(57)【要約】  循環性の血清ベースのcfDNA配列を同定するためのバイオマーカー及び方法。cfDNA配列(PDcRA)を使用して、パーキンソン病(PD)を患う患者と、非PD患者を識別することができる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒト患者におけるパーキンソン病の決定における使用のための組成物であって、前記決定が、
試料を、前記ヒト患者から得る工程と、
前記試料内の配列番号1〜配列番号105からなる群内で少なくとも1個の完全長cfDNA配列の差次的レベルを決定する工程と
を含む、組成物。
【請求項２】
前記試料内の配列番号1〜配列番号105からなる群内の少なくとも3個の完全長cfDNA配列の差次的レベルが決定される、請求項1に記載の使用のための組成物。
【請求項３】
前記試料内の配列番号1、配列番号2、配列番号3、配列番号4、配列番号5、配列番号6、配列番号7、配列番号8、配列番号9、配列番号10、配列番号11、配列番号12、配列番号13、配列番号14、配列番号15、配列番号16、配列番号17、配列番号18、配列番号19、配列番号20、配列番号21、配列番号22、配列番号23、配列番号24、配列番号25、配列番号26、配列番号27、配列番号28、配列番号29、配列番号30、配列番号31、配列番号32、配列番号33、配列番号34、配列番号35、配列番号36、配列番号37、配列番号38、配列番号39、配列番号40、配列番号41、配列番号42、配列番号43、配列番号44、配列番号45、配列番号46、配列番号47、配列番号48、配列番号49、配列番号50、配列番号51、配列番号52、配列番号53、配列番号54、配列番号55、配列番号56、配列番号57、配列番号58、配列番号59、配列番号60、配列番号61、配列番号62、配列番号63、配列番号64、配列番号65、配列番号66、配列番号67、配列番号68、配列番号69、配列番号70、配列番号71、配列番号72、配列番号73、配列番号74、配列番号75、配列番号76、配列番号77、配列番号78、配列番号79、配列番号80、配列番号81、配列番号82、配列番号83、配列番号84、配列番号85、配列番号86、配列番号87、配列番号88、配列番号89、配列番号90、配列番号91、配列番号92、配列番号93、配列番号94、配列番号95、配列番号96、配列番号97、配列番号98、配列番号99、配列番号100、配列番号101、配列番号102、配列番号103、配列番号104及び配列番号105からなる群から選択される少なくとも2個の完全長cfDNA配列の差次的レベルが決定される、請求項1に記載の使用のための組成物。
【請求項４】
前記試料内の配列番号1、配列番号2、配列番号3、配列番号4、配列番号5、配列番号6、配列番号7、配列番号8、配列番号9、配列番号10、配列番号11、配列番号12、配列番号13、配列番号14、配列番号15、配列番号16、配列番号17、配列番号18、配列番号19、配列番号20、配列番号21、配列番号22、配列番号23、配列番号24、配列番号46、配列番号47、配列番号52、配列番号53、配列番号54、配列番号55、配列番号56、配列番号57、配列番号58、配列番号59、配列番号60、配列番号61、配列番号62、配列番号63、配列番号64、配列番号65、配列番号66、配列番号67、配列番号68、配列番号69、配列番号70、配列番号71、配列番号72、配列番号73、配列番号74、配列番号75、配列番号76、配列番号77、配列番号78、配列番号79、配列番号80、配列番号81、配列番号82、配列番号83、配列番号84、配列番号85、配列番号86、配列番号88、配列番号89、及び配列番号93からなる群から選択される少なくとも2個の完全長cfDNA配列の差次的レベルが決定される、請求項1に記載の使用のための組成物。
【請求項５】
前記試料内の配列番号25、配列番号26、配列番号27、配列番号28、配列番号29、配列番号30、配列番号31、配列番号32、配列番号33、配列番号34、配列番号35、配列番号36、配列番号37、配列番号38、配列番号39、配列番号40、配列番号41、配列番号42、配列番号43、配列番号44、配列番号45、配列番号48、配列番号49、配列番号50、配列番号51、配列番号87、配列番号90、配列番号91、配列番号92、配列番号94、配列番号95、配列番号96、配列番号97、配列番号98、配列番号99、配列番号100、配列番号101、配列番号102、配列番号103、配列番号104及び配列番号105からなる群から選択される少なくとも2個の完全長cfDNA配列の差次的レベルが決定される、請求項1に記載の使用のための組成物。
【請求項６】
前記試料が、血清、血漿又は全血である、請求項1に記載の使用のための組成物。
【請求項７】
前記cfDNA配列の差次的レベルが、前記試料においてダイレクトqRT-PCRを使用して決定される、請求項6に記載の使用のための組成物。
