JP6709541B2 - 大腸癌に対する薬物療法の感受性を予測する方法 - Google Patents
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Description
本明細書は、本願の優先権の基礎である特願2014−212503号(2014年10月17日出願)の明細書に記載された内容を包含する。本発明は、大腸癌に対するがん薬物療法に対する応答性を予測する方法に関する。より詳細には、大腸癌患者の大腸癌組織、大腸癌細胞、又は大腸癌細胞由来のDNAを含む検体中のDNAメチル化プロファイルを指標として、大腸癌に対するがん薬物療法に対する感受性を予測する方法に関する。
すなわち、本発明は、以下の[1]〜[14]を提供する。
[1] 大腸癌患者のがん薬物療法に対する応答性を予測する方法であって、被験者の大腸癌組織、大腸癌細胞、又は大腸癌細胞由来のDNAを含む検体におけるDNAメチル化レベルを解析し、前記DNAメチル化レベルに基づき前記被験者のがん薬物療法応答性を判定することを特徴とする方法;
[2] 以下の工程を含む上記[1]に記載の方法:
(1)被験者の大腸癌組織、大腸癌細胞、又は大腸癌細胞由来のDNAを含む検体中のDNAメチル化レベルを測定する工程、
(2)β値が0.5以上の遺伝子をメチル化陽性とし、メチル化陽性の遺伝子の割合が60%以上の場合に当該被験者を高メチル化群に、60%未満である場合に低メチル化群に分類する工程、及び
(3)低メチル化群に分類された場合に前記被験者をがん薬物療法感受性と判定し、高メチル化群に分類された場合に前記被験者をがん薬物療法抵抗性と判定する工程;
[3] 高メチル化群と低メチル化群でβ値に有意な差がある遺伝子群から選ばれる少なくとも4以上のマーカー遺伝子を対象として解析を行うことを特徴とする、上記[1]又は[2]記載の方法;
[4] 表7記載の遺伝子群又は表8記載の遺伝子群から選ばれる少なくとも4以上のマーカー遺伝子を対象として解析を行うことを特徴とする、上記[1]又は[2]記載の方法、例えば、表8記載の遺伝子群を対象として解析を行うことを特徴とする、上記[1]又は[2]記載の方法;
[5] 表7記載の遺伝子群又は表8記載の遺伝子群から選ばれる4〜20のマーカー遺伝子を対象として解析を行うことを特徴とする、上記[1]又は[2]記載の方法;
[6] 表7記載の遺伝子群又は表8記載の遺伝子群から選ばれる4〜10のマーカー遺伝子を対象として解析を行うことを特徴とする、上記[1]又は[2]記載の方法;
[7] マーカー遺伝子が表8記載の24遺伝子又はCACNA1G、LOX、SLC30A10、ELMO1、HAND1、IBN2、及びTHBDから選ばれる少なくとも1以上を含む、上記[4]〜[6]のいずれかに記載の方法;
[8] がん薬物療法が化学療法である、上記[1]〜[7]のいずれかに記載の方法;
[9] がん薬物療法が分子標的薬を用いた治療法である、上記[1]〜[7]のいずれかに記載の方法;
[10] 分子標的薬が抗EGFR抗体である、上記[9]に記載の方法;
[11] 複数のがん薬物療法の適用順序の適否を判定しうる、上記[1]〜[10]のいずれかに記載の方法;
[12] 大腸癌患者のがん薬物療法に対する応答性を予測するためのプローブセットであって、
表7記載の遺伝子群又は表8記載の遺伝子群から選ばれる4以上のマーカー遺伝子、例えば表8記載の遺伝子群すべてについて、その少なくとも1つのCpG部位を含む領域と相補的な配列を含み、前記CpG部位のメチル化の有無を検出可能なプローブを含むプローブセット;
[13] マーカー遺伝子が、表8記載の遺伝子群CACNA1G、LOX、SLC30A10、ELMO1、HAND1、IBN2、及びTHBDから選ばれる1以上の遺伝子を含む、上記[12]記載のプローブセット;
[14] 大腸癌患者のがん薬物療法に対する応答性を予測するためのキットであって、
(a)表7記載の遺伝子群又は表8記載の遺伝子群から選ばれる4以上の遺伝子、例えば表8記載の遺伝子群すべてについて、その少なくとも1つのCpG部位を含む領域と相補的な配列を含み、前記CpG部位のメチル化の有無を検出可能なプローブ、及び
(b)表7記載の遺伝子群又は表8記載の遺伝子群から選ばれる4以上の遺伝子、例えば表8記載の遺伝子群すべてについて、その少なくとも1つのCpG部位を含む領域に結合し、前記CpG領域を含む領域を増幅可能なプライマーペア、を含むキット;
