(57)【要約】【課題】本発明の一の実施形態では、大腸癌の存在を示す生物指標化合物（バイオマーカー、biomarker）及びその組み合わせを特定することにより大腸癌を発見する方法、及び用具セットを提供する。【解決手段】本発明の一実施形態は、被検体の大腸癌を検出する方法であって、該被検体から生体サンプルを取得する行程と、該生体サンプルに含まれる一つ又は複数のバイオマーカを検出する行程と、前記生体サンプルにおける一つ又は複数のバイオマーカの濃度及び／又は発現レベル（expression level）を、正常な対照サンプル（control sample）における一つ又は複数のバイオマーカの濃度及び／又は発現レベルと比較する行程と、を有する方法である。【選択図】図１２
2014197011.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
本願明細書に記載された発明。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本願は、２００９年２月２０日に提出された米国特許仮出願第６１／１５４、３０３号の利益を主張する。
本発明は、大腸癌を診断する方法に関し、特に、バイオマーカのパネル（panel）を用
いて、生体サンプルから大腸癌を診断する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
大腸癌（colorectalcancer、CRC）は、米国社会に多く蔓延する第３位の悪性腫瘍であ
り、2005年には新たにおよそ145,000人が大腸癌と診断され、56,000人が死亡している。
治療法が進歩しているとはいえ、その有効性に大きな進展はなく、特に、初期段階で診断
を受けた患者が長く生存しているという事実から見ても、罹患率や死亡率を減少させる基
本施策は早期診断である。癌の進行段階がステージIである患者の５年生存率は８５％で
あるのに対し、ステージIIの患者では６５〜７５％、ステージIIIの患者では３５〜５０
％である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
大腸癌についての最も一般的な非侵襲性試験は、便潜血検査（fecal occult blood tes
t、FOBT）である。都合の悪いことに、FOBTは、偽陽性となる確率が高いことに加え、全
ての癌が出血するとは限らないことから、その感度（診断における適中率）は約５０％程
度であり、初期の悪性腫瘍を検出できない場合がある。癌胎児性抗原（carcinoembryonic
antigen：CEA）、糖鎖抗原１９−９、及び脂質関連シアル酸などの多くの血清マーカも
、大腸癌について研究されてきた。しかしながら、これらの血清マーカは感度が低いこと
から、アメリカ臨床腫瘍学会（American Society of Clinical Oncology）は、いずれの
血清マーカも大腸癌のスクリーニングや診断の用途には推奨できないとし、その使用は手
術後の調査用途に限るべきとしている。結腸癌を検出するための最も信頼できる標準的方
法として、結腸鏡検査やＳ状結腸鏡検査があるが、これらの侵襲性試験は、高価で、高度
に訓練を受けた人員を必要とし、不快感があり、かつ、腸穿孔の発生リスクと死亡リスク
とを増大させる。また、内視鏡に対して通常行われる殺菌処理は、バクテリアや多くのヴ
ィールスに効果がある反面、プリオンに対しては効果がないことがあり、その結果、結腸
鏡検査は、患者をプリオン病に晒してしまう可能性がある。上記の状況から、大腸癌につ
いての新しいバイオマーカ試験や診断テストの実現が、今なお強く望まれている。大腸癌
の治療は、その癌の進み具合に強く依存しているため、臨床医、研究者、及び様々な医療
関係者、究極的には患者も含めた全ての人々が、大腸癌の進行段階特定のための診断ツー
ルを探し求め続けているのである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明のある実施形態は、大腸癌の存在を示す複数のバイオマーカおよびバイオマーカの組み合わせの同定に基づく大腸癌の検出に関する方法および組成物を提供する。本発明の一実施形態は、被験者から生物学的サンプルを採取し、上記生物学的サンプル内に存在する１つ以上のバイオマーカを検出し、上記生物学的サンプル内の１つ以上のバイオマーカの濃度および／または発現レベルを標準対照サンプル内の１つ以上のバイオマーカの濃度および／または発現レベルと比較することによって、被験者内の大腸癌を検出する方法を提供する。
以下に示す詳細な説明は、添付図面に関連付けて理解することができる。
ただし、以下に示す詳細な説明は、本発明を例示するものであって、発明の内容を特定
の実施例に限定することを意図したものではない。
例えば、本願発明は以下の項目を提供する。
（項目１）
被検体における大腸癌を検出する方法であって、
被検体から生体サンプルを採取する工程と、
前記生体サンプルについて、表１に示す一つ又は複数のバイオマーカの発現レベルを測
定する工程と、
前記一つ又は複数のバイオマーカについて測定された前記発現レベルを、正常な対照サ
ンプルにおける前記一つ又は複数のバイオマーカの対応する発現レベルと比較する工程と、
前記比較に基づき、前記被検体が大腸癌を持つ可能性を決定する工程と、
を有する方法。
（項目２）
前記生体サンプルは、全血、血漿、血清、組織サンプル、尿、細胞サンプル、及び癌サ
ンプルの群から選択される、項目１に記載の方法。
（項目３）
前記生体サンプルは血清である、項目１に記載の方法。
（項目４）
被検体から採取された一つ又は複数のバイオマーカの前記発現レベルは、正常な対照サ
ンプルにおける発現レベルと比較した差異を有し、かつ、前記差異は、被検体における大
腸癌の存在を示すものである、項目１に記載の方法。
（項目５）
前記差異は、正常な対照サンプルと比較して、被検体において増加し、少なくとも1.05
倍より大きく、かつ、前記差異は、被検体における大腸癌の存在を示すものである、請求
項４に記載の方法。
（項目６）
前記差異は、正常な対照サンプルと比較して、被検体において減少し、少なくとも0.9
倍より少なく、かつ、前記差異は、被検体における大腸癌の存在を示すものである、請求
項４に記載の方法。
（項目７）
前記一つ又は複数のバイオマーカはタンパク質である、項目４に記載の方法。
（項目８）
前記一つ又は複数のバイオマーカは、ORM1、GSN、補体C2、補体C9、PZP、CRP、CFHR1、
CFHR2、SERPINA3、HABP2、CNDP1、CFHR2、SAA2、補体C3類似のLOC653879（LOC653879sim
ilar toComplement C3）、PROZ、PON3、RARRES2、GGH、PRG4、MCAM、及びFN1から選択さ
れる、項目７に記載の方法。
（項目９）
前記一つ又は複数のバイオマーカは、ORM1、GSN、C9、FN1、 SERPINA3、PZP、C2、PROZ
、PRG、及びSAA2から選択される、項目７に記載の方法。
（項目１０）
前記差異は、質量分析法、免疫組織化学的方法、ELISA、又はウェスタン・ブロット法
により測定される、項目４に記載の方法。
（項目１１）
前記差異は、相対的定量多重反応モニタリング（MRM-MS）-LC/MS/MSにより測定される
、項目４に記載の方法。
（項目１２）
前記差異は、表１に示す一つ又は複数のバイオマーカから抽出されたペプチドに対応す
る安定同位体標識ペプチドを用いた、定量多重反応モニタリング（MRM-MS）-LC/MS/MSに
より測定される、項目４に記載の方法。
（項目１３）
前記一つ又は複数のバイオマーカは核酸である、項目１に記載の方法。
（項目１４）
