KR20180123480A - 직결장암 발병 위험도를 평가하는 방법 - Google Patents

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더 유니버시티 오브 멜버른
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Abstract

본 발명은 인간 개체의 직결장암 발병 위험도를 평가하는 방법 및 시스템에 관한 것이다. 이 방법은 위험도 분석을 개선하기 위해 개체의 임상 위험도와 결합될 수 있다. 이러한 방법은 적절한 직결장암 검진 요법에 대한 결정을 돕기 위해 사용될 수 있다.

Description

직결장암 발병 위험도를 평가하는 방법
본 발명은 인간 개체의 직결장암 발병 위험도를 평가하는 방법 및 시스템에 관한 것이다. 이 방법은 위험도 분석을 개선하기 위해 개체의 임상 위험도와 결합될 수 있다. 이러한 방법은 적절한 직결장암 검진 요법에 대한 결정을 돕기 위해 사용될 수 있다.
직결장암 검진 프로그램은 건강한 집단의 개체에 검사를 시행하여 전암성 또는 직결장암 초기 단계에 있는 개체를 확인하고 예방 또는 조기 치료의 혜택을 갖도록 권장한다. 검진 검사는 대변 잠혈 검사 및 대장 내시경을 포함할 수 있다. 평균 위험 인구에서, 대변 잠혈 검사를 이용한 검진은 직결장암의 사망률을 15% 내지 25% 감소시킨다 (Hewitson et al., 2007). 내시경 검사는 사망률을 30% 내지 40% 감소시킬 수 있다 (Brenner et al., 2014).
다수의 인구를 검진하는 데에는 많은 비용이 소요될 수 있다. 이상적으로, 검진을 받을 사람을 결정하는 것뿐 아니라, 검진의 절차 및 강도는 개인의 직결장암 위험도에 근거해야 한다. 그러나, 현재 질병에 대한 개인의 위험도를 결정하는 정확하고 유효한 방법이 없기 때문에, 대상의 선별은 나이, 성별 및 가족력의 매우 광범위한 위험 인자를 기반으로 하고 있다. 선별된 대부분의 사람들은 직결장암에 걸리지 않을 것이고, 검진을 받지 않은 많은 사람들이 질병에 상당한 위험도를 가지므로 비효율적이다(Ait Ouakrim et al., 2012).
유전적 위험도 평가는 검진 프로그램의 효율성을 증가시킬 수 있다. 그러나, 유전성(inherited) 직결장암에 대한 유전적 감수성(genetic susceptibility)은 복잡하고, 복합적인 이형(variants) 및 유전자를 포함한다.
직결장암의 검진 효율성을 높이고 이의 사망자의 수를 감소시키기 위해서는 인간 개체의 직결장암 발병 위험도를 평가하는 개선된 방법이 필요하다.
Ait Ouakrim et al. (2012) Cancer Prev Res. (Phila) 5:240-247. Antoniou et al. (2003) Genet Epidemiol. 25:190-202. Ausubel et al. (editors) (1998), Current Protocols in Molecular Biology, Greene Pub. Associates and Wiley-Interscience (including all updates until present). Brenner et al. (2014) BMJ 348 g2467. Brown (editor) (1991), Essential Molecular Biology: A Practical Approach, Volumes 1 and 2, IRL Press. Coligan et al. (editors) Current Protocols in Immunology, John Wiley & Sons (including all updates until present). Devlin and Risch (1995) Genomics. 29: 311-322. Dite et al. (2016) Cancer Epidemiol Biomarkers Prev 25:359-365. Glover and Hames (editors) (1995 and 1996) DNA Cloning: A Practical Approach, Volumes 1-4, IRL Press. Harlow and Lane (editors) (1988) Antibodies: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbour Laboratory. Hartl (1981) A Primer of Population Genetics Washington University, Saint Louis Sinauer Associates, Inc. Sunderland, Mass. ISBN: 0-087893-271-2. Hewitson et al. (2007) The Cochrane database of systematic reviews doi:10.1002/14651858.CD001216.pub2(1), CD001216. Johns et al (2001) Gastroenterol. 96:2992-3003. Lynch and Walsh (1998) Genetics and Analysis of Quantitative Traits, Sinauer Associates, Inc. Sunderland Mass. ISBN 0-87893-481-2. Mavaddat et al. (2015) J Natl Cancer Inst 107:djv036. Pencina et al. (2008) Statistics in Medicine 27: 157-172. Perbal (2000) A Practical Guide to Molecular Cloning, John Wiley and Sons (1984) Purcell et al. (2007) Am J Hum Genet. 81:559-575. Purcell et al. (2007) (http://pngu.mgh.harvard.edu/purcell/plink/). Sambrook et al. (1989) Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbour Laboratory Press. Slatkin and Excoffier (1996) Heredity 76: 377-383. Spain et al. (2012) Hum Mol Genet. 21:934-946. Tijssen (1993) Laboratory Techniques in Biochemistry and Molecular Biology--Hybridization with Nucleic Acid Probes Elsevier, New York. Usher-Smith et al. (2015) Cancer Prev Res 9: 13-26. Win et al. (2014) Gastroenterology 146:1208-1211, e1201-1205.
본 발명자는 개체의 직결장암 발병 위험도를 평가하는데 유용한 게놈 내 SNP를 확인하였다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 본 발명은 다음의 단계를 포함하는 인간 개체의 직결장암 발병 위험도를 평가하는 방법에 관한 것이다:
개체의 유전적 위험도 평가를 실시하는 단계로, 상기 유전적 위험도 평가는 개체로부터 분리된 생물학적 시료 내, 표 1로부터 선택되는 28개 이상의 단일 뉴클레오타이드 다형성(single nucleotide polymorphism) 또는 상기 단일 뉴클레오타이드 다형성 중 하나 이상과 연쇄불균형(linkage disequilibrium)인 단일 뉴클레오타이드 다형성의 존재를 검출하는 단계.
일부 단일 뉴클레오타이드 다형성은 특정 위험도 평가에 있어 다른 것들보다 유용하다. 따라서, 일 구현예에 있어서, 상기 유전적 위험도 평가는 단일 뉴클레오타이드 다형성 rs3987, rs35509282 및 rs744166, 또는 상기 단일 뉴클레오타이드 다형성 중 하나 이상과 연쇄불균형인 단일 뉴클레오타이드 다형성의 존재를 검출하는 단계를 포함한다.
일 구현예에 있어서, 상기 유전적 위험도 평가는 개체로부터 분리된 생물학적 시료 내, 표 1로부터 선택되는 28개 이상의 단일 뉴클레오타이드 다형성 또는 상기 단일 뉴클레오타이드 다형성 중 하나 이상과 연쇄불균형인 단일 뉴클레오타이드 다형성의 존재를 검출하는 단계를 포함한다. 예를 들어, 29개 이상, 30개 이상, 31개 이상, 32개 이상, 33개 이상, 34개 이상, 35개 이상, 36개 이상, 37개 이상, 38개 이상, 39개 이상, 40개 이상, 41개 이상, 42개 이상, 43개 이상, 44개 이상의 단일 뉴클레오타이드 다형성을 검출할 수 있다. 또 다른 구현예에 있어서, 45개 이상의 단일 뉴클레오타이드 다형성을 검출할 수 있다.
또 다른 구현예에 있어서, 상기 유전적 위험도 평가는 인간 개체의 직결장암 발병 위험도를 구하기 위해 개체의 임상적 위험도 평가와 결합된다. 예를 들어, 상기 임상적 위험도 평가는 개체로부터 직결장암의 병력, 나이, 직결장암의 가족력, 대장내시경 또는 구불창자내시경 선별 검사의 결과, 인종 및 민족성 중 하나 이상의 정보를 수득하는 단계를 포함한다. 또 다른 구현예에 있어서, 상기 임상적 위험도 평가는 개체로부터 직결장암의 연령 및/또는 1차 친족의 병력에 대한 정보를 얻는 단계를 포함한다. 일 구현예에 있어서, 직결장암의 가족력은 다세대 가족력을 포함한다.
당업자는 임상적 위험도 평가 및 유전적 위험도 평가의 결합이 개체의 직결장암이 발병에 대한 전체 위험도를 정의하는 것으로 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 방법은 전체 위험도를 평가하는데 사용될 수 있다.
일 구현예에 있어서, 본 발명의 방법은 인간 여성의 직결장암 발병에 대한 절대 위험도(absolute risk)를 결정한다.
또 다른 구현예에 있어서, 본 발명의 방법은 인간 여성의 직결장암 발명에 대한 상대 위험도(relative risk)를 결정한다.
본 발명의 방법은 직결장암의 증상을 갖는 개체에 적용될 수 있다. 예를 들어, 양성 대변 잠혈 검사를 받은 개체에, 본 발명의 방법을 사용하여 평가할 수 있다. 대변 잠혈 검사는 일반적으로 약 50세의 환자에게 권장된다. 본 발명자들은 1차 친족이 직결장암으로 진단된 특정 개인이 50세 이전에 직결장암의 위험도가 증가된다는 것을 확인하였다. 이러한 결과는, 일부 사람들은 조기에 직결장암 발병 여부를 평가해야 함을 나타낸다. 따라서, 일 구현예에 있어서, 본 발명의 방법을 사용하여 평가되는 개체는 적어도 40세 이상이다. 또 다른 구현예에 있어서, 1차 친족이 직결장암으로 진단된 경우, 평가된 개체는 적어도 30세 이상이다.
상기 개체는 남성 또는 여성일 수 있다. 또 다른 구현예에 있어서, 상기 개체는 남성이다.
본 발명을 사용하여 직결장암 발병 위험도를 갖는 것으로 평가되는 개체는 검진 프로그램에 등록하거나 더 자주 검진을 받을 수 있다.
일 구현예에 있어서, 기재된 방법의 실시는 AUC(Area under the curve)가 약 0.63 이상인 것을 특징으로 한다.
일 구현예에 있어서, 상기 연쇄불균형인 단일 뉴클레오타이드 다형성은 연쇄불균형이 0.9 이상이다. 또 다른 구현예에 있어서, 상기 연쇄불균형인 단일 뉴클레오타이드 다형성은 연쇄불균형이 1이다.
본 발명의 다른 양태에 있어서, 본 발명의 방법은 인간 개체의 직결장암에 대한 정기 진단 검사(routine diagnostic testing)의 필요성을 결정하는데 사용된다. 예를 들어, 개체의 체세포 배수체 게놈 내 각각의 단일 뉴클레오타이드 다형성이 2배까지 존재할 수 있음을 고려할 때, 41개 이상, 42개 이상, 44개 이상, 46개 이상, 50개 이상, 55개 이상, 60개 이상, 65개 이상, 또는 70개 이상의 단일 뉴클레오타이드 다형성을 갖는 개체는 대변 잠혈 검사, 대장내시경 또는 구불창자내시경 검진 프로그램을 등록해야한다. 또 다른 구현예에 있어서, 개체가 직결장암이 발병할 위험이 있는 집단의 상위 20%에 위치한다면, 개체는 대변 잠혈 검사, 대장내시경 또는 구불창자내시경 검진 프로그램에 등록된다. 또 다른 구현예에 있어서, 개체가 직결장암이 발병할 위험이 있는 집단의 상위 10%에 위치한다면, 개체는 대변 잠혈 검사, 대장내시경 또는 구불창자내시경 검진 프로그램에 등록된다.
추가적인 양태에 있어서, 본 발명은 본 발명의 방법을 사용하여 개체의 직결장암의 발병에 대한 위험도를 평가하고, 직결장암이 발병할 위험이 있다고 평가되는 경우에 개체의 직결장암을 정기적으로 검진하는 단계를 포함하는, 인간 개체의 직결장암 검사 방법을 제공한다.
또 다른 양태에 있어서, 본 발명의 방법은 직결장암이 발병할 위험이 있는 인각 개체로 평가하는, 직결장암이 발병할 위험이 있는 인간 개체의 직결장암 예방용 직결장암 치료법을 제공한다.
추가적인 양태에 있어서, 본 발명은 표 1로부터 선택되는 단일 뉴클레오타이드 다형성 또는 상기 단일 뉴클레오타이드 다형성 중 하나 이상과 연쇄불균형인 단일 뉴클레오타이드 다형성을 포함하는, 28개 이상의 핵산을 증폭하기 위한 28개 이상의 프라이머 세트를 포함하는 키트에 관한 것이다.
또 다른 양태에 있어서, 본 발명은 표 1로부터 선택되는 단일 뉴클레오타이드 다형성 또는 상기 단일 뉴클레오타이드 다형성 중 하나 이상과 연쇄불균형인 단일 뉴클레오타이드 다형성을 포함하는 28개 이상의 핵산에 혼성화하는 28개 이상의 프로브 세트 포함하는 유전자 어레이에 관한 것이다.
또 다른 양태에 있어서, 본 발명은 다음의 단계를 포함하는 인간 개체의 직결장암 발병 위험도를 평가하는 컴퓨터 실행 방법으로, 상기 방법은 프로세서 및 메모리를 포함하는 컴퓨팅 시스템에서 작동 가능한 방법에 관한 것이다:
개체로부터 분리된 생물학적 시료 내, 표 1로부터 선택되는 28개 이상의 단일 뉴클레오타이드 다형성 또는 상기 단일 뉴클레오타이드 다형성 중 하나 이상과 연쇄불균형인 단일 뉴클레오타이드 다형성의 존재를 검출하여, 개체의 유전적 위험도 데이터를 수득하는 단계;
인간 개체의 직결장암 발병에 대한 위험도를 결정하기 위해 데이터를 처리하는 단계;
인간 개체의 직결장암 발병에 대한 위험도를 산출하는 단계.
일 구현예에 있어서, 상기 개체에 대한 위험도 데이터는 컴퓨터 시스템에 결합된 사용자 인터페이스로부터 수신된다. 또 다른 구현예에 있어서, 상기 개체에 대한 위험도 데이터는 무선 통신 네트워크를 통해 원격 장치로부터 수신된다. 또 다른 구현에에 있어서, 상기 사용자 인터페이스 또는 원격 장치는 SNP 어레이 플랫폼이다. 또 다른 구현예에 있어서, 상기 산출하는 단계는 컴퓨팅 시스템에 결합된 사용자 인터페이스에 정보를 출력하는 단계를 포함한다. 또 다른 구현예에 있어서, 상기 산출하는 단계는 무선 통신 네트워크를 통해 원격 장치에 정보를 송신하는 단계를 포함한다.
이 명세서의 어떠한 예도 다른 언급이 없는 한 다른 예에 대해서도 적용된다.
본 개시는 단지 예시의 목적을 위한 본 명세서에 기술된 특정 실시예에 의해 그 범위가 제한되지 않는다. 기능적으로 동등한 제품, 조성물 및 방법은 본원에 기재된 바와 같이 본 발명의 범위 내에 포함된다.
본 명세서 전반에 걸쳐, 달리 구체적으로 언급되거나 문맥상 달리 요구되지 않는 한, 단일 단계, 물질의 조성, 단계의 군 또는 물질 조성의 군에 대한 언급은 단계, 물질의 조성, 단계의 군 또는 물질 조성의 군의 단수 및 복수(즉, 하나 이상의 물질)를 포함하는 것으로 간주되어야 한다.
본 명세서 전체에 걸쳐, "포함하는"이라는 단어 또는 "포함하는(comprises)" 또는 "포함하는(comprising)"과 같은 변형은, 명시된 요소, 정수(integer) 또는 단계, 또는 요소, 정수 또는 단계의 군을 포함하고, 임의의 다른 요소의 요소, 정수 또는 단계, 또는 요소, 정수 또는 단계의 군을 배제하지 않는 것을 의미하는 것으로 이해 될 것이다.
본 발명은 하기의 비제한적인 실시예 및 첨부된 도면을 참조하여 이후에 설명된다.
달리 구체적으로 정의되지 않는 한, 본원에서 사용되는 모든 기술적 및 과학적 용어는 당업자가 일반적으로 이해하는 것과 동일한 의미를 갖는 것으로 간주되어야 한다(예를 들어, 직결장암 분석, 분자 유전학, 생물 정보학 및 생화학).
달리 명시하지 않는 한, 본원에 사용된 분자 및 통계 기술은 당업자에게 공지된 표준 절차이다. 이러한 기술은 문헌 [J. Perbal, A Clinical Guide to Molecular Cloning, John Wiley and Sons (1984), J. Sambrook 등, Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press (1989), TA Brown (editor), Essential Molecular Biology: A Practical Approach, Volumes 1 and 2, IRL Press (1991), D. Glover 및 B.D. Hames (editors), DNA Cloning : A Practical Approach, 1-4 권, IRL Press (1995 및 1996), 및 F.M. Ausubel et al. (editor), Current Protocols in Molecular Biology, Greene Pub. Associates 및 Wiley-Interscience (1988, 현재까지의 모든 업데이트 포함), Ed Harlow 및 David Lane (editors) Antibodies: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory (1988) 및 J.E. Coligan et al.(editors) Current Protocols in Immunology, John Wiley & Sons (현재까지 모든 업데이트 포함).
본 명세서의 내용은 특정 실시예에 한정되지 않으며, 물론 변경될 수 있음을 이해해야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용된 용어는 특정 구현예만을 설명하기 위한 것이며, 제한하려는 의도는 아니라는 것을 이해해야한다. 본 명세서 및 첨부된 청구의 범위에서 사용된 바와 같이 단수 및 단수 형태의 용어 "a", "an" 및 "the"는 예를 들어 내용이 다르게 지시하지 않는 한 선택적으로 복수 지시 대상을 포함한다. 따라서, 예를 들어, "프로브"에 대한 언급은 선택적으로 복수의 프로브 분자를 포함한다; 유사하게, 문맥에 따라, 용어 "핵산"의 사용은 실질적인 물질로서 선택적으로 그 핵산 분자의 많은 복제물을 포함한다.
본 명세서에서 용어 "약(about)"은 달리 언급되지 않는 한, 지정된 값의 ±10%, 보다 바람직하게는 ±5%, 보다 바람직하게는 ±1%를 나타낸다.
본 명세서에서 용어 "및/또는"은, 예를 들어, "X 및/또는 Y"는 "X 및 Y"또는 "X 또는 Y"를 의미하는 것으로 이해되어야 하며, 두가지 의미 또는 둘 중 하나의 의미에 대하여 분명하게 뒷받침하는 것으로 고려되어야 한다.
본 명세서에서 용어 "직결장암(colorectal cancer)"은 개체의 결장 또는 직장에서 발생할 수 있는 임의의 유형의 암을 포함한다. 용어 "결장 직장암", "결장암", "직장암" 및 "장암"은 본 명세서의 내용에서 상호교환적으로 사용될 수 있다.
예를 들어, 직결장암은 T 병기 1 내지 4로 특징지어 질 수 있다. 또 다른 예에서, 직결장암은 Dukes 병기 A 내지 D로 특징지어 질 수 있다.
또한, 본 명세서에서 사용된 "직결장암"은 개체에서 직결장암을 발병시키는 소인을 나타내는 표현형을 포함한다. 예를 들어, 직결장암의 소인을 나타내는 표현형은 주어진 환경 조건(식습관, 신체 활동 요법, 지리적 위치 등)에 따라 암이 표현형을 가진 개체에서 일반 집단보다 더 많이 발병할 가능성을 나타낸다. 예를 들어, 직결장암은 임상적으로 전악성 종양(예를 들어, 과형성, 선종)으로 분류 될 수 있다.
"다형성"은 가변적인 좌위(locus)이다. 즉, 집단 내에서 다형성의 뉴클레오티드 서열은 하나 이상의 형태 또는 대립 유전자를 갖는다. 다형성의 한 예는 게놈의 단일 뉴클레오티드 위치(특정 위치의 뉴클레오타이드는 개인 또는 집단마다 다양함)에서 다형성인 "단일 뉴클레오타이드 다형성(single nucleotide polymorphism, SNP)"이다.
