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WO2011002029A1 - 癌細胞の存否を判定する方法および癌患者の予後を判定する方法 - Google Patents

癌細胞の存否を判定する方法および癌患者の予後を判定する方法 Download PDF

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WO2011002029A1
WO2011002029A1 PCT/JP2010/061164 JP2010061164W WO2011002029A1 WO 2011002029 A1 WO2011002029 A1 WO 2011002029A1 JP 2010061164 W JP2010061164 W JP 2010061164W WO 2011002029 A1 WO2011002029 A1 WO 2011002029A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
dna
methylation
sample
methylated
gene
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2010/061164
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English (en)
French (fr)
Inventor
金田 篤志
浩一 八木
油谷 浩幸
綾子 酒井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sysmex Corp
University of Tokyo NUC
Original Assignee
Sysmex Corp
University of Tokyo NUC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sysmex Corp, University of Tokyo NUC filed Critical Sysmex Corp
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Publication of WO2011002029A1 publication Critical patent/WO2011002029A1/ja
Priority to US13/341,805 priority patent/US9075063B2/en
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Ceased legal-status Critical Current

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    • G01N33/57535
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12QMEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/68Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
    • C12Q1/6876Nucleic acid products used in the analysis of nucleic acids, e.g. primers or probes
    • C12Q1/6883Nucleic acid products used in the analysis of nucleic acids, e.g. primers or probes for diseases caused by alterations of genetic material
    • C12Q1/6886Nucleic acid products used in the analysis of nucleic acids, e.g. primers or probes for diseases caused by alterations of genetic material for cancer
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12QMEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q2600/00Oligonucleotides characterized by their use
    • C12Q2600/154Methylation markers
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2800/00Detection or diagnosis of diseases
    • G01N2800/52Predicting or monitoring the response to treatment, e.g. for selection of therapy based on assay results in personalised medicine; Prognosis
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2800/00Detection or diagnosis of diseases
    • G01N2800/56Staging of a disease; Further complications associated with the disease

Definitions

  • the present invention relates to a method for determining the presence or absence of cancer cells in a biological sample, a method for determining the prognosis of cancer patients, particularly colon cancer patients, and a marker gene used in these methods.
  • the 5th position of C may be subjected to methylation modification among the bases constituting the DNA.
  • This DNA methylation in higher eukaryotes functions as a mechanism for suppressing the expression of genetic information. For example, if a region containing many CpG sequences (CpG island, CG island) often found in a promoter region of a gene is methylated, transcription of that gene is suppressed. In contrast, if the CpG island is not methylated, a transcription factor can be bound to the promoter region, and the gene can be transcribed.
  • DNA methylation is one of the control mechanisms of gene expression. Therefore, DNA methylation involves early embryogenesis, tissue-specific gene expression, gene imprinting, X-chromosome inactivation, chromosome stabilization, and DNA replication timing, which are characteristic of mammals. Plays an important role in various physiological and pathological phenomena. In recent years, it has become clear that gene silencing by DNA methylation is involved in the development and progression of cancer (Non-patent Documents 1 and 2).
  • colorectal cancer has many well-differentiated adenocarcinomas and few moderately and poorly differentiated adenocarcinomas. Therefore, the histology itself is not considered much in prognosis determination.
  • Patent Documents 1 and 2 since there are cases where it is difficult to evaluate the degree of differentiation in colorectal cancer, there are problems such as ambiguity in tissue diagnosis, and thus prognosis determination is difficult.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and a method for easily determining the presence or absence of cancer cells by analyzing the methylation state of certain DNA in a biological sample and a method for determining the prognosis of a cancer patient
  • the purpose is to provide.
  • the present inventors analyzed and compared the methylation status of CpG sites of genomic DNA between cancer patients and subjects not suffering from cancer, so that the methylation status specifically observed in the genomic DNA of cancer patients We searched for these genes and thought that the identified genes could be used as cancer genetic markers.
  • the present inventors first identified a gene in which methylation was observed in the promoter region from genomic DNA obtained from the established cell line. Next, the present inventors have identified, as a silencing gene, a gene that has a low expression level or no expression in the above-described cells for those genes that are methylated in the promoter region. Furthermore, the present inventors analyzed the methylation status of the silencing gene in cancer tissues and normal tissues, and analyzed genes having different degrees of methylation between these tissues. The present invention was completed by finding that it can be used as a marker gene for determining the presence or absence.
  • the present inventors also have a case of colon cancer patients in which some of the above silencing genes are methylated, and the colon cancer has high microsatellite instability (hereinafter also referred to as “MSI”). I also found out. In general, colon cancer patients with high MSI are known to have a good prognosis (see Popat S. et al., J Clin Oncol, vol. 23, 609-613 (2005)). The present inventors have found that these genes can be used as marker genes for determining the prognosis of colorectal cancer patients, and have completed the present invention.
  • MSI microsatellite instability
  • An extraction step of extracting DNA from a biological sample collected from the subject Collagen type IV alpha 2 (COL4A2), aldehyde oxidase 1 (AOX1), dual specificity phosphatase 26 (DUSP26) contained in DNA obtained in the extraction process EGF-like repeats and discoidin 1-like domains 3 (EFIL3), EF-hand domain family member D1 (EFHD1), phagocytosis and cells CpG in at least one gene selected from the gene group of motility 1 (engulfment and cell motility 1: ELMO1), stalk head box 2 (STOX2) and zinc finger protein 447 (zinc finger protein 447: ZNF447) Solutions for analyzing the methylation status of sites And a step, There is provided a method for determining the presence or absence of cancer cells in a biological sample, comprising a determination step for determining the presence or absence of cancer cells in the biological sample based on the analysis result obtained in the analysis step.
  • a determination step to A method for determining the prognosis of a colorectal cancer patient is provided.
  • a marker gene for determining the presence or absence of cancer cells using methylation analysis which is selected from the gene groups of AOX1, COL4A2, DUSP26, EDIL3, EFHD1, ELMO1, STOX2, and ZNF447 Is done.
  • a marker gene for prognosis determination of colorectal cancer patients using methylation analysis which is selected from ID4, LOX and MYOCD genes.
  • a method for determining the presence or absence of cancer cells in a biological sample of the present invention (hereinafter also referred to as “method 1 of the present invention”) and a method for determining the prognosis of a colorectal cancer patient (hereinafter also referred to as “method 2 of the present invention”). )
  • method 1 of the present invention a method for determining the presence or absence of cancer cells in a biological sample of the present invention
  • method 2 of the present invention By analyzing the methylation status of the marker gene for determining the presence or absence of the cancer cell of the present invention and the marker gene for determining the prognosis of the DNA extracted from the biological sample collected from the subject and the colon cancer patient, respectively, Determination of the presence or absence of cells and determination of prognosis of colorectal cancer patients can be easily performed.
  • Example 4 It is an example figure which shows the principle of MassARRAY (trademark) analysis.
  • Example 4 it is a figure which shows the result of the agarose gel electrophoresis of MSP using the primer set of COL4A2. It is a graph which shows the band intensity
  • FIG. It is a figure which shows the result of the agarose gel electrophoresis of MSP using the primer set of AOX1 in Example 4.
  • 6 is a graph showing band intensity of agarose gel electrophoresis of methylation-specific PCR using an AOX1 primer set in Example 4.
  • FIG. It is a graph which shows the band intensity
  • FIG. It is a figure which shows the result of the agarose gel electrophoresis of MSP using the primer set of EDIL3 in Example 4.
  • FIG. It is a figure which shows the result of the agarose gel electrophoresis of MSP using the primer set of ZNF447 in Example 4.
  • FIG. It is a graph which shows the band intensity
  • FIG. It is a figure which shows the result of the agarose gel electrophoresis of MSP using the primer set of EFHD1 in Example 4.
  • FIG. It is a figure which shows the result of the agarose gel electrophoresis of MSP using the primer set of COL4A2 in Example 5.
  • Example 5 It is a graph which shows the band intensity of the agarose gel electrophoresis of methylation specific PCR using the primer set of COL4A2 in Example 5.
  • Example 5 it is a figure which shows the result of the agarose gel electrophoresis of MSP using the primer set of AOX1.
  • 6 is a graph showing band intensity of agarose gel electrophoresis of methylation-specific PCR using an AOX1 primer set in Example 5.
  • CpG site means a site having cytosine (C) and guanine (G) in a base sequence that are adjacent in this order in the 5 ′ to 3 ′ direction.
  • the letter “p” in CpG represents a phosphodiester bond between cytosine and guanine.
  • CpG site includes the nucleotide sequence of a target gene and the promoter region of the gene, and the expression of the gene. It is intended to include all CpG sites present in the region involved in.
  • analyzing the methylation state means analyzing the presence or absence of methylation of at least one CpG site of a marker gene, or methylation of all CpG sites or arbitrary CpG sites of the marker gene It is intended to analyze the proportion of CpG sites, ie methylation rate.
  • the methylation rate is a peak derived from a methylated fragment obtained by analyzing a DNA fragment of a marker gene and a peak derived from an unmethylated fragment. It also means a value calculated from the area ratio.
  • determining the prognosis of a colorectal cancer patient is intended to determine the life prognosis of a colorectal cancer patient.
  • good prognosis of colorectal cancer patients means the prognosis of colorectal cancer patients, preferably the survival rate or recurrence-free survival of the patient for a certain period (preferably 5 to 10 years) after a definitive diagnosis or operation. The rate is intended to be good.
  • microsatellite means a repetitive sequence existing on the nucleus of a cell and the genome of an organelle, and particularly a sequence consisting of a repeating unit sequence of about several bases.
  • MSI microsatellite instability
  • MSI can be determined by analyzing the base sequences of five MSI markers (BAT25, BAT26, D5S346, D2S123 and D17S250) recommended by the NCI (National Cancer Institute) workshop (Boland CR et al., Cancer). Res, vol. 58, 5248-5257 (1998)).
  • MSI-H high MSI
  • MSI-Low MSI-L
  • MSI-L stable MS
  • Marker genes for determining the presence or absence of cancer cells used in the method 1 of the present invention are COL4A2, AOX1, DUSP26, EDIL3, EFHD1, ELMO1, STOX2, and ZNF447.
  • the above marker genes have been identified from colorectal cancer-derived biological samples, but many of the genes that are methylated in malignant tumors are common not only to a single malignant tumor but also to other malignant tumors. It has been reported by Esteller M. that methylation abnormalities are seen (see Nature Review Genetics, Vol. 8, 286-298 (2007)). Therefore, the above marker genes may be methylated in various carcinomas.
  • the method 1 of the present invention using these marker genes is applicable not only to colorectal cancer but also to cancer such as stomach cancer, lung cancer, breast cancer, oral cancer, prostate cancer, kidney cancer, bladder cancer, uterine cancer, ovarian cancer, leukemia and the like. It can be expected that the presence or absence of cells can also be determined.
  • DNA is extracted from a biological sample collected from a subject.
  • the biological sample is not particularly limited as long as it contains a subject's DNA, but preferably a genomic sample such as a clinical sample can be used.
  • genomic sample such as a clinical sample
  • Specific examples of clinical specimens include blood, serum, lymphocytes, urine, nipple discharge, and tissues collected by surgery or biopsy.
  • Extraction of DNA from a biological sample can be performed by a known extraction method.
  • a treatment liquid containing a surfactant sodium cholate, sodium dodecyl sulfate, etc.
  • a biological sample containing a surfactant (sodium cholate, sodium dodecyl sulfate, etc.) that solubilizes cells and tissues and a biological sample are used.
  • physical treatment (stirring, homogenization, ultrasonic crushing, etc.) is performed to release DNA contained in the biological sample into the solution, and the solution is centrifuged to recover the supernatant. This can be done by phenol / chloroform extraction.
  • the obtained DNA may be further purified by a known method. Extraction and purification of DNA from a biological sample can also be performed using a commercially available kit.
  • the extraction step further includes a step of fragmenting the extracted DNA.
  • DNA fragmentation can be performed by sonication, alkali treatment or restriction enzyme treatment.
  • alkali treatment using sodium hydroxide
  • the enzyme to be used can be appropriately selected based on the base sequence of DNA.
  • the CpG site of at least one gene selected from the gene group of COL4A2, AOX1, DUSP26, EDIL3, EFHD1, ELMO1, STOX2, and ZNF447 Analyze methylation status.
  • the analysis step may be a step of analyzing the presence or absence of methylation of at least one CpG site of the marker gene. In this case, in order to improve the determination accuracy in the subsequent determination step, it is preferable to analyze the presence or absence of methylation at a plurality of CpG sites.
  • the analysis step may be a step of analyzing the methylation rate of the marker gene.
  • the marker gene to be analyzed may be any one of the above nine genes. However, in order to improve the determination accuracy in the subsequent determination step, a plurality of marker genes may be analyzed. preferable.
  • the nucleotide sequence of the above marker gene itself is known.
  • These base sequences can be known from known databases such as Unigene (a database provided by the National Center for Biological Information (NCBI) of the National Library of Medicine).