生体サンプルにおける前記一つ又は複数の核酸バイオマーカの、存在又は不存在、若し
くは総量又は濃度を、正常な対照サンプルにおける一つ又は複数の核酸バイオマーカの、
存在又は不存在、若しくは総量又は濃度と比較する工程を更に含む、項目１３に記載の
方法。
（項目１５）
前記一つ又は複数の核酸バイオマーカの、存在又は不存在、若しくは総量又は濃度は、
RT-PCRにより検出される、項目１４に記載の方法。
（項目１６）
生体サンプルに含まれる、表１にリストされた一つ又は複数のバイオマーカの、存在又
は不存在、若しくは総量又は濃度を、正常な対照サンプルにおける前記一つ又は複数のバ
イオマーカの、存在又は不存在、若しくは総量又は濃度と比較することにより、大腸癌を
検出するためのキットであって、バイオマーカに対し選択的に結合させる抗体又は抗体フ
ラグメントと、使用説明書とを備えるキット。
（項目１７）
生体サンプルに含まれる、一つ又は複数の核酸バイオマーカの、存在又は不存在、若し
くは総量又は濃度を、正常な対照サンプルにおける前記一つ又は複数の核酸バイオマーカ
の、存在又は不存在、若しくは総量又は濃度と比較することにより、大腸癌を検出するた
めのキットであって、mRNA抽出バッファと、少なくとも一つの逆転写酵素と、表１にリス
トされたタンパク質バイオマーカの一つ又は複数のアミノ酸残基（amino acid residues
）を核酸配列にコードさせる少なくとも一組のプライマと、使用説明書とを備えるキット。
（項目１８）
生体サンプルに含まれる、表１にリストされた一つ又は複数のバイオマーカの、存在又
は不存在、若しくは総量又は濃度を、正常な対照サンプルにおける前記一つ又は複数のバ
イオマーカの、存在又は不存在、若しくは総量又は濃度と比較することにより、大腸癌を
検出するためのキットであって、表１にリストされた一つ又は複数のバイオマーカから抽
出されるペプチドに対応する同位体標識ペプチドと、内部標準物質と、一組の校正物質と
、使用説明書とを備えるキット。
（項目１９）
前記一つ又は複数のバイオマーカは更にCEAを含む、項目１乃至１８に記載の方法。
（項目２０）
前記一つ又は複数のバイオマーカは、更にCEAと糖鎖抗原１９−９とを含む、項目１
乃至２０に記載の方法。
【０００５】
本発明の実施形態について、まずその全体を概説した後、実験結果について説明する。
以下の詳細説明の後に、配列リストを記載した２つの追加資料を付す。
【０００６】
タンパク質の特定及び定量化についての、質量分析法を基礎とする各種の手法により、
複雑な生体サンプルについての包括的かつ大規模な比較プロテオーム解析が可能となって
いる。特に、多重反応モニタリング質量分析（multiple-reaction-monitoring mass spec
trometry、MRM-MS）は、最先端の質量分析法であり、複合生体混合物（complexbiologic
al mixture）に含まれている特定のペプチドの同定と定量化を、非常に高感度かつ高速に
実行することができる。このためMRM-MSは、候補マーカに基づいて臨床試料のスクリーニ
ングを短時間で大量に処理し得る手法として期待されている。MRM-MSは、製薬業における
微小分子の検出手段として、あるいは、臨床研究室における薬物代謝物の分析手段として
確立された手法である。疾患検出に用いることができると考えられるバイオマーカが非常
に多い場合には、ELISA等の従来の診断ツールは、高価な試薬を要しかつ処理時間が長い
ことから、一般的にはプロテオーム解析に用いるのは適当でない。可搬型装置によるMRM-
MS分析は、安価でかつ短時間処理が可能となることから、臨床検査部門における次世代の
分析プラットフォームとして魅力的な選択肢であり、大腸癌の進行段階特定を行う診断ツ
ールを開発するための基盤として有望なものである。
【０００７】
本発明の一実施形態は、大腸癌に関連付けられた一群のバイオマーカを特定することを
、基礎の一部としている。これらのバイオマーカのリストを、表１に示す。これらのバイ
オマーカは、大腸癌患者の生体サンプルにおいては、正常な対照試料（control sample。
以下、「対照サンプル」と称する。）とは異なるレベルで存在する。したがって、本発明
の一実施形態は、表１に示された少なくとも一つのバイオマーカの量又はレベルを検出又
は測定することにより種々の進行段階にある大腸癌の診断、予後判定、及びモニタリング
を行う方法に関する。本発明の特定の実施形態では、表１に示されたバイオマーカのうち
の、少なくとも２つ、３つ、４つ、５つ、６つ、７つ、８つ等々（少なくとも９乃至２０
、あるいはそれ以上の種類のバイオマーカを、任意の組み合わせで含むものとする）の種
類のバイオマーカの存在、量、及び／又はレベルを測定する。本発明の他の実施形態では
、癌胎児性抗原（CEA）、糖鎖抗原１９−９などの、表１に示されていない追加のバイオ
マーカの量やレベルも測定され、本発明に係る更に別の実施形態では、これらの追加のバ
イオマーカが測定されて、異なる種類の癌や他の病変が検出される。
【０００８】
「生体サンプル」という用語は、人間の患者から採取された何らかの生体サンプルを言
い、組織サンプル、細胞サンプル、腫瘍サンプル、及び、血液、血清、血漿、又は尿など
の生体液を含む。本発明の一実施形態では、生体サンプルは血清である。
【０００９】
「バイオマーカ」とは、生体内の細胞又は組織により生成された分子であって、その存
在、その発現レベル、あるいはその形態が、癌（例えば大腸癌）と関連付けられる。この
ような分子には、核酸、オリゴヌクレオチド、ポリヌクレオチド、ペプチド、ポリペプチ
ド、及び、ポリヌクレオチド、ペプチド、ポリペプチドを含むタンパク質や、多糖体、脂
質、あるいは種々の微小分子や作用基（functional group）を付加することによ修飾され
たタンパク質が含まれる。
【００１０】
〔診断方法〕
本発明の一実施形態では、被検体から採取した生体サンプルに含まれる、表１に示す一
つ又は複数のバイオマーカの発現レベルと、一つ又は複数の対照サンプルに含まれる上記
一つ又は複数のバイオマーカの発現レベルとの違いから、被検体における大腸癌の存在を
検出する。一つ又は複数のバイオマーカの発現レベルは、対照サンプルより生体サンプル
において大きい場合もあれば（即ち、発現上昇型バイオマーカ、up-regulated biomarker
）、対照サンプルより生体サンプルにおいて小さい場合もある（即ち、発現低下型バイオ
マーカ、down-regulatedbiomarker）。発現上昇型バイオマーカの発現レベルをクラス分
けする場合の閾値は、対照サンプルにおける発現レベルに対する固定の乗数とすることが
でき、その値は、バイオマーカの種類と診断対象である病変に依存して、約１．０５〜約
５０となる。同様に、発現低下型バイオマーカの発現レベルをクラス分けする場合の閾値
は、対照サンプルにおける発現レベルに対する固定の乗数とすることができ、その値は、
バイオマーカの種類と診断対象である病変に依存して、約０．９〜約０．１以下となる。
【００１１】
本発明の一実施形態は、ステージII及びステージIIIの大腸癌とステージIの大腸癌とを
識別する方法である。この方法は、（１）大腸癌を持つ被検体からの生体サンプルにおけ
る、表１に示す一つ又は複数のバイオマーカの発現レベルを測定するステップと、（２）
被検体の生体サンプルにおける一つ又は複数のバイオマーカの上記発現レベルを、対照サ
ンプルにおける上記一つ又は複数のバイオマーカの発現レベル又は予め定めた値とを比較
して、その被検体のサンプルにおける上記一つ又は複数のバイオマーカの発現変化の程度
を特定するステップと、（３）ステップ（２）において特定した各バイオマーカの発現変
化の程度を、ステージIの大腸癌について予め測定された参照値と比較するステップと、