본 명세서에 용어 "SNP" 또는 "단일 뉴클레오타이드 다형성"은 개개인 간의 유전적 변이를 의미한다; 예를 들어, 유기체의 DNA 내 단일 질소 염기 위치는 가변적이다. 본 명세서에서 용어 "SNPs"는 SNP의 복수형이다. 물론, 본 명세서에서 DNA를 기재할 때, 그러한 기재는 증폭물 (amplicons), 그의 RNA 전사물 등과 같은 DNA의 유도체를 포함할 수 있다.
용어 "대립 유전자"는 특정 좌위에 발생하거나 또는 코딩되는 둘 이상의 다른 뉴클레오타이드 서열, 또는 같은 좌위에 의해 코딩되는 둘 이상의 다른 폴리펩타이드 서열 중 하나를 의미한다. 예를 들어, 제1 대립 유전자는 하나의 염색체 상에 존재할 수 있는 반면, 제2 대립 유전자는 제2 상동 염색체 상에, 예를 들어 이형 접합체의 상이한 염색체에 대해 또는 집단 내의 다른 동형 접합체 또는 이형 접합체 간에, 발생한다. 대립 유전자가 형질과 연관되고 상기 대립 유전자를 포함하는 개체에서 형질 또는 형질의 형태 나타낼 것이라는 지표인 경우, 형질과 "양성적으로" 연관된다. 대립 유전자가 형질과 연관되고 상기 대립 유전자를 포함하는 개체에서 형질 또는 형질의 형태 나타내지 않을 것이라는 지표인 경우, 형질과 "음성적으로" 연관된다. 본 명세서에서 용어 "위험 대립 유전자"는 직결장암 감수성에 대한 유전적 성향을 나타내는 대립 유전자를 지칭하기 위해 사용된다. 개체는 특정 위험 대립 유전자에 대한 동형 접합체 또는 이형 접합체를 갖거나, 갖지 않을 수 있다.
마커 다형성 또는 대립 유전자는 통계적으로 (양성적으로 또는 음성적으로) 표현형에 연관될 수 있는 경우, 특정 표현형(직결장암 감수성 등)과 "상관"되거나 "연관"된다. 다형성 또는 대립 유전자가 통계적으로 연관되어 있는지 여부를 결정하는 방법은 당업자에게 공지되어있다. 즉, 특정 다형성은 대조군 (예를 들어, 직결장암을 갖지 않는 개체)에서보다 사례군 (예를 들어, 직결장암 환자)에서 보다 일반적으로 발생한다. 이 상관 관계는 자연적인 것으로 추측되기도 하지만, 표현형에 기저가 되는 형질과 연계된 (관련된) 좌위의 단순한 유전적 연계는 상관 관계/연관성이 존재하기에 충분하다.
"연쇄불균형(linkage disequilibrium, LD)"은 인접한 두 다형성 유전자형 사이의 통계적 상관 관계를 설명하는데 사용된다. 일반적으로, 연쇄불균형은 배우자(gametes) 간의 하디-와인버그 평형(Hardy-Weinberg equilibrium, 통계적 독립성)을 가정할 때, 두 좌위에 있는 임의의 배우자의 대립 유전자 사이의 상관 관계를 나타낸다. 연쇄불균형은 Lewontin의 연관 매개 변수(D') 또는 Pearson 상관 계수(r)(Devlin and Risch, 1995)로 정량화된다. 연쇄불균형 값이 1인 두 개의 좌위는 완전한 연쇄불균형에 있다고 말한다. 다른 쪽 극단으로는, 연쇄불균형 값이 0인 두 개의 좌위는 연쇄평형(linkage equilibrium)이라고 말한다. 연쇄불균형은 일배체형 빈도의 추정에 대한 기대 최대화 알고리즘(expectation maximization algorithm, EM)의 적용에 따라 계산된다(Slatkin and Excoffier, 1996). 본 명세서에 따르면, 인접한 유전자형의 연쇄불균형 값은 0.5 이상, 보다 바람직하게는 0.6 이상, 보다 더 바람직하게는 0.7 이상, 바람직하게는 0.8 이상, 보다 바람직하게는 0.9 이상, 이상적으로는 약 1.0에서 선택된다. 본 발명의 SNP와 연쇄불균형을 갖는 다수의 SNP는 0.9 또는 1의 연쇄불균형 값을 갖는다.
당업계의 통상의 기술자가 본원의 SNP와 연쇄불균형인 SNP를 용이하게 확인할 수 있는 또 다른 방법은 2개의 좌위에 대한 LOD 값을 결정하는 것이다. LOD는 두 개의 유전자, 또는 유전자 및 질병 유전자가 염색체 상에 서로 가깝게 위치할 가능성이 있는지에 대한 통계적 평가로서, "확률의 대수(logarithm of the odds)"를 나타내므로 유전될 가능성이 있다. 약 2 내지 3 또는 그 이상의 LOD 값은 일반적으로 2 개의 유전자가 염색체상에서 서로 가깝게 위치한다는 것을 의미하는 것으로 이해된다. 따라서, 일 구현예에 있어서, 본 명세서에 따르면, 인접한 유전자형/좌위에 대한 따른 LOD 값은 적어도 2 이상, 적어도 3 이상, 적어도 4 이상, 적어도 5 이상, 적어도 6 이상, 적어도 7 이상, 적어도 8 이상, 적어도 9 이상, 적어도 10 이상, 적어도 20 이상, 적어도 30 이상, 적어도 40 이상, 적어도 50 이상이다.
또 다른 구현예에 있어서, 본 발명의 SNP와 연쇄불균형의 SNP는 약 20 센티모르간(centimorgan, cM) 이하의 특정 유전자 재조합 거리를 가질 수 있다. 예를 들어, 15 cM 이하, 10 cM 이하, 9 cM 이하, 8 cM 이하, 7 cM 이하, 6 cM 이하, 5 cM 이하, 4 cM 이하, 3 cM 이하, 2 cM 이하, 1 cM 이하, 0.5 cM 이하, 0.25 cM 이하, 0.1 cM 이하이다. 예를 들어, 단일 염색체 세그먼트 내 두 개의 연결된 좌위는 약 20%, 약 19%, 약 18%, 약 17%, 약 16%, 약 15%, 약 14%, 약 13%, 약 12%, 약 11%, 약 10%, 약 9%, 약 8%, 약 7%, 약 6%, 약 5%, 약 4%, 약 3%, 약 2%, 약 1%, 약 0.75%, 약 0.5%, 약 0.25% 또는 약 0.1% 이하의 빈도로 서로 감수분열 중 재조합 될 수 있다.
또 다른 구현예에 있어서, 본 발명의 SNP와 연쇄불균형의 SNP는 서로 적어도 100 kb (인간의 경우 국소 재조합률에 따라 약 0.1 cM으로 상호 관련됨), 적어도 50 kb, 적어도 20 kb 이내이다.
특정 SNP에 대한 대리 마커(surrogate marker)의 식별을 위한 하나의 예시적인 접근법은 표적 SNP를 둘러싸고 있는 SNP가 연쇄불균형에 있다고 추정하여 질병감수성에 대한 정보를 제공할 수 있는 간단한 전략을 포함한다. 따라서 대리 마커 후보의 선택에 적합한 과학적 집단에서 발견된 특정 기준을 충족시키는 SNP를 검색함으로써, HAPMAP와 같은 공개적으로 이용 가능한 데이터베이스로부터 잠재적인 대리 마커를 동정할 수 있다.
"대립 유전자 빈도"는 대립 유전자가 개체 내, 단일 계통 또는 계통 내 집단 내의 좌위에 존재하는 빈도 (비율 또는 백분율)를 의미한다. 예를 들어, 대립 유전자 "A"의 경우, 유전형 "AA" "Aa" 또는 "aa"의 이배체 개체는 대립 유전자 빈도가 각각 1.0, 0.5 또는 0.0이다. 단일 계통 또는 집단(예를 들어, 사례군 또는 대조군) 내의 대립 유전자 빈도는 그 계통 또는 집단의 개체 샘플의 대립 유전자 빈도를 평균하여 추정할 수 있다. 마찬가지로, 집단을 구성하는 계통의 대립 유전자 빈도를 평균하여 계통의 집단 내 대립 유전자 빈도를 계산할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 용어 "대립 유전자 빈도"는 소수 대립 유전자 빈도(minor allele frequency, MAF)를 정의하는데 사용된다. MAF는 주어진 집단에서 최소 공통 대립 유전자가 발생하는 빈도를 의미한다.
개체가 주어진 좌위에서 단일 형질의 대립 유전자를 갖는다면 (예를 들어, 이배체 개체는 두 개의 상동적인 염색체 각각에 대한 좌위에서 동일한 대립 유전자의 카피를 가짐), 그 개체는 "동형 접합체"이다. 개체가 주어진 좌위에서 하나 이상의 대립 형질이 존재하는 경우(예를 들어, 2개의 상이한 대립 유전자의 각각 하나의 카피를 갖는 이배체 개체), 그 개체는 "이형 접합체"이다. 용어 "동질성"은 집단 내 개체가 하나 이상의 특정 좌위에 동일한 유전자형을 가지고 있음을 나타낸다. 대조적으로, 용어 "이질성"은 집단 내 개체가 하나 이상의 특정 좌위에 유전자형이 다른 것을 나타낸다.
"좌위"는 염색체의 위치 또는 영역이다. 예를 들어, 다형성 좌위는 다형성 핵산, 형질 결정인자, 유전자 또는 마커가 위치하는 위치 또는 영역이다. 추가 예에서, "유전자 좌위"는 특정 유전자가 발견될 수 있는 종의 게놈 내 특정 염색체 위치(영역)이다.
"마커", "분자적 마커" 또는 "마커 핵산"은 좌위 또는 연결된 좌위를 확인할 때 기준점으로 사용되는 뉴클레오타이드 서열 또는 이의 암호화된 산물(예를 들어, 단백질)을 의미한다. 상기 마커는 게놈 뉴클레오타이드 서열 또는 발현된 뉴클레오타이드 서열 (예를 들어, RNA, nRNA, mRNA, cDNA) 또는 암호화된 폴리펩타이드로부터 유도될 수 있다. 상기 용어는 또한 마커 서열을 증폭시킬 수 있는 프로브 또는 프라이머 쌍으로서 사용되는 핵산과 같이, 마커 서열에 상보적인 또는 인접한 핵산 서열을 의미한다. "마커 프로브"는 마커 좌위의 존재를 확인하는데 사용될 수 있는 핵산 서열 또는 분자, 예를 들어, 마커 좌위 서열에 상보적인 핵산 프로브이다. 핵산은, 예를 들어 왓슨-크릭 염기쌍 짝짓기 법칙에 따라, 용액 내에서 특이적으로 혼성화될 때 "상보적"이다. "마커 좌위"는 표현형 형질의 집단 변이를 코딩하거나 기여하는 제2의 연결된 좌위, 예를 들어 연결된 또는 관련된 좌위의 존재를 추적하기 위해 사용될 수 있는 좌위이다. 예를 들어, 마커 좌위는 유전적 또는 물리적으로 마커 좌위에 연결된 양적 형질 좌위(quantitative trait locus, QTL)와 같은 좌위 상의 대립 유전자의 분리를 모니터하는데 사용될 수 있다. 따라서, "마커 대립 유전자", 또는 "마커 좌위의 대립 유전자"는 마커 좌위에 대해 다형성인 집단에서 마커 좌위에서 발견되는 다수의 다형성 뉴클레오타이드 서열 중 하나이다.
일 구현예에 있어서, 본 발명은 목적하는 표현형, 예를 들어 직결장암과 관련된 마커 좌위를 제공한다. 확인된 마커 각각은 관련된 표현형에 기여하는 QTL과 같은 유전적 요소에 가까운 물리적 및 유전적 근접성(물리적 및/또는 유전적 연계를 초래함)이 있을 것으로 예상된다. 집단의 구성원 간의 유전적 다형성에 해당하는 마커는 당업계의 자명한 방법으로 검출할 수 있다. 예를 들어, PCR-기반 서열 특이적 증폭 방법 (PCR-based sequence specific amplification method), 제한 단편 길이 다형성 (restriction fragment lengh polymorphisms, RFLP)의 검출, 동질효소 마커 (isozyme markers)의 검출, 대립 유전자 특이적 혼성화 (allele specific hybridization, ASH)의 검출, 단일 뉴클레오타이드 연장 (single nucleotide extension)의 검출, 게놈의 증폭된 변이 서열의 검출, 자기-유지 서열 복제 (self-sustained sequence replication)의 검출, 단순 반복 서열 (simple sequence repeats, SSRs)의 검출, 단일 뉴클레오타이드 다형성의 검출, 또는 증폭된 단편 길이 다형성 (amplified fragment length polymorphisms, AFLPs)의 검출을 포함한다.
본 명세서에서 핵산의 증폭과 관련된 용어 "증폭"은 선택된 핵산 (또는 그 전사된 형태)의 추가적인 카피가 생성되는 임의의 과정이다. 전형적인 증폭 방법은 중합효소연쇄반응(polymerase chain reaction, PCR), 리가아제 연쇄반응(ligase mediated method, LCR)과 같은 리가아제 매개 반응 및 RNA 중합효소 기반 증폭(예를 들어, 전사에 의한) 방법을 포함한다.
"증폭물(amplicon)"은 증폭된 핵산, 예를 들어 임의의 이용가능한 증폭 방법(예를 들어, PCR, LCR, 전사 등)에 의해 주형 핵산을 증폭시킴으로써 생산되는 핵산이다.
특정 핵산은 주어진 핵산의 서열을 사용하여 제조될 때 또는 주어진 핵산을 사용하여 특정 핵산이 제조될 때 주어진 핵산으로부터 "유도된(derived from)"것이다.
"유전자"는 하나 이상의 발현된 분자, 예를 들어 RNA 또는 폴리펩타이드를 함께 코딩하는 게놈 내의 하나 이상의 뉴클레오타이드 서열이다. 상기 유전자는 RNA로 전사된 코딩 서열을 포함할 수 있고, 이어 폴리펩타이드 서열로 번역될 수 있으며, 유전자의 복제 또는 발현을 돕는 구조 또는 조절 서열을 포함할 수 있다.
"유전자형"은 하나 또는 그 이상의 좌위에서 개체(또는 집단)의 유전적 구성이다. 상기 유전자형은 개체의 하나 이상의 알려진 좌위의 대립 유전자에 의해 정의되며 전형적으로 부모로부터 유전된 대립 형질의 모음이다.
"일배체형"은 단일 DNA 가닥 상의 복수의 유전자 좌위에 있는 개체의 유전자형이다. 전형적으로, 일배체형에 의해 설명된 유전자 좌위는 물리적 및 유전적으로 연결되어 동일한 염색체 가닥 상에 있다.
마커, 프로브 또는 프라이머의 "세트"는 공통의 목적(예를 들어, 개체의 직결장암 발병 위험도 평가)에서 사용되는 마커 프로브, 프라이머 또는 이로부터 유래된 데이터의 모음 또는 군을 의미한다. 종종, 마커, 프로브 또는 프라이머에 상응하는 데이터 또는 그 사용으로부터 유래된 데이터는 전자 매체에 저장된다. 또한, 세트의 각 구성요소는 특정 목적과 관련하여 유용성을 가지면서, 마커 전체가 아닌 세트에서 선택된 개별 마커와 일부 마커만 포함하는 서브세트도 특정 목적을 달성하는데 효과적이다.
전술한 다형성 및 유전자, 및 상응하는 마커 프로브, 증폭물 또는 프라이머는 물리적 핵산의 형태로, 또는 핵산에 대산 서열 정보를 포함하는 시스템 명령의 형태로 본 발명의 임의의 시스템에서 구체화될 수 있다. 예를 들어, 상기 시스템은 본 명세서에 기술된 유전자 또는 다형성에 대응하는 (또는 그 일부를 증폭시키는) 프라이머 또는 증폭물을 포함할 수 있다. 상기 방법에서와 같이, 마커 프로브 또는 프라이머의 세트는 임의의 복수의 상기 유전자 또는 유전자 좌위에서 복수의 다형성을 검출한다. 따라서, 예를 들어, 마커 프로브 또는 프라이머의 세트는 이들 유전자의 각각에서 하나 이상의 다형성, 또는 본 명세서에서 정의된 임의의 다른 다형성, 유전자 또는 좌위를 검출한다. 임의의 그러한 프로브 또는 프라이머는 임의의 그러한 다형성 또는 유전자의 뉴클레오타이드 서열, 또는 그의 상보적인 핵산, 또는 그의 전사 생성물 (예를 들어, 전사 또는 스플라이싱에 의해 게놈 서열로부터 생성된 nRNA 또는 mRNA 형태)을 포함할 수 있다.
본 명세서에서 사용되는, "수신기 작동 특성 곡선(receiver operating characteristic curves, ROC)"은 이의 감도 임계치(discrimination threshold)가 변함에 따라 이분 분류기 시스템에 대한 감도 대(vs.) (1-특이성)의 그래프를 나타낸다. 상기 ROC는 또한 진정한 양성 반응의 비율(TPR=true positive rate) 대 위양성의 비율(FPR=false positive rate)을 플로팅하여 동등하게 나타낼 수 있다. 이는 기준이 변경될 때 두가지 작동 특성(TPR 및 FPR)을 비교하기 때문에 상대 동작 특성 곡선(relative operating characteristic curve)라고도 한다. ROC 분석은 최적을 모델을 선택하고, 비용 콘텍스트 또는 클래스 분포와는 독립적으로 (그리고 지정하기 전에) 차선책을 제거하는 도구를 제공한다. 본 명세서에서 사용하는 방법은 당업자에게 자명할 것이다.
본 명세서에서, "위험도를 구하기 위해 유전적 위험도 평가 및 임상적 위헌도 평가를 결합"하는 용어는 두 가지 평가의 결과에 의존적인 임의의 적합한 수학적 분석을 나타낸다. 예를 들어, 임상적 위험도 평가 및 유전적 위험도 평가의 결과가 추가되거나, 보다 바람직하게는 증대될 수 있다.
본 명세서에서, 용어 "직결장암의 정기 검진"및 "더 잦은 검진"는 상대적인 용어이며, 직결장암 발병 위험이 없는 개체에게 권장되는 검진의 수준을 기준으로 한다. 예를 들어, 정기 검진은 대변 잠혈 검사, 대장내시경 또는 구불창자내시경 검진 프로그램을 1-2년마다 포함할 수 있다. 정기 검진을 위한 다양한 다른 시간 간격은 하기 설명되어 있다.
유전적 위험도 평가
일 구현예에 있어서, 본 발명의 방법은 유전적 위험도 평가를 수행하여 직결장암 발병에 대한 개체의 위험도를 평가하는 것에 관한 것이다.
상기 유전적 위험도 평가는 단일 뉴클레오타이드 다형성에 대한 둘 이상의 좌위에서 개체의 유전자형을 분석함으로써 실시한다. 예를 들어, 28개 이상의 단일 뉴클레오타이드 다형성이 검출될 수 있다. 다른 예에서, 29개 이상, 30개 이상, 31개 이상, 32개 이상, 33개 이상, 34개 이상, 35개 이상, 36개 이상, 37개 이상, 38개 이상, 39개 이상, 40개 이상, 41개 이상, 42개 이상, 43개 이상, 44개 이상의 단일 뉴클레오타이드 다형성이 검출된다. 또 다른 예에서, 45개 이상의 단일 뉴클레오타이드 다형성이 검출된다.
당업자가 이해하는 바와 같이, 직결장암 발병의 위험도를 증가시키는 각각의 SNP는 직결장암과의 연관성의 교차비(odds ratio)가 1.0보다 크다. 일 구현예에 있어서, 상기 다형성 중 어떤 것도 3보다 크거나 4보다 큰, 직결장암과의 연관성의 교차비를 갖지 않는다.