  • Table 1 shows the Unigene code, NCBI code and SEQ ID NO of the marker gene.
  • Various methods are known as methods for analyzing the methylation state of the CpG site of a gene.
  • analysis method used in the analysis step, but a step of distinguishing methylated DNA from unmethylated DNA, a step of amplifying DNA, and methylated DNA and unmethylated DNA are separated. And detecting it.
  • Examples of the process for distinguishing methylated DNA from unmethylated DNA include methylation sensitive restriction enzyme treatment, MeDIP method, bisulfite treatment, and the like.
  • Examples of the step of amplifying DNA include a PCR amplification method, a quantitative PCR amplification method, an IVT (in vitro transcription) amplification method, and an SPIA (trademark) amplification method.
  • the step of separating and detecting methylated DNA and non-methylated DNA include electrophoresis, sequence analysis, microarray analysis, mass spectrometry, and the like.
  • MeDIP method means that methylated DNA contained in a sample is concentrated by immunoprecipitation using an anti-methylated cytosine antibody, an anti-methylated cytidine antibody, or an antibody that specifically recognizes a methylated DNA-binding protein. Is the method. After the concentrated methylated DNA is amplified by the PCR amplification method or the IVT amplification method, the DNA methylation state can be analyzed using a microarray. This method is called the MeDIP-chip method.
  • bisulfite treatment refers to adding a solution of bisulfite (bisulfite) such as sodium, potassium, calcium and magnesium salts of bisulfite to a solution of DNA.
  • bisulfite such as sodium, potassium, calcium and magnesium salts of bisulfite
  • unmethylated cytosine (C) contained in the DNA is converted to uracil (U) by a deamination reaction.
  • bisulfite does not act on methylated cytosine, and base conversion as described above does not occur. Therefore, the difference in the methylation state of DNA is converted into a difference in base sequence (C and U) by bisulfite treatment.
  • methylated DNA analysis methods using bisulfite treatment include COBRA (Combined Bisulfite Restriction Analysis) method, Methylation-sensitive Single-Nucleotide Primer Extension method, A quantitative MSP method, a pyrosequencing method and the like are known.
  • methylated cytosine and uracil become guanine (G) and adenine (A), respectively.
  • the obtained IVT product was cleaved with RNase A, and the mass difference (16 kDa) between G and A between the obtained nucleic acid fragments was determined using a MALDI-TOF (matrix-assisted laser desorption / ionization-time-of-flight) mass spectrometer.
  • the methylation state of DNA can be analyzed.
  • This method is called MassARRAY® analysis (see FIGS. 1A and 1B).
  • MassARRAY registered trademark
  • the peak obtained with MassARRAY is shifted to the high mass side (right side) by 16 kDa (left of C in FIG. 1).
  • Panel In the analysis of a DNA fragment having a plurality of CpG sites, for example, when the CpG site of the fragment is methylated at 2 sites, it is shifted by 32 kDa (see the right panel of FIG. 1C) and when it is methylated at 3 sites. Shifts 48 kDa.
  • MassARRAY registered trademark
  • the DNA fragment to be analyzed has a plurality of CpG sites as described above, the plurality of CpG sites are collectively analyzed as “CpG units”. It is not possible to determine whether is methylated.
  • a primer for amplification can be appropriately designed by those skilled in the art according to the base sequence of the target gene.
  • the primer has a CpG site. It is preferable not to include, or to design including only one on the 5 ′ side. Note that a tag sequence, a T7 promoter sequence, or the like may be added to the amplification primer as necessary.
  • the microarray used can be prepared by immobilizing one or more nucleic acid probes complementary to the base sequence of the marker gene on a substrate by a method known in the art.
  • a commercially available microarray may also be used.
  • the DNA contained in the biological sample is preferably labeled with a labeling substance known in the art. Therefore, it is preferable that the method 1 of the present invention further includes a step of labeling the extracted DNA. Since this labeling step can label all DNA in the biological sample, it is advantageously performed after the step of amplifying the DNA.
  • the labeling substance include a fluorescent substance, a hapten such as biotin, and a radioactive substance. Examples of the fluorescent substance include Cy3, Cy5, Alexa Fluor (trademark), FITC, and the like.
  • the above signal may be an appropriate signal depending on the type of microarray.
  • a signal may be, for example, an electrical signal generated when a DNA fragment hybridized with each probe of the microarray is present, or when the DNA to be analyzed is labeled as described above, It may be a signal such as fluorescence or luminescence generated from the labeling substance.
  • Detecting each of the above signals can be performed by a scanner provided in a normal microarray measurement apparatus.
  • the scanner include GeneChip (registered trademark) Scanner 3000-7G (Affymetrix).
  • the presence or absence of cancer cells in the biological sample is determined based on the analysis result obtained in the analysis step.
  • this determination step when an analysis result indicating that a marker gene has a methylated CpG site is obtained, it can be determined that cancer cells are present in a biological sample collected from the subject. In this case, although it may be determined from the analysis result of one CpG site present in the marker gene, it is preferable to determine from the analysis result of a plurality of CpG sites in order to improve the accuracy of the determination.
  • the methylation rate of the marker gene obtained in the analysis step is higher than a predetermined cut-off value, it can be determined that cancer cells are present in the biological sample collected from the subject.
  • the cut-off value is not particularly limited and can be set as appropriate, but is preferably determined from a range of 1 to 40%.
  • DNA is extracted from a biological sample collected from a colon cancer patient.
  • the colorectal cancer patient may be a pre- or post-operative patient, and may be a patient who has undergone or has undergone chemotherapy.
  • the biological sample is not particularly limited as long as it contains DNA of colorectal cancer patients.
  • a sample containing genomic DNA for example, a clinical specimen can be used.
  • clinical specimens include blood, serum, lymphocytes, urine, nipple discharge, and tissues collected by surgery or biopsy.
  • the collected biological sample is a tissue, the tissue preferably contains cancer cells.
  • the extraction of DNA from the biological sample in the above extraction step can be performed in the same manner as described in the extraction step of Method 1 of the present invention.
  • the extraction step preferably further includes a DNA fragmentation step by sonication, alkali treatment or restriction enzyme treatment, as in the extraction step of the method 1 of the present invention.
  • the methylation state of the CpG site in at least one gene selected from the ID4, LOX and MYOCD gene groups contained in the DNA obtained in the extraction step is analyzed.
  • the analysis step may be a step of analyzing the presence or absence of methylation of at least one CpG site of the marker gene. In this case, in order to improve the determination accuracy in the subsequent determination step, it is preferable to analyze the presence or absence of methylation at a plurality of CpG sites.
  • the analysis step may be a step of analyzing the methylation rate of the marker gene.
  • the marker gene to be analyzed may be any one of the above three genes, but it is preferable to analyze a plurality of marker genes in order to improve the determination accuracy in the subsequent determination step. .
  • the base sequences of the above three genes are known per se, and these can be obtained from known databases such as Unigene.
  • Table 1 shows Unigene codes for the above three marker genes.
  • the analysis step of the method 2 of the present invention can be performed in the same manner as described in the analysis step of the method 1 of the present invention.
  • Which analysis method is used as the analysis step is not particularly limited, but includes a step of distinguishing methylated DNA from unmethylated DNA, a step of amplifying DNA, and methylated DNA and unmethylated DNA. And separating and detecting.
  • the prognosis of the cancer patient is determined based on the analysis result obtained in the analysis step.
  • this determination step it is possible to determine that the prognosis of a colorectal cancer patient is good when an analysis result indicating that the marker gene has a methylated CpG site is obtained.
  • the determination step when the methylation rate of the marker gene obtained in the analysis step is higher than a predetermined cut-off value, it can be determined that the prognosis of the colorectal cancer patient is good.
  • the cut-off value is not particularly limited and can be set as appropriate, but is preferably determined from a range of 1 to 40%.
  • Example 1 Search for Marker Candidate Genes by MeDIP-Chip Method
  • the present inventors have found that methylated CpG sites present within 1 kb above and below the gene transcription start point are important for gene expression, Considering that a gene having a candidate methylation site (CMS) can be used as a marker, such a gene was searched by the MeDIP-chip method using the colon cancer cell line HCT116.
  • CMS candidate methylation site
  • the specific operation procedure in Example 1 was performed according to the manual attached to each kit and reagents and the description of Hayashi H. et al., Hum Genet., Vol. 120, 701-711 (2007).
  • Genomic DNA was extracted from colorectal cancer cell line HCT116 using QIAamp DNA Micro kit (QIAGEN) according to the attached manual.
  • the obtained genomic DNA (6 ⁇ g) was treated with an ultrasonic treatment apparatus UD-201 (manufactured by Tommy Seiko Co., Ltd.) for 20 seconds to fragment the genomic DNA into 200 to 800 bp.
  • the fragmented DNA was denatured by heating at 95 ° C. for 10 minutes, and then rapidly cooled to 4 ° C. to obtain single-stranded genomic DNA.
  • Diluted genomic DNA (1 ⁇ g) obtained above was diluted with 300 ⁇ l of immunoprecipitation buffer (20 mM Tris-HCL (pH 8.0), 2 mM EDTA (pH 8.0), 150 mM NaCl and 1% Triton X-100). After that, 103 ⁇ l of a suspension of Protein A Sepharose beads (GE Healthcare) was added thereto, and the suspension was rotated at 4 ° C. for 30 minutes to perform a preclear treatment. Then, the supernatant was collected after centrifugation.
  • the composition of the above bead suspension is as follows. 50 ⁇ l of immunoprecipitation buffer 50% 50% Protein A Sepharose beads 1 ⁇ l of BSA solution (Sigma) tRNA solution (Sigma) 1 ⁇ l Protease inhibitor (Sigma) 1 ⁇ l
  • a solution of anti-methylated cytosine antibody BI-MECY-0500 (Eurogentec) that had been rotated at 4 ° C. for 30 minutes in advance was added to the collected supernatant, and rotated at 4 ° C. for 3 hours.
  • the composition of the antibody solution is as follows. 450 ⁇ l of immunoprecipitation buffer 50% 50% Protein A Sepharose beads Anti-methylated cytosine antibody 10 ⁇ g 1 ⁇ l of BSA solution 1 ⁇ l of tRNA solution Protease inhibitor 1 ⁇ l
  • the beads are collected by centrifugation, washed twice with an immunoprecipitation buffer, and further three times with TE buffer (10 mM Tris-HCL (pH 8.0) and 1 mM EDTA (pH 8.0)). After washing, elution was performed using an elution buffer (25 mM Tris-HCL (pH 8.0), 10 mM EDTA (pH 8.0), and 0.5% SDS), and the anti-methylated cytosine antibody and the beads were combined. Methylated genomic DNA precipitated by the body was obtained.
  • DTT was added to the methylated genomic DNA solution obtained as described above to a final concentration of 250 nM, rotated at room temperature for 30 minutes, and then incubated at 65 ° C. for 15 minutes. The solution was then purified using a phenol / chloroform method and an ethanol precipitation method to obtain methylated genomic DNA derived from HCT116 cells.
  • T7 RNA polymerase MEGAscript (registered trademark) T7 kit; Ambion
  • T7 promoter sequence obtained above as a template
  • purification using RNeasy Mini kit (QIAGEN) As a result, cRNA was obtained.
  • cDNA was obtained using SuperScript (trademark) II RT (Invitrogen) and random primers (Invitrogen) using the cRNA as a template.
  • the T7-polyA primer was annealed to the cDNA, reacted with DNA polymerase I, and further reacted with T4 DNA polymerase (NEB) to synthesize double-stranded DNA.
  • T7 RNA polymerase MEGAscript (registered trademark) T7 kit
  • cDNA was obtained using SuperScript (trademark) II RT (Invitrogen) and random primers (Invitrogen) using the cRNA as a template.
  • the cDNA was reacted with DNA polymerase I, E. coli DNA ligase (Invitrogen) and RNase H (Ambion) to synthesize double-stranded DNA.
  • the biotin-labeled DNA fragment was brought into contact with GeneChip (registered trademark) Human Promoter 1.0R Array (Affymetrix), and hybridization with a microarray probe was performed. Staining, washing and scanning (signal measurement) after contact were performed according to the manual provided by Affymetrix. Wilcoxon rank sum test is performed on the signal measurement value obtained above in a 550 bp window, and the obtained region having a significance probability smaller than 0.01 (p ⁇ 0.01) is a microarray probe and a methylated DNA fragment. Were determined to be specific binding regions, and these regions were designated as methylation candidate sites (CMS). As a result, in HCT116 cells, 3814 genes had CMS within 1 kb above and below the gene transcription start point.
  • CMS methylation candidate sites
  • microarray analysis was performed for the purpose of searching for genes that are low in expression or not recognized in HCT116 cells.
  • GeneChip registered trademark
  • Human Genome U133 Plus 2.0 Array Affymetrix equipped with probes for 38500 genes including the above-mentioned 3814 genes was used.
  • MRNA was extracted from HCT116 cells using TRIzol (Invitrogen), and expression analysis was performed on the mRNA.
