KR20200016242A - T-dm1에 의한 암 치료 결과의 예측 - Google Patents

T-dm1에 의한 암 치료 결과의 예측 Download PDF

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파비올라 체키
사릿 슈왈츠
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Abstract

폐암을 치료하는 개선된 방법이 제공된다. 환자의 종양 샘플은 (i) HER2 돌연변이의 존재를 검출하기 위한 DNA 서열분석에 의해 및 (ii) HER2 단백질이 종양 세포에서 발현되는지를 결정하기 위한 질량 분석적 프로테오믹 분석에 의해 분석된다. 환자는, 특정 HER2 단백질 단편이 HER2 돌연변이를 포함하는 환자 종양 세포에서 검출되는 경우, 트라스투주맵 엠탄신(T-DM1) 또는 동등한 항체-약물 접합체에 의한 치료에 반응한다. 역으로, 환자는, 종양 세포가 HER2 돌연변이를 함유하지만 특정 단백질 단편이 검출되지 않는 경우, T-DM1 치료에 반응하지 않는다. 종양 세포에서 HER3의 검출은 치료에 대한 반응의 양성 예측인자이다.

Description

T-DM1에 의한 암 치료 결과의 예측
환자로부터 수술 제거된 종양 조직을 검정하고 HER2-표적화 치료제, 예를 들면, 트라스투주맵 엠탄신(T-DM1) 및 기타 항-Her-2 항체-약물 접합체에 의한 치료에 반응할 가능성이 가장 높은 환자를 동정함으로써 암 환자 및 특히 폐암 환자[TH1]를 치료하는 방법이 제공된다. 적어도 하나의 HER2 돌연변이에 대해 양성인 종양에서, 종양이 검출가능한 양의 HER2 단백질 발현을 발현하는 경우, 환자는 T-DM1 또는 동등한 항체-약물 접합체("ADC")로 치료된다. 이러한 치료는 HER2 발현이 HER2-양성으로 종래 발견되는 수준보다 낮은 경우 및/또는 HER2 유전자가 증폭되지 않는 경우에도 효과적이다. HER3 단백질의 검출가능한 발현은 또한 T-DM1 또는 동등한 ADC에 대한 반응 가능성의 예측인자이다.
인간 상피 성장 인자 수용체 2, 수용체 티로신-단백질 키나제 erbB-2, CD340(분화 340의 클러스터) 및 프로토-온코진 Neu로서 또한 공지된 HER2 단백질(이하 "HER2")는 인간에서 ERBB2 유전자에 의해 코딩되는 단백질이다. HER2는 인간 상피 성장 인자 수용체(HER/EGFR/ERBB) 패밀리의 멤버이다. 이러한 온코진의 증폭 또는 과발현은 유방암의 특정 적극적 타입의 발증 및 진행에 중요한 역할을 담당하는 것으로 밝혀졌다. 최근에, 이 단백질은 대략 30%의 유방암 환자를 위한 중요한 바이오마커 및 치료 표적으로 되어 왔다.
인간 상피 성장 인자 수용체 3 및 수용체 티로신-단백질 키나제 erbB-3으로서 또한 공지된 Her3 단백질(이하 "Her3")은 인간에서 ERBB3 유전자에 의해 코딩되는 단백질이다. Her3은 또한 인간 상피 성장 인자 수용체(HER/EGFR/ERBB) 패밀리의 멤버이다. 다른 ERBB 패밀리 멤버와 마찬가지로, Her3은 ERBB 패밀리의 다른 멤버와 호모이량체화하거나 헤테로이량체화할 수 있다. HER2-Her3 헤테로이량체는 가장 활성의 가능한 이량체이고, 리간드-활성화된 헤테로이량체는 MAPK, PI3K/Akt 및 PLCγ 경로를 포함하는 다중 경로를 활성화시킨다.
T-DM1로서 본원에서 지칭되고 또한 아도-트라스투주맵[TH2] 엠타신 및 T-DM1로서 공지된 트라스투주맵 엠탄신은 HER2 단백질을 특이적으로 표적화하고 이에 결합하는 치료제이다. T-DM1은 상품명 카드실라로서 판매되고, 모노클로날 항체 트라스투주맵(Herceptin)이 세포독성제 엠타신(DM1)에 연결되어 있는 항체-약물 접합체이다. 트라스투주맵 단독은, HER2 단백질에 결합함으로써 접합된 DM1을 세포에 유입시키고, 투불린에 결합시켜 세포를 파괴하여 암 세포의 성장을 정지시킨다. HER2에 결합하는 트라스투주맵은 수용체의 호모이량체화 또는 헤테로이량체화(HER2/Her3)를 방지하고, 궁극적으로 MAPK 및 PI3K/Akt 세포 신호전달 경로의 활성화를 억제한다. 모노클로날 항체는 HER2를 표적화하고 HER2는 암 세포에서 단지 과발현되기 때문에, 접합체는 독소를 종양 세포에 우선적으로 전달한다. 다른 항-HER2 항체-약물 접합체는 현재 개발중에 있고, 또한 본원에 기재된 방법에 사용될 수 있다. T-DM1의 사용에 대한 본원에서의 참조는, 달리 명시하지 않는 한, 다른 항-HER2 항체-약물 접합체의 사용을 포함하는 것으로 이해될 것이다.