상기 유전적 위험도 평가의 일부로서 검출될 수 있는 SNP의 예로는 rs72647484, rs10911251, rs6687758, 6691170, rs11903757, rs812481, rs35360328, rs10936599, rs3987, rs35509282, rs647161, rs1321311, rs16892766, rs6983267, rs10505477, rs7014346, rs719725, rs10904849, rs10795668, rs704017, rs11190164, rs1035209, rs12241008, rs174537, rs4246215, rs174550, rs1535, rs3824999, rs3802842, rs3217810, rs3217901, rs10774214, rs11169552, rs7136702, rs3184504, rs59336, rs73208120, rs1957636, rs4444235, rs11632715, rs16969681, rs9929218, rs16941835, rs744166, rs4939827, rs10411210, rs1800469, rs2241714, rs2423279, rs4813802, rs961253, rs6066825, rs4925386, rs5934683 또는 상기 SNP 중 하나 이상과 연쇄불균형인 SNP로 구성된 군으로부터 선택되는 SNP이며, 이에 한정되지 않는다. 일 예에서, 검출된 SNP는 표 1로부터 선택되는 SNP 또는 상기 SNP 중 하나 이상과 연쇄불균형인 SNP로부터 선택된다. 다른 예에서, 표 1로부터 29개 이상, 30개 이상, 31개 이상, 32개 이상, 33개 이상, 34개 이상, 35개 이상, 36개 이상, 37개 이상, 38개 이상, 39개 이상, 40개 이상, 41개 이상, 42개 이상, 43개 이상, 44개 이상의 SNP 또는 상기 SNP 중 하나 이상과 연쇄불균형인 SNP가 검출된다. 또 다른 예에서, 표 1로부터 45개 이상의 의 SNP 또는 상기 SNP 중 하나 이상과 연쇄불균형인 SNP가 검출된다.
표 1은 직결장암과 관련된 SNP이다. 표는 SNP 명명법, SNP의 예상 조절 표적에 가장 가까운 유전자, 공지된 위험 대립 유전자형(Risk allele), 공지된 위헌 대립유전자의 빈도(Freq of risk allele), 공지된 위험 대립 유전자 당 직결장암과의 연관성(교차비, OR)(Per risk allele OR), SNP에 기인하는 가족 상대 위험도(family relative risk, FRR), SNP로 인한 로그 FRR의 비율(Proportion of log FRR)을 나타낸다. *는 SNP의 가장 가까운 유전자 또는 예상 조절 표적을 나타낸다. 연쇄불균형인 SNP는 대괄호[]로 표시된다.
유전자 좌위 유전자* SNP Risk allele Per risk allele OR Freq of risk allele FRR Proportion of log FRR
1p36.2 WNT4; CDC42 rs72647484 T 1.21 0.91 1.003 0.37%
1q25.3 LAMC1 rs10911251 A 1.05 0.54 1.0006 0.07%
1q41 DUSP10; CICP13 rs6687758,
[rs6691170]		 G 1.09 0.2 1.0012 0.15%
2q32.3 NABP1; MYO1B; SDPR rs11903757 C 1.06 0.36 1.003 0.37%
3p14.1 LRIG1 rs812481 G 1.09 0.58 1.0018 0.22%
3p22.1 RP11; CTNNB1 rs35360328 A 1.14 0.16 1.0023 0.29%
3q26.2 MYNN; TERC rs10936599 C 1.08 0.75 1.0011 0.14%
4q26 NDST3 rs3987 C 1.36 0.44 1.0235 2.87%
4q32.2 FSTL5 rs35509282 A 1.53 0.09 1.0149 1.83%
5q31.1 PITX1; H2AFY rs647161 A 1.11 0.67 1.0024 0.30%
6p21.31 CDKN1A rs1321311 A 1.1 0.23 1.0016 0.20%
8q23.3 EIF3H rs16892766 C 1.25 0.07 1.0032 0.40%
8q24.21 CCAT2; MYC rs6983267
[rs10505477,
rs7014346]		 G 1.21 0.52 1.0091 1.12%
9q24 TPD52L3; UHRF2 rs719725 A 1.19 0.37 1.0011 0.13%
10p13 CUBN rs10904849 G 1.14 0.68 1.0037 0.46%
10p14 GATA3 rs10795668 G 1.12 0.67 1.0028 0.35%
10q22.3 ZMIZ1; AS1 rs704017 G 1.06 0.57 1.0008 0.10%
10q24.2 SLC25A28; ENTPD7; COX15; CUTC; ABCC2 rs11190164
[rs1035209]		 G 1.09 0.29 1.0015 0.19%
10q25 VTI1A rs12241008 C 1.13 0.09 1.0012 0.15%
11q12.2 FADS1; FEN1 11qhap^; [rs174537, rs4246215, rs174550,
rs1535].		 G 1.4 0.57 1.0281 3.41%
11q13.4 POLD3 rs3824999 G 1.08 0.5 1.0015 0.18%
11q23.1 COLCA2 rs3802842 C 1.11 0.29 1.0022 0.28%
12p13.32 CCND2 rs3217810 T 1.2 0.16 1.0045 0.55%
12p13.32 CCND2 rs3217901 G 1.1 0.41 1.0022 0.27%
12p13.32 CCND2 rs10774214 T 1.09 0.38 1.0018 0.22%
12q13.13 DIP2B; ATF1 rs11169552 C 1.09 0.72 1.0015 0.18%
12q13.13 LARP4; DIP2B rs7136702 T 1.06 0.35 1.0008 0.10%
12q24.12 SH2B3 rs3184504 C 1.09 0.53 1.0019 0.23%
12q24.21 TBX3 rs59336 T 1.09 0.48 1.0019 0.23%
12q24.22 NOS1 rs73208120 G 1.16 0.11 1.0021 0.26%
14q22.2 BMP4 rs1957636 T 1.08 0.4 1.0014 0.18%
14q22.2 BMP4 rs4444235 C 1.11 0.46 1.0027 0.33%
15q13.3 SCG5; GREM1 rs11632715 A 1.12 0.47 1.0032 0.39%
15q13.3 SCG5; GREM1 rs16969681 T 1.18 0.09 1.0022 0.28%
16q22.1 CDH1 rs9929218 G 1.1 0.71 1.0019 0.23%
16q24.1 FOXL1 rs16941835 C 1.15 0.21 1.0032 0.40%
17q21 STAT3 rs744166 G 1.27 0.55 1.0142 1.74%
18q21.1 SMAD7 rs4939827 T 1.18 0.52 1.0069 0.84%
19q13.11 RHPN2 rs10411210 C 1.15 0.9 1.0018 0.22%
19q13.2 TMEM91; TGFB1 19qhap^; [rs1800469, rs2241714] G 1.16 0.49 1.0055 0.68%
20p12.3 FERMT1; BMP2 rs2423279 C 1.14 0.3 1.0036 0.44%
20p12.3 FERMT1; BMP2 rs4813802 G 1.09 0.36 1.0017 0.21%
20p12.3 FERMT1; BMP2 rs961253 A 1.12 0.36 1.003 0.36%
20q13.1 PREX1 rs6066825 A 1.09 0.64 1.0017 0.21%
20q13.33 LAMA5 rs4925386 C 1.08 0.68 1.0013 0.16%
일 예에서, 표 1로부터 선택된 단일 뉴클레오타이드 다형성 중 하나 이상과 연쇄불균형인 단일 뉴클레오타이드 다형성은 0.5 이상, 0.6 이상, 0.7 이상, 0.8 이상의 LD 값을 갖는다. 또 다른 예에서, 연쇄불균형인 단일 뉴클레오타이드 다형성은 0.9 이상의 LD 값을 갖는다. 또 다른 예에서, 연쇄불균형인 단일 뉴클레오타이드 다형성은 1의 LD 값을 갖는다.
일부 단일 뉴클레오타이드 다형성은 특정 위험도 평가를 위해 다른 것보다 더 유용하다. 예를 들어, 상기 유전적 위험도 평가는 rs3987, rs35509282 및 rs744166, 또는 이들 중 하나 이상과 연쇄불균형인 단일 뉴클레오타이드 다형성을 검출하는 단계를 포함할 수 있다.
또 다른 예에서, 상기 유전적 위험도 평가는 rs72647484, rs10911251, rs6687758, rs11903757, rs812481, rs35360328, rs10936599, rs3987, rs35509282, rs647161, rs1321311, rs16892766, rs6983267, rs719725, rs10904849, rs10795668, rs704017, rs11190164, rs12241008, 11qhap (rs174537, rs4246215, rs174550 및 rs1535 중 하나 또는 모두), rs3824999, rs3802842, rs3217810, rs3217901, rs10774214, rs11169552, rs7136702, rs3184504, rs59336, rs73208120, rs1957636, rs4444235, rs11632715, rs16969681, rs9929218, rs16941835, rs744166, rs4939827, rs10411210, 19qhap^ (rs1800469 및 rs2241714 중 하나 또는 모두), rs2423279, rs4813802, rs961253, rs6066825, rs4925386 또는 이들 중 하나 이상과 연쇄불균형인 단일 뉴클레오타이드 다형성을 검출하는 단계를 포함할 수 있다.
또 다른 예에서, 상기 유전적 위험도 평가는 단일 뉴클레오타이드 다형성 rs5934683 또는 이와 연쇄불균형인 단일 뉴클레오타이드 다형성의 존재를 검출하는 단계를 포함한다.
일 구현예에 있어서, 평가된 SNP의 수는 네트 재분류 인덱스(net reclassification index, NRI)(Pencina et al., 2008)를 사용하여 계산된 위험도 예측의 네트 재분류 향상(net reclassification improvement)에 기초한다. 일 구현예에 있어서, 본 발명의 방법의 상기 네트 재분류 향상은 0.01보다 크다.
추가적인 예에서, 본 발명의 방법의 상기 네트 재분류 향상은 0.05보다 크다. 또 다른 예에서, 본 발명의 방법의 상기 네트 재분류 향상은 0.1보다 크다.
본 명세서에서 구체적으로 기재된 것들과 연쇄불균형인 SNP는 당업자에 의해 용이하게 확인된다. 이러한 SNP의 예로는 11q12.2 (rs174537, rs4246215, rs174550, 및 rs1535) 내 4개의 완전하게 상호 연관되는 SNP가 있다. 상기 4개의 SNP는 본 명세서에서 11q12.2 일배체형으로 명명된다. 또 다른 예는 19q13.2 내에 위치한 rs1800469 및 rs2241714를 포함한다. 이들 SNP도 완벽하게 상호 연관되며 본 명세서에서는 19q13.2 일배체형으로 명명된다. 다른 예는 1q41 내에 위치한 rs6687758 및 rs6691170; 8q24.21 내에 위치한 rs10505477, rs6983267 및 rs7014346; 15q31 내에 위치한 rs11632715 및 rs16969681; 10q24.2 내에 위치한 rs1035209, rs11190164; 12q13.13 내에 위치한 rs11169552, rs7136702를 포함한다(표 2는 추가 가능한 예를 제공한다).
표 2는 상위 6개의 위험 SNP(DbSNP)와 LD*인 SNP(관련 SNP)의 리스트이다. HAPMAP 데이터세트 (http://hapmap.ncbi.nlm.nih.gov)에 0.08보다 큰 r2을 갖는 SNP를 나타낸다.
DbSNP DbSNP 위치 관련 SNP 관련 SNP 위치 r 2 D'
rs16892766 chr8:117630683 rs16888589 chr8:117635602 1 1
rs11986063 chr8:117640315 0.85 0.98
rs35509282 chr4:163333405 rs11736440 chr4:163336693 0.99 1
rs12508784 chr4:163333299 0.86 1
rs12511058 chr4:163326723 0.84 1
rs17042479 chr4:163325411 0.85 1
rs17600575 chr4:163329336 0.85 1
rs2122494 chr4:163331379 0.98 1
rs57336275 chr4:163341215 0.98 1
rs74964851 chr4:163338255 0.98 1
rs79783178 chr4:163325957 0.88 1
rs9998942 chr4:163340404 0.98 1
rs12642547 chr4:163337313 0.85 0.99
rs12645341 chr4:163337355 0.85 0.99
rs59363334 chr4:163340796 0.85 0.99
rs11100440 chr4:163324864 0.81 0.97
rs3987 chr4:118759055 rs10018600 chr4:118776858 0.99 1
rs10026807 chr4:118761523 0.97 1
rs10026879 chr4:118761446 0.87 1
rs12643469 chr4:118775565 1 1
rs4317266 chr4:118778909 0.99 1
rs4597906 chr4:118758795 0.98 1
rs5861370 chr4:118764485 0.94 1
rs7676593 chr4:118763497 0.98 1
rs7684690 chr4:118774949 0.93 1
rs1459530 chr4:118746231 0.83 0.99
rs1459528 chr4:118750348 0.85 0.99
rs1459529 chr4:118750315 0.85 0.99
rs1459531 chr4:118742872 0.82 0.99
rs4240312 chr4:118734518 0.81 0.99
rs4270637 chr4:118744735 0.82 0.99
rs4382104 chr4:118752001 0.85 0.99
rs4834639 chr4:118755142 0.82 0.99
rs6852960 chr4:118741585 0.82 0.99
rs4377658 chr4:118782785 0.81 0.98
rs7685408 chr4:118752469 0.87 0.97
rs12503813 chr4:118784946 0.88 0.96
rs13147985 chr4:118786434 0.88 0.96
rs151286737 chr4:118790567 0.87 0.96
rs4353970 chr4:118752091 0.86 0.95
rs6824201 chr4:118736905 0.83 0.93
rs11098407 chr4:118733381 0.82 0.92
rs11562851 chr4:118735934 0.82 0.92
rs11562871 chr4:118733490 0.82 0.92
rs1380373 chr4:118736995 0.82 0.92
rs17865121 chr4:118733657 0.82 0.92
rs11427328 chr4:118737132 0.82 0.92
rs6856317 chr4:118784120 0.82 0.92
rs4594794 chr4:118788352 0.82 0.91
rs6823808 chr4:118787965 0.82 0.91
rs70941133 chr4:118784105 0.81 0.91
rs6983267 chr8:128413305 rs10505474 chr8:128417504 0.84 1
rs10808556 chr8:128413147 0.84 1
rs10956366 chr8:128423491 0.83 1
rs10956370 chr8:128424728 0.83 1
rs11778075 chr8:128421128 0.84 1
rs11784983 chr8:128421348 0.84 1
rs11998706 chr8:128422098 0.84 1
rs12678562 chr8:128422488 0.84 1
rs2060776 chr8:128420117 0.84 1
rs3847137 chr8:128414498 0.84 1
rs3933712 chr8:128420265 0.84 1
rs4276648 chr8:128427372 0.84 1
rs4871022 chr8:128427720 0.84 1
rs4871788 chr8:128421785 0.84 1
rs4871789 chr8:128428061 0.84 1
rs7013328 chr8:128423911 0.83 1
rs7018367 chr8:128424883 0.82 1
rs7018368 chr8:128424933 0.83 1
rs7018371 chr8:128424899 0.82 1
rs7837328 chr8:128423127 0.83 1
rs7837626 chr8:128423341 0.83 1
rs7837644 chr8:128423398 0.83 1
rs7837706 chr8:128423184 0.83 1
rs871135 chr8:128426393 0.84 1
rs12682374 chr8:128410948 0.97 0.99
rs72647484 chr1:22587728 rs2744697 chr1:22583655 0.86 1
rs2744742 chr1:22566927 0.83 1
rs2744748 chr1:22573163 0.83 1
rs2744752 chr1:22575306 0.83 1
rs2744753 chr1:22576327 0.86 1
rs2744754 chr1:22576467 0.86 1
rs2744758 chr1:22578619 0.86 1
rs2807329 chr1:22565060 0.83 1
rs2807332 chr1:22566847 0.96 1
rs2807334 chr1:22568696 0.96 1
rs2807335 chr1:22573764 0.96 1
rs2807340 chr1:22580473 0.81 1
rs28617726 chr1:22586280 1 1
rs72647481 chr1:22584718 0.86 1
rs72647481 chr1:22584718 1 1
rs72647483 chr1:22587009 0.86 1
rs72647483 chr1:22587009 1 1
rs72647488 chr1:22590009 0.81 1
rs72647488 chr1:22590009 0.89 1
rs72647489 chr1:22590125 0.81 1
rs72647489 chr1:22590125 0.89 1
rs2744723 chr1:22535288 0.85 0.92
rs744166 chr17:40514201 rs1026916 chr17:40529835 0.89 1
rs11079043 chr17:40545770 0.93 1
rs11440924 chr17:40517657 0.99 1
rs12601611 chr17:40497828 0.93 1
rs12602466 chr17:40511946 0.9 1
rs12937642 chr17:40525760 0.92 1
rs12942547 chr17:40527544 0.85 1
rs12942611 chr17:40535184 1 1
rs12943176 chr17:40496447 0.93 1
rs12949918 chr17:40526273 0.81 1
rs12950549 chr17:40496594 1 1
rs13342031 chr17:40536871 0.93 1
rs17884075 chr17:40541608 1 1
rs17884090 chr17:40518396 1 1
rs17885629 chr17:40525098 0.81 1
rs17885741 chr17:40498944 1 1
rs17886724 chr17:40496163 1 1
rs1905340 chr17:40520390 0.93 1
rs1905341 chr17:40520597 0.9 1
rs2306581 chr17:40500265 1 1
rs35314169 chr17:40515826 0.93 1
rs35840966 chr17:40521204 1 1
rs35901220 chr17:40528168 0.94 1
rs35950888 chr17:40499198 1 1
rs3736161 chr17:40497835 1 1
rs3736162 chr17:40497839 0.92 1
rs3736164 chr17:40539825 0.93 1
rs3785898 chr17:40515120 0.93 1
rs3816769 chr17:40498273 0.99 1
rs3869549 chr17:40492540 0.9 1
rs4103200 chr17:40507065 0.93 1
rs4796647 chr17:40543992 0.91 1
rs4796791 chr17:40530763 1 1
rs58288833 chr17:40496701 0.9 1
rs61454571 chr17:40538298 0.89 1
rs62075772 chr17:40504250 1 1
rs6503695 chr17:40499533 0.93 1
rs6503696 chr17:40499804 0.93 1
rs6503697 chr17:40501579 0.93 1
rs7211777 chr17:40534075 1 1
rs7214610 chr17:40521787 0.92 1
rs7216516 chr17:40517675 0.83 1
rs7217655 chr17:40496024 1 1
rs7219059 chr17:40521670 0.92 1
rs7219739 chr17:40531761 1 1
rs7224007 chr17:40528786 0.92 1
rs7224416 chr17:40528702 0.92 1
rs8068748 chr17:40532701 1 1
rs8069645 chr17:40494902 0.92 1
rs8070763 chr17:40536396 1 1
rs8071537 chr17:40530895 1 1
rs8072391 chr17:40495390 1 1
rs8073517 chr17:40503324 1 1
rs8073836 chr17:40525719 0.99 1
rs8075676 chr17:40505202 0.93 1
rs8076051 chr17:40505134 1 1
rs8081037 chr17:40499158 0.91 1
rs957970 chr17:40519890 1 1
rs957971 chr17:40519925 1 1
rs9891119 chr17:40507980 1 1
rs9895473 chr17:40515722 0.93 1
rs9897389 chr17:40523725 0.85 1
rs9912773 chr17:40510534 0.92 1
rs9913597 chr17:40510316 1 1
rs35455295 chr17:40496438 0.95 1
rs3869550 chr17:40492887 0.96 1
rs4796793 chr17:40542210 0.92 0.99
rs11328125 chr17:40537526 0.91 0.98
rs10706259 chr17:40492373 0.83 0.97
rs2354155 chr17:40546652 0.84 0.96
rs35561964 chr17:40536575 0.82 0.96
rs34972443 chr17:40502074 0.83 0.93
rs2128786 chr17:40547327 0.81 0.91
임상적 위험도 평가
본 발명의 방법은 개체의 임상적 위험도 평가를 실시하는 단계를 포함할 수 있다. 임상적 위험도 평가의 결과는 직결장암 발생할 위험이 있는 개체의 위험도를 구하기 위한 유전적 위험도 평가와 결합될 수 있다.
