는데 특정 시험 제제를 사용할 수 있고, 다른 용도는 당분야의 숙련가에게 자명하다.
예를 들면, 환자 유래의 고형 종양 샘플을 탈응집, 분배하여 치료 지점에서 현재 이용가능한 암 치료 패널에 대해 시험할 수 있다. 샘플을 이어 안정화 및/또는 필요하면 고정시키고 분석할 수 있다. 각 시험 제제의 결과에 따라서, 전문의는 치료 지점에서 또는 그 근처에서 개별 환자에게 어떠한 치료가 가장 효과적인지를 신속하게 결정할 수 있다. 이러한 개인화된 의약은 다양한 혜택을 제공하는데, 특히 신속하고, 비용 효율적인 방식으로 표적화된 암 치료제 및 치료법의 사용을 제공한다.
본 발명의 구체예들은 표적 생체외 생체마커 또는 생분자에 대해 측정가능한 정량적 또는 정성적 효과를 생성하도록 1 이상의 제제를 투여하여 분포된 세포(예를 들면, 암 세포)를 분석하는 것에 대한 것이다. 정량적 또는 정성적 효과는 세포 경로의 활성화 또는 억제일 수 있다. 예시적인 세포 경로는 제한없이 대사 경로, 복제 경로, 세포 신호전달 경로, 종양형성 신호전달 경로, 아폽토시스 경로, 및 전혈관형성 경로를 포함한다. 예를 들면, 정량적 또는 정성적 효능은 G-단백질 결합된 수용체 또는 수용체 티로신 키나아제, 예컨대 표피 성장 인자 수용체(EGFR) 및 하류 경로에 대한 효현제 또는 길항제 효능의 측정치일 수 있다.
다양한 구체예에서, 세포 및/또는 분자는 어레이, 효소 결합 면역흡착 어세이(ELISA), 멀티플렉스, 바이오플렉스, 루미넥스, 질량 분석법, 유세포측정법, 노던 블랏, 서던 블랏, 웨스턴 블랏, 및 방사성면역어세이(RIA)에서 선택된 1 이상의 방법을 사용해 분석한다. 다른 구체예에서, 세포 및/또는 분자는 핵산을 분석하기 위한 당분야에 공지된 임의 장치를 사용해 분석한다. 다른 구체예에서, 피험체 유래 샘플 내 분자의 기본 수준 또는 상태와 생체외에서 조절자로 샘플의 일부를 자극한 후 분자의 수준 또는 상태 간 차이는 컴퓨터를 사용해 결정된다.
다른 측면에서, 본 발명은 치료제 또는 치료법에 대한 반응도를 기초로 환자를 계층화하는 방법을 제공한다. 이 방법은 피험체 유래의 샘플 내 분자의 기본 수준 또는 상태와 생체외에서 조절자로 샘플의 일부를 자극한 후 분자의 수준 또는 상태 간 차이를 결정하는 단계로서, 여기서 수치로 표시되는 분자의 기본 수준 또는 상태에서의 차이는 치료제 또는 치료법에 대한 음성 또는 양성 반응을 의미한다. 따라서, 양성 반응은 피험체가 치료 과정에 대한 반응자임을 의미한다. 유사하게, 음성 반응은 피험체가 치료 과정에 대한 내성을 가짐을 의미한다.
본원에 기술된 바와 같이, 본 발명을 사용해 처리된 세포는 이들에 대해 수행되는 광범위한 세포 분석 어레이를 허용하는 다양한 방식으로 준비 및 안정화될 수 있다. 예를 들면, 세포는 핵산 분석, 단백질 분석을 위해 준비될 수 있고/있거나 생 세포 프로브를 사용해 분석될 수 있다.
핵산 분석을 위해, 안정화제 예컨대 RNAlater®, RNA Protect Cell Reagent®(둘 모두 Qiagen에서 판매), 또는 에탄올을 세포에 부가할 수 있다. 안정화된 세포를 이어서 경우에 따라 용균시키거나 또는 아니면 목적 핵산을 추출할 수 있다. 추출하고 정제한 핵산을 이어서 예를 들면 PCR 방법을 사용해 분석할 수 있다.
일부 구체예에서, 본원에 기술된 방법은 추가 분석을 위해 핵산 분자를 산출한다. 이들 샘플에 대해 분산 및 선택적인 농축 후, 핵산을 안정화 또는 추출(경우에 따름)하여 고품질 및 양의 핵산 분자를 산출할 수 있다. 이는 예를 들면 시험 제제에 노출 후 목적 세포를 용균시키고 이어서 역전사효소 및 DNA 프라이머를 사용해 cDNA를 얻어 수행될 수 있다. DNA 프라이머는 폴리A, 예를 들면 올리고(dT)12-18에 상보적인 비특이적 프라이머 또는 목적 mRNA 전사체에 상보적인 특이적 프라이머를 포함할 수 있다. 당분야의 숙련가가 이해하듯이, 세포는 다양한 방바ㅓㅂ, 예컨대 화학적 또는 기계적 수단을 사용해 용균시킬 수 있다.
경우에 따라, 세포는 예를 들면 cDNA를 얻기 위해 역전사효소 및 DNA 프라이머를 사용하고, 하류 분자 분석을 위해 RNA, DAN 및 단백질을 준비하여, 생체마커 정보를 검출 및/또는 보존하기 위해 시약으로 안정화시킬 수 있다.
단백질 또는 핵산 분석을 위해, 전체 세포 또는 용균 세포를 사용할 수 있다. 온전한 전체 세포를 고정하고 중합체로 안정화시켜, 샘플을 단리된 챔버, 예를 들면 유리 슬라이드에 부착시킨다. 이들 샘플에 대해 예를 들면, 면역조직화학(IHC) 분석 등의 분석을 수행할 수 있다. 용균되거나 아니면 파괴된 세포를 예컨대 웨스턴 블랏 등의 어세이에서 사용할 수 있고 안정화나 고정을 필요치 않는다.
병리학자에 의한 형태적 리뷰용 슬라이드 준비 및 IHC에 의한 단백질 분석은 본원에 기술된 방법의 출력물일 수 있다. 따라서, 세포는 또한 경우에 따라 중합체를 사용해 형태 및/또는 조직면역조직화학 분석용 유리 슬라이드 상에 준비할 수 있다.
생 세포 프로브 분석은 세포가 살아있는 세포를 처리하는 방법에서 임의 시점에 분자 프로브(예컨대 MitoTracker®)를 부가하는 것을 포 함한다. 이러한 생 세포 프로브의 부가는 고정전에 수행되어야 하거나 아니면 세포를 사멸시키기 전에 수행해야 한다. 예를 들면, 이러한 프로브는 세포 안정화 전이나 후 그러나 세포 고정 전에 부가될 수 있다.
일부 구체예에서, 세포는 후속 분사 분석 및 마커 검출이 허용되는 임의의 적절한 수단에 의해 안정화 및 고정될 수 있다. 대체로, 가교 고정제 예컨대 포르말린은 바람직하지 않지만 후속 분석을 방해하지 않는 소량으로 존재할 수 있다. 생체마커는 특정 유전자 또는 유전자들의 발현인 경우, 일 구체예에서, 세포는 용균되고 역전사효소 및 적절한 프라이머에 노출되어, 세포 내 mRNA 전사체의 cDNA 전사체를 생성시킨다. 이는 cDNA가 mRNA 보다 덜 분해되므로, 후속 분석에 용이하다.
일부 구체예에서, 1 x 104 또는 그 이상의 세포가 RNA, DNA, 단백질, 및/또는 인산화단백질 중 어느 것 또는 모두를 안정화시키도록 처리된다.
일부 구체예에서, 세포는 처리 후 고정될 수 있다. 임의의 적절한 고정 수단을 사용할 수 있는데, 예를 들면, 공기 건조법, 예컨대 알콜 등의 화합물 부가, 예를 들면 저급 알카놀, 예를 들면, 메탄올 또는 에탄올을 포함한 고정제의 부가, 포르말린 부가, RNAse 억제제 부가, 아가로스 부가, 폴리에틸렌 글리콜 부가, 폴리 1-리신 부가, 또는 1 이상의 킬레이트화제 또는 항산화제 부가를 사용할 수 있다. 일부 구체예에서, 고정제는 아가로스, 폴리에틸렌 글리콜, 옥틸페녹시=폴리에틸렌 글리콜, 폴리-1-리신, 시약 알콜 및 물을 포함한다.
