ES2331146T3 - Procedimientos y acidos nucleicos para el analisis de la expresion genetica asociada con el pronostico de los trastornos proliferativos de las celulas prostaticas. - Google Patents

Procedimientos y acidos nucleicos para el analisis de la expresion genetica asociada con el pronostico de los trastornos proliferativos de las celulas prostaticas. Download PDF

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Abstract

Un procedimiento para proporcionar un pronóstico a un sujeto con un trastorno proliferativo de las células de la próstata que comprende las siguientes etapas de: a. determinar el estado de metilación del gen PITX2 y/o sus regiones reguladoras en una muestra biológica obtenida de dicho sujeto; y b. determinar a partir del mismo el pronóstico de dicho sujeto por el que la hipermetilación es un indicador de mal pronóstico.

Description

Procedimientos y ácidos nucleicos para el análisis de la expresión genética asociada con el pronóstico de los trastornos proliferativos de las células prostáticas.
Campo de la invención
Aspectos de la presente invención se refieren a secuencias de ADN humano que exhiben patrones de expresión heterogéneos en pacientes con cáncer de próstata, y más particularmente a composiciones y procedimientos nuevos para proporcionar un pronóstico de dichos pacientes.
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Listado de secuencias
Se ha proporcionado un listado de secuencias, según las Instrucciones Administrativas de PCT Parte 8, Sección 801(a), en un disco compacto (1 de 1) como un archivo de texto de 3,25 MB (476_0001.txt).
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Antecedentes
Cáncer de próstata. El cáncer de próstata es la neoplasia más común entre los hombres en los Estados Unidos (200.000 casos nuevos por año), y la sexta causa principal de muertes relacionadas con el cáncer en varones en todo el mundo (204.000 por año). El cáncer de próstata es principalmente una enfermedad de los ancianos, con aproximadamente 16% de los hombres entre las edades de 60 y 79 años que tienen la enfermedad. Según algunas estimaciones en la autopsia, el 80% de los hombres mayores de 80 años de edad tienen alguna forma de enfermedad de la próstata (por ejemplo, cáncer, BPH, prostatitis, etc.). La hipertrofia benigna de la próstata está presente en aproximadamente el 50% de los hombres de 50 o más años de edad, y en el 95% de los hombres de 75 o más años de edad. El cáncer de próstata, basado en estos informes, a menudo no es una enfermedad por la que los hombres mueren, sino más comúnmente con la que mueren. Pruebas recientes sugieren que la incidencia del cáncer de próstata puede de hecho estar disminuyendo, probablemente como resultado de un mejor tratamiento, de una mejor cirugía y de una detección más
temprana.
Diagnóstico del cáncer de próstata; enfoques moleculares. Las directrices actuales para la detección del cáncer de próstata han sido sugeridas por la American Cancer Society y son las siguientes: a los 50 años de edad, los profesionales sanitarios deben ofrecer una prueba en sangre para el antígeno específico de la próstata (PSA) y realizar un examen rectal digital (DRE). Se recomienda que las poblaciones de alto riesgo, tales como los afroamericanos y aquellos con antecedentes familiares de enfermedad de la próstata, comiencen la detección a los 45 años de edad. Los hombres sin patología anormal de la próstata tienen por lo general un nivel de PSA en sangre inferior a 4 ng/ml. Los niveles de PSA entre 4 ng/ml y 10 ng/ml (llamada la "zona gris") tienen una posibilidad del 25% del tener cáncer de próstata. El resultado es que el 75% de las veces, los hombres con un DRE anormal y un PSA en esta zona gris tienen una biopsia negativa, o aparentemente innecesaria. Por encima de la zona gris, la probabilidad de tener cáncer de próstata es significativa (> 67%) y aumenta incluso a medida que aumentan los niveles de PSA. Existen numerosos procedimientos para medir el PSA (porcentaje de PSA libre, velocidad del PSA, densidad del PSA, etc.), y cada uno tiene una precisión asociada para la detección de la presencia de cáncer. Todavía, incluso con las pequeñas mejoras en la detección, y los descensos informados en la mortalidad asociados con la detección, la frecuencia de positivos falsos sigue siendo alta. La especificidad reducida es el resultado en parte del PSA aumentado en sangre asociado con la BPH y la prostatitis. También se ha estimado que hasta el 45% de las biopsias de próstata bajo las directrices actuales tienen resultado falso negativo, dando como resultado la sensibilidad disminuida incluso con la
biopsia.
La biopsia guiada transrectal TRUS se considera el "estándar de referencia" para diagnosticar el cáncer de próstata. Las recomendaciones para la biopsia se basan en los niveles anormales de PSA y/o un examen rectal digital (DRE) anormal. Para el PSA hay una zona gris donde un elevado porcentaje de las biopsias quizás no sean necesarias. Con todo, la capacidad para detectar el cáncer en esta zona gris (niveles de PSA de 4,0 a 10 ng/ml) es difícil sin la biopsia. Debido a esta falta de especificidad, el 75% de los hombres que se someten a una biopsia no tienen cáncer. Incluso sin la biopsia, aquellos con cáncer podrían perderse, dando como resultado el aumento en la morbilidad y mortalidad. Desafortunadamente, los riesgos asociados con una biopsia innecesaria también son altos.
Los marcadores moleculares ofrecerían la ventaja de que pueden utilizarse para analizar eficazmente incluso muestras de tejido muy pequeñas, y las muestras de tejido cuya arquitectura no se ha mantenido. Dentro de la última década, se han estudiado numerosos genes con respecto a la expresión diferencial entre la hiperplasia benigna de la próstata y diferentes grados del cáncer de próstata. Sin embargo, no se ha demostrado que un marcador único sea suficiente para la clasificación del pronóstico de los tumores de próstata en un escenario clínico.
Como alternativa, los enfoques basados en ARNm de grandes dimensiones pueden, en casos particulares, proporcionar un medio para distinguir entre diferentes tipos de tumores y lesiones benignas y malignas. Sin embargo la aplicación de tales enfoques como herramienta de diagnóstico rutinaria en un escenario clínico está impedida y sustancialmente limitada por la inestabilidad extrema del ARNm, los rápidos cambios en la expresión que se producen después de ciertos activadores (por ejemplo, recogida de la muestra), y, lo que es más importante, por la gran cantidad de ARNm necesaria para el ensayo que con frecuencia no puede obtenerse de una biopsia de rutina (véase, por ejemplo, Lipshutz, R. J. y col., Nature Genetics 21:20-24, 1999; Bowtell, D. D. L Nature genetics supl. 21:25-32, 1999).
La metilación genética aberrante en el cáncer de próstata se ha observado en varios genes incluidos GSTPi, AR, p16 (CDKN2a/INK4a), CD44, CDH1. La amplia hipometilación del genoma por ejemplo del elemento repetitivo LINE-1 también se ha asociado con la progresión del tumor (Santourlidis, S., y col., Prostate 39:166 - 174,
1999).
Opciones de tratamiento del cáncer de próstata. Hay numerosas estrategias de tratamiento disponibles para los pacientes con diagnóstico de cáncer de próstata, y la decisión para los pacientes y los médicos es con frecuencia poco clara. Como el cáncer de próstata puede ser una enfermedad que se desarrolla lentamente, muchos hombres eligen el enfoque de tratamiento llamado espera vigilada, o el tratamiento conservador. Como insinúan los nombres, este enfoque no incluye ninguna terapia radical destinada a curar al paciente. En su lugar, la enfermedad se controla cuidadosamente usando pruebas de PSA y DRE. El paciente ideal para este enfoque es uno cuyo tumor es de crecimiento lento y no invasivo, y quien probablemente muera por otras causas antes de que el cáncer de próstata llegue a ser problemático.