【請求項８】
前記cfDNA配列の差次的レベルが、qRT-PCRを使用して決定される、請求項1に記載の使用のための組成物。
【請求項９】
前記cfDNA配列の差次的レベルが、標識されたアンチセンスヌクレオチド配列を使用して決定される、請求項1に記載の使用のための組成物。
【請求項１０】
前記cfDNA配列の差次的レベルが、マイクロアレイプロファイリングを使用して決定される、請求項1に記載の使用のための組成物。
【請求項１１】
前記cfDNA配列の差次的レベルが、ハイスループットNGSシーケンシングを使用して決定される、請求項1に記載の使用のための組成物。
【請求項１２】
前記cfDNA配列の差次的レベルが、標識された抗体を使用して決定される、請求項1に記載の使用のための組成物。
【請求項１３】
前記標識された抗体が、モノクローナルである、請求項12に記載の使用のための組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の背景
1. 発明の分野
本発明は、被験体に関して、疾患を診断して、臨床医が治療選択を決定するのを支援するためのパーキンソン病における診断用バイオマーカーとしての血清中の循環性無細胞DNAの同定及び有用性に関する。
【背景技術】
【０００２】
2. 背景技術の簡単な説明
2番目に多い神経変性疾患であるパーキンソン病(PD)は、ドーパミン作動性ニューロンの崩壊を特徴とする運動障害である。未知の病因及び臨床バイオマーカーの欠如に起因して、現行の治療は、症状緩和に関するもののみである。他の薬物の組合せに加えて、L-ドーパ治療は、運動症状を軽減するが、神経細胞死のプロセスを逆行又は停止させることはできない。PDの診断に関して、いかなる客観的な試験も、いかなる確立された生化学的バイオマーカーも存在しない。更に、この疾患の不均質性、サブタイプ及び進行により、特定の治療候補を開発することが、更に複雑となっている。したがって、初期段階で疾患を診断して、治療剤の有効性を高めて、また患者にとって有益でありうる新たな治療法を用いることが必要不可欠である。
【０００３】
無細胞DNA(cfDNA)はまず、1948年にMandel及びMetaisによって、血漿中で検出された(1)。診断目的のツールとしてのcfDNAの適用には数年かかった。cfDNAの初期のほぼ間違いなく最も首尾よい適用は、性決定から、様々な遺伝的に関係がある発達障害及び他の疾患の検出に及ぶ胎児DNAベースの出生前検査におけるものであった(2)。これはまた、血中に見られるcfDNAが、罹患細胞並びに健常細胞のキメラ起源を有するという事実も指摘している。cfDNAは、高度に断片化され、二重鎖DNAは、大部分が150bp長であり、血中に自由に循環していることがわかっている。cfDNAのほとんどの断片が、核DNAの主要構成要素であるヌクレオソーム単位の長さに相当する。これにより、血中のcfDNAの主な供給源として細胞死が示唆される。cfDNAのこの特性は、特に細胞死又はアポトーシスと関連付けられる疾患における診断用バイオマーカーとしてのその適用の鍵となる。患者試料中のcfDNA量は異なる可能性があり、その機能は、初期の発見から70年後も依然として非常にとらえにくいままである。血漿試料においては、試料収集、cfDNA収量に影響を及ぼしうる血液細胞の溶解等の要因が存在するため、血清は、バイオマーカー発見にとって代替的な供給源となりうる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Singleton等、Dictionary of Microbiology and Molecular Biology (第2版、1994年)
【非特許文献２】The Cambridge Dictionary of Science and Technology (Walker編、1988年)
【非特許文献３】The Glossary of Genetics、第5版、R. Rieger等(編)、Springer Verlag (1991年)
【非特許文献４】Hale & Marham、The Harper Collins Dictionary of Biology (1991年)
【非特許文献５】Scatchard、Ann. NY Acad. Sci. 51: 660〜72頁、1949年
【非特許文献６】Winter及びHarris, Immunol. Today 14:243〜246頁(1993年)
【非特許文献７】Ward等、Nature 341:544〜546頁(1989年)
【非特許文献８】Hilyard等、Protein Engineering: A practical approach (IRL Press 1992年)
【非特許文献９】Borrabeck、Antibody Engineering、第二版(Oxford University Press 1995年)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、パーキンソン病を患う患者に関する血清cfDNA配列を同定することである。