を有している。一つ又は複数の発現上昇型バイオマーカの発現変化の程度がステージIの
大腸癌について予め測定された参照値よりも大きいとき、及び／又は、一つ又は複数の発
現低下型バイオマーカの発現レベルの倍率変化がステージIの大腸癌について予め測定さ
れた参照値よりも小さい場合は、その被検体は、ステージII又はステージIIIの大腸癌を
持つものと診断される。
【００１２】
本発明の他の実施形態は、大腸癌の治療管理、大腸癌に対して行った治療法の有効性の
モニタリング、及び、癌の治癒確認に用いられる方法である。この方法は、（１）大腸癌
を持つ被検体から採取した生体サンプルにおける、表１に示す一つ又は複数のバイオマー
カの発現レベルを繰り返し測定するステップと、（２）上記サンプルについての測定され
た一つ又は複数のバイオマーカの、上記発現レベルの各測定値を、対照サンプル群におけ
る上記一つ又は複数のバイオマーカの発現レベル、又は治療過程における一連の比較対照
として予め測定された対照値（control value）と比較するステップと、（３）上記一つ
又は複数のバイオマーカのそれぞれについて、上記一つ又は複数のバイオマーカの各発現
レベルとそれらに対応する対照値との差異が減少したときは、その一つ又は複数のバイオ
マーカに関して治療は効果的であったものと判断するステップと、（４）治療が効果的で
あったものとされたバイオマーカの数の、バイオマーカの総数に対する、割合を特定して
、治療の総合的な有効性を決定するステップと、を有している。
【００１３】
本発明の一実施形態は、生体サンプルにおけるバイオマーカの発現を検出することので
きる、大腸癌診断キットである。例えば、このキットは、酵素免疫法（ELISA）、放射免
疫測定法（radioimmunoassay、RIA）、及び／又は、免疫組織化学的試験（immunohistoch
emical test）などの、抗体に基づく免疫測定法を実行するのに適した試薬を含むことが
できる。例えば、このキットは、表１にリストされた、一つ又は複数のバイオマーカであ
るタンパク質に固有の結合剤（例えば、抗体）やフラグメントを含むことができる。さら
にキットは、一つ又は二つの標準物質（standard）、アッセイ希釈液（assay diluent）
、洗浄バッファ（washbuffer）、及び、マイクロタイタープレート（microtiter plate
）のような固体支持体（solid support）を含むことができる。本発明の他の実施形態で
は、キットには、表１に示す一つ又は複数のタンパク質バイオマーカをコードする核酸を
測定するための、逆転写ポリメラーゼ連鎖反応（reverse-transcription polymerase cha
in reaction、RT-PCR）分析に適した試薬を含むことができる。例えば、そのキットには
、生体サンプルからトータルRNAを分離する一つ又は複数の手段と、分離したトータルRNA
からcDNAを生成する手段と、表１にリストされた一つ又は複数のタンパク質バイオマーカ
をコードする核酸を増幅するのに適したプライマーのいくつかのペアを含むことができる
。
【００１４】
〔バイオマーカを検出する方法〕
本発明の一実施形態である方法を用いて、一つ又は複数のバイオマーカの発現レベルを
公知の技術により測定することができる。以下に示すように、種々の技術を用いて、ｍRN
A及び／又はタンパク質レベルのバイオマーカを検出することができる。質量分析法は、
この分野では周知の技術であり、タンパク質などの生体分子の定量化及び／又は特定に用
いられている。本発明の一実施形態では、タンデム質量分析（MS/MS）、液体クロマトグ
ラフィ・タンデム質量分析（LC/MS/MS）、マトリックス支援レーザー脱離イオン化飛行時
間型質量分析（matrixassisted laser desorption ionization time-of-flight mass sp
ectrometry、MALDI-TOF/MS）、表面増強レーザ脱離イオン化質量分析（surfaceenhanced
laserdesorption ionization mass spectrometry、SELDI-MS）のような質量分析法と組
み合わされた、高圧液体クロマトグラフィ（high pressure liquid chromatograph、HPLC
）やゲル電気泳動法などのクロマトグラフ技術を用いて、表１にリストされた一つ又は複
数のマーカを検出することができる。本発明の一実施形態は、（１）大腸癌を持っている
か、又は持っている疑いのある被検体から採取した生体サンプルにおける、表１に示す一
つ又は複数のバイオマーカの発現レベルを測定するステップと、（２）上記生体サンプル
における上記バイオマーカの濃度及び／又は発現レベルを、これに対応する対照サンプル
群における濃度及び／又は発現レベル若しくは予め測定された値と比較するステップと、
を有する方法である。本発明の特定の実施形態では、検査された一つ又は複数のバイオマ
ーカの被検体における発現レベルが、対照サンプルにおける発現レベルと比較して、発現
上昇又は発現低下についての閾値より、それぞれ、大きいか又は小さい場合、若しくは、
上記バイオマーカについて測定された濃度が、予め測定された所定値に対応する濃度閾値
より大きいか又は小さい場合に、大腸癌が存在するものと判断される。しかしながら、調
査された一つ又は複数のバイオマーカの発現レベル又は濃度を差分として表現することに
より、大腸癌の存在を判断することもできる。
【００１５】
本発明の一実施形態では、表１にリストされたバイオマーカを、MRM-MSを用いて特定し
、分析し、定量化することができる。タンパク質バイオマーカから切り離された特定のト
リプシンペプチドを、そのタンパク質バイオマーカの化学量論的な代表物として選択する
ことができる。選択されたトリプシンペプチドの量は、そのタンパク質の濃度尺度を与え
る内部標準物質として安定同位体標識ペプチドを用い、当該安定同位体標識ペプチドに対
する相対量として測定するか、又は、その発現レベルを対照サンプルと比較することによ
り相対量として測定することができる。一つの分析方法として、相対的定量MRM-MSを組み
合わせたLC/MS/MSに基づく分析法を用いることができる。
【００１６】
本発明の他の実施形態では、ウエスタンブロット法分析や酵素標識免疫測定法（enzyme
-linkedimmunoabsorbent assay、ELISA）などの免疫学的方法を用いてバイオマーカのタ
ンパク質を測定することにより、生体サンプルに含まれる当該バイオマーカを検出するこ
とができる。バイオマーカのタンパク質の測定には、種々の免疫学的測定法を用いること
ができる。表１に示す種々のバイオマーカについての固有の抗体は、標準的な技術を用い
て容易に取得又は生成することができる。
【００１７】
本発明の更に他の実施形態では、表１に示すタンパク質バイオマーカをコードする核酸
（例えば、mRNA）を測定することにより、生体サンプルに含まれる上記バイオマーカを検
出することができる。本発明の一実施形態では、生体サンプルからRNAが分離される。変
性アガロースゲルの上でRNAを前処理し、前処理したRNAをニトロセルロースやナイロンメ
ンブレン等の適切な支持体にトランスファ（transfer）してノーザンブロッティングを行
うことにより、RNA転写物（RNAtranscript）の検出を行うことができる。次に、上記前
処理を行ったRNAに対し、放射標識されたcRNA又はRNAとのハイブリッド形成を行い（hybr
idize）、洗浄した後、オートラジオグラフィ（autoradiography）により分析を行う。RN