본 발명은 임의의 적합한 임상적 위험도 평가 절차가 사용될 수 있다. 바람직하게는, 임상적 위험도 평가는 개체의 하나 이상의 좌위에서 유전자형을 분석하는 단계를 포함하지 않는다. 그럼에도 불구하고, 상기 임상적 위험도 평가 절차는 MLH1, MSH2 및 MSH6 유전자의 돌연변이 및 미세부수체 불안정성(microsatellite instability) 상태에 대한 정보를 얻는 단계를 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에서, 상기 임상적 위험도 평가 절차는 개체로부터 다음 중 하나 이상의 정보를 얻는 단계를 포함한다: 직결장암 및/또는 폴립의 병력, 나이, 직결장암 및/또는 폴립 및/또는 진단 당시의 친족의 나이를 포함한 다른 암의 가족력, 이전의 대장내시경 또는 구불창자내시경의 결과, 이전의 대변 잠혈 검사의 결과, 체중, 체질량 지수, 키, 성별, 주량, 흡연력, 운동 이력, 식습관(예를 들어, 엽산, 야채, 붉은 고기, 과일, 섬유질 및 포화지방), 염증성 장 질환의 유행, 인종/민족성, 아스피린 및 NASID 사용, 에스트로겐 대체 및 구강 피임약의 사용. 일 예에서, 상기 임상적 위험도 평가 절차는 개체로부터 직결장암 병력에 대한에 대한 1차 친족의 가족력에 대한 정보를 얻는 단계를 포함할 수 있다. 다른 예에서, 상기 임상적 위험도 평가 절차는 개체로부터 직결장암 병력에 대한에 대한 1차 친족의 가족력 및/또는 나이에 대한 정보를 얻는 단계를 포함할 수 있다.
일 구현예에 있어서, 상기 임상적 위험도 평가는 적어도 일부, 바람직하게는 직결장암에 대한 모든 1차 친족의 가족력에 대한 세부정보를 포함한다.
일 구현예에 있어서, 상기 직결장암에 대한 가족력은 다세대 가족력의 분석을 포함한다. 본 명세서에서 사용된 "다세대 가족력"은 2세대 이상의 분석을 의미한다. 다세대 가족력은, 예를 들어, 같은 세대간(예를 들어, 사촌) 및/또는 세대들 간의(예를 들어, 삼촌과 고모)의 분석을 포함한다. 일 구현예에 있어서, 예를 들어, 상기 임상적 위험도 평가는 적어도 일부, 바람직하게는 모든 2차 친족의 직결장암 가족력에 대한 세부정보를 포함한다. 또 다른 구현예에 있어서, 상기 임상적 위험도 평가는 적어도 일부, 바람직하게는 모든 2차 및 3차 친족의 직결장암 가족력에 대한 세부정보를 포함한다.
일 구현예에 있어서, 상기 임상적 위험도 평가 절차는 향후 5년(즉, 5년 위험도) 동안 개체의 직결장암 발생에 대한 위험도의 추정치를 제공한다. 일 예에서, 상기 임상적 위험도 평가에 의해 결정된 5년 위험도는 약 1% 내지 약 3% 사이이다. 또 다른 예에서, 상기 임상적 위험도 평가에 의해 결정된 5년 위험도는 약 1.5% 내지 약 2% 사이이다.
일 구현예에 있어서, 상기 임상적 위험도 평가 절차는 향후 10년(즉, 10년 위험도) 동안 개체의 직결장암 발생에 대한 위험도의 추정치를 제공한다. 일 예에서, 상기 임상적 위험도 평가에 의해 결정된 10년 위험도는 약 1% 내지 약 3% 사이이다. 또 다른 예에서, 상기 임상적 위험도 평가에 의해 결정된 5년 위험도는 약 1.5% 내지 약 2% 사이이다.
또 다른 구현예에 있어서, 상기 임상적 위험도 평가 절차는 개체가 70세까지(즉, 평생 위험도) 직결장암 발생에 대한 위험도의 추정치를 제공한다. 일 예에서, 상기 임상적 위험도 평가에 의해 결정된 평생 위험도는 약 15% 내지 약 30% 사이이다. 또 다른 예에서, 상기 임상적 위험도 평가에 의해 결정된 평생은 약 20% 내지 약 25% 사이이다.
또 다른 구현예에 있어서, 임상적 위험도 평가를 실시하는 단계는 개체의 직결장암 발병에 대한 절대 위험도를 계산하는 모델을 사용한다. 예를 들어, 직결장암 발병에 대한 상기 절대 위험도는 직결장암을 제외한 다른 원인으로 사망하는 경쟁 위험도를 감안하여 암 발병율을 사용하여 계산할 수 있다. 일 구현예에 있어서, 상기 임상적 위험도 평가는 직결장암 발병에 대한 5년 절대 위험도를 제공한다. 또 다른 구현예에 있어서, 상기 임상적 위험도 평가는 직결장암 발병에 대한 10년 절대 위험도를 제공한다.
임상적 위험도 평가 절차의 예는 하버드 암 위험 지수 (Harvard Cancer Risk Index), 국립 암 연구소(National Cancer Institute)의 직결장암 위험도 평가 툴(Colorectal Cancer Risk Assessment Tool), 클리블랜드 클리닉 툴(Cleveland Clinic Tool), 미스매치 복구 확률 모델(Mismatch Repair Probability model, MMRpro라고도 함), 대장 위험도 예측 툴(Colorectal Risk Prediction Tool, CRiPT) 등 (예를 들어, Usher-Smith et al., 2015 참조)을 포함하며, 이에 한정되지 않는다. 고위험 돌연변이 및 표현형 위험 요인에 중점을 둔 광범위한 연구가 이러한 모범적인 위험도 예측 알고리즘으로 통합되었다.
상기 하버드 암 위험 지수는 가족력 데이터(직결장암을 갖는 1차 친족) 및, 체질량 지수, 아스피린 사용, 흡연, 염증성 장 질환의 병력, 신장, 육체 활동, 에스트로겐 대체, 경구 피임약 사용 및, 엽산, 야채, 알콜, 육류, 과일, 섬유 및 포화 지방의 섭취를 이용하여 직결장암 발병에 대한 10년 위험도를 예측한다. 예를 들어, 상기 임상 위험 평가 절차는 하버드 암 위험 지수를 사용하여 개체의 직결장암 발병에 대한 10년 위험도를 예측한다.
상기 직결장암 위험도 평가 툴은 연령, 성별, 구불창자내시경 및/또는 대장 내시경 검사의 사용, 현재의 여가 활동, 아스피린 및 NSAIDs의 사용, 흡연의 과거력, 체질량 지수, 호르몬 대체제의 사용력 및 채소 섭취에 따른 50세 이상의 사람들을 대상으로 직결장암 발생의 5, 10, 20 및 평행 위험도를 예측한다. 일 예에서, 상기 임상적 위험도 평가 절차는 직결장암 위험도 평가 툴을 사용하여 개체의 직결장암 발병에 대한 5년 위험도를 예측한다. 또 다른 예에서, 상기 임상적 위험도 평가 절차는 직결장암 위험도 평가 툴을 사용하여 개체의 직결장암 발병에 대한 10년 위험도를 예측한다. 또 다른 예에서, 상기 임상적 위험도 평가 절차는 직결장암 위험도 평가 툴을 사용하여 개체의 직결장암 발병에 대한 20년 위험도를 예측한다. 또 다른 예에서, 상기 임상적 위험도 평가 절차는 직결장암 위험도 평가 툴을 사용하여 개체의 직결장암 발병에 대한 평생 위험도를 예측한다.
상기 클리블랜드 클리닉 툴은 연령, 성별, 민족성, 체중, 신장, 구불창자내시경 및/또는 대장 내시경 검사의 사용, 대변 잠혈 검사, 흡연력, 운동, 직결장암 및 폴립의 가족력 및 야채 및 과일의 섭취를 고려하여 직결장암 위험도 점수를 제공한다.
상기 MMRpro 모델은 질병의 가족력, 미세부수체 불안정성 상태, 연령 및 민족성과 같은 환경적 요소뿐 아니라, MLH1, MSH2 및 MSH6 유전자의 돌연변이에 기초한, 직결장암 및 자궁 내막암 발병의 5년 및 평생 위험도를 예측한다. 일 예에서, 상기 임상적 위험도 평가 절차는 MMRpro 모델을 사용하여 개체의 직결장암 발병에 대한 5년 위험도를 예측한다. 다른 예에서, 상기 임상적 위험도 평가 절차는 MMRpro 모델을 사용하여 개체의 직결장암 발병에 대한 평생 위험도를 예측한다.
상기 대장 위험도 예측 툴은 직결장암 위험도를 평가하기 위해 혼합된 주요 유전자 다유전자적 모델을 사용하여 다세대 가족력을 사용한다.
복합 SNP 상대 위험도 "유전적 위험도"의 계산
개체의 "유전적 위험도"는 평가된 각 SNP에 대한 유전자형 상대 위험도 값의 곱으로 정의할 수 있다. 다음, 로그-가산 위험도 모델을 사용하여 드문 질병 모델에서 1, OR 및 OR2의 상대 위험도 값을 갖는 단일 SNP에 대한 세가지 유전자형, AA, AB 및 BB를 정의할 수 있다. 상기 OR은 공지된 질병의 높은-위험 대립 유전자, B, 대 낮은-위험 대립 유전자, A에 대한 교차비이다. B 대립 유전자가 빈도 (p)를 갖는다면, 이 유전자형은, 하디-웨인버그 평형을 가정할 때, (1-p)2, 2p(1-p), 및 p2의 집단 빈도를 갖는다. 각 SNP에 대한 상기 유전자형 상대 위험도 값은 이 빈도를 기반으로 집단의 평균 상대 위험이 1이 되도록 조정될 수 있다. 구체적으로, 조정되지 않은 집단의 평균 상대 위험도가 주어진 경우:
(μ)=(1-p)2+2p(1-p)OR+p2OR2
조정된 위험도 값 1/μ, OR/μ 및 OR2/μ는 AA, AB 및 BB 유전자형에 사용된다. 누락된 유전자형은 1의 상대 위험도가 정해진다. 다음 공식은 유전적 위험도를 정의하는데 사용될 수 있다:
SNP1 x SNP2 x SNP3 x SNP4 x SNP5 x SNP6 x SNP7, x SNP8, 등
비-SNP 다형성에 대하여 유사한 계산을 실시할 수 있다.
복합 SNP 위험도를 계산하는 또 다른 방법은 Mavaddat et al.(2015)에 설명되어 있다. 일 예에서, 다음 공식을 사용한다:
PRS = β 1 x 1+β 2 x 2+ ....β λ x λ +β n x n
상기 βκ는 SNPκ에 대한 소수 대립 유전자와 연관된 직결장암에 대한 per-대립 유전자 로그 교차비이고, xκ는 동일한 SNP(0, 1 또는 2)에 대한 대립 유전자의 수이며, n은 SNP의 총 수이고, PRS (polygenic risk score)는 다유전자적 위험도 점수 (복합 SNP 위험도라고도 함)이다.
인간 개체의 직결장암 발병에 대한 "위험도"는 필요에 따라 상대 위험(또는 위험율) 또는 절대 위험도로 제공될 수 있다.
일 구현예에 있어서, 상기 유전적 위험도 평가는 인간 개체의 직결장암 발병에 대한 "상대 위험도"를 구한다. 특정 특성 (또는 노출)을 갖는 개체의 질병 발병률을 특정 특성이 없는 개체의 발병률로 나눈 상대 위험도 (또는 위험율)는 해당 특정 노출이 위험을 증가시키거나 감소시키는지 여부를 나타낸다. 상기 상대 위험도는 질병과 관련된 특성을 확인하는데 도움이 되지만, 위험의 발생 빈도(발생 정도)가 상쇄되므로 검진 결정을 도출하는데 특별히 유용하지는 않다.
또 다른 구현예에 있어서, 상기 유전적 위험도 평가는 인간 개체의 직결장암 발병에 대한 "절대 위험도"를 구한다. 상기 절대 위험도는 특정 기간(예를 들어, 5, 10, 15, 20년 또는 그 이상) 내에 인간 개체의 직결장암 발병에 대한 수치적 가능성이다. 이는 여러가지 위험 요소를 고려하지 않은 한 개체의 직결장암 발병에 대한 위험도를 반영한다.
결합된 임상적 평가 × 유전적 위험도
인간 개체의 직결장암 발병에 대한 "위험도"를 얻기 위해 임상적 위험도 평가와 유전적 위험도 평가를 결합하는 경우에 다음의 공식을 사용할 수 있다:
[위험도(즉, 임상 평가×SNP 위험도)]=[임상 평가 위험도] x SNP1 x SNP2 x SNP3 x SNP4 x SNP5 x SNP6 x SNP7, x SNP8, ... x SNP45 등
상기 임상 평가는 임상 평가에서 제공되는 위험도이고, SNP1 내지 SNP45는 개별 SNP의 상대 위험도이며, 앞서 기재한대로, 집단 평균 1을 갖도록 조정된다. SNP 위험도는 집단 평균 위험도가 1에 가까워지기 때문에, SNP 간의 독립성을 가정하면, 결합된 값에 대한 모든 유전자형의 집단 평균 위험도는 잠재적인 임상 평가 위험도의 추정치와 일치한다.
일 구현예에 있어서, 상기 인간 개체의 직결장암 발병에 대한 위험도는 [임상 평가 위험도] x SNP1 x SNP2 x SNP3 x SNP4 x SNP5 x SNP6 x SNP7, x SNP8, ... x SNP45 등,에 의해 계산한다. 또 다른 구현예에 있어서, 상기 인간 개체의 직결장암 발병에 대한 위험도는 [임상 평가 5년 위험도] x SNP1 x SNP2 x SNP3 x SNP4 x SNP5 x SNP6 x SNP7, x SNP8, ... x SNP45 등,에 의해 계산한다.
또 다른 구현예에 있어서, 상기 인간 개체의 직결장암 발병에 대한 위험도는 [임상 평가 평생 위험도] x SNP1 x SNP2 x SNP3 x SNP4 x SNP5 x SNP6 x SNP7, x SNP8, ... x SNP45 등,에 의해 계산한다. 일 구현예에 있어서, 상기 임상 평가는 다음 중 하나 이상을 평가하여 실시한다: 임상적 위험도를 제공하는 직결장암의 병력, 연령, 직결장암의 가족력, 이전의 대장내시경 또는 구불창자내시경의 결과 및 인종/민족성. 일 구현예에 있어서, 상기 위험도(즉, 결합된 유전적 위험도 x 임상적 위험도)는 다음에 의해 제공된다:
[위험도(즉, 임상적 x 유전적 위험도)]=[임상적 인자1 x 임상적 인자2 x,..., x 임상적 인자5] x SNP1 x SNP2 x SNP3 x SNP4 x SNP5 x SNP6 x SNP7, x SNP8, ... x SNP45 등
일 구현예에 있어서, 상기 임상 평가는 임상적 위험도를 제공하기 위해 직결장암의 1차 친족 가족력을 평가함으로써 실시한다. 일 구현예에 있어서, 상기 위험도(즉, 결합된 유전적 위험도 x 임상적 위험도)는 다음에 의해 제공된다:
[위험도(즉, 임상적×유전적 위험도)]=[직결장암과 관련딘 1차 친족이 갖는 연관된 임상적 위험도] x SNP1 x SNP2 x SNP3 x SNP4 x SNP5 x SNP6 x SNP7, x SNP8, ... x SNP45 등
일 구현예에 있어서, SNP의 위험 대립 유전자에 기인할 수 있는 로그 가족 상대 위험도(FRR, 직결장암에 대한 1차 친족과 관련된 직결장암 교차비)의 비율을 추정할 수 있다(45개의 SNP, 각 SNP에 대한 하디-웨인버그 평형. SNP 사이의 연쇄균형, 및 직결장암 위험을 갖는 SNP와 관련된 곱셈모델). SNP1, ... SNP45는 표 1의 SNP이고, 임상46, ... 임상m은 임상 인자이다(참고: 이들은 FRR에 기여하는 임의의 유전 요인일 수 있음). 다음, Gi가 집단에서 임의의 개체에 대해 SNPi에서 위험 대립 유전자의 수를 제공하는 확률변수라면, G1, ..., Gm은 모두 (연결평형에 의한) 독립 확률 변수이며, 임의의 개체에 대한 로그-교차비는 X1+...+Xm(가정된 곱셈모델에 의해), 여기서 Xi=GilogORi이고, ORi는 SNPi에 대한 대립 유전자 별 교차비이다. Antoniou et al. (2003)로부터 유래된 Win et al. (2014)의 공식은 logFRR=1/2[Var(Xi)+...+Var(Xm)]이 된다. 이러한 로그 FRR는 공지된 및 공지되지 않은 직결장암-관련 SNP로부터 독립적인 요소의 합계이다. 공지된 SNP로 인한 로그 FRR의 비율은 logFRR=1/2[Var(Xi)+...+Var(Xm)]/logFRR이고 임상 요인으로 인한 비율은 1에서 이 값을 뺀 값이다. 필요에 따라 추가적인 임상적 인자를 상기 계산에 통합할 수 있다.
일 구현예에 있어서, 상기 유전적 위험도 평가는 상기 임상적 위험도 평가와 결합되어 인간 개체의 직결장암을 발병에 대한 "상대 위험도"를 구한다. 또 다른 구현예에 있어서, 상기 유전적 위험도 평가는 인간 개체의 직결장암 발병에 대한 "절대 위험도"를 구하기 위해 상기 임상적 위험도 평가와 결합된다.
개체
본 명세서에서 사용된 용어 "개체"는 인간 대상을 의미한다. "대상", "환자" 또는 "개인"과 같은 용어는 문맥상 본 명세서에서 상호 교환적으로 사용될 수 있는 용어이다. 일 예에서, 본 발명의 방법은 개체의 정기 검진에 에 사용될 수 있다. 정기 검진은 미리 결정된 시간 간격으로 개체를 검사하는 것이 포함될 수 있다. 예시적인 시간 간격은 월별, 분기별, 매월 6 회, 매년, 2 년마다 또는 3 년마다 검진을 포함한다.
현재의 위험도 데이터는 보통 사람이 약 50세에 (대부분의 국가적 선별 검사 프로그램에서 권장하는) 대변 잠혈 검사에 대한 위험-기준을 충족하고 있음을 나타낸다. 그러나, 본 발명자들은, 특히 이들 개체 중 1차 친족이 직결장암으로 진단된 경우에, 일부 개체는 50세에 도달하기 훨씬 전에 대변 잠혈 검사를 받아야함을 발견하였다. 이러한 발견은 50 세 미만의 개체가 본 발명의 방법을 사용하여 평가되어야 함을 제시한다. 따라서, 일 예에서, 본 발명의 방법을 사용하여 스크리닝된 개체는 38세 이상, 39세 이상, 40세 이상, 41세 이상, 42세 이상, 43세 이상, 44세 이상, 45세 이상, 46세 이상, 47세 이상, 48세 이상, 49세 이상이다. 예를 들어, 상기 개체는 40세 이상이다.
직결장암의 가족력이 있는 개체는 조기에 검진을 받을 수 있다. 예를 들어, 이들 개체는 30세 이상, 31세 이상, 32세 이상, 33세 이상, 34세 이상, 35세 이상, 36세 이상, 37세 이상, 또는 그 이상일 수 있다.
또 다른 예에서, 본 발명의 방법을 이용하여 평가된 개체는 양성 대변 잠혈 검사를 갖는다. 다른 예에서, 개체는 선종성 용종증의 개인력 또는 염증성 장 질환 (궤양성 대장염 또는 크론병)의 개인력을 갖는다.