Para los pacientes más jóvenes con la enfermedad localizada, el tratamiento curativo es más adecuado. La prostatectomía radical se utiliza para eliminar la próstata y con esperanzas de eliminar todas las trazas del tumor. Las márgenes quirúrgicas, las vesículas seminales, y algunas veces los nódulos linfáticos se prueban para controlar la presencia de cáncer, y en cada caso la presencia de cáncer se correlaciona con reducida supervivencia libre de enfermedad. En general, aproximadamente el 70% de los hombres permanecen libres de enfermedad diez años después de la cirugía (Roehl, y col., 2004). La prostatectomía radical es una cirugía importante, con efectos laterales que incluyen pérdida de sangre, incontinencia e impotencia. Se estima que la tasa de complicaciones intraoperatorias y postoperatorias es inferior al 2% (Lepor, y col., 2001).
La terapia de radiación se utiliza también para intentar curar a los pacientes con cáncer de próstata. Los pacientes pueden elegir la radiación externa del haz o la braquiterapia (implantes de semillas radiactivas). Las tasas de supervivencia y los efectos laterales son similares a los de la prostatectomía radical (D'amico, y col., 1998). Tanto para la prostatectomía radical como para la terapia de radiación, la probabilidad de supervivencia es altamente dependiente del estadio y la diferenciación del tumor. Es más probable que se curen los tumores indolentes, localizados.
La terapia hormonal se usa frecuentemente para los pacientes cuyo cáncer se ha propagado más allá de la próstata o para los pacientes cuyo cáncer ha recurrido después de la prostatectomía o la terapia de radiación. Es decir, la terapia hormonal se utiliza para controlar el cáncer pero no para curarlo. La terapia hormonal se utiliza algunas veces conjuntamente con otras terapias tales como la radiación o como terapia neoadyuvante antes de la cirugía. El objetivo de la terapia hormonal es reducir el efecto estimulador de los andrógenos en el tumor de la próstata. La reducción de hormonas se consigue con orquiectomía, análogos de la hormona liberadora de hormona luteinizante (LHRH), y antiandrógenos. Los efectos laterales de la terapia hormonal incluyen impotencia, sofocos, fatiga y libido reducida. Eventualmente, los tumores de la próstata se vuelven insensibles a los andrógenos y la terapia hormonal no es más eficaz.
Una vez que el tumor se ha propagado fuera de la cápsula y la terapia hormonal ha fracasado, puede usarse la quimioterapia para aliviar el dolor o retardar la progresión de la enfermedad. La respuesta a la quimioterapia es variable, y la vida se prolonga solamente para una minoría de pacientes. Los bisfosfonatos se utilizan para reducir la actividad osteolítica de los tumores metastatizados a los huesos.
Estimación del pronóstico del cáncer de próstata. El DRE, la TRUS, la biopsia y el PSA proporcionan la información inicial del estadio en el tumor, pero las exploraciones de IRM y TC, las exploraciones de ProstaScint y las exploraciones de huesos se utilizan para determinar la propagación del cáncer más allá de la cápsula prostática. Estas pruebas no se utilizan en todos los pacientes con cáncer de próstata, sino solamente en los que tienen alguna probabilidad de metástasis. Si puede confirmarse las metástasis, el paciente recibirá el tratamiento diseñado para retardar la progresión de la enfermedad. Si no se detectan metástasis, un paciente es un candidato para los tratamientos potencialmente curativos tales como la prostatectomía y la terapia de radiación. Antes de la extirpación de la próstata, algunas veces se disecan los nódulos linfáticos como prueba final para detectar las metástasis. Si hay metástasis presente en los nodos disecados, la cirugía puede abortarse. El análisis del tejido extirpado quirúrgicamente durante la prostatectomía es la técnica final y el estándar de referencia para la estadificación para los pacientes que elijen someterse a la cirugía. Con frecuencia, el análisis de las muestras quirúrgicas muestra que el paciente estaba originalmente subestadificado por las pruebas de diagnóstico (Bostwick, 1997).
Una estimación exacta del pronóstico es crucial para la selección del tratamiento más adecuado para cada paciente. Puesto que el cáncer de próstata confinado al órgano no conduce a la muerte, la estimación del pronóstico es también una estimación de la presencia o de la probabilidad del desarrollo de metástasis. Un paciente que tiene probabilidad de desarrollar cáncer fuera de la cápsula prostática recibirá un estudio de diagnóstico más extenso, incluyendo exploraciones de IRM y TC, y posiblemente tratamientos más radicales, incluyendo la cirugía y la radiación.
Una evaluación inicial del pronóstico se hace a partir de los resultados de una prueba de PSA, un DRE y un análisis de la biopsia. El tamaño, la localización y el procedimiento de detección se combinan para dar una puntuación de estadio en la escala de TNM. Los pacientes con tumores de estadios más altos y valores de PSA elevados tienen más probabilidad de tener cáncer que se ha propagado o que se propagará fuera de la próstata. Un análisis histológico de la biopsia permite que un patólogo determine la puntuación de Gleason. La puntuación de Gleason es una composición de los dos grados más predominantes en la muestra de tejido, y los grados pueden variar entre uno y cinco. Un grado más alto indica desdiferenciación más extrema, y las puntuaciones compuestas más altas se correlacionan con una mayor probabilidad de metástasis y reducida supervivencia libre de enfermedad.
Los nomogramas del cáncer de próstata se han desarrollado y modificado para predecir el riesgo de recurrencia del cáncer después de la terapia primaria en base a los niveles de PSA, al grado de Gleason y la información preoperatoria del estadio (Kattan y col., 2003; Kattan y col., 1998; Potter y col., 2001). Los datos se obtienen de tasas reales de supervivencia de pacientes en cohortes de miles de pacientes en múltiples instituciones. Como con todas las mediciones de pronóstico en el cáncer de próstata, la estimación del riesgo de recurrencia por el nomograma es también una estimación de la probabilidad de presencia de cáncer fuera de la cápsula prostática. Como las características clínicas de los cánceres que están presentando los pacientes han cambiado con el amplio uso del PSA, los nomogramas son anticuados y no se utilizan ampliamente. Sin embargo, el procedimiento general de integrar Gleason, el estadio y la información de PSA sigue utilizándose.
Los pacientes con cáncer que se ha propagado a los nódulos linfáticos o a otros sitios metastásicos se tratan con terapias sistémicas tales como las terapias hormonales. Los pacientes con enfermedad localizada (T1-T3) son candidatos para los tratamientos definitivos, curativos tales como la cirugía o la radiación. Los pacientes con enfermedad localizada que se cree que tiene riesgo bajo son candidatos ideales para la espera vigilada. Los que tienen riesgo intermedio son ideales para la monoterapia tal como la cirugía o la radiación. Los que tienen enfermedad localizada con alto riesgo deben considerarse para las terapias multimodales o para ensayos clínicos.
Después de la cirugía, está disponible más información del pronóstico porque la propagación del tumor puede analizarse directamente. Durante algunas prostatectomías, los nódulos linfáticos son disecados directamente y se confirma el estado de los nódulos. En todas las cirugías, se controlan la propagación del tumor a las vesículas seminales y el estado de la margen. Los nódulos, las vesículas seminales y las márgenes positivos indican todos un pronóstico inferior y pueden sugerir que el paciente debe recibir tratamiento adyuvante.