【０００６】
本発明の別の目的は、パーキンソン病を患う患者を決定する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
これらの目的及び他の目的は、本発明によって達成され、本発明は、単独で、対で、又は組み合わせて使用されうる循環性cfDNAバイオマーカーを提供して、パーキンソン病を患う患者を決定する。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
別記しない限り、本明細書中で使用する技術用語及び科学用語は全て、本発明が属する技術分野の当業者によって一般に理解される意味を有する。下記の参照文献は、本発明で使用する用語の多くの一般的定義を当業者に提供する: Singleton等、Dictionary of Microbiology and Molecular Biology (第2版、1994年); The Cambridge Dictionary of Science and Technology (Walker編、1988年); The Glossary of Genetics、第5版、R. Rieger等(編)、Springer Verlag (1991年); Hale & Marham、The Harper Collins Dictionary of Biology (1991年)。本明細書中で使用する場合、下記の用語は、別記しない限り、それらに帰する意味を有する。
【０００９】
方法
血清試料の取り扱い及び分類
患者及び対照は全て、PDの発生率、神経生物学及び予後を調査する進行中の前向き集団ベースの縦断コホート研究であるNorwegian ParkWestプロジェクトに参加した。Norwegian ParkWest研究は、ノルウェイ西部及び南部出身の偶発的なパーキンソン病(PD)を有する前向き縦断多施設コホート研究である。2004年11月1日から2006年8月31日に、研究エリア内のパーキンソン病の新たな症例全てを採用してきた。研究を開始して以来、これらの患者の265名のうち212名(80%)及び彼等の年齢/性別適合対照群を追跡した。このプロジェクトに関する更なる情報は、http://www.parkvest.noに見出すことができる。
【００１０】
PDを有する患者の任意抽出の集団代表的なコホートを確立するために、考えうる全ての試みを行った。患者が、臨床研究登録時に血清を提供し、最新の追跡調査でアメリカ国立神経疾患・脳卒中研究所(http://www.ninds.nih.gov/disorders/parkinsons_disease/parkinsons_disease.htm)及びUKブレインバンク(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/projects/gap/cgi-bin/GetPdf.cgi?id=phd000042)のPDに関する診断基準を満たした場合に、それらの患者を含めた。臨床研究登録時に続発性パーキンソン症候群を有する患者は、この研究から除外した。対照被験体は、友人、配偶者、及び高齢者向けの公共団体を含む複数の供給源から採用し、対照被験体が、血清を提供した場合に、それらの対照被験体をこの研究に含めた。患者及び対照は全て、白色人種であった。
【００１１】
PDに関する考えうるバイオマーカーのこの研究では、本発明者等は、無作為に選択した6名の患者及び3名の対照由来の血清を利用した。
【００１２】
臨床検査と同日に、血清試料を収集し、続いて、ニューヨークの施設に輸送するまで、ドライアイス上でセ氏-70度にて冷凍保存した。
【実施例１】
【００１３】
NGSによるヒトcfDNAの差次的レベルの解析
血清試料からのcfDNAの単離及びQC
氷上で融解した後、9個(対照3個、PD試料6個)の血清試料を、3000xgで5分間、遠沈させて、細胞片を除去した。上清を使用して、E-Z核酸(E.Z.N.A(登録商標))循環性DNA単離キット(Omega Bio-tek社、GA)を用いてcfDNAの単離を実施した。DNA単離前に、試料を0.1pg/μlのスパイクイン対照DNA(L34、トウモロコシ)でスパイクした。製造業者のプロトコールに従って、RNA単離の残りの部分を実施した。単離されたcfDNAを、Qubit 4蛍光光度計(Thermo Scientific社、MA)で定量化して、Aluアッセイ及び高感度バイオアナライザーDNAアッセイ(Agilent社、CA)によって、cfDNAの量を評価した。次いで、cfDNAをライブラリー調製に使用した。
【００１４】
ライブラリー調製、QC及びシーケンシング