다른 측면에서, 본 발명의 방법은 예를 들면 선택된 표적 약학제에 대한 세포의 감응성을 결정하기 위해, 피험체로부터 고형 조직 세포, 예를 들면 고형종양을 갖는 인간 또는 동물 피험체 유래의 고형 종양 세포를 준비하는 방법을 포함한다. 예시적인 방법은 (a) 피험체로부터 원하는 세포를 포함하는 고형 조직을 얻는 단계; (b) (전단력을 사용해) 조직을 단일 생존 세포 및/또는 100을 넘지 않는 생존 세포, 예를 들면 10 내지 100 세포의 응집체로 분산시키는 단계; (c) 예를 들어, 생존 세포로부터 오염 물질을 제거하여, 샘플을 농축하는 단계; (d) 생존 세포를 단리 챔버 내 시험 분취액으로 분배하는 단계; (e) 생존 세포를 1 이상의 시험 시약에 노출시키는 단계; 및 (f) 세포를 고정제 및/또는 안정화제(예를 들면, RNA, DNA, 단백질 및/또는 인산화단백질을 안정화시키는 제제)에 노출시켜 추가 분석용 마커 및/또는 종양 세포를 고정하는 단계로서, 여기서 종양 세포 및/또는 마커의 고정은 자동화 또는 수동 방식으로 피험체로부터 조직을 제거하는 4시간 내에 완료되는 것인 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 구체예는 세포를 시험하는 방법을 제공하고 여기서 고형 종양 세포는 포유동물(예를 들면, 인간 환자)로부터 제거되고 대부분의 세포, 예를 들면 세포의 65% 이상, 예를 들면 세포의 75% 이상은 살아있고 체외에서 복제하지 않으며, 생체외 세포의 전부 또는 일부를 1 이상의 시험 시약에 노출시키고, 세포를 경우에 따라 세포 DNA, RNA, 단백질 및/또는 인산화단백질을 포함하는 생체마커 정보를 보존할 수 있는 고정제(예를 들면, 중합체)로 보존한다. 이들 생체마커는 당분야의숙련가에게 알려진 분자 분석법을 사요하거나, 또는 본원에 개시된 신규한 생체외 생체마커 시험법을 사용해 시험할 수 있다.
이하 실시예는 본 발명의 장점 및 특징을 더욱 예시하기 위해 제공하는 것이며, 본 발명의 범주를 한정하려는 것이 아니다. 이들 실시예가 사용될 수 있는 전형적인 예이지만, 당분야의 숙련가에게 공지된 다른 절차, 방법론, 또는 기술을 대안적으로 사용할 수 있다.
실시예
1
인산화단백질 어레이의 기능적 신호 프로파일
도 1은 29종의 상이한 인산화단백질을 포함하는 인산화단백질 어레이에서 유추된 데이타를 요약한 막대 그래프이다. 이 데이타는 EGF로 처리한 3종의 유방암 세포주로부터 유추하였다. 막대는 EGF 자극없는 기본 상태에 비해 인간화단백질이 상향조절된 것을 의미한다. 이들 세포주는 EGF 자극시 상향조절된 인산화단백질의 매우 상이한 셋트를 보여주어 이들 세포의 신호 전달 네트웍에 대한 정보를 제공한다.
본원에서 제공된 것과 유사한 미가공 데이타를 사용하는 경우, 알고리즘을 사용해 각 종양에 대한 "프로파일"을 생성할 수 있다. 예를 들면, 각 개별 인산화단백질의 수준은 사전에 결정된 제한값을 기초로, 0, 저, 중간 및 고 사이의 "점수"를 지정한다. 이어 종양 내 각 분석 단백질로부터의 점수를 기능성 신호전달 프로파일이라 불리는 군으로 집합시킨다. 각 프로파일은 종양 세포의 기능적 상태에 대한 정보를 제공하게 되면 이를 종양의 표적화 약물 감응성/내성을 예측하는데 사용할 수 있다. 5종의 유방암 세포주 세트에 대한 이러한 기능적 신호전달 프로파일의 예를 도 2a 및 2b에 도시하였다.
실시예 2
유방 암종 세포의 기능적 계층화는 예측적 치료 전략을 가능하게 한다.
대부분의 표적 치료는 여전히 효율적인 예측적 생체마커가 결핍되어 있다. 현행 생체마커 부류의 주요 한계는 분자적으로 표적화된 약물에 의해 표적화된 신호 전달 네트웍에 대한 기능적 정보의 결여이다. 본 발명은 생존 종양 세포에 의해 생성된 생체외 생체마커를 기초로 기능적 어세이를 제공한다. 프로파일은 MEK 억제제의 존재 또는 부재 하에 단기간 표피 성장 인자(EGF) 자극에 의해 유도된다. 신호 전달 인산화단백질에서의 최종 변화를 사용하여 기능군으로 종양 세포주를 계층화하는 기능적 신호전달 프로파일을 생성시킨다. 이러한 기능적 신호전달 프로파일은 종양 생검 처리에 맞는 자동화 플랫폼에 의해 실현가능하다.
유방암 세포주(BT-474, MDA-MD-231, SKBR3, HCC-1937, BT-20, T47D, MCF-7, BT-549)를 증식시키고 조심스럽게 스크래핑하여 플레이트로부터 제거하여 FNA 생검 샘플을 모의하였다. 제거 후, 세포를 SnapPath™ 생 종양 세포 처리 플랫폼(BioMarker Strategies, LLC) 상에 놓고 생체외 생체마커를 유도시켰다. SnapPath™는 샘플을 분산시키고, 종양 세포로 종축하고, 시험웰에 분취하여 MEG 억제제, U0126(1 μM) 존재 또는 부재 하에 EGF(200 ng/mL)로 생체외 자극을 가하였다. 세포 용균물을 다음의 인산화단백질에 대해 BioPlex 플렛폼을 사용해 분석하였다: p-Erk 1/2, p-AKT, p-EGFR, p-Stat3(BioRad). 기능적 프로파일을 인산화단백질의 수준을 기초로 각 세포주에 대해 생성하였다.
U0126 존재 하에 EGF로 자극한 유방암 세포주의 기능적 신호전달 프로파일은 계층화할 수 있는 개별 기능군을 밝혔다. 2종의 기능군이 pAKT 인산화 수준을 기초로 확인되었다: 1군은 가변성을 보이지만, pAKT 억제 수준이 낮았던 반면, 다른군은 예상치못한 pAKT의 상향조절을 보였다. 이 제2군은 MEK 억제에 내성이지만 MEK/AKT 억제 조합에 대해서는 감응성일 수 있다. 2가지 다른 기능군을 pEGFR 인산화 수준을 기초로 확인하였다: 1군은 가변성을 보였지만, pEGFR 억제가 낮았고, 반면 다른 군은 pEGFR이 예상치않게 상향조절되었다. 이 제2군은 MEK 억제에 내성일 수 있으나, 조합된 MEK/EGFR 억제에는 감응성일 수 있다.
인간 암의 기능적 신호전달 프로파일은 전통적인 생체마커를 통해 이용할 수 없는 종양의 계층화를 허용하는 신호 전달 네트웍의 고유한 사항을 밝혀준다. 이러한 프로파일은 표적 약물 감응성 또는 내성과 상관있을 수 있고 표적 제제의 병용 요법을 포함하여, 성공적인 동반 진단을 할 수 있다. 이러한 기능적 프로파일은 자동화 플랫폼 상에서 소수의 종양 세포로부터 재현성있게 유도될 수 있어서, 이러한 예측 시험법에 대한 접근법이 인간 종양 생검 샘플에 가능함을 시사한다.
실시예 3
생 종양 세포로부터 유도된 기능적 인산화단백질 신호전달 프로파일을 기초로 한 유방암의 계층화
비정상적 신호 전달 네트웍은 현행의 출현된 분자 표적 제제(MTA)의 빈번한 표적이다. 불행하게도, 치료 선택을 가이드하기 위한 대부분의 예측 생체마커는 신호 전달 단백질 자체의 동적 평가보다는 DNA 돌연변이 또는 전사 프로파일을 통한 신호 전달의 간접 평가를 기초로 한다. 생 유방암 세포의 성장 인자 자극 시 유도된 신호전달 인산화단백질 세트로부터 유도된 기능적 신호전달 프로파일을 기초로 하는 유방암의 분류는 아마도 고정 또는 냉동 조직을 사용하는 간접 방법 보다 MTA 선별에 대해 보다 정확한 시스템을 제공할 것이다.