  • a gene having a GeneChip (registered trademark) score of less than 70 obtained from the analysis was used as a silencing gene for HCT116 cells. As a result, the silencing gene was 2410 gene.
  • Example 2 Search for Marker Candidate Genes by MassARRAY (Registered Trademark) Analysis
  • the present inventors randomly extracted 41 genes from the 2410 genes obtained in Example 1, and determined these genes as marker candidate genes. did. And the methylation state of the marker candidate gene in the colon cancer tissue and the normal colon mucosa tissue was analyzed by MassARRAY (registered trademark) analysis (hereinafter also referred to as “mass spectrometry”). Table 2 shows these 41 marker candidate genes.
  • specific operating procedures in Example 2 are described in the manual attached to each kit and reagents, and Ehrich M. et al., Proc Natl Acad Sci USA, vol. 102, 15785-15790 (2005) and Coolen MW. , Nucleic Acids Res, vol. 35, 119 (2007).
  • Specimen Sample and Control Sample A CRC (colorectal cancer) specimen sample and a Normal specimen sample were produced from genomic DNA derived from colon cancer tissue and normal colon mucosa tissue as follows. In addition, in order to prepare a calibration curve by mass spectrometry, 0%, 25%, 50%, 75% and 100% methylated control samples were prepared using human peripheral blood lymphocyte genomic DNA as control genomic DNA. .
  • Each reaction solution was desalted with Wizard (registered trademark) DNA Clean-up System (Promega) and eluted with 50 ⁇ l of TE buffer to obtain each DNA solution in which unmethylated cytosine was converted to uracil.
  • 5 ⁇ l of 3N sodium hydroxide aqueous solution was added to each of the above DNA solutions, incubated at room temperature for 5 minutes, and then each DNA was purified by ethanol precipitation. Finally, each DNA was dissolved in 80 ⁇ l of water to obtain CRC sample samples and Normal sample samples, and 0%, 25%, 50%, 75% and 100% methylated control samples.
  • PCR reaction was performed using the above reaction solution under the following conditions. 15 minutes at 94 ° C 45 cycles of 94 ° C for 20 seconds, 52 ° C for 30 seconds, 72 ° C for 1 minute, 3 minutes at 72 ° C.
  • Each PCR product obtained above was dephosphorylated using SAP (Shrimp Alkaline Phosphatase) included in the MassCLEAVE TM Reagent kit (SEQUENOM). Next, the following reaction solution prepared using the above-described kit was added to these and incubated at 37 ° C. for 3 hours to perform IVT reaction and uracil (U) or thymine (T) -specific cleavage reaction. Each of the obtained cleavage products was purified by Clean Resin (SEQUENOM), and used as a sample for mass spectrometry.
  • SAP Shrimp Alkaline Phosphatase
  • SEQUENOM Clean Resin
  • the site where the IVT product is cleaved by RNase A is between any base and uracil (U) or thymine (T) adjacent to the base. Yes. Therefore, the base sequence and mass of each cleavage product obtained as described above can be predicted from the base sequence of the marker candidate gene. Thereby, about each peak obtained by the following mass spectrometry, it can identify from which base sequence part of a marker candidate gene it originates.
  • methylation rate was calculated for each cleavage product, and the methylation rate of each cleavage product was calculated. Theoretically, the methylation rate is 100% when all CpG sites of the cleavage product are methylated, and 0% when all CpG sites are in an unmethylated state. About the methylation rate of each cleavage product obtained above, only the cleavage product having the correlation coefficient calculated in (i) above of 0.9 was used for subsequent data analysis. In addition, methylation rates of cleavage products in which 102 samples (90%) or more of 112 samples of colorectal cancer tissues were not analyzed were excluded.
  • the methylation rate of each marker candidate gene is the methylation of the cleavage product not excluded.
  • the weighted average of the conversion rate was calculated.
  • Group A is a gene group in which the percentage of normal colonic mucosa specimens (Normal) is 0% and the percentage of colon cancer specimens (CRC) is 10% or more
  • Group B is a normal methyl group
  • Group C is a gene group in which the ratio of the positive methylation sample is greater than 0% and the difference in the ratio of the methylation positive specimen between CRC and Normal is 30% or more.
  • Group C has a normal methylation positive specimen ratio of 0%. This is a gene group that is larger and has a difference in the proportion of methylation positive specimens between CRC and Normal of less than 30%.
  • genes having a difference in the proportion of methylation positive samples between CRC and Normal of 50% or more are selected as genes that can be used as markers, and the gene symbol in Table 4 is marked with *. Indicated.
  • the selected genes are TSPYL, COL4A2, ADAMTS1, SPG20, TMEFF2, CIDEB, EDIL3, EFEMP1, PPP1R14A, UCHL1, HAND1, STOX2, THBD, ELMO1, IGFBP7, PPP1R3C, SFRP1, N7, FRP1, N7.
  • the ratio of methylation positive specimens for each gene was also calculated when the methylation rate cut-off value was 10% and methylation positive was determined.
  • the results are shown in Table 5.
  • genes having a difference in the proportion of methylation positive samples between CRC and Normal of 50% or more were selected, and the gene symbols in Table 5 were marked with *.
  • the definitions of groups A to C are the same as above.
  • the selected genes are EFHD1, STOX2, ELMO1, CHFR, DUSP26, MYOCD, FLJ23191, LOX, EPHB1, TLE4, TMEFF2, SPG20, EDIL3, PPP1R3C, FBN2, AOX1 and ZNF447.
  • genes that can be markers selected from the cut-off values of the above two methylation rates are ADAMTS1, AOX1, CDO1, CHFR, CIDEB, COL4A2, DUSP26, EDIL3, EFEMP1, EFHD1, ELMO1, EPHB1, FBN2, FLJ23191, HAND1, IGFBP7, LOX, MYOCD, PPP1R14A, PPP1R3C, SFRP1, STOX2, THBD, TLE4, TMEFF2, SPG20, TSPYL, UCHL1, and ZNF447.
  • the present inventors newly identified COL4A2, AOX1, DUSP26, EDIL3, EFHD1, ELMO1, STOX2, and ZNF447, excluding the genes shown in Table 6, as marker genes that can be used to determine the presence or absence of cancer cells. did.
  • MSI-H A sample in which MSI was observed with two or more markers out of the five markers was determined as MSI-H, a sample in which MSI was recognized with one marker was determined as MSI-L, and a sample in which any marker was not recognized as MSI was determined as MSS.
  • MSS a sample in which any marker was not recognized as MSI was determined as MSS.
  • the analysis was performed at least twice.
  • specimen sample HCT116 samples were prepared from colon cancer cell lines HCT116 and DLD-1, colon cancer tissues 1 to 7 collected from colon cancer patients, and genomic DNA derived from normal colon mucosa tissues as follows. DLD-1 samples, CRC sample samples 1 to 7 and Normal sample samples were prepared.
  • each DNA was dissolved in 80 ⁇ l of water to obtain an HCT116 sample, a DLD-1 sample, CRC specimen samples 1 to 7, and a Normal specimen sample.
  • MSP Methylation specific PCR
  • Table 8 shows primer sets used in the above MSP. Note that “M” in the third column of Table 8 indicates a methylation detection primer, and “U” indicates an unmethylation detection primer.
  • ⁇ PCR reaction conditions > 6 minutes at 95 ° C, Y cycle at 95 ° C for 30 seconds, X ° C for 30 seconds, 72 ° C for 30 seconds, 7 minutes at 72 ° C, Leave at 16 ° C.
  • MSP methylation specific PCR
  • FIG. 2 shows the results of MSP agarose gel electrophoresis using the COL4A2 primer set.
  • FIG. 3 shows a band intensity graph of agarose gel electrophoresis of methylation-specific PCR using the COL4A2 primer set.
  • FIG. 4 shows the results of agarose gel electrophoresis of MSP using the AOX1 primer set.
  • FIG. 5 shows a graph of band intensity of agarose gel electrophoresis of methylation specific PCR using the AOX1 primer set.
  • FIG. 6 shows the results of MSP agarose gel electrophoresis using the DUSP26 primer set.
  • FIG. 7 shows a graph of band intensity of agarose gel electrophoresis of methylation-specific PCR using the DUSP26 primer set.
  • FIG. 8 shows the results of agarose gel electrophoresis of MSP using the ELM01 primer set.
  • FIG. 9 shows a graph of band intensity of agarose gel electrophoresis of methylation-specific PCR using the ELM01 primer set.
  • FIG. 11 shows a band intensity graph of agarose gel electrophoresis of methylation-specific PCR using the STOX2 primer set.
  • FIG. 12 shows the results of agarose gel electrophoresis of MSP using the EDIL3 primer set.
  • FIG. 13 shows a band intensity graph of agarose gel electrophoresis of methylation-specific PCR using the EDIL3 primer set.
  • FIG. 14 shows the results of agarose gel electrophoresis of MSP using a ZNF447 primer set. Further, FIG. 15 shows a graph of band intensity of agarose gel electrophoresis of methylation-specific PCR using a ZNF447 primer set.
  • FIG. 16 shows the results of MSP agarose gel electrophoresis using the EFHD1 primer set.
  • FIG. 17 shows a graph of band intensity of agarose gel electrophoresis of methylation-specific PCR using the EFHD1 primer set.
  • MSP Methylation specific PCR
  • FIG. 19 shows a band intensity graph of agarose gel electrophoresis of methylation-specific PCR using the COL4A2 primer set.
  • FIG. 20 shows the results of agarose gel electrophoresis of MSP using the AOX1 primer set. Further, FIG. 21 shows a band intensity graph of agarose gel electrophoresis of methylation-specific PCR using the AOX1 primer set.
  • FIG. 23 shows a graph of band intensity of agarose gel electrophoresis of methylation-specific PCR using the STOX2 primer set.