트라스투주맵 엠탄신(T-DM1) 또는 다른 항-HER2 항체-약물 접합체에 의한 치료에 반응할 가능성이 가장 높은, 암 환자 및 특히 폐암 환자를 동정하는 방법은, 종양이 HER2 단백질을 발현할 뿐만 아니라 HER2 유전자 내에 돌연변이를 또한 포함하는 환자를 동정한다. 암 환자로부터의 종양 세포는 HER2 발현 및 적어도 하나의 HER2 돌연변이의 존재에 대해 분석된다. 양자가 관찰되면, 환자는 T-DM1로 치료된다. 또한, 종양에서 Her3 발현의 검출은 환자가 T-DM1에 의한 치료로부터 이익을 받을 수 있음을 추가로 나타낸다.
암을 앓고 있는 환자를 치료하는 방법이 제공되고, 여기서 상기 방법의 단계는 (a) 환자로부터 수득된 종양 세포에서 HER2 단백질의 수준을 검출하고 정량화하는 단계로서, 종양 샘플이 HER2 유전자 내에 하나 이상의 돌연변이를 포함하는 단계; (b) HER2 단백질이 검출되고 상기 HER2 단백질이 ASCO 가이드라인하에 과발현되지 않는 경우, 치료제 트라스투주맵 엠탄신(T-DM1) 또는 동등한 항-HER2 항체-약물 접합체의 유효량을 포함하는 제1 치료 섭생으로 환자를 치료하는 단계; 또는 (c) HER2가 검출되지 않는 경우, T-DM1의 유효량을 포함하지 않는 제2 치료 섭생으로 환자를 치료하는 단계를 포함한다. 임의로, 종양 세포는 HER3 단백질의 발현에 대해 시험될 수 있고, 여기서 상기 환자는, HER2 발현이 검출되고 HER2가 ASCO 가이드라인하에 과발현되지 않는 경우 및 Her3이 검출되는 경우, 치료제 트라스투주맵 엠탄신(T-DM1)의 유효량을 포함하는 제1 치료 섭생으로 치료된다. HER2 단백질은 종양 세포의 단백질 소화에서 질량 분석법에 의해 HER2 단편 펩타이드를 검출함으로써 검출될 수 있고, HER3 단백질은 종양 세포의 단백질 소화에서 질량 분석법에 의해 HER3 단편 펩타이드를 검출함으로써 검출될 수 있다.
이들 방법에서, 단백질 소화는 프로테아제 소화, 예를 들면, 트립신 소화를 포함할 수 있다. 질량 분석법은 탠덤 질량 분석법, 이온 트랩 질량 분석법, 삼중 사중극 질량 분석법, MALDI-TOF 질량 분석법, MALDI 질량 분석법, 하이브리드 이온 트랩/사중극 질량 분석법 및/또는 비행시간 질량 분석법을 포함할 수 있고, 사용되는 질량 분석법의 모드는 선택 반응 모니터링(Selected Reaction Monitoring, SRM), 다중 반응 모니터링(Multiple Reaction Monitoring, MRM), 병렬 반응 모니터링(Parallel Reaction Monitoring, PRM), 지능 선택 반응 모니터링(intelligent Selection Reaction Monitoring, iSRM) 및/또는 다중 선택 반응 모니터링(multiple Selected Reaction Monitoring, mSRM)일 수 있다.
종양 세포는 고형 조직으로부터 유래되는 것일 수 있고, 이는 포르말린 고정된 고형 조직일 수 있고 또한 파라핀 포매될 수 있다. HER2 단백질로부터 특정 단편 펩타이드 또는 다중 특정 단편 펩타이드를 검출하는 단계는, 공지된 양의 스파이크 내부 표준 펩타이드와 비교함으로써 상기 샘플 중에서 특정 단편 HER2 펩타이드 또는 다중 특정 HER2 단편 펩타이드의 정량적 수준을 검출 및/또는 결정하는 것을 포함하고, 생물학적 샘플 중의 천연 펩타이드 및 내부 표준 펩타이드 둘 다는 HER2 단백질로부터 특정 단편 펩타이드 또는 다중 특정 단편 펩타이드의 동일한 아미노산 서열에 상응한다. 내부 표준 펩타이드 또는 다중 내부 표준 펩타이드는 동위원소 표지된 펩타이드일 수 있고, 18O, 170, 15N, 13C, 2H 또는 이들의 조합으로부터 선택된 하나 이상의 안정한 중동위원소를 포함할 수 있다.
