WO2013168644A1 - 腎細胞癌の予後予測方法 - Google Patents

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WO2013168644A1
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renal cell
dna methylation
cpg site
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弥栄 金井
恵吏 新井
迎 田
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独立行政法人国立がん研究センター
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    • C12Q2600/00Oligonucleotides characterized by their use
    • C12Q2600/154Methylation markers

Definitions

  • the present invention relates to a method for detecting a risk of poor prognosis of renal cell carcinoma, comprising detecting a DNA methylation level.
  • the present invention also relates to an oligonucleotide used in the method.
  • Renal cell carcinoma often occurs in the middle age of the working population, and there are a large number of cases that can be cured by nephrectomy, but there are also cases where rapid metastasis has occurred. There are significant differences in the clinical course. Furthermore, there are known cases in which immunotherapy and molecular targeted therapeutic drugs are successful even after metastasis. Patients with a high probability of recurrence may closely follow up to diagnose recurrence early and add post-treatment to improve prognosis. However, there are cases of rapid metastasis while belonging to clear cell RCC, which is the most common histopathologically low histological type, and the prognosis prediction by existing clinicopathological factors is Have difficulty.
  • Clear cell RCC is well known to be characterized by inactivation of the VHL tumor suppressor gene.
  • systematic resequencing and exon analysis of RCC has been carried out in the Cancer Genome Atlas Project, the Cancer Genome Project and other international initiatives.
  • the development of renal cell carcinoma is caused by histone H3 lysine 36 methyltransferase SETD2, histone H3 lysine 4 demethylase JARID1C (KDM5C), histone H3 lysine 27 demethylase UTX (KDM6A), SWI.
  • Inactivation of histone modifying genes such as PBRM1, which is a SNF chromatin remodeling factor, has been revealed (Non-Patent Documents 1 to 3).
  • Non-patent Document 1 non-synonymous mutations in the NF2 gene and deletion mutations in the MLL2 gene have also been reported.
  • Non-patent Document 1 non-synonymous mutations in the NF2 gene and deletion mutations in the MLL2 gene have also been reported.
  • Non-patent Document 1 non-synonymous mutations in the NF2 gene and deletion mutations in the MLL2 gene have also been reported.
  • Non-patent Document 1 non-synonymous mutations in the NF2 gene and deletion mutations in the MLL2 gene have also been reported.
  • DNA methylation changes are also considered to be one of the major epigenetic changes in human cancer.
  • CMSP methylation-specific PCR
  • COBRA analysis using bisulfite and restriction enzymes
  • BAMCA method analysis by methylated CpG island amplification method
  • BAC bacterial artificial chromosome array
  • the technique for evaluating the DNA methylation status by the BAMCA method is complicated, and furthermore, in the prognosis prediction of RCC cases by the BAMCA method, the chromosomal region that can be covered by the BAC clone at the time of invention was extremely limited. No methylated CpG site with high diagnostic ability was identified.
  • Non-Patent Documents 8 to 11 Regard DNA methylation in cancer, the presence of a cancer trait (CIMP) in which increased DNA methylation of CpG islands correlates with the clinicopathological factors of cases in colon cancer, gastric cancer, etc. has been clarified.
  • Non-patent Document 12 based on the finding that the number of methylated CpG in individual tumors shows a distribution different from the expected Poisson distribution, it was estimated that some renal cell carcinomas may show CIMP, but in the kidney The presence of CIMP-positive renal cell carcinoma has not been determined, and no distinct CpG site that is characteristic has been identified (Non-patent Document 13).
  • CIMP a trait that strongly correlates with clinicopathological factors of RCC and accumulates DNA methylation in CpG islands, and identifies a CpG site that serves as a marker for CIMP.
  • An object is to provide a method for determining the risk of poor prognosis of renal cell carcinoma, which is simple and extremely sensitive and specific.
  • the present inventors obtained 29 normal renal cortical tissue (C) samples and patients with clear cell RCC using a 1 CpG resolution Infinium array.
  • Methylome analysis was performed on 107 non-cancer renal cortical tissue (N) samples and 109 cancer tissue (T) samples.
  • N non-cancer renal cortical tissue
  • T cancer tissue
  • the DNA methylation level of the N sample had already changed at the 4830 CpG site compared to the C sample.
  • changes in DNA methylation occur in the N sample, and the site where these changes are inherited and enhanced by the T sample, the 801CpG site, is identified, and the unsupervised hierarchy is determined based on the DNA methylation level at the 801CpG site. Clustering analysis was performed.
  • cluster B tumors having high clinicopathologically malignancy are accumulated, and the cancer-free survival rate (relapse-free survival rate) and overall survival rate of patients belonging to this cluster B (total The survival rate was also found to be significantly lower than those of patients belonging to cluster A. That is, renal cell carcinoma belonging to cluster B was characterized by the accumulation of DNA hypermethylation in CpG islands, and was revealed to be a CpG island methylation trait (CIMP) positive cancer.
  • CIMP CpG island methylation trait
  • the renal cell carcinoma-related regions (70 BAC clones) identified as effective in prognosis prediction of renal cell carcinoma by examining the presence or absence of DNA methylation shown in Patent Literature 1 and Non-Patent Literature 6 include None of the 17 CpG sites identified this time were included.
  • the hypermethylation state at the CpG site of these 17 genes could be detected by methods other than analysis using an infinium array (pyro sequencing method and DNA methylation analysis method using a mass spectrometer).
  • the present invention has been completed. More specifically, the present invention is as follows.
  • a method for detecting a risk of poor prognosis of renal cell carcinoma comprising the following steps (a) to (c): (a) a step of preparing genomic DNA derived from kidney tissue of a subject; (B) For the genomic DNA prepared in step (a), FAM150A, GRM6, ZNF540, ZFP42, ZNF154, RIMS4, PCDHAC1, KHDRBS2, ASCL2, KCNQ1, PRAC, WNT3A, TRH, FAM78A, ZNF671, XLC13A5 and N Detecting a DNA methylation level of at least one CpG site of a gene selected from the gene group consisting of: (C) determining whether or not the subject is classified into a poor prognosis group from the DNA methylation level detected in step (b); Including methods.
  • step (b) is a step of bisulfite treatment of the genomic DNA prepared in step (a) to detect the DNA methylation level of the CpG site.
  • step (b) is a step of bisulfite treatment of the genomic DNA prepared in step (a) to detect the DNA methylation level of the CpG site.
  • the oligonucleotide according to any one of (a) to (b) below having a chain length of at least 12 bases for use in the method according to ⁇ 1> or ⁇ 2> (a) the gene: A pair of primers designed to sandwich at least one CpG site of a gene selected from the group (b) hybridizes to a nucleotide comprising at least one CpG site of a gene selected from the gene group Oligonucleotides that are primers or probes.
  • the risk of poor prognosis of renal cell carcinoma can be determined easily, with extremely high sensitivity and specificity.
  • N non-cancer renal cortex tissue
  • T neoplastic tissue
  • N mainly consists of proximal tubules.
  • T has a vesicular structure, and the cytoplasm of tumor cells is filled with lipids and glycogen, and is surrounded by a distinct cell membrane.
  • the nuclei of tumor cells tend to take a circular shape and are micrographs showing that they are accompanied by finely divided, uniformly dispersed chromatin.
  • N sample non-cancerous tissue
  • T sample clear-type renal cell carcinoma patient's cancer tissue
  • 6 is a graph showing the ratio of probes in which a difference (absolute value of ⁇ TN ) is 0.1 or more.
  • “all cases” show the results of all the patients with clear cell renal cell carcinoma analyzed
  • “A” shows the clear cell kidneys belonging to cluster A among the analyzed clear cell renal cell carcinoma patients.
  • “B” indicates a clear cell renal cell carcinoma patient belonging to cluster B among the analyzed clear cell renal cell carcinoma patients. Bars indicate SD (standard deviation), “NS” indicates no significant difference (same in FIGS. 9-12).
  • Proportion of probes with a difference in DNA methylation level (absolute value of ⁇ TN ) of 0.2 or more between N and T samples compared to all 26454 probes to be detected by Infinium Assay It is a graph which shows.
  • Proportion of probes with a difference in DNA methylation level (absolute value of ⁇ TN ) of 0.3 or more between N and T samples compared to all 26454 probes to be detected by Infinium Assay It is a graph which shows.
  • Table 14 shows the correspondence between the DNA methylation levels of 16 probes (16CpG sites) characteristic of CpG island methylation trait (CIMP) and clear cell renal cell carcinoma patients belonging to cluster A or cluster B.
  • FIG. In the figure, the blacked out portion indicates that ⁇ TN exceeds 0.4.
  • Graph showing the results of random forest analysis using 869 probe (FDR [q 0.01]) in which DNA methylation level ( ⁇ TN ) was significantly different between cluster A and cluster B It is.
  • the broken line indicates, from the top, spam (3), out-of-bag (OOB), and non-spam (1).
  • the horizontal axis indicates the number of trees, and the vertical axis indicates the estimation error (Error).
  • the horizontal axis indicates the average value of the Gini coefficient (MeanDecreaseGini)
  • the vertical axis indicates the probe (CpG site) used in the infinium assay. It is a graph which shows the result of having analyzed the DNA methylation level in the CpG island of SLC13A5 gene in the clear cell renal cell carcinoma patient which belongs to the cluster A or the cluster B by MassARRAY.
  • SLC13A5_10 “CpG_40” is a CpG site (probe ID: cg22040627, position on NCBI database Genome Build 37: chromosome 176617030) at which a high DNA methylation level was detected in cluster B also by the Infinium assay. is there. It is a graph which shows the result of having analyzed the DNA methylation level in the CpG island of RIMS4 gene in the clear cell renal cell carcinoma patient which belongs to the cluster A or the cluster B by MassARRAY.
  • the CpG sites used as an index in this classification are 23 CpG sites (32 CpG sites) having an AUC described in Tables 19 to 27 greater than 0.95.
  • the present invention provides a method for detecting a risk of poor prognosis of renal cell carcinoma, comprising the following steps (a) to (c).
  • the term “renal cell carcinoma” refers to cancerous renal tubular epithelial cells, and, from its pathological characteristics, clear cell type, granule cell type, chromophore type, spindle type, cyst It is a cancer classified into a concomitant type, a cyst-derived type, a cystic type, and a papillary type.
  • the “subject” according to the present invention include a patient who has been treated for renal cell carcinoma by nephrectomy or the like.
  • Examples of the “prognosis risk of renal cell carcinoma” according to the present invention include low survival rate of the prognosis (eg, nephrectomy) of the subject, and more specifically, shown in FIG. 6 described later.
  • the recurrence-free survival rate (cancer-free survival rate) after 500 days after surgery is 50% or less
  • the overall survival rate after 1500 days after surgery is 70% or less.
  • CpG site means a site where cytosine (C) and guanine (G) are phosphodiester-bonded (p)
  • DNA methylation refers to the CpG site.
  • the “DNA methylation level” means the ratio of methylation at a specific CpG site to be detected. For example, the total number of cytosines at the specific CpG site to be detected (methylated cytosine and It can be expressed as the ratio of the number of methylated cytosines to (unmethylated cytosines).
  • Preparation of kidney tissue-derived genomic DNA is not particularly limited, and can be performed by appropriately selecting and using a known method such as a phenol chloroform treatment method.
  • kidney tissue from which genomic DNA is prepared by such a method examples include the intact kidney tissue collected in nephrectomy, the kidney tissue collected in nephrectomy and then frozen, and the formalin collected in nephrectomy. Examples include kidney tissue fixed and paraffin-embedded. In these kidney tissues, until it is subjected to the detection method of the present invention, the degradation of genomic DNA in the kidney tissues is suppressed, and in the step of detecting the DNA methylation level described later, bisulfite treatment, PCR is performed more efficiently. It is desirable to use frozen kidney tissue from the viewpoint of being able to perform the above.
  • the present inventors performed 17 genes (FAM150A, GRM6, ZNF540, ZFP42, ZNF154, RIMS4, PCDHAC1, KHDRBS2, ASCL2, KCNQ1, PRAC, WNT3A, TRH, by Infinium assay.
  • FAM78A, ZNF671, SLC13A5 and NKX6-2 DNA methylation analysis method using a mass spectrometer reveals that the hypermethylation state continues in the renal cell carcinoma with a poor prognosis also throughout the CpG island including the CpG site.
  • the “CpG site” means a CpG site that is present at a position closer to at least one gene of the 17 gene group than other genes, and preferably the gene than other genes. At least one CpG site in a CpG island located at a position close to, more preferably at least one CpG site located in the promoter region of the 17 gene group, and particularly preferably a reference human genome sequence.
  • the position on the NCBI database Genome Build 37 is at least one CpG site having the chromosome number and the position on the chromosome described in Tables 1 to 4.
  • FAM150A is a gene encoding a protein specified by RefSeq ID: NP_997296
  • GRM6 is a gene encoding a protein specified by RefSeq ID: NP_000834
  • ZNF540 is a RefSeq ID.
  • a gene encoding a protein specified by NP_061721, KHDRBS2 is a gene encoding a protein specified by RefSeq ID: NP_689901, and ASCL2 is a gene encoding a protein specified by RefSeq ID: NP_005161
  • KCNQ1 is a gene encoding a protein specified by RefSeq ID: NP_000209
  • PRAC is a gene encoding a protein specified by RefSeq ID: NP_115767
  • WNT3A encodes a protein specified by RefSeq ID: NP_149122
  • TRH is a gene encoding a protein specified by RefSeq ID: NP_009048
  • ZNF671 is a gene encoding a protein specified by RefSeq ID: NP_079109
  • the “method for detecting the DNA methylation level” may be any method capable of quantifying the DNA methylation level at a specific CpG site, and can be performed by appropriately selecting a known method. Examples of such known methods include the following first to seventh methods.
  • the first method is based on the following principle.
  • the probe hybridizes to genomic DNA converted by bisulfite treatment, wherein the 3 ′ terminal base of the probe is a base complementary to cytosine at the CpG site.
  • the base at the 3 ′ end of the probe is guanine, and when the CpG site is not methylated, the base at the 3 ′ end of the probe is adenine.
  • a probe that hybridizes to a genomic DNA converted by bisulfite treatment A probe whose base at the 3 ′ end of the probe is a base complementary to guanine at the CpG site may be used. Then, the probe and the fragmented genomic DNA are hybridized, and a one-base extension reaction is performed in the presence of guanine labeled with a fluorescent substance and / or adenine labeled with a fluorescent dye different from the fluorescent substance. . As a result, when the CpG site is methylated, fluorescently labeled guanine is incorporated into the probe.
  • the probe when the CpG site is not methylated, the probe is fluorescently labeled. Since the adenine is taken in, the DNA methylation level can be calculated from the intensity of the fluorescence emitted from each fluorescent substance incorporated in the probe.