Marcadores moleculares del pronóstico del cáncer de próstata; deficiencias de los enfoques de la técnica anterior. Como alternativa a los enfoques actuales a la clasificación del pronóstico de los pacientes con carcinoma de próstata se están explorando actualmente una diversidad de enfoques moleculares. Se anticipa que el desarrollo de marcadores moleculares adecuados tendrá ventajas significativas en términos de precisión, rentabilidad y/o invasividad del paciente sobre los enfoques actuales. Se ha descubierto una diversidad de marcadores moleculares que incluyen anticuerpos monoclonales. En un estudio de Xu y col. (ICDB/95613763) 114 casos de cáncer de próstata mostraron que el 57% de las muestras de médula ósea tenían niveles elevados de OVX1 (mayores que 7,2 U/ml). En otros experimentos, los niveles de OVX1 eran aproximadamente 2 veces más altos en las muestras de suero de pacientes con cáncer de próstata independiente de los andrógenos que en los dependientes de los andrógenos (p inferior a 0,001), sugiriendo que los niveles séricos de OVX1 pueden ser capaces de predecir la progresión del cáncer de próstata, ya que esta enfermedad cuando progresa llega a ser típicamente independiente de los andrógenos. La expresión de la proteína PSCA y del ARNm se han correlacionado positivamente con las características adversas del tumor, tales como el aumento del grado patológico (diferenciación celular pobre), el empeoramiento del estadio clínico y la independencia de los andrógenos y de manera especulativa con la carcinogénesis de la próstata (Jpn J Clin Oncol, 4: 414-419, 2004). Otros marcadores de análisis prospectivos del ARNm incluyen la Hepsina. La expresión de la Hepsina mostró diferencias significativas entre los pacientes con riesgo más bajo (pT2, G2 y puntuación de Gleason inferior a 7) y con riesgo más alto (pT3/4, G3 y puntuación de Gleason 7 o superior) para la recaída (J Urol, 171: 187-191,
2004).
El gen GSTPi es el marcador de diagnóstico del carcinoma de próstata mejor caracterizado. Zhou y col. (J Urol, 171: 2195-2198, 2004) correlacionaron recientemente la expresión del gen GSTPi con el grado de Gleason y el volumen del cáncer. Además, el uso del gen GSTPi como marcador para la detección de carcinomas de próstata localizados en las zonas periféricas (es decir, con una alta probabilidad de metástasis) también se ha descrito en el documento US 2004146868.
Otro marcador de metilación que puede ser adecuado para la clasificación del pronóstico de los carcinomas de próstata es uPA. Rabbani y col. (The FASEB Journal 17: 1081-1088, 2003) han mostrado que es el promotor de uPA está hipermetilado en las células PrEC y LNCaP sensibles a hormonas y está hipometilado en las células PC-3 insensibles a hormonas. La desmetilación del promotor en las líneas celulares LNCaP dio lugar al aumento del análisis del ARNm y dio como resultado un aumento en la capacidad invasiva. Singal y col., analizaron la metilación de un panel de genes constituido por glutatión s-transferasa Pi1 (GSTP1), el receptor beta del ácido retinoico (RARB), CD44, E-cadherina (ECAD) y la proteína de la familia de asociación ras 1 (RASSF1A) en el cáncer de próstata. Se calculó un índice de la metilación (IM) como el número total de genes metilados, se observó un IM más alto en la enfermedad en estadio III comparado con el estadio II, y en las muestras con puntuación de Gleason 7 comparado con las muestras con puntuación de Gleason 6. Singal y col. concluyeron de este modo que los resultados sugieren que la metilación del panel de genes está correlacionada con las características clinicopatológicas de mal pronóstico.
Necesidad pronunciada en la técnica. Significativamente, sin embargo, ninguno de los marcadores mencionados hasta ahora está suficientemente desarrollado para proporcionar un marcador para el pronóstico de los trastornos proliferativos de las células de la próstata que sea suficientemente potente y/o exacto para el uso eficaz en un escenario clínico.
Aunque el diagnóstico exacto del carcinoma de próstata es importante, la necesidad más urgente en el tratamiento del cáncer de próstata es la información para guiar la decisión de la planificación del tratamiento. Los líderes en el campo convienen que muchos pacientes con enfermedad clínicamente insignificante reciben tratamientos radicales innecesarios tales como la prostatectomía o la terapia de radiación. Sin embargo, el veinte por ciento de los pacientes que reciben estos tratamientos curativos experimentan recurrencia de la enfermedad. Una prueba molecular podría ayudar a seleccionar los pacientes para la óptima elección del tratamiento y de este modo reducir el tratamiento por exceso o por defecto.
Actualmente la elección de la terapia se hace en base a la probabilidad de propagación de la enfermedad. Los pacientes con bajo riesgo son candidatos para la espera vigilada. Los pacientes con riesgo medio y alto deben recibir cirugía o radiación, y los pacientes con alto riesgo son candidatos para los tratamientos adyuvantes adicionales. La estadificación, Gleason y el PSA se usan actualmente para estimar este riesgo, pero la información combinada de estas pruebas insuficiente. Son muy pocos los pacientes a quienes se recomienda la espera vigilada porque los médicos no pueden estar seguros de qué cánceres son indolentes. Además, muchos pacientes que reciben monoterapia experimentan una recurrencia.
La clasificación de Gleason actualmente desempeña un papel principal en la evaluación del pronóstico. Los pacientes con la enfermedad localizada y puntuaciones de Gleason altas (8-10) siempre se someten a tratamientos radicales. Los pacientes con puntuaciones de Gleason bajas (2-5) tienen la opción de diferir el tratamiento curativo y optar por la espera vigilada, no obstante muchos eligen someterse a la terapia curativa enseguida después del diagnóstico. Para los pacientes con las puntuaciones de Gleason en el intervalo medio, que son la mayoría de los pacientes diagnosticados actualmente, los médicos deben usar otros indicadores de pronóstico menos fiables para obtener más
información.
Hay por consiguiente una necesidad pronunciada en la técnica de una prueba de pronóstico nueva, eficaz, y en particular una que pueda predecir la probabilidad que un cáncer se haya propagado fuera de la próstata o tenga probabilidad de hacerlo basándose en los patrones de metilación de las muestras de biopsia. Este tipo de información es altamente valioso en los procedimientos de diagnóstico y planificación del tratamiento. Esta información se usará inicialmente para alcanzar la decisión de si las pruebas de imágenes son necesarias para comprobar si hay metástasis para un estudio de diagnóstico completo. La cirugía es innecesaria para todo paciente cuyo cáncer ya se haya propagado, pero si un paciente no es seleccionado a para las pruebas de imágenes, las metástasis no se detectarán hasta la cirugía o más tarde.
Además hay una necesidad pronunciada en la técnica de una prueba molecular de clasificación para los trastornos proliferativos de las células de la próstata nuevo y eficaz, y en particular uno que será adecuado para el análisis de las muestras de biopsias para mejorar la estratificación de los pacientes en categorías de riesgo bajo, intermedio y alto para poder seleccionar el plan de tratamiento óptimo para cada paciente. Con una estratificación exacta, los pacientes y los médicos pueden elegir la espera vigilada con confianza de que hay poco riesgo de recurrencia temprana. Esta prueba, por consiguiente, reducirá el número de cirugías y de tratamientos de radiación innecesarios.