HER2 단백질로부터 특정 단편 펩타이드 또는 다중 특정 단편 펩타이드를 검출 및 정량화하는 이들 방법은, 치료에 사용된 제제에 대한 치료 결정이 생물학적 샘플 중의 다른 펩타이드/단백질과 조합하여 HER2 단백질로부터 특정 단편 펩타이드 또는 다중 특정 단편 펩타이드의 검출 및/또는 정량화에 근거하도록, 멀티플렉스로 다른 단백질로부터 다른 펩타이드를 검출 및 정량화하는 단계와 조합될 수 있다.
돌연변이 또는 돌연변이들은, 표준 핵산 서열분석, 차세대 핵산 서열분석, 폴리머라제 연쇄 반응, 제한 단편 다형성 분석, 형광 제자리 부합법(FISH) 및 이들의 조합 등의 하나 이상의 방법을 사용하여 환자로부터 수득된 종양 세포로부터 제조된 생물학적 샘플 중의 HER2 유전자 내에서 검출될 수 있다. 종양 세포 내의 HER2 유전자 중의 DNA 돌연변이는, 예를 들면, 단일 뉴클레오티드 변화, 삽입, 결실, 재배열, 중복, 개개 뉴클레오티드의 중복/결실, 다중 뉴클레오티드의 중복/결실, 단일 염기쌍 다형성, 전이, 전환, 역전, 카피수 변형, 핵산의 긴 스트레치의 중복/결실 및 이들의 조합 중의 하나 이상일 수 있다.
표 1은, HER2 유전자 내에 돌연변이를 또한 함유하는 폐암 환자의 종양 조직으로부터 수득한 종양 세포에서 HER2 발현의 검출 및 폐암 환자에 대한 결과 데이터를 기재한다. 모든 환자 종양은 HER2 돌연변이를 함유하지만, 종양이 임의의 정량적 수준으로 HER2 단백질로부터의 특정 단편 펩타이드의 발현을 나타내는 6/8의 환자는 T-DM1을 사용한 치료에 대한 치료 반응을 입증했다. 종양이 HER2 돌연변이를 함유하지만 HER2 단백질로부터 특정 단편 펩타이드가 검출되지 않은 2명의 환자는 T-DM1을 사용한 치료에 대한 반응을 나타내지 않았다.
HER2-표적화된 치료제 트라스투주맵 엠탄신(T-DM1)(또는 상기 언급된 바와 같은 동등한 약물)에 의해 환자를 치료하는 방법이 제공된다. 암 환자, 예를 들면, 폐암 환자로부터의 종양 조직을 분석하여, 환자가 T-DM1에 대해 양호한 방식으로 임상적으로 반응할지를 결정한다. 구체적으로, 환자는, 환자로부터의 종양 세포의 분석이 HER2 단백질의 발현 및 HER2 유전자 내에 적어도 하나의 돌연변이의 존재를 검출하는 경우에 T-DM1로 치료된다. 종래의 T-DM1 치료[TH3][참조: Wolff et al., Arch Pathol Lab Med.138:241-256 (2014)]를 사용한 상황과 달리, HER2 유전자는 증폭시킬 필요가 없고, HER2는, HER2 돌연변이가 존재하는 한, T-DM1 치료가 효과적이도록 과발현될 필요가 없다. 실제로, HER2 발현이 검출 한계에서 검출가능한 조건에서, 상기 방법은 효과적이다. 더욱이, 종양 조직에서 Her3 발현의 검출은, T-DM1을 사용한 치료가 효과적이라는 추가의 지표로서 사용될 수 있다. HER2와 동일하게, Her3 발현의 수준은 T-DM1을 사용한 치료가 효과적이도록 검출 한계 또는 그 이상으로만 존재할 필요가 있다.
샘플은 유리하게는 포르말린-고정된다. 질량 분석계를 사용하여, 하나 이상의 특정 특이적 펩타이드 단편을 검출 및 정량화하고, 포르말린 고정된 파라핀 포매된(FFPE) 조직으로부터 유래된 세포에서 HER2 단백질로부터의 펩타이드에 대한 특정 특징을 결정한다. 특정 HER2-특이적 펩타이드 단편은 전장 HER2 단백질로부터 유래한다. 놀랍게도, HER2-특이적 펩타이드는 종양 조직의 FFPE 샘플로부터 제조된 소화물에서 확실하게 검출할 수 있고 동시에 정량화할 수 있는 것으로 밝혀졌다. 이의 내용이 이들의 전체로서 본원에서 참조로서 도입되는 미국 특허 제9,765,380호를 참조한다, 동일한 샘플에서 Her3 발현의 검출은 또한, 예를 들면, 이의 내용이 이들의 전체로서 본원에서 참조로서 도입되는 미국 특허 제9,128,102호에 기재된 유사한 방법을 사용하여 달성될 수 있다. HER2 유전자 내의 돌연변이의 존재는 하기 추가로 기재된 바와 같이 당해 기술분야에 공지되어 있는 방법에 의해 결정될 수 있다.