또 다른 예에서, 본 발명의 방법은 직결장암 발생의 징후일 수 있는 증상을 갖는 인간 개체의 직결장암 발명에 대한 위험도를 평가하는 데 사용될 수 있다. 직결장암과 관련하여, 본 발명은 대변 잠혈 검사가 양성인 개체, 또는 설사 또는 변비, 변 일관성의 변화, 직장 출혈, 경련, 불완전한 배변, 가스 및 통증과 같은 지속적인 복부 불편함을 포함하는 대장 습관의 변화와 같은 증상의 임상을 나타내는 개체에게 적용 가능할 것이다.
본 발명의 방법은 남성 및 여성 개체의 위험을 평가하는데 사용될 수 있다. 그러나, 예를 들어, 상기 개체는 남성이다.
본 발명의 방법은 다양한 민족적 배경에서 인간 개체의 직결장암 발병에 대한 위험도를 평가하는 데 사용될 수 있다. 시간이 지남에 따라 서로 다른 민족의 기원이 혼합되어 왔다는 것은 잘 알려져 있다. 실제로, 이것은 숙련된 사람이 본 명세서에 기술된 방법을 수행하는 능력에 영향을 미치지는 않지만, 개체의 민족적 배경을 확인하는 것이 바람직 할 수 있다. 이 경우, 인간 개체의 민족성은 개체에 의해 자기-보고 될 수 있다. 예를 들어, 피험자는 이 질문에 대한 응답으로 자신의 민족을 식별하도록 요청받을 수 있다. "당신은 어떤 민족에 속합니까?" 또 다른 예에서, 개체의 민족성은 적절한 동의를 얻은 후에 의료 기록이나 임상의의 견해 또는 관찰로부터 알 수 있다.
일 예에서, 상기 개체는 형질 인류학에 기초하여 코카소이드(Caucasoid), 오스트랄로이드(Australoid), 몽골로이드(Mongoloid) 및 네그로이드(Negroid)로 분류 될 수 있다. 일 구현예에 있어서, 상기 개체는 백인, 아프리카 계 미국인, 히스패닉, 아시아계, 인도계, 또는 라틴계 일 수 있다. 예를 들어, 상기 개체는 백인이다. 예를 들어, 상기 개체는 유럽인이다.
선조를 통해 직접 또는 간접적으로 유럽 태생이고, 색 피부를 갖는 개체는 본 발명에서, 백인으로 간주된다. 예를 들어, 상기 백인은 적어도 75 %의 백인 조상을 가질 수 있다(예를 들어 백인 조부모가 3 명 이상인 개체).
선조를 통해 직접 또는 간접적으로 중부 또는 남부 아프리카 태생인 개체는 본 발명에서, 흑인으로 간주된다. 예를 들어, 상기 흑인은 적어도 75%의 흑인 조상을 가질 수 있다. 주로 흑인 계통 및 흑색 피부를 가진 미국계 개체는 본 발명에서 아프리카계 미국인으로 간주된다. 상기 프리카계 미국인은 최소한 75%의 흑인 조상을 가질 수 있다. 예를 들어, 다른 나라(예: 영국, 캐나다 또는 네덜란드)에 살고 는 흑인 조상의 개체에도 이와 유사한 원칙이 적용된다.
선조를 통해 직접 또는 간접적으로 스페인 또는 중남미 국가와 같이 스페인어를 사용하는 국가 태생의 개체는 본 명세서의 맥락에서 히스패닉으로 간주된다. 예를 들어, 히스패닉 개체는 75% 이상의 히스패닉계 조상을 가질 수 있다.
정기 검진
대변 잠혈 검사 및 대장내시경 검사/구불창자내시경 검사는 직결장암으로 인한 사망률을 감소시키지만, 많은 수의 환자에게 정기적으로 제공하는 데 비용이 많이 든다. 따라서, 적절한 집단을 확인하여 선별하는 것이 바람직하다. 일 예에서, 본 발명의 방법은 인간 개체의 직결장암에 대한 정기 진단 검사의 필요성을 결정하는데 사용될 수 있다. 그러한 정기 검진은, 앞서 설명한 것과 같은, 사전 결정된 시간 간격으로 대변 잠혈 검사 또는 대장내시경 검사/구불창자내시경 검사를 포함할 수 있다.
일 예에서, 인간 개체의 직결장암에 대한 정기 진단 검사의 필요성은, 검출 된 대립 유전자의 수에 기초하여 결정된다. 당업자는 각각의 단일 뉴클레오타이드 다형성이 개체의 체세포 배수체 게놈에서 2 배까지 존재할 수 있음을 이해할 것이다. 따라서, 일 예에서 28개의 단일 뉴클레오타이드 다형성의 평가는 56 개의 대립 유전자를 검출할 수 있다. 다른 예에서, 45개의 단일 뉴클레오타이드 다형성의 평가는 90개의 대립 유전자를 검출 할 수 있다. 검출된 대립 유전자의 일부는 위험 대립 유전자일 수 있다. 검출된 대립 형질의 수는 개체의 직결장암 발병의 위험도와 관련이 있다.
예를 들어, 각각의 단일 뉴클레오타이드 다형성이 개체의 체세포 배수체 게놈에서 2배까지 존재할 수 있음을 고려할 때, 41개 이상, 42개 이상, 43개 이상, 44개 이상, 45개 이상, 46개 이상, 47개 이상, 48개 이상, 49개 이상, 50개 이상, 51개 이상, 52개 이상, 53개 이상, 54 개 이상, 55개 이상, 56 개 이상, 57개 이상, 58개 이상, 59개 이상, 60개 이상 또는 그 이상의 단일 뉴클레오타이드 다형성의 위험 대립 유전자를 갖는 개체는 대변 잠혈 검사, 대장 내시경 검사 또는 구불창자내시경 검사 프로그램에 등록해야 한다. 예를 들어, 단일 뉴클레오타이드 다형성의 44개 이상의 위험 대립 유전자를 갖는 개체는 대변 잠혈 검사, 대장내시경 검사 또는 구불창자내시경 검사 프로그램에 등록해야 한다. 일 예에서, 단일 뉴클레오타이드 다형성의 44 개 이상의 위험 대립 유전자를 갖는 49세 이상의 개체는 대장내시경 검사 또는 구불창자내시경 검사 프로그램에 등록해야 한다.
또 다른 예에서, 단일 뉴클레오타이드 다형성의 46개 이상의 위험 대립 유전자를 갖는 개체는 대변 잠혈 검사, 대장내시경 검사 또는 구불창자내시경 검사 프로그램에 등록해야 한다. 상기 예에서, 단일 뉴클레오타이드 다형성의 46개 이상의 위험 대립 유전자를 갖는 47세 이상의 개체는 대장 내시경 검사 또는 구불창자내시경 검사 프로그램에 등록해야 한다.
또 다른 예에서, 인간 개체의 직결장암에 대한 정기 진단 검사의 필요성은 개체의 집단 내 개체의 위험도 순위에 기초하여 결정된다. 예를 들어, 개체가 직결장암이 발병할 위험이 있는 집단의 상위 30, 29, 28, 27, 26, 25, 24, 23, 22, 21, 20, 19, 18, 17, 16, 15, 14, 13, 12, 11, 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1%에 위치하는 경우에 개체는 대변 잠혈 검사, 대장 내시경 또는 구불창자내시경 검사 프로그램에 등록해야 한다.
예를 들어, 상기 유전적 위험도는 다음에 기초하여 계산한다: SNP1 x SNP2 x SNP3 x SNP4 x SNP5 x SNP6 x SNP7, x SNPx 및 약 5.9% 이상의 위험도를 갖는 개체는 대변 잠혈 검사, 대장 내시경 검사 또는 구불창자내시경 검사 프로그램에 등록된다. 또 다른 예에서, 약 6.0, 6.1, 6.2, 6.3, 6.4, 6.5, 6.5, 6.6, 6.7, 6.8, 6.9, 7.0, 7.1, 7.2, 7.3, 7.4% 또는 그 이상의 위험도를 갖는 개체는 대변 잠혈 검사, 대장 내시경 검사 또는 구불창자내시경 검사 프로그램에 등록된다.
또 다른 예에서, 결합된 위험도(즉, 임상적 x 유전적 위험도)는 다음을 근거로 계산된다: [직결장암인 1차 친족을 갖는 것과 관련된 임상적 위험도] x SNP1 x SNP2 x SNP3 x SNP4 x SNP5 x SNP6 x SNP7, x SNPx 및 약 11.5% 이상의 위험도를 갖는 개체는 대변 잠혈 검사, 대장 내시경 검사 또는 구불창자내시경 검사 프로그램에 등록된다. 또 다른 예에서, 약 12, 12.5, 13, 13.1, 13.2, 13.3, 13.4, 13.5, 14% 또는 그 이상의 위험도를 갖는 개체는 대변 잠혈 검사, 대장 내시경 검사 또는 구불창자내시경 검사 프로그램에 등록된다.
또 다른 예에서, 본 발명의 방법은 개체에서 직결장암을 스크리닝하는 방법에 통합된다. 상기 예에서, 개체의 직결장암 발병에 대한 위험도는 본 발명의 방법을 사용하여 평가되며, 직결장암이 발병할 위험이 있다고 평가되는 대변 잠혈 검사, 대장 내시경 검사 또는 구불창자내시경 검사를 정기 검진한다.
또한, 본 발명의 방법은 다른 방법 또는 "추가 검사(들)"와 조합하여 직결장암 발병에 대한 위험도의 평가를 제공하는데 사용될 수 있다. 상기 예에서, 여러 검사의 결과는 임상의가 대장내시경 검사 또는 구불창자내시경 검사와 같은 보다 명확한 검사가 필요한지 여부를 결정하는 데 도움이 될 수 있다. 일 예에서, 본 발명의 방법은 대변 잠혈 검사와 함께 수행된다.
방법의 실시
다양한 구현예에 있어서, 상기 본 방법의 실시는 AUC(Area under the curve)가 약 0.61 이상, 약 0.62 이상, 약 0.63 이상인 것을 특징으로 한다.
다양한 구현예에 있어서, 본 발명의 방법에 의해 달성되는 민감도는 약 50% 이상, 약 60% 이상, 약 70% 이상, 약 71% 이상, 약 72% 이상, 약 73% 이상, 약 74% 이상, 약 75% 이상, 약 76% 이상, 약 77% 이상, 약 78% 이상, 약 79% 이상, 약 80% 이상, 약 81% 이상, 약 82% 이상, 약 83% 이상, 약 84% 이상, 약 85% 이상, 약 86% 이상, 약 87% 이상, 약 88% 이상, 약 89% 이상, 약 90% 이상, 약 91% 이상, 약 92% 이상, 약 93% 이상, 약 94% 이상, 약 95% 이상이다.
다양한 구현예에 있어서, 본 발명의 방법에 의해 달성되는 특이도는 약 50% 이상, 약 60% 이상, 약 70% 이상, 약 71% 이상, 약 72% 이상, 약 73% 이상, 약 74% 이상, 약 75% 이상, 약 76% 이상, 약 77% 이상, 약 78% 이상, 약 79% 이상, 약 80% 이상, 약 81% 이상, 약 82% 이상, 약 83% 이상, 약 84% 이상, 약 85% 이상, 약 86% 이상, 약 87% 이상, 약 88% 이상, 약 89% 이상, 약 90% 이상, 약 91% 이상, 약 9% 이상, 약 92% 이상, 약 93% 이상, 약 94% 이상, 약 95% 이상이다.
치료
직결장암의 높은 유전적 성향은 예방적 또는 치료적 치료를 시작하기 위한 경고로 취급될 수 있다. 따라서, 본 발명의 방법을 수행한 후에 개체에게 치료를 처방하거나 투여할 수 있다. 일 구현예에 있어서, 본 발명의 방법은 직결장암이 발병할 위험이 있는 인간 개체의 직결장암에 대한 위험을 예방 또는 감소시키는 데 사용하기 위한 직결장암 치료법에 관한 것이다. 일 구현예에 있어서, 개체는 치료제 또는 예방제가 처방되거나 투여 될 수 있다. 일 예에서, 개체는 화학 요법이 처방되거나 투여될 수 있다. 다른 예에서, 개체는 아스피린(aspirin), 부프로펜(buprofen), 아세트아미노펜(acetaminophen) 및 나프록센(naproxen) 또는 호르몬 요법 [에스트로겐(estrogen) + 프로게스틴(progestin)]과 같은 비-스테로이드성 항염증제가 처방되거나 투여될 수 있다. 또 다른 예에서, 치료는 개체의 식이 요법과 같은 행동 중재를 포함 할 수 있다. 예시적인 식이 변형은 증가된 섬유질, 모노-포화 지방산 및/또는 어유(fish oil)를 포함한다.
시료의 준비 및 분석
본 발명의 방법을 실시함에 있어서, 개체로부터의 생물학적 시료가 요구된다. "샘플" 및 "표본"과 같은 용어는 문맥상 본 명세서에서 상호 교환적으로 사용될 수 있는 용어인 것으로 간주된다. 상기 개체로부터 분리될 수 있는 한 모든 생물학적 시료를 상기 언급된 시료로서 사용할 수 있으며 본 발명의 방법에 따라 DNA를 단리 및 분석 할 수 있다. 시료는 일반적으로 표준 의학 실험실 방법으로 개체의 동의를 얻은 후 수득한다. 시료는 개체로부터 직접 취한 형태이거나, 적어도 일부 비-핵산 물질을 제거하기 위해, 적어도 부분적으로 처리(정제) 될 수 있다.
예시적인 "생물학적 시료"는 개체의 체액(혈액, 타액, 소변 등), 생검, 조직 및/또는 폐기물을 포함한다. 따라서, 조직 생검, 대변, 객담, 침, 혈액, 림프, 눈물, 땀, 소변, 질 분비물 또는 기타 같은 종류의 것은 적절한 핵산을 함유하는 임의의 대상 조직과 마찬가지로, SNP를 쉽게 스크리닝 할 수 있다. 일 구현예에 있어서, 상기 생물학적 시료는 볼 세포 시료이다.
또 다른 구현예에 있어서, 상기 시료는 혈액 시료이다. 상기 혈액 시료는, 필요한 경우, 원심분리, 친화성 크로마토그래피 (예: 면역흡착 방법), 면역선별 및 여과와 같은 다양한 방법을 사용하여 특정 세포를 제거하도록 처리될 수 있다. 따라서, 일 예에서, 상기 시료는 개체로부터 직접적으로 분리되거나 개체로부터 수득한 시료로부터 정제된 특정 세포 유형 또는 세포의 혼합물을 포함할 수 있다. 일 예에서, 상기 생물학적 시료는 말초혈액 단핵 세포 (peripheral blood mononuclear cells, pBMC)이다. 세포의 하위 집단을 정제하는 다양한 방법이 당 업계에 공지되어 있다. 예를 들어, pBMC는 다양한 공지된 Ficoll 기반 원심 분리 방법 (예: Ficoll-Hypaque 밀도 구배 원심 분리)을 사용하여 전혈로부터 정제될 수 있다.
SNP를 검출하기 위해 시료로부터 DNA를 추출 할 수 있다. 예를 들어, DNA는 게놈 DNA이다. DNA, 특히 게놈 DNA를 분리하는 다양한 방법이 당업자에게 공지되어 있다. 일반적으로 공지된 방법은, 출발 물질을 파괴 및 용해시키고 단백질 및 다른 오염물의 제거한 후, 최종적으로 DNA의 회수 단계를 포함한다. 예를 들어, 알코올 침전과 관련된 기술; 유기 페놀/클로로포름 추출 및 염석 (salting out)은 DNA 추출 및 분리에 수년 동안 사용되어왔다. 게놈 DNA의 추출을 위한 다양한 시판용 키트가 있다 (Qiagen, Life technologies, Sigma). DNA의 순도 및 농도는 다양한 방법으로 평가할 수 있다 (예: 분광광도법).
마커 검출 전략
마커 (예를 들어, 마커 좌위)를 증폭하기 위한 증폭 프라이머 및 이러한 마커를 검출하거나 다수의 마커 대립 유전자에 대해 시료의 유전자형을 확인하기 위한 적합한 프로브가 본 발명에서 사용될 수 있다. 예를 들어, long-range PCR에 대한 프라이머 선택은 US 10/042,406 및 US 10/236,480에 설명되어 있고; short-range PCR의 경우, US 10/341,832는 프라이머 선택에 관한 지침을 제공한다. 또한, 프라이머 디자인에 사용할 수 있는 "Oligo"와 같은 공개 프로그램도 있다. 당업자는 개시를 실행하기 위해, 이러한 이용 가능한 프라이머 선택 및 설계 소프트웨어, 공개적으로 이용 가능한 인간 게놈 서열 및 다형성 위치를 이용하여, SNP를 증폭시키는 프라이머를 구성할 수 있다. 추가적으로, SNP (예를 들어, SNP를 포함하는 증폭물)를 포함하는 핵산의 검출에 사용되는 정확한 프로브는 다양할 수 있으며, 예를 들어, 검출될 마커 증폭물의 영역을 확인할 수 있는 임의의 프로브가 본 발명과 함께 사용될 수 있다. 또한, 검출 프로브의 구성은 물론 다양할 수 있다.
표 3은 직결장암과 관련된 것으로 알려진 SNP를 포함하는 핵산의 증폭에 유용한 올리고 뉴클레오타이드 프라이머를 제공한다. 당업자라면 알 수 있듯이, 이들 올리고 뉴클레오타이드가 혼성화하는 게놈 영역의 서열을 이용하여, 5' 및/또는 3'의 말단에서 더 길고, 5' 및/또는 3'의 말단에서 가능한 짧은 (증폭될 수 있을 만큼은 긴 형태로), 하나 또는 약간의 뉴클레오타이드의 차이를 갖는 (그러나, 그렇더라도 증폭에 이용될 수 있는), 또는, 제공된 DNA와 서열 유사성을 공유하지는 않지만 게놈 서열에 기초하여 설계되고 제공된 올리고뉴클레오타이드가 특이적으로 혼성화 되는 부위에 인접하여 증폭에 이용될 수 있도록 게놈 서열에 인접하여 제공된 올리고뉴클레오타이드에 특이적으로 혼성화되는, 프라이머를 설계하여 사용할 수 있다.
표 3은 표 1에 제시된 6개의 가장 위험한 SNP에 대한 TaqMan 프라이머 및 프로브를 나타난다.
SNP 정방향 프라이머 역방향 프라이머
rs72647484 TGCAGCAAGTGGTGAGAAG (서열번호 1) CCCATTGTTACCAGTATGAAGAGT (서열번호 2)
rs3987 AGACACTCTCCTCTGTTGATTT (서열번호3) GGACATCAAATAATGTGCCTAGAA (서열번호 4)
rs35509282 CCTGAGTAGCTGGGACTACA (서열번호 5) TCGAGACCATCCTGGCTAA (서열번호 6)
rs16892766 AACGGTCAGACGCAAACA (서열번호 7) GACGGCAATAAATCTTCCATGAG (서열번호 8)
rs6983267 CCTTTGAGCTCAGCAGATGAA (서열번호 9) GGGTTCCTGCCCTTTGATT (서열번호 10)
rs744166 TTGGGCCACACAGTCTCTAA (서열번호11) TGAGTTGCTGTGGCTGTAATG (서열번호12)
일부 구현예에 있어서, 본 발명의 프라이머는 임의의 추가적인 표지 단계 또는 가시화 단계 없이, 증폭반응 후 상이한 크기의 증폭물의 신속한 시각화를 가능하게하기 위해, 임의의 적절한 수단 (예: 비-방사성 형광 태그의 사용)에 의해 방사성표지되거나 표지된다. 일부 구현예에 있어서, 상기 프라이머는 표지되지 않고, 증폭물은, 예를 들어 아가로오스 또는 아크릴 아마이드 겔 전기 영동 후, 크기 분해능에 따라 가시화된다. 일부 구현예에 있어서, 크기 분해 후 PCR 증폭물의 에티디움 브로마이드(ethidium bromide) 염색은 상이한 크기의 증폭물의 시각화를 가능하게 한다.