[15] マーカー遺伝子が、表8記載の24遺伝子又はCACNA1G、LOX、SLC30A10、ELMO1、HAND1、IBN2、及びTHBDから選ばれる1以上の遺伝子を含む、上記[14]記載のキット。
本発明は、大腸癌患者のがん薬物療法応答性を判定する方法に関する。以下、本発明及び本明細書中で使用される用語の意味について説明する。
β値=(メチル検出用プローブの蛍光値の最大値)/(非メチル検出用プローブの蛍光値の最大値+メチル検出用プローブの蛍光値の最大値+100)
本発明は、大腸癌患者のがん薬物療法に対する応答性を、前記患者の大腸癌組織又は大腸癌細胞を含む検体におけるDNAメチル化レベルに基づいて判定するものである。
(1)被験者の大腸癌組織、大腸癌細胞、又は大腸癌細胞由来のDNAを含む検体中のDNAメチル化レベルを測定する工程(測定工程)、
(2)β値が0.5以上の遺伝子をメチル化陽性とし、メチル化陽性の遺伝子の割合が60%以上の場合に当該被験者を高メチル化群に、60%未満である場合に低メチル化群に分類する工程(解析・分類工程)、
(3)低メチル化群に分類された場合に前記被験者をがん薬物療法感受性と判定し、高メチル化群に分類された場合に前記被験者をがん薬物療法抵抗性と判定する工程(判定工程)。
(1)DNAの抽出
まず、被験者から単離した検体よりゲノムDNAを抽出する。DNAの抽出は、当該分野で公知の方法にしたがって実施すればよく、例えば市販のキット(QIAamp DNA Micro Kit(QIAGEN)、NucleoSpinR Tissue(TAKARA)等)を用いて実施することができる。
DNAメチル化レベルの測定は、特に限定されず、(A)バイサルファイト処理してシーケンスする解析方法、(B)メチル化DNAを断片化、濃縮してメチル化DNAを解析する方法、(C)メチル化感受性の制限酵素を利用した解析方法、(D)メチル化特異的PCR法を利用した解析方法等があり、そのいずれを利用してもよい。
(1)DNAメチル化レベルの解析
次いで、前記測定結果を解析し、被験者を高メチル化群または低メチル化群のいずれかに分類する。DNAメチル化レベルは、例えば前述したβ値等により定量化することができる。このβ値を、全遺伝子あるいは前記した特定の遺伝子について算出・解析することで、被験者が高メチル化群か低メチル化群かに分類することができる。
高メチル化群か低メチル化群かの分類は、あらかじめ取得された大腸癌患者の検体におけるDNAメチル化レベルのプロファイルと比較解析することにより行ってもよいし、データの蓄積により経験的に設定された一定のカットオフ値に基づいて分類してもよい。
発明者らは、本願実施例に示すとおり、前述のマーカー遺伝子について、β値が0.5以上の遺伝子をメチル化陽性とし、メチル化陽性の遺伝子の割合が60%以上の場合に当該被験者を高メチル化群に、60%未満である場合に低メチル化群に分類することができることを見出した。この方法によれば、少なくとも4つのマーカー遺伝子のメチル化レベルに基づき、簡便に被験者を高メチル化群か低メチル化群に分類することができる。
上記の分類結果により、被験者が低メチル化群に分類された場合に前記被験者をがん薬物療法感受性と判定し、高メチル化群に分類された場合にがん薬物療法抵抗性と判定する。
本発明の方法は、メチル化状態の相違に基づき、大腸癌、とくに治癒切除不能進行再発大腸癌における、化学療法の治療選択に応用できる。すなわち、1次治療を開始する際に、現在ではいずれでも良いとされるイリノテカンベースとオキザリプラチンベースの化学療法のレジメンを、高メチル化群の患者に関してはイリノテカンベースを使うべきと診断でき、また高メチル化群の患者では、イリノテカンベースで化学療法を開始した場合には、2次治療ではオキサリプラチンベースを用いるべきと診断することができる。一方、低メチル化群の患者では、イリノテカンベースとオキザリプラチンベースの化学療法は、いずれを先に行ってもよいと診断することができる。
本発明はまた、大腸癌患者のがん薬物療法に対する応答性を予測するためのプローブセット及びキットを提供する。
(a)表7又は表8記載の遺伝子群から選ばれる4以上のマーカー遺伝子について、その少なくとも1つのCpG部位を含む領域と相補的な配列を含み、前記CpG部位のメチル化の有無を検出可能なプローブ、及び
(b)表7又は表8記載の遺伝子群から選ばれる4以上のマーカー遺伝子について、その少なくとも1つのCpG部位を含む領域に結合し、前記CpG領域を含む領域を増幅可能なプライマーペア、を含む。