9名の患者の血清試料由来の単離cfDNA(15ng)を、製造業者のプロトコールに従って、Accel-NGS(登録商標)2S Plus DNAライブラリーキット(Swift Biosciences社、MI)を用いてシーケンシングライブラリー調製に付した。調製したライブラリーを、Qubit 4蛍光光度計(Thermo Scientific社、MA)、KAPAライブラリー定量化キット(KAPA Biosystems社、MA)及びAgilent 4200 TapeStationシステム(Agilent社、CA)を用いて、品質検査及び定量化した。試料全てに関して、スパイクイン対照を、一貫したレベルで回収した。HiSeq 4000 Paired-End 100又はPE150 Cycleレーン(Illumina社、CA)を用いて、NYU School of Medicine's Genome Technology Center (https://med.nyu.edu/research/scientific-cores-shared-resources/genome-technology-center)にて、cfDNAライブラリーをシーケンシングした。シーケンシング実行から得られたfastq.gzファイルを、解析のためにPartek Flow(Partek社、MO)に取り込んだ。
【００１５】
NGSデータ解析
ペアエンドシーケンシングデータを、データ解析のためにPartek Flowに取り込んだ。品質管理解析により、平均深度83,311,383で、47,627,391〜100,811,153のリード深度範囲が示された。また、データを検査して、平均塩基スコア品質、欠損している塩基のパーセント、及びGC含有量に関して適切な配列品質を保証した。ヒトゲノムアセンブリのhg19バージョンに対するシーケンシングリードのアラインメントを、BWAアライナーバージョン0.7.15においてMEMアルゴリズムのデフォルトパラメーターを用いて実施した(3、4)。アラインメント後の品質管理により、平均アラインメント割合98.74%(最小値:98.36%、最大値:99.22%)が示され、特有の位置への配列マッピングで主に構成された(平均値:94.65%、最小値:93.00%、最大値:95.94%)。ゲノムのカバレッジは、88.02%〜92.08%(平均値:91.15%)の範囲であり、平均カバレッジ深度は、8.60(最小値:5.08、最大値:10.26)であった。続いて、アラインメントしたリードをフィルタリングして、データ組における二重リードを除去した。各試料に関して独立して、Control-FREECバージョン11.0を利用して、デフォルトパラメーター及びウィンドウ5kbを用いて、DNAコピー数解析を実施した(5)。コピー数不均衡の領域の得られたセグメント比を、Partek Genomics Suiteバージョン6.6に取り込んで、データをフィルタリングして、対照試料中に見られる増加(gain)及び減少(loss)の同定領域を除外した。次いで、増加及び減少の反復性領域を同定して、全ての事例に対して保存される領域及び中等度群又は重度群のいずれかに特有の領域を決定した。続いて、コピー数不均衡のこれらの領域を、RefSeqを利用してそれらの近接に関して遺伝子含有量にアノテートした。
【００１６】
差次的に発現されたヒトcfDNA配列
The Norwegian ParkWest研究由来のパーキンソン病患者の血清試料中の差次的に発現されたヒトcfDNA配列を、NGSを用いて決定した。以下のTable 1(表1)は、[0016]で説明した方法によって得られるPD患者の血清試料中の統計学的に有意な差次的レベルを有するcfDNAを示す。データ解析に使用した同定染色体は、https://www.ncbi.nlm.nih.gov/assembly/GCF_000001405.13/に見られるヒトゲノム配列(hg19 - Genome Reference Consortium Human Build 37 (GRCh37))から当業者に既知である。
【００１７】
【表１Ａ】
2021514663.tif 000002
【００１８】
【表１Ｂ】
2021514663.tif 000003
【００１９】
【表１Ｃ】
2021514663.tif 000004
【実施例２】
【００２０】
患者由来の血清中の多くのcfDNA配列の組合せのレベルの測定は、潜在的なPD患者と、健常な個体とを明瞭に識別する際に精度を支援又は改善することができる。血清試料は、PDの疑いがある患者から採血した血液から得られる。血清は、総cfDNAの単離及び濃縮に使用される。次に、このRNAを、NGS又はqPCRを用いて試験して、実施例1で言及する105個のcfDNA配列のいずれか2個又はそれ以上のレベルを測定する。105個のcfDNA配列の任意の2個又はそれ以上の検出可能なレベルにより、患者がPDを有することが確認される。必要に応じて、血漿、静脈血若しくは動脈血、又は腰椎穿刺によって抜いたCSF試料を含む他の試料液を利用してもよい。かかる血漿、血液又はCSF試料は、上記の通りに加工処理される。組み合わせた2個より多いcfDNA配列又は試験マトリックスにおいて使用される組合せ組の測定は、望ましいことに、PD診断の精度を高めうることが理解されよう。同様に、当業者は、同定cfDNA配列のいずれか内のより短いDNA配列が、望ましいことに、cfDNA配列全体に代わって利用されうることが更に理解されよう。これらのより短いDNA配列は、好ましくは、それらが見出される配列番号に特有であり、約1000bp、900bp、800bp、700bp、600bp、500bp、400bp、300bp、200bp、100bp、50bp又は25bpほどの長さを有しうる。