A転写物の検出は、RT-PCRなどの様々な公知の増幅手法を用いても行うことができる。
【００１８】
〔治療法のスクリーニング〕
バイオマーカの発現は、与えられた被検体におけるゲノムレベルの異常発現（例えば、
遺伝子増幅）、転写レベルの異常発現（例えば、mRNA転写物生成の増加）、又はタンパク
質レベルの異常発現（例えば、翻訳、翻訳後修飾など）のいずれかの結果と考えられる。
増加方向に異常発現するバイオマーカは、それらの生物的活性及び／又は生物的発現を阻
害する物質を使用して調整することができ、減少方向に異常発現するバイオマーカは、そ
れらの生物的活性又は生物的発現を促進する物質を使用して調整することができる。この
ような物質は、大腸癌を持つ患者の治療に用いることができ、「治療薬」と呼ばれる。表
１に示すバイオマーカと直接的又は間接的に相互作用することのできる物質は、酵母ツー
ハイブリッド（yeast-2-hybrid）法やファージディスプレイ（phagedisplay）を含む、
結合試験法（bindingassay）などの様々な公知の方法を用いて特定することができる。
本発明の一実施形態は、以下に示す表１にリストされた一つ又は複数のバイオマーカの異
常発現に起因する大腸癌を治療するための治療薬をスクリーニングする方法を提供する。
【００１９】
【表１】
2014197011.tif 000003
2014197011.tif 000004
【００２０】
本発明は、表１にリストされたバイオマーカに限られるものではないと理解すべきであ
る。大腸癌及び他の種類の癌、又は他の病変を検出するための、他のバイオマーカが見出
される可能性がある。
【００２１】
付録１：表１に示す２０種のバイオマーカについてのアミノ酸配列を示す。
付録２：表１に示す２０種のバイオマーカについてのヌクレオチド配列を示す。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】１４個の血清試料のSDS-PAGEゲルの画像を示す図である。
【図２Ａ】１μg/mlのウサギポリクローナル・アンチヒューマン・フィブロネクチン抗体を用いた、大腸癌を含む血清試料と正常な血清試料のウェスタン・ブロットを示す図である。
【図２Ｂ】陰性標準試料として１μg/mlのウサギIgG1アイソタイプ抗体を用いた、大腸癌を含む血清試料と正常な血清試料のウェスタン・ブロットを示す図である。
【図３】α-1-酸性糖タンパク質１（a-1-acidglycoprotein 1、ORM 1）ワーキングペプチド（workingpeptide）の、選択反応モニタリング質量分析（selected-reaction-monitoring massspectrometry、SRM-MS）における代表的なクロマトグラムを示す図である。
【図４】３３個の血清サンプルについての３つのORM１ワーキングペプチドの、多重反応モニタリング質量分析（multiple-reaction-monitoring mass spectrometry、MRM-MS）における代表的なペプチド傾向線を示す図である。
【図５】アミロイドＡタンパク質（SAA2）、ORM1、プラズマ・セリーン・プロテアーゼ阻害剤（SERPINA3）、及びC9補体成分（C9complement component）の血清値を、癌の場合と正常な場合とについて比較するボックスプロット（箱ひげ図）を示す図である。
【図６】SERPINA3、ORM1、SAA2、及びC9についての行列散布図である。.
【図７】血漿サンプルと血清サンプルについての階層的クラスタ分析を示す図である。
【図８】C9タンパク質の３つのトランジション・ペプチド（transitionpeptide）についてのMRM-MSC9傾向線を示す図である。
【図９】ランダム・フォレスト・モデル（random-forest model）を用いた場合の、４８個の血清サンプルセットについての受信者操作特性（Receiver Operating Characteristic、ROC）曲線を示す図である。
【図１０】ブースティング法（boosting method）により作成された、４８個の血清サンプルセットについてのROC曲線を示す図である。
【図１１】ランダム・フォレスト・モデルにより作成された、３３個の血清サンプルセットについてのROC曲線を示す図である。
【図１２】ランダム・フォレスト・モデルにより作成された、１３個の血清サンプルセットについてのROC曲線を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
〔例〕
本発明は、ここに記載された例に限定されるものと解釈すべきではない。本発明の実施
形態は、通常の知識を持つ当業者が有する技術の範囲内における、任意の及び全ての応用
、及び、全ての等価な変形を含むものとする。
【００２４】
１．例１：大腸癌に関するバイオマーカの特定：発見段階〕
〔血清サンプルの試験〕
大腸癌を持つ８個のサンプルと、年齢及び性別を対応させた６個の正常な対照サンプル
６個とを含む、総数１４個の血清サンプルを調査した：８個の大腸癌サンプルについての
大腸癌の進行段階は、２個がステージI、２個がステージII、２個がステージIII、２個が
ステージIVである。
【００２５】
〔ゲル・エンハンスト（Gel-Enchanced）LC/MS/MS〕
MARS-7スピンカラム（アジレント社製）を用いて、各血清サンプルにつき2μLを用いて
不要タンパク質の選択除去（ディプリーション）を行い、除去後にタンパク質の量を測定
した。SDS-PAGEローディングバッファ（loadingbuffer）を用いて、各サンプルにつき20
μgを可溶化した。4-12%Bis-Tris Novexゲル（インビトロジェン社製）に、各サンプル
を一つずつ浸み込ませた。図１は、１４個の血清サンプルの、SDS-PAGEゲル画像である。
１０１〜１１４の各レーンには、各血清サンプルを20μgずつロードしている。ゲルは、
クーマシー染料（SimplyBlue（登録商標））を用いて着色した後、格子を使って１レーン
ずつ２４個のバンド（帯）に分けた。
【００２６】
〔ゲル内消化（In-geldigestion）〕
各バンドについて、ProGuestワークステーションを用いて、以下のようにトリプシン消
化を行った。（１）DTTを用い６０℃で各サンプルを還元し、室温まで冷却する。（２）
続いて、ヨードアセトアミドにより各サンプルをアルキル化し、３７℃のトリプシン存在
下で４時間にわたって孵置する。（３）次に、ギ酸を加えて反応を停止させる。
【００２７】
〔LC/MS/MS〕
ThermoLTQ Orbitrap XL を用いたnano LC/MS/MSにより、ゲル内消化物（gel digests
）を分析した。30μlの加水分解物質を、フローレート10μL/minで75μmC12ベント付き
カラムにロードし、300nL/minの速さで溶出させた。１時間グラジエント溶出（onehour 
gradient）を行った。プロダクトイオンデータを、Mascot検索エンジンを用いてIPIHuma
n v3.38データベースで検索した。Mascot検索に使用したパラメータは、以下のとおりで
ある。
【００２８】
検索の種類（Typeof search）：MS/MS イオンサーチ（Ion Search）、
酵素（Enzyme）：トリプシン（Trypsin）、
固定修飾（Fixedmodifications）：カルバミドメチル（Carbamidomethyl）(C)、
可変修飾（Variablemodifications）：酸化（Oxidation (M, Acetyl (N-term, Pyro
-glu (N-termQ))、
質量値（Massvalues）：モノアイソトピック（Monoisotopic）、