이 실시예는 생체외 자극에 반응하여 생 종양 세포로부터 유도된 기능적 신호전달 프로파일을 기초로 복수의 유방암 모델 시스템의 계층화에 대한 검증을 제공한다. 유방암 세포주(MCF-7, HCC-1937, MDA-MB-231, BT474, 및 SKBR3)를 비히클(대조군)에 노출시키거나 또는 5분간 200 ng/mL 표피 성장 인자(EGF)로 자극한 후 용균시키고 단백질을 추출하였다. EGF를 포함한 신호 전달 경로를 도 3에 도시하였다. 6종 인산화단백질(pEGFR, pErk, pAKT, pP70S6K, pGSK3β 및 pSTAT3)의 평균 형광발광 강도(MFI) 수준을 멀티플렉스 비드-면역어세이(BioPlex, BioRad)를 사용해 6중 1을 결정하였고 log2(MFI 자극/MFI 대조군)로 정의한 조정 점수(MS)를 각각에 대해 산출하였다. 샘플 획득 및 처리 방법은 도 4 및 5에 나타내었다. 점수를 중간값(0.66) 및 사분편차(IQR)(1.54)에 대해 매겼다. 중간 반응자는 75번째 백분위(2.20) 내지 75번째 백분위와 IQR(3.74) 간 MS를 갖는 것으로 분류하였다. 고반응자는 MS > 3.74이다. 저반응자는 MS가 IQR 내지 75번째 백분위(1.54-2.20) 사이인 반면, 비반응자는 MS < 1.54로 분류된다.
시험한 유방암 세포주의 기능적 계층화는 도 6에 나타내었고, 기능적 계층화를 기초로 한 세포주 계층적 군집화는 도 7에 나타내었다. EGF 자극 결과 중간 반응(2.57)을 보인 BT474를 제외하고 모든 세포에서 EGFR-인산화 수준이 높았다. pErk에 대한 MS는 MCF-7 세포(3.92)에서는 높았고, HCC-1937(2.89)에서는 중간이었으며 다른 시험 세포주는 없었다. 중간 STAT-3 인산화는 오직 MCF-7 세포(2.34)에서 관찰된 반면 저 pAKT MS는 오직 SKBR3(1.78)에서 관찰되었다. 시험한 5종 세포주 전체에서 모든 다른 마커가 비반응자(< 1.54)였고, 모든 5종 세포주에 대해 pGSK3β 및 pP70S6K는 MS < 1.0이었다. 흥미롭게도, 모든 6종 단백질의 상대 MS 순위 순서가 각 세포주에 걸쳐 달라서 계층화에 대한 추가 기회를 시사하였다.
단층 세포주 및 SnapPath™ 세포주 간 상관성은 도 8에 도시하였고, 처리된 세포주 군집화는 표 1에 도시하였다. 이 실시예는 SnapPath™이 세포주 및 이종이식편에서의 기능적 계층화가 가능함을 제공한다. SnapPath™ 처리된 세포주 및 이종이식편간 상관성은 도 9(HCC-1937) 및 도 10(MDA-MB-231)에 도시하였다.
SnapPath™ 처리된 세포주 군집화 | ||||||||
BT-20 | BT-474 | BT-549 | HCC-1937 | MCF-7 | MDA-MB-231 | SKBR3 | T-47D | |
BT-20 | - | 0.33 | 0.93 | 0.90 | 0.18 | 0.96 | 0.15 | 0.62 |
BT-474 | - | 0.05 | 0.69 | 0.99 | 0.06 | 0.67 | 0.91 | |
BT-549 | - | 0.78 | -0.31 | 0.98 | 0.31 | 0.49 | ||
HCC-1937 | - | 0.22 | 0.78 | 0.55 | 0.90 | |||
MCF-7 | - | 0.24 | 0.19 | 0.50 | ||||
MDA-MB-231 | - | 0.17 | 0.46 | |||||
SKBR3 | - | 0.77 | ||||||
T-47D | - |
도 11은 기능적 계층화 및 잠재적 약물 상관성 간 관련성을 도시하는데, 여기서는 자극 후 약물 감응성 및 유도된 배수 변화를 도시한다. 도 12는 기능적 계층화 및 가능한 치료 선택 간 관련성을 도시한다. 상이한 유방암 세포주는 고유한 기능적 인산화단백질 신호전달 프로파일을 나타내서, 개별 신호 전달 경로 활성화를 기초로 종양을 계층화하는 기전을 제공한다.
도 13은가능한 약물 감응성이 TNBC의 기능적 신호전달 프로파일과 연관된 경우를 도시한 도면이다. 상단 열은 pAKT, pErk, 및 pEGFR을 포함한다. 하단 열은 pGSK, pSTAT3, 및 p70S6k를 포함한다. 도 14는 생체외 계층화 및 세포 기능 회로망 분석이 SnapPath™ 시스템 상에서의 약물 억제를 통해 가능함을 보여주는 도면이다. 이 분석은 또한 pAKT, pErk, pGSK, p70S6k, pSTAT3, 및 pEGFR을 포함한다.
SnapPath™ 시스템은 세포주 및 이종이식 종양으로부터 기능적 신호전달 프로파일을 유도할 수 있는 자동화 플랫폼이다. SnapPath™ 시스템으로부터 유도된 기능적 신호전달 프로파일은 예측적 진단 플랫폼에 대한 기초를 제공하는 약물 감응성 및 내성 데이타와 상관될 수 있다.
본 발명은 또한 본원에 기술된 방법으로 얻은 다양한 세포를 사용하여 제제, 화합물, 약물, 독소의 생리적 기능 또는 독성을 평가하는 방법을 제공한다.
실시예 4
흑색종 기능적 신호전달 프로파일
수년간 흑색종은 세포 증식, 생존 및 아폽토시스를 제어하는 몇몇 분자 경로의 복잡하고 이질적인 상호작용을 통해 발병된다고 알려져 왔다.
구체적으로, RAS-RAF-MEK-ERK 경로가 중요한 역할을 하는 것으로 보인다. 흑색종의 대략 20%는 NRAS에 돌연변이를 함유하고 다른 66%는 BRAF에 돌연변이를 함유한다. 흑색종 발병에서 그들의 역할 이외에도, 이들 분자적 결함은 유용한 약물 표적으로 입증되었다. 예를 들면, RAF 억제제, PLX-4032는 임상 I상 및 II상 시도에서 주목할만한 반응률을 보였다. 불행하게도, 1차 및 후천성 내성 둘 모두가 변함없이 이 RAF 억제제 처리 환자에서 출현하였다.
놀랍게도, 이러한 내성은 표적 단백질의 약물 결합 도메인 내 2차 돌연변이의 기지 기전에 기여하지 않았다. 대신, 환자는 MAPK 경로를 재활성화하거나 또는 대안적 우회 신호전달 기전을 이용하였다. 돌연변이에 대한 단순한 DNA 분석은 이들 내성 기전을 해결할 수 없었기 때문에, 기능적 어세이가 내성을 확인하고 적절한 표적 요법을 예측하는 이상적인 접근법이다(Soon, Soon et al. The Ochsner Journal 2010;10(2):93-98; McMahon, M: Parsing out the complexity of RAF inhibitor resistance. Pigment Cell & Melanoma Research. Article first published online: 12 JAN 2011).
표 2는 실제 인간 흑색종 샘플의 스펙트럼을 나타내는, 기능적 신호전달 프로파일을 유도하는데 사용되는 흑색종 세포주의 유전자형 및 표현형을 요약한 것이다.
도 15-17 및 19-36에 도시된 바와 같이, 기능적 신호전달 프로파일은 그들 신호 전달 회로망에서의 차이를 기초로 흑색종 샘플을 구별하고 계층화시킬 수 있다. 이러한 프로파일은 다양한 제제(EGF, TPA, 다른 성장 인자 포함)에 세포 노출시 수준에 대해 다양한 단백질의 기본 수준(pErk, pAKT, pP70S6k, pGSK3β, pEGFR 및 STAT3)을 비교하여 생성시킬 수 있다. 또한, 다양한 제제(예컨대 MEK 억제제, BRAF 억제제 등)에 흑색종 세포의 노출에 의해 교란된 신호 전달 네트웍은 약물 내성 기전 및 종양유전자 우회 기전의 설명을 포함하여, 추가의 기능적 정보를 밝힐 수 있다. 이를 종합하여, 이러한 기능적 신호전달 프로파일은 예후, 예측, 약동학, 또는 모니터링 시험에 대한 기초를 형성할 수 있다.