환자 조직 샘플, 예를 들면, 포르말린 고정된 암 환자 조직으로부터 조달된 세포로부터 제조한 복합 단백질 용해물 샘플에서 특정 HER2-특이적 펩타이드 및 임의로 Her3-특이적 펩타이드를 직접 검출하고 측정하는 것은 질량 분석법을 사용하여 수행된다. 포르말린-고정된 조직으로부터 단백질 샘플을 제조하는 방법은, 이의 내용이 이들의 전체로서 본원에서 참조로서 도입되는 미국 특허 제7,473,532호에 기재되어 있다. 미국 특허 제7,473,532호에 기재된 방법은 편리하게는 액체 조직 시약 및 익스프레션 패톨로지 인코포레이티드(Expression Pathology Inc.)(Rockville, Md.)로부터 입수가능한 프로토콜을 사용하여 수행할 수 있다.
암 환자로부터 가장 광범위하고 유리하게 이용가능한 형태의 조직 및 암 조직은 포르말린 고정된, 파라핀 포매된 조직이다. 수술에 의해 제거된 조직의 포름알데히드/포르말린 고정화는 단연 세계적으로 암 조직 샘플을 보존하는 가장 일반적인 방법이고, 표준 병리 실시에서 수용되는 관습이다. 포름알데히드의 수용액은 포르말린으로 지칭된다. "100%" 포르말린은 소량의 안정화제, 통상 메탄올과 함께 물 중의 포름알데히드의 포화 용액(약 40용적% 또는 37질량%)로 구성되어, 산화 및 중합 정도를 제한한다. 조직이 보존되는 가장 일반적 방법은, 통상 10% 중성 완충된 포르말린으로 명명되는 수성 포름알데히드 중에서 연장된 기간(8시간 내지 48시간) 동안 전체 조직을 침적하고, 이어서 고정된 전체 조직을 실온에서 장기간 저장을 위해 파라핀 왁스에 포매하는 것이다. 따라서, 포르말린 고정된 암 조직을 분석하는 분자 분석 방법은 암 환자 조직의 분석을 위한 가장 수용되고 빈번하게 이용되는 방법일 것이다.
질량 분석법 분석 및 특히 SRM/MRM 질량 분석의 방법을 사용하는 결과를 사용하여, 폐암 조직을 포함하는 조직이 수집되고 보존되는 환자의 특정 암 내에서 HER2 단백질 및 임의로 Her3 단백질의 정밀하고 정확한 정량적 수준을 상관할 수 있다. 이는 암에 대한 진단/예후 정보를 제공할 뿐만 아니라, 의사 또는 기타 의료 전문가가 환자를 위한 적절한 치료를 결정하는 것을 가능하게 한다. 이 경우에, HER2 단백질 및 임의로 Her3 단백질을 위한 질량 분석법 검정을 사용하는 것은 암 조직에서 HER2(및 Her3) 단백질 발현의 특정한 수준에 대한 정보를 제공할 수 있고, 암 조직이 수득되는 환자가 양호한 방식으로 치료제 T-DM1에 반응하는지 또는 반응하지 않는지의 여부를 결정하기 위해 본원에 기재된 방법의 일부로서 사용될 수 있다.
HER2-표적화 치료제 T-(DM1)[TH4]를 사용한 유방암 환자의 치료는 암이 성장하는 것을 방지하고 따라서 암 환자의 생존을 연장시키는데 매우 효과적이다. HER2 단백질은, 세포 외부로부터 프로-성장 신호를 수용하고, 종양 세포가 성장 및 분화하는 것을 자극하는, 종양 세포의 내측으로 이들 프로-성장 신호를 전송하는 기능을 하는 막-결합된 단백질이다. 치료제 T-DM1은, 이것이 HER2 단백질의 세포외 도메인 영역에 결합하는 경우, 종양 세포 성장을 억제하고 궁극적으로 종양 세포를 사멸시키는 3개 기능을 제공하는 HER2-특이적 항체-약물 접합체(트라스투주맵+엠탄신)이다. 제1 기능은 HER2 세포외 도메인에 결합하는 것이고, 이는 HER2 단백질에 프로-성장 신호를 부여하는 성장 단백질의 결합을 억제하고, 이에 의해 수용된 신호를 통상 내부로 전송하는 이의 신호 전환 기능을 억제한다. 제2 기능은 종양 세포에 대한 면역 반응을 유발하는 것이다. T-DM1은 종양 세포를 외래로서 표시하는 항체이고, 따라서 면역 반응을 개시 및/또는 유지할 수 있다. 제3 기능은 T-DM1의 항체 영역에 접합되는 독성 약물 엠탄신을 종양 세포로 전달하는 것이고, 여기서 T-DM1에 의해 결합되는 HER2 단백질은 엠탄신을 내재화하고 세포의 내측으로 전달하여 종양 세포 사멸을 유발할 수 있다.