  • Examples of the first method include a bead array method (for example, Infinium (registered trademark) assay).
  • the CpG site to be detected for the DNA methylation level preferably has a position on the NCBI database Genome Build 37, which is a reference human genome sequence, at chromosomes 53, 478, and 454. Chromosome 5, 178,422,244, 19th chromosome 38,042,472, 4th chromosome 188,916,867, 19th chromosome 58,220,662, 20th chromosome 43,438,865 Chromosome 5, 140,306,458, chromosome 6,62,995,963, chromosome 11,292,004, chromosome 11,466,409, chromosome 17, 46,799,640 , Chromosomes 58, 220, 494, chromosome 1, 228, 194, 448, chromosome 3.
  • the second method is based on the following principle.
  • the genomic DNA is subjected to bisulfite treatment.
  • DNA containing at least one CpG site is amplified with a primer to which a T7 promoter is added.
  • it is transcribed into RNA and a base-specific cleavage reaction is performed with RNase.
  • the cleavage reaction product is applied to a mass spectrometer to perform mass measurement.
  • the mass derived from the methylated cytosine residue obtained by mass measurement (the mass of cytosine) and the mass derived from the unmethylated cytosine residue (the mass of uracil) were compared, and the DNA methylation level at the CpG site was compared. Is calculated.
  • the second method includes, for example, a DNA methylation analysis method using a mass spectrometer (see, for example, MassARRAY (registered trademark), Jurinke C et al., Mutat Res, 2005, 573, pages 83 to 95). It is done.
  • a DNA methylation analysis method using a mass spectrometer see, for example, MassARRAY (registered trademark), Jurinke C et al., Mutat Res, 2005, 573, pages 83 to 95. It is done.
  • the CpG site to be detected for the DNA methylation level is preferably at least one CpG site contained in the base sequences described in SEQ ID NOs: 1 to 16, and has a poor prognosis.
  • the CpG sites described in Tables 5 to 8 below wherein the area under the ROC curve (AUC) described later is greater than 0.90
  • “Chromosome number” and “Position on chromosome” shown in Tables 5 to 8 indicate positions on NCBI database Genome Build 37, which is a reference human genome sequence.
  • “Target gene name_Primer set name_CpG site” is a PCR product amplified using the primer sets described in Tables 17 and 18 in DNA methylation analysis (Example 5) using a mass spectrometer described later. The order of the CpG sites inside is shown. For “AUC value”, “cutoff value”, “specificity”, “sensitivity” and “1-specificity”, see Example 5 described later.
  • the third method is based on the following principle.
  • the genomic DNA is subjected to bisulfite treatment.
  • This bisulfite treatment converts unmethylated cytosine residues into uracil, but uracil is shown as thymine in the following extension reaction (sequence reaction).
  • extension reaction sequence reaction
  • DNA containing at least one CpG site is amplified.
  • the amplified DNA is dissociated into single strands.
  • only one strand is separated from the dissociated single-stranded DNA.
  • DNA methylation level (%) luminescence intensity of cytosine ⁇ 100 / (luminescence intensity of cytosine + luminescence intensity of thymine).
  • Examples of the third method include a pyrosequencing method (registered trademark, Pyrosequencing) (see Anal. Biochem. (2000) 10: 103-110).
  • the fourth method is based on the following principle.
  • the genomic DNA is subjected to bisulfite treatment.
  • nucleotides containing at least one CpG site are amplified using the bisulfite-treated genomic DNA as a template.
  • the temperature of the reaction system is changed, and a change in the intensity of the fluorescence emitted by the intercalator is detected.
  • the melting curve of the nucleotide containing at least one CpG site is compared with the melting curve of an amplification product using a methylated / unmethylated control sample as a template, and the DNA methylation level at the CpG site is calculated.
  • the fifth method is based on the following principle. First, the genomic DNA is subjected to bisulfite treatment. Next, a primer set that can be amplified when the CpG site is methylated and a primer set that can be amplified when the CpG site is not methylated are prepared. Then, the bisulfite-treated genomic DNA is used as a template, and nucleotides containing at least one CpG site are amplified using these primer sets. Then, by comparing the amount of the obtained amplification product, that is, the amount of the amplification product specific to the methylated CpG site and the amount of the amplification product specific to the unmethylated CpG site, the DNA methylation level at the CpG site Is calculated.
  • an oligonucleotide probe having nucleotides that can hybridize when the CpG site is methylated and labeled with a reporter fluorescent dye and a quencher fluorescent dye is prepared.
  • an oligonucleotide probe having a nucleotide capable of hybridizing when the CpG site is not methylated, labeled with a reporter fluorescent color different from the reporter fluorescent dye, and a quencher fluorescent dye is prepared.
  • the oligonucleotide probe is hybridized to the bisulfite-treated genomic DNA, and the nucleotide containing the CpG site is amplified using the genomic DNA hybridized with the oligonucleotide probe as a template. Then, the fluorescence emitted from the reporter fluorescent dye is detected by the degradation of the oligonucleotide probe accompanying the amplification. By comparing the intensity of the fluorescence emitted by the methylated cytosine CpG site-specific reporter fluorescent dye thus detected with the intensity of the fluorescence emitted by the non-methylated cytosine CpG site-specific reporter fluorescent dye, The DNA methylation level at the CpG site is calculated.
  • the fifth method includes, for example, methylation-specific quantitative PCR reaction (MS-PCR) using real-time quantitative PCR, such as the MethyLight method using TaqMan probe (registered trademark). It is done.
  • MS-PCR methylation-specific quantitative PCR reaction
  • real-time quantitative PCR such as the MethyLight method using TaqMan probe (registered trademark). It is done.
  • the sixth method is based on the following principle. First, the genomic DNA is subjected to bisulfite treatment. Next, a direct sequencing reaction is performed using the nucleotide containing the CpG site converted to bisulfite as a template. Then, the fluorescence intensity based on the determined base sequence, that is, the fluorescence intensity derived from methylated cytosine residues (cytosine fluorescence intensity) and the fluorescence intensity derived from unmethylated cytosine residues (thymine fluorescence intensity) are compared. Thus, the DNA methylation level at the CpG site is calculated.
  • the genomic DNA is subjected to bisulfite treatment.
  • the nucleotide containing the bisulfite converted CpG site is cloned by PCR reaction or the like.
  • the base sequences of the obtained plurality of cloning products are respectively determined, the number of cloning products having a base sequence specific to a methylated cytosine CpG site, and a cloning having a base sequence specific to an unmethylated cytosine CpG site
  • the DNA methylation level at the CpG site is calculated by comparing the number of products.
  • Examples of the sixth method include bisulfite direct sequencing (bisulfite direct sequencing) and bisulfite cloning sequencing (Kristensen LS et al., Clin Chem, 2009, Vol. 83, 1471). Page).
  • the seventh method is based on the following principle. First, the genomic DNA is subjected to bisulfite treatment. Next, the region containing the CpG site is amplified by PCR using the nucleotide containing the CpG site that has been bisulfite converted as a template. Next, the amplified DNA fragment is treated with a restriction enzyme that recognizes a portion where the sequence differs depending on whether the CpG site is methylated or not. Then, by quantitatively analyzing the density of the bands of restriction enzyme fragments derived from methylated CpG sites and restriction enzyme fragments derived from unmethylated CpG sites, which were fractionated by electrophoresis, The DNA methylation level at the CpG site can be calculated.
  • the seventh method includes, for example, COBRA (analysis using a combination of bisulfite and a restriction enzyme).
  • the method which can be used suitably as "the method of detecting a DNA methylation level" of this invention is not limited to this.
  • the genomic DNA prepared from the subject is further subjected to bisulfite treatment. Therefore, as a method for detecting the risk of poor prognosis of renal cell carcinoma according to the present invention, the step (b) comprises bisulfite treatment of the genomic DNA prepared in the step (a), and the DNA methylation level of the CpG site is determined.
  • a method that is a detecting step can also be used.
  • an index for determining whether or not the subject is classified into a poor prognosis group is appropriately determined by those skilled in the art. It can be set according to the detection method. For example, as shown in the examples described later, for each CpG site, a receiver operating characteristic (ROC) analysis is performed to determine sensitivity (positive rate) and specificity, and further DNA that maximizes the sum of sensitivity and specificity.
  • the methylation level can be set as the index (cut-off value, diagnostic threshold), and if the detected DNA methylation level is higher than the cut-off value, the subject can be classified into a poor prognosis group.
  • the present invention from the viewpoint that sensitivity or specificity can be further improved in detecting a risk of poor prognosis of renal cell carcinoma, not only the DNA methylation level but also a CpG site showing a value higher than the cut-off value. May be used as an index for determining whether or not the subject is classified into a poor prognosis group. For example, as shown in Examples described later, in 23 CpG sites according to the present invention, when the number of locations satisfying the cutoff value is 15 or more, the subject can be classified into a poor prognosis group (described later). (See Fig. 24).
  • Nephrectomy is the first choice for the treatment of renal cell carcinoma, but if metastasis / recurrence can be detected at an early stage, immunotherapy or molecular targeted therapeutic agents can be expected to respond to them.
  • the present invention provides a method for treating renal cell cancer, comprising the step of administering a molecular target therapeutic agent and / or applying immunotherapy to a subject classified into a poor prognosis group by the method of the present invention. You can also
  • the present invention provides an oligonucleotide according to any one of the following (a) to (b) having a chain length of at least 12 bases for use in a method for detecting a risk of poor prognosis of renal cell carcinoma ( a) an oligonucleotide which is a pair of primers designed to sandwich at least one site selected from the CpG site group; and (b) hybridizes to a nucleotide containing at least one site selected from the CpG site group. Oligonucleotides that are primers or probes.
  • the (a) pair of primers designed to sandwich at least one site selected from the CpG site group includes, for example, at least one site selected from the bisulfite-converted CpG site group
  • Examples include primers that can amplify DNA (polymerase chain reaction (PCR) primers (forward primers and reverse primers)).
  • the primer is a primer that hybridizes to each bisulfite converted nucleotide on both sides of at least one site selected from the group of CpG sites.
  • (b) as a primer that hybridizes to a nucleotide containing at least one site selected from the CpG site group for example, an extension reaction is performed one base at a time from the vicinity of the bisulfite converted base of the CpG site.
  • the primer which can do is mentioned.
  • (b) as a probe that hybridizes to a nucleotide containing at least one site selected from the group of CpG sites for example, a probe that hybridizes to a nucleotide containing the bisulfite converted CpG site (so-called TaqMan probe) Is mentioned.
  • the chain length of the oligonucleotide of the present invention is at least 12 bases, preferably at least 15 bases, more preferably at least 20 bases.
  • An oligonucleotide that hybridizes to a specific nucleotide has a base sequence complementary to the specific nucleotide, but may not be completely complementary as long as it hybridizes.
  • the sequence of these oligonucleotides is based on the base sequence containing the CpG site that has been bisulfite-converted or not, and those skilled in the art can use, for example, the MassARRAY method as shown in the examples described later.
  • Primer design software EpiDesigner http://www.episigner.com, manufactured by SEQUENOM
  • pyrosequencing assay design software ver. 1.0 manufactured by QIAGEN or the like can be used for appropriate design.
  • including CpG site includes not only the entire CpG site, ie, both cytosine and guanine, but also a part thereof (cytosine, guanine, or unmethylated cytosine has been bisulfite converted. Uracil or thymine later) may be included.
  • a primer selected from the group consisting of the base sequences set forth in SEQ ID NOs: 17 to 48 in the DNA methylation analysis method using a mass spectrometer, as shown in the examples described later Is preferable (see Table 17 and Table 18).
  • the oligonucleotide of the present invention is preferably a primer selected from the group consisting of the base sequences set forth in SEQ ID NOs: 49 to 57 (see Table 9). .
  • the present invention can also provide a kit for use in a method for detecting a risk of poor prognosis of renal cell carcinoma, comprising the oligonucleotide.
  • the oligonucleotide may be immobilized as necessary.
  • a probe fixed to a bead can be used.
  • the oligonucleotide may be labeled as necessary.
  • a biotin-labeled primer can be used, and when detecting by the TaqMan probe method, a probe labeled with a reporter fluorescent dye and a quencher fluorescent dye can be used.
  • the kit of the present invention may contain a preparation other than the oligonucleotide preparation.
  • preparations include reagents necessary for bisulfite conversion (for example, sodium bisulfite solution), reagents necessary for PCR reaction (for example, deoxyribonucleotide and heat-resistant DNA polymerase), and necessary for Infinium assay.
  • Reagents eg, nucleotides labeled with a fluorescent substance
  • reagents required for MassARRAY eg, RNase for performing base-specific cleavage reaction
  • reagents required for pyrosequencing eg, detection of pyrophosphate) ATP sulfurylase, adenosine-5′-phosphosulfate, luciferase, and luciferin
  • streptavidin for separating single-stranded DNA
  • reagents necessary for MS-HRM method for example, between DNA duplexes) Intercalator that emits fluorescence when inserted
  • reagents necessary for detection of the label for example, a buffer used for dilution or washing of a substrate, an enzyme, a positive control or a negative control, or a sample (genomic DNA derived from a kidney tissue of a subject)
  • a buffer used for dilution or washing of a substrate for example, an enzyme, a positive control or a negative control, or a sample (genomic DNA derived from a kidney tissue of a subject)
  • the kit can also include instructions for use.
  • HCC hepatocellular carcinoma
  • Type 3 (multi-nodule type) HCC is less histologically differentiated than type 1 (single-nodule type) and type 2 (peri-nodule growth type) HCC, and the incidence of intrahepatic metastasis is High (see Kanai, T. et al., Cancer, 1987, 60, 810-819).
  • the presence or absence of vascular invasion was examined by observing a slide stained with hematoxylin-eosin and elastica one-Geeson with a microscope.
  • Renal cell carcinoma is usually surrounded by a fibrous capsule and the boundary is clear. Moreover, the fibrous stroma is hardly contained between the cancer cells of renal cell carcinoma. Therefore, cancer cells could be obtained from a surgical sample without mixing non-cancer epithelial cells and stromal cells.
  • 29 samples of normal renal cortex tissue were obtained from samples excised by surgery from 29 patients who did not suffer from primary renal tumor.
  • the sampled patient without primary renal tumor consists of 18 males and 11 females with an average age of 61.4 ⁇ 10.8 years (mean ⁇ standard deviation, 31-81 years) ).
  • 22 were patients who underwent nephrectomy for urothelial cancer in the renal pelvis
  • 6 were patients who underwent nephrectomy with resection of retroperitoneal sarcoma around the kidney.
  • the remaining one was a patient who had undergone peraortic lymphadenectomy due to a metastatic germ cell tumor, and it was difficult to maintain the renal artery, and at the same time, nephrectomy was performed.
  • the DNA methylation state at the 27578 CpG site was analyzed at a resolution of 1 CpG site using an Infinium human methylation 27 bead array (manufactured by Illumina).