タンパク質質量（Protein Mass）：無制限（Unrestricted）、
ペプチド質量許容差（Peptide Mass Tolerance）：± 10 ppm (Orbitrap); ± 2.0 D
a (LTQ)、
フラグメント質量許容差（Fragment Mass Tolerance）：± 0.5 Da (LTQ)、
切断ミス最大数（Max Missed Cleavage）：1。
【００２９】
誤り発見率（falsediscovery rate）を評価して正しいタンパク質同定ができるように
、Mascot検索エンジンの出力ファイルをScaffoldプログラム（www.proteomesoftware.com
）により分析し、レーン毎の非冗長リストを生成するための対照調査及びフィルタリング
を行った。出力は、タンパク質毎のスペクトルカウント（spectral count）である。スペ
クトルカウントは、サンプル間における存在量の半定量的尺度をなす（semi-quantitativ
e measure ofabundance across samples）。スペクトルカウントは、合致したペプチド
の数と、それらのペプチドが検出された回数を示している。
【００３０】
〔結果〕
全部で４３５種のタンパク質を特定した。ボックスプロットとスチューデントｔ検定法
を用いて、ｐ値＜０．０５を持つ４２種のタンパク質を特定した。さらに、S-plus統計処
理ソフトウェアによる探索的データ解析及び主成分分析を用いて、統計解析を行い、４２
種のマーカについての、病変サンプルと正常サンプルの間における差異を調査した。これ
らのマーカの生物学的／臨床的な関連性についての主成分分析の結果から、表１にリスト
した２０種のバイオマーカから成るセットが導き出された。例２において後述するように
、MRM-MS分析により、これらの２０種のタンパク質の有効性を検証した。プロダクトイオ
ン・スペクトラムの、断片化データ（fragmentation data）の特性に基づいて、１０種の
タンパク質を選択した。
【００３１】
２．例２：バイオマーカの免疫検出
表１にリストしたバイオマーカの発現を検証するため、ウェスタン免疫ブロットを行っ
た。ORM1、GSN、SAA、PROZ、PON3、MCAM1、PZP、及びFN1に対する抗体は、サンタクルー
ズバイオテクノロジー社から取得した。発見段階で用いたサンプルから１１個の血清サン
プルを選択し、各血清サンプルの1μlの部分標本を、SDS-PAGEローディングバッファ内で
可溶化し、4-12%Bis-Tris Novex ゲル (インヴィトロジェン社製)にロードした。これら
のゲルを、１２０Ｖの電圧で６０分間の電気泳動にかけ、Bio-Radセミドライ式電気ブロ
ッティング装置（Bio-Radsemi-dry electroblotting unit）を９０分間用いて、SDS-PAG
E ゲル内で分離した血清タンパク質をニトロセルロースメンブレンに転写した。ブロット
部分は、StartingBlock（登録商標）ブロッキングバッファ（ピアス社製）によりブロッ
クし、一次抗体と共に一晩、４℃の状態で孵置した後、Tween 20を0.05%含むTBS（TBS-T
）により１０分洗浄を３回行った。次に、ブロット部分を、二次抗体に結合させたホース
ラディッシュペルオキシダーゼ（Horseradish Peroxidase、HRP）と共に室温で１時間孵
置した後、TBS-Tにより１５分洗浄を４回行った。SuperSignalSubstrate（ピアス社製）
を用いて信号検出を行い、Kodak 2000 Image Stationを用いてブロットを画像化した。図
２Ａは、１μg/mlのウサギポリクローナル・アンチヒューマン・フィブロネクチン抗体を
用いた、大腸癌を持つ血清試料と正常な血清試料のウェスタン・ブロットを示す図、及び
、図２Ｂは、陰性標準試料として１μg/mlのウサギIgG1アイソタイプ抗体を用いた、大腸
癌を持つ血清試料と正常な血清試料のウェスタン・ブロットを示す図である。図２Ａ及び
図２Ｂに示されたレーンの番号を、左から右に向かって１乃至１１とする。一番左のレー
ン１はステージIの結腸癌サンプル、レーン２はレーン１及びレーン３と被験者の年齢及
び性別を整合させた正常サンプル、レーン３はステージIIＡの結腸癌サンプル、レーン４
はレーン５と被験者の年齢及び性別を整合させた正常サンプル、レーン５はステージIII
Ａの結腸癌サンプル、レーン６はステージIIIＢの結腸癌サンプル、レーン７はレーン６
の被験者と年齢及び性別を整合させた正常サンプル、レーン８はステージIVの結腸癌サン
プル、レーン９はレーン８の結腸癌サンプルの被験者と年齢及び性別を整合させた正常サ
ンプル、レーン１０はステージIの結腸癌サンプル、ステージ１１はレーン１０の結腸癌
サンプルの被験者と年齢及び性別を整合させた正常サンプルを示している。各レーンには
、１μlの血清サンプルがロードされている。
【００３２】
３．例３：MRM-MS分析の開発と検証：MRM-MSによるペプチドパネルの選択
表１にリストしたバイオマーカのペプチドは、MRM-MS分析手法におけるディスカバリー
データ（discoverydata）から選択したものである。貯蔵しておいた病変サンプル及び正
常サンプルについてのMRM-MS分析を行うことで容易に解析することのできるペプチドのパ
ネル（panel）の範囲で、全てのタンパク質を個別に調査した。良好な結果を示したペプ
チドについては、最も量の多い二つのプロダクトイオンを見出すためのスキャンを１回だ
け行うこととして、病変サンプル群及び正常サンプル群について再度分析を実施した。最
も良好な結果を示すものとして選択された一つ又は複数のペプチドをそれぞれ含む１０種
のタンパク質を、多重測定に用いるMRM-MSパネルとして選択した。図３は、α-1-酸性糖
タンパク質１（ORM1）ワーキング・ペプチド（working peptide）の、選択反応モニタリ
ング質量分析（SRM-MS）における代表的なクロマトグラムを示す図である。
【００３３】
〔１０多重（10-plex）相対的タンパク質MRM-MS分析〕
これらの１０種のバイオマーカを用いる１０多重（10-plex）相対的タンパク質分析法
を開発した。１０種のバイオマーカについてのMRM-MS分析に用いられた、トランジション
・ペプチド（transitionpeptide）の配列（sequence）の要約を、表３に示す。この分析
手法の性能を評価するため、例１における正常サンプルを３つに分け、各サンプルについ
て前処理から質量分析までを行って解析し、本分析手法の再現性を評価した。
【００３４】
〔ディプリーション（Depletion）〕
（１）製造元から示された手順に従い、MARS７スピンカラム（アジレント社製）を用い
て、15μLの血清について、不要タンパク質の選択除去を行った。（２）続いて、5KDaMW
CO スピンフィルターを用いて、サンプルのバッファを25mMの炭酸水素アンモニウムに置
換した。（３）次に、ブラッドフォード（Bradford）法によるタンパク質定量分析を行っ
た
【００３５】
〔溶液消化（Solutiondigestion）〕
サンプルのタンパク質消化を次のように行った：（１）DTTを用いて６０℃で還元し、
室温まで冷却。（２）ヨードアセトアミドによりアルキル化し、トリプシン存在下で３７
℃１８時間の孵置。（３）ギ酸付加により反応停止の後、上澄みについての直接分析（di
rect analysis）。
【００３６】
〔LC/MRM-MS〕
ペプチドの分離は、C12レジンを充填した内寸15cm×100μmのカラム（Jupiter Proteo
、フェノメネックス社製）を用いて、一定流量800nm/Lにて、グラジエント条件下（under