약물 내성에 대한 흑색종 세포 유전자형 및 표현형 | ||
흑색종 세포 | 유전자형 | PLX-4032 표현형 |
SK-MEL-31 | BRAF-wt, RAS-wt | 내성 |
SK-MEL-28 | BRAF-mut(V600E) | 감응성 |
SK-MEL-2 | NRAS-mut | 무명 |
RPMI-7951 | BRAF-mut(V600E) COT 증폭 | 내성 |
도 15-17 및 19-36은 또한 흑색종 샘플과 구별되고 약물 감응성 또는 내성과 상관있는 기능적 신호전달 프로파일 특징의 몇몇 특정 예를 보여준다. 예를 들면, 도 15는 SK-MEL-31 및 RMPI-7951 세포주가 EGF 자극시 pEGFR이 최고로 유도됨을 보여준다. 놀랍게도, 이들 2종의 세포주는 BRAF 억제제 PLX-4032에 내성을 보였다. 다양한 단백질의 기본 수준은 또한 흑색종을 구별할 수 있다. 예를 들면, SK-MEL-31, SK-MEL-28, SK-MEL-2 및 RPMI-7951 세포주는 pERK(각각 1816, 3880, 1948 및 776 avg. MFI) 및 pAKT의 기본 수준이 다르다. 부가적으로, 도 16은 U0126에 의한 MEK 억제가 또한 예상치못한 부수적 경로의 증강, 예컨대 pERK 및 pEGFR에 의해 표시되는 것들을 포함하여, 각 세포주의 고유한 기능적 회로망을 보여주었다. 도 17은 TPA에 의한 자극 후 pErk 유도를 통한 PLX-4032 내성 세포주 RPMI-7951의 분화를 보여준다. 부가적으로, 도 19-34는 TAP, EGF, PDGFβ에 의한 조절, 또는 PLX-4702 또는 U0126에 의한 억제를 기초로 흑색종 세포주를 구별하는 능력을 보여주었다.
도 19-36은 TPA EGF, PDGFβ에 의한 조정, 또는 PLX-4702 또는 U0126에 의한 억제를 기초로 흑색종 세포주를 구별하는 능력을 보여준다. 예를 들면 도 19 및 20은 TPA 및 EGF로 조절된 상이한 4종의 흑색종 세포주로부터 얻어진 기능적 신호전달 프로파일을 보여준다. 도 20에 도시한 바와 같이, RPMI-7951 및 SK-MEL-31은 EGF 자극 후 pEGFR의 분화 수준을 갖는다.
도 21 및 22는 4종의 흑색종 세포주에서 EGF 조절 부재(도 21) 및 존재(도 22) 하에서 U0126에 의한 MEK 억제 영향을 보여준다. SK-MEL-28 세포에서 EGF 자극 및 MEK 억제 부재시 pErk는 억제되는 한편 pEGFR은 활성화된다. SK-MEL-31 세포에서, pErk는 상당한 수준으로 역시 억제되지만 pAkt는 억제 후 상향조절된다. 견줄만한 경향이 도 22에 또한 보여주었다.
도 23 및 24는 PDGFβ 자극의 MEK 억제와 흑색종 세포주에 대한 PDGFβ 자극의 영향을 검증한다. PDGFβ 자극은 다른 흑색종 세포주와 비교하여 고유하게 RPMI-7951 세포에서 pPDGF를 활성화시켰다. MEK 억제는 SK-MEL-21, SK-MEL-28 및 RPMI-7951 세포주에서 대략 50% 정도로 pErk를 감소시켰다. pErk는 SK-MEL-2 세포주에서 MEK 억제제 의해 영향받지 않았다.
도 33 및 34는 BRAF 억제제 PLX-4702 및 MEK 억제제 U0126 존재 하에서 SK-MEL-28 세포주에 대한 EGF 자극 영향을 보여준다. PLX 억제와 EGF 자극은 pERk 발현을 감소시켰지만 MEK 억제만큼 유의하지는 않았다. pMEK는 또한 MEK 억제제 및 EGF 존재 하에 증가하였다.
도 35은 RPMI-7951 세포에서 EGF 자극 및 PLX-4072 또는 MEK 억제의 영향을 보여준다. pEGFR은 모든 EGF 조절 후 극적으로 증가하였지만 pErk는 MEK 억제 후 감소하였다.
도 36은 MEK 억제제, U0126, 또는 BRAF 억제제, PLX-4702의 부재 또는 존재 하에 RPMI-7951 세포의 PDGFRβ 활성화를 보여준다. pMEK는 PLX-4702 존재 하에 하향조절되지만, MEK 억제는 덜 효과적으로 나타났다.
실시예 5
췌장암 세포의 기능적 신호전달 프로파일
췌장 신경내분비 종양(PancNET)은 2번째로 가장 흔한 췌장 종양이지만, 이들은 대부분 관련 종양의 이종군으로 나타난다. PancNET의 악성 가능성은 광범위하게 다양하며 현미경 분석이나 표준 면역조직화학 검사, 예컨대 증식률에 대한 검사를 기초로 예측할 수 없다. 기능적 신호전달 프로파일은 예후가 최악인 종양뿐만 아니라, 적절한 표적 요법을 예측할 수 있는 분자 특징을 확인할 가능성을 찾을 기회를 제공한다.
도 18에 도시한 바와 같이, 기능적 신호전달 프로파일은 그들의 신호 전달 회로망의 차이를 기초로 췌장 종양 샘플을 구별하고 계층화할 수 있다. 이러한 프로파일은 다양한 단백질(pErk, pAKT, pP70S6k, pGSK3β, pEGFR 및 pSTAT3)을 다양한 제제(EGF, TPA, 다른 성장 인자 등 포함)에 세포 노출시 수준과 비교하여 생성될 수 있다. 또한, 다양한 제제(예컨대 MEK 억제제, mTOR 억제제 등)에 흑색종 세포 노출에 의해 동요된 신호 전달 네트웍은 약물 내성 기전 및 종양유전자 우회 기전의 설명을 포함하여, 추가의 기능적 정보를 밝힐 수 있다. 종합하여, 이러한 기능적 신호전달 프로파일은 예후, 예측, 약동학, 또는 모니터링 검사에 대한 기준을 형성할 수 있다.
도 18은 췌장 종양 샘플을 구별하고 약물 감응성 또는 내성과 상관된 몇몇 기능적 신호전달 프로파일 특징을 보여준다. 이들 연구는 췌장 신경내분비 종양 또는 췌장 선암종이 있는 개체 유래의 실제 인간 종양 샘플을 이용하였다. 예를 들면, 도 18은 4종의 PancNET를 TPA 자극 시 pERK 및 pGSK의 유도에 의해 결정된 그들의 기능적 프로파일에 의해 구별할 수 있다. 놀랍게도, 가장 구별되는 기능적 프로파일을 갖는 샘플(10189; 10x pERK 유도)은 오직 전이성 종양이었다. 이는 이러한 기능적 프로파일이 췌장 종양에 대한 예후 정보를 제공할 수 있음을 시사한다. 다양한 단백질의 기본 수준은 또한 췌장 종양을 구별할 수 있다. 제제 예컨대 mTOR 억제제를 포함한 약물에 의한 동요를 기초로 하는 기능적 프로파일은 추가 정보를 제공하며, 그 일부는 예후 검사에 대한 기준을 형성할 수 있다.
본 발명을 상기 실시예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명의 범주와 정신내에 다양한 변형과 별법이 포함됨을 이해하게 될 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 청구항에 의해서만 한정된다.
Claims (113)
- 샘플 내 분자의 기본 수준 또는 상태와 생체외에서 샘플의 일부를 조절자와 접촉시킨 후 분자의 수준 또는 상태 간 차이를 결정하는 단계로서, 여기서 차이는 질환의 존재, 부재 또는 질환을 가질 위험성을 나타내는 수치로서 표시되는 것인 단계를 포함하는, 질환을 진단하는 방법.