Además, con mejores estimaciones de qué pacientes tienen probabilidad de recaer con la monoterapia, los médicos pueden hacer mejor uso de los tratamientos adyuvantes disponibles. Si un paciente elige someterse a la cirugía, la prueba puede repetirse en muestras de la prostatectomía para verificar la evaluación de su necesidad de terapia adyuvante. Los beneficios de los diferentes enfoques de terapias adyuvantes se están estudiando aún en ensayos clínicos, y una prueba molecular podría proporcionar información valiosa para estratificar a los pacientes para este tratamiento adicional o para ensayos clínicos. PITX2 (factor de transcripción 2 con homeodominio de tipo pareado), también conocido como PTX2, RlEG1 o ARP 1, codifica un miembro de la familia de la homeocaja RIEG/PITX, que es la clase bicoide de proteínas del homeodominio. PITX2 codifica varias transcripciones alternativas, y las mutaciones en el gen dan lugar al trastorno autosómico dominante síndrome de Rieger, un trastorno del desarrollo que afecta de manera predominante al ojo (Semina y col., 1996). La proteína actúa como factor de transcripción y está implicada en el desarrollo de varios órganos principales. Está inducida por la vía de WNT, y media la proliferación específica de tipo celular induciendo los genes de la regulación del crecimiento (Kioussi y col.,
2002).
Toyota y col., (2001) encontraron hipermetilación del gen en una gran proporción de leucemias mieloides agudas. Varios estudios del solicitante (véase el documento WO 2005/059172) han demostrado que la hipermetilación de PITX2 está asociada con mal pronóstico para los pacientes con cáncer de mama.
El marcador GPR7 está localizado en una isla de CpG en la región promotora de un gen sin intrones en el cromosoma 10. GPR7, o receptor 7 de la proteína G, es un receptor para el neuropéptido W y el neuropéptido B (Shimomura y col., 2002; Tanaka y col., 2003). Se ha estudiado la expresión de GPR7 en el cerebro, y se expresa principalmente en el cerebelo y en la corteza frontal (O'Dowd y col., 1995). lshii y col., (2003) estudiaron el fenotipo de los ratones que carecen de una copia funcional de GPR7. Los ratones desarrollaron obesidad de inicio en el adulto y defectos metabólicos tales como disminución del gasto de energía y niveles aumentados de glucosa y de insulina en sangre. Es interesante señalar que estos fenotipos se detectaron solamente en ratones machos. Los ligandos de GPR7, los neuropéptidos W y B, también se han implicado en el metabolismo y en la obesidad en estudios separados (Samson y col., 2004; Levine y col., 2005). GPR7, que es similar en secuencia a los receptores de opioides, puede también tener un papel en la señalización del dolor (Zaratin y col., 2005).
SEC. ID Nº: 63 está localizada dentro de la región reguladora de HIST2H2BF en el cromosoma 1 en una región con varios genes de histonas. El contenido de histonas y el estado de la cromatina pueden tener influencia en la expresión del gen codificado. La metilación y la expresión alterada de un gen de histona en el cáncer de próstata podrían causar cambios de la cromatina a lo largo del genoma que alteran la expresión genética en modos que dan como resultado propiedades más agresivas del tumor. No hay artículos publicados sobre la función de esta histona en particular.
El marcador denominado SEC. ID Nº: 35 está localizado en el cromosoma 3 secuencia abajo del gen FOXL2 (factor de transcripción de Forkhead) y dentro o próximo a los genes predichos o ESTs. Aunque está secuencia abajo, se anticipa que metilación de este marcador tiene efecto en la expresión de FOXL2, que está mutado en el síndrome de blefarofimosis, ptosis y epicanto inverso (BPES). Este síndrome está caracterizado por anormalidades del ojo, craneofaciales y ováricas. La metilación del marcador puede también afectar la expresión del EST, o puede mostrarse que el EST es un exón alternativo para el gen FOXL2.
El documento WO 01/19845 da a conocer un procedimiento para detectar un trastorno proliferativo celular (por ejemplo, cáncer de próstata) en un sujeto que comprende: a) poner en contacto una muestra que contiene ácido nucleico del sujeto con un agente que proporciona una determinación del estado de metilación de al menos un gen o de una región reguladora asociada del gen (por ejemplo, PITX2); y b) identificar la metilación aberrante de regiones del gen o de la región reguladora, en el que la metilación aberrante se identifica por ser diferente cuando se compara con las mismas regiones del gen o de la región reguladora asociada en un sujeto que no tiene dicho trastorno proliferativo, detectando de esta manera un trastorno proliferativo celular en el sujeto. El documento WO 01/19845 no da a conocer un procedimiento para proporcionar un pronóstico de un sujeto con un trastorno proliferativo de las células de la próstata.
El documento EP 1 379 694 da a conocer procedimientos, sistemas y productos de un programa de ordenador para determinar el efecto biológico y/o la actividad de fármacos, sustancias químicas y/o composiciones farmacéuticas usando su efecto sobre la metilación del ADN como un marcador para su(s) efecto(s) biológico(s). Se menciona el PITX2. El documento WO 02/070742 da a conocer un procedimiento para desarrollar paneles de genes para objetos de diagnóstico y terapéuticos basados en la expresión y el estado de metilación de genes específicos. Se menciona el PITX2. Finalmente, el documento WO 2004/035803 también da a conocer un gen de PITX2 tratado con
bisulfito.
Ninguna de las referencias anteriores da a conocer la asociación entre el patrón de metilación de PITX2 y el pronóstico postquirúrgico de un trastorno proliferativo de las células de la próstata, y que la metilación del gen de PITX2 puede usarse para proporcionar dicho pronóstico de un trastorno proliferativo de las células de la próstata.
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Resumen de la invención
La presente invención proporciona procedimientos nuevos y eficaces y ácidos nucleicos para proporcionar un pronóstico de los trastornos proliferativos de las células de la próstata.
La invención resuelve esta necesidad de muchos años en la técnica proporcionando un procedimiento para proporcionar un pronóstico a un sujeto con un trastorno proliferativo de las células de la próstata que comprende las siguientes etapas de: a) determinar el estado de metilación del gen PITX2 y/o de sus regiones reguladoras en una muestra biológica obtenida de dicho sujeto; y b) determinar a partir del mismo el pronóstico de dicho sujeto por el que la hipermetilación es un indicador de mal pronóstico.
La presente invención está generalmente limitada al análisis de la metilación del gen PITX2 y/o de sus regiones reguladoras. Otros aspectos de preferencia de la presente invención están reivindicados en las reivindicaciones 2 a 7.
La presente invención proporciona un procedimiento para establecer los parámetros genéticos y/o epigenéticos del ADN genómico. El procedimiento tiene utilidad para la clasificación de pronóstico mejorada de los trastornos proliferativos de las células de la próstata, permitiendo más específicamente la mejor identificación y diferenciación entre las formas agresivas y no agresivas de dicho trastorno. La invención presenta varias mejoras sustanciales sobre el estado de la técnica. Aunque se conocen algunos ensayos de metilación para la detección del cáncer, actualmente no hay un sistema de clasificación molecular para la clasificación del pronóstico de los tumores.
La fuente de ADN puede ser cualquier fuente adecuada. De preferencia, la fuente de la muestra de ADN se selecciona del grupo constituido por células o líneas celulares, portaobjetos histológicos, biopsias, tejido incluido en parafina, líquidos biológicos, eyaculados, orina, sangre y sus combinaciones. De preferencia, la fuente son biopsias, líquidos corporales, eyaculados, orina o sangre.