  • This array contains CpG sites located within the proximal promoter region at the transcription start site of the 14475 gene (consensus coding sequence) registered in the NCBI database.
  • two sites are selected per gene, and more than 200 cancer-related genes and imprinting genes are selected from 3 to 20 CpG sites per gene, which are mounted on this array.
  • Each array is equipped with 40 control probes. This control probe includes staining, hybridization, extension and bisulfite conversion controls and a negative control.
  • the specifically hybridized DNA was fluorescently labeled by a one-base extension reaction.
  • the DNA was detected using a bead scan reader (manufactured by Illumina). The obtained data was analyzed using Genome Studio Methylation Software (Illumina).
  • the ratio of the fluorescence signal was measured using the relative ratio of the methylated probe to the sum of the methylated probe and the unmethylated probe. That is, the so-called ⁇ value (range: 0.00 to 1.00) reflects the methylation level at each CpG site.
  • a logistic model identified Infinium probes showing significant differences in DNA methylation levels between 29 C samples and 107 N samples.
  • the cumulative logit model identified 29 C samples, 107 N samples, and 109 T samples, and C samples, N samples, and T samples, and probes in which the DNA methylation level changed in stages (ordered difference).
  • the survival curve of patients belonging to each cluster was calculated by the Kaplan-Meier method. And the difference was compared by the log rank test.
  • Example 1 ⁇ Changes in DNA methylation during renal cell carcinoma> First, it confirmed by performing the pyrosequencing method on the conditions shown in Table 9 about the typical CpG site discovered by the said Infinium assay. As a result, as shown in FIGS. 2 to 4, with respect to the DNA methylation level of each CpG site, an analysis result by a highly quantitative pyrosequencing method (vertical axis in FIGS. 2 to 4) and an analysis result by an infinium assay ( There was a strong correlation with the horizontal axis in FIGS.
  • Example 2 ⁇ Epigenetic clustering of renal cell carcinoma>
  • ⁇ TN DNA methylation level
  • DNA methylation in the 801 probe changes at the precancerous stage, and is considered to contribute to the canceration of renal cells.
  • the diameter of clear cell renal cell carcinoma As is clear from the results shown in Table 11, the diameter of clear cell renal cell carcinoma, the frequency of appearance of peri-nodule proliferative type (type 2) or multinodular union type (type 3) according to the above-mentioned gross classification, The frequency of vascular invasion, the frequency of tumor thrombus formation in the renal veins, the frequency of invasive growth, the frequency of tumor necrosis and invasion into the renal pelvis, the histological grade and the stage according to the TNM classification. It was larger (or higher) than cluster A. As shown in Table 11, it is clear that epigenetic clustering of renal cell carcinoma does not depend on the sex and age of the patient.
  • the relapse-free survival rate (cancer-free survival rate) and overall survival rate (overall survival rate) of patients belonging to cluster B are those belonging to cluster A.
  • P-value for cancer-free survival was 4.16 ⁇ 10 ⁇ 6 and P value for overall survival was 1.32 ⁇ 10 ⁇ 2 ).
  • the probe showing remarkable DNA hypomethylation ( ⁇ TN ⁇ 0.5) is slightly accumulated in cluster B rather than cluster A. It was. However, there was no statistically significant difference in the frequency of DNA hypomethylation between cluster A and cluster B ( ⁇ TN ⁇ 0.1, ⁇ 0.2, ⁇ 0.3 or ⁇ 0.4). On the other hand, the probe that showed DNA hypermethylation was significantly accumulated in cluster B rather than cluster A regardless of the degree of difference in DNA hypermethylation ( ⁇ TN > 0.1, 0 .2, 0.3, 0.4 or 0.5).
  • renal cell carcinoma belonging to cluster B is characterized by accumulation of DNA hypermethylation.
  • Tables 12 and 13 the top 61 probes that have a significant difference in DNA methylation level between them are shown in Tables 12 and 13.
  • “Target ID” in Tables 12 and 13 indicates numbers assigned to all probes of the Infinium human methylation 27 bead array by Illumina, and “chromosome number” and “position on chromosome” The position on the NCBI database Genome Build 37, which is a human genome sequence, is indicated (the same applies to the following regarding the table relating to probes).
  • “Y” of “CpG island” indicates that the probe is located on the CpG island, and “N” indicates that the probe is not located on the CpG island (the same applies to Tables 14 and 15).
  • “gene region” indicates that the probe is located in the exon, intron or upstream of the transcription start site (TSS).
  • “P value” indicates a value calculated by Wilcoxon rank sum test.
  • Such characteristics of renal cell carcinoma belonging to cluster B are similar to those of CpG island methylation trait (CIMP) positive cancers in other well-studied organs (eg, large intestine and stomach) (non-patent literature). 8-11). That is, CIMP-positive renal cell carcinoma was first identified as cluster B by this 1CpG resolution methylome analysis.
  • CIMP CpG island methylation trait
  • Example 4 ⁇ Identification of CpG site characterizing CIMP-positive renal cell carcinoma> Regarding representative renal cell carcinoma patients belonging to clusters A and B, the correspondence between DNA methylation level ( ⁇ value) in renal cell carcinoma tissue (T sample) and those in non-cancerous kidney tissue (N sample) went. The obtained results are shown in FIGS. 13 and 14 as scatter diagrams. Cases 1 to 4 shown in FIG. 13 are examples of typical renal cell carcinoma patients belonging to cluster A, and Cases 5 to 8 shown in FIG. 14 are typical renal cell carcinoma patients belonging to cluster B. It is an example.
  • 16 probes (15 genes: FAM150A, GRM6, ZNF540, ZFP42, ZNF154, RIMS4, PCDHAC1, KHDRBS2, ASCL2, KCNQ1, PRAC, WNT3A, TRH, FAM78A, and ZNF671) belong to cluster B.
  • 6 or more (42.8% or more) renal cell carcinomas showed ⁇ TN exceeding 0.4.
  • 8 or less (42.2% or less) of renal cell carcinomas in which the 16 probes showed ⁇ TN exceeding 0.4 (Table 14). reference).
  • Cp in these 17 genes (Cp sites in FAM150A, GRM6, ZNF540, ZFP42, ZNF154, RIMS4, PCDHAC1, KHDRBS2, ASCL2, KCNQ1, PRAC, WNT3A, TRH, FAM78A, ZNF671, SLC13A5 and NKX6-2) It can be regarded as a characteristic of cell carcinoma, for example, renal cell carcinoma belonging to cluster B. That is, it was revealed that the risk of poor prognosis of renal cell carcinoma patients can be detected by detecting the DNA methylation level at the CpG site of the 17 genes.
  • Example 5 ⁇ Detection of DNA methylation level in renal cell carcinoma by mass spectrometer> The effectiveness of DNA methylation level detection for the CpG sites of the 17 genes was confirmed by a methylated DNA detection method and a mass array method (MassARRAY method) different from the Infinium assay.
  • MassARRAY method mass array method
  • the bisulfite-treated DNA is amplified, transcribed into RNA, further base-specific cleaved with RNAase, and then the difference in molecular weight between the methylated DNA fragment and the unmethylated DNA fragment is determined by mass spectrometry. It is a method of detecting.
  • MassARRAY primer design was performed using EpiDesigner (manufactured by SEQUENOM, MassARRAY primer design software) on the CpG island including the CpG site that is the probe site of the Infinium array.
  • genomic DNA was extracted from each sample, bisulfite converted, and then amplified by PCR, as in the above-described Infinium assay, and an in vitro transcription reaction was performed.
  • the obtained RNA was specifically cleaved at the uracil site with RNase A, and fragments having different lengths according to the presence or absence of methylation of the genomic DNA of each sample were generated.
  • the obtained RNA fragment was subjected to MALDI-TOF MAS (manufactured by SEQUENOM, MassARRAY Analyzer 4) capable of detecting a difference in mass of a single base, and mass spectrometry was performed.
  • the obtained mass spectrometry result was aligned with the reference sequence, and the mass ratio of the RNA fragment derived from methylated DNA to the RNA fragment derived from unmethylated DNA From this, the methylation level was calculated.
  • Example 4 the 1CpG site of the region where strong silencing occurred due to the hypermethylation state of the entire promoter region was identified in Example 4, that is, not only the 18CpG site but also the 17CpG site. It was revealed that the risk of poor prognosis of renal cell carcinoma can be detected by detecting the DNA methylation level of at least one CpG site located in the CpG island of the gene.
  • the DNA methylation level at the 312 CpG site of 14 genes was quantified in 14 cases already classified into the CIMP positive group and 88 cases of CIMP negative cases by the above-described Infinium assay.
  • receiver operation characteristic (ROC) analysis is performed, and “sensitivity (positive rate)”, “specificity”, and “1-” when distinguishing the CIMP positive group from the CIMP negative group at each CpG site alone. “Specificity (false positive rate)” was determined.
  • an ROC curve was prepared from these obtained values, and AUC (area under the curve, area under the ROC curve) was calculated.
  • Tables 19 to 27 show the results obtained for CpG sites that could be quantitatively analyzed in the MassARRAY analysis.
  • a plurality of CpG sites that are close to each other and whose DNA methylation levels are measured collectively by the characteristics of the MassARRAY method are collectively described as one place.
  • target gene name_primer set name_CpG site in these tables indicates the order of CpG sites in PCR products amplified using the primer sets described in Tables 17 and 18.
  • SLC13A5_10_CpG_44 and SLC13A5_13_CpG_1 indicate the 44th CpG site and the 1st CpG site in the regions amplified by different primer sets, respectively, but the positions on the genome (NCBI database Genome Build 37 (Upper position) is the same CpG site as 6617077 of chromosome 17.
  • one measurement value is given at a CpG site continuous with CGCGCG, such as “FAM150A_14_CpG — 13.14.15”, so that the 141 site where AUC> 0.9 is AUC It corresponds to 90 measurement values as the basis for calculation. Similarly, 32 sites with AUC> 0.95 correspond to 23 measurement values as the measurement values that are the basis for AUC calculation.
  • the CIMP positive group and the CIMP negative group are clearly distinguished by using 23 CpG sites (23 measured values) with AUC greater than 0.95 as an index. I was able to.
  • the 17 genes (FAM150A, GRM6, ZNF540, ZFP42, ZNF154, RIMS4, PCDHAC1, KHDRBS2, ASCL2, KCNQ1, PRAC, WNT3A, TRH, FAM78A, ZNF671, SLC13A5-N
  • the difference in the DNA methylation level between the poor prognosis group and the good group is large, even in the PCR method or the like (for example, methylation-specific quantitative PCR method, COBRA method) already widely used in hospital laboratories, etc. It can be easily detected.
  • abundant genomic DNA for prognosis can be extracted from a renal cell carcinoma surgical specimen without adding extra invasion to the patient. Therefore, the method for detecting a risk of poor prognosis of renal cell carcinoma of the present invention is useful in the clinical field as a method aiming at improvement of therapeutic results.

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Abstract

 簡便かつ極めて感度及び特異性高く、腎細胞癌の予後不良リスクを検出するための方法を提供することを目的とし、正常腎組織、腎細胞癌患者由来の非癌組織及び腎細胞癌についてメチローム解析を行った。その結果、FAM150A、GRM6、ZNF540、ZFP42、ZNF154、RIMS4、PCDHAC1、KHDRBS2、ASCL2、KCNQ1、PRAC、WNT3A、TRH、FAM78A、ZNF671、SLC13A5及びNKX6-2遺伝子の少なくとも一のCpGサイトにおけるDNAメチル化レベルを検出することによって、腎細胞癌の予後不良リスクを検出できることを見出した。

Description

腎細胞癌の予後予測方法
 本発明は、DNAメチル化レベルを検出することを含む、腎細胞癌の予後不良リスクを検出するための方法に関する。また、本発明は、前記方法に用いられるオリゴヌクレオチドに関する。
 腎細胞癌(RCC)は、労働人口に属する壮年期にもしばしば発生し、腎摘除術で根治する症例群が大勢をなす反面、急速に遠隔転移を来す症例群も明らかに存在し、両者の臨床経過には大きな差違がある。さらに、転移しても免疫療法・分子標的治療薬等が奏功する症例が知られている。再発の可能性が高い症例は密に経過観察して再発を早期に診断し、後療法を追加すれば予後が改善できる可能性がある。しかし、病理組織学的に低異型度で最もありふれた組織型である淡明細胞型RCCに属しながら急速に遠隔転移を来す症例が経験され、既存の臨床病理学的因子等による予後予測は困難である。
 淡明細胞型RCCは、VHL腫瘍抑制遺伝子の不活性化を特徴とすることがよく知られている。また、RCCの体系的なリシークエンシング及びエクソン解析が、癌ゲノムアトラス計画、癌ゲノムプロジェクト及び他の国際的取り組みにおいて、実施されている。そして、このような取り組みによって、腎細胞癌発生には、ヒストンH3リジン36メチルトランスフェラーゼであるSETD2、ヒストンH3リジン4デメチラーゼであるJARID1C(KDM5C)、ヒストンH3リジン27デメチラーゼであるUTX(KDM6A)、SWI/SNFクロマチンリモデリング因子であるPBRM1等のヒストン修飾遺伝子の不活性化が寄与していることが明らかになっている(非特許文献1~3)。さらに、RCCにおいて、NF2遺伝子の非同義変異及びMLL2遺伝子の欠失型変異も報告されている(非特許文献1)。しかしながら、このような遺伝子変異は、前述のRCCにおける臨床経過の差異等(臨床病理学的な多様性)を完全に説明できるものではない。
 癌の発生過程において、ジェネティックな事象のみならず、エピジェネティックな事象が認められており、これら双方の事象が、様々な組織において互いに関連しながら臨床病理学的な多様性を招いている。また、DNAメチル化の変化は、ヒト癌における主要なエピジェネティック変化の一つであると考えられている。
 実際、RCCに関し、メチル化特異的PCR(MSP)、COBRA(バイサルファイトと制限酵素との併用による解析)及び細菌人工染色体(BAC)アレイに基づくメチル化CpGアイランド増幅法(BAMCA法)による解析によって、本発明者らは、RCC患者から得た非癌腎皮質組織は、DNAメチル化状態の変化に関連した前癌段階に既にあることを示している(特許文献1及び非特許文献4~7)。さらに、BAMCA法によるゲノムワイドな解析によって、前癌段階にある非癌腎皮質組織のDNAメチル化の変化は、同一患者の対応するRCCに受け継がれていることも明らかにし、RCC症例の予後を予測する方法を開発することに成功している(特許文献1及び非特許文献6)。
 しかしながら、BAMCA法によるDNAメチル化状態の評価手技は煩雑であり、さらには、かかるBAMCA法によるRCC症例の予後予測においては、発明当時BACクローンでカバーできる染色体領域が極めて限られていたので、真に診断能力の高いメチル化CpGサイトが同定されていなかった。
 また、癌におけるDNAメチル化に関し、大腸癌及び胃癌等において、症例の臨床病理学的因子と相関するCpGアイランドのDNAメチル化亢進が蓄積する癌の形質(CIMP)の存在が明らかになっている(非特許文献8~11)。
 しかしながら、腎細胞癌においては、CIMP陽性形質と腎細胞癌との関連は未だ明らかになっていないと考えられている(非特許文献12)。実際、個々の腫瘍におけるメチル化CpGの数が、期待されるポアソン分布とは異なる分布を示すという知見に基づき、腎細胞癌の一部はCIMPを示す可能性が推定されていたものの、腎臓において、CIMP陽性腎細胞がんの存在は確定しておらず、特徴となる明確なCpGサイトは同定されていない(非特許文献13)。
 かかる状況から、腎細胞癌においても、RCCの臨床病理学的因子と強く相関しCpGアイランドにおけるDNAメチル化が蓄積する形質(CIMP)の存在を示し、CIMPのマーカーとなるCpG部位を同定して、簡便かつ極めて感度及び特異性高くRCCの予後を予測することのできる方法が希求されてはいるものの、実用化されていないのが現状である。
特開2010-63413号公報
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 簡便かつ極めて感度及び特異性高く、腎細胞癌の予後不良リスクを決定するための方法を提供することを目的とする。
 本発明者らは、前記目的を達成すべく、1CpG解像度インフィニウムアレイを用い、29の正常腎皮質組織(C)サンプル、淡明細胞型腎細胞癌(clear cell RCC)の患者より得られた107の非癌腎皮質組織(N)サンプル及び109の癌組織(T)サンプルについて、メチローム解析を行った。その結果、NサンプルのDNAメチル化レベルは、Cサンプルと比較して、4830CpGサイトにおいて既に変化していることが明らかになった。さらに、NサンプルにおいてDNAメチル化の変化が生じており、それらの変化がTサンプルに引き継がれ亢進しているサイト、801CpGサイトを同定し、この801CpGサイトにおけるDNAメチル化レベルに基づき、教師なし階層的クラスタリング解析を行った。その結果、腎細胞癌はクラスターA(n=90)とクラスターB(n=14)とに分けられることを見出した。そして、このクラスターBには、臨床病理学的に悪性度の高い腫瘍が集積しており、またこのクラスターBに属する患者の無癌生存率(無再発生存率)及び全体的な生存率(全生存率)は、クラスターAに属する患者のそれらよりも有意に低いことも見出した。すなわち、クラスターBに属する腎細胞癌は、CpGアイランドにおけるDNA高メチル化の蓄積によって特徴付けられ、CpGアイランドメチル化形質(CIMP)陽性癌であることを明らかにした。
 さらに、FAM150A、GRM6、ZNF540、ZFP42、ZNF154、RIMS4、PCDHAC1、KHDRBS2、ASCL2、KCNQ1、PRAC、WNT3A、TRH、FAM78A、ZNF671、SLC13A5及びNKX6-2遺伝子のCpGサイトにおけるDNA高メチル化は、腎細胞癌におけるCIMPの特徴であることも初めて見出した。
 なお、特許文献1及び非特許文献6に示す、DNAメチル化の有無を調べることによって、腎細胞癌の予後予測に有効であると同定された腎細胞癌関連領域(70のBACクローン)には、今回同定された17遺伝子のCpGサイトは一つも含まれていなかった。
 また、これら17遺伝子のCpGサイトにおける高メチル化状態は、インフィニウムアレイを用いた解析以外の方法(パイロシークエンシング法及び質量分析計を用いたDNAメチル化解析法)においても検出できることも確認し、本発明を完成するに至った。本発明は、より詳しくは、以下のものである。
<1> 下記(a)~(c)の工程を含む、腎細胞癌の予後不良リスクを検出する方法
(a)被験体の腎臓組織由来のゲノムDNAを調製する工程、
(b)工程(a)で調製したゲノムDNAについて、FAM150A、GRM6、ZNF540、ZFP42、ZNF154、RIMS4、PCDHAC1、KHDRBS2、ASCL2、KCNQ1、PRAC、WNT3A、TRH、FAM78A、ZNF671、SLC13A5及びNKX6-2からなる遺伝子群から選択される遺伝子の少なくとも一のCpGサイトのDNAメチル化レベルを検出する工程、
(c)工程(b)で検出したDNAメチル化レベルから、前記被験体が予後不良群に分類されるか否かを決定する工程、
を含む方法。
<2> 工程(b)が、工程(a)で調製したゲノムDNAをバイサルファイト処理し、前記CpGサイトのDNAメチル化レベルを検出する工程である、<1>に記載の方法。
<3> <1>又は<2>に記載の方法に用いるための、少なくとも12塩基の鎖長を有する、下記(a)~(b)に記載のいずれかであるオリゴヌクレオチド
(a)前記遺伝子群から選択される遺伝子の少なくとも一のCpGサイトを挟み込むように設計された一対のプライマーであるオリゴヌクレオチド
(b)前記遺伝子群から選択される遺伝子の少なくとも一のCpGサイトを含むヌクレオチドにハイブリダイズするプライマー又はプローブであるオリゴヌクレオチド。
 腎細胞癌の予後不良リスクを、簡便かつ極めて感度及び特異性高く決定することができる。
淡明細胞型腎細胞癌患者に由来する、非癌腎皮質組織(N)と腫瘍性組織(T)との組織学的差異を示す顕微鏡写真である。すなわち、Nは主に近位尿細管からなる。一方、Tには胞状構造が認められ、また、腫瘍細胞の細胞質は脂質及びグリコーゲンにて充満されており、はっきりとした細胞膜にて囲まれている。さらに、腫瘍細胞の核は、円形状をとる傾向にあり、細かい顆粒状の均一に分散されたクロマチンを伴っていることを示す顕微鏡写真である。 ZFP42遺伝子のCpGサイトに関し、インフィニウムアッセイによって検出されたDNAメチル化レベル(β値)と、パイロシークエンシングによって検出されたDNAメチル化レベルとの相関を示すグラフである。 ZFP154遺伝子のCpGサイトに関し、インフィニウムアッセイによって検出されたDNAメチル化レベル(β値)と、パイロシークエンシングによって検出されたDNAメチル化レベルとの相関を示すグラフである。 ZFF540遺伝子のCpGサイトに関し、インフィニウムアッセイによって検出されたDNAメチル化レベル(β値)と、パイロシークエンシングによって検出されたDNAメチル化レベルとの相関を示すグラフである。 淡明細胞型腎細胞癌の患者104人の801プローブ(CpGサイト)における癌組織(T)と非癌組織(N)とのDNAメチル化レベルの差(ΔβT-N)を、教師なし階層的クラスタリングすることによって、クラスターA(n=90)及びクラスターB(n=14)にサブクラスター化できたことを示す図である。なお、前記801プローブにおけるDNAメチル化は、前癌段階にて変化が生じており、引き続き腎細胞の癌化に寄与していることが考えられる。 淡明細胞型腎細胞癌の患者(クラスターAに属する患者及びクラスターBに属する患者)に関し、術後の無再発生存率の経時的変化を示すグラフである。 淡明細胞型腎細胞癌の患者(クラスターAに属する患者及びクラスターBに属する患者)に関し、術後の全生存率の経時的変化を示すグラフである。 インフィニウムアッセイの検出対象とした26454個の全てのプローブに対し、淡明細胞型腎細胞癌患者の非癌組織(Nサンプル)と該患者の癌組織(Tサンプル)とでDNAメチル化レベルの差(ΔβT-Nの絶対値)が0.1以上認められたプローブの割合を示すグラフである。図中、「全症例」は解析した淡明細胞型腎細胞癌患者全ての結果を示し、「A」は解析した淡明細胞型腎細胞癌患者の内、クラスターAに属する淡明細胞型腎細胞癌患者を示し、「B」は解析した淡明細胞型腎細胞癌患者の内、クラスターBに属する淡明細胞型腎細胞癌患者を示す。バーはSD(標準偏差)を示し、「NS」は有意差が認められないことを示す(図9~12において同じ)。 インフィニウムアッセイの検出対象とした26454個の全てのプローブに対し、NサンプルとTサンプルとでDNAメチル化レベルの差(ΔβT-Nの絶対値)が0.2以上認められたプローブの割合を示すグラフである。 インフィニウムアッセイの検出対象とした26454個の全てのプローブに対し、NサンプルとTサンプルとでDNAメチル化レベルの差(ΔβT-Nの絶対値)が0.3以上認められたプローブの割合を示すグラフである。 インフィニウムアッセイの検出対象とした26454個の全てのプローブに対し、NサンプルとTサンプルとでDNAメチル化レベルの差(ΔβT-Nの絶対値)が0.4以上認められたプローブの割合を示すグラフである。 インフィニウムアッセイの検出対象とした26454個の全てのプローブに対し、NサンプルとTサンプルとでDNAメチル化レベルの差(ΔβT-Nの絶対値)が0.5以上認められたプローブの割合を示すグラフである。 クラスターAに属する代表的な淡明細胞型腎細胞癌患者(ケース1~4)に関し、腎細胞癌組織(Tサンプル)におけるDNAメチル化レベル(β値)と、非癌腎組織(Nサンプル)のそれらとの対応付けを行った結果を示す、散布図である。 クラスターBに属する代表的な淡明細胞型腎細胞癌患者(ケース5~8)に関し、腎細胞癌組織(Tサンプル)におけるDNAメチル化レベル(β値)と、非癌腎組織(Nサンプル)のそれらとの対応付けを行った結果を示す、散布図である。図中の丸で囲んでいる部分は、DNAメチル化レベルがNサンプルにおいて低く、DNA高メチル化の程度が対応するNサンプルと比較してTサンプルの方が顕著であるプローブの分布を示す。 表14に示す、CpGアイランドメチル化形質(CIMP)の特徴となる16プローブ(16CpGサイト)のDNAメチル化レベルと、前記クラスターA又はクラスターBに属する淡明細胞型腎細胞癌患者との対応を示す図である。図中、黒く塗りつぶされた箇所は、ΔβT-Nが0,4を超えていることを示す。 クラスターAとクラスターBとの間で顕著にDNAメチル化レベル(ΔβT-N)が異なっていた869プローブ(FDR[q=0.01])を用い、ランダムフォレスト解析を行った結果を示すグラフである。図中、折れ線は上から順に、スパム(3)、アウトオブバッグ(OOB)、ノンスパム(1)を示す。横軸は木(tree)の数を示し、縦軸は推測誤差(Error)を示す。 クラスターAとクラスターBとの間で顕著にDNAメチル化レベル(ΔβT-N)が異なっていた869プローブ(FDR[q=0.01])を用い、ランダムフォレスト解析を行った結果を示すプロット図である。図中、横軸はGini係数の平均値(MeanDecreaseGini)を示し、縦軸はインフィニウムアッセイに用いたプローブ(CpGサイト)を示す。 クラスターA又はクラスターBに属する淡明細胞型腎細胞癌患者におけるSLC13A5遺伝子のCpGアイランドにおけるDNAメチル化レベルを、MassARRAYによって解析した結果を示すグラフである。なお図中、SLC13A5_10「CpG_40」は、インフィニウムアッセイによってもクラスターBにおいて高いDNAメチル化レベルが検出されたCpGサイト(プローブID:cg22040627、NCBIデータベース Genome Build 37上の位置:17番染色体6617030)である。 クラスターA又はクラスターBに属する淡明細胞型腎細胞癌患者におけるRIMS4遺伝子のCpGアイランドにおけるDNAメチル化レベルを、MassARRAYによって解析した結果を示すグラフである。 クラスターA又はクラスターBに属する淡明細胞型腎細胞癌患者におけるPCDHAC1遺伝子のCpGアイランドにおけるDNAメチル化レベルを、MassARRAYによって解析した結果を示すグラフである。 クラスターA又はクラスターBに属する淡明細胞型腎細胞癌患者におけるZNF540遺伝子のCpGアイランドにおけるDNAメチル化レベルを、MassARRAYによって解析した結果を示すグラフである。 クラスターA又はクラスターBに属する淡明細胞型腎細胞癌患者におけるTRH遺伝子のCpGアイランドにおけるDNAメチル化レベルを、MassARRAYによって解析した結果を示すグラフである。 クラスターA又はクラスターBに属する淡明細胞型腎細胞癌患者におけるPRAC遺伝子のCpGアイランドにおけるDNAメチル化レベルを、MassARRAYによって解析した結果を示すグラフである。 カットオフ値(診断閾値)を満たすCpGサイトの数によって、クラスターA又はクラスターBに淡明細胞型腎細胞癌患者を分別した結果を示すグラフである。カットオフ値については表19~27を参照のこと。また、この分別において指標としたCpGサイトは、表19~27に記載のAUCが0.95より大きいCpGサイト23箇所(32のCpGサイト)である。