gradientcondition）で分離した。グラジエント条件の概要を表２に示す。溶剤Ａの成
分は、0.1%のギ酸と0.1%のアセトニトリルとを含んだ水であり、溶剤Ｂの成分は、0.1%の
ギ酸を含むアセトニトリルである。サンプルは、捕獲法（trapping strategy）を用いて
カラム上にロードした。注入量は30μLとし、各サンプルについてカラム内に500ngのペプ
チドが装填されるように実験を最適化した。注入から次の注入までの時間で測った全実行
時間（runtime）は２０分であった。
【００３７】
【表２】
2014197011.tif 000005
【００３８】
サーモフィニガン（ThermoFinnigan）社製タンデム四重極（TSQ Ultra）質量分析計をS
RMモードで用いて、ペプチドの検出を行った。質量計の設定は、スプレイ電圧2.2V、キャ
ピラリー温度250℃である。Q1（hSRM）では分解能0.2FWHM、Q3では分解能0.7 FWHMを用
いた。衝突ガスは、圧力1.5 mTorrのアルゴンとした。SRMトランジション毎の滞留時間（
dwell time）は、10msであった。MRM-MSによる実験は、すべて３回実行し、データは、L
CQuanソフトウェア・パッケージ（サーモフィニガン社製）を用いて処理した。
【００３９】
〔結果〕
１０種の全タンパク質についての、各トランジション・ペプチド（transition peptide
）の解析的相対標準偏差パーセント（percent analytical relative standard deviation
、%RSD）及び技術的%RSDの要約を、表４に示す。トランジション・ペプチドでは、Ｃ２タ
ンパク質を除き、解析的％RSD及び技術的%RSD共に低い値を示した（それぞれ、<10%及び<
20%）。ここで、解析的%RSDとは、各サンプルからそれぞれ３回の注入を行って得られた
相対標準偏差パーセントであり、技術的%RSDとは、各サンプルをそれぞれ３回処理し（デ
ィプリーション３回、消化３回）、各処理毎に１回の注入を行って得られた相対標準偏差
パーセントをいう。
【００４０】
【表３】
2014197011.tif 000006
2014197011.tif 000007
【００４１】
【表４】
2014197011.tif 000008
【００４２】
選択されたトリプシンペプチドの量は、そのタンパク質の濃度尺度を与える内部標準物
質として安定同位体標識ペプチドを用い、当該安定同位体標識ペプチドと比較した相対量
として測定するか、又は、その発現レベルを対照サンプルと比較した相対量として測定す
ることができる。
【００４３】
４．例４：３３個の血清サンプル（第１回目の数量拡大サンプル）を用いて行った１０種
のバイオマーカについての有効性検証
結腸癌についての１０種のタンパク質バイオマーカの相対的な発現レベルを、患者から
採取した３３個の血清サンプルにおいてモニタした。併せて、バイオマーカ発見に用いた
１３個のサンプルにおいても、上記バイオマーカの発現レベルをモニタした。この３３個
のサンプルセットは、年齢性別を整合させた１８個の正常な血清サンプルと、１５個の結
腸癌を持つ血清サンプルとで構成されている。この１５個の結腸癌の血清サンプルの、癌
の進行段階は、４個がステージI、５個がステージII、８個がステージIII、１個がステー
ジIVである。３３個の血清サンプルは、同じ機関から同じ収集手順により集められたもの
である。例１で用いた最初の１４個のサンプルのうちの、１３個のサンプルについても、
同じ分析手法により検査を行った。すべてのサンプルについて、等量のタンパク質を分析
処理した。各サンプルの２つの分析用複製物（analytical replicates）からデータを収
集して分析を行った。後述するデータ概要では、正常なサンプルグループについての各タ
ンパク質の平均値に対する、特定の進行段階（ステージ）にある病変サンプル全体につい
ての、当該タンパク質の平均値の比率を示す。図４は、３３個の血清サンプルについての
３つのORM１ワーキングペプチドの、選択反応モニタリング質量分析（SRM-MS）における
代表的なペプチド傾向線を示す図である。サンプルＩＤ番号３８７１５から３８７３２ま
では、正常な被検体のサンプルであり、サンプルＩＤ番号３８７３３から３８７５０まで
は、結腸癌を持つ被検体のサンプルである
【００４４】
〔サンプル前処理段階〕
サンプルの順番はランダムとし、同じグループからのサンプルが連続して処理されない
ようにした。サンプルの前処理は次のように行った：（１）ディプリーション、（２）例
３と同様の溶液消化。ただし、サンプルは９６個のウェル（well、窪み）を持つプレート
に収容し、トリプシン存在下で一晩消化した。
【００４５】
〔LC/MRM-MS〕
各サンプルに内部標準物質を加えた。その後、各サンプルを、例３に示した条件と同じ
LC/MRM-MS条件を用いて検査した。
【００４６】
〔結果〕
【表５】
2014197011.tif 000009
１０種のバイオマーカはすべて、発現が異なっていた。この血清サンプル群においては
、１０種のバイオマーカのうちの７つは、大腸癌の一つ又は複数のステージについて、ｐ
値0.05以下の範囲で癌グループと正常グループとで異なる発現を示すことが確認された。
【００４７】
〔統計的分析〕
S-plus統計処理ソフトウェアを用いて、探索的データ解析、多変量解析、及び判別分析を
行った。図５は、アミロイドＡタンパク質（SAA2）、ORM1、プラズマ・セリーン・プロテ
アーゼ阻害剤（SERPINA3）、及びＣ９補体成分の血清値を、癌の場合と正常な場合とにつ
いて比較するボックスプロット（箱ひげ図）を示す図である。図５では、ｘ軸はスペクト
ルカウントを示し、ｙ軸はサンプルのカテゴリ（癌及び正常）を示している。図６は、SE
RPINA3、ORM1、SAA2、及びC9についての行列散布図である。ｘ軸及びｙ軸に沿って付され
たラベルは、スペクトルカウントを示している。丸は対照サンプル群を示し、三角は癌サ
ンプル群を示している。癌サンプルと対照サンプルとの間には、両者を区分する空間が認
められる。これは、癌状態と正常状態との間の差異が、これらの変数（即ち、バイオマー
カ）の組み合わせに関連していることを示唆している。
【００４８】
病的状態と正常状態とを分類するクラシファイヤ（classifier、分類手段）としてC9、
ORM1、SAA2、及びSERPINA3の４つのマーカを使い、これら複数のバイオマーカの異なる組
み合わせについて、多変量解析と判別解析を行った。１７個の癌サンプルのうちの１６個
のサンプルは、癌を持つものとして正しく分類され、１５個の正常サンプルのうちの１５
個のサンプルは正常なものとして正しく分類された。４つのマーカを用いて解析を行った
ときの、S-plus統計処理ソフトウェアの出力であるプラグイン分類表（plug-inclassifi
cation table）を表６に示す。
【００４９】
【表６】
2014197011.tif 000010
【００５０】
判別解析では、病的状態と正常状態とを分類するクラシファイヤとしてC9、ORM1、SAA2
、SERPINA3、PZP、PRG4、及びPROZの７つのマーカを用いた。１７個の癌サンプルのうち
の１６個のサンプルは、癌を持つものとして正しく分類され、１５個の正常サンプルのう
ちの１５個のサンプルは正常なものとして正しく分類された。７つのマーカを用いて解析
を行ったときの、S-plus統計処理ソフトウェアの出力であるプラグイン分類表（plug-in
classificationtable）を表７に示す。
【００５１】
【表７】
2014197011.tif 000011
【００５２】
病的状態と正常状態とを分類するクラシファイヤとしてC9、ORM1、SAA2、SERPINA3、PZ