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Abstract

 本発明は、生体試料からDNAを抽出し、このDNAについてマーカー遺伝子のメチル化状態を解析し、その結果に基づいて生体試料中の癌細胞の存否または大腸癌患者の予後を判定する方法に関する。

Description

癌細胞の存否を判定する方法および癌患者の予後を判定する方法
 本発明は、生体試料中の癌細胞の存否を判定する方法、および癌患者、特に大腸癌患者の予後を判定する方法、ならびにそれらの方法に用いられるマーカー遺伝子に関する。
 高等真核生物の染色体DNAでは、DNAを構成する塩基のうち、C(シトシン)の5位がメチル化修飾を受けることがある。この高等真核生物におけるDNAのメチル化は、遺伝情報の発現抑制機構として機能している。例えば、ある遺伝子のプロモーター領域によく見られるCpG配列を多く含む領域(CpGアイランド、CG島)がメチル化されていると、その遺伝子の転写が抑制される。これに対して、CpGアイランドがメチル化を受けていないと、プロモーター領域に転写因子が結合可能となり、遺伝子が転写可能な状態になる。
 このように、DNAのメチル化は遺伝子発現の制御機構の1つである。そのため、DNAのメチル化は、初期胚発生、組織特異的な遺伝子の発現、哺乳動物に特徴的な現象である遺伝子刷り込みやX染色体の不活性化、染色体の安定化、DNA複製のタイミングなどの様々な生理的および病理的な現象に重要な役割を果たしている。
 さらに近年、DNAのメチル化による遺伝子のサイレンシングが癌の発生や進行に関与することが明らかになってきている(非特許文献1および2)。
 一方、医療分野において、癌の治療方針を決定するためには早期発見のみならず、手術後の癌の再発または転移の可能性あるいは手術後のある一定期間の患者の生存率の予測、すなわち、予後の判定方法を確立することも重要である。従来、手術や生検などにより得られた腫瘍組織の分化度の評価から予後を判定する方法が存在するが、分化度が独立した予後因子であるか否かは不明であった。また、組織学的分化度の判定は観察者の主観に依存するため、予後判定が不正確になる傾向があった。
 特に大腸癌は高分化腺癌が多く、中分化および低分化腺癌が少ないことから、予後判定には組織像自体はあまり考慮されない。また、大腸癌には分化度の評価が困難である例が存在するので組織診断が曖昧になるなどの問題があるので、予後判定は困難であった(特許文献1および2)。
特開2001-165933号公報 特開2005-69846号公報
Feinberg AP.およびTycko B.,Nat Rev Cancer Vol.4,143-153(2004) Jones PA.およびBaylin SB.,Cell Vol.128,683-692(2007)
 本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、生体試料中のあるDNAのメチル化状態を解析することにより簡便に癌細胞の存否を判定する方法および癌患者の予後を判定する方法を提供することを目的とする。
 本発明者らは、癌患者と癌に罹患していない対象とのゲノムDNAのCpG部位のメチル化状態を解析して比較することにより、癌患者のゲノムDNAに特異的に認められるメチル化状態の遺伝子を探索し、同定された遺伝子を癌の遺伝子マーカーとして用いることができるのではないかと考えた。
 本発明者らはまず、株化細胞から得られたゲノムDNAからプロモーター領域にメチル化が認められる遺伝子を同定した。
 次いで、本発明者らは、プロモーター領域にメチル化されているこれらの遺伝子について、上記の細胞での発現量が低いかまたは発現が認められない遺伝子をサイレンシング遺伝子として同定した。
 さらに、本発明者らは、上記のサイレンシング遺伝子の癌組織および正常組織でのメチル化の状態を解析し、これらの組織間でメチル化の程度が異なる遺伝子を、生体試料中の癌細胞の存否を判定するためのマーカー遺伝子として用い得ることを見出して、本発明を完成した。
 また、本発明者らは、上記のサイレンシング遺伝子のうちのいくつかの遺伝子がメチル化している大腸癌患者において、その大腸癌がマイクロサテライト不安定性(以下、「MSI」ともいう)の高い症例であることも見出した。一般にMSIが高い症例の大腸癌患者は、予後が良好であることが知られている(Popat S.ら,J Clin Oncol,vol.23,609‐613(2005)参照)。本発明者らは、これらの遺伝子を大腸癌患者の予後を判定するためのマーカー遺伝子として用い得ることを見出して、本発明を完成した。
 すなわち、本発明によれば、
 被験者から採取した生体試料からDNAを抽出する抽出工程と、
 抽出工程で得られたDNAに含まれるコラーゲンタイプIVアルファ2(collagen, typeIV, alpha 2:COL4A2)、アルデヒドオキシダーゼ1(aldehyde oxidase 1:AOX1)、二重特異性ホスファターゼ(dual specificity phosphatase 26:DUSP26)、EGF様反復およびディスコイディン1様ドメイン3(EGF-like repeats and discoidin 1-like domains 3:EDIL3)、EFハンドドメインファミリーメンバーD1(EF-hand domain family, member D1:EFHD1)、呑食および細胞運動性1(engulfment and cell motility 1:ELMO1)、ストークヘッドボックス2(storkhead box 2:STOX2)およびジンクフィンガープロテイン447(zinc finger protein 447:ZNF447)の遺伝子群から選択される少なくとも1つの遺伝子におけるCpG部位のメチル化の状態を解析する解析工程と、
 解析工程で得られた解析結果に基づいて、生体試料中の癌細胞の存否を判定する判定工程と
を含む生体試料中の癌細胞の存否を判定する方法が提供される。
 また、本発明によれば、
 大腸癌患者から採取した生体試料からDNAを抽出する抽出工程と、
 抽出工程で得られたDNAに含まれるDNA結合インヒビター4ドミナントネガティブ ヘリックス・ループ・ヘリックスタンパク質(inhibitor of DNA binding 4, dominant negative helix-loop-helix protein:ID4)、リシルオキシダーゼ(lysyl oxidase:LOX)およびミオカルディン(myocardin:MYOCD)の遺伝子群から選択される少なくとも1つの遺伝子におけるCpG部位のメチル化の状態を解析する解析工程と
 解析工程で得られた解析結果に基づいて、大腸癌患者の予後を判定する判定工程と、
を含む大腸癌患者の予後を判定する方法が提供される。
 さらに、本発明によれば、AOX1、COL4A2、DUSP26、EDIL3、EFHD1、ELMO1、STOX2およびZNF447の遺伝子群から選択される、メチル化解析を用いた癌細胞の存否の判定のためのマーカー遺伝子が提供される。
 また、本発明によれば、ID4、LOXおよびMYOCDの遺伝子群から選択される、メチル化解析を用いた大腸癌患者の予後の判定のためのマーカー遺伝子も提供される。
 本発明の生体試料中の癌細胞の存否を判定する方法(以下、「本発明の方法1」ともいう)および大腸癌患者の予後を判定する方法(以下、「本発明の方法2」ともいう)によれば、被験者および大腸癌患者から採取した生体試料から抽出したDNAについて、それぞれ本発明の癌細胞の存否判定用マーカー遺伝子および予後判定用マーカー遺伝子のメチル化状態を解析することにより、癌細胞の存否の判定および大腸癌患者の予後の判定を簡便に行うことができる。
MassARRAY(登録商標)解析の原理をを示す例図である。 実施例4における、COL4A2のプライマーセットを用いたMSPの、アガロースゲル電気泳動の結果を示す図である。 実施例4における、COL4A2のプライマーセットを用いたメチル化特異的PCRの、アガロースゲル電気泳動のバンド強度を示すグラフである。 実施例4における、AOX1のプライマーセットを用いたMSPの、アガロースゲル電気泳動の結果を示す図である。 実施例4における、AOX1のプライマーセットを用いたメチル化特異的PCRの、アガロースゲル電気泳動のバンド強度を示すグラフである。 実施例4における、DUSP26のプライマーセットを用いたMSPの、アガロースゲル電気泳動の結果を示す図である。 実施例4における、DUSP26のプライマーセットを用いたメチル化特異的PCRの、アガロースゲル電気泳動のバンド強度を示すグラフである。 実施例4における、ELM01のプライマーセットを用いたMSPの、アガロースゲル電気泳動の結果を示す図である。 実施例4における、ELM01のプライマーセットを用いたメチル化特異的PCRの、アガロースゲル電気泳動のバンド強度を示すグラフである。 実施例4における、STOX2のプライマーセットを用いたMSPの、アガロースゲル電気泳動の結果を示す図である。 実施例4における、STOX2のプライマーセットを用いたメチル化特異的PCRの、アガロースゲル電気泳動のバンド強度を示すグラフである。 実施例4における、EDIL3のプライマーセットを用いたMSPの、アガロースゲル電気泳動の結果を示す図である。 実施例4における、EDIL3のプライマーセットを用いたメチル化特異的PCRの、アガロースゲル電気泳動のバンド強度を示すグラフである。 実施例4における、ZNF447のプライマーセットを用いたMSPの、アガロースゲル電気泳動の結果を示す図である。 実施例4における、ZNF447のプライマーセットを用いたメチル化特異的PCRの、アガロースゲル電気泳動のバンド強度を示すグラフである。 実施例4における、EFHD1のプライマーセットを用いたMSPの、アガロースゲル電気泳動の結果を示す図である。 実施例4における、EFHD1のプライマーセットを用いたメチル化特異的PCRの、アガロースゲル電気泳動のバンド強度を示すグラフである。 実施例5における、COL4A2のプライマーセットを用いたMSPの、アガロースゲル電気泳動の結果を示す図である。 実施例5における、COL4A2のプライマーセットを用いたメチル化特異的PCRの、アガロースゲル電気泳動のバンド強度を示すグラフである。 実施例5における、AOX1のプライマーセットを用いたMSPの、アガロースゲル電気泳動の結果を示す図である。 実施例5における、AOX1のプライマーセットを用いたメチル化特異的PCRの、アガロースゲル電気泳動のバンド強度を示すグラフである。 実施例5における、STOX2のプライマーセットを用いたMSPの、アガロースゲル電気泳動の結果を示す図である。 実施例5における、STOX2のプライマーセットを用いたメチル化特異的PCRの、アガロースゲル電気泳動のバンド強度を示すグラフである。
 本明細書において「CpG部位」とは、塩基配列中のシトシン(C)とグアニン(G)とが5’から3’への方向にこの順序で隣り合った配列を有する部位を意味する。なお、CpGの「p」の文字はシトシンとグアニンとの間のホスホジエステル結合を表わす。
 哺乳類のゲノムDNAでは、CpG部位においてメチル化修飾が行われることが知られている。また、CpG部位は遺伝子のプロモーター領域に多く存在することが知られているが、本明細書において「CpG部位」は、目的の遺伝子の塩基配列および該遺伝子のプロモーター領域を含め、該遺伝子の発現に関わる領域に存在する全てのCpG部位を含むことを意図する。
 本明細書において「メチル化状態を解析する」とは、あるマーカー遺伝子の少なくとも1つのCpG部位のメチル化の有無を解析すること、または該マーカー遺伝子の全CpG部位または任意のCpG部位に対するメチル化CpG部位の割合、すなわちメチル化率を解析することを意図する。
 また、後述するMassARRAY(登録商標)によってDNAのメチル化状態を解析する場合、メチル化率はあるマーカー遺伝子のDNA断片を解析して得られるメチル化断片由来のピークと非メチル化断片由来のピークとの面積比から算出される値も意味する。なお、MassARRAY(登録商標)解析において、該DNA断片中に含まれるCpG部位が複数である場合は、それらを「CpGユニット」としてひとまとめにして解析され、得られる各ピークの面積比からメチル化率が算出される。
 本明細書において「大腸癌患者の予後を判定する」とは、大腸癌患者の生命予後を判定することを意図する。また、「大腸癌患者の予後が良い」とは、大腸癌患者の生命予後、好ましくは確定診断後もしくは手術後の該患者の一定期間(好ましくは5~10年間)の生存率または無再発生存率が良好であることを意図する。
 「マイクロサテライト」(microsatellite)とは、細胞の核およびオルガネラのゲノム上に存在する反復配列であって、特に数塩基程度の単位配列の繰り返しからなる配列を意味する。
 腫瘍細胞においては、DNA複製の制御機構、特にミスマッチ修復経路が損なわれているので、マイクロサテライトの数は腫瘍細胞が有糸分裂するたびに高頻度で増加または減少する。このようなマイクロサテライトの数の不安定性を「マイクロサテライト不安定性(microsatellite instability:MSI)」という。
 MSIの判定は、NCI(National Cancer Institute)ワークショップにより推奨された5つのMSIマーカー(BAT25、BAT26、D5S346、D2S123およびD17S250)の塩基配列を解析することにより行うことができる(Boland C.R.ら,Cancer Res,vol.58,5248?5257(1998)参照)。
 上記の5つのマーカーのうち、2つ以上のマーカーでMSIを認める場合を高MSI(MSI-High:MSI-H)、1つのマーカーでMSIを認める場合を低MSI(MSI-Low:MSI-L)、いずれのマーカーでもMSIを認めない場合を安定MS(microsatellite stable:MSS)と判定する。
 本発明の方法1で用いられる癌細胞の存否の判定のためのマーカー遺伝子は、COL4A2、AOX1、DUSP26、EDIL3、EFHD1、ELMO1、STOX2およびZNF447である。
 上記のマーカー遺伝子は大腸癌由来の生体試料から同定されたものであるが、悪性腫瘍でメチル化される遺伝子においては、その多くが単一の悪性腫瘍だけではなく他の悪性腫瘍でも共通してメチル化の異常が見られることがEsteller M.により報告されている(Nature Review Genetics、Vol.8、286-298(2007)参照)。