본 발명의 상기 프라이머는 임의의 특정 크기의 증폭물을 생성하는 것으로 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 본 명세서에서 상기 마커 좌위 및 대립 유전자를 증폭시키는데 사용되는 프라이머는 관련 좌위의 전체 영역 또는 그의 임의의 부분 영역을 증폭시키는 것에 국한되지 않는다. 상기 프라이머는 검출을 위해 임의의 적당한 길이의 증폭물을 생성할 수 있다. 일부 구현예에서, 마커 증폭은 길이가 적어도 20개의 뉴클레오타이드, 또는 대안적으로, 길이가 적어도 50개의 뉴클레오타이드, 또는, 길이가 적어도 100개의 뉴클레오타이드, 또는 대안적으로, 길이가 적어도 200개의 뉴클레오타이드인 증폭물을 생성한다. 임의의 크기의 증폭물은 본 명세서에 기술된 다양한 기술을 사용하여 검출될 수 있다. 염기의 조성 또는 크기의 차이는 전기영동과 같은 통상적인 방법에 의해 검출될 수 있다.
실제로, 증폭은 마커 검출에 대한 요구 사항이 아니라는 점을 이해할 수 있다. 예를 들어 게놈 DNA의 샘플을 서던 블럿을 수행함으로써 비-증폭된 게놈 DNA를 직접 검출 할 수 있다.
전형적으로, 분자 마커는 대립 유전자 특이적 혼성화 (ASH), 단일 뉴클레오타이드 연장의 검출, 어레이 혼성화 (array hybridization, 선택적으로 ASH를 포함함) 또는 단일 뉴클레오타이드 다형성을 검출하기 위한 다른 방법, 증폭된 단편 길이 다형성 (AFLP) 검출, 증폭된 변이 서열 검출, 임의증폭 다형성 DNA(randomly amplified polymorphic DNA) 검출, 제한 단편 길이 다형성(RFLP) 검출, 자기-유지 서열 복제 검출, 단순 반복 서열(SSR) 검출 및 단일-가닥 구조 다형성(single-strand conformation polymorphisms, SSCP) 검출을 포함하는 임의의 확립된 방법에 의해 검출되며, 이에 제한되지 않는다.
유전자 마커를 검출하기 위한 일부 기술은 유전자 마커 (예를 들어, 게놈 DNA를 주형으로 사용하여 제조된, 증폭된 핵산)에 상응하는 핵산에 대한 프로브 핵산의 혼성화를 이용한다. 혼성화 방식(용액상, 고체상, 혼성상, 또는 인시츄 혼성화 분석을 포함하나 이에 한정되지 않음)은 대립 유전자 검출에 유용하다. 핵산의 혼성화에 대한 광범위한 지침은 Tijssen (1993)과 Sambrook et al.(supra)에 기재되어 있다.
일반적으로 "TaqManTM"프로브로 알려진 이중-표지 형광 올리고 뉴클레오타이드 프로브를 사용하는 PCR 검출도 본 발명에 따라 실시될 수 있다. 이러한 프로브는 2 개의 상이한 형광 염료가 표지된 짧은 올리고데옥시 뉴클레오타이드(예: 20-25 염기)로 구성된다. 각 프로브의 5'말단에는 리포터 염료가 있고, 각 프로브의 3'말단에는 퀀칭(quenching) 염료가 있다. 상기 올리고뉴클레오타이드 프로브 서열은 PCR 증폭물에 존재하는 내부 표적 서열에 상보적이다. 프로브가 온전한 경우에, FRET에 의해 두 형광체 사이에 에너지 전달이 일어나고 리포터로부터의 방출은 퀀처 (quencher)에 의해 퀀칭된다.
PCR의 연장 단계 동안, 반응에 사용된 중합효소의 5'뉴클레아제 활성에 의해 상기 프로브가 절단되어 올리고뉴클레오타이드-퀸처로부터 리포터가 방출되고 리포터 방출 강도를 증가시킨다. 따라서, TaqMan™ 프로브는 증폭 및 증폭에 사용되는 중합효소의 엑소뉴클레아제 작용에 의해 증폭 동안 표지가 방출되는 표지 및 퀀처를 갖는 올리고뉴클레오타이드이다. 이것은 합성되는 동안 증폭을 실시간으로 측정할 수 있게 한다. 다양한 TaqMan™ 시약은 예를 들어, Applied Biosystems (Division Headquarters in Foster City, Calif.), 뿐만 아니라 Biosearch Technologies (예: 블랙홀 퀀처 프로브)와 같은 다양한 전문 벤더로부터 상업적으로 입수 가능하다. 이중-라벨 프로브 전략에 관한 더 상세한 내용은, 예를 들어, WO 92/02638에서 찾을 수 있다.
예를 들어, 다른 유사한 방법은, 예를 들어, 미국 특허 제6,174,670호에 기재된 "LightCycler®"포맷을 사용하여 2개의 인접한 혼성화된 프로브 사이의 형광 공명 에너지 전달을 유도한다.
어레이-기반 검출은 시판되는 어레이, 예를 들어 Affymetrix (Santa Clara, Calif.), 또는 다른 제조사의 어레이를 사용하여 실시할 수 있다. 핵산 어레이의 작동에 관한 리뷰는 Sapolsky et al. (1999); Lockhart (1998); Fodor (1997a); Fodor (1997b) 및 Chee et al. (1996)에 포함되어 있다. 어레이 기반 검출은 어레이 기반 검출의 고속대량 처리(high-throughput)의 특성으로 인해, 시료 내에서 본 명세서의 마커를 식별하기 위한 하나의 바람직한 방법이다.
분석할 핵산 시료는 분리되고, 증폭되어, 일반적으로, 바이오틴 및/또는 형광 리포터 그룹으로 표지된다. 이어서, 표지된 핵산 시료를 유동체 스테이션 및 혼성화 오븐을 사용하여 어레이로 반응시킨다. 상기 어레이는 적절한 검출 방법에 따라 세척되거나 염색 또는 반대로 염색될 수 있다. 혼성화, 세척 및 염색 후, 상기 어레이를 스캐너에 삽입하여, 혼성화의 패턴을 검출한다. 혼성화 데이터는 방금 프로브 어레이에 결합된, 표지된 핵산에 이미 혼입된 형광 리포터 그룹으로부터 방출된 광으로서 수집된다. 표지된 핵산과 가장 명확하게 일치하는 프로브는 불일치가 있는 것보다 강한 신호를 생성한다. 어레이 상의 각 프로브의 서열 및 위치는 알려져 있고, 상보적으로, 프로브 어레이에 적용된 핵산 시료의 동일성을 확인할 수 있다.
마커와 암 위험의 상관관계
SNP 및 직결장암 위험 사이의 상관관계는 대립 유전자와 증가된 암 위험 사이의 관계 또는 대립 유전자와 증가된 암 위험의 결합을 확인할 수 있는 방법으로 수행할 수 있다. 예를 들어, 본 명세서에서 정의된 유전자 또는 좌위의 대립 유전자는 직결장암의 위험도 증가와 관련될 수 있다. 가장 일반적으로, 이러한 방법은 다형성의 대립 유전자와 암 위험 사이의 상관 관계를 포함하는 룩업테이블(look up table)을 참조하는 것을 포함한다. 상기 테이블은 다수의 대립 유전자-위험 관계에 대한 데이터를 포함할 수 있으며, 예를 들어 주성분 분석, 발견적 알고리즘 등과 같은 통계 도구의 사용을 통해 다수의 대립 유전자-위험 관계의 부가적인 또는 다른 고차(high order) 효과를 고려할 수 있다.
마커와 암 위험의 상관관계는 선택적으로 상관관계에 대한 하나 이상의 통계 테스트를 수행하는 것을 포함한다. 많은 통계 테스트가 알려져 있으며, 대부분은 분석을 쉽게 하기 위해 컴퓨터로 구현된다. 표현 형질과 생물학적 마커 사이의 연관/상관 관계를 결정하는 다양한 통계적 방법이 Hartl (1981)에 공지되어 있으며 본 발명에 적용될 수 있다. 다양한 적절한 통계 모델이 Lynch and Walsh (1998)에 설명되어 있다. 예를 들어, 이러한 모델은 유전형과 표현형 값 사이의 상관관계를 제공할 수 있고, 암 위험에 대한 좌위의 영향을 특성화 할 수 있으며, 환경과 유전자형 간의 관계를 분류할 수 있고, 유전자의 우세 또는 침투를 결정할 수 있으며, 모성 및 기타 후성적 영향을 결정할 수 있고, (주성분 분석 또는 "PCA"를 통한) 분석에서의 주요 구성 요소들을 결정할 수 있다. 본 명세서에 인용된 참고문헌은 마커와 암 위험을 연관시키는 통계 모델에 대한 자세한 내용을 제공한다.
상관관계를 결정하기 위한 표준 통계 방법 외에도, 유전자 알고리즘의 사용과 같은 패턴 인식 및 트레이닝에 의한 상관관계를 결정하는 다른 방법을 사용하여 마커와 암 위험 사이의 상관관계를 결정할 수 있다. 이는 여러 대립 유전자와 암 위험 사이의 고차 상관관계를 확인하는데 특히 유용하다. 예를 들어, 신경망 접근법은 유전 정보와 표현형 결과 간의 상관 관계를 결정하는 구조-기능 데이터 공간 모델의 경험적인 개발을 위한 유전적 알고리즘-형 프로그래밍과 결합 될 수 있다.
어떤 경우든, 기본적으로 임의의 통계 테스트는 표준 프로그래밍 방법. 또는 앞서 기재한 상업적으로 구입할 수 있는 제품, 예를 들어, Partek Incorporated (St. Peters, Mo.; www.partek.com), 예를 들어, 패턴 인식을 위한 소프트웨어(Partek Pro 2000 Pattern Recognition Software)를 포함하는 통계 분석을 수행하는 다양한 "기성품"인 소프트웨어 패키지 중 하나를 사용하여 컴퓨터 실행 모델로 적용될 수 있다.
연관 연구에 관한 추가적인 세부사항은 US 10/106,097, US 10/042,819, US 10/286,417, US 10/768,788, US 10/447,685, US 10/970,761 및 US 7,127,355에서 확인할 수 있다.
상기 상관관계를 수행하는 시스템은, 또한 본 발명의 특징이다. 일반적으로, 상기 시스템은 대립 유전자의 존재 또는 부재 (직접적으로 또는 예를 들어 발현 수준을 통해 검출되는지 여부)와 예측된 암 위험을 상관시키는 시스템 명령어를 포함할 것이다.
선택적으로, 상기 시스템 명령어는 임의의 검출된 대립 유전자 정보와 관련된 진단 정보, 예를 들어, 관련 대립 유전자를 갖는 대상자가 특정 암 위험을 갖는 진단을 수용하는 소프트웨어를 또한 포함 할 수 있다. 상기 소프트웨어는 현실적으로 경험적일 수 있으며, 입력된 연관을 사용하여 룩업 테이블의 정확도 및/또는 시스템에 의한 룩업 테이블의 해석을 향상시킬 수 있다. 신경망, 마르코프(Markov) 모델링 및 기타 통계 분석을 포함한 다양한 접근법이 앞서 설명되었다.
다형성 프로파일링
본 발명은 본 명세서(표 6)에 정리된 SNP 또는 이 중 하나 이상과 연쇄불균형인 SNP에 대하여 개체의 다형성 프로파일을 결정하는 방법을 제공한다.
상기 다형성 프로파일은 개개인의 다양한 다형성 위치를 차지하는 다형성 형태를 구성한다. 이배체 게놈에서, 대개, 서로 동일하거나 상이한 2개의 다형성 형태가 각 다형성 위치를 차지한다. 따라서, 위치 X 및 Y에서의 다형성 프로파일은 X (x1, x1) 및 Y (y1, y2)의 형태로 나타낼 수 있으며, 여기서 x1, x1은 위치 X를 차지하는 대립 유전자 x1의 2 복제를 나타내고, y1, y2는 위치 Y를 차지하는 이형접합체의 대립 유전자를 나타낸다.
개체의 상기 다형성 프로파일은 각 부위에서 발생하는 직결장암에 대한 감수성과 관련된 다형성 형태와 비교함으로써 점수화 될 수 있다. 상기 비교는, 예를 들어, 적어도 1개, 2개, 5개, 10개, 25개, 50개 또는 모든 다형성 부위에서 수행 될 수 있으며, 선택적으로, 상기 다형성 부위와 연계불균형인 다른 부위에서 수행될 수 있다. 상기 다형성 부위는 다른 다형성 부위와 함께 분석 할 수 있다.
다형성 프로파일링은, 예를 들어, 주어진 개체에서 직결장암의 치료 또는 예방에 영향을 미치는 제제를 선택하는 데 유용하다. 유사한 다형성 프로파일을 갖는 개인은 유사한 방식으로 제제에 반응할 가능성이 있다.
컴퓨터 실행 방법
본 발명의 방법은 컴퓨터 실행 방법으로서 시스템에 의해 구현될 수 있다. 예를 들어, 상기 시스템은 메모리에 접속된 함께 동작할 수 있는 하나 또는 복수의 프로세서 (편의상 "프로세서"라고 함)를 포함하는 컴퓨터 시스템 일 수 있다. 상기 메모리는 하드 드라이브, 반도체 디스크 또는 CD-ROM과 같은 일시적이지 않은 컴퓨터 판독 가능 매체 일 수 있다.
코드 모듈로 그룹화된 프로그램 코드와 같은 실행 가능 명령들 또는 프로그램 코드인 소프트웨어는 메모리에 저장될 수 있고, 프로세서에 의해 실행될 때, 컴퓨터 시스템이, 사용자가 유전적 위험을 나타내는 데이터를 수신하는 인간 개체의 직결장암 발병에 대한 위험도, 및 선택적으로, 개체의 직결장암 발병에 대한 임상적 위험도를 결정하는 것을 돕기 위해 수행 될 수 있는 태스크를 결정하는 것과 같은 기능들을 수행하게 할 수 있다. 상기 유전적 위험도는 개체로부터 분리된 생물학적 시료 내, 표 1로부터 선택되는 28개 이상의 단일 뉴클레오타이드 다형성, 또는 상기 단일 뉴클레오타이드 다형성 중 하나 이상과 연쇄불균형인 단일 뉴클레오타이드 다형성의 존재를 검출하고; 인간 개체의 직결장암 발병에 대한 위험도를 결정하기 위해 데이터를 처리하여; 인간 개체의 직결장암 발병에 대한 위험도를 산출에 의해 얻는다.
예를 들어, 상기 메모리는 프로세서에 의해 실행될 때 시스템이 표 1로부터 선택되는 적어도 28 개의 단일 뉴클레오타이드 다형성 또는 이 중 하나 이상과 연쇄불균형인 단일 뉴클레오타이드 다형성의 존재를 결정하게하는 프로그램 코드를 포함할 수 있거나, 표 1로부터 선택된 적어도 28 개의 단일 뉴클레오타이드 다형성의 존재 또는 이들 중 하나 이상과 연쇄불균형인 단일 뉴클레오타이드 다형성을 나타내는 데이터; 인간 개체의 직결장암 발병에 대한 위험도를 얻기 위해 데이터를 처리하고, 인간 개체의 직결장암 발병에 대한 위험도를 보고할 수 있다. 따라서, 일 구현예에 있어서, 상기 프로그램 코드는 시스템이 "유전적 위험도"를 결정하게 한다.
또 다른 예에서, 상기 메모리는, 상기 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 시스템이 표 1로부터 선택된 적어도 28 개의 단일 뉴클레오타이드 다형성 또는 그 하나 이상의 그것과 연쇄 불균형 한 단일 뉴클레오타이드 다형의 존재를 결정하도록하는 프로그램 코드를 포함 할 수 있거나, 표 1에서 선택된 적어도 28 개의 단일 뉴클레오타이드 다형성 또는 이들 중 하나 이상과 연쇄불균형인 단일 뉴클레오타이드 다형성의 존재를 나타내는 데이터를 수신하고, 개체에 대한 임상 위험 데이터를 수신 또는 결정하고; 직결장암 발병 대상자의 위험도를 구하기 위한 유전적 위험도 데이터와 임상적 위험도 데이터를 결합하는 데이터 처리; 인간 개체의 직결장암 발병에 대한 위험도를 보고한다. 예를 들어, 상기 프로그램 코드는 시스템이 임상적 위험도 평가 데이터×유전적 위험도을 결합하게 할 수 있다.
또 다른 구현예에 있어서, 상기 시스템은 사용자 인터페이스에 결합되어 시스템이 사용자로부터 정보를 수신하고 및 / 또는 정보를 출력 또는 디스플레이 할 수 있다. 예를 들어, 상기 사용자 인터페이스는 그래픽 사용자 인터페이스, 음성 사용자 인터페이스 또는 터치 스크린을 포함 할 수 있다. 예를 들어, 상기 사용자 인터페이스는 SNP 어레이 플랫폼이다.
일 구현예에 있어서, 상기 시스템은 무선 통신 네트워크와 같은 통신 네트워크를 통해 적어도 하나의 원격 장치 또는 서버와 통신하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 시스템은 통신 네트워크를 통해 장치 또는 서버로부터 정보를 수신하고, 통신 네트워크를 통해 동일한 장치 또는 다른 장치 또는 서버로 정보를 전송하도록 구성될 수 있다. 다른 구현예에 있어서, 상기 시스템은 직접적인 사용자 상호 작용으로부터 격리 될 수 있다.
또 다른 구현예에서, 개체의 직결장암 발병에 대한 위험도를 평가하기 위해 본 발명의 방법을 수행함으로써, 개체의 직결장암 발병의 유전적 위험도에 기초한 진단 또는 예후의 기준의 수립을 가능하게 한다. 예를 들어, 상기 진단 또는 예후의 기준은 통제 위험, 표준 위험 또는 위험 수준과 관련된 유전적 위험도를 기반으로 할 수 있다. 또 다른 예에서, 진단 또는 예후의 기준은 대조군, 표준군 또는 위험 수준의 임계치와 관련된 유전적 및 임상적 위험도에 근거 할 수 있다.
또 다른 구현예에 있어서, 상기 진단 또는 예후의 기준은 통계 및 기계 학습 알고리즘의 적용에 기초한다. 이러한 알고리즘은 알지 못하는 위험이 있는 개체에서 직결장암을 발전시키는 인간 개체의 위험을 결정하는 데 사용되는 관계를 추론하기 위해 (질병 상태가 알려진)SNP 집단과 훈련 데이터에서 관찰된 질병 상태와의 관계를 사용한다. 상기 알고리즘은 인간 개체의 직결장암 발명에 대한 위험도를 제공하는 데 적용된다. 상기 알고리즘은 다변수 또는 단변수 분석 기능을 수행한다.
키트 및 제품
일 구현예에 있어서, 본 발명은 표 1로부터 선택되는 단일 뉴클레오타이드 다형성 또는 상기 단일 뉴클레오타이드 다형성 중 하나 이상과 연쇄불균형인 단일 뉴클레오타이드 다형성을 포함하는, 28개 이상의 핵산을 증폭하기 위한 28개 이상의 프라이머 세트를 포함하는 키트를 제공한다.
일 구현예에 있어서, 상기 키트는 28개 이상, 29개 이상, 30개 이상, 31개 이상, 32개 이상, 33개 이상, 34개 이상, 35개 이상, 36개 이상, 37개 이상, 38개 이상, 39개 이상, 40개 이상, 41개 이상, 42개 이상, 43개 이상, 44개 이상, 45개 세트 이상의 표 1로부터 선택되는 단일 뉴클레오타이드 다형성 또는 상기 단일 뉴클레오타이드 다형성 중 하나 이상과 연쇄불균형인 단일 뉴클레오타이드 다형성을 증폭하기 위한 프라이머를 포함한다.