- 제1항에 있어서, 분자는 단백질, 핵산, 지질, 당, 탄수화물, 또는 대사산물 분자를 포함하는 것인 방법.
- 제1항에 있어서, 샘플은 조직, 혈액, 복수, 타액, 소변, 땀, 눈물, 정액, 혈청, 혈장, 양수, 흉수, 뇌척수액, 세포주, 이종이식편, 종양, 심막액, 및 이의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것인 방법.
- 제1항에 있어서, 질환은 뇌졸중, 심혈관 질환, 만성 폐쇄성 폐질환, 심근경색, 울혈성 심부전, 심근증, 심근염, 허혈성 심질환, 관상 동맥 질환, 심장성 쇼크, 혈관성 쇼크, 폐고혈압, 폐부종(심장성 폐부종 포함), 암, 병원체 매개 질환, 흉막 삼출, 류마티스성 관절염, 당뇨 망막병증, 망막 색소변성증, 및 당뇨 망막병증 및 미숙아 망막병증을 포함한 망막병증, 염증성 질환, 재협착증, 부종(병적 상태 예컨대 암과 관련된 부종 및 의료적 중재 예컨대 화학요법에 의해 유도된 부종 포함), 천식, 급성 또는 성인 호흡 곤란 증후군(ARDS), 루푸스, 혈관 누출, 이식(예컨대 장기 이식, 급성 이식 또는 이종이식 또는 동종이식(예컨대 화상 치료에 이용되는 것)) 거부; 허혈성 또는 재관류 손상 예컨대 장기 이식 동안 발생된 허혈성 또는 재관류 손상으로부터의 보호, 이식 내성 유도; 혈관성형술 후 허혈성 또는 재관류 손상; 관절염(예컨대 류마티스성 관절염, 건선성 관절염 또는 골관절염); 다발성 경화증; 궤양성 대장염 및 크론병을 포함한, 염증성 장 질환; 루푸스(전신 홍반성 루푸스); 이식편 대 숙주 질환; 접촉성 과민증, 지연형 과민증, 및 글루텐-민감성 장질환(셀리악병)을 포함한, T-세포 매개 과민성 질환; 제1형 당뇨병; 건선; 접촉성 피부염(옻나무 피부염 포함); 하시모토 갑상선염; 쇼그렌 증후군; 자가면역성 갑상선 기능 항진증, 예컨대 그레이브스 병; 애디슨병(부신의 자가면역 질환); 자가면역성 다선 질환(자가면역성 다선 증후군이라고도 함); 자가면역성 탈모증; 악성 빈혈; 백반증; 자가면역성 뇌하수체 기능저하증; 길랑-바레 증후군; 다른 자가면역 질환; 키나아제 예컨대 Src-패밀리 키나아제가 활성화 또는 과발현된 암 예컨대 결장 암종 및 흉선종, 또는 키나아제 활성이 종양 성장 또는 생존을 촉진시키는 암을 포함한, 암; 사구체신염, 혈청병; 두드러기; 알레르기성 질환 예컨대 호흡기 알레르기(천식, 고초열, 알레르기 비염) 또는 피부 알레르기; 균상 식육종; 급성 염증 반응(예컨대 급성 또는 성인 호흡 곤란 증후군 및 허혈/재관류 손상); 피부근염; 원형 탈모증; 만성 광선 피부염; 습진; 베체트병: 수장족저 농포증; 괴저성 농피증; 세자리 증후군; 아토피 피부염; 전신 경화증; 반상 경피증; 말초 사지 허혈증 및 허혈성 사지 질환; 골질환 예컨대 골다공증, 골연화증, 부갑상선 기능항진증, 파제트병, 및 신성 골이영양증; 화학요법 또는 면역조절자 예컨대 IL-2에 의해 유도된 혈관 누출 증후군을 포함한, 혈관 누출 증후군; 척수 및 뇌 손상 또는 외상; 녹내장; 황반 변성을 포함한, 망막 질환; 유리체망막 질환; 췌장염; 혈관염, 가와사키병, 폐색성 혈전혈관염, 베게너 육아종증 및 베체트병을 포함한, 맥관염; 경피증; 자간전증; 탈라세미아; 카포시 육종; 및 폰 히펠 린다우 질환으로 이루어진 군에서 선택되는 것인 방법.
- 제4항에 있어서, 암은 직결장암, 식도암, 위암, 폐암, 전립선암, 자궁암, 유방암, 피부암, 내분비암, 비뇨기암, 췌장암, 난소암, 자궁경부암, 두경부암, 간암, 골암, 담관암, 소장암, 조혈암, 질암, 고환암, 항문암, 신장암, 뇌암, 안암, 백혈병, 림프종, 연조직, 흑색종, 및 이의 전이로 이루어진 군에서 선택되는 것인 방법.
- 제4항에 있어서, 병원체는 박테리아, 진균, 바이러스, 스피로헤타 및 기생충으로 이루어진 군에서 선택되는 것인 방법.
- 제6항에 있어서, 바이러스는 헤르페스 심플렉스 바이러스 1(HSV1), 헤르페스 심플렉스 바이러스 2(HSV2), 호흡기 세포융합 바이러스, 홍역 바이러스(MV), 인간 사이토메갈로바이러스(HCMV), 백시니아 바이러스, 제1형 인간 면역결핍 바이러스(HIV-1) 및 C형 간염 바이러스(HCV)로 이루어진 군에서 선택되는 것인 방법.
- 제3항에 있어서, 종양 샘플은 고형 종양 유래인 것인 방법.
- 제8항에 있어서, 종양 샘플은 세침 흡인, 핵 생검, 순환 종양 세포, 또는 외과적 절개 조직 샘플로부터 얻어진 것인 방법.
- 제2항에 있어서, 단백질은 번역후 변형에 의해 변형된 것인 방법.
- 제10항에 있어서, 번역후 변형은 인산화, 아세틸화, 아미드화, 메틸화, 니트로실화, 지방산 부가, 지질 부가, 글리코실화, 및 유비퀴틴화로 이루어진 군에서 선택되는 것인 방법.
- 제1항에 있어서, 조절자는 물리적, 생물학적, 또는 화학적 조절자에서 선택되는 것인 방법.
- 제1항에 있어서, 샘플을 치료제 또는 이의 조합에 노출시키는 단계를 더 포함하는 방법.
- 제1항에 있어서, 결정 단계는 컴퓨터를 사용하는 것인 방법.
- 제1항에 있어서, 분자는 어레이, ELISA, 바이오플렉스, 루미넥스, 질량 분석법, 유세포측정법, PCR 및 RIA로 이루어진 군에서 선택된 방법을 사용하여 분석되는 것인 방법.
- 샘플 내 분자의 기본 수준 또는 상태와 생체외에서 샘플의 일부를 조절자와 접촉시킨 후 분자의 수준 또는 상태 간 차이를 결정하는 단계로서, 수치로서 표시되는 분자의 기본 수준 또는 상태에서의 차이는 예후(prognosis)를 의미하는 것인 단계를 포함하는, 질환을 예측하는 방법.
- 제16항에 있어서, 분자는 단백질, 핵산, 지질, 당, 탄수화물, 또는 대사산물 분자를 포함하는 것인 방법.
- 제16항에 있어서, 샘플은 조직, 혈액, 복수, 타액, 소변, 땀, 눈물, 정액, 혈청, 혈장, 양수, 흉수, 뇌척수액, 세포주, 이종이식편, 종양, 심막액, 및 이의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것인 방법.