 したがって、上記のマーカー遺伝子についても種々の癌腫においてメチル化される可能性がある。よって、これらのマーカー遺伝子を用いた本発明の方法1は、大腸癌のみならず、胃癌、肺癌、乳癌、口腔癌、前立腺癌、腎癌、膀胱癌、子宮癌、卵巣癌、白血病などの癌細胞の存否も判定し得ると期待できる。
 本発明の方法1の抽出工程では、被験者から採取した生体試料からDNAを抽出する。
 上記の生体試料としては、被験者のDNAを含むものであれば特に限定されないが、好ましくはゲノムDNAを含むもの、例えば臨床検体を用い得る。臨床検体として具体的には、血液、血清、リンパ球、尿、乳頭分泌液、手術や生検により採取した組織などが挙げられる。
 生体試料からのDNAの抽出は、公知の抽出法により行うことができ、例えば、細胞や組織を可溶化する界面活性剤(コール酸ナトリウムやドデシル硫酸ナトリウムなど)を含む処理液と生体試料とを混合した後、物理的処理(撹拌、ホモジナイズ、超音波破砕など)を施して生体試料に含まれるDNAを溶液中に遊離させ、該溶液を遠心分離して上清を回収し、この上清をフェノール/クロロホルム抽出することによって行うことができる。得られたDNAは、公知の方法によりさらに精製してもよい。生体試料からのDNAの抽出および精製は、市販のキットを用いて行うこともできる。
 抽出工程には、抽出したDNAを断片化する工程をさらに含むことが好ましい。生体試料に含まれるDNAを適当な長さに断片化しておくことにより、次のメチル化状態を解析する工程において後述するMeDIP法およびバイサルファイト処理を行う場合、これらの処理を効率よく行うことができる。
 DNAの断片化は、超音波処理、アルカリ処理または制限酵素処理などにより行うことができる。例えば、水酸化ナトリウムを用いてアルカリ処理を行なう場合は、DNA溶液に水酸化ナトリウム溶液を終濃度0.1~1.0Nとなるよう添加し、10~40℃で5~15分間インキュベートすることによりDNAを断片化できる。また、制限酵素処理を行う場合、用いる酵素はDNAの塩基配列に基づいて適宜選択でき、例えば、MseIやBamHIなどを用い得る。
 本発明の方法1の解析工程では、抽出したDNAに含まれる遺伝子のうち、COL4A2、AOX1、DUSP26、EDIL3、EFHD1、ELMO1、STOX2およびZNF447の遺伝子群から選択される少なくとも1つの遺伝子におけるCpG部位のメチル化の状態を解析する。
 解析工程は、上記のマーカー遺伝子の少なくとも1つのCpG部位のメチル化の有無を解析する工程であってもよい。この場合、後の判定工程での判定精度を向上させるため、複数のCpG部位のメチル化の有無を解析することが好ましい。
 また、解析工程は、上記のマーカー遺伝子のメチル化率を解析する工程であってもよい。
 なお、解析対象のマーカー遺伝子は、上記の9つの遺伝子のうちのいずれか1つであってもよいが、後の判定工程での判定精度を向上させるため、複数のマーカー遺伝子について解析することが好ましい。
 上記のマーカー遺伝子の塩基配列自体は公知である。これらの塩基配列は、例えばUnigene(米国国立医学図書館の国立生物情報センター(National Center for Biotechnology Information:NCBI)により提供されるデータベース)などの公知のデータベースから知ることができる。上記のマーカー遺伝子のUnigeneコード、NCBIコードおよび配列番号を、表1に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 遺伝子のCpG部位のメチル化の状態を解析する方法としては、種々の方法が公知である。解析工程ではいずれの解析方法を用いるかは特に限定されないが、メチル化DNAと非メチル化DNAとを区別する工程と、DNAを増幅する工程と、メチル化DNAと非メチル化DNAとを分離して検出する工程とを含むことが好ましい。
 メチル化DNAと非メチル化DNAとを区別する工程としては、メチル化感受性制限酵素処理、MeDIP法またはバイサルファイト処理などが挙げられる。
 DNAを増幅する工程としては、PCR増幅法、定量的PCR増幅法、IVT(in vitro transcription)増幅法、SPIA(商標)増幅法などが挙げられる。
 メチル化DNAと非メチル化DNAとを分離して検出する工程としては、電気泳動法、シークエンス解析法、マイクロアレイ解析法、質量分析法などが挙げられる。
 上記の「MeDIP法」とは、抗メチル化シトシン抗体もしくは抗メチル化シチジン抗体、またはメチル化DNA結合タンパク質を特異的に認識する抗体を用いる免疫沈降により、試料に含まれるメチル化DNAを濃縮する方法である。この濃縮したメチル化DNAをPCR増幅法やIVT増幅法により増幅した後に、マイクロアレイを用いたDNAメチル化状態の解析を行うことができる。この方法は、MeDIP-chip法と呼ばれる。
 上記の「バイサルファイト処理」とは、亜硫酸水素のナトリウム塩、カリウム塩、カルシウム塩、マグネシウム塩などの亜硫酸水素塩(バイサルファイト(bisulfite))を溶媒に溶解した溶液を、DNAの溶液に添加して、該DNAに含まれる非メチル化シトシン(C)を脱アミノ化反応によりウラシル(U)に変換する処理である。
 一方、バイサルファイトはメチル化シトシンには作用せず、上記のような塩基の変換は起こらない。したがって、DNAのメチル化状態の違いは、バイサルファイト処理によって塩基配列の違い(CおよびU)に変換される。
 このバイサルファイト処理によってDNA中の非メチル化シトシンをウラシルに変換して、該DNAのシークエンス解析をすることにより塩基配列の違いを検出し、DNAのメチル化状態を解析できる。この方法はバイサルファイトシークエンス法と呼ばれる。
 また、メチル化DNAと非メチル化DNAとで異なる塩基配列の部位について、それぞれに特異的なプライマーセットを用いてPCR増幅を行い、PCR産物の有無によりDNAのメチル化状態を解析できる。この方法はメチル化特異的PCR(MSP)法と呼ばれる。
 上記の方法以外に、バイサルファイト処理を利用したメチル化DNAの解析方法としては、COBRA(Combined Bisulfite Restriction Analysis)法、メチル化感受性単一ヌクレオチドプライマー伸長(Methylation-sensitive Single-Nucleotide Primer Extention)法、定量的MSP法、パイロシークエンス法などが知られる。
 上記のバイサルファイト処理によって非メチル化シトシンをウラシルに変換したDNAを鋳型として、目的の遺伝子の塩基配列に特異的なプライマーを用いてPCR増幅した後、得られたPCR産物をさらにIVT増幅することにより、メチル化シトシンおよびウラシルは、それぞれグアニン(G)およびアデニン(A)となる。得られたIVT産物をRNaseAで切断し、得られた核酸断片間におけるGとAとの質量差(16kDa)をMALDI‐TOF(マトリックス支援レーザ脱離イオン化-飛行時間)型質量分析装置を用いて検出することにより、DNAのメチル化状態を解析できる。この方法はMassARRAY(登録商標)解析と呼ばれる(図1のAおよびB参照)。
 例えば、試料中のDNA断片が有するCpG部位の1か所がメチル化していた場合、MassARRAY(登録商標)で得られるピークは、高質量側(右側)に16kDaシフトする(図1のCの左パネル参照)。複数のCpG部位を有するDNA断片の解析では、例えば該断片のCpG部位が2か所メチル化していた場合は32kDaシフトし(図1のCの右パネル参照)、3か所メチル化していた場合は48kDaシフトする。
 なお、MassARRAY(登録商標)解析では、上記のように解析対象のDNA断片が複数のCpG部位を有する場合、該複数のCpG部位は「CpGユニット」としてひとまとめにして解析されるので、いずれの部位がメチル化しているか特定できない。
 PCR増幅法を利用した解析を行なう場合、増幅用プライマーは目的の遺伝子の塩基配列に応じて当業者が適宜設計し得るが、定量的メチル化解析を行うために、該プライマーにはCpG部位を含まないか、または5’側に1つだけ含めて設計することが好ましい。なお、増幅用プライマーには必要に応じてタグ配列、T7プロモーター配列などを付加してもよい。
 マイクロアレイを用いてマーカー遺伝子のメチル化を解析する場合、用いるマイクロアレイは、該マーカー遺伝子の塩基配列に相補的な核酸プローブ1種以上を当該技術において公知の方法により基板上に固定化して作製できる。また、市販のマイクロアレイを用いてもよい。
 マイクロアレイによる解析では、上記の生体試料中に含まれるDNAは当該技術において公知の標識物質により標識されていることが好ましい。よって、本発明の方法1は、抽出したDNAを標識する工程をさらに含むことが好ましい。この標識工程は生体試料中の全てのDNAを標識できるので、DNAを増幅する工程の後に行われるのが有利である。
 標識物質としては、蛍光物質、ビオチンなどのハプテン、放射性物質などが挙げられる。蛍光物質としては、Cy3、Cy5、Alexa Fluor(商標)、FITCなどが挙げられる。このように解析対象のDNAを標識することにより、マイクロアレイ上のプローブからのシグナルの測定が容易になる。なお、DNAを上記の標識物質で標識する方法は当該技術において公知である。
 上記のシグナルは、マイクロアレイの種類に応じて適切なシグナルであり得る。そのようなシグナルは、例えばマイクロアレイの各プローブとハイブリダイズしたDNA断片が存在する場合に発生する電気的シグナルであってもよいし、上記のように解析対象のDNAが標識されている場合は、標識物質から生じる蛍光、発光などのシグナルであってもよい。
 上記の各シグナルの検出は、通常のマイクロアレイ測定装置に備えられたスキャナーにより行うことができる。スキャナーとしては、例えばGeneChip(登録商標)Scanner3000 7G(Affymetrix社)などが挙げられる。
 本発明の方法1の判定工程では、解析工程で得られた解析結果に基づいて、生体試料中の癌細胞の存否を判定する。この判定工程では、マーカー遺伝子にメチル化されたCpG部位が有るという解析結果が得られた場合に、被験者から採取した生体試料中に癌細胞が存在すると判定し得る。この場合、該マーカー遺伝子に存在する1つのCpG部位の解析結果から判定してもよいが、判定の精度を向上させるために複数のCpG部位の解析結果から判定することが好ましい。
 また、判定工程では、解析工程で得られたマーカー遺伝子のメチル化率が所定のカットオフ値より高い場合に、被験者から採取した生体試料中に癌細胞が存在すると判定し得る。該カットオフ値は特に限定されず、適宜設定できるが、好ましくは1~40%の範囲から決定される。
 本発明の方法2の抽出工程では、大腸癌患者から採取した生体試料からDNAを抽出する。上記の大腸癌患者は術前または術後の患者であってもよく、また化学療法を受けているか、もしくは受けていた患者であってもよい。
 上記の生体試料としては、大腸癌患者のDNAを含むものであれば特に限定されないが、好ましくはゲノムDNAを含むもの、例えば臨床検体を用い得る。臨床検体として具体的には、血液、血清、リンパ球、尿、乳頭分泌液、手術や生検により採取した組織などが挙げられる。
また、採取した生体試料が組織である場合、該組織は癌細胞を含むものが好ましい。
 上記の抽出工程における生体試料からのDNAの抽出は、本発明の方法1の抽出工程において述べたことと同様にして行うことができる。
 また、該抽出工程は、本発明の方法1の抽出工程と同様に、超音波処理、アルカリ処理または制限酵素処理などによるDNA断片化工程をさらに含むことが好ましい。
 本発明の方法2の解析工程では、抽出工程で得られたDNAに含まれるID4、LOXおよびMYOCDの遺伝子群から選択される少なくとも1つの遺伝子におけるCpG部位のメチル化の状態を解析する。
 解析工程は、上記のマーカー遺伝子の少なくとも1つのCpG部位のメチル化の有無を解析する工程であってもよい。この場合、後の判定工程での判定精度を向上させるため、複数のCpG部位のメチル化の有無を解析することが好ましい。
 また、解析工程は、上記のマーカー遺伝子のメチル化率を解析する工程であってもよい。
 なお、解析対象のマーカー遺伝子は上記の3つの遺伝子のうちのいずれか1つであってもよいが、後の判定工程での判定精度を向上させるため、複数のマーカー遺伝子について解析することが好ましい。
 上記の3つの遺伝子の塩基配列自体は公知であり、これらは上記のUnigeneなどの公知のデータベースから知ることができる。上記の3つのマーカー遺伝子のUnigeneコードを、表1に示す。
 本発明の方法2の解析工程は、本発明の方法1の解析工程において述べたことと同様にして行うことができる。該解析工程として、いずれの解析方法を用いるかは特に限定されないが、メチル化DNAと非メチル化DNAとを区別する工程と、DNAを増幅する工程と、メチル化DNAと非メチル化DNAとを分離して検出する工程とを含むことが好ましい。
 本発明の方法2の判定工程では、解析工程で得られた解析結果に基づいて、癌患者の予後を判定する。
 この判定工程では、マーカー遺伝子にメチル化されたCpG部位が有るという解析結果が得られた場合に、大腸癌患者の予後が良いと判定し得る。この場合、該マーカー遺伝子に存在する1つのCpG部位の解析結果から判定してもよいが、判定の精度を向上させるために複数のCpG部位の解析結果から判定することが好ましい。
 また、判定工程では、解析工程で得られたマーカー遺伝子のメチル化率が所定のカットオフ値より高い場合に、大腸癌患者の予後が良いと判定し得る。該カットオフ値は特に限定されず、適宜設定できるが、好ましくは1~40%の範囲から決定される。
 以下に、本発明を実施例により詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
 (実施例1)MeDIP-chip法によるマーカー候補遺伝子の探索
 本発明者らは、遺伝子転写開始点から上下1kb以内に存在するメチル化CpG部位が遺伝子の発現に重要であり、上記の領域にメチル化候補部位(candidate methylation site:CMS)が存在する遺伝子がマーカーとなり得ると考え、大腸癌細胞株HCT116を用いてMeDIP-chip法により、そのような遺伝子を探索した。