당업자라면 이해할 수 있는 바와 같이, SNP가 확인되면, 프라이머는 통상적인 방법으로 SNP를 증폭시키도록 설계될 수 있다. 목적하는 SNP를 증폭하기 위한 적당한 프라이머를 제시할 수 있는 다양한 소프트웨어 프로그램이 자유롭게 이용 가능하다.
또한, PCR 프라이머 쌍의 PCR 프라이머가 인간 DNA로부터 목적하는 부위를 특이적으로 증폭 시키도록설계 될 수 있다는 것은 당업자에게 공지되어 있다. 본 명세서의 내용에서, 상기 목적하는 부위는 유전자 변형될 단일 염기 변이 (예: 단일 뉴클레오티드 다형성, SNP)를 포함한다. 상기 PCR 프라이머 쌍의 각 PCR 프라이머는 DNA 서열 변이의 대립 부위 상의 특정 단일 염기 변이에 인접하여 위치 할 수 있다. 또한, PCR 프라이머는 PCR 프라이머 결합 부위에 알려진 DNA 서열 변이 및 반복적인 DNA 서열을 회피하도록 설계 될 수 있다.
상기 키트는 샘플로부터 핵산을 추출하기 위한 시약뿐만 아니라 완충제, 뉴클레오타이드 및/또는 폴리머라제와 같은 증폭 반응을 수행하는데 필요한 다른 시약을 추가로 포함 할 수 있다.
어레이 기반 검출은, 기본적으로 어레이 기반 탐지의 고속대량 처리의 특성으로 인해 샘플에서 본 발명의 SNP를 평가하는데 선호되는 방법 중 하나이다. 다양한 프로브 어레이가 상기 문헌에 기재되어 있으며, 직결장암과 관련될 수 있는 SNP의 검출을 위해 본 발명의 내용에서 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 구현예에서 DNA 프로브 어레이 칩이 사용된다. DNA 프로브 세트에 의한 시료 DNA의 인식은 DNA 혼성화를 통해 이루어진다. 상기 DNA 시료가 DNA 프로브 어레이와 혼성화되는 경우, 상기 시료는 상기 시료의 DNA 서열에 상보적인 프로브에 결합한다. 각각의 프로브 DNA가 어느 프로브에 대해 더 강하게 혼성화 되는지를 평가함으로써, 공지된 핵산 서열이 시료에 존재하는지 여부를 결정함으로써, 상기 핵산에서 발견된 마커가 존재하는지 여부를 결정할 수 있다.
따라서, 또 다른 구현예에 있어서, 본 발명은 표 1로부터 선택되는 단일 뉴클레오타이드 다형성 또는 상기 단일 뉴클레오타이드 다형성 중 하나 이상과 연쇄불균형인 단일 뉴클레오타이드 다형성을 포함하는, 28개 이상의 핵산과 혼성화하는 28개 세트 이상의 프로브를 포함하는 유전자 어레이를 제공한다. 일 구현예에 있어서, 상기 어레이는 28개 이상, 29개 이상, 30개 이상, 31개 이상, 32개 이상, 33개 이상, 34개 이상, 35개 이상, 36개 이상, 37개 이상, 38개 이상, 39개 이상, 40개 이상, 41개 이상, 42개 이상, 43개 이상, 44개 이상, 45개 이상의 표 1로부터 선택되는 단일 뉴클레오타이드 다형성 또는 상기 단일 뉴클레오타이드 다형성 중 하나 이상과 연쇄불균형인 단일 뉴클레오타이드 다형성을 증폭하기 위한 프로브를 포함한다.
다른 SNP를 대한 프라이머 및 프로브가 상기 예시된 키트에 포함될 수 있다. 예를 들어, X 염색체 SNP(rs5934683) 또는 다양한 다른 SNP에 대한 프라이머 및/또는 프로브가 포함될 수 있다.
도 1은 직결장암 (적색)의 병력이 있는 1,000,000 명의 사람들과 직결장암이 없는 사람 (청색)에 대한 위험 대립 유전자의 모의 분포를 나타낸다. 호주 (정사각형) 및 미국 (원형) 인구의 위험 대립 유전자의 수에 대한 70 세까지의 직결장암의 누적 위험도를 나타낸다.
도 2는 직결장암의 가족력 (1차 친족) 및 위험 대립 유전자의 수에 따른 직결장암 (남성과 여성을 합친 것)에 대한 호주인의 위험도를 나타낸다. A는 위험 대립 유전자의 수에 대한 상위 및 하위 5분위수의 70세까지의 누적 위험도이고, B는 위험 대립 유전자의 수에 대한 상위 및 하위 10분위수의 70세까지의 누적 위험도이며, C는 위험 대립 유전자의 수에 대해 상위 및 하위 5분위의 5년 위험도이고, D는 위험 대립 유전자의 수에 대한 상위 및 하위 10분위수의 5년 위험도이다.
도 3은 직결장암의 가족력 (1차 친족) 및 위험 대립 유전자의 수에 따른 직결장암 (남성과 여성을 합친 것)에 대한 미국인의 위험도를 나타낸다. A는 위험 대립 유전자의 수에 대한 상위 및 하위 5분위수의 70세까지의 누적 위험도이고, B는 위험 대립 유전자의 수에 대한 상위 및 하위 10분위수의 70세까지의 누적 위험도이며, C는 위험 대립 유전자의 수에 대해 상위 및 하위 5분위의 5년 위험도이고, D는 위험 대립 유전자의 수에 대한 상위 및 하위 10분위수의 5년 위험도이다.
도 4는 연령대, 직결장암의 가족력, 및 위험 대립 유전자의 수에 따른 호주인(남성)의 직결장암 위험도를 나타낸다. A는 위험 대립 유전자의 수에 대한 상위 및 하위 5분위수의 70세까지의 누적 위험도이고, B는 위험 대립 유전자의 수에 대한 상위 및 하위 10분위수의 70세까지의 누적 위험도이며, C는 위험 대립 유전자의 수에 대한 상위 및 하위 5분위수의 5년 위험도이고, D는 위험 대립 유전자의 수에 대한 상위 및 하위 10분위수의 5년 위험도이다.
도 5는 연령대, 직결장암의 가족력, 및 위험 대립 유전자의 수에 따른 호주인(여성)의 직결장암 위험도를 나타낸다. A는 위험 대립 유전자의 수에 대한 상위 및 하위 5분위수의 70세까지의 누적 위험도이고, B는 위험 대립 유전자의 수에 대한 상위 및 하위 10분위수의 70세까지의 누적 위험도이며, C는 위험 대립 유전자의 수에 대한 상위 및 하위 5분위수의 5년 위험도이고, D는 위험 대립 유전자의 수에 대한 상위 및 하위 10분위수의 5년 위험도이다.
도 6은 연령대, 직결장암의 가족력, 및 위험 대립 유전자의 수에 따른 미국인(남성)의 직결장암 위험도를 나타낸다. A는 위험 대립 유전자의 수에 대한 상위 및 하위 5분위수의 70세까지의 누적 위험도이고, B는 위험 대립 유전자의 수에 대한 상위 및 하위 10분위수의 70세까지의 누적 위험도이며, C는 위험 대립 유전자의 수에 대한 상위 및 하위 5분위수의 5년 위험도이고, D는 위험 대립 유전자의 수에 대한 상위 및 하위 10분위수의 5년 위험도이다.
도 7은 연령대, 직결장암의 가족력, 및 위험 대립 유전자의 수에 따른 미국인(여성)의 직결장암 위험도를 나타낸다. A는 위험 대립 유전자의 수에 대한 상위 및 하위 5분위수의 70세까지의 누적 위험도이고, B는 위험 대립 유전자의 수에 대한 상위 및 하위 10분위수의 70세까지의 누적 위험도이며, C는 위험 대립 유전자의 수에 대한 상위 및 하위 5분위수의 5년 위험도이고, D는 위험 대립 유전자의 수에 대한 상위 및 하위 10분위수의 5년 위험도이다.
실시예 1 - 직결장암 위험도를 나타내는 SNP
유럽 인구에서 직결장암과 관련된 54 개의 SNP가 확인되었다. 이 중 11q12.2 (rs174537, rs4246215, rs174550 및 rs1535) 내의 4 개의 SNP는 완벽하게 상호연관되어 있으며, 일반적인 일배체형 (11q12.2 일배체형으로 명명함)으로 나타낼 수 있다. 19q13.2 (rs1800469 및 rs2241714) 내의 두 SNP는 완벽하게 상호연관되어 있으며 일반적인 일배체형 (19q13.2 일배체형으로 명명함)으로 나타낼 수 있다. 단일 SNP는 X 염색체 (rs5934683) 상에 있으며 남성과 여성의 직결장암 위험을 모의 실험에 포함시키지 않았다. 1q41 내의 2개의 SNP (rs6687758 및 rs6691170)는 연쇄불균형 상태에 있다. 따라서, rs6691170은 제외되었다. 8q24.21 (rs10505477, rs6983267 및 rs7014346) 내의 3개의 SNP는 D 프라임 (D Prime)이므로, 상기 rs10505477 및 rs7014346은 제외되었다. 10q24.2 (rs1035209 및 rs11190164) 내의 2개의 SNP는 D 프라임이 0.9이므로, 상기 rs1035209는 제외되었다.
따라서, 총 45 개의 SNP가 이와 연쇄불균형 또는 X 염색체 상에 있는 나머지 SNP와 함께 확인되었다. 직결장암 위험을 나타내는 SNP를 표 4에 나타내었다. 각각의 위험 대립 유전자의 대립 유전자 빈도 및 위험 대립 유전자 당 교차비를 표 4에 나타내었다.
상기 위험 대립 유전자 빈도의 평균은 0.43 (0.07-0.91 범위)이다. 상기 위험 대립 유전자 당 교차비의 평균은 1.14 (1.05-1.53 범위)이다. 각 SNP에 기인할 수 있는 평균 가족 관계 위험도 (FRR, 직결장암에 대한 1차 친족 위험도와 관련된 교차비)는 1.0040 (1.0006 ~ 1.0281 범위)이며, 이는 총 로그 FRR의 0.50 % (0.07 % ~ 3.41 %)이다. 전체 45개의 SNP에 기인할 수 있는 결합된 FRR은 1.1980이며, 이는 총 로그 FRR의 22.3%이다. SNP가 아닌 것으로 추정된 FRR은 1.88이다.
표 4는 직결장암과 관련된 SNP이다. 상기 표는 SNP 명명법, SNP의 예상 조절 표적에 가장 가까운 유전자, 공지된 위험 대립 유전자형(Risk allele), 공지된 위헌 대립유전자의 빈도(Freq of risk allele), 공지된 위험 대립 유전자 당 직결장암과의 연관성(교차비, OR)(Per risk allele OR), SNP에 기인하는 가족 상대 위험도(family relative risk, FRR), SNP로 인한 로그 FRR의 비율(Proportion of log FRR)을 나타낸다. *는 SNP의 가장 가까운 유전자 또는 예상 조절 표적을 나타낸다. 연쇄불균형인 SNP는 대괄호[]로 표시된다.
유전자 좌위 유전자* SNP Risk allele Per risk allele OR Freq of risk allele FRR Proportion of log FRR
1p36.2 WNT4; CDC42 rs72647484 T 1.21 0.91 1.003 0.37%
1q25.3 LAMC1 rs10911251 A 1.05 0.54 1.0006 0.07%
1q41 DUSP10; CICP13 rs6687758,
[rs6691170]		 G 1.09 0.2 1.0012 0.15%
2q32.3 NABP1; MYO1B; SDPR rs11903757 C 1.06 0.36 1.003 0.37%
3p14.1 LRIG1 rs812481 G 1.09 0.58 1.0018 0.22%
3p22.1 RP11; CTNNB1 rs35360328 A 1.14 0.16 1.0023 0.29%
3q26.2 MYNN; TERC rs10936599 C 1.08 0.75 1.0011 0.14%
4q26 NDST3 rs3987 C 1.36 0.44 1.0235 2.87%
4q32.2 FSTL5 rs35509282 A 1.53 0.09 1.0149 1.83%
5q31.1 PITX1; H2AFY rs647161 A 1.11 0.67 1.0024 0.30%
6p21.31 CDKN1A rs1321311 A 1.1 0.23 1.0016 0.20%
8q23.3 EIF3H rs16892766 C 1.25 0.07 1.0032 0.40%
8q24.21 CCAT2; MYC rs6983267
[rs10505477,
rs7014346]		 G 1.21 0.52 1.0091 1.12%
9q24 TPD52L3; UHRF2 rs719725 A 1.19 0.37 1.0011 0.13%
10p13 CUBN rs10904849 G 1.14 0.68 1.0037 0.46%
10p14 GATA3 rs10795668 G 1.12 0.67 1.0028 0.35%
10q22.3 ZMIZ1; AS1 rs704017 G 1.06 0.57 1.0008 0.10%
10q24.2 SLC25A28; ENTPD7; COX15; CUTC; ABCC2 rs11190164
[rs1035209]		 G 1.09 0.29 1.0015 0.19%
10q25 VTI1A rs12241008 C 1.13 0.09 1.0012 0.15%
11q12.2 FADS1; FEN1 11qhap^; [rs174537, rs4246215, rs174550,
rs1535].		 G 1.4 0.57 1.0281 3.41%
11q13.4 POLD3 rs3824999 G 1.08 0.5 1.0015 0.18%
11q23.1 COLCA2 rs3802842 C 1.11 0.29 1.0022 0.28%
12p13.32 CCND2 rs3217810 T 1.2 0.16 1.0045 0.55%
12p13.32 CCND2 rs3217901 G 1.1 0.41 1.0022 0.27%
12p13.32 CCND2 rs10774214 T 1.09 0.38 1.0018 0.22%
12q13.13 DIP2B; ATF1 rs11169552 C 1.09 0.72 1.0015 0.18%
12q13.13 LARP4; DIP2B rs7136702 T 1.06 0.35 1.0008 0.10%
12q24.12 SH2B3 rs3184504 C 1.09 0.53 1.0019 0.23%
12q24.21 TBX3 rs59336 T 1.09 0.48 1.0019 0.23%
12q24.22 NOS1 rs73208120 G 1.16 0.11 1.0021 0.26%
14q22.2 BMP4 rs1957636 T 1.08 0.4 1.0014 0.18%
14q22.2 BMP4 rs4444235 C 1.11 0.46 1.0027 0.33%
15q13.3 SCG5; GREM1 rs11632715 A 1.12 0.47 1.0032 0.39%
15q13.3 SCG5; GREM1 rs16969681 T 1.18 0.09 1.0022 0.28%
16q22.1 CDH1 rs9929218 G 1.1 0.71 1.0019 0.23%
16q24.1 FOXL1 rs16941835 C 1.15 0.21 1.0032 0.40%
17q21 STAT3 rs744166 G 1.27 0.55 1.0142 1.74%
18q21.1 SMAD7 rs4939827 T 1.18 0.52 1.0069 0.84%
19q13.11 RHPN2 rs10411210 C 1.15 0.9 1.0018 0.22%
19q13.2 TMEM91; TGFB1 19qhap^; [rs1800469, rs2241714] G 1.16 0.49 1.0055 0.68%
20p12.3 FERMT1; BMP2 rs2423279 C 1.14 0.3 1.0036 0.44%
20p12.3 FERMT1; BMP2 rs4813802 G 1.09 0.36 1.0017 0.21%
20p12.3 FERMT1; BMP2 rs961253 A 1.12 0.36 1.003 0.36%
20q13.1 PREX1 rs6066825 A 1.09 0.64 1.0017 0.21%
20q13.33 LAMA5 rs4925386 C 1.08 0.68 1.0013 0.16%
실시예 2 - 위험 대립유전자 모의
직결장암과 대조군을 구별하고 위험 대립유전자의 수의 함수로 직결장암의 위험도를 추정하기 위해, 상기 SNP의 누적 위험 대립유전자를 결정하는 시뮬레이션을 PLINK 소프트웨어를 사용하여 수행하였다 (Purcell et. al., 2007) (http://pngu.mgh.harvard.edu/purcell/plink/).
1,000,000 명의 직결장암 환자군(사례군) 및 10,000,000명의 직결장암이 없는 정상군(대조군)을 모의하였다. 모의된 개체군에 대한 SNP 위험 대립 유전자의 분포는 보고된 위험 대립유전자의 빈도 및 직결장암과 연관의 대립유전자 교차비와 일치하였다. 이 평가에서는 각 SNP의 직결장암과의 연관성은 독립적 위험도인 단순한 모델로 가정하였다. 이 분석에서 각 SNP에 대해 직결장암에 대해 보고된 교차비는 남성과 여성 모두에게 적용 가능하며 연령에 따라 일정하다고 가정하였다.
수신자 조작 특성(receiver operating curve)을 사용하고 AUC(the area under the curve)를 추정(무작위로 선택된 직결장암 사례가 무작위로 선택된 대조군보다 더 많은 위험 대립 유전자를 가질 확률)하여 대조군으로부터 사례군을 구별하기 위한 SNP의 판별력을 평가하였다. 상기 교차비는 다음과 같은 경우 직결장암 위험에 대한 것으로 추정한다: (i) 중간 5 분위에 있는 위험 대립 유전자의 수가 상위 및 하위 10분위수에 속하는 경우; (ii) 위험 대립 유전자의 수에 대한 상위 및 하위 10분위수에 있거나 대립 유전자의 중간값에 있는 경우; (iii) 위험 대립 유전자의 표준 편차 당. 5분위와 10분위에 대한 위험 대립 유전자의 수와 표준 편차에 대한 컷오프는 대조군에 대한 위험 대립 유전자의 분포를 기반으로 하였다.
이러한 교차비가 연령에 따라 일정하고 남녀간에 동일하다는 가정하에, 호주와 미국에서는, 직결장암에 대한 누적 평생 위험도 (출생부터 70 세까지) 및 각 연령대의 5년 위험도를 SNP 대립유전자의 수로 추정하였다. 연령별 호주 및 미국 인구 발생률은 위험 대립 유전자의 중간값을 가진 사람들에 대한 발생률로 가정했다. 직결장암 환자의 발생은 호주 보건 복지 연구소 (Australian Institute of Health and Welfare, 2015)와 the Surveillance, Epidemiology, and End Results (SEER) 프로그램 암 통계 (Howlander et al., 1975-2011)에서 얻었다.
SNP의 위험 대립 유전자에 기인 할 수 있는 로그 가족 상대 위험도 (FRR, 직결장암을 갖는 1차 친족을 갖는 것과 관련된 직결장암의 교차비)의 비율을 추정하였다. 각 SNP에 대한 하디-와인버그 평형, SNP 사이의 연계평형 및 SNP와 직결장암 위험과의 연관성에 대한 곱셈 모델을 가정했습니다. 더 구체적으로, SNP1, ..., SNP45가 알려진 직결장암 관련 SNP가 되도록 하고 임상적 인자1, ..., 임상적 인자m을 알려지지 않은 인자로 하였다(참고 : 이들은 FRR에 기여할 수 있는 유전 요소 일 수 있지만, 단순성을 위해 본 발명자는 이들은 SNP라고 간주한다). 그런 다음, Gi가 개체군의 임의의 개체에 대한 SNPi에서의 위험 대립 유전자의 수를 제공하는 확률 변수인 경우, G1, ..., Gm은 모두 (연결 평형에 의해) 독립 확률 변수이고, 임의의 개체에 대한 로그-교차비는 (가정된 곱셈 모델에 의한) X1 + ... + Xm이다. 여기서, Xi=Gi logORi 및 ORi는 SNPi에 대한 대립 유전자 당 교차비이다. Antoniou et al. (2003)로부터 유래된 Win et al. (2014)의 공식은 logFRR=1/2[Var(Xi)+...+Var(Xm)]이 된다.