- 제16항에 있어서, 질환은 뇌졸중, 심혈관 질환, 만성 폐쇄성 폐질환, 심근경색, 울혈성 심부전, 심근증, 심근염, 허혈성 심질환, 관상 동맥 질환, 심장성 쇼크, 혈관성 쇼크, 폐고혈압, 폐부종(심장성 폐부종 포함), 암, 병원체 매개 질환, 흉막 삼출, 류마티스성 관절염, 당뇨 망막병증, 망막 색소변성증, 및 당뇨 망막병증 및 미숙아 망막병증을 포함한 망막병증, 염증성 질환, 재협착증, 부종(병적 상태 예컨대 암과 관련된 부종 및 의료적 중재 예컨대 화학요법에 의해 유도된 부종 포함), 천식, 급성 또는 성인 호흡 곤란 증후군(ARDS), 루푸스, 혈관 누출, 이식(예컨대 장기 이식, 급성 이식 또는 이종이식 또는 동종이식(예컨대 화상 치료에 이용되는 것)) 거부; 허혈성 또는 재관류 손상 예컨대 장기 이식 동안 발생된 허혈성 또는 재관류 손상으로부터의 보호, 이식 내성 유도; 혈관성형술 후 허혈성 또는 재관류 손상; 관절염(예컨대 류마티스성 관절염, 건선성 관절염 또는 골관절염); 다발성 경화증; 궤양성 대장염 및 크론병을 포함한, 염증성 장 질환; 루푸스(전신 홍반성 루푸스); 이식편 대 숙주 질환; 접촉성 과민증, 지연형 과민증, 및 글루텐-민감성 장질환(셀리악병)을 포함한, T-세포 매개 과민성 질환; 제1형 당뇨병; 건선; 접촉성 피부염(옻나무 피부염 포함); 하시모토 갑상선염; 쇼그렌 증후군; 자가면역성 갑상선 기능 항진증, 예컨대 그레이브스 병; 애디슨병(부신의 자가면역 질환); 자가면역성 다선 질환(자가면역성 다선 증후군이라고도 함); 자가면역성 탈모증; 악성 빈혈; 백반증; 자가면역성 뇌하수체 기능저하증; 길랑-바레 증후군; 다른 자가면역 질환; 키나아제 예컨대 Src-패밀리 키나아제가 활성화 또는 과발현된 암 예컨대 결장 암종 및 흉선종, 또는 키나아제 활성이 종양 성장 또는 생존을 촉진시키는 암을 포함한, 암; 사구체신염, 혈청병; 두드러기; 알레르기성 질환 예컨대 호흡기 알레르기(천식, 고초열, 알레르기 비염) 또는 피부 알레르기; 균상 식육종; 급성 염증 반응(예컨대 급성 또는 성인 호흡 곤란 증후군 및 허혈/재관류 손상); 피부근염; 원형 탈모증; 만성 광선 피부염; 습진; 베체트병: 수장족저 농포증; 괴저성 농피증; 세자리 증후군; 아토피 피부염; 전신 경화증; 반상 경피증; 말초 사지 허혈증 및 허혈성 사지 질환; 골질환 예컨대 골다공증, 골연화증, 부갑상선 기능항진증, 파제트병, 및 신성 골이영양증; 화학요법 또는 면역조절자 예컨대 IL-2에 의해 유도된 혈관 누출 증후군을 포함한, 혈관 누출 증후군; 척수 및 뇌 손상 또는 외상; 녹내장; 황반 변성을 포함한, 망막 질환; 유리체망막 질환; 췌장염; 혈관염, 가와사키병, 폐색성 혈전혈관염, 베게너 육아종증 및 베체트병을 포함한, 맥관염; 경피증; 자간전증; 탈라세미아; 카포시 육종; 및 폰 히펠 린다우 질환으로 이루어진 군에서 선택되는 것인 방법.
- 제19항에 있어서, 암은 직결장암, 식도암, 위암, 폐암, 전립선암, 자궁암, 유방암, 피부암, 내분비암, 비뇨기암, 췌장암, 난소암, 자궁경부암, 두경부암, 간암, 골암, 담관암, 소장암, 조혈암, 질암, 고환암, 항문암, 신장암, 뇌암, 안암, 백혈병, 림프종, 연조직, 흑색종, 및 이의 전이로 이루어진 군에서 선택되는 것인 방법.
- 제19항에 있어서, 병원체는 박테리아, 진균, 바이러스, 스피로헤타 및 기생충으로 이루어진 군에서 선택되는 것인 방법.
- 제21항에 있어서, 바이러스는 헤르페스 심플렉스 바이러스 1(HSV1), 헤르페스 심플렉스 바이러스 2(HSV2), 호흡기 세포융합 바이러스, 홍역 바이러스(MV), 인간 사이토메갈로바이러스(HCMV), 백시니아 바이러스, 제1형 인간 면역결핍 바이러스(HIV-1) 및 C형 간염 바이러스(HCV)로 이루어진 군에서 선택되는 것인 방법.
- 제18항에 있어서, 종양 샘플은 고형 종양 유래인 것인 방법.
- 제23항에 있어서, 종양 샘플은 세침 흡인, 핵 생검, 순환 종양 세포, 또는 외과적 절개 조직 샘플로부터 얻어진 것인 방법.
- 제17항에 있어서, 단백질은 번역후 변형에 의해 변형된 것인 방법.
- 제25항에 있어서, 번역후 변형은 인산화, 아세틸화, 아미드화, 메틸화, 니트로실화, 지방산 부가, 지질 부가, 글리코실화, 및 유비퀴틴화로 이루어진 군에서 선택되는 것인 방법.
- 제16항에 있어서, 조절자는 물리적, 생물학적, 또는 화학적 조절자에서 선택되는 것인 방법.
- 제16항에 있어서, 샘플을 치료제 또는 이의 조합에 노출시키는 단계를 더 포함하는 방법.
- 제16항에 있어서, 결정 단계는 컴퓨터를 사용하는 것인 방법.
- 제16항에 있어서, 분자는 어레이, ELISA, 바이오플렉스, 루미넥스, PCR, 질량 분석법, 유세포측정법, 및 RIA로 이루어진 군에서 선택된 방법을 사용하여 분석되는 것인 방법.
- 샘플 내 분자의 기본 수준 또는 상태와 생체외에서 샘플의 일부를 조절자와 접촉시킨 후 분자의 수준 또는 상태 간 차이를 결정하는 단계로서, 수치로서 표시되는 분자의 기본 수준 또는 상태에서의 차이는 제제(agent)의 음성 또는 양성 효능을 의미하는 것인 단계를 포함하는, 제제의 효능을 예측하는 방법.
- 제31항에 있어서, 제제는 샘플 내 분자와 직접 상호작용하는 것인 방법.
- 제31항에 있어서, 효능은 대사 경로, 복제 경로, 세포 신호전달 경로, 종양형성 신호전달 경로, 아폽토시스 경로, 및 전혈관형성(pro-angiogenic) 경로로 이루어진 군에서 선택된 세포 경로의 활성화 또는 억제인 것인 방법.
- 제31항에 있어서, 분자는 단백질, 핵산, 지질, 당, 탄수화물, 또는 대사산물 분자를 포함하는 것인 방법.
- 제31항에 있어서, 샘플은 조직, 혈액, 복수, 타액, 소변, 땀, 눈물, 정액, 혈청, 혈장, 양수, 흉수, 뇌척수액, 세포주, 이종이식편, 종양, 심막액, 및 이의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것인 방법.
- 제31항에 있어서, 결정 단계는 컴퓨터를 사용하는 것인 방법.
- 제31항에 있어서, 분자는 어레이, ELISA, 바이오플렉스, 루미넥스, PCR, 질량 분석법, 유세포측정법, 및 RIA로 이루어진 군에서 선택된 방법을 사용하여 분석되는 것인 방법.
- 샘플 내 분자의 기본 수준 또는 상태와, 경우에 따라 치료 과정 전, 그와 동시에 또는 그 이후에 생체외에서 샘플의 일부를 조절자와 접촉시킨 후 분자의 수준 또는 상태 간 차이를 결정하는 단계로서, 수치로서 표시되는 분자의 기본 수준 또는 상태에서의 차이는 양성 또는 음성 치료를 의미하는 것인 단계를 포함하는, 질환 또는 피험체의 치료 과정을 모니터링하는 방법.
- 제38항에 있어서, 양성 치료는 피험체가 치료 과정에 대한 반응자임을 의미하는 것인 방법.
- 제38항에 있어서, 음성 치료는 피험체가 치료 과정에 내성을 갖는 것을 의미하는 것인 방법.
- 분자 또는 분자들을 함유하는 샘플을 생체외에서 시험 제제와 접촉시키는 단계;
샘플 내 분자의 기본 수준 또는 상태와 생체외에서 샘플의 일부를 조절자와 접촉시킨 후 분자의 수준 또는 상태 간 차이를 결정하는 단계로서, 시험 제제와의 접촉 전 및 후 분자의 기본 수준 또는 상태에서의 차이는 분자에 대한 효능을 의미하는 것인 단계
를 포함하는, 분자에 대한 효능을 위한 시험 제제를 스크리닝하는 방법. - 제41항에 있어서, 기능적 신호전달 회로망을 평가하여 조합된 2종의 시험 제제의 효능을 예측하는 것인 방법.