 実施例1における具体的な操作手順は、各キットおよび試薬類に添付のマニュアルならびにHayashi H.ら,Hum Genet.,vol.120,701-711(2007)の記載に従って行った。
(1)MeDIP法
 大腸癌細胞株HCT116からゲノムDNAをQIAamp DNA Microキット(QIAGEN)を用いて、添付マニュアルに従って抽出した。次いで、得られたゲノムDNA(6μg)を超音波処理装置UD-201(トミー精工社製)で20秒間処理して、ゲノムDNAを200~800bpに断片化した。そして、断片化DNAを95℃で10分間加熱して変性させた後、4℃まで急冷して一本鎖ゲノムDNAを得た。
 上記で得られた変性ゲノムDNA(1μg)を300μlの免疫沈降用緩衝液(20mM Tris-HCL(pH8.0)、2mM EDTA(pH8.0)、150mM NaClおよび1% Triton X-100)で希釈した後、これらにProtein A Sepharoseビーズ(GEヘルスケア)の懸濁液103μlを添加して、4℃で30分間ローテーションし、プレクリアー処理を行った。そして、遠心分離後に上清を回収した。
 なお、上記のビーズ懸濁液の組成は以下のとおりである。
    免疫沈降用緩衝液              50μl
    50% Protein A Sepharoseビーズ      50μl
    BSA溶液(シグマ社)            1μl
    tRNA溶液(シグマ社)           1μl
    プロテアーゼ阻害剤(シグマ社)        1μl
 次いで、回収した上清に、あらかじめ4℃で30分間ローテーションした抗メチル化シトシン抗体BI-MECY-0500(Eurogentec社)の溶液を加えて、4℃で3時間ローテーションした。
 なお、上記の抗体溶液の組成は以下のとおりである。
    免疫沈降用緩衝液              450μl
    50% Protein A Sepharoseビーズ       50μl
    抗メチル化シトシン抗体            10μg
    BSA溶液                   1μl
    tRNA溶液                  1μl
    プロテアーゼ阻害剤               1μl
 そして、遠心分離によりビーズを回収し、これを免疫沈降用緩衝液で2回洗浄し、さらに、TE緩衝液(10mM Tris-HCL(pH8.0)および1mM EDTA(pH8.0))で3回洗浄した後、溶出用緩衝液(25mM Tris-HCL(pH8.0)、10mM EDTA(pH8.0)、および0.5% SDS)を用いて溶出し、抗メチル化シトシン抗体とビーズとの複合体により沈降されたメチル化ゲノムDNAを得た。
 上記のようにして得たメチル化ゲノムDNA溶液にDTTを終濃度250nMとなるように添加して、室温で30分間ローテーションした後、65℃で15分間インキュベートした。次いで、該溶液をフェノール/クロロホルム法およびエタノール沈殿法を用いて精製して、HCT116細胞由来のメチル化ゲノムDNAを得た。
(2)IVT増幅
 上記(1)で得たメチル化ゲノムDNAにCIP(Calf intestine phosphatase;New England Biolab社)を用いてDNA末端の脱リン酸化処理を行った後、TdT(Terminal transfer;ROCHE社)を用いて、該DNAの3’末端にdTTPを付加した。
 次いで、このDNAにT7-ポリAプライマーをアニールさせて、DNAポリメラーゼI(Invitrogen社)を用いて2本鎖DNAを合成した。以下にT7-ポリAプライマーの配列を示す。
 5'-GCATTAGCGGCCGCGAAATTAATACGACTCACTATAGGGAG(A)18B-3'(配列番号83)
 上記で得たT7プロモーター配列を付加した2本鎖DNAを鋳型としてT7RNAポリメラーゼ(MEGAscript(登録商標)T7キット;Ambion社)による線形増幅を行った後、RNeasy Miniキット(QIAGEN社)を用いて精製して、cRNAを得た。
 次いで、該cRNAを鋳型として、SuperScript(商標)II RT(Invitrogen社)およびランダムプライマー(Invitrogen社)を用いてcDNAを得た。
 さらに、該cDNAにT7-ポリAプライマーをアニールさせ、DNAポリメラーゼIと反応させた後、さらにT4DNAポリメラーゼ(NEB社)と反応させて、2本鎖DNAを合成した。
 上記のT7プロモーター配列を付加した2本鎖DNAを鋳型として、T7RNAポリメラーゼ(MEGAscript(登録商標)T7キット)による線形増幅を行った後、RNeasy Miniキットを用いて精製し、cRNAを得た。
 次いで、該cRNAを鋳型として、SuperScript(商標)II RT(Invitrogen社)およびランダムプライマー(Invitrogen社)を用いてcDNAを得た。
 さらに、該cDNAにDNAポリメラーゼI、E.Coli DNAリガーゼ(Invitrogen社)およびRNase H(Ambion社)を用いて反応させて、2本鎖DNAを合成した。
 上記の2本鎖DNAをRNase HおよびRNaseカクテル(Ambion社)と反応させてRNAを分解した後、QIAquick Purificationキット(QIAGEN社)を用いて精製して、2本鎖DNAを得た。
(3)マイクロアレイ解析
 上記(2)のようにして、HCT116細胞由来のメチル化ゲノムDNAから増幅して得た2本鎖DNAをDNaseI(Invitrogen社)によって50~100bpに断片化した後、Biotin-N11-ddATP(Perkin Elmer社)を用いてビオチン標識をした。
 ビオチン標識されたDNA断片をGeneChip(登録商標)Human Promoter 1.0R Array(Affymetrix社)に接触させて、マイクロアレイのプローブとのハイブリダイゼーションを行った。接触後の染色、洗浄およびスキャン(シグナルの測定)は、Affymetrix社から提供されるマニュアルに従って行った。
 上記で得られたシグナル測定値について550bpのウィンドウでウィルコクソン順位和検定を行い、得られた有意確率が0.01より小さい(p<0.01)の領域は、マイクロアレイのプローブとメチル化DNA断片とが特異的結合をした領域であると判断し、該領域をメチル化候補部位(CMS)とした。
 その結果、HCT116細胞において、遺伝子転写開始点から上下1kb以内にCMSが存在する遺伝子は、3814遺伝子であった。
(4)発現マイクロアレイ解析
 上記の3814遺伝子のうち、HCT116細胞での発現が低いか、または認められない遺伝子を探索する目的でマイクロアレイ解析を行った。マイクロアレイとして、上記の3814遺伝子を含む38500種の遺伝子に対するプローブを搭載したGeneChip(登録商標)Human Genome U133 Plus 2.0 Array(Affymetrix社)を用いた。
 TRIzol(Invitrogen社)を用いてHCT116細胞からmRNAを抽出し、該mRNAについて発現解析を行った。該解析から得られたGeneChip(登録商標)スコアが70未満であった遺伝子を、HCT116細胞のサイレンシング遺伝子とした。
 その結果、サイレンシング遺伝子は、2410遺伝子であった。
(実施例2)MassARRAY(登録商標)解析によるマーカー候補遺伝子の探索
 本発明者らは、実施例1で得られた2410遺伝子から無作為に41遺伝子を抽出し、これらの遺伝子をマーカー候補遺伝子とした。そして、大腸癌組織と正常大腸粘膜組織におけるマーカー候補遺伝子のメチル化状態をMassARRAY(登録商標)解析(以下、「質量分析」ともいう)により解析した。
 なお、表2にこれら41のマーカー候補遺伝子を示す。
 また、実施例2における具体的な操作手順は、各キットおよび試薬類に添付のマニュアル、ならびにEhrich M.ら,Proc Natl Acad Sci USA,vol. 102,15785-15790(2005)およびCoolen MW.ら,Nucleic Acids Res,vol. 35,119(2007)の記載に従って行った。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
(1)検体試料および対照試料の作製
 以下のようにして、大腸癌組織および正常大腸粘膜組織由来のゲノムDNAから、それぞれCRC(colorectal cancer)検体試料およびNormal検体試料を作製した。また、質量分析での検量線を作成するために、対照ゲノムDNAとしてヒト末梢血リンパ球ゲノムDNAを用いて、0%、25%、50%、75%および100%メチル化対照試料を作製した。
(i)大腸癌組織と正常大腸粘膜組織からのDNAの抽出
 大腸癌患者から採取した大腸癌組織(112検体)および正常大腸粘膜組織(9検体)のそれぞれから、QIAamp DNA Microキット(QIAGEN社)を用いて各ゲノムDNAを抽出し、Bioruptor(COSMO BIO社製)により超音波切断した。なお、上記の大腸癌検体は、その切片を病理組織学的に観察した結果、該検体中の癌細胞含有率が40%以上のものである。
(ii)0%、25%、50%、75%および100%メチル化DNAの作製
 ヒト末梢血リンパ球ゲノムDNAをGenomiPhi v2 DNA amplificationキット(GEヘルスケアライフサイエンス社)により増幅した。この増幅産物は、非メチル化DNAからなる。次いで、該増幅産物をBioruptor(COSMO BIO社製)により超音波切断し、DNA断片(0%メチル化DNA)を得た。また、該DNA断片の一部を分取して、これにSssIメチラーゼ(New England Biolab社)を反応させることにより全てのシトシンをメチル化させて、メチル化DNA断片(100%メチル化DNA)を得た。そして、0%メチル化DNAと100%メチル化DNAとを所定の割合で混合して、25%、50%および75%メチル化DNAを得た。
(iii)バイサルファイト処理
 上記の(i)および(ii)で得た各DNA(1μg)を19μlの水に希釈し、これらに6N水酸化ナトリウム水溶液を1μl添加して終濃度0.3Nとし、37℃で15分間インキュベーションして変性させた。
 そして、上記の各DNA溶液に3.6M重亜硫酸ナトリウム/0.6Mヒドロキノン溶液を120μl添加した後、95℃で30秒および50℃で15分を1サイクルとして、これを15サイクル繰り返すことにより、バイサルファイト処理をした。そして、各反応液をWizard(登録商標)DNA Clean-up System(Promega社)により脱塩し、TE緩衝液50μlで溶出し、非メチル化シトシンをウラシルに変換した各DNA溶液を得た。
 上記の各DNA溶液に3N水酸化ナトリウム水溶液を5μl添加して、室温で5分間インキュベーションした後、エタノール沈殿法により各DNAを精製した。最終的に各DNAを80μlの水に溶解して、CRC検体試料およびNormal検体試料、ならびに0%、25%、50%、75%および100%メチル化対照試料を得た。
(2)PCRおよびIVT増幅
 この工程では、上記のバイサルファイト処理によって非メチル化シトシンをウラシルに変換した各DNAについて、メチル化シトシンおよびウラシルをPCR増幅法およびIVT増幅法により、それぞれグアニン(G)およびアデニン(A)に変換した。
 なお、PCR増幅法に用いるプライマーセットがメチル化DNAおよび非メチル化DNAのいずれにも偏りなく増幅できることを上記で得た各対照試料を用いて、後述するMassARRAY(登録商標)解析にて確認した。表3に各マーカー候補遺伝子に対するプライマーセットの配列(配列番号1~82)を示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
 なお、下記のPCR反応においては、後のIVT反応のために、上記のプライマーセットのフォワードプライマーおよびリバースプライマーの5’末端に、それぞれ次のタグ配列およびT7プロモーター配列を付加したプライマーセットを用いた。
  タグ配列      :5'-AGGAAGAGAG-3'
  T7プロモーター配列:5'-CAGTAATACGACTCACTATAGGGAGAAGGCT-3'
 PCR反応液は、下記の試薬類を混合して調製した。
    10x Hot Starバッファー(QIAGEN社)    0.5μl
    25mM dNTPミックス          0.04μl
    Hot Star Taq(5U/μl)(QIAGEN社)  0.04μl
    プライマーミックス               2μl
    DNA溶液                   1μl
    水                    1.42μl
                    トータル    5μl
 上記の反応液を用い、下記の条件でPCR反応を行った。
  94℃で15分、
  94℃で20秒、52℃で30秒、72℃で1分を45サイクル、
  72℃で3分。
 上記で得た各PCR産物を、MassCLEAVE(商標)Reagentキット(SEQUENOM社)に含まれるSAP(Shrimp Alkaline Phosphatase)を用いて脱リン酸化処理した。次いで、これらに上記のキットを用いて調製した下記の反応液を添加し、37℃で3時間インキュベーションして、IVT反応およびウラシル(U)またはチミン(T)特異的切断反応を行った。そして、得られた各切断産物をClean Resin(SEQUENOM社)により精製し、質量分析用サンプルとした。
    5x T7 R&DNAポリメラーゼバッファー   0.89μl
    T Cleavageミックス           0.24μl
    100mM DTT            0.22μl
    T7 R&DNAポリメラーゼ          0.44μl
    RNase A                 0.06μl
    RNaseフリーの水             3.15μl
                    トータル   5μl