P、PRG4、PROZ、及びGSNの８つのマーカを用い、異分散共変量構成（heteroscedasticco
variance structure）での判別解析を行った。１７個の癌サンプルのうちの１７個のサン
プルが、癌を持つものとして正しく分類され、１５個の正常サンプルのうちの１５個のサ
ンプルが正常なものとして正しく分類された。S-plus統計処理ソフトウェアの出力である
プラグイン分類表（plug-inclassification table）を表８に示す。
【００５３】
【表８】
2014197011.tif 000012
【００５４】
複数のバイオマーカを使用すると、検査の適中率（predictive value）が増加し、診断、
患者の層別化、及び患者のモニタリングといった臨床用途での有用性が高まる。
【００５５】
５．例５：血漿サンプルセットにおける１０種のバイオマーカの有効性検証
10多重相対的タンパク質MRM-MS分析を、血漿サンプルについてテストした。サンプルは
全て治療前及び手術前に収集したものである。大腸癌を持つ５個の血漿サンプルと１個の
正常なプール血漿サンプルとを、正常な血清サンプルと大腸癌を持つ血清サンプルと共に
検査した。大腸癌を持つ上記５個の血漿サンプルは、１個のステージIの癌サンプルと、
２個のステージIIの癌サンプルと、２個のステージIIIの癌サンプルと、で構成されてい
る。各サンプルを、例３に示したのと同じ手順により、LC/MRM-MS用に前処理を行って処
理した。
【００５６】
〔LC/MRM-MS〕
各サンプルに内部標準物質を加えた。その後、例３に示した条件と同じLC/MRM-MS条件
を用いて、各サンプルを検査した。
【００５７】
〔結果〕
PROG4を除く全てのバイオマーカが検出された。この血漿サンプル群においては、PZP_p
ep2 (SEQ ID NO:17) を除き、９種のバイオマーカの全てのトランジション・ペプチド（
transitionpeptide）が、癌サンプル群と正常サンプル群とで異なる発現を示すことが確
認された。９種のバイオマーカについての、各トランジション・ペプチドの変化の程度及
びｐ値を、表９にリストした。９種のバイオマーカのトランジション・ペプチドは、C2_p
epl(SEQ ID NO:18)、SAA2 (SEQ ID NO: 22)、及びPROZ_pepl(SEQ ID NO 20)を除き、ｐ
値が全て0.05未満であった。図７は、血漿サンプルと血清サンプルの階層的クラスタ分析
を示す図である。図７において、C-plasmaと書かれているのは、大腸癌を持つ血漿サンプ
ルである。
【００５８】
【表９】
2014197011.tif 000013
2014197011.tif 000014
【００５９】
６．例６：４８個の血清サンプル（第２回目の数量拡大サンプル）を用いた、１０種のバ
イオマーカについての有効性検証
健康な人から採取したサンプルと癌患者から採取したサンプルとを含む４８個の血清サ
ンプルについての、１０種のタンパク質バイオマーカの相対量データを取得することによ
り、結腸癌に関するこれら１０種のバイオマーカの相対的な発現レベルを更に確認して、
有効性を検証した。この４８個の血清サンプルは、例４で使用した３３個の血清サンプル
と同じ機関から収集したものである。４８個のサンプルのうち、２４個は結腸鏡検査で陰
性を確認した健康な人から採取したサンプルであり、残りの２４個は種々のステージにあ
る大腸癌患者から採取したサンプルである。この２４個の大腸癌サンプルには、ステージ
Iの患者からのサンプル１個と、ステージIIの患者からのサンプル１２個と、ステージIII
の患者からのサンプル６個と、ステージIVの患者からのサンプル５個が含まれている。
【００６０】
〔サンプル前処理段階〕
サンプルの処理の順番はランダムとし、同じグループから採取したサンプルが連続して
処理されないようにした。各サンプルにつき、３回の重複処理を行った（同じサンプルに
ついて、質量分析を３回行った）。サンプルの準備は次のように行った：（１）ディプリ
ーション、（２）例３と同様の溶液消化。ただし、サンプルは９６個のウェル（well、窪
み）を持つプレートに収容し、トリプシン存在下で一晩消化した。
【００６１】
〔LC/MRM-MS〕
各サンプルに内部標準物質を加えた。その後、各サンプルを、例３に示した条件と同じ
LC/MRM-MS条件を用いて検査した。図８は、C9タンパク質の３つのトランジション・ペプ
チドについてのMRM-MSC9傾向線を示す図である。
【００６２】
〔結果〕
これらのサンプルからは、１０種のタンパク質のうちの８種が検出された。PRG4とSAA2
は検出されなかった。これらのタンパク質のうち、C9、FN1、GSN、及びSERPINA3の４種（
１０種のペプチド）については、健康なグループと結腸癌を持つグループとを比較した場
合のｐ値は0.05未満であった。表１０は、ステージ（進行段階）の異なる各癌グループに
ついてのｐ値（ｔ検定）を示している（ステージII、ステージIII、及びステージIVの癌
グループを健康グループと比較した結果である）。ステージIの癌サンプルについては、
数量が１個であったのでｐ値は示されていない。
【００６３】
【表１０】
2014197011.tif 000015
【表１１】
2014197011.tif 000016
2014197011.tif 000017
【００６４】
〔統計解析〕
表９に示すペプチドのうち、C2_pepl(SEQ ID NO 18)、PROZ_pepl(SEQ ID NO 20) 及びP
ZP_pep2(SEQ IDNO 17)を除く１７種のペプチドを使用して統計解析を行った。ランダム
・フォレスト（RandomForest）及びブースティング（Boosting）という２つの分類法を
用いて受信者動作特性（Receiver operating Characteristic、ROC）曲線を作成し、結腸
癌患者と対照被検体とを識別する際の、バイオマーカの診断精度を評価した。この分析は
、以下のように行った：（１）４８個の血清サンプルを、３２個のサンプルから成るトレ
ーニングセットと、１６個のサンプルから成るテストセットとに、ランダムに分割する；
（２）分割後に、トレーニングセットのデータを、ランダム・フォレスト・モデルとブー
スティング・モデルに適合させる。このテストデータセットについて上記モデルを評価し
、変数重要度（variableimportance）とＲＯＣ曲線下面積（area under ROC curves）と
を記録する；（３）上記のランダムなサンプル分割を１００回行って、ステップ（１）及
び（２）を１００回繰り返す。１００回のランダム分割について、得られた結果を平均化
した。図９は、ランダム・フォレスト・モデルを用いた場合の、４８個の血清サンプルセ
ットについての受信者操作特性（ROC）曲線を示す図である。曲線下面積（area under cu
rve、AUC）は0.868、標準偏差は8.7%である。図１０は、ブースティング法を用いた場合
の、４８個の血清サンプルセットについてのROC曲線を示す図である。曲線下面積（AUC）
は0.901、標準偏差は5.4%である。両手法による分析結果では、感度（sensitivity）は80
％、特定性（specificity）は80％となった。
【００６５】
図１１は、ランダム・フォレスト・モデルにより作成された、３３個の血清サンプルセ
ットについてのROC曲線を示す図である。さらに、４８個のサンプルセットをトレーニン
グ・セットとして用いて、ランダム・フォレスト・モデルに基づく統計解析を行い、例４
で使用した３３個の血清モデルの検査を行った。図１１に示すROC曲線が得られ、ALUは0.