이것은 로그 FRR이 알려지거나 알려지지 않은 직결장암 관련 SNP의 독립적인 구성 요소의 합계임을 나타낸다. 알려진 SNP로 인한 로그 FRR의 비율은 1/2(Var(X1)+...+Var(X45))/logFRR이고, 알려지지 않은 SNP로 인한 비율은 1에서 이 값을 뺀 것이다. 직결장암의 가족력에 대한 이전의 메타 분석 (Johns et al., 2001), 및 (하디-웨인버그 평형을 가정할 때) Var(Xi)=2pi(1-pi)(logORi)2 (여기서 pi는 SNPi의 소수 대립 유전자의 빈도인, 기초적인 연산에 근거하여 직결장암을 갖는 1차 친족을 갖는 것의 FRR은 2.25로 가정하였다. 이 통계를 사용하여, 직결장암의 가족력이 있거나 없는, 위험 대립 유전자의 수에 따른 직결장암의 5년 위험도를 추정하였다.
직결장암이 있거나 없는 모의 개체에 대한 위험 대립 유전자의 수를 도 1에 나타내었으며, 다음과 같이 요약할 수 있다:
- 직결장암 환자: 중간값 42개의 위험 대립 유전자, 21 내지 61개의 위험 대립 유전자, 평균 41.6개의 위험 대립 유전자, 표준 편차가 4.2인 위험 대립 유전자;
- 정상인: 중간값 40개의 위험 대립 유전자, 20 내지 59개, 평균 39.7 개의 위험 대립 유전자, 표준 편차가 4.2인 위험 대립 유전자; 상위 4분위수 44 개 이상의 위험 대립 유전자; 하위 4분위수 36개 이하의 위험 대립 유전자; 상위 10분위수 46개 이상의 위험 대립 유전자; 하위 10분위수 34개 이하의 위험 대립 유전자 (도 1).
29개의 위험 대립 유전자를 보유함으로써 평생 동안 직결장암에 걸릴 확률은 호주인이 1.4% 및 미국인이 1.0%였다. 36개의 위험 대립 유전자에 대한 각각의 위험도는 2.9% 및 2.0%였고; 43개의 위험 대립 유전자는 6.1% 및 4.3%이였으며; 50개의 위험 대립 유전자에 대해서는 12.5% 및 8.8%였다 (도 1). 위험 대립 유전자의 수에 대한 중간 5분위수의 사람들과 비교하였을 때, 직결장암에 대한 교차비는, 위험 대립 유전자 수의 상위 5분위수의 경우 1.81이고, 하위 5분위수의 경우 0.51였다. 이것은 3.55 배의 5분위 간 위험도 (상위 5분위수 대 하위 5분위수)과 동일하였다. 중간값 40개의 위험 대립 유전자를 갖는 개체와 비교하였을 때, 직결장암에 대한 교차비는, 위험 대립 유전자 수의 상위 10분위수의 경우 2.27이였고, 하위 10분위수의 경우 0.45이였다. 이것은 5.04 배의 10분위수 간 위험도 (상위 10분위 대 하위 10분위)와 동일하였다. 위험 대립 유전자의 표준 편차 당 상기 교차비는 1.57이였다. 상기 수신기 동작 특성 곡선은 0.63의 AUC를 나타냈다.
호주의 2011년 직결장암 발생률에 따르면, 직결장암의 70세까지 평균 누적 위험도는 3.3%였다. 위험 대립 유전자의 수에 대한 하위 5분위수의 경우, 1.7%인 것 (직결장암을 갖는 1차 친족이 있는 경우에 3.2%, 그렇지 않은 경우 1.6%)과 비교하여, 위험 대립 유전자의 수에 대한 상위 5분위수의 경우에 누적 위험도는 5.9% (직결장암을 갖는 1차 친족이 있는 경우에 11.5%, 그렇지 않은 경우 5.5%) 였다.
위험 대립 유전자의 수에 대한 하위 10분위수의 경우, 1.5%인 것 (직결장암을 갖는 1차 친족이 있는 경우에 2.8%, 그렇지 않은 경우 1.4%; 도 2A, B)과 비교하여, 위험 대립 유전자의 수에 대한 상위 10분위수의 개체군에 대한 누적 위험도는 7.4% (직결장암을 갖는 1차 친족이 있는 경우에 13.4%, 그렇지 않은 경우 6.9 %)이였다. 남성에 대한 추정치는 평균 약 13% 높았으며 여성에 대한 추정치는 남성과 여성을 합친 것보다 평균적으로 16% 낮았다 (도 4 및 5).
호주에서 평균 (이전에 영향 받지 않은) 개체에 대한 직결장암의 5년 위험도는 63세에 1%에 이른다. 동일한 1%의 5년 위험도는 위험 대립 유전자의 수에 대한 상위 5분위수에 해당하는 개체군에 대해 약 7년 더 일찍 (직결장암의 가족력이 있는 경우 약 14년 더 일찍), 위험 대립 유전자의 수에 대한 상위 10분위수의 개체군에 대하여는 약 10년 일찍 이르게 된다 (직결장암의 가족력이 있는 경우 약 16년 더 일찍; 도 2의 C, D 및 표 5). 평균적으로 남성은 1-2년 일찍 1%의 위험도 임계치에 도달했으며, 여성 및 남성을 합친 것보다 평균 3-4년 후에 임계치에 도달했다 (표 5).
표 5는 직결장암의 가족력 및 45개의 SNP의 위험 대립 유전자에 따른 직결장암의 5년 위험도가 1%에 도달하거나 이를 초과하는 연령을 나타낸다.
- 미국 호주
위험도 분류 전체 남성 여성 전체 남성 여성
일반인 70 67 73 63 61 71
가족력 (1차 친족) 58 55 61 53 52 59
위험 대립 유전자의 상위 5분위수 61 57 62 56 55 62
위험 대립 유전자의 상위 10분위수 58 53 59 53 52 59
가족력 및 상위 5분위수 50 48 52 49 48 55
가족력 및 상위 10분위수 48 46 48 47 46 53
가족력 및 하위 5분위수 71 66 73 63 61 72
가족력 및 하위 10분위수 74 73 80 65 63 76
미국에서 직결장암 발병률이 (특히 호주에 비해 50세 이후) 낮은 것을 고려하면, 위험 대립 유전자의 수 및 가족력에 근거한 관련 위험도는 호주보다 낮았다 (도 3의 A 및 B, 도 6 및 7). 비교해 보면, 동일한 1%의 위험도는 위험 대립 유전자의 수에 대한 상위 5분위수의 개체군에 대해 약 9년 더 일찍, (직결장암의 가족력이 있는 경우 약 20년 더 일찍), 위험 대립 유전자의 수에 대한 상위 10분위수의 개체군에 대하여는 약 12년 일찍 이르게 된다 (직결장암의 가족력이 있는 경우 약 22년 더 일찍; 도 3의 C 및 D, 및 표 5). 평균적으로, 남성은 3-5년 일찍 1% 위험도 임계치에 도달했으며, 여성 및 단성을 합친 것보다 평균 1-3년 후에 임계치에 도달했다 (표 5).
실시예 3 - 직결장암 위험도에 따른 개체의 분류
직결장암의 위험도에 따라 개체를 분류하기 위한 45개의 위험-관련 SNP 패널의 유용성을 정량화하기 위해 시뮬레이션을 사용하였다. 위험 대립 유전자에 대한 스펙트럼의 양 극단의 개체는 직결장암을 발병할 가능성이 훨씬 높거나 (상단), 직결장암을 발병할 가능성이 훨씬 낮았다(하단). 개체군에 걸쳐 이러한 SNP와 관련된 위험의 총변이는 전체 FRR의 약 4분의 1을 설명할 수 있기 때문에, 직결장암의 가족력도 고려한다면 SNP 프로파일의 예측 강도는 증가하였다. 개체군의 하위 20% (이들 SNP의 위험 대립 유전자의 수)에 대한 직결장암과의 관련성의 강도가 남아있는 FRR과 관련된 위험의 증가와 대략 반비례한다고 가정하면, 직결장암의 가족력이 있는 개체군은, 이러한 SNP의 위험 대립 유전자의 수에 대한 개체군의 하위 5분위수에 해당하고, 위험성이 높은 개체군이다.
따라서, 이러한 SNP의 측정은 직결장암 발병의 위험도를 평가하는데 유용한 방법이며, 누가 얼마만큼의 강도로 직결장암 검진을 받아야 하는지를 결정하는 도구로 사용될 수 있다. 예를 들어, 위험 대립 유전자 (적어도 44개의 대립 유전자)에 대한 대체군의 상위 20%에 속하는 사람은 보통 사람보다 9년 일찍, 평균 인구 5년 위험도에 도달한다. 따라서, 보통 사람이 50세에 (대부분의 국가 선별 검사 프로그램에서 권장하는) 대변 잠혈 검사의 위험 기준을 충족하는 경우 44개 이상의 위험 대립 유전자를 가진 사람은 41세가 되면 동일한 위험 임계치에 도달한다. 직결장암의 가족력이 있는 1차 친족을 갖는 직결장암 환자의 대장 내시경 검사를 시작하는 연령대는, 상위 5분위수 및 상위 10분위수의 경우 각각 49세 및 47세이다. 직결장암의 인구 위험이 호주보다 낮은 미국의 경우, 상위 5분위수 또는 10분위수에 속하며 직결장암의 가족력이 있는 2%의 기준은 각각 62세 및 59세이다.
실시예 4 - 45개의 독립적인 위험 관련 SNP 및 다세대 가족력에 근거한 비-린치 증후군 직결장암의 위험도 예측
혼합된 주요 유전자 - 다유전자적 모델 (CRiPT)을 사용하여 다세대 직결장암 데이터를 기반으로 한 로그 변환된 연령-보정 5년 직결장암 위험도를 제공하는 가족력-기반 위험도 점수를 결정하였다. 본 임상적 위험도의 평가 표 4에 열거 된 45개의 SNP에 기초한 위험도 점수와 결합하였다. 발명자들은 로지스틱 회귀 분석법을 사용하여 직결장암 위험도를 갖는 각 점수에 대한 조정된 표준편차 당 교차비(the odds ratio per adjusted standard deviation, OPERA)(Dite et al., 2016)를 추정하였다.
SNP-기반 점수, 가족력-기반 점수, 및 SNP 및 가족력-기반 OPERA 점수는 각각 1.40 (95 % 신뢰 구간 [CI], 1.24-1.58), 1.39 (1.26 -1.53), 1.59 (1.42-1.79)이다. 이는 4분위수 간 위험비 (위험도 점수에 대한 개체군의 상위 25 %의 위험도를 하위 25%의 위험도로 나눔)가 2.4, 2.3 및 3.2 인 것과 동일하다. 결합된 위험도 점수는 SNP 및 가족력에 근거한 점수보다 더 잘 맞았다 (모두 P <0.001). 이같은 추정은 (50세 이후에 직결장암으로 진단된 2명의 1차 친족을 갖는 것과 유사하게) 위험이 약 4배 증가한 비교적 강한 가족력을 가진 사람들의 경우, SNP 점수가 상위 4분위수 (25 %)는 6 배 이상, 하위 4분위수는 2.5 배 미만인 것으로 나타났다.
따라서, SNP에 대한 정보를 다세대 가족력과 결합하여 직결장암 예측능이 약 40% 향상되었다. 따라서, 이러한 개체군의 약 절반에 대해 임상 관리를 재 분류 할 수 있다는 점을 감안할 때, 이 새로운 결합된 위험 측정은 위험을 기반으로 한, 더 나은, 목적하는 직결장암 검진을 알리는데 사용될 수 있다.
폭넓게 기술된 개시 내용의 사상 또는 범위를 벗어나지 않고, 특정 실시 예에 도시된 바와 같이, 본 명세서에 다수의 변형 및/또는 수정이 이루어질 수 있음이 당업자에 의해 인식될 것이다. 따라서, 본 실시예들은 모든 면에서 예시적이고 제한적이지 않은 것으로 간주되어야 한다.
본 출원은 2016년 1월 28일자로 출원된 AU 2016900254 및 2016년 8월 16일자로 출원된 2016903246에 우선권을 청구하며, 이들의 개시 내용은 본 명세서에 참고로 인용된다.
앞서 논의 된 모든 문헌은 그 전체가 본 명세서에 통합된다.
본 명세서에 포함된 문서, 행위, 재료, 장치, 물품 등의 논의는 전적으로 본 명세서의 문맥을 제공하기 위한 것이다. 이러한 사안들 중 일부 또는 전부가 선행 기술 자료의 일부를 구성하거나 이 출원의 각 청구항의 우선권 날짜 이전에 존재했던 본 개시와 관련된 분야에서 일반적인 지식으로 인정된다는 것은 받아 들여서는 안된다.
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Claims (30)

  1. 다음의 단계를 포함하는 인간 개체의 직결장암 발병 위험도를 평가하는 방법;
    개체의 유전적 위험도 평가를 실시하는 단계로, 상기 유전적 위험도 평가는 개체로부터 분리된 생물학적 시료 내, 표 1로부터 선택되는 28개 이상의 단일 뉴클레오타이드 다형성(single nucleotide polymorphism) 또는 상기 단일 뉴클레오타이드 다형성 중 하나 이상과 연쇄불균형(linkage disequilibrium)인 단일 뉴클레오타이드 다형성의 존재를 검출하는 단계를 포함하는, 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 유전적 위험도 평가는 단일 뉴클레오타이드 다형성 rs3987, rs35509282 및 rs744166, 또는 상기 단일 뉴클레오타이드 다형성 중 하나 이상과 연쇄불균형인 단일 뉴클레오타이드 다형성의 존재를 검출하는 단계를 포함하는, 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 45개 이상의 단일 뉴클레오타이드 다형성의 존재를 검출하는, 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유전적 위험도 평가는 단일 뉴클레오타이드 다형성 rs5934683, 또는 상기 단일 뉴클레오타이드 다형성과 연쇄불균형인 단일 뉴클레오타이드 다형성의 존재를 검출하는 단계를 포함하는, 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 인간 개체의 직결장암 발병 위험도를 구하기 위해, 개체의 임상적 위험도 평가를 실시하는 단계 및 상기 유전적 위험도 평가 및 임상적 위험도 평가를 결합하는 단계를 추가적으로 포함하는, 방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 임상적 위험도 평가를 실시하는 단계는 개체로부터 직결장암의 병력, 나이, 직결장암의 가족력, 대장내시경 또는 구불창자내시경 선별 검사의 결과, 인종 및 민족성 중 하나 이상의 정보를 수득하는 단계를 포함하는, 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 임상적 위험도 평가를 실시하는 단계는 개체로부터 직결장암의 연령 및/또는 일차 친족의 병력에 대한 정보를 얻는 단계를 포함하는, 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 개체는 양성 대변 잠혈 검사를 갖는, 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 개체는 40세 이상인, 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 개체는 직결장암의 가족력을 갖고 30세 이상인, 방법.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 개체는 남성인, 방법.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 위험도 평가의 결과는 개체가 검진 프로그램에 등록해야하거나 더 자주 검진을 받아야 함을 나타내는, 방법.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법의 실시는 AUC(Area under the curve)가 약 0.63 이상인, 방법.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 연쇄불균형인 단일 뉴클레오타이드 다형성은 연쇄불균형 0.9 이상인, 방법.
  15. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 연쇄불균형인 단일 뉴클레오타이드 다형성은 연쇄불균형이 1인, 방법.
  16. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항의 방법을 사용하여 직결장암 발병에 대한 개체의 위험도를 평가하는 단계를 포함하는 인간 개체의 직결장암에 대한 정기 진단 검사(routine diagnostic testing)의 필요성을 결정하는 방법.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 개체의 체세포 배수체 게놈 내 각각의 단일 뉴클레오타이드 다형성이 2배까지 존재할 수 있음을 고려할 때, 41 이상, 42 이상, 44 이상, 46 이상, 50 이상, 55 이상, 60 이상, 65 이상, 또는 70 이상의 단일 뉴클레오타이드 다형성을 갖는 개체는 대변 잠혈 검사, 대장내시경 또는 구불창자내시경 검진 프로그램을 등록해야하는, 방법.
  18. 제 16 항에 있어서, 상기 개체가 직결장암이 발병할 위험이 있는 집단의 상위 20%에 위치한다면, 상기 개체는 대변 잠혈 검사, 대장내시경 또는 구불창자내시경 검진 프로그램에 등록되는, 방법.
  19. 제 16 항에 있어서, 상기 개체가 직결장암이 발병할 위험이 있는 집단의 상위 10%에 위치한다면, 상기 개체는 대변 잠혈 검사, 대장내시경 또는 구불창자내시경 검진 프로그램에 등록되는, 방법.
  20. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항의 방법을 사용하여 개체의 직결장암의 발병에 대한 위험도를 평가하고, 직결장암이 발병할 위험이 있다고 평가되는 경우에 개체의 직결장암을 일상적으로 검진하는 단계를 포함하는, 인간 개체의 직결장암 검사 방법.
  21. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항의 방법에 따라 직결장암이 발병할 위험이 있는 인각 개체로 평가하는, 직결장암이 발병할 위험이 있는 인간 개체의 직결장암 예방용 직결장암 치료법.
  22. 표 1로부터 선택되는 단일 뉴클레오타이드 다형성 또는 상기 단일 뉴클레오타이드 다형성 중 하나 이상과 연쇄불균형인 단일 뉴클레오타이드 다형성을 포함하는, 28개 이상의 핵산을 증폭하기 위한 28개 이상의 프라이머 세트를 포함하는 키트.
  23. 표 1로부터 선택되는 단일 뉴클레오타이드 다형성 또는 상기 단일 뉴클레오타이드 다형성 중 하나 이상과 연쇄불균형인 단일 뉴클레오타이드 다형성을 포함하는 28개 이상의 핵산에 혼성화하는 28개 이상의 프로브 세트 포함하는 유전자 어레이.
  24. 다음의 단계를 포함하는 인간 개체의 직결장암 발병 위험도를 평가하는 컴퓨터 실행 방법으로, 상기 방법은 프로세서 및 메모리를 포함하는 컴퓨팅 시스템에서 작동 가능한 방법:
    개체로부터 분리된 생물학적 시료 내, 표 1로부터 선택되는 28개 이상의 단일 뉴클레오타이드 다형성(single nucleotide polymorphism) 또는 상기 단일 뉴클레오타이드 다형성 중 하나 이상과 연쇄불균형(linkage disequilibrium)인 단일 뉴클레오타이드 다형성의 존재를 검출하여, 개체의 유전적 위험도 데이터를 수득하는 단계;
    인간 개체의 직결장암 발병에 대한 위험도를 결정하기 위해 데이터를 처리하는 단계;
    인간 개체의 직결장암 발병에 대한 위험도를 산출하는 단계.
  25. 제 24 항에 있어서, 개체에 대한 임상적 위험도 데이터를 수득하는 단계; 인간 개체의 직결장암 발병에 대한 위험도를 구하기 위해 상기 임상적 위험도 데이터와 상기 유전적 위험도 데이터를 결합하여 데이터를 처리하는 단계; 인간 개체의 직결장암 발병에 대한 위험도를 산출하는 단계를, 추가적으로 포함하는, 방법.
  26. 제 24 항 또는 제 25 항에 있어서, 상기 개체에 대한 위험도 데이터는 컴퓨터 시스템에 결합된 사용자 인터페이스로부터 수신되는, 컴퓨터 실행 방법.
  27. 제 24 항 내지 제 26 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 개체에 대한 위험도 데이터는 무선 통신 네트워크를 통해 원격 장치로부터 수신되는, 컴퓨터 실행 방법.
  28. 제 24 항 내지 제 27 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 사용자 인터페이스 또는 원격 장치는 SNP 어레이 플랫폼인, 컴퓨터 실행 방법.
  29. 제 24 항 내지 제 28 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 산출하는 단계는 컴퓨팅 시스템에 결합된 사용자 인터페이스에 정보를 출력하는 단계를 포함하는, 컴퓨터 실행 방법.
  30. 제 24 항 내지 제 29 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 산출하는 단계는 무선 통신 네트워크를 통해 원격 장치에 정보를 송신하는 단계를 포함하는, 컴퓨터 실행 방법.
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