HER2 단백질은 T-DM1이 임의의 효과를 갖도록 종양 세포에서 발현되어야 하고, 따라서 추정 환자로부터의 종양 세포에서 HER2 발현을 검출 및/또는 정량화하는 것이 필요하다. 현재, 암 환자 조직, 특히 FFPE 조직에서 단백질 존재를 결정하는 가장 광범위하게 사용되고 적용되는 방법은 면역조직화학(IHC)이다. IHC 방법은 목적하는 단백질을 검출하기 위해 항체를 사용한다. IHC 시험의 결과는, 대부분의 경우, 병리학자 또는 조직학자에 의해 해석된다. 이러한 해석은 주관적이고, HER2를 표적화하는 치료제 T-DM1에 대한 감수성을 예측할 수 있는 정량적 데이터를 제공하지 않는다.
HER2 IHC 시험으로부터의 연구는 이로부터 수득된 결과를 시사하고, 기타 이러한 시험은 오해 또는 오도할 수 있다. 이는, 상이한 연구실이 양성 및 음성 IHC 상태를 분류하기 위해 상이한 룰을 사용하기 때문인 것으로 생각된다. 시험을 실행하는 각각의 병리학자는 또한 결과가 양성 또는 음성인지를 결정하기 위해 상이한 기준을 사용할 수 있다. 대부분의 경우, 이는 시험 결과가 경계선에 있는 경우에 발생하고, 이는 결과가 강력하게 양성도 강력하게 음성도 아닌 것을 의미한다. 다른 경우에, 암 조직의 한 부분으로부터의 조직은 양성으로 시험할 수 있고, 암의 상이한 부분으로부터의 조직은 음성으로 시험할 수 있다. 부정확한 IHC 시험 결과는 암으로 진단된 환자가 가능한 최상의 케어를 제공받지 못하는 것을 의미할 수 있다. 암의 전부 또는 일부가 특정 표적 종양단백질에 대해 양성이지만 시험 결과가 이를 음성으로 분류하는 경우, 환자가 잠재적으로 이들 약제로부터 이익을 받을 수 있음에도, 의사는 정확한 치료 처치를 권장할 가능성이 낮다. 암이 종양단백질 표적 음성이지만 시험 결과가 이를 양성으로 분류하는 경우, 환자가 어떠한 이익을 받을 가능성이 없고 약제의 2차 위험에 노출되는 경우에도, 의사는 특정 치료 처치를 권장할 수 있다.
따라서, 환자가 가장 최적 치료를 제공받을 최대 기회를 갖도록, 정확하게 검출하고 종양, 예를 들면, 폐 종양에서 HER2 단백질의 정량적 수준을 평가하는 능력은 거대한 임상적 가치가 있다.
펩타이드의 검출 및 특정 HER2 단편 펩타이드의 정량적 수준의 측정은 질량 분석계로 수행되고, SRM/MRM 방법을 사용하여 수행할 수 있으며, 이에 의해 각 펩타이드의 SRM/MRM 서명 크로마토그래피 피크 면적은 액체 조직 용해물에 존재하는 복합 펩타이드 혼합물 내에서 결정된다[참조: 상기 기재된 미국 특허 제7,473,532호]. 이어서, 상기 언급한 Her3을 포함하여, HER2 단백질 및 기타 단백질의 정량적 수준을 SRM/MRM 방법에 의해 측정하고, 이에 의해 하나의 생물학적 샘플 중의 HER2 단백질로부터 개개 특정 펩타이드의 SRM/MRM 서명 크로마토그래피 피크 면적을, 개개 특정 HER2 단편 펩타이드의 각각에 대한 공지된 양의 "스파이크" 내부 표준의 SRM/MRM 서명 크로마토그래피 피크 면적과 비교한다. 한 가지 실시형태에서, 내부 표준은 합성 펩타이드가 하나 이상의 중동위원소로 표지된 하나 이상의 아미노산 잔기를 함유하는 동일한 정확한 HER2 단편 펩타이드의 합성 버젼이다. 이러한 동위원소 표지된 내부 표준은, 질량 스펙트럼 분석이 천연 HER2 단편 펩타이드 크로마토그래피 서명 피크와 상이하고 별개이며 비교인자 피크로서 사용될 수 있는 예측가능한 및 일관된 SRM/MRM 서명 크로마토그래피 피크를 형성하도록 합성된다. 따라서, 내부 표준이 생물학적 샘플로부터 단백질 또는 펩타이드 조제물 중으로 공지된 양으로 스파이크되고 질량 분석법에 의해 분석되는 경우, 천연 펩타이드의 SRM/MRM 서명 크로마토그래피 피크 면적은 내부 표준 펩타이드의 SRM/MRM 서명 크로마토그래피 피크 면적과 비교되고, 이러한 수치적 비교는 생물학적 샘플로부터 본래 단백질 조제물에 존재하는 천연 펩타이드의 절대 몰농도 및/또는 절대 중량을 나타낸다. 단편 펩타이드에 대한 정량적 데이터는 샘플당 분석된 단백질의 양에 따라 표시된다.