 図1のAに示すように、RNase AによってIVT産物が切断される部位は、任意の塩基と該塩基に隣接するウラシル(U)またはチミン(T)との間であることがあらかじめ知られている。したがって、上記のようにして得た各切断産物の塩基配列および質量は、マーカー候補遺伝子の塩基配列から予測することが可能である。これにより、下記の質量分析で得られた各ピークについて、マーカー候補遺伝子のどの塩基配列の部分に由来するものであるかを同定できる。
(3)質量分析機MassARRAY(登録商標)(SEQUENOM社)による解析
(i)検量線の作成
 上記(2)で得た各検体試料由来の質量分析用サンプルを2回ずつ独立に質量分析を行った。得られた解析結果より、プライマーセットごとの検量線を作成し、相関係数を算出した。そして、上記のプライマーセットで増幅した各対照試料の質量分析から線形の検量線が得られた。これにより、各プライマーセットは、メチル化DNAおよび非メチル化DNAのいずれにも偏りなく増幅できることが確認できた。
(ii)各検体試料由来のサンプルの解析
 上記(2)で得た各検体試料由来の質量分析用サンプルを用いて質量分析を行い、各切断産物のピークを得た。次いで、得られた各ピークがマーカー候補遺伝子のどの塩基配列の部分に由来するものであるかを同定した。そして、同一の塩基配列に由来する切断産物において、メチル化CpG部位を含む切断産物のピークとメチル化CpG部位を含まない切断産物のピークとの面積比からメチル化率を算出した。この計算について、図1のCの左パネルを用いて例示すると、非メチル化切断産物のピーク(左)とメチル化切断産物のピーク(右)との面積比が1:3であった場合、この配列のDNA断片のメチル化率は、3/(1+3)=0.75より、75%となる。このようなメチル化率の計算を各切断産物について行い、各切断産物のメチル化率を算出した。なお、メチル化率は理論上、切断産物が有する全てのCpG部位がメチル化している場合は100%であり、全てのCpG部位が非メチル化状態である場合は0%である。
 上記で得た各切断産物のメチル化率について、上記(i)で算出した相関係数が0.9より大きい切断産物についてのみ、以降のデータ解析に用いた。また、大腸癌組織の112検体のうち102検体(90%)以上が解析されていない切断産物のメチル化率は除外した。
 そして、各マーカー候補遺伝子が有するCpG部位数と、これら遺伝子の各切断産物に含まれるCpG部位数とを考慮するために、各マーカー候補遺伝子のメチル化率は、除外されなかった切断産物のメチル化率を加重平均して算出した。
(iii)カットオフ値の設定およびメチル化頻度の算出
 上記で算出したメチル化率から各検体に含まれるマーカー候補遺伝子がメチル化陽性か否かを判断するためのカットオフ値を35%とした。したがって、ある遺伝子のメチル化率が35%より大きい場合、その遺伝子はメチル化陽性であると判断される。なお、この値は、大腸癌検体の癌細胞含有率が40%であることを考慮して決定された。
 そして、大腸癌検体(112検体)および正常大腸粘膜検体(9検体)の各検体において、上記の41の各マーカー候補遺伝子がメチル化陽性であるか否かを、該カットオフ値(35%)および上記で算出したメチル化率に基づいて判断した。そして、各遺伝子についてメチル化陽性である検体数を大腸癌検体群および正常大腸粘膜検体群でそれぞれ計数し、全検体数に対するメチル化陽性検体の割合を次式より算出した。表4に得られた結果を示す。
 メチル化陽性検体の割合(%)=(各群のメチル化陽性検体数/各群の検体総数)x100
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
 表4では、算出したメチル化陽性検体の割合に基づいて、上記の41遺伝子をグループA~Cの3つに分類した。グループAは、正常大腸粘膜検体(Normal)のメチル化陽性検体の割合が0%で、かつ大腸癌検体(CRC)の該割合が10%以上の遺伝子群であり、グループBは、Normalのメチル化陽性検体の割合が0%より大きく、かつCRCとNormalとのメチル化陽性検体の割合の差が30%以上の遺伝子群であり、グループCは、Normalのメチル化陽性検体の割合が0%より大きく、かつCRCとNormalとのメチル化陽性検体の割合の差が30%未満の遺伝子群である。
 表4に示した41遺伝子のうち、CRCとNormalとのメチル化陽性検体の割合の差が50%以上の遺伝子をマーカーになり得る遺伝子として選択し、表4の遺伝子シンボルに*を付して示した。
 選択された遺伝子は、TSPYL、COL4A2、ADAMTS1、SPG20、TMEFF2、CIDEB、EDIL3、EFEMP1、PPP1R14A、UCHL1、HAND1、STOX2、THBD、ELMO1、IGFBP7、PPP1R3C、SFRP1、CDO1、FBN2およびZNF447である。
 また、メチル化率のカットオフ値を10%としてメチル化陽性の判断を行なった場合についても、各遺伝子のメチル化陽性検体の割合を算出した。この結果を表5に示す。この場合においても、CRCとNormalとのメチル化陽性検体の割合の差が50%以上の遺伝子を選択し、表5の遺伝子シンボルに*を付して示した。なお、グループA~Cの定義は、上記と同じである。
 選択された遺伝子は、EFHD1、STOX2、ELMO1、CHFR、DUSP26、MYOCD、FLJ23191、LOX、EPHB1、TLE4、TMEFF2、SPG20、EDIL3、PPP1R3C、FBN2、AOX1およびZNF447である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
 したがって、上記の2つのメチル化率のカットオフ値より選択されたマーカーになり得る遺伝子は、ADAMTS1、AOX1、CDO1、CHFR、CIDEB、COL4A2、DUSP26、EDIL3、EFEMP1、EFHD1、ELMO1、EPHB1、FBN2、FLJ23191、HAND1、IGFBP7、LOX、MYOCD、PPP1R14A、PPP1R3C、SFRP1、STOX2、THBD、TLE4、TMEFF2、SPG20、TSPYL、UCHL1およびZNF447である。
 上記の遺伝子のうち、以下の表6に示すものは、文献によりある種の癌細胞でメチル化することが既に報告されているものである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
 よって、本発明者らは、表6に示す遺伝子を除く、COL4A2、AOX1、DUSP26、EDIL3、EFHD1、ELMO1、STOX2およびZNF447を、癌細胞の存否を判定するために用い得るマーカー遺伝子として新たに同定した。
(実施例3)マーカー遺伝子のメチル化とMSIとの相関の解析
 MSIと大腸癌患者の予後との相関はこれまでにいくつもの報告があり、一般にMSIが高い症例と良好な予後とは相関すると言われている。さらに、32報の既報データ(計7642症例のうちMSI症例1277例)をまとめたPopat S.らの報告(J Clin Oncol、Vol.23、609‐613(2005))によって、大腸癌のMSIが高い症例の患者が統計学的に有意に良好な予後を示すことが知られている。
 そこで、本発明者らは、上記の41遺伝子について、あるマーカー遺伝子のメチル化陽性検体の割合とMSIとの相関関係があるか否かを検討した。
(1)MSIの判定
 実施例2の(1)の(i)で得た大腸癌組織(112検体)のゲノムDNAを用いてMSIを解析するために、上記のNCIワークショップにより推奨された5つのMSIマーカー(BAT25、BAT26、D5S346、D2S123およびD17S250)についてシークエンス解析をした。
 各検体のゲノムDNAに含まれる上記の5つのマーカーの塩基配列をALF express DNAシークエンサー(Pharmacia Biotech社製)およびAllele Linksソフトウェア(Pharmacia Biotech社製)により解析した。
 5つのマーカーのうち2つ以上のマーカーでMSIを認める検体をMSI-H、1つのマーカーでMSIを認める検体をMSI-L、いずれのマーカーでもMSIを認めない検体をMSSと判定した。なお、MSIを認めたマーカーについては少なくとも2回の解析を行った。
(2)マーカー遺伝子のメチル化とMSIとの相関の解析
 実施例2における各マーカー遺伝子がメチル化陽性である群とMSI-Hの群とが相関するか否かを、フィッシャーの正確確率検定(Fisher's exact test)により解析した。
 解析の結果、以下のとおり、ID4、LOXおよびMYOCDのマーカー遺伝子がメチル化している群がMSI-Hの群と強い相関を示した。なお、Pは上記の検定から算出された有意確率である。この結果を表7に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
 ID4では、メチル化検体20例のうち15例がMSI‐Hであり、非メチル化検体92例のうち3例がMSI‐Hであった(P = 6.9 x 10-12)。
 LOXでは、メチル化検体16例のうち15例がMSI‐Hであり、非メチル化検体96例のうち3例がMSI‐Hであった(P = 8.1 x 10-15)。
 MYOCDでは、メチル化検体16例のうち14例がMSI‐Hであり、非メチル化検体96例のうち4例がMSI‐Hであった(P = 1.4 x 10-12)。
 上記の結果より、大腸癌患者においてID4、LOXおよびMYOCDいずれか1つがメチル化している場合、MSIが高い傾向にあり、すなわち、予後が良好である可能性が高いと考えられる。よって、これらの3つのマーカー遺伝子のメチル化状態を解析することにより、大腸癌患者の予後を予測し得ると考えられる。
(実施例4)メチル化特異的PCR(MSP)による大腸癌細胞の検出
(1)検体試料の作製
 以下のようにして、大腸癌細胞株HCT116とDLD-1、大腸癌患者から採取した大腸癌組織1~7、および正常大腸粘膜組織由来のゲノムDNAから、それぞれHCT116試料、DLD-1試料、CRC検体試料1~7およびNormal検体試料を作製した。
(i)大腸癌細胞株、大腸癌組織および正常大腸粘膜組織からのDNAの抽出
 HCT116、DLD-1、大腸癌組織1~7、および正常大腸粘膜組織のそれぞれから、DNAをQIAmp DNA Microキット(QIAGEN社)を用いて添付マニュアルに従って抽出した。抽出した大腸癌細胞株、大腸癌組織および正常大腸粘膜組織のゲノムを含む各ゲノムDNAをBioruptor(COSMO BIO社製)により超音波切断した。
(ii)バイサルファイト処理
 上記の(i)で得た各DNA(1μg)を19μlの水に希釈し、これらに6N水酸化ナトリウム水溶液を1μl添加して終濃度0.3Nとし、37℃で15分間インキュベーションして変性させた。そして、上記の各DNA溶液に3.6M重亜硫酸ナトリウム/0.6Mヒドロキノン溶液を120μl添加した後、95℃で30秒および50℃で15分を1サイクルとして、これを15サイクル繰り返すことにより、バイサルファイト処理をした。そして、各反応液をWizard(登録商標)DNA Clean-up System(Promega社)により脱塩し、TE緩衝液50μlで溶出し、非メチル化シトシンをウラシルに変換した各DNA溶液を得た。
 上記の各DNA溶液に3N水酸化ナトリウム水溶液を5μl添加して、室温で5分間インキュベーションした後、エタノール沈殿法により各DNAを精製した。最終的に各DNAを80μlの水に溶解して、HCT116試料、DLD-1試料、CRC検体試料1~7、およびNormal検体試料を得た。
(2)対照試料の作製
(i)0%および100%メチル化DNAの作製
 ヒト末梢血リンパ球ゲノムDNAをGenomiPhi v2 DNA amplificationキット(GEヘルスケアライフサイエンス社)により増幅した。この増幅産物は、非メチル化DNAからなる。次いで、該増幅産物をBioruptor(COSMO BIO社製)により超音波切断し、DNA断片(0%メチル化DNA)を得た。また、該DNA断片の一部を分取して、これにSssIメチラーゼ(New England Biolab社)を反応させることにより全てのシトシンをメチル化させて、メチル化DNA断片(100%メチル化DNA)を得た。
(ii)バイサルファイト処理
 上述の検体試料の作製におけるバイサルファイト処理と同様に、0%メチル化DNAおよび100%メチル化DNAを処理し、0%メチル化対照試料および100%メチル化対照試料を得た。
(3)メチル化特異的PCR(MSP)
 上記(1)および(2)で得られた検体試料および対照試料(バイサルファイト処理後のDNA)を用いて、MSPを行った。MSPで用いたPCR試薬の組成、プライマーセットおよびPCRの反応条件を以下に示す。
<PCR試薬>
DDW(滅菌水)               15.25μl
10×PCR buffer with MgCl2(Roche社)     2.5μl
1.25 mM dNTP mix                 4μl
10μMセンスプライマー               1μl
10μMアンチセンスプライマー            1μl
Faststart Taq polymerase(Roche社)     0.25μl
検体試料                     1μl
                 トータル   25μl
<プライマーセット>
 上記のMSPで用いたプライマーセットを表8に示す。なお、表8の三列目の欄における「M」はメチル化検出用プライマーを示し、「U」は非メチル化検出用プライマーを示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
<PCR反応条件>
95℃で6分、
95℃で30秒、X℃で30秒、72℃で30秒をYサイクル、
72℃で7分、
16℃で放置。
 なお、上記の反応条件において「X」および「Y」はそれぞれ、表8に示されるアニーリング温度およびサイクル数を表す。
(3)メチル化特異的PCR(MSP)の結果解析
 上述のMSPで得られた増幅産物を2%アガロースゲル電気泳動で確認した。また、アガロースゲル電気泳動の写真を画像処理ソフト(ImageJ)で解析することにより各バンドの強度を定量した。バンドの強度は、目的のバンドの強度から同じレーンのバックグラウンドの強度を差し引いた値とした。なお、後述のアガロースゲル電気泳動の結果を示す図およびバンド強度のグラフを示す図における符号を、以下に説明する。
     M:  メチル化検出用プライマー
     U:  非メチル化検出用プライマー