- 제41항에 있어서, 샘플은 조직, 혈액, 복수, 타액, 소변, 땀, 눈물, 정액, 혈청, 혈장, 양수, 흉수, 뇌척수액, 세포주, 이종이식편, 종양, 심막액, 및 이의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것인 방법.
- 제41항에 있어서, 분자는 단백질, 핵산, 지질, 당, 탄수화물, 또는 대사산물 분자를 포함하는 것인 방법.
- 제41항에 있어서, 분자는 대사 경로, 복제 경로, 세포 신호전달 경로, 종양형성 신호전달 경로, 아폽토시스 경로, 및 전혈관형성 경로로 이루어진 군에서 선택된 세포 경로를 활성화 또는 억제하는 것인 방법.
- 제41항에 있어서, 시험 제제는 소분자 화학제, 화학요법제, 호르몬, 단백질, 펩티드, 펩티드모방체, 단백질, 항체, 핵산, RNAi 분자, 및 안티센스 분자로 이루어진 군에서 선택되는 것인 방법.
- 피험체 유래의 샘플 내 분자의 기본 수준 또는 상태와 생체외에서 샘플의 일부를 조절자와 접촉시킨 후 분자의 수준 또는 상태 간 차이를 결정하는 단계로서, 수치로서 표시되는 분자의 기본 수준 또는 상태에서의 차이가 치료제 또는 치료법(therapeutic regimen)에 대한 양성 또는 음성 반응을 의미하는 것인 단계를 포함하는, 치료제 또는 치료법에 대한 반응도를 기초로 환자를 계층화하는 방법.
- 제47항에 있어서, 양성 반응은 피험체가 치료제 또는 치료법에 반응자임을 의미하는 것인 방법.
- 제47항에 있어서, 음성 반응은 피험체가 치료제 또는 치료법에 내성을 갖는 것을 의마하는 것인 방법.
- 샘플 내 분자의 기본 수준 또는 상태를 자극성 화합물의 부재 또는 존재 하의 생체외 억제 후 분자의 수준 또는 상태와 비교하는 단계를 포함하는, 약물 감응성 또는 내성을 결정하는 방법.
- 제50항에 있어서, 분자는 단백질, 핵산, 지질, 당, 탄수화물, 또는 대사산물 분자를 포함하는 것인 방법.
- 성장 인자 자극의 존재 하 및 성장 인자 자극의 부재 하, 그리고 억제제 존재 하 및 억제제 부재 하에서, 기능적 신호전달 프로파일을 생성하기 위해 1 이상의 신호 전달 인산화단백질 수준을 측정하는 단계를 포함하는, 피험체의 간 종양 샘플의 기능적 계층화를 결정하기 위한 생체외 방법.
- 제52항에 있어서, 억제제는 MEK 억제제, mTOR 억제제, BRAF 억제제, 또는 이의 조합을 포함하는 것인 방법.
- 제52항에 있어서, 간 종양 샘플은 유방암 세포, 흑색종 세포, 또는 췌장암 세포를 포함하는 것인 방법.
- 제52항에 있어서, 인산화단백질은 p-Erk 1/2, p-AKT, p-EGFR, p-Stat3, pP70S6K, 및/또는 pGSK3β를 포함하는 것인 방법.
- 제52항에 있어서, 기능적 신호전달 프로파일 중 2 이상의 다른 군을 확인하는(identify) 것인 방법.
- 제52항에 있어서, 기능적 신호전달 프로파일 중 4 이상의 다른 군을 확인하는 것인 방법.
- 제52항에 있어서, 성장 인자 자극은 표피 성장 인자 수용체 리간드를 포함하는 것인 방법.
- 제58항에 있어서, 표피 성장 인자 수용체 리간드는 표피 성장 인자(EGF)인 것인 방법.
- (a) 선택된 암세포군에 대해 1 이상의 신호 전달 인산화단백질 수준을 측정하는 단계;
(b) 암세포를 1 이상의 성장 인자 또는 1 이상의 억제제와 접촉시키는 단계;
(c) 단계 (b) 후에 1 이상의 신호 전달 인산화단백질 수준을 측정하는 단계;
(d) 단계 (a) 및 단계 (c)의 측정치를 기초로 조정 점수를 산출하는 단계; 및
(e) 단계 (d)의 조정 점수를 기초로 암세포를 분류하는 단계
를 포함하는, 암 세포 모델 시스템을 분류하는 방법. - 제60항에 있어서, 간 종양 샘플의 분류를 기초로 피험체의 간 종양 샘플의 약물 내성 또는 감응성을 예측하는 단계를 더 포함하는 방법.
- 제60항에 있어서, 암세포는 유방암 세포, 흑색종 세포, 또는 췌장암 세포를 포함하는 것인 방법.
- 제60항에 있어서, 인산화단백질은 p-Erk 1/2, p-AKT, p-EGFR, p-Stat3, pP70S6K, 및/또는 pGSK3β를 포함하는 것인 방법.
- 제60항에 있어서, 암 세포 분류 중 2 이상의 다른 군을 확인하는 것인 방법.
- 제60항에 있어서, 암 세포 분류 중 4 이상의 다른 군을 확인하는 것인 방법.
- 제60항에 있어서, 성장 인자 자극은 표피 성장 인자 수용체 리간드를 포함하는 것인 방법.
- 제66항에 있어서, 표피 성장 인자 수용체 리간드는 표피 성장 인자(EGF)인 것인 방법.
- (a) 치료가 필요한 질환을 갖는 피험체 유래의 1 이상의 세포의 1 이상의 분자의 기본 수준을 측정하는 단계;
(b) 1 이상의 세포를 생체외에서 조절자에 노출시키는 단계;
(c) 단계 (b) 이후에 1 이상의 신호 전달 단백질의 수준을 측정하는 단계; 및
(d) 단계 (a) 및 (b)에서 측정한 수준간 차이를 약물 내성 또는 감응성에 대한 기지(known) 특성을 갖는 세포와 비교하여 피험체에서 치료법의 결과를 예측하는 단계
를 포함하는, 피험체에서 치료법의 결과를 예측하는 방법. - 제68항에 있어서, 1 이상의 분자는 신호 전달 단백질을 포함하는 것인 방법.
- 제68항에 있어서, 1 이상의 세포는 흑색종 세포를 포함하는 것인 방법.
- 제68항에 있어서, 약물은 MEK 억제제, mTOR 억제제, BRAF 억제제, 또는 이의 조합을 포함하는 것인 방법.
- 제68항에 있어서, 1 이상의 세포는 피험체 유래의 종양 샘플을 포함하고 단계 (a) 및 (b)에서 측정된 수준은 생체외에서 이루어진 것인 방법.
- 제72항에 있어서, 종양 샘플은 고형 종양 유래인 것인 방법.
- 제72항에 있어서, 종양 샘플은 직결장암, 식도암, 위암, 폐암, 전립선암, 자궁암, 유방암, 피부암, 내분비암, 비뇨기암, 췌장암, 난소암, 자궁경부암, 두경부암, 간암, 골암, 담관암, 소장암, 조혈암, 질암, 고환암, 항문암, 신장암, 뇌암, 안암, 백혈병, 림프종, 연조직, 흑색종, 및 이의 전이로 이루어진 군에서 선택된 암을 포함하는 것인 방법.
- 제68항에 있어서, 약물 내성은 BRAF 억제제 내성을 포함하는 것인 방법.
- 제71항에 있어서, 1 이상의 세포는 세린/트레오닌-단백질 키나아제 B-Raf(BRAF) 돌연변이를 포함하는 것인 방법.
- 제76항에 있어서, 1 이상의 흑색종 세포는 BRAF 돌연변이 및 암 오사카 갑상선 종양유전자(COT) 증폭을 포함하는 것인 방법.
- 제76항에 있어서, BRAF 돌연변이는 V600E인 것인 방법.
- 제68항에 있어서, 조절자는 물리적, 생물학적 또는 화학적 조절자에서 선택되는 것인 방법.
- 제68항에 있어서, 조절자는 표피 성장 인자(EGF), 조직 플라스미노겐 활성제(TPA), 다른 성장 인자, 또는 이의 조합을 포함하는 것인 방법.