HER2(및 Her3 단편 펩타이드)에 대한 SRM/MRM 검정을 개발하기 위해, 단순히 펩타이드 서열 이외의 추가 정보는 질량 분석계에 의해 사용될 수 있다. 이러한 추가 정보를 사용하여 질량 분석계(예를 들면, 삼중 사중극 질량 분석계)가 특정 단편 펩타이드의 정확하고 집중된 분석을 수행하는 것을 유도하거나 지시한다. 삼중 사중극 질량 분석계는, 현재, 세포 내에 함유된 모든 단백질로부터 수십만 내지 수백만개의 개개 펩타이드로 이루어질 수 있는 매우 복잡한 단백질 용해물 내의 단일 단리된 표적 펩타이드를 분석하기 위한 가장 적합한 장치이다. 추가의 정보는, 세포 내에 함유된 모든 단백질로부터 수십만 내지 수백만개의 개개 펩타이드로 이루어질 수 있는 매우 복잡한 단백질 용해물 내의 단일 단리된 표적 펩타이드의 분석을 가능하게 하기 위해 정확한 지시를 삼중 사중극 질량 분석계에 제공한다. SRM/MRM 검정은 MALDI, 이온 트랩, 이온 트랩/사중극 하이브리드 또는 삼중 사중극을 포함하는 임의 유형의 질량 분석계로 개발 및 실시될 수 있지만, SRM/MRM 검정을 위한 현재 가장 유리한 장치 플랫폼은 대부분의 경우에 삼중 사중극 장치 플랫폼인 것으로 생각된다.
환자 종양 조직에서 HER2 단백질의 발현의 검출은 또한, SRM/MRM 방법을 사용하지 않는 질량 분석법에 의해 실시할 수 있다. 삼중 사중극 이외의 기타 질량 분석 장치는, 단일 생물학적 샘플에서 가능한 많은 펩타이드의 존재를 동정함으로써 "글로벌" 프로파일을 실행하기 위해 사용되며, 이 경우에 단백질 용해물은 포르말린 고정된 환자 종양 조직으로부터 제조된다. 이러한 목적을 위한 한 가지 유리한 질량 분석 장치(LC-MS/MS)는 이온 트랩 또는 이온 트랩/사중극 하이브리드이다.
HER2 발현을 검출하고 또한 HER2 정량화를 위한 적절한 참조 수준을 결정하기 위해, 종양 샘플은 암, 이 경우에 폐암을 앓고 있는 환자 집단으로부터 수득된다. 폐암 종양 샘플을 표준 방법을 사용하여 포르말린-고정시키고, 샘플 중의 HER2의 수준은 상기 기재된 바와 같은 방법을 사용하여 측정한다. 또한, 조직 샘플은 당해 기술분야에 공지되어 있는 방법을 사용하는 IHC 및 FISH를 사용하여 검사할 수 있다. 집단 내 환자는 HER2 유전자 중에 적어도 하나의 돌연변이를 갖는 것으로 측정되고, T-DM1으로 치료되었다. 환자의 반응은, 예를 들면, 치료후 시간 간격으로 환자의 전체 생존기간을 기록함으로써, 당해 기술분야에 공지되어 있는 방법을 사용하여 측정한다. 적합한 참조 수준은, 예를 들면, 로그 랭크 시험의 최저 p 값을 측정함으로써 당해 기술분야에 공지되어 있는 통계학적 방법을 사용하여 측정할 수 있다. 참조 수준이 결정되면, 이를 사용하여, 이들이 T-DM1을 사용한 치료로부터 이익을 받을 가능성이 높을 것으로 HER2 단백질 발현 수준이 나타나는 환자를 동정할 수 있다. 환자 종양 샘플 중의 HER2 단백질의 수준은, 다른 단위를 사용할 수 있지만, 전형적으로 amol/㎍로 표현된다. 당업자는 참조 수준이 중앙 값 부근의 범위, 예를 들면, +/- 250, 150, 100, 50 또는 25amol/㎍로 표현될 수 있음을 인식한다.
놀랍게도, 종양 조직에서 임의의 검출가능한 수준의 HER2의 발현은, 돌연변이가 HER2 유전자에 존재하는 경우, T-DM1에 대한 반응을 예측하는 것으로 밝혀졌다. 따라서, HER2 단백질은 과발현될 필요가 없고, HER2 유전자는 T-DM1 치료가 효과적이도록 증폭될 필요가 없다. 또한, Her3 발현의 동시 검출은 T-DM1에 대한 반응의 추가 지표(그러나 독립적 지표는 아님)인 것으로 밝혀졌다. HER2와 동일하게, Her3 발현은 검출 한계 이상일 필요가 있다.