【実施例３】
【００２１】
cfDNA配列番号1〜配列番号105の中の選択cfDNA配列番号に対してアンチセンスである標識ヌクレオチド配列を含有するマイクロアレイトレイを提供する。標識アンチセンスヌクレオチド配列は、選択cfDNA配列番号を用いて見出されるより短いDNA配列に対してアンチセンスであってもよく、これらのより短いDNA配列は、好ましくは、それらを包含するcfDNA配列に特有である。或いは、マイクロアレイトレイは、cfDNA配列番号1〜配列番号105の中の選択cfDNA配列番号を特異的に結合する標識抗体を含有しうる。標識抗体は、選択cfDNA配列番号を用いて見出されるより短いDNA配列を特異的に結合してもよく、これらのより短いDNA配列は、好ましくは、それらを包含するcfDNA配列に特有である。「抗体」という用語は、ポリクローナル抗体及びモノクローナル抗体の両方を包含する。「特異的に(又は選択的に)結合する」という語句は、生理学的条件下でのバックグラウンドの少なくとも2倍、より典型的には、バックグラウンド分子集合の10倍より多く〜100倍である、2個の分子間の結合反応を指す。特異的な結合は、不均一集団cfDNAにおけるDNA又はcfDNAの存在を決定する。したがって、指定のイムノアッセイ条件下で、特定抗体は、特定のDNA配列に結合し、それにより、その存在並びにそれを包含するcfDNAの存在を同定する。特異的な結合抗体は、少なくとも約105M-1、106M-1又はそれより多い、好ましくは107M-1又はそれより多い、より好ましくは108M-1又はそれより多い、最も好ましくは109M-1又はそれより多い特異的な結合活性(Ka)を有することを特徴としうる。抗体の結合親和性は、当業者によって、例えば、Scatchard解析(Scatchard、Ann. NY Acad. Sci. 51: 660〜72頁、1949年)によって容易に決定することができる。抗体を作製する方法は、当業者に周知である(Winter及びHarris, Immunol. Today 14:243〜246頁(1993年); Ward等、Nature 341:544〜546頁(1989年); Harlow及びLane、上述、1988年; Hilyard等、Protein Engineering: A practical approach (IRL Press 1992年); Borrabeck、Antibody Engineering、第二版(Oxford University Press 1995年)、これらはそれぞれ、本明細書に援用される)。
【実施例４】
【００２２】
多くの神経変性疾患は、それが症状並びに病理学的マーカーに関しては、互いに密接に関連している。1個の神経変性疾患に関する循環性診断マーカーは、他の疾患の診断に有用でありうる。レビー小体型認知症(DLB)、筋委縮性側索硬化症(ALS)、アルツハイマー病(AD)、多系統萎縮症(MSA)、大脳皮質基底核変性症(CBD)、進行性核上麻痺(PSP)等の他の神経変性疾患を診断する方法もまた、上述する候補の類似したcfDNA配列測定を用いて開発することができる。疾患特異的なキットは、[0017]〜[0019]及び[0020]に列挙したDNA又はcfDNA配列の様々な組合せを用いて、[0021]で言及するものと同様に開発することができる。
【実施例５】
【００２３】
対照試料と比較した場合のPD患者試料におけるDNA配列又はcfDNA配列の1個又はそれ以上の組合せの存在又は非存在を使用して、[0021]で言及するような疾患特異的なキットを開発することができる。
【実施例６】
【００２４】
分子のサイズに応じて血液脳関門を通過しうるcfDNA配列の機能は、十分理解されていないが、PD病因を理解して、治療法に関してそれらを標的化するように、標的化することができる。
【実施例７】
【００２５】
[0017]〜[0019]及び[0020]で言及するcfDNA配列に由来する小核酸分子は、完全医療又は部分医療を達成するように、PD脳中の遺伝子を特異的に標的化することによって、治療的に介入するよう設計される。
【配列表】
2021514663000001.app
【国際調査報告】
2021514663.tif 000005
2021514663.tif 000006
2021514663.tif 000007