- 제68항에 있어서, 1 이상의 분자는 대사 경로, 복제 경로, 세포 신호전달 경로, 종양형성 신호전달 경로, 아폽토시스 경로, 및 전혈관형성 경로로 이루어진 군에서 선택된 세포 경로에 관여하는 단백질을 포함하는 것인 방법.
- 제68항에 있어서, 1 이상의 분자는 RAS-RAF-MEK-ERK 경로에 관여하는 단백질을 포함하는 것인 방법.
- 제68항에 있어서, 1 이상의 분자는 pErk1/2, pAKT, pP70S6k, pGSK3α/β, pEGFR, pSTAT3, 또는 이의 조합을 포함하는 것인 방법.
- 제68항에 있어서, 비교 단계는 컴퓨터를 사용하여 수행되는 것인 방법.
- 제68항에 있어서, 측정은 어레이, ELISA, 바이오플렉스, 루미넥스, 질량 분석법, 유세포측정법, PCR 및 RIA로 이루어진 군에서 선택된 어세이를 사용하여 수행되는 것인 방법.
- (a) 1 이상의 흑색종 세포의 1 이상의 분자의 제1 기본 수준을 측정하는 단계;
(b) 단계 (a)에서 측정한 제1 기본 수준을 기지 분류의 흑색종 세포의 1 이상의 분자의 제2 기본 수준과 비교하여 1 이상의 흑색종 세포를 분류하는 단계
를 포함하는, 흑색종 세포를 분류하는 방법. - 제86항에 있어서, 1 이상의 흑색종 세포는 피험체 유래의 종양 샘플을 포함하고 제1 기본 수준은 생체외에서 측정되는 것인 방법.
- 제87항에 있어서, 종양 샘플은 직결장암, 식도암, 위암, 폐암, 전립선암, 자궁암, 유방암, 피부암, 내분비암, 비뇨기암, 췌장암, 난소암, 자궁경부암, 두경부암, 간암, 골암, 담관암, 소장암, 조혈암, 질암, 고환암, 항문암, 신장암, 뇌암, 안암, 백혈병, 림프종, 연조직, 흑색종, 및 이의 전이로 이루어진 군에서 선택된 암을 포함하는 것인 방법.
- 제86항에 있어서, 1 이상의 분자는 대사 경로, 복제 경로, 세포 신호전달 경로, 종양형성 신호전달 경로, 아폽토시스 경로, 및 전혈관형성 경로로 이루어진 군에서 선택된 세포 경로에 관여하는 단백질을 포함하는 것인 방법.
- 제86항에 있어서, 1 이상의 분자는 RAS-RAF-MEK-ERK 경로에 관여하는 단백질을 포함하는 것인 방법.
- 제86항에 있어서, 1 이상의 분자는 pErk1/2, pAKT, pP70S6k, pGSK3α/β, pEGFR, pSTAT3, 또는 이의 조합을 포함하는 것인 방법.
- 제86항에 있어서, 분류는 전이 상태를 포함하는 것인 방법.
- 제86항에 있어서, 비교 단계는 컴퓨터를 사용하여 수행하는 것인 방법.
- 제86항에 있어서, 측정은 어레이, ELISA, 바이오플렉스, 루미넥스, 질량 분석법, 유세포측정법, PCR 및 RIA로 이루어진 군에서 선택된 어세이를 사용하여 수행되는 것인 방법.
- (a) 1 이상의 흑색종 세포의 1 이상의 분자의 기본 수준을 측정하는 단계;
(b) 1 이상의 흑색종 세포를 억제성 시험 제제에 노출시키는 단계;
(c) 단계 (b) 이후 1 이상의 분자의 수준을 측정하는 단계; 및
(d) 단계 (a) 및 (b)에서 측정한 수준간 차이를 기지 분류의 흑색종 세포와 비교하여 1 이상의 흑색종 세포를 분류하는 단계
를 포함하는, 흑색종 세포를 분류하는 방법. - 제95항에 있어서, 1 이상의 흑색종 세포는 피험체 유래의 종양 샘플을 포함하고 측정은 생체외에서 이루어지는 것인 방법.
- 제95항에 있어서, 종양 샘플은 직결장암, 식도암, 위암, 폐암, 전립선암, 자궁암, 유방암, 피부암, 내분비암, 비뇨기암, 췌장암, 난소암, 자궁경부암, 두경부암, 간암, 골암, 담관암, 소장암, 조혈암, 질암, 고환암, 항문암, 신장암, 뇌암, 안암, 백혈병, 림프종, 연조직, 흑색종, 및 이의 전이로 이루어진 군에서 선택된 암을 포함하는 것인 방법.
- 제95항에 있어서, 1 이상의 분자는 대사 경로, 복제 경로, 세포 신호전달 경로, 종양형성 신호전달 경로, 아폽토시스 경로, 및 전혈관형성 경로로 이루어진 군에서 선택된 세포 경로에 관여하는 단백질을 포함하는 것인 방법.
- 제95항에 있어서, 1 이상의 분자는 RAS-RAF-MEK-ERK 경로에 관여하는 단백질을 포함하는 것인 방법.
- 제95항에 있어서, 1 이상의 분자는 pErk1/2, pAKT, pP70S6k, pGSK3α/β, pEGFR, pSTAT3, 또는 이의 조합을 포함하는 것인 방법.
- 제95항에 있어서, 억제성 시험 제제는 MEK 억제제, mTOR 억제제, BRAF 억제제, 또는 이의 조합을 포함하는 것인 방법.
- 제95항에 있어서, 분류는 전이 상태를 포함하는 것인 방법.
- 제95항에 있어서, 비교 단계는 컴퓨터를 사용하여 수행하는 것인 방법.
- 제95항에 있어서, 측정은 어레이, ELISA, 바이오플렉스, 루미넥스, 질량 분석법, 유세포측정법, PCR 및 RIA로 이루어진 군에서 선택된 어세이를 사용하여 수행되는 것인 방법.
- (a) 1 이상의 흑색종 세포를 억제성 시험 제제에 노출시키는 단계;
(b) 단계 (a)의 노출 후 다수 분자의 감소를 측정하여 약물 내성 기전 또는 종양유전자 우회 기전을 확인하는 단계
를 포함하는, 흑색종 세포의 약물 내성 기전 또는 종양유전자 우회 기전을 확인하는 방법. - 제105항에 있어서, 1 이상의 흑색종 세포는 피험체 유래의 종양 샘플을 포함하고 측정은 생체외에서 이루어지는 것인 방법.
- 제105항에 있어서, 종양 샘플은 직결장암, 식도암, 위암, 폐암, 전립선암, 자궁암, 유방암, 피부암, 내분비암, 비뇨기암, 췌장암, 난소암, 자궁경부암, 두경부암, 간암, 골암, 담관암, 소장암, 조혈암, 질암, 고환암, 항문암, 신장암, 뇌암, 안암, 백혈병, 림프종, 연조직, 흑색종, 및 이의 전이로 이루어진 군에서 선택된 암을 포함하는 것인 방법.
- 제105항에 있어서, 1 이상의 분자는 대사 경로, 복제 경로, 세포 신호전달 경로, 종양형성 신호전달 경로, 아폽토시스 경로, 및 전혈관형성 경로로 이루어진 군에서 선택된 세포 경로에 관여하는 단백질을 포함하는 것인 방법.
- 제105항에 있어서, 1 이상의 분자는 RAS-RAF-MEK-ERK 경로에 관여하는 단백질을 포함하는 것인 방법.
- 제105항에 있어서, 1 이상의 분자는 pErk1/2, pAKT, pP70S6k, pGSK3α/β, pEGFR, pSTAT3, 또는 이의 조합을 포함하는 것인 방법.
- 제105항에 있어서, 측정은 어레이, ELISA, 바이오플렉스, 루미넥스, 질량 분석법, 유세포측정법, PCR 및 RIA로 이루어진 군에서 선택된 어세이를 사용하여 수행되는 것인 방법.
- 제1항, 제16항, 제31항, 제38항, 제41항, 제47항 또는 제68항에 있어서, 조절자는 억제제인 것인 방법.
- 제1항, 제16항, 제31항, 제38항, 제41항, 제47항 또는 제68항에 있어서, 조절자는 자극제인 것인 방법.
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