트라스투주맵 또는 T-DM1을 사용한 종래의 치료 방법에서, 환자로부터의 종양 조직은 전형적으로 치료를 위한 적격성을 결정하기 위해 HER2 발현에 대해 평가된다. 이들 측정을 위한 임상 가이드라인은 당해 기술분야에 공지되어 있고, 예를 들면, ASCO 가이드라인[참조: 예를 들면, Wolff et al, "Recommendations for human epidermal growth factor receptor 2 testing in breast cancer: American Society of Clinical Oncology/College of American Pathologists clinical practice guideline update. J. Clin. Oncol. 31 : 3997-4013 (2013) and Arch Pathol Lab Med. 138:241-256 (2014)]이다. HER2 발현을 측정하는 방법은 전형적으로 상기 언급한 바와 같이 IHC를 수반한다. 이들 종래의 치료 방법에서, 환자는 HER2 단백질이 과발현되는 것으로 밝혀진 경우에만 T-DM1으로 치료된다. 본원에 기재된 방법의 문맥에서, HER2는, HER2 발현의 수준이 ASCO 가이드라인하에 치료를 위해 권장된 발현 수준보다 낮은 경우 또는 환자가 이들 가이드라인하에 달리 치료 자격이 없는 경우에 과발현되지 않는 것으로 생각된다.
환자 종양 조직으로부터 환자 종양 세포에 존재하는 HER2 유전자 중의 DNA 돌연변이의 검출은 차세대 서열분석(NGS) 기술을 사용하여 수집된 환자 종양 세포로부터 핵산 서열에서 정상으로부터의 변화 및/또는 변이체를 검출함으로써 실시할 수 있고, NGS 기술은 전체 게놈을 서열분석(전체 게놈 서열분석[WGS])하거나, 게놈에 존재하는 모든 유전자로부터 모든 엑손의 전체 수집을 서열분석(전체 엑솜 서열분석[WES])하거나, 게놈에 존재하는 모든 유전자로부터 엑손의 전체 수집의 사전-정의된 서브세트를 서열분석(엑솜 서열분석[ES])하는데 사용된다. HER2 유전자를 서열분석하고 돌연변이의 존재를 동정하는 방법은 당해 기술분야에 공지되어 있다.
핵산 및 단백질 둘 다는 동일한 액체 조직 생물분자 조제물로부터 분석될 수 있기 때문에, 단백질이 분석되는 동일한 샘플 중의 핵산으로부터 질환 진단 및 약물 치료 결정에 대한 추가 정보를 생성할 수 있다. 예를 들면, HER2 단백질이 증가된 수준에서 특정 세포에 의해 발현되면, SRM에 의해 검정하는 경우, 데이터는 세포의 상태 및 비조절된 성장 가능성에 관한 정보를 제공할 수 있다. 동시에, 유전자의 돌연변이 상태에 관한 정보는 동일한 액체 조직 생물분자 조제물에 존재하는 핵산으로부터 수득할 수 있다. 핵산은 HER2 단백질을 포함하는 단백질의 SRM 분석과 동시에 평가할 수 있다. 한 가지 실시형태에서, HER2 단백질 발현에 관한 정보는, HER2 유전자의 서열 및 HER2 유전자 내에 적어도 하나의 돌연변이가 존재하는지 존재하지 않는지의 여부에 관한 정보와 조합될 수 있다. 또한, 핵산은, 예를 들면, 서열분석 방법, 폴리머라제 연쇄 반응 방법, 제한 단편 다형성 분석, 결실, 삽입의 동정, 및/또는 이들로 한정되지 않지만, 단일 염기쌍 다형성, 전이, 전환 또는 이들의 조합을 포함하는, 돌연변이 존재의 결정 중의 1개 이상, 2개 이상 또는 3개 이상에 의해 검사할 수 있다.

Claims (17)

  1. 암을 앓고 있는 환자를 치료하는 방법으로서,
    a. 환자로부터 수득된 종양 세포에서 HER2 단백질의 수준을 검출하고 정량화(quantifying)하는 단계로서, 상기 종양 샘플이 HER2 유전자 내에 하나 이상의 돌연변이를 포함하는 단계;
    b. HER2 단백질이 검출되고 상기 HER2 단백질이 ASCO 가이드라인하에 과발현되지 않는 경우, 치료제 트라스투주맵 엠탄신(T-DM1)의 유효량을 포함하는 제1 치료 섭생(regimen)으로 환자를 치료하는 단계; 또는
    c. HER2가 검출되지 않는 경우, T-DM1의 유효량을 포함하지 않는 제2 치료 섭생으로 환자를 치료하는 단계를 포함하는, 방법.