891であった。このROC曲線に基くと、特定性は90%、感度は85%となる。３３個の血清サン
プルセット、及び、例４で用いた１３個の血清サンプルセットについても、ランダム・フ
ォレスト法を用いた統計解析を行った。図１２は、１３個の血清サンプルセットについて
の、ランダム・フォレスト・モデルにより作成されたROC曲線を示す図である。図１２に
示すROC曲線は、33個の血清サンプルをトレーニング・セットとして用いて13個の血清サ
ンプルを検査して得られたものである。ALUは0.953であり、この値は、感度が約83％、特
定性が約95%であることを示している。
【００６６】
７．例７：絶対的定量MRM-MS分析法の開発
安定アイソトープ希釈質量分析（stable isotope dilution mass spectrometry）を用
いて、絶対的定量MRM-MS分析法を更に開発した。この分析法では、サンプル消化時に目標
タンパク質をトリプシン消化（trypsin digestion）することにより得られる“特徴”ペ
プチドを選択して、タンパク質の定量化を行う。これらの特徴ペプチドは、固有の配列を
持ち（即ち、ゲノム内の他のタンパク質の中には存在しない）、そのタンパク質自身の、
定量的、化学量論的な代理物として用いられる。この特徴ペプチドを合成し、安定同位体
で標識して内部標準物として用いれば、標識された体外由来の特徴ペプチドからの信号と
体内由来の標識されていない特徴ペプチドからの信号とを比較することにより、目標とす
るタンパク質の濃度を測定することができる。定量化に用いるペプチド標準物の性能を最
適化すべく、表１に示す各タンパク質について、表３にリストしたトランジション・ペプ
チド以外のペプチドを特徴ペプチドの選択肢とし、これらのペプチドについて評価を行っ
た。
【００６７】
〔特徴ペプチドの選択と検出〕
各タンパク質についての特徴ペプチドの候補群を、そのペプチドが血清スペクトル・ラ
イブラリに含まれているか否かに基づいて作成した。この血清スペクトル・ライブラリは
、例１に示した発見実験の際に観測された全てのペプチドについての照合データであり、
各ペプチドのサイズや、アミノ酸組成などの物理データが含まれている。
【００６８】
６つの対照サンプルと６つの病変サンプルを用いて、対照プールと病変プールの２つの
プールを作成した。特徴ペプチドの全ての候補を含む各タンパク質について、両サンプル
群の分析を行った。Skylineプログラムを用いて、マスクロマトグラムを視覚的に調査し
た。次に示す一つ又は複数の基準に適合するものは特徴ペプチドの候補から除外した：（
１）どちらのサンプル群においてもピークを示さないもの；（２）ピークは検出されたが
、生成イオン比（production ratio）が両サンプル群間で同様でないもの；（３）干渉
によるものと考えられる複数のピークが検出されたもの。対照プールからの３個のサンプ
ルと病変プールからの３個のサンプルを３回に分けて準備し（varA、varB、varC）、分散
検定も行った。次に、これら３個のサンプルのそれぞれについて、分析を３回行った。こ
れらのサンプルには、以下のような処理を行っている：（１）ディプリーション、（２）
例３と同様の溶液消化（但し、血清サンプルの量は15μlではなく10μlとした）。次に、
例３と同様のLC/MRM-MS条件を用いて、サンプルを検査した。解析的分散（analyticalva
riance）と技術的分散（technicalvariance）が20%より大きいペプチドを、候補から除
外した。
【００６９】
〔多重分析法の検証〕
選択したペプチドを用いて、多重分析法を構築した。選択した特徴ペプチドを用いるこ
の多重分析法を更に評価するため、分散検定とパイロット試験を行った。表１２は、多重
分析用に選択しパイロット試験に用いたペプチドのリストである。
【００７０】
【表１２】
2014197011.tif 000018
2014197011.tif 000019
【００７１】
〔分散検定〕
対照プールからの３個のサンプルと病変プールからの３個のサンプルとで構成される貯
蔵サンプル（pooledsample）を３回に分けて前処理し、varA、varB、varCの３つのサン
プル群を作成した。各サンプル群について３回の分析を行った。これらの３回の分析は、
それぞれ異なる日に行った。サンプルは、以下のように処理した：（１）ディプリーショ
ン、（２）例３と同様の溶液消化（但し、血清サンプルの量は15μlではなく10μlとした
）。各サンプルに、内部標準物質を加えた。次に、例３と同様のLC/MRM-MS条件を用いて
サンプルを検査した。
【００７２】
〔パイロット試験〕
正常な血清サンプル６個と大腸癌を持つ血清サンプル６個（このうち、２個がステージ
II、３個がステージIII、１個がステージIVである）から成る１２個の血清サンプルにつ
いて、３回の試験を行った。表１３は、多重分析法で検査された１３種のタンパク質につ
いての疾病対対照比率（disease-to-control ratio）とｐ値である。表１４は、多重分析
法を用いて１３種のタンパク質をペプチドレベルで検査したときの、選択されたペプチド
についての病変対正常比率とｐ値である。
【００７３】
【表１３】
2014197011.tif 000020
【００７４】
【表１４】
2014197011.tif 000021
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2014197011.tif 000024
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【００７５】
１３種のタンパク質のパネルのうち、ORM1、GSN、C9、FN1、SERPINA3、C2、PRG4、SAA2
、及びCFHR2の９種のタンパク質は、一つ又は複数のペプチドにおいてｐ値が0.05未満で
ある。表１２に示すペプチドからSEQ ID NO 23、SEQ ID NO 5、SEQ ID NO 25、SEQ ID NO
28、SEQ ID NO31、SEQID NO 18、SEQ ID NO 34、SEQ ID NO 44、SEQ ID NO 48、及びSEQ
ID NO 53を除いた４６種のペプチドを、特徴ペプチドとして選択した。４６種の軽いペ
プチドと、重同位体で標識された４６種のペプチドとを含む９２種のペプチドは、サーモ
・フィッシャー・サイエンティフィック（Thermo-Fisher Scientific）社から入手した。
この重同位体は、C末端リシン（C-terminuslysine）又はアルギニンに標識されている。
【図１】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図７】
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【外国語明細書】
2014197011000001.pdf