なお、上記マーカー遺伝子は、好ましくは、遺伝子シンボルCACNA1G、LOX、SLC30A10、ELMO1、HAND1、IBN2、及びTHBDから選ばれる1以上の遺伝子を含む。あるいは、好ましくは、表8記載の染色体番号と位置情報で特定される24遺伝子から選ばれる遺伝子を含む。
抗EGFR抗体薬使用歴を有する大腸癌45例より外科的に切除された大腸癌腫瘍組織のホルマリン固定パラフィン包埋組織(FFPE検体)を用いてInfinium 450K(Illumina)による網羅的DNAメチル化解析を行った。なお、対象症例はSanger法にてKRASエクソン2に変異を認めない症例とした。
実施例1における45例とは独立した抗EGFR抗体薬使用歴を有する大腸癌52例を用いてInfinium 450Kによる網羅的DNAメチル化解析を行った。実施例1と同様に、対象症例はSanger法にてKRASエクソン2に変異を認めない症例とした。
先述の通り、近年ではKRASエクソン2に加え、KRASエクソン2,3,4およびNRASエクソン2,3,4に変異を有する症例では抗EGFR抗体薬の治療効果に乏しいことが報告され、バイオマーカーとして本邦でも臨床応用されつつある。
Yagiらは7つの遺伝子のメチル化状態を調べることにより、大腸癌を3つのサブタイプに分類((HME(高メチル化群)、IME(中メチル化群)、LME(低メチル化群))し、IMEにはKRAS変異を有する症例が濃縮されることを示している(前掲:Yagi K.et al.Clin Cancer Res.2010 Jan 1;16(1):21−33)。また、IMEかつKRAS変異を有する症例は全生存期間が他の症例群に比べ有意に短縮していることを示している。
実施例1及び実施例2に含まれる97例を用いて限定されたプローブ数による分類方法を検討した。実施例1及び2はそれぞれ抽出された3,163、2,577のプローブを解析に使用し、教師なしクラスター解析により対象症例を分類したものである。各々の実施例で解析に使用されたプローブのうち、1744のプローブが両実施例で共通していた。このうち、HMCC群に分類された症例群とLMCC群に分類された症例群の間で、β値に差のある1053のプローブを抽出した(表7:実施例の最後に記載する)。
1)1次治療成績とメチル化分類の相関
進行再発大腸癌94例について、実施例1にしたがって網羅的メチル化解析を行い、HMCC群(34例)とLMCC群(60例)に分類し、それぞれの群で1次治療の無増悪生存期間を比較した。
進行再発大腸癌84例について、網羅的メチル化解析を行い、HMCC群(31例)とLMCC群(53例)に分類し、それぞれの群で2次治療の無増悪生存期間を比較した。
進行再発大腸癌84例について、網羅的メチル化解析を行い、HMCC群(31例)とLMCC群(53例)に分類し、それぞれの群で1次、2次治療におけるオキサリプラチンあるいはイリノテカンを含む併用療法の治療成績及び全生存期間を比較した。
1)1次治療成績とCIMP分類の相関
進行再発大腸癌108例について、公知の方法にしたがいCIMP解析を行い、CIMP陽性(24例)とCIMP陰性(84例)に分類し、それぞれの群で1次治療の無増悪生存期間を比較した。
進行再発大腸癌78例について、CIMP解析を行い、CIMP陽性(17例)とCIMP陰性(61例)に分類し、それぞれの群で2次治療の無増悪生存期間を比較した。
進行再発大腸癌(78例)について、CIMP解析を行い、CIMP陽性(17例)とCIMP陰性(61例)に分類し、それぞれの群で1次、2次治療におけるオキサリプラチンあるいはイリノテカンを含む併用療法の治療成績を比較した。
実施例1及び2の患者群をそれぞれ第1コホート(C1)及び第2コホート(C2)として、以下の手順で、解析に使用するプローブの絞り込みと検証を行った(図16)。
1)まず、Random Forestというアルゴリズムを用いて、HMCCとLMCCの分類に関する予測モデルを作成した。
2)第1コホート抽出された3,163プローブ及び第2コホートで抽出された2,577プローブのうち、共通する1744のプローブを抽出した。
3)抽出した1744のプローブを用いて、Random ForestによりC1でモデルを作り、C2の分類結果を予測した。
4)抽出した1744のプローブを用いて、Random ForestによりC2でモデルを作り、C1の分類結果を予測した。