Específicamente, la presente invención proporciona un procedimiento para proporcionar un pronóstico de trastornos proliferativos de las células de la próstata, que comprende: obtener una muestra biológica que comprende ácido(s)
nucleico(s) genómico(s); poner en contacto el(los) ácido(s) nucleico(s), o uno de sus fragmentos, con un reactivo o un kit con una pluralidad de reactivos suficientes, para distinguir entre secuencias de dinucleótidos CpG metiladas y no metiladas dentro del gen PITX.
De preferencia, dicha secuencia se selecciona del grupo constituido por SEC. ID Nº 962-965.
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Breve descripción de los dibujos
La Figura 1 muestra un gráfico de ROC para un ensayo MSP de SEC. ID Nº: 19 realizado en 26 muestras congeladas de prostatectomía radical de pacientes con recurrencia de PSA temprana, y en 30 muestras de pacientes sin recurrencia de PSA tras al menos 48 meses.
La Figura 2 muestra un gráfico de ROC para un ensayo MSP de SEC. ID Nº: 35 realizado en 26 muestras congeladas de prostatectomía radical de pacientes con recurrencia de PSA temprana, y en 30 muestras de pacientes sin recurrencia de PSA tras al menos 48 meses.
La Figura 3 muestra un gráfico de ROC para un ensayo MSP de SEC. ID Nº: 37 realizado en 26 muestras congeladas de prostatectomía radical de pacientes con recurrencia de PSA temprana, y en 30 muestras de pacientes sin recurrencia de PSA tras al menos 48 meses.
La Figura 4 muestra un gráfico de ROC para un ensayo MSP de SEC. ID Nº: 7 realizado en 26 muestras congeladas de prostatectomía radical de pacientes con recurrencia de PSA temprana, y en 30 muestras de pacientes sin recurrencia de PSA tras al menos 48 meses.
La Figura 5 muestra un gráfico de ROC para un ensayo MSP de SEC. ID Nº: 63 realizado en 26 muestras congeladas de prostatectomía radical de pacientes con recurrencia de PSA temprana, y en 30 muestras de pacientes sin recurrencia de PSA tras al menos 48 meses.
La Figura 6 muestra un gráfico de ROC para un ensayo MSP de SEC. ID Nº: 8 realizado en 26 muestras congeladas de prostatectomía radical de pacientes con recurrencia de PSA temprana, y en 30 muestras de pacientes sin recurrencia de PSA tras al menos 48 meses.
La Figura 7 muestra un gráfico de ROC para un ensayo MSP de SEC. ID Nº: 64 realizado en 26 muestras congeladas de prostatectomía radical de pacientes con recurrencia de PSA temprana, y en 30 muestras de pacientes sin recurrencia de PSA tras al menos 48 meses.
La Figura 8 muestra un análisis de electroforesis en gel en 12 muestras de ADN. Se aplicaron 200 ng por ADN a un gel de agarosa al 0,8%. El gel se sometió durante 4 horas a 80 voltios. El marcador de tamaño (Invitrogen, Nº: 10496-016) contiene los siguientes fragmentos: 10.000 pb, 6.000 pb.
La Figura 9 muestra los análisis ALF Express de los productos de PCR multiplex (8plex, Set D2 mPCR) comparado con productos de PCR únicos (Set D2 sPCR). El patrón de tamaño (carriles 1, 4) contenía fragmentos de las siguientes longitudes: 50, 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500 pb. Todos los fragmentos podían amplificarse. Se observó un producto secundario indeseado (220 pb).
La Figura 10 muestra el rendimiento de PCR multiplex. Carril 1: marcador de 100 pb. Carril 2-11: rendimiento de PCR multiplex de 10 muestras de prueba, carril 12: control positivo, carril 13: control H_{2}O.
La Figura 11 muestra las muestras de tumores frente a linfocitos, categorizadas por la estadística de Wilcoxon. Los valores de p corregidos por Bonferroni (superior) y las AUC (inferior) se muestran a la derecha de la matriz de datos. Cada columna representa una muestra; cada fila un oligonucleótido. Los oligonucleótidos se agrupan por candidato de marcador. Los marcadores indicados están ordenados desde la parte superior hasta la inferior con AUC crecientes. En el lado derecho de cada marcador se dan los valores de p de Wilcoxon corregidos por Bonferroni y el AUC. Debajo del AUC se da la sensibilidad a una especificidad de -0,75 entre paréntesis. Los datos de metilación están centrados y normalizados a una desviación estándar para los oligonucleótidos individuales. El color representa la distancia relativa del estado de metilación de oligonucleótidos del valor promedio. El gris claro representa CpG hipometilados dentro de un oligonucleótido mientras que el gris oscuro indica CpG hipermetilados dentro de un oligonu-
cleótido.
La Figura 12 muestra la categorización de los marcadores Gleason alto frente a Gleason bajo. El gráfico muestra los valores de p sin corregir del análisis estadístico de la categoría de Wilcoxon por genes. Las líneas punteadas inferior y superior muestran los límites de Bonferroni y FDR del 5%, respectivamente.
La Figura 13 muestra la matriz de metilación de Gleason alto frente a Gleason bajo de los 10 marcadores con la mejor AUC. Las puntuaciones de Gleason se muestran encima de cada grupo de muestras. Cada columna representa una muestra; cada fila un oligonucleótido (1, 2 ó 3 sitios de CpG cada uno). Los oligonucleótidos están agrupados por candidato de marcador. Los marcadores indicados están ordenados desde la parte superior hasta la inferior con AUC crecientes. En el lado derecho de cada marcador se dan los valores de p de Wilcoxon corregidos por Bonferroni y el AUC. Debajo del AUC se da la sensibilidad a una especificidad de -0,75 entre paréntesis. Los datos de metilación están centrados y normalizados a una desviación estándar para los oligonucleótidos individuales. El color representa la distancia relativa del estado de metilación de oligonucleótidos del valor promedio. El gris claro representa CpG hipometilados dentro de un oligonucleótido mientras que el gris oscuro indica CpG hipermetilados dentro de un oligonucleótido.
La Figura 14 muestra la categorización de los marcadores de recurrencia temprana frente a sin recurrencia. El gráfico da los valores de p sin corregir del análisis estadístico de la categoría de Wilcoxon por genes. Las líneas punteadas inferior y superior muestran los límites de Bonferroni y FDR del 5%, respectivamente.
La Figura 15 muestra la matriz de metilación de recurrencia temprana frente a sin recurrencia de los 10 marcadores con la mejor AUC. Cada columna representa una muestra; cada fila un oligonucleótido (1, 2 ó 3 sitios de CpG cada uno). Los oligonucleótidos están agrupados por candidato de marcador. Los marcadores indicados están ordenados desde la parte superior hasta la inferior con AUC crecientes. En el lado derecho de cada marcador se dan los valores de p de Wilcoxon corregidos por Bonferroni y el AUC. Debajo del AUC se da la sensibilidad a una especificidad de aproximadamente 0,75 entre paréntesis. Los datos de metilación están centrados y normalizados a una desviación estándar para los oligonucleótidos individuales. El color representa la distancia relativa del estado de metilación de oligonucleótidos del valor promedio. El gris claro representa CpG hipometilados dentro de un oligonucleótido mientras que el gris oscuro indica CpG hipermetilados dentro de un oligonucleótido.
Para las Figuras 16-88, cada figura muestra la secuencia de la amplificación analizada de cada SEC. ID Nº respectiva. En cada figura, se muestra un amplificado analizado en una serie de paneles "delimitados", donde la primera fila (fila superior) en cada panel muestra la secuencia genómica que se está amplificando (la fila de la secuencia genómica), y donde los cebadores de amplificación directo e inverso (que definen un "amplicón") se muestran en la fila del panel (la fila que muestra los cebadores) inmediatamente debajo de la primera fila. La fila debajo de la fila que muestra los cebadores (o, en los paneles que no muestran un cebador, la fila debajo de la fila que muestra la secuencia genómica) es la secuencia de la amplificación convertida con bisulfito (la fila de la secuencia convertida con bisulfito; en la que las posiciones de CpG están marcadas de rojo). Las filas restantes que se muestran en algunos paneles, muestran las secuencias de oligonucleótidos de detección (oligos CG y TG) usados para analizar la
amplificación.
La Figura 16 muestra un amplificado de la SEC. ID Nº: 14.
La Figura 17 muestra un amplificado de la SEC. ID Nº: 15.
La Figura 18 muestra un amplificado de la SEC. ID Nº: 16.
La Figura 19 muestra un amplificado de la SEC. ID Nº: 17.
La Figura 20 muestra un amplificado de la SEC. ID Nº: 18.
La Figura 21 muestra un amplificado de la SEC. ID Nº: 19.
La Figura 22 muestra un amplificado de la SEC. ID Nº: 20.
La Figura 23 muestra un amplificado de la SEC. ID Nº: 21.
La Figura 24 muestra un amplificado de la SEC. ID Nº: 22.
La Figura 25 muestra un amplificado de la SEC. ID Nº: 23.
La Figura 26 muestra un amplificado de la SEC. ID Nº: 24.
La Figura 27 muestra un amplificado de la SEC. ID Nº: 25.
La Figura 28 muestra un amplificado de la SEC. ID Nº: 26.
La Figura 29 muestra un amplificado de la SEC. ID Nº: 27.
La Figura 30 muestra un amplificado de la SEC. ID Nº: 28.
La Figura 31 muestra un amplificado de la SEC. ID Nº: 29.
La Figura 32 muestra un amplificado de la SEC. ID Nº: 30.
La Figura 33 muestra un amplificado de la SEC. ID Nº: 31.
La Figura 34 muestra un amplificado de la SEC. ID Nº: 32 (amplificación A).
La Figura 35 muestra un amplificado de la SEC. ID Nº: 32 (amplificación B).
La Figura 36 muestra un amplificado de la SEC. ID Nº: 33.
La Figura 37 muestra un amplificado de la SEC. ID Nº: 34.
La Figura 38 muestra un amplificado de la SEC. ID Nº: 35.
La Figura 39 muestra un amplificado de la SEC. ID Nº: 13.
La Figura 40 muestra un amplificado de la SEC. ID Nº: 36.
La Figura 41 muestra un amplificado de la SEC. ID Nº: 37.
La Figura 42 muestra un amplificado de la SEC. ID Nº: 1.
La Figura 43 muestra un amplificado de la SEC. ID Nº: 2.
La Figura 44 muestra un amplificado de la SEC. ID Nº: 3.
La Figura 45 muestra un amplificado de la SEC. ID Nº: 4.
La Figura 46 muestra un amplificado de la SEC. ID Nº: 5.
La Figura 47 muestra un amplificado de la SEC. ID Nº: 6.
La Figura 48 muestra un amplificado de la SEC. ID Nº: 7.
La Figura 49 muestra un amplificado de la SEC. ID Nº: 38.
La Figura 50 muestra un amplificado de la SEC. ID Nº: 39.
La Figura 60 muestra un amplificado de la SEC. ID Nº: 40.
La Figura 61 muestra un amplificado de la SEC. ID Nº: 41.
La Figura 62 muestra un amplificado de la SEC. ID Nº: 42.
La Figura 63 muestra un amplificado de la SEC. ID Nº: 43.
La Figura 64 muestra un amplificado de la SEC. ID Nº: 44.
La Figura 65 muestra un amplificado de la SEC. ID Nº: 45.
La Figura 66 muestra un amplificado de la SEC. ID Nº: 46.
La Figura 67 muestra un amplificado de la SEC. ID Nº: 47.
La Figura 68 muestra un amplificado de la SEC. ID Nº: 48.
La Figura 69 muestra un amplificado de la SEC. ID Nº: 49.
La Figura 70 muestra un amplificado de la SEC. ID Nº: 50.
La Figura 71 muestra un amplificado de la SEC. ID Nº: 51.
La Figura 72 muestra un amplificado de la SEC. ID Nº: 52.
La Figura 73 muestra un amplificado de la SEC. ID Nº: 53.
La Figura 74 muestra un amplificado de la SEC. ID Nº: 54.
La Figura 75 muestra un amplificado de la SEC. ID Nº: 55.
La Figura 76 muestra un amplificado de la SEC. ID Nº: 56.
La Figura 77 muestra un amplificado de la SEC. ID Nº: 57.
La Figura 78 muestra un amplificado de la SEC. ID Nº: 58.
La Figura 79 muestra un amplificado de la SEC. ID Nº: 59.
La Figura 80 muestra un amplificado de la SEC. ID Nº: 60.
La Figura 81 muestra un amplificado de la SEC. ID Nº: 61.
La Figura 82 muestra un amplificado de la SEC. ID Nº: 62.
La Figura 83 muestra un amplificado de la SEC. ID Nº: 8.
La Figura 84 muestra un amplificado de la SEC. ID Nº: 9.
La Figura 85 muestra un amplificado de la SEC. ID Nº: 10.
La Figura 86 muestra un amplificado de la SEC. ID Nº: 11.
La Figura 87 muestra un amplificado de la SEC. ID Nº: 12 (amplificado A).
La Figura 88 muestra un amplificado de la SEC. ID Nº: 12 (amplificado A).
La Figura 89 muestra la distribución de los tiempos de seguimiento de los pacientes según se analizó en el Ejemplo 5. Las barras blancas representan la distribución de todos los pacientes excluidos (sin recaída de PSA). Las barras grises muestran la distribución del tiempo de supervivencia libre de PSA para todos los pacientes con recaída. La frecuencia se muestra en el eje Y y el tiempo (meses) se muestra en el eje X.
La Figura 90 muestra el análisis de supervivencia de Kaplan-Meier del marcador PITX2 (A y B) y el análisis de la curva de ROC (C) del marcador PITX2 para diferenciar entre pacientes con cáncer de próstata según el Ejemplo 5. La proporción de pacientes libres de recurrencia se muestra en el eje Y, el tiempo en años se muestra en el eje X.
La Figura 91 muestra el análisis de supervivencia de Kaplan-Meier del marcador GPR7 (A y B) y el análisis de la curva de ROC (C) del marcador PITX2 para diferenciar entre pacientes con cáncer de próstata según el Ejemplo 5. La proporción de pacientes libres de recurrencia se muestra en el eje Y, el tiempo en años se muestra en el eje X.
La Figura 92 muestra el análisis de supervivencia de Kaplan-Meier del marcador SEC. ID Nº: 63 (A y B) y el análisis de la curva de ROC (C) del marcador PITX2 para diferenciar entre pacientes con cáncer de próstata según el Ejemplo 5. La proporción de pacientes libres de recurrencia se muestra en el eje Y, el tiempo en años se muestra en el eje X.
La Figura 93 muestra el análisis de supervivencia de Kaplan-Meier del marcador SEC. ID Nº: 63 (A y B) y el análisis de la curva de ROC (C) del marcador PITX2 para diferenciar entre pacientes con cáncer de próstata según el Ejemplo 5. La proporción de pacientes libres de recurrencia se muestra en el eje Y, el tiempo en años se muestra en el eje X.