  2. 제1항에 있어서, Her3 단백질의 발현을 검출하는 것을 추가로 포함하고, 상기 환자는, HER2 발현이 검출되고 HER2는 ASCO 가이드라인하에 과발현되지 않는 경우 및 Her3이 검출되는 경우, 치료제 트라스투주맵 엠탄신(T-DM1)의 유효량을 포함하는 상기 제1 치료 섭생으로 치료되는, 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 HER2 단백질이, 종양 세포의 단백질 소화에서 질량 분석법에 의해 HER2 단편 펩타이드를 검출함으로써 검출되는, 방법.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 HER3 단백질이, 종양 세포의 단백질 소화에서 질량 분석법에 의해 Her3 단편 펩타이드를 검출함으로써 검출되는, 방법.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 단백질 소화가 프로테아제 소화를 포함하는, 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 단백질 소화가 트립신 소화를 포함하는, 방법.
  7. 제3항 내지 제6항 중의 어느 한 항에 있어서, 질량 분석법이 탠덤(tandem) 질량 분석법, 이온 트랩 질량 분석법, 삼중사극 질량 분석법, MALDI-TOF 질량 분석법, MALDI 질량 분석법, 하이브리드 이온 트랩/사중극 질량 분석법 및/또는 비행시간 질량 분석법(time of flight mass spectrometry)을 포함하는, 방법.
  8. 제3항 내지 제7항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 사용되는 질량 분석법 모드가 선택 반응 모니터링(Selected Reaction Monitoring, SRM), 다중 반응 모니터링(Multiple Reaction Monitoring, MRM), 병렬 반응 모니터링(Parallel Reaction Monitoring, PRM), 지능 선택 반응 모니터링(intelligent Selected Reaction Monitoring, iSRM) 및/또는 다중 선택 반응 모니터링(multiple Selected Reaction Monitoring, mSRM)일 수 있는, 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 종양 조직이 고형 조직으로부터 유래되는 것인, 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 고형 조직이 포르말린 고정된 고형 조직인, 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 조직이 파라핀 포매된 조직(paraffin embedded tissue)인, 방법.
  12. 제3항 내지 제11항 중의 어느 한 항에 있어서, HER2 단백질로부터 특정 단편 펩타이드 또는 다중 특정 단편 펩타이드를 검출하는 단계가, 공지된 양의 스파이크 내부 표준 펩타이드(spiked internal standard peptide)와 비교함으로써 상기 샘플 중의 HER2 단백질로부터 특정 단편 펩타이드 또는 다중 특정 단편 펩타이드의 정량적 수준을 검출 및/또는 결정하는 것을 포함하고, 생물학적 샘플 중의 천연 펩타이드 및 내부 표준 펩타이드 둘 다가 HER2 단백질로부터 특정 단편 펩타이드 또는 다중 특정 단편 펩타이드의 동일한 아미노산 서열에 상응하는, 방법.
  13. 제3항 내지 제12항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 내부 표준 펩타이드 또는 다중 내부 표준 펩타이드가 동위원소 표지된 펩타이드인, 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 동위원소 표지 내부 표준 펩타이드 또는 다중 내부 표준 펩타이드가 18O, 170, 15N, 13C, 2H 또는 이들의 조합으로부터 선택된 하나 이상의 안정한 중동위원소(heavy stable isotope)를 포함하는, 방법.
  15. 제3항 내지 제14항 중의 어느 한 항에 있어서, 치료에 사용된 제제에 대한 치료 결정이 생물학적 샘플 중의 다른 펩타이드/단백질과 조합하여 HER2 단백질로부터 특정 단편 펩타이드 또는 다중 특정 단편 펩타이드의 검출 및/또는 정량화에 근거하도록, HER2 단백질로부터 특정 단편 펩타이드 또는 다중 특정 단편 펩타이드를 검출 및 정량화하는 단계가 멀티플렉스로 다른 단백질로부터 다른 펩타이드를 검출 및 정량화하는 단계와 조합될 수 있는, 방법.
  16. 제1항 내지 제15항 중의 어느 한 항에 있어서, 돌연변이 또는 돌연변이들이, 표준 핵산 서열분석, 차세대 핵산 서열분석, 폴리머라제 연쇄 반응, 제한 단편 다형성 분석, 형광 제자리 부합법(FISH) 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 방법을 사용하여 환자로부터 수득된 종양 세포로부터 제조된 생물학적 샘플 중의 HER2 유전자 내에서 검출되는, 방법.
  17. 제1항 내지 제16항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 종양 세포 내의 HER2 유전자 중의 상기 DNA 돌연변이가 단일 뉴클레오티드 변화, 삽입, 결실, 재배열, 중복, 개개 뉴클레오티드의 중복/결실, 다중 뉴클레오티드의 중복/결실, 단일 염기쌍 다형성, 전이, 전환, 역전, 카피수 변형(copy numver variation), 핵산의 긴 스트레치의 중복/결실 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 방법.
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