    0%:  0%メチル化対照試料
  100%:  100%メチル化対照試料
HCT116:  HCT116試料
  DLD1:  DLD-1試料
     N:  Normal検体試料
     1:  CRC検体試料1
     2:  CRC検体試料2
     3:  CRC検体試料3
     4:  CRC検体試料4
     5:  CRC検体試料5
     6:  CRC検体試料6
     7:  CRC検体試料7
<COL4A2>
 COL4A2のプライマーセットを用いたMSPのアガロースゲル電気泳動の結果を図2に示す。また、COL4A2のプライマーセットを用いたメチル化特異的PCRのアガロースゲル電気泳動のバンド強度のグラフを図3に示す。
 図2および図3から、100%メチル化対照試料、HCT116試料、DLD-1試料、CRC検体試料1~4では、非メチル化検出用プライマーよりもメチル化検出用プライマーを用いたPCRにおいて強いバンドが検出された。一方、0%メチル化対照試料およびNormal検体試料では、メチル化検出用プライマーよりも非メチル化検出用プライマーを用いたPCRにおいて強いバンドが検出された。この結果から、生体試料中のCOL4A2遺伝子のメチル化の状態を、MSPにより解析することで、大腸癌細胞を検出できることが明らかとなった。
<AOX1>
 AOX1のプライマーセットを用いたMSPのアガロースゲル電気泳動の結果を図4に示す。また、AOX1のプライマーセットを用いたメチル化特異的PCRのアガロースゲル電気泳動のバンド強度のグラフを図5に示す。
 図4および図5から、100%メチル化対照試料、HCT116試料、DLD-1試料、CRC検体試料2~4および検体試料7では、非メチル化検出用プライマーよりもメチル化検出用プライマーを用いたPCRにおいて強いバンドが検出された。一方、0%メチル化対照試料およびNormal検体試料では、メチル化検出用プライマーよりも非メチル化検出用プライマーを用いたPCRにおいて強いバンドが検出された。この結果から、生体試料中のAOX1遺伝子のメチル化の状態をMSPにより解析することで、大腸癌細胞を検出できることが明らかとなった。
<DUSP26>
 DUSP26のプライマーセットを用いたMSPのアガロースゲル電気泳動の結果を図6に示す。また、DUSP26のプライマーセットを用いたメチル化特異的PCRのアガロースゲル電気泳動のバンド強度のグラフを図7に示す。
 図6および図7から、100%メチル化対照試料、HCT116試料、DLD-1試料、CRC検体試料1、検体試料3、検体試料5および検体試料6では、非メチル化検出用プライマーよりもメチル化検出用プライマーを用いたPCRにおいて強いバンドが検出された。一方、0%メチル化対照試料およびNormal検体試料では、メチル化検出用プライマーよりも非メチル化検出用プライマーを用いたPCRにおいて強いバンドが検出された。この結果から、生体試料中のDUSP26遺伝子のメチル化の状態をMSPにより解析することで、大腸癌細胞を検出できることが明らかとなった。
<ELM01>
 ELM01のプライマーセットを用いたMSPのアガロースゲル電気泳動の結果を図8に示す。また、ELM01のプライマーセットを用いたメチル化特異的PCRのアガロースゲル電気泳動のバンド強度のグラフを図9に示す。
 図8および図9から、100%メチル化対照試料、HCT116試料、DLD-1試料、CRC検体試料1、検体試料3、検体試料5および検体試料6では、非メチル化検出用プライマーよりも、メチル化検出用プライマーを用いたPCRにおいて強いバンドが検出された。一方、0%メチル化対照試料およびNormal検体試料では、メチル化検出用プライマーよりも非メチル化検出用プライマーを用いたPCRにおいて強いバンドが検出された。この結果から、生体試料中のELM01遺伝子のメチル化の状態をMSPにより解析することで、大腸癌細胞を検出できることが明らかとなった。
<STOX2>
 STOX2のプライマーセットを用いたMSPのアガロースゲル電気泳動の結果を図10に示す。また、STOX2のプライマーセットを用いたメチル化特異的PCRのアガロースゲル電気泳動のバンド強度のグラフを図11に示す。
 図10および図11から、100%メチル化対照試料、HCT116試料、DLD-1試料、CRC検体試料1、検体試料2、検体試料5および検体試料6では、非メチル化検出用プライマーよりもメチル化検出用プライマーを用いたPCRにおいて強いバンドが検出された。一方、0%メチル化対照試料およびNormal検体試料では、メチル化検出用プライマーよりも非メチル化検出用プライマーを用いたPCRにおいて強いバンドが検出された。この結果から、生体試料中のSTOX2遺伝子のメチル化の状態をMSPにより解析することで、大腸癌細胞を検出できることが明らかとなった。
<EDIL3>
 EDIL3のプライマーセットを用いたMSPのアガロースゲル電気泳動の結果を図12に示す。また、EDIL3のプライマーセットを用いたメチル化特異的PCRのアガロースゲル電気泳動のバンド強度のグラフを図13に示す。
 図12および図13から、100%メチル化対照試料、HCT116試料、DLD-1試料、CRC検体試料1、検体試料2、検体試料5および検体試料6では、非メチル化検出用プライマーよりもメチル化検出用プライマーを用いたPCRにおいて強いバンドが検出された。一方、0%メチル化対照試料およびNormal検体試料では、メチル化検出用プライマーよりも非メチル化検出用プライマーを用いたPCRにおいて強いバンドが検出された。この結果から、生体試料中のEDIL3遺伝子のメチル化の状態をMSPにより解析することで、大腸癌細胞を検出できることが明らかとなった。
<ZNF447>
 ZNF447のプライマーセットを用いたMSPのアガロースゲル電気泳動の結果を図14に示す。また、ZNF447のプライマーセットを用いたメチル化特異的PCRの、アガロースゲル電気泳動のバンド強度のグラフを図15に示す。
 図14および図15から、100%メチル化対照試料、HCT116試料、DLD-1試料、CRC検体試料1、検体試料2、検体試料3および検体試料5では、非メチル化検出用プライマーよりも、メチル化検出用プライマーを用いたPCRにおいて強いバンドが検出された。一方、0%メチル化対照試料およびNormal検体試料では、メチル化検出用プライマーよりも非メチル化検出用プライマーを用いたPCRにおいて強いバンドが検出された。この結果から、生体試料中のZNF447遺伝子のメチル化の状態をMSPにより解析することで、大腸癌細胞を検出できることが明らかとなった。
<EFHD1>
 EFHD1のプライマーセットを用いたMSPのアガロースゲル電気泳動の結果を図16に示す。また、EFHD1のプライマーセットを用いたメチル化特異的PCRのアガロースゲル電気泳動のバンド強度のグラフを図17に示す。
 図16および図17から、100%メチル化対照試料、HCT116試料、DLD-1試料、およびCRC検体試料7では、非メチル化検出用プライマーよりもメチル化検出用プライマーを用いたPCRにおいて強いバンドが検出された。一方、0%メチル化対照試料およびNormal検体試料では、メチル化検出用プライマーよりも非メチル化検出用プライマーを用いたPCRにおいて強いバンドが検出された。この結果から、生体試料中のEFHD1遺伝子のメチル化の状態を、MSPにより解析することで、大腸癌細胞を検出できることが明らかとなった。
(実施例5)メチル化特異的PCR(MSP)による乳癌細胞の検出
(1)検体試料の作製
 市販されている二つのヒト正常乳腺上皮組織由来のゲノムDNAを、それぞれBioruptor(COSMO BIO社製)を用いて超音波処理した。超音波処理した各ヒト正常乳腺上皮組織由来のゲノムDNAを、実施例4と同様のバイサルファイト処理を行うことで正常乳腺上皮組織検体試料AおよびBを作製した。また、市販されているヒト乳癌組織由来のゲノムDNAを同様に処理して乳癌検体試料Cを作製した。
(2)対照試料の作製
 実施例4の対照試料の作製と同様の操作により、0%メチル化対照試料および100%メチル化対照試料を作製した。
(3)メチル化特異的PCR(MSP)
 上記(1)および(2)で得られた検体試料および対照試料を用いてMSPを行った。MSPで用いたPCR試薬の組成およびPCRの反応条件は、実施例4と同様である。また、プライマーは表8に示されるCOL4A2、AOX1およびSTOX2のプライマーを用いた。
(3)メチル化特異的PCR(MSP)の結果解析
 実施例4と同様に、アガロースゲル電気泳動およびバンドの強度を用い、増幅産物を解析した。なお、後述のアガロースゲル電気泳動の結果を示す図およびバンド強度のグラフを示す図における符号を、以下に説明する。
   M:  メチル化検出用プライマー
   U:  非メチル化検出用プライマー
  0%:  0%メチル化対照試料
100%:  100%メチル化対照試料
   A:  正常乳腺上皮組織検体試料A
   B:  正常乳腺上皮組織検体試料B
   C:  乳癌検体試料C
<COL4A2>
 COL4A2のプライマーセットを用いたMSPのアガロースゲル電気泳動の結果を図18に示す。また、COL4A2のプライマーセットを用いたメチル化特異的PCRのアガロースゲル電気泳動のバンド強度のグラフを図19に示す。
 図18および図19から、100%メチル化対照試料および乳癌検体試料Cでは、非メチル化検出用プライマーよりもメチル化検出用プライマーを用いたPCRにおいて強いバンドが検出された。一方、0%メチル化対照試料、正常乳腺上皮組織検体試料Aおよび正常乳腺上皮組織検体試料Bでは、メチル化検出用プライマーよりも非メチル化検出用プライマーを用いたPCRにおいて強いバンドが検出された。この結果から、生体試料中のCOL4A2遺伝子のメチル化の状態をMSPにより解析することで、乳癌細胞を検出できることが明らかとなった。
<AOX1>
 AOX1のプライマーセットを用いたMSPのアガロースゲル電気泳動の結果を図20に示す。また、AOX1のプライマーセットを用いたメチル化特異的PCRのアガロースゲル電気泳動のバンド強度のグラフを図21に示す。
 図20および図21から、100%メチル化対照試料および乳癌検体試料Cでは、非メチル化検出用プライマーよりもメチル化検出用プライマーを用いたPCRにおいて強いバンドが検出された。一方、0%メチル化対照試料、正常乳腺上皮組織検体試料Aおよび正常乳腺上皮組織検体試料Bでは、メチル化検出用プライマーよりも非メチル化検出用プライマーを用いたPCRにおいて強いバンドが検出された。この結果から、生体試料中のAOX1遺伝子のメチル化の状態をMSPにより解析することで、乳癌細胞を検出できることが明らかとなった。
<STOX2>
 STOX2のプライマーセットを用いたMSPの、アガロースゲル電気泳動の結果を図22に示す。また、STOX2のプライマーセットを用いたメチル化特異的PCRのアガロースゲル電気泳動のバンド強度のグラフを図23に示す。
 図22および図23から、100%メチル化対照試料および乳癌検体試料Cでは、非メチル化検出用プライマーよりも、メチル化検出用プライマーを用いたPCRにおいて強いバンドが検出された。一方、0%メチル化対照試料、正常乳腺上皮検体試料Aおよび正常乳腺上皮組織検体試料Bでは、メチル化検出用プライマーよりも非メチル化検出用プライマーを用いたPCRにおいて強いバンドが検出された。この結果から、生体試料中のSTOX2遺伝子のメチル化の状態をMSPにより解析することで、乳癌細胞を検出できることが明らかとなった。
 本出願は、2009年7月3日に出願された日本国特許出願特願2009-158873号に関し、これらの特許請求の範囲、明細書、図面および要約書の全ては本明細書中に参照として組み込まれる。

Claims (12)

  1.  被験者から採取した生体試料からDNAを抽出する抽出工程と、
     抽出工程で得られたDNAに含まれるCOL4A2、AOX1、DUSP26、EDIL3、EFHD1、ELMO1、STOX2およびZNF447の遺伝子群から選択される少なくとも1つの遺伝子におけるCpG部位のメチル化の状態を解析する解析工程と、
     解析工程で得られた解析結果に基づいて、生体試料中の癌細胞の存否を判定する判定工程と
    を含む生体試料中の癌細胞の存否を判定する方法。
  2.  解析工程が、少なくとも1つのCpG部位のメチル化の有無を解析する工程である、請求項1に記載の方法。
  3.  判定工程が、メチル化されたCpG部位が有るという解析結果が得られた場合に、生体試料中に癌細胞が存在すると判定する工程である、請求項2に記載の方法。
  4.  解析工程が、遺伝子のメチル化率を解析する工程である、請求項1に記載の方法。
  5.  判定工程が、解析工程で得た遺伝子のメチル化率が所定のカットオフ値より高い場合に、生体試料中に癌細胞が存在すると判定する工程である、請求項4に記載の方法。
  6.  大腸癌患者から採取した生体試料からDNAを抽出する抽出工程と、
     抽出工程で得られたDNAに含まれるID4、LOXおよびMYOCDの遺伝子群から選択される少なくとも1つの遺伝子におけるCpG部位のメチル化の状態を解析する解析工程と、
     解析工程で得られた解析結果に基づいて、癌患者の予後を判定する判定工程と、
    を含む大腸癌患者の予後を判定する方法。
  7.  解析工程が、少なくとも1つのCpG部位のメチル化の有無を解析する工程である、請求項6に記載の方法。
  8.  判定工程が、メチル化されたCpG部位が有るという解析結果が得られた場合に、大腸癌患者の予後が良いと判定する工程である、請求項7に記載の方法。
  9.  解析工程が、遺伝子のメチル化率を解析する工程である、請求項6に記載の方法。
  10.  判定工程が、解析工程で得た遺伝子のメチル化率が所定のカットオフ値より高い場合に、大腸癌患者の予後が良いと判定する工程である、請求項9に記載の方法。
  11.  COL4A2、AOX1、DUSP26、EDIL3、EFHD1、ELMO1、STOX2およびZNF447の遺伝子群から選択される、メチル化解析を用いた癌細胞の存否の判定のためのマーカー遺伝子。
  12.  ID4、LOXおよびMYOCDの遺伝子群から選択される、メチル化解析を用いた大腸癌患者の予後の判定のためのマーカー遺伝子。
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