La Figura 94 muestra el análisis de supervivencia de Kaplan-Meier del marcador ABHD9 (A y B) y el análisis de la curva de ROC (C) del marcador PITX2 para diferenciar entre pacientes con cáncer de próstata según el Ejemplo 5. La proporción de pacientes libres de recurrencia se muestra en el eje Y, el tiempo en años se muestra en el eje
X.
La Figura 95 muestra el análisis de supervivencia de Kaplan-Meier del marcador CCND2 (A y B) y el análisis de la curva de ROC (C) del marcador PITX2 para diferenciar entre pacientes con cáncer de próstata según el Ejemplo 5. La proporción de pacientes libres de recurrencia se muestra en el eje Y, el tiempo en años se muestra en el eje
X.
La Figura 96 muestra el análisis de supervivencia de Kaplan-Meier del rendimiento de PITX2 en subpoblaciones basadas en el estadio según el Ejemplo 5.
La Figura 97 muestra el análisis de supervivencia de Kaplan-Meier del rendimiento de PITX2 en subpoblaciones basadas en la puntuación de Gleason según el Ejemplo 5.
La Figura 98 muestra el análisis de supervivencia de Kaplan-Meier del rendimiento de PITX2 en subpoblaciones basadas en la puntuación del nomograma según el Ejemplo 5.
La Figura 99 muestra el análisis de supervivencia de Kaplan-Meier del rendimiento de la SEC. ID Nº: 63 en subpoblaciones basadas en la puntuación de Gleason alto según el Ejemplo 5.
La Figura 100 muestra el análisis de supervivencia de Kaplan-Meier del rendimiento de la SEC. ID Nº: 63 en subpoblaciones basadas en la puntuación baja del nomograma según el Ejemplo 5.
La Figura 101 muestra el análisis de supervivencia de Kaplan-Meier del rendimiento de la SEC. ID Nº: 35 en subpoblaciones T2 según el Ejemplo 5.
La Figura 102 muestra el amplificado detectado tanto en muestras congeladas como PET en las comparaciones de recaída bioquímica temprana frente a sin recaída bioquímica usando el ensayo de SEC. ID Nº: 19 que se muestra en la Tabla 12 según se detalla en el Ejemplo 6.
La Figura 103 muestra el amplificado detectado tanto en muestras congeladas como PET en las comparaciones de recaída bioquímica temprana frente a sin recaída bioquímica usando el ensayo de SEC. ID Nº: 63 que se muestra en la Tabla 12 según se detalla en el Ejemplo 6.
La Figura 104 muestra el amplificado detectado tanto en muestras congeladas como PET en las comparaciones de recaída bioquímica temprana frente a sin recaída bioquímica usando el ensayo de SEC. ID Nº: 35 que se muestra en la Tabla 12 según se detalla en el Ejemplo 6.
La Figura 105 muestra el amplificado detectado tanto en muestras congeladas como PET en las comparaciones de recaída bioquímica temprana frente a sin recaída bioquímica usando el ensayo de SEC. ID Nº: 37 que se muestra en la Tabla 12 según se detalla en el Ejemplo 6.
La Figura 106 muestra el amplificado detectado sólo en las muestras de PET en las comparaciones de recaída bioquímica temprana frente a sin recaída bioquímica usando el ensayo de SEC. ID Nº: 19 que se muestra en la Tabla 12 según se detalla en el Ejemplo 6.
La Figura 107 muestra el amplificado detectado sólo en las muestras de PET en las comparaciones de recaída bioquímica temprana frente a sin recaída bioquímica usando el ensayo de SEC. ID Nº: 63 que se muestra en la Tabla 12 según se detalla en el Ejemplo 6.
La Figura 108 muestra el amplificado detectado sólo en las muestras de PET en las comparaciones de recaída bioquímica temprana frente a sin recaída bioquímica usando el ensayo de SEC. ID Nº: 35 que se muestra en la Tabla 12 según se detalla en el Ejemplo 6.
La Figura 109 muestra el amplificado detectado sólo en las muestras de PET en las comparaciones de recaída bioquímica temprana frente a sin recaída bioquímica usando el ensayo de SEC. ID Nº: 37 que se muestra en la Tabla 12 según se detalla en el Ejemplo 6.
La Figura 110 muestra el amplificado detectado sólo en las muestras congeladas en las comparaciones de recaída bioquímica temprana frente a sin recaída bioquímica usando el ensayo de SEC. ID Nº: 19 que se muestra en la Tabla 12 según se detalla en el Ejemplo 6.
La Figura 111 muestra el amplificado detectado sólo en las muestras congeladas en las comparaciones de recaída bioquímica temprana frente a sin recaída bioquímica usando el ensayo de SEC. ID Nº: 63 que se muestra en la Tabla 12 según se detalla en el Ejemplo 6.
La Figura 112 muestra el amplificado detectado sólo en las muestras congeladas en las comparaciones de recaída bioquímica temprana frente a sin recaída bioquímica usando el ensayo de SEC. ID Nº: 35 que se muestra en la Tabla 12 según se detalla en el Ejemplo 6.
La Figura 113 muestra el amplificado detectado sólo en las muestras congeladas en las comparaciones de recaída bioquímica temprana frente a sin recaída bioquímica usando el ensayo de SEC. ID Nº: 37 que se muestra en la Tabla 12 según se detalla en el Ejemplo 6.
La Figura 114 muestra el amplificado detectado tanto en muestras congeladas como PET en las comparaciones de Gleason alto frente a Gleason bajo usando el ensayo de SEC. ID Nº: 19 que se muestra en la Tabla 12 según se detalla en el Ejemplo 6.
La Figura 115 muestra el amplificado detectado tanto en muestras congeladas como PET en las comparaciones de Gleason alto frente a Gleason bajo usando el ensayo de SEC. ID Nº: 63 que se muestra en la Tabla 12 según se detalla en el Ejemplo 6.
La Figura 116 muestra el amplificado detectado tanto en muestras congeladas como PET en las comparaciones de Gleason alto frente a Gleason bajo usando el ensayo de SEC. ID Nº: 35 que se muestra en la Tabla 12 según se detalla en el Ejemplo 6.
La Figura 117 muestra el amplificado detectado tanto en muestras congeladas como PET en las comparaciones de Gleason alto frente a Gleason bajo usando el ensayo de SEC. ID Nº: 19 que se muestra en la Tabla 37 según se detalla en el Ejemplo 6.
La Figura 118 muestra el amplificado detectado sólo en muestras PET en las comparaciones de Gleason alto frente a Gleason bajo usando el ensayo de SEC. ID Nº: 19 que se muestra en la Tabla 12 según se detalla en el Ejemplo
6.
La Figura 119 muestra el amplificado detectado sólo en muestras PET en las comparaciones de Gleason alto frente a Gleason bajo usando el ensayo de SEC. ID Nº: 63 que se muestra en la Tabla 12 según se detalla en el Ejemplo
6.
La Figura 120 muestra el amplificado detectado sólo en muestras PET en las comparaciones de Gleason alto frente a Gleason bajo usando el ensayo de SEC. ID Nº: 35 que se muestra en la Tabla 12 según se detalla en el Ejemplo
6.
La Figura 121 muestra el amplificado detectado sólo en muestras PET en las comparaciones de Gleason alto frente a Gleason bajo usando el ensayo de SEC. ID Nº: 37 que se muestra en la Tabla 12 según se detalla en el Ejemplo
6.
La Figura 122 muestra el amplificado detectado sólo en muestras congeladas en las comparaciones de Gleason alto frente a Gleason bajo usando el ensayo de SEC. ID Nº: 19 que se muestra en la Tabla 12 según se detalla en el Ejemplo 6.
La Figura 123 muestra el amplificado detectado sólo en muestras congeladas en las comparaciones de Gleason alto frente a Gleason bajo usando el ensayo de SEC. ID Nº: 63 que se muestra en la Tabla 12 según se detalla en el Ejemplo 6.
La Figura 124 muestra el amplificado detectado sólo en muestras congeladas en las comparaciones de Gleason alto frente a Gleason bajo usando el ensayo de SEC. ID Nº: 35 que se muestra en la Tabla 12 según se detalla en el Ejemplo 6.
La Figura 125 muestra el amplificado detectado sólo en muestras congeladas en las comparaciones de Gleason alto frente a Gleason bajo usando el ensayo de SEC. ID Nº: 37 que se muestra en la Tabla 12 según se detalla en el Ejemplo 6.
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Descripción detallada de la invención Definiciones
Según se utiliza en el presente documento, el término expresión deberá considerarse que significa la transcripción y la traducción de un gen. El nivel de expresión de un gen puede determinarse por el análisis de cualquiera de los factores asociados con o indicadores del nivel de transcripción y traducción de un gen, incluidos pero no limitados al análisis de la metilación, la pérdida de heterocigosidad (en adelante denominada LOH), los niveles de expresión del ARN y los niveles de expresión de proteínas.
Además la actividad del gen transcrito puede estar afectada por variaciones genéticas tales como, pero no limitadas a, mutaciones genéticas (que incluyen pero no se limitan a SNPs, mutaciones puntuales, deleciones, inserciones, longitudes de repetición, reestructuraciones y otros polimorfismos).
Según se utiliza en el presente documento, el término "pronóstico" se toma como que significa una predicción de la progresión de la enfermedad (por ejemplo, pero no limitado a, la regresión, la estasis y la metástasis), en particular de la agresividad y del potencial metastásico de un tumor de próstata.
Según se utiliza en el presente documento, el término "marcador de pronóstico" se toma como que significa un indicador de una predicción de la progresión de la enfermedad, en particular de la agresividad y del potencial metastásico de un tumor de próstata.
Según se utiliza en el presente documento, el término "clasificación del pronóstico" se toma como que significa la clasificación de un trastorno proliferativo de las células de la próstata según una predicción de la progresión de la enfermedad, en particular de la agresividad y del potencial metastásico de un tumor de próstata.
De preferencia se utiliza definir a los pacientes con riesgo alto, bajo e intermedio de muerte o recurrencia posterior al tratamiento que es el resultado de la heterogeneidad inherente del proceso de la enfermedad. Según se utiliza en el presente documento, el término "agresivo" utilizado con respecto al tumor de la próstata se toma como que significa un trastorno proliferativo de las células de la próstata que tiene la capacidad biológica para propagarse rápidamente fuera de la próstata. Los indicadores de agresividad del tumor convencionales en la técnica incluyen, pero no se limitan a, el estadio del tumor, el grado del tumor, el grado de Gleason, el estado de los nódulos y la supervivencia. Según se utiliza en el presente documento, el término "supervivencia" no deberá limitarse al significado de supervivencia hasta la mortalidad (en el que dicha mortalidad puede ser independiente de la causa o estar relacionada con el trastorno proliferativo de las células de la próstata) pero puede utilizarse en combinación con otros términos para definir los términos clínicos, por ejemplo, pero no limitados a "supervivencia libre de recurrencia" (en el que donde el término recurrencia incluirá tanto la recurrencia localizada como la distante); supervivencia libre de metástasis; supervivencia libre de enfermedad (en el que el término enfermedad incluirá el cáncer de próstata y las enfermedades asociadas al mismo). La extensión de dicha supervivencia puede calcularse por referencia a un punto inicial definido (por ejemplo, el momento del diagnóstico o del inicio del tratamiento) y un punto final definido (por ejemplo, la muerte, la recurrencia o la metástasis).
El término "Relación Observada/Esperada" ("relación O/E") se refiere a la frecuencia de los dinucleótidos CpG dentro de una secuencia de ADN particular, y corresponde a [número de sitios de CpG/(número de bases C x el número de bases G)].
El término "isla de CpG" se refiere a una región contigua de ADN genómico que cumple el criterio de (1) tener una frecuencia de dinucleótidos CpG que corresponde a una "relación observada/esperada" > 0,6, y (2) tener un "contenido de GC" >0,5. Las islas de CpG tienen comúnmente, pero no siempre, una longitud que varía desde aproximadamente 0,2 hasta aproximadamente 1 kb, o hasta aproximadamente 2 kb.
El término "estado de metilación" o "estatus de metilación" se refiere a la presencia o ausencia de 5-metilcitosina ("5-mCyt") en uno o una pluralidad de dinucleótidos CpG dentro de una secuencia de ADN. Los estados de metilación en uno o más sitios de metilación CpG particulares (teniendo cada uno dos secuencias de dinucleótidos CpG CpG) dentro de una secuencia de ADN incluyen "no metilados", "totalmente metilados" y " hemimetilados".
El término "hemi metilación" o "hemimetilación" se refiere al estado de metilación de un sitio de metilación CpG palindrómico donde solamente una citosina única en una de las dos secuencias de dinucleótidos CpG del sitio de metilación CpG palindrómico está metilada (por ejemplo, 5'-CC^{M}GG-3' (hebra superior): 3'-GGCC-5' (hebra inferior)).
El término "AUC" según se utiliza en el presente documento es una abreviatura para el área bajo de una curva. En particular se refiere al área bajo una curva característica de operación de receptor (ROC, por sus siglas en inglés). La curva de ROC es una gráfica de la tasa de positivos verdaderos frente a la tasa de positivos falsos para los diferentes puntos de corte posibles de una prueba de diagnóstico. Muestra el intercambio entre la sensibilidad y la especificidad dependiendo del punto de corte seleccionado (cualquier aumento en la sensibilidad vendrá acompañado por una disminución en la especificidad). El área bajo una curva de ROC (AUC) es una medición de la exactitud de una prueba de diagnóstico (cuanto mayor sea el área mejor será, óptima es 1, una prueba aleatoria tendría una curva de ROC que está sobre la diagonal con un área de 0,5; para referencia: J.P. Egan. Signal Detection Theory and ROC Analysis, Academic Press, Nueva York, 1975).
El término "hipermetilación" se refiere al estado de metilación promedio que corresponde a una presencia aumentada de 5-mCyt en uno o una pluralidad de dinucleótidos CpG dentro de una secuencia de ADN de una muestra de ADN de prueba, con relación con la cantidad de 5-mCyt encontrada en los dinucleótidos CpG correspondientes dentro de una muestra de ADN de control normal.
El término "hipometilación" se refiere al estado de metilación promedio que corresponde a una presencia disminuida de 5-mCyt en uno o una pluralidad de dinucleótidos CpG dentro de una secuencia de ADN de una muestra de ADN de prueba, con relación a la cantidad de 5 mCyt encontrada en los dinucleótidos CpG correspondientes dentro de una muestra de ADN de control normal.
El término "micromatriz" se refiere ampliamente a "micromatrices de ADN", y "chip(s) de ADN", según lo reconocido en la técnica, comprende todos los soportes sólidos reconocidos en la técnica, y comprende todos los procedimientos para fijar las moléculas de ácido nucleico a los mismos o la síntesis de los ácidos nucleicos sobre los mismos.
Los "parámetros genéticos" son