 本発明は、下記(a)~(c)の工程を含む、腎細胞癌の予後不良リスクを検出する方法を提供する。
(a)被験体の腎臓組織由来のゲノムDNAを調製する工程、
(b)工程(a)で調製したゲノムDNAについて、FAM150A、GRM6、ZNF540、ZFP42、ZNF154、RIMS4、PCDHAC1、KHDRBS2、ASCL2、KCNQ1、PRAC、WNT3A、TRH、FAM78A、ZNF671、SLC13A5及びNKX6-2からなる遺伝子群から選択される遺伝子の少なくとも一のCpGサイトのDNAメチル化レベルを検出する工程、
(c)工程(b)で検出したDNAメチル化レベルから、前記被験体が予後不良群に分類されるか否かを決定する工程、
を含む方法。
 本発明において「腎細胞癌」とは、腎臓の尿細管上皮細胞が癌化したものであり、その病理学的特徴から、淡明細胞型、顆粒細胞型、色素嫌性型、紡錘型、嚢胞随伴型、嚢胞由来型、嚢胞性型、乳頭状型に分類される癌である。また、本発明にかかる「被験体」としては、例えば、腎摘出術等によって腎細胞癌の治療が施された患者が挙げられる。
 本発明にかかる「腎細胞癌の予後不良リスク」とは、例えば、被験体の予後(腎摘出術等)の生存率が低いことが挙げられ、より具体的には、後述の図6に示すように、術後500日経過後の無再発生存率(無癌生存率)が50%以下となることが挙げられ、後述の図7に示すように術後1500日経過後の全生存率(全体的な生存率)が70%以下となることが挙げられる。
 本発明において「CpGサイト」とは、シトシン(C)とグアニン(G)との間がホスホジエステル結合(p)している部位のことを意味し、「DNAメチル化」とは前記CpGサイトにおいて、シトシンの5位の炭素がメチル化されている状態のことを意味する。「DNAメチル化レベル」とは、検出の対象とする特定のCpGサイトにおいてメチル化されている割合を意味し、例えば、検出の対象とする特定のCpGサイトにおける、全シトシン数(メチル化シトシン及び非メチル化シトシン)に対するメチル化シトシン数の比率にて表わすことができる。
 本発明にかかる「腎臓組織由来のゲノムDNAの調製」は特に制限はなく、フェノールクロロホルム処理法等の公知の手法を適宜選択して用いることより、行うことができる。
 かかる方法によりゲノムDNAが調製される腎臓組織としては、例えば、腎摘出術等において採取したそのままの腎臓組織、腎摘出術等において採取した後凍結した腎臓組織、腎摘出術等に際して採取した後ホルマリン固定及びパラフィン包埋を施した腎臓組織が挙げられる。これらの腎臓組織においては、本発明の検出方法に供するまで、腎臓組織中のゲノムDNAの分解等を抑制し、また後述のDNAメチル化レベルを検出する工程において、より効率良くバイサルファイト処理、PCR等を行えるという観点から、凍結した腎臓組織を用いることが望ましい。
 また、後述の実施例において示す通り、本発明者らは、インフィニウムアッセイにより、17遺伝子(FAM150A、GRM6、ZNF540、ZFP42、ZNF154、RIMS4、PCDHAC1、KHDRBS2、ASCL2、KCNQ1、PRAC、WNT3A、TRH、FAM78A、ZNF671、SLC13A5及びNKX6-2)の18CpGサイトにおけるDNAメチル化レベルを検出することによって、予後不良の腎細胞癌(CIMP陽性腎細胞癌)と比較的良好な腎細胞癌とを明確に判別できることを明らかにしている。さらに、質量分析計を用いたDNAメチル化解析法によって、かかるCpGサイトを含むCpGアイランド全域においても、予後不良の腎細胞癌において高メチル化状態が続いていることを明らかにしている。
 従って、本発明にかかる「CpGサイト」とは、他の遺伝子よりも、前記17遺伝子群の少なくとも1の遺伝子に近い位置に存在するCpGサイトを意味し、好ましくは、他の遺伝子よりも前記遺伝子に近い位置に存在するCpGアイランド中の少なくとも1のCpGサイトであり、より好ましくは、前記17遺伝子群のプロモーター領域に位置する少なくとも1のCpGサイトであり、特に好ましくは、基準ヒトゲノム配列である、NCBIデータベース Genome Build 37上の位置が、表1~4に記載の染色体番号及び染色体上の位置である少なくとも1のCpGサイトである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
 また、本発明において典型的には、FAM150AはRefSeq ID:NP_997296で特定されるタンパク質をコードする遺伝子であり、GRM6はRefSeq ID:NP_000834で特定されるタンパク質をコードする遺伝子であり、ZNF540はRefSeq ID:NP_689819で特定されるタンパク質をコードする遺伝子であり、ZFP42はRefSeq ID:NP_777560で特定されるタンパク質をコードする遺伝子であり、ZNF154はRefSeq ID:NP_001078853で特定されるタンパク質をコードする遺伝子であり、RIMS4はRefSeq ID:NP_892015で特定されるタンパク質をコードする遺伝子であり、PCDHAC1はRefSeq ID:NP_061721で特定されるタンパク質をコードする遺伝子であり、KHDRBS2はRefSeq ID:NP_689901で特定されるタンパク質をコードする遺伝子であり、ASCL2はRefSeq ID:NP_005161で特定されるタンパク質をコードする遺伝子であり、KCNQ1はRefSeq ID:NP_000209で特定されるタンパク質をコードする遺伝子であり、PRACはRefSeq ID:NP_115767で特定されるタンパク質をコードする遺伝子であり、WNT3AはRefSeq ID:NP_149122で特定されるタンパク質をコードする遺伝子であり、TRHはRefSeq ID:NP_009048で特定されるタンパク質をコードする遺伝子であり、FAM78AはRefSeq ID:NP_203745で特定されるタンパク質をコードする遺伝子であり、ZNF671はRefSeq ID:NP_079109で特定されるタンパク質をコードする遺伝子であり、SLC13A5はRefSeq ID:NP_808218で特定されるタンパク質をコードする遺伝子であり、NKX6-2はRefSeq ID:NP_796374で特定されるタンパク質をコードする遺伝子である。
 本発明における、「DNAメチル化レベルを検出する方法」としては、特定のCpGサイトにおけるDNAメチル化レベルを定量できる方法であればよく、公知の方法を適宜選択して行うことができる。かかる公知の方法としては、例えば以下に示す第一~第七の方法が挙げられる。
 第一の方法は、次の原理に基づく方法である。先ず、前記ゲノムDNAに重亜硫酸塩(バイサルファイト)処理を施す。なお、このバイサルファイト処理によって、非メチル化シトシン残基はウラシルに変換されるが、メチル化シトシン残基は変換されない(Clark SJら、Nucleic Acids Res、1994年、22巻、2990~7ページ 参照)。次いで、このようにバイサルファイト処理したゲノムDNAを鋳型として、全ゲノム増幅を行い、酵素による断片化(通常300~600bp程度の断片化)を行い、一本鎖に解離させる。
 また第一の方法において、バイサルファイト処理によって変換されたゲノムDNAにハイブリダイズするプローブであって、該プローブの3’末端の塩基は、前記CpGサイトのシトシンに相補的な塩基となっているプローブを調製する。すなわち、該CpGサイトがメチル化されている場合には、プローブの3’末端の塩基はグアニンとなり、該CpGサイトがメチル化されていない場合には、プローブの3’末端の塩基はアデニンとなる。
 そして、このような前記CpGサイトに相補的な3’末端の塩基のみ異なる2種類のプローブと、前記断片化ゲノムDNAとをハイブリダイズさせ、蛍光標識した塩基存在下、1塩基伸長反応を行う。その結果、前記CpGサイトがメチル化されている場合には、3’末端の塩基がグアニンであるプローブ(メチル化検出用プローブ)に蛍光標識した塩基が取り込まれることになり、一方、前記CpGサイトがメチル化されていない場合には、3’末端の塩基がアデニンであるプローブ(非メチル化検出用プローブ)に蛍光標識した塩基が取り込まれることになるため、メチル化検出用プローブ及び/又は非メチル化検出用プローブが発する蛍光の強度からDNAメチル化レベルを算出することができる。
 また、かかる第一の方法においては別の態様として、前記メチル化検出用プローブ及び非メチル化検出用プローブの代わりに、バイサルファイト処理によって変換されたゲノムDNAにハイブリダイズするプローブであって、該プローブの3’末端の塩基は前記CpGサイトのグアニンに相補的な塩基となっているプローブを用いてもよい。そして、かかるプローブと、前記断片化ゲノムDNAとをハイブリダイズさせ、蛍光物質にて標識したグアニン及び/又は該蛍光物質とは異なる蛍光色素にて標識したアデニンの存在下、1塩基伸長反応を行う。その結果、前記CpGサイトがメチル化されている場合には、当該プローブに蛍光標識したグアニンが取り込まれることになり、一方、前記CpGサイトがメチル化されていない場合には、当該プローブに蛍光標識したアデニンが取り込まれることになるため、前記プローブに取り込まれた各蛍光物質が発する蛍光の強度からDNAメチル化レベルを算出することができる。
 第一の方法としては、例えば、ビーズアレイ法(例えば、インフィニウム(登録商標)アッセイ)が挙げられる。
 また、かかる第一の方法において、DNAメチル化レベルの検出対象とする前記CpGサイトとしては、好ましくは、基準ヒトゲノム配列であるNCBIデータベース Genome Build 37上の位置が、第8染色体53,478,454位、第5染色体178,422,244位、第19染色体38,042,472位、第4染色体188,916,867位、第19染色体58,220,662位、第20染色体43,438,865位、第5染色体140,306,458位、第6染色体62,995,963位、第11染色体2,292,004位、第11染色体2,466,409位、第17染色体46,799,640位、第19染色体58,220,494位、第1染色体228,194,448位、第3染色体129,693,613位、第9染色体134,152,531位、第19染色体58,238,928位、第17染色体6,617,030位及び第10染色体134,599,860位からなる群から選択される少なくとも1のCpGサイトである。また、本発明にかかる第一の方法においては、前記18CpGサイトのうち少なくとも一のサイトにおけるDNAメチル化レベルを検出することが好ましいが、予後不良リスクの検出における、感度又は特異性をより向上させることができるという観点から、複数のCpGサイト(例えば、2サイト、5サイト、10サイト、15サイト)をDNAメチル化レベルの検出対象とすることがより好ましく、前記18CpGサイト全てをDNAメチル化レベルの検出対象とすることが特に好ましい。
 第二の方法は、次の原理に基づく方法である。先ず、前記ゲノムDNAにバイサルファイト処理を施す。次いで、バイサルファイト処理したゲノムDNAを鋳型とし、前記CpGサイトを少なくとも一つ含むDNAを、T7プロモーターを付加したプライマーで増幅する。次いで、RNAに転写し、RNaseにより塩基特異的な切断反応を行う。そして、かかる切断反応産物を質量分析計にかけ、質量測定を行う。
 そして、質量測定によって得られたメチル化シトシン残基由来の質量(シトシンの質量)と、非メチル化シトシン残基由来の質量(ウラシルの質量)とを比較し、前記CpGサイトにおけるDNAメチル化レベルを算出する。
 第二の方法としては、例えば、質量分析計を用いたDNAメチル化解析法(例えば、MassARRAY(登録商標)、Jurinke Cら、Mutat Res、2005年、573巻、83~95ページ 参照)が挙げられる。
 また、かかる第二の方法において、DNAメチル化レベルの検出対象とする前記CpGサイトとして、好ましくは、配列番号:1~16に記載の塩基配列に含まれる少なくとも1のCpGサイトであり、予後不良リスクの検出における、感度又は特異性をより向上させることができるという観点から、より好ましくは、後述のROC曲線下面積(AUC)が0.90より大きい、下記表5~8に記載のCpGサイト群のうちの少なくとも1のCpGサイトであり、さらに好ましくは、下記表5~8に記載のAUCが0.95より大きいCpGサイト群のうちの少なくとも1のCpGサイトであり、当該AUCが0.95より大きいCpGサイト群全てをDNAメチル化レベルの検出対象とすることが特に好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
 なお、表5~8に記載の「染色体番号」及び「染色体上の位置」は、基準ヒトゲノム配列である、NCBIデータベース Genome Build 37上の位置を示す。「標的遺伝子名_プライマーセット名_CpGサイト」は、後述の質量分析計を用いたDNAメチル化解析(実施例5)にて、表17及び18に記載のプライマーセットを用いて増幅したPCR産物中のCpGサイトの順番を示す。「AUC値」、「カットオフ値」、「特異度」、「感度」及び「1-特異度」については、後述の実施例5参照のこと。
 第三の方法は、次の原理に基づく方法である。先ず、前記ゲノムDNAにバイサルファイト処理を施す。なお、このバイサルファイト処理によって、非メチル化シトシン残基はウラシルに変換されるが、下記伸長反応(シークエンス反応)においてはウラシルはチミンとして示される。次いで、このようにバイサルファイト処理したゲノムDNAを鋳型として、前記CpGサイトを少なくとも一つ含むDNAを増幅する。そして、増幅したDNAを一本鎖に解離させる。次いで、解離させた一本鎖DNAのうち、片鎖のみを分離する。そして、前記CpGサイトの塩基の近傍より1塩基ずつ伸長反応を行い、その際に生成されるピロリン酸を酵素的に発光させ、発光の強度を測定する。このようにして得られたメチル化シトシン残基由来の発光の強度(シトシンの発光強度)と、非メチル化シトシン残基由来の発光の強度(チミンの発光強度)とを比較し、例えば、下記式によって前記CpGサイトにおけるDNAメチル化レベル(%)を算出する。
DNAメチル化レベル(%)=シトシンの発光強度×100/(シトシンの発光強度+チミンの発光強度)。
 第三の方法としては、例えば、パイロシークエンシング法(登録商標、Pyrosequencing)(Anal. Biochem. (2000)10:103-110 参照)等が挙げられる。
 第四の方法は、次の原理に基づく方法である。先ず、前記ゲノムDNAにバイサルファイト処理を施す。次に、DNA二重鎖間に挿入されると蛍光を発するインターカレーターを含む反応系において、前記バイサルファイト処理したゲノムDNAを鋳型として、前記CpGサイトを少なくとも1つ含むヌクレオチドを増幅する。次いで、前記反応系の温度を変化させ、前記インターカレーターが発する蛍光の強度の変動を検出する。前記CpGサイトを少なくとも1つ含むヌクレオチドの融解曲線を、メチル化・非メチル化対照検体を鋳型とする増幅産物の融解曲線と比較し、前記CpGサイトにおけるDNAメチル化レベルを算出する。
 第四の方法としては、例えば、メチル化感受性高解像能融解曲線分析(methylation-sensitive high resolution melting:MS-HRM、Wojdacz TKら、Nat Protoc.、2008年、3巻、1903~8ページ 参照)が挙げられる。
 第五の方法は、次の原理に基づく方法である。先ず、前記ゲノムDNAにバイサルファイト処理を施す。次に、前記CpGサイトがメチル化されている場合に増幅可能なプライマーセット、及び前記CpGサイトがメチル化されていない場合に増幅可能なプライマーセットを調製する。そして、前記バイサルファイト処理したゲノムDNAを鋳型とし、前記CpGサイトを少なくとも1つ含むヌクレオチドを、これらのプライマーセットを用いて各々増幅する。そして、得られた増幅産物の量、すなわちメチル化CpGサイト特異的な増幅産物の量、及び非メチル化CpGサイト特異的な増幅産物の量を比較することにより、前記CpGサイトにおけるDNAメチル化レベルを算出する。
 さらに、かかる第五の方法においては別の態様として、先ず、前記ゲノムDNAにバイサルファイト処理を施す。次に、前記CpGサイトがメチル化されている場合にハイブリダイズすることが可能なヌクレオチドを有し、レポーター蛍光色素及びクエンチャー蛍光色素が標識されたオリゴヌクレオチドプローブを調製する。また、前記CpGサイトがメチル化されていない場合にハイブリダイズすることが可能なヌクレオチドを有し、前記レポーター蛍光色素とは異なるレポーター蛍光色、及びクエンチャー蛍光色素が標識されたオリゴヌクレオチドプローブを調製する。そして、バイサルファイト処理したゲノムDNAに前記オリゴヌクレオチドプローブをハイブリダイズさせ、さらに前記オリゴヌクレオチドプローブがハイブリダイズしたゲノムDNAを鋳型として前記CpGサイトを含むヌクレオチドを増幅する。そして、前記増幅に伴うオリゴヌクレオチドプローブの分解により、前記レポーター蛍光色素が発する蛍光を検出する。このようにして検出されたメチル化シトシンCpGサイト特異的なレポーター蛍光色素が発する蛍光の強度と、非メチル化シトシンCpGサイト特異的なレポーター蛍光色素が発する蛍光の強度とを比較することによって、前記CpGサイトにおけるDNAメチル化レベルを算出する。
 第五の方法としては、例えば、TaqManプローブ(登録商標)を用いたMethyLight法等のメチル化特異的定量PCR法(methylation-specific polymerase chain reaction(MS-PCR) using real-time quantitative PCR)が挙げられる。
 第六の方法は、次の原理に基づく方法である。先ず、前記ゲノムDNAにバイサルファイト処理を施す。次いで、バイサルファイト変換された前記CpGサイトを含むヌクレオチドを鋳型として、直接シークエンシング反応を行う。そして、決定された塩基配列に基づく蛍光強度、すなわちメチル化シトシン残基由来の蛍光強度(シトシンの蛍光強度)と、非メチル化シトシン残基由来の蛍光強度(チミンの蛍光強度)とを比較することによって、前記CpGサイトにおけるDNAメチル化レベルを算出する。
 さらに、かかる第六の方法においては別の態様として、先ず、前記ゲノムDNAにバイサルファイト処理を施す。次いで、バイサルファイト変換された前記CpGサイトを含むヌクレオチドをPCR反応等によってクローンニングする。そして、得られた複数のクローンニング産物の塩基配列を各々決定し、メチル化シトシンCpGサイト特異的な塩基配列を有するクローニング産物の個数と、非メチル化シトシンCpGサイト特異的な塩基配列を有するクローニング産物の個数とを比較することによって、前記CpGサイトにおけるDNAメチル化レベルを算出する。
 第六の方法としては、例えば、バイサルファイト直接シークエンシング(bisulfite direct sequencing)、バイサルファイトクローニングシークエンシング(bisulfite cloning sequencing)が挙げられる(Kristensen LSら、Clin Chem、2009年、55巻、1471~83ページ 参照)。
 第七の方法は、次の原理に基づく方法である。先ず、前記ゲノムDNAにバイサルファイト処理を施す。次いで、バイサルファイト変換された前記CpGサイトを含むヌクレオチドを鋳型として、前記CpGサイトを含む領域をPCRにて増幅する。次いで、増幅したDNA断片を、該CpGサイトがメチル化されている場合とされていない場合とで配列が異なる箇所を認識する制限酵素で処理する。そして、電気泳動することによって分画された、メチル化CpGサイトに由来する制限酵素断片と非メチル化CpGサイトに由来する制限酵素断片とのバンドの濃さを定量的に解析することにより、該CpGサイトのDNAメチル化レベルを算出することができる。
 第七の方法としては、例えば、COBRA(バイサルファイトと制限酵素との併用による解析)が挙げられる。
 以上、本発明の「DNAメチル化レベルを検出する方法」として好適に用いることのできる方法を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。また上述の通り、DNAメチル化レベルを検出するに際し、被験体から調製されたゲノムDNAは、さらにバイサルファイト処理に供される。従って、本発明の腎細胞癌の予後不良リスクを検出する方法として、前記工程(b)が、前記工程(a)で調製したゲノムDNAをバイサルファイト処理し、前記CpGサイトのDNAメチル化レベルを検出する工程である方法もとり得る。
 本発明において、工程(b)で検出したDNAメチル化レベルから、前記被験体が予後不良群に分類されるか否かを決定するための指標は、当業者であれば適宜DNAメチル化レベルを検出する方法に合わせて設定することができる。例えば後述の実施例に示すような、各CpGサイトに対し、受信者操作特性(ROC)解析を行い、感度(陽性率)及び特異度を求め、さらに感度及び特異度の和が最大となるDNAメチル化レベルを前記指標(カットオフ値、診断閾値)として設定することができ、検出したDNAメチル化レベルが該カットオフ値より高ければ、その被験体を予後不良群に分類することができる。
 また本発明においては、腎細胞癌の予後不良リスクの検出における、感度又は特異性をより向上させることができるという観点から、DNAメチル化レベルのみならず、前記カットオフ値より高値を示すCpGサイトの数を、前記被験体が予後不良群に分類されるか否かを決定するための指標としてもよい。例えば、後述の実施例において示すように、本発明にかかるCpGサイト23箇所において、前記カットオフ値を満たす箇所が15以上である場合にその被験体を予後不良群に分類することができる(後述の図24 参照)。
 このように、本発明によれば、組織学的観察等の既存の分類基準では検知し得ない、腎摘除術後の腎細胞癌の予後不良リスクを判定することができる。腎細胞癌の治療方法としては腎摘除術が第一選択であるが、転移・再発を早期に発見できれば、それらに対して免疫療法や分子標的治療薬等の奏効が期待できる。
 従って、本発明は、本発明の方法により予後不良群に分類された被験体に、分子標的治療薬を投与する工程及び/又は免疫療法を施す工程を含む、腎細胞癌の治療方法を提供することもできる。
 また、本発明により腎摘除術の対象となる大多数の腎細胞癌症例において、予後不良群に分類された患者にはより精密な転移・再発スクリーニングを行い、その場合には早期発見により治療成績を向上させ得ると期待され、一方で、予後不良群には分類されなかった患者では転移・再発スクリーニングの負担を軽減させることができる。
 本発明は、腎細胞癌の予後不良リスクを検出する方法に用いるための、少なくとも12塩基の鎖長を有する、下記(a)~(b)に記載のいずれかであるオリゴヌクレオチドを提供する
(a)前記CpGサイト群から選択される少なくとも1つのサイトを挟み込むように設計された一対のプライマーであるオリゴヌクレオチド
(b)前記CpGサイト群から選択される少なくとも1つのサイトを含むヌクレオチドにハイブリダイズするプライマー又はプローブであるオリゴヌクレオチド。
 かかる(a)前記CpGサイト群から選択される少なくとも1つのサイトを挟み込むように設計された一対のプライマーとしては、例えば、バイサルファイト変換された前記CpGサイト群から選択される少なくとも1つのサイトを含むDNAを増幅することができるプライマー(ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)プライマー(フォワードプライマー及びリバースプライマー))が挙げられる。当該プライマーは、前記CpGサイト群から選択される少なくとも1つのサイトの両側のバイサルファイト変換された各ヌクレオチドにハイブリダイズするプライマーである。
 また、(b)前記CpGサイト群から選択される少なくとも1つのサイトを含むヌクレオチドにハイブリダイズするプライマーとしては、例えばバイサルファイト変換された前記CpGサイトの塩基の近傍より1塩基ずつ伸長反応を行うことができるプライマー(シークエンシングプライマー)が挙げられる。さらに、(b)前記CpGサイト群から選択される少なくとも1つのサイトを含むヌクレオチドにハイブリダイズするプローブとしては、例えばバイサルファイト変換された前記CpGサイトを含むヌクレオチドにハイブリダイズするプローブ(いわゆるTaqManプローブ)が挙げられる。
 また、本発明のオリゴヌクレオチドの鎖長は少なくとも12塩基であるが、好ましくは少なくとも15塩基、より好ましくは少なくとも20塩基である。
 特定のヌクレオチドにハイブリダイズするオリゴヌクレオチドは、当該特定のヌクレオチドに相補的な塩基配列を有するが、ハイブリダイズする限り完全に相補的でなくともよい。これらのオリゴヌクレオチドの配列は、バイサルファイト変換された又はされていない前記CpGサイトを含む塩基配列に基づき、当業者であれば公知の手法により、例えば、後述の実施例に示すように、MassARRAY法プライマーデザインソフトウエア EpiDesigner(http://www.epidesigner.com、SEQUENOM社製)、パイロシークエンシングアッセイデザインソフトウェアver.1.0(QIAGEN社製)等を用いて、適宜設計することができる。また、本発明にかかる「CpGサイトを含む」とは、CpGサイト全部、すなわちシトシン及びグアニン両方を含むことのみならず、その一部(シトシン、グアニン、又は非メチル化シトシンがバイサルファイト変換された後のウラシル若しくはチミン)を含むものであってもよい。
 本発明のオリゴヌクレオチドとしては、後述の実施例に示すように、質量分析計を用いたDNAメチル化解析法においては、配列番号:17~48に記載の塩基配列からなる群より選択されるプライマーが好ましい(表17及び表18 参照)。また、後述の実施例に示すように、パイロシークエンシングにおいて、本発明のオリゴヌクレオチドとしては、配列番号:49~57に記載の塩基配列からなる群より選択されるプライマーが好ましい(表9 参照)。
 さらに、本発明は、前記オリゴヌクレオチドを含む、腎細胞癌の予後不良リスクを検出する方法に用いるためのキットも提供することができる。
 前記オリゴヌクレオチドの標品において、前記オリゴヌクレオチドは、必要に応じて固定化されていてもよい。例えば、インフィニウムアッセイによって検出する場合は、ビーズに固定されたプローブを用いることができる。また前記オリゴヌクレオチドは、必要に応じて標識されていてもよい。例えば、パイロシークエンシング法によって検出する場合は、ビオチン標識したプライマーを用いることができ、TaqManプローブ法によって検出する場合は、レポーター蛍光色素及びクエンチャー蛍光色素を標識したプローブを用いることができる。
 本発明のキットにおいては、前記オリゴヌクレオチドの標品以外の標品を含むことができる。このような標品としては、バイサルファイト変換に必要な試薬(例えば、亜硫酸水素ナトリウム溶液等)、PCR反応に必要な試薬(例えば、デオキシリボヌクレオチドや耐熱性DNAポリメラーゼ等)、インフィニウムアッセイに必要な試薬(例えば、蛍光物質にて標識されたヌクレオチド)、MassARRAYに必要な試薬(例えば、塩基特異的な切断反応を行うためのRNase)、パイロシークエンシングに必要な試薬(例えば、ピロリン酸の検出のためのATPスルフリラーゼ、アデノシン-5’-ホスホ硫酸、ルシフェラーゼ、及びルシフェリンや、一本鎖DNAを分離するためのストレプトアビジン等)、MS-HRM法に必要な試薬(例えば、DNA二重鎖間に挿入されると蛍光を発するインターカレーター等)が挙げられる。また、前記標識の検出に必要な試薬(例えば、基質や酵素、陽性対照や陰性対照、あるいは試料(被験体の腎臓臓組織由来のゲノムDNA等)の希釈や洗浄に用いる緩衝液等)が挙げられる。また、キットには、その使用説明書を含めることができる。
 以下、実施例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。なお、実施例において用いた試料及び方法は下記に示す通りである。
 <患者及び組織サンプル>
 109の癌組織(T)サンプル及び対応する107の非癌腎皮質組織(N)サンプルは、原発性の淡明細胞型腎明細癌を罹患している110人の患者から手術によって摘出された試料から得たものであり、Nサンプルには顕著な組織学的変化は認められていない。
 なお、これら患者は、術前の治療は受けておらず、国立がん研究センター病院にて腎摘出術を受けた患者である。79名の男性と31名の女性とからなり、平均年齢は62.8±10.3歳(平均±標準偏差、36~85歳)である。
 また、サンプルの組織学的診断は、WHOの分類に従って行った(Eble,J.N.ら、「腎細胞癌 腫瘍WHO分類 病理学及び遺伝学 男性生殖器及び泌尿系の腫瘍」、2004年、IARC出版、Lyon、10~43ページ、図1 参照)。
 さらに、全ての腫瘍の組織学的異型度は「Fuhrman,S.A.ら、Am.J.Surg.Pathol.、1982年、6巻、655~663ページ」に記載の基準に従って評価し、TNM分類は「Sobin,L.H.ら、国際対がん連合(UICC)、TNM悪性腫瘍の分類、第6版、2002年、Wiley-Liss、New York、193~195ページ」に従って分類した。
 また、腎細胞癌の肉眼分類の基準として、肝細胞癌(HCC)において確立された基準を採用した(非特許文献4~6 参照)。なお、タイプ3(多結節癒合型)HCCは、タイプ1(単結節型)及びタイプ2(単結節周囲増殖型)のHCCよりも、組織学的分化度は低く、肝内転移の発生率は高い(Kanai,T.ら、Cancer、1987年、60巻、810~819ページ 参照)。
 血管侵襲の有無は、へマトキシリン-エオジン及びエラスチカ・ワン・ギーソン染色を施したスライドを顕微鏡にて観察することによって調べた。
 腎静脈の本幹における腫瘍血栓の有無は肉眼的観察によって調べた。なお、腎細胞癌は通常線維性被膜に囲まれ、その境界が明瞭となっている。また、腎細胞癌の癌細胞間に線維性間質は殆ど含まれていない。そのため、非癌上皮細胞や間質細胞を混在させることなく、外科試料から癌細胞を得ることができた。
 また、前記RCC患者と比較するため、原発性腎腫瘍を罹患していない患者29人から手術によって摘出された試料から、正常腎皮質組織(C1~C29)29サンプルを得た。サンプルを得た原発性腎腫瘍を罹患していない患者は、18名の男性と11名の女性とからなり、平均年齢は61.4±10.8歳(平均±標準偏差、31~81歳)である。また、これら患者のうち22人は、腎盂における尿路上皮癌のため腎摘出術を受けた患者であり、6人は腎臓周囲の後腹膜肉腫の切除と共に腎摘出術を受けた患者である。残り1名は、転移性胚細胞腫瘍のため大動脈周囲リンパ節摘出術を受けた患者であり、腎動脈を維持することが難しかったため、同時に腎摘出術も施された。
 今回の研究対象である全ての患者からは、書面によるインフォームドコンセントを得ている。また、本研究は、国立がん研究センターの倫理委員会の承認を受けて実施されたものである。
 <インフィニウムアッセイ>
 前記患者から得た新鮮凍結組織サンプルを、フェノール-クロロホルムにて処理し、次いで透析を施すことによって、高分子量DNAを抽出した(Sambrook,J.ら、モレキュラークローニング:実験マニュアル 第3版、コールドスプリングハーバー出版、NY、6.14~6.15ページ 参照)。
 そして、DNA500ngを、EZ DNAメチレーション-ゴールド(TM)キット(Zymo Research社製)を用い、バイサルファイト変換処理に供した。
 次いで、27578CpG部位におけるDNAメチル化状態を、インフィニウムヒトメチレーション27ビーズアレイ(Illumina社製)を用い、1CpGサイトの解像度にて解析した。このアレイには、NCBIデータベースに登録されている14475遺伝子(コンセンサスコーディング配列)の転写開始部位における近位プロモーター領域内に位置するCpGサイトが含まれている。また、平均して、1遺伝子あたり2つのサイトが選択され、さらに200以上の癌関連遺伝子及びインプリンティング遺伝子については1遺伝子あたり3~20のCpGサイトが選択され、このアレイには搭載されている。また、各アレイには40のコントロールプローブが搭載されている。このコントロールプローブには、染色、ハイブリダイゼーション、伸長及びバイサルファイト変換のコントロール並びにネガティブコントロールが含まれている。
 なお、前記バイサルファイト変換したDNAを自動的に処理するため、Evoロボット(Tecan社製)を用いた。また、インフィニウムアッセイキット(Illumina社製)を用いて、全ゲノム増幅処理を行った(Bibikova,M.ら、Epigenomics、2009年、1巻、177~200ページ 参照)。
 そして、このようにして増幅したDNA断片と、前記アレイ上のプローブとをハイブリダイズした後、特異的にハイブリダイズしたDNAを1塩基伸長反応にて蛍光標識した。次いで、製造会社のプロトコールに従って、ビーズスキャンリーダー(Illumina社製)を用い、当該DNAを検出した。得られたデータは、ゲノムスタジオメチレーションソフトウェア(Illumina社製)を用いて、解析した。
 なお、各CpGサイトにおいて、蛍光シグナルの比率は、メチル化プローブ及び非メチル化プローブの合計に対するメチル化プローブの相対比を用い測定した。すなわち、所謂β値(範囲:0.00~1.00)はCpGサイト個々におけるメチル化レベルを反映するものである。
 <統計解析>
 前記インフィニウムアッセイにおいて、解析した組織サンプル全てに対し、コール率(call proportion、バックグランド以上のシグナルの検出におけるP値<0.01)が90%以下であったプローブは32個あった。このような低いコール率はプロープのCpGサイトにおける多型に起因しているかもしれないため、本アッセイにおいてはこれら32プローブを除外した。さらに、性特異的なメチル化のバイアスを回避するために、X染色体及びY染色体における全てのCpGサイトは除外した。その結果、常染色体上のCpGサイト26454が最終的な解析対象として残った。
 ロジスティックモデルにより、29のCサンプルと107のNサンプルとの間で、DNAメチル化レベルの有意な差を示すインフィニウムプローブを同定した。
 累積ロジットモデルにより、29のCサンプル、107のNサンプル及び109のTサンプルにおいて、Cサンプル、Nサンプル、Tサンプルと、DNAメチル化レベルが段階的に変化する(Ordered difference)プローブを同定した。
 1の患者由来の、Nサンプルと対応するTサンプルとの104のペアにおけるDNAメチル化状態の差を、ウィルコクソンの符号付順位和検定により調べた。
 q=0.01の誤検出率(FDR)を有意と見なした。
 DNAメチル化レベル(ΔβT-N)に基づき、淡明細胞型腎細胞癌の患者について教師なし階層的クラスタリング(ユークリッド距離、ウォード法)を行った。
 患者のクラスターと臨床病理学的因子との相関は、ウィルコクソンの順位和検定及びフィッシャーの直接確率検定により調べた。
 各クラスターに属する患者の生存率曲線は、カプラン・マイヤー法により算出した。そして、ログランク検定により差を比較した。
 各クラスターにおいてDNA高メチル化又はDNA低メチル化を示すインフィニウムアッセイプローブの数と、各クラスターにおける平均DNAメチル化レベル(ΔβT-N)とを、P<0.05を有意水準とするウィルコクソンの順位和検定によって調べた。
 クラスターを識別できるCpGサイトを、フィッシャーの直接確率検定及びランダムフォレスト法により同定した(Breiman,L.、Mach.Learn.、2001年、45巻、5~32ページ 参照)。
 (実施例1)
 <腎細胞癌発生におけるDNAメチル化の変化>
 先ず、前記インフィニウムアッセイによって見出された代表的なCpGサイトについて、表9に示す条件にてパイロシークエンシング法を行うことにより確認した。その結果、図2~4に示す通り、各CpGサイトのDNAメチル化レベルに関し、定量性の高いパイロシークエンシング法による解析結果(図2~4の縦軸)と、インフィニウムアッセイによる解析結果(図2~4の横軸)との間には強い相関があった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000009
 このように、今回のインフィニウムアッセイのデータは信頼性の高いものであることが確認された。
 腎臓の前癌状態については、今まで殆ど論じられていない。しかしながら、本発明者らによって、非癌組織は、組織学的な顕著な変化は認められず、慢性炎症及びウィルスや病原性微生物の持続感染との関連も認められないものの、DNAメチル化が変化しているという観点から既に前癌段階にあるということが示唆されている(特許文献1及び非特許文献4~7)。
 この点に関し、今回のインフィニウムアッセイの結果を、ロジスティックモデルによって解析した結果、4830のプローブにおいて、NサンプルのDNAメチル化レベルは、Cサンプルのそれらと比較して既に変化していることが明らかになった(FDR q=0.01,表10の(a) 参照)。
 さらに、DNAメチル化の変化が腎細胞癌自体に受け継がれていることを明らかにするため、累積ロジットモデルにより、Cサンプル、Nサンプル、Tサンプルと、DNAメチル化レベルが段階的に変化するプローブを同定した。その結果、このようにDNAメチル化レベルが段階的に変化するプローブは11089個あった(FDR q=0.01,表10の(b) 参照)。
 また、癌化に強く寄与するDNAメチル化の変化を明らかにするため、NサンプルとTサンプルとの104のペアを、ウィルコクソンの符号付順位和検定により調べた。その結果、Nサンプルと、対応する腎細胞癌との間で有意差が認められたプローブは10870個あった(FDR q=0.01,表10の(c) 参照)。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000010
 以上の結果から、癌に至る過程にてDNA低メチル化も観察されたものの、腎細胞癌発生のきわめて初期の段階において、DNA高メチル化はしばし生じていることが明らかになった。
 また、表10の(a)、(b)及び(c)に記載の基準全てを満たす、すなわち、DNAメチル化が既に非癌段階にて明らかに変化しており、さらにそれらの変化が腎細胞癌に引き継がれ亢進しているプローブを801個同定した。
 (実施例2)
 <腎細胞癌のエピジェネティッククラスタリング>
 前記801プローブにおけるDNAメチル化レベル(ΔβT-N)を用い、教師なし階層的クラスタリングをした結果、淡明細胞型腎細胞癌の患者104人を、クラスターA(n=90)及びクラスターB(n=14)にサブクラスター化できることが明らかになった(図5 参照)。なお、前述の通り、前記801プローブにおけるDNAメチル化は、前癌段階にて変化が生じており、引き続き腎細胞の癌化に寄与していることが考えられる。
 次に、これらクラスターA及びBに属する淡明細胞型腎細胞癌における臨床病理学的因子及びTNMステージについて調べた。得られた結果を表11に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000011
 なお、表11の「P値」において、下線が付してあるものは「P<0.05」であり、(b)が付してある数値は、ウィルコクソンの順位和検定によるものであり、(c)が付してある数値は、フィッシャーの直接確率検定によるものである。また、(d)が付してある臨床病理学的因子については、腫瘍が不均一である場合に、面積的に優勢な領域における所見が示してあり、(e)が付してある臨床病理学的因子については、腫瘍が不均一である場合に、腫瘍において最も侵襲性の高い特徴が示してある。
 また、これらクラスターA及びBに属する患者の生存率についても調べた。生存率を分析した期間は42~4024日間(平均1821日間)である。得られた結果(カプラン・マイヤー生存率曲線)を図6及び7に示す。
 表11に示した結果から明らかなように、淡明細胞型腎細胞癌の直径、前述の肉眼分類による、単結節周囲増殖型(タイプ2)又は多結節癒合型(タイプ3)の出現頻度、血管侵襲の頻度、腎静脈における腫瘍血栓形成の頻度、浸潤性増殖の頻度、腫瘍壊死及び腎盂への浸潤の頻度、組織学的異型度並びにTNM分類による病期、これらの点において、クラスターBはクラスターAよりも大きかった(又は高かった)。なお表11に示す通り、腎細胞癌のエピジェネティッククラスタリングは、患者の性別、年齢によるものではないことは明白である。
 また、図6及び7に示した結果から明らかなように、クラスターBに属する患者の無再発生存率(無癌生存率)及び全生存率(全体的な生存率)は、クラスターAに属する患者のそれらよりも有意に低かった(無癌生存率のP値は4.16×10-6であり、全体的な生存率のP値は1.32×10-2である)。
 (実施例3)
 <腎細胞癌のDNAメチル化プロファイル>
 次に、26454個の全てのプローブに対し、対応するNサンプルよりもTサンプルにおいてDNA高メチル化が認められたプローブの割合を、そのDNA高メチル化の差の程度(ΔβT-N>0.1、0.2、0.3、0.4又は0.5)毎に分析した。また、26454個の全てのプローブに対し、対応するTサンプルよりもNサンプルにおいてDNA低メチル化が認められたプローブの割合を、そのDNA低メチル化の差の程度(ΔβT-N<-0.1、-0.2、-0.3、-0.4又は-0.5)毎に分析した。得られた結果を図8~12に示す。
 図8~12に示した結果から明らかなように、際立ったDNA低メチル化(ΔβT-N<-0.5)を示したプローブは、クラスターAよりもクラスターBの方が僅かに集積していた。しかしながら、クラスターA及びクラスターBにおいて、DNA低メチル化の発生頻度に統計的な有意な差は認められなかった(ΔβT-N<-0.1、-0.2、-0.3又は-0.4)。一方、DNA高メチル化を示したプローブは、DNA高メチル化の差の程度に関係なく、クラスターAよりもクラスターBの方に顕著に集積していた(ΔβT-N>0.1、0.2、0.3、0.4又は0.5)。
 従って、クラスターBに属する腎細胞癌はDNA高メチル化の蓄積によって特徴付けられることが明らかになった。
 また、クラスターA及びクラスターBに関し、これらの間でDNAメチル化レベルにおいて顕著な差があった上位61のプローブを表12及び13に示す。なお、表12及び13の「ターゲットID」は、Illumina社によって、インフィニウムヒトメチレーション27ビーズアレイの全プローブに付与された番号を示し、「染色体番号」及び「染色体上の位置」は、基準ヒトゲノム配列である、NCBIデータベース Genome Build 37上の位置を示す(以下、プローブに関する表に関する標記において同じ)。「CpGアイランド」の「Y」はそのプローブがCpGアイランドに位置していることを示し、「N」はそのプローブがCpGアイランドに位置していないことを示す(表14及び15においても同じ)。さらに「遺伝子領域」は、そのプローブがエクソン(Exon)、イントロン(Intron)又は転写開始部位の上流(TSS)に位置していることを示す。さらに、「P値」はウィルコクソンの順位和検定により算出された値を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000012
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000013
 全26454個のプローブの内、CpGアイランドに位置していたプローブは19246個、72.8%であったにも関わらず、前記61個のプローブの内、クラスターBに属する腎細胞癌においてDNA高メチル化を示すCpGアイランドに位置するプローブは60個、98.4%もあった(ΔβT-N>0.097、表12及び13)。なお、前記61個プローブの内、残り1個のプローブは非CpGアイランドに位置し、DNA低メチル化を示すものであった(クラスターBにおいて、ΔβT-N>-0.425±0.096)。
 実施例2及び3に示した結果から、クラスターBは臨床病理学的形質とよく相関しており、CpGアイランドにおける高頻度のDNA高メチル化によって特徴付けられることが明らかになった。
 なお、クラスターBに属する腎細胞癌のかかる特徴は、よく研究されている他の臓器(例えば、大腸及び胃)のCpGアイランドメチル化形質(CIMP)陽性の癌のそれと似ている(非特許文献8~11)。すなわち、本1CpG解像メチローム解析によって、CIMP陽性の腎細胞癌がクラスターBとして初めて同定された。
 (実施例4)
 <CIMP陽性腎細胞癌を特徴付けるCpGサイトの同定>
 クラスターA及びBに各々属する代表的な腎細胞癌患者に関し、腎細胞癌組織(Tサンプル)におけるDNAメチル化レベル(β値)と、非癌腎組織(Nサンプル)のそれらとの対応付けを行った。得られた結果を散布図として図13及び14に示す。なお、図13に示すCase:1~4はクラスターAに属する代表的な腎細胞癌患者の例であり、図14に示すCase:5~8はクラスターBに属する代表的な腎細胞癌患者の例である。
 図13及び14に示した結果から明らかなように、DNAメチル化レベルがNサンプルにおいて低く、DNA高メチル化の程度が対応するNサンプルと比較してTサンプルの方が顕著であるプローブは、クラスターBのみにはっきりと存在しており、クラスターAにおいては認められなかった。
 この結果に基づき、クラスターBに属する腎細胞癌とクラスターAに属するそれらとを区別するため、全てのNサンプルにおける平均β値が0.2未満であり、0.4を超えるΔβT-Nの出現頻度がクラスターAと比してクラスターBの方か顕著に高い(P<1.98×10-6、フィッシャーの直接確率検定)プローブに着目した。
 そして、このようなプローブにおいて、16プローブ(15遺伝子:FAM150A、GRM6、ZNF540、ZFP42、ZNF154、RIMS4、PCDHAC1、KHDRBS2、ASCL2、KCNQ1、PRAC、WNT3A、TRH、FAM78A及びZNF671)は、クラスターBに属する14の腎細胞癌の内6以上(42.8%以上)の腎細胞癌において、0.4を超えるΔβT-Nを示した。一方、クラスターAに属する90の腎細胞癌の内、前記16プローブが0.4を超えるΔβT-Nを示した腎細胞癌は2個以下(2.2%以下)であった(表14 参照)。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000014
 また、図15に示した結果から明らかなように、クラスターAとクラスターBとの間で前記16CpGサイトにおけるDNAメチル化レベル(ΔβT-N)は完全に異なっていた。
 さらに、クラスターAとクラスターBとの間で顕著にDNAメチル化レベル(ΔβT-N)が異なっていた869プローブ(FDR[q=0.01])を用い、ランダムフォレスト解析を行った(図16及び17 参照)。その結果、クラスターAとクラスターBとを識別することのできる上位4プローブをさらに同定した(表15 参照)。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000015
 なお、前記15遺伝子と、ランダムフォレスト解析によって見出されたクラスターAとクラスターBとを識別することのできる上位4遺伝子とは、2遺伝子(FAM150A及びGRM6)は重複していた。
 従って、これら17遺伝子(FAM150A、GRM6、ZNF540、ZFP42、ZNF154、RIMS4、PCDHAC1、KHDRBS2、ASCL2、KCNQ1、PRAC、WNT3A、TRH、FAM78A、ZNF671、SLC13A5及びNKX6-2)におけるCpGサイトは、CIMP陽性腎細胞癌、例えばクラスターBに属する腎細胞癌の特徴とみなすことができる。すなわち、前記17遺伝子のCpGサイトにおけるDNAメチル化レベルを検出することによって、腎細胞癌患者の予後不良リスクを検出できることが明らかになった。
 また、これら遺伝子の発現量を定量的RT-PCRによって解析した結果、DNA高メチル化によりこれら遺伝子の発現が抑制されていることが明らかになった(表16 参照)。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000016
 従って、前癌段階において生じているDNAメチル化の変化は、遺伝子発現レベルの変化を介して、腎細胞癌の悪性度及び患者の予後を決定していることが示された。
 (実施例5)
 <質量分析計による、腎細胞癌におけるDNAメチル化レベルの検出>
 前記インフィニウムアッセイとは異なるメチル化DNA検出方法、マスアレイ法(MassARRAY法)にて、前記17遺伝子のCpGサイトについてのDNAメチル化レベル検出の有効性を確認した。
 MassARRAY法は、バイサルファイト処理後のDNAを増幅し、RNAに転写し、さらにRNAaseにより塩基特異的に切断した後、質量分析計によって、メチル化DNA断片と非メチル化DNA断片との分子量の差を検出する方法である。
 先ず、インフィニウムアレイのプローブ部位である前記CpGサイトを含むCpGアイランドに対し、EpiDesigner(SEQUENOM社製、MassARRAY用プライマー設計ソフト)を用いてMassARRAYのプライマー設計を行った。
 なお、MassARRAYにおけるPCR標的配列は100~500bp程度とやや長いので、前記CpGサイト周辺の多数のCpG部位のDNAメチル化レベルを合わせて評価することができる。
 また、PCRにおけるバイアスの影響を排除するため、1プライマーセット当たり、DNAポリメラーゼ3種とアニール温度4段階程度の条件との組み合わせを平均して試行し、定量性の良好な至適PCR条件を決定した。
 そして、PCR標的配列に含まれ解析対象となる全てのCpG部位について、採用したPCR条件で定量性が良好であることを確認し、CIMP陰性腎細胞癌88検体とCIMP陽性腎細胞癌14検体とにおいて、MassARRAY解析を実施した。
 すなわち先ず、前述のインフィニウムアッセイ同様に、各サンプルからゲノムDNAを抽出し、バイサルファイト変換した後、PCRにて増幅して、インビトロ転写反応を行った。次いで、得られたRNAをRNaseAによりウラシルの部位で特異的に切断し、各サンプルのゲノムDNAのメチル化の有無に応じた長さの異なる断片を生成した。そして、得られたRNA断片を、一塩基の質量の差異を検出できるMALDI-TOF MAS(SEQUENOM社製、MassARRAY Analyzer 4)にかけ、質量分析を行った。得られた質量分析結果を、解析ソフトウェア(EpiTYPER、SEQUENOM社製)を用いて、リファレンス配列にアラインメントし、メチル化DNAに由来するRNA断片と非メチル化DNAに由来するRNA断片との質量の比から、メチル化レベルを算出した。
 本解析に用いたプライマーの配列と該プライマーのセットを用いて増幅されたPCR産物の配列を、表17及び18並びに配列表に示す。得られた結果の一部について図18~23に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000017
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000018
 図18~23に示した結果から明らかなように、MassARRAYの解析対象とした全ての領域に関し、先のインフィニウムアレイを用いた解析結果同様に、前記CpGサイトのDNAメチル化レベルを検出することによってクラスターBに属する予後不良の腎細胞癌(CIMP陽性群)と、クラスターAに属する予後が良好である腎細胞癌(CIMP陰性群)とを判別できることが確認された。さらに、MassARRAY解析によって、1CpGサイトのみならず、それを含むCpGアイランド全域(例えば、インフィニウムプローブ部位であるCpGサイトの前後1500bpに亘る領域)においても、CIMP陽性群において高メチル化状態が続いていることが明らかになった。
 従って、プロモーター全域の高メチル化状態により強固なサイレンシングの起こっている領域の1CpGサイトが、実施例4において同定されていたことが明らかになった、すなわち、前記18CpGサイトに限らず、前記17遺伝子のCpGアイランドに位置する少なくとも1のCpGサイトのDNAメチル化レベルを検出すれば、腎細胞癌の予後不良リスクを検出できることが明らかになった。
 また、かかるMassARRAY法により、前述のインフィニウムアッセイにて既にCIMP陽性群に分類されている14症例とCIMP陰性例88症例において、14遺伝子の312CpGサイトにおけるDNAメチル化レベルを定量した。そして、その結果に基づき、受信者操作特性(ROC)解析を行い、各CpGサイト単独でCIMP陽性群をCIMP陰性群から見分けるときの「感度(陽性率)」、「特異度」及び「1-特異度(偽陽性率)」を求めた。さらに、得られたこれらの値からROC曲線を作製し、AUC(area under the curve、ROC曲線下面積)を算出した。また、各CpGサイトに対しては、「感度+特異度」が最大となるようにカットオフ値(診断閾値)を設定した。前記MassARRAY解析において定量的に解析を行うことができたCpGサイトについて得られた結果を表19~27に示す。なお、表19~27において、近接しており且つMassARRAY法の特性によりまとめてDNAメチル化レベルが測定される複数のCpGサイトについては1箇所としてまとめて記載している。また、これら表の「標的遺伝子名_プライマーセット名_CpGサイト」は、表17及び18に記載のプライマーセットを用いて増幅したPCR産物中のCpGサイトの順番を示す。なお、表23の記載において、SLC13A5_10_CpG_44とSLC13A5_13_CpG_1とは、異なるプライマーセットによって増幅された領域における44番目のCpGサイトと1番目のCpGサイトとを各々示すが、ゲノム上の位置(NCBIデータベース Genome Build 37上の位置)は17番染色体の6617077とする、同一のCpGサイトである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000019
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000020
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000021
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000022
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000023
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000024
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000025
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000026
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000027
 表19~27に示した結果から明らかなように、診断能力の大きなCpGサイトが、インフィニウムプローブ部位である前記CpGサイトに加えて、各CpGアイランドに多数存在することがわかった。すなわち、AUC>0.9であるCpGサイト数は141サイトあり、AUC>0.95であるCpGサイト数は32サイトあった。
 また、MassARRAY法においては、例えば「FAM150A_14_CpG_13.14.15」のようにCGCGCGと連続するCpGサイトでは全体で1個の計測値が与えられるので、前記AUC>0.9である141サイトは、AUC算出の根拠になる計測値としては90個に相当する。また同様に、前記AUC>0.95である32サイトは、AUC算出の根拠になる計測値としては23計測値に相当する。
 また、図24に示した結果から明らかなように、AUCが0.95より大きいCpGサイト23箇所(23計測値)を指標として用いることによって、CIMP陽性群とCIMP陰性群とを明確に区別することができた。
 以上説明したように、本発明によれば、前記17遺伝子(FAM150A、GRM6、ZNF540、ZFP42、ZNF154、RIMS4、PCDHAC1、KHDRBS2、ASCL2、KCNQ1、PRAC、WNT3A、TRH、FAM78A、ZNF671、SLC13A5及びNKX6-2)の少なくとも一のCpGサイトにおけるDNAメチル化レベルを検出することによって、予後不良の腎細胞癌(CIMP陽性腎細胞癌)と比較的良好な腎細胞癌とを明確に分類することが可能となる。
 かかるDNAメチル化レベルの、予後不良群と良好群との差違は大きいので、病院の検査室等ですでに普及しているPCR法等(例えば、メチル化特異的定量PCR法、COBRA法)でも容易に検出できる。また、腎細胞癌手術検体から、患者に余分な侵襲を加えることなく、予後診断用のゲノムDNAを豊富に抽出できる。従って、本発明の腎細胞癌の予後不良リスクを検出する方法は、治療成績の向上を目指した方法として、臨床分野において有用である。
配列番号:17
<223> 人工的に合成されたプライマーの配列(MassARRAYアッセイに用いたSLC13A5_MA_10フォワードプライマー)
配列番号:18
<223> 人工的に合成されたプライマーの配列(MassARRAYアッセイに用いたSLC13A5_MA_10リバースプライマー)
配列番号:19
<223> 人工的に合成されたプライマーの配列(MassARRAYアッセイに用いたSLC13A5_MA_13フォワードプライマー)
配列番号:20
<223> 人工的に合成されたプライマーの配列(MassARRAYアッセイに用いたSLC13A5_MA_13リバースプライマー)
配列番号:21
<223> 人工的に合成されたプライマーの配列(MassARRAYアッセイに用いたSLC13A5_MA_15フォワードプライマー)
配列番号:22
<223> 人工的に合成されたプライマーの配列(MassARRAYアッセイに用いたSLC13A5_MA_15リバースプライマー)
配列番号:23
<223> 人工的に合成されたプライマーの配列(MassARRAYアッセイに用いたFAM150A_MA_14フォワードプライマー)
配列番号:24
<223> 人工的に合成されたプライマーの配列(MassARRAYアッセイに用いたFAM150A_MA_14リバースプライマー)
配列番号:25
<223> 人工的に合成されたプライマーの配列(MassARRAYアッセイに用いたGRM6_MA_8フォワードプライマー)
配列番号:26
<223> 人工的に合成されたプライマーの配列(MassARRAYアッセイに用いたGRM6_MA_8リバースプライマー)
配列番号:27
<223> 人工的に合成されたプライマーの配列(MassARRAYアッセイに用いたZFP42_MA_2フォワードプライマー)
配列番号:28
<223> 人工的に合成されたプライマーの配列(MassARRAYアッセイに用いたZFP42_MA_2リバースプライマー)
配列番号:29
<223> 人工的に合成されたプライマーの配列(MassARRAYアッセイに用いたZFP42_MA_5フォワードプライマー)
配列番号:30
<223> 人工的に合成されたプライマーの配列(MassARRAYアッセイに用いたZFP42_MA_5リバースプライマー)
配列番号:31
<223> 人工的に合成されたプライマーの配列(MassARRAYアッセイに用いたRIMS4_MA_9フォワードプライマー)
配列番号:32
<223> 人工的に合成されたプライマーの配列(MassARRAYアッセイに用いたRIMS4_MA_9リバースプライマー)
配列番号:33
<223> 人工的に合成されたプライマーの配列(MassARRAYアッセイに用いたTRH_MA_8フォワードプライマー)
配列番号:34
<223> 人工的に合成されたプライマーの配列(MassARRAYアッセイに用いたTRH_MA_8リバースプライマー)
配列番号:35
<223> 人工的に合成されたプライマーの配列(MassARRAYアッセイに用いたZNF540_MA_17フォワードプライマー)
配列番号:36
<223> 人工的に合成されたプライマーの配列(MassARRAYアッセイに用いたZNF540_MA_17リバースプライマー)
配列番号:37
<223> 人工的に合成されたプライマーの配列(MassARRAYアッセイに用いたPCDHAC1_MA_5フォワードプライマー)
配列番号:38
<223> 人工的に合成されたプライマーの配列(MassARRAYアッセイに用いたPCDHAC1_MA_5リバースプライマー)
配列番号:39
<223> 人工的に合成されたプライマーの配列(MassARRAYアッセイに用いたPRAC_MA_2フォワードプライマー)
配列番号:40
<223> 人工的に合成されたプライマーの配列(MassARRAYアッセイに用いたPRAC_MA_2リバースプライマー)
配列番号:41
<223> 人工的に合成されたプライマーの配列(MassARRAYアッセイに用いたZNF671_MA_8フォワードプライマー)
配列番号:42
<223> 人工的に合成されたプライマーの配列(MassARRAYアッセイに用いたZNF671_MA_8リバースプライマー)
配列番号:43
<223> 人工的に合成されたプライマーの配列(MassARRAYアッセイに用いたWNT3A_MA_9フォワードプライマー)
配列番号:44
<223> 人工的に合成されたプライマーの配列(MassARRAYアッセイに用いたWNT3A_MA_9リバースプライマー)
配列番号:45
<223> 人工的に合成されたプライマーの配列(MassARRAYアッセイに用いたKHDRBS2_MA_19(rev)フォワードプライマー)
配列番号:46
<223> 人工的に合成されたプライマーの配列(MassARRAYアッセイに用いたKHDRBS2_MA_19(rev)リバースプライマー)
配列番号:47
<223> 人工的に合成されたプライマーの配列(MassARRAYアッセイに用いたASCL2_MA_8フォワードプライマー)
配列番号:48
<223> 人工的に合成されたプライマーの配列(MassARRAYアッセイに用いたASCL2_MA_8リバースプライマー)
配列番号:49
<223> 人工的に合成されたプライマーの配列(パイロシークエンシング用ZFP42フォワードプライマー)
配列番号:50
<223> 人工的に合成されたプライマーの配列(パイロシークエンシング用いたZFP42リバースプライマー)
配列番号:51
<223> 人工的に合成されたプライマーの配列(パイロシークエンシング用いたZFP42シークエンシングプライマー)
配列番号:52
<223> 人工的に合成されたプライマーの配列(パイロシークエンシング用ZFP154フォワードプライマー)
配列番号:53
<223> 人工的に合成されたプライマーの配列(パイロシークエンシング用いたZFP154リバースプライマー)
配列番号:54
<223> 人工的に合成されたプライマーの配列(パイロシークエンシング用いたZFP154シークエンシングプライマー)
配列番号:55
<223> 人工的に合成されたプライマーの配列(パイロシークエンシング用ZFP540フォワードプライマー)
配列番号:56
<223> 人工的に合成されたプライマーの配列(パイロシークエンシング用いたZFP540リバースプライマー)
配列番号:57
<223> 人工的に合成されたプライマーの配列(パイロシークエンシング用いたZFP540シークエンシングプライマー)

Claims (3)

  1.  下記(a)~(c)の工程を含む、腎細胞癌の予後不良リスクを検出する方法
    (a)被験体の腎臓組織由来のゲノムDNAを調製する工程、
    (b)工程(a)で調製したゲノムDNAについて、FAM150A、GRM6、ZNF540、ZFP42、ZNF154、RIMS4、PCDHAC1、KHDRBS2、ASCL2、KCNQ1、PRAC、WNT3A、TRH、FAM78A、ZNF671、SLC13A5及びNKX6-2からなる遺伝子群から選択される遺伝子の少なくとも一のCpGサイトのDNAメチル化レベルを検出する工程、
    (c)工程(b)で検出したDNAメチル化レベルから、前記被験体が予後不良群に分類されるか否かを決定する工程、
    を含む方法。
  2.  工程(b)が、工程(a)で調製したゲノムDNAをバイサルファイト処理し、前記CpGサイトのDNAメチル化レベルを検出する工程である、請求項1に記載の方法。
  3.  請求項1又は2に記載の方法に用いるための、少なくとも12塩基の鎖長を有する、下記(a)~(b)に記載のいずれかであるオリゴヌクレオチド
    (a)前記遺伝子群から選択される遺伝子の少なくとも一のCpGサイトを挟み込むように設計された一対のプライマーであるオリゴヌクレオチド
    (b)前記遺伝子群から選択される遺伝子の少なくとも一のCpGサイトを含むヌクレオチドにハイブリダイズするプライマー又はプローブであるオリゴヌクレオチド。
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