5)上記3)及び4)においてRandom Forestsがモデルを作る時の変数の重要性を確認し、0.002以上で変数を絞り込んだ。
6)上記5)の結果、C1モデルから140プローブ、C2モデルから128プローブが抽出された。
7)上記6)において、共通プローブを抽出すると24プローブが残った。
8)この24プローブを用いて3)、4)の予測を行った。
8−1)C1でモデルを作り、C2の分類結果を予測した場合は正解率が98.1%であった(1例のみ正解と異なっていた)。
8−2)C2でモデルを作り、C1の分類結果を予測した場合は正解率が100%であった。
例えば、染色体番号が3、位置情報が150802997と記載されている場合は、3番染色体の150802997に存在する特定の1塩基がメチル化されているということを表わす。本分類で述べているメチル化とは、「ヒトゲノム上に存在するある特定の箇所の1塩基がメチル化されている」ことを意味する。
すなわち、臨床応用に向けたより簡便な検出系への移行が可能であることが示された。
Claims (9)
- 大腸癌患者の抗EGFR抗体を用いたがん薬物療法に対する応答性を予測する方法であって:
(1)被験者の大腸癌組織、大腸癌細胞、又は大腸癌細胞由来のDNAを含む検体中のDNAメチル化レベルを測定する工程、
(2)β値が0.5以上の遺伝子をメチル化陽性とし、メチル化陽性の遺伝子の割合が60%以上の場合に当該被験者を高メチル化群に、60%未満である場合に低メチル化群に分類する工程、及び
(3)低メチル化群に分類された場合に前記被験者を抗EGFR抗体感受性と判定し、高メチル化群に分類された場合に前記被験者を抗EGFR抗体抵抗性と判定する工程、を含み、
下記表8記載の染色体番号及び位置情報によって特定される24遺伝子並びにCACNA1G、LOX、SLC30A10、ELMO1、HAND1、IBN2、及びTHBDから選ばれる少なくとも4以上のマーカー遺伝子を対象として解析を行うことを特徴とする方法。
[表8]
- 表8記載の24遺伝子並びにCACNA1G、LOX、SLC30A10、ELMO1、HAND1、IBN2、及びTHBDから選ばれる4〜20のマーカー遺伝子を対象として解析を行うことを特徴とする、請求項1記載の方法。
- 表8記載の24遺伝子並びにCACNA1G、LOX、SLC30A10、ELMO1、HAND1、IBN2、及びTHBDの遺伝子群から選ばれる4〜10のマーカー遺伝子を対象として解析を行うことを特徴とする、請求項1記載の方法。
- マーカー遺伝子が表8記載の24遺伝子である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。
- 複数のがん薬物療法の適用順序の適否を判定できることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。
- 大腸癌患者のがん薬物療法に対する応答性を予測するためのプローブセットであって、
下記表8記載の染色体番号及び位置情報によって特定される24遺伝子並びにCACNA1G、LOX、SLC30A10、ELMO1、HAND1、IBN2、及びTHBDから選ばれる4以上のマーカー遺伝子について、その少なくとも1つのCpG部位を含む領域と相補的な配列を含み、前記CpG部位のメチル化の有無を検出可能なプローブを含むプローブセット。
[表8]
- マーカー遺伝子が表8記載の24遺伝子である、請求項6記載のプローブセット。
- 大腸癌患者のがん薬物療法に対する応答性を予測するためのキットであって、
(a)下記表8記載の染色体番号及び位置情報によって特定される24遺伝子並びにCACNA1G、LOX、SLC30A10、ELMO1、HAND1、IBN2、及びTHBDから選ばれる4以上のマーカー遺伝子について、その少なくとも1つのCpG部位を含む領域と相補的な配列を含み、前記CpG部位のメチル化の有無を検出可能なプローブ、及び
(b)下記表8記載の染色体番号及び位置情報によって特定される24遺伝子並びにCACNA1G、LOX、SLC30A10、ELMO1、HAND1、IBN2、及びTHBDから選ばれる4以上のマーカー遺伝子について、その少なくとも1つのCpG部位を含む領域に結合し、前記CpG領域を含む領域を増幅可能なプライマーペア、を含むキット。
[表8]
- マーカー遺伝子が表8記載の24遺伝子である、請求項8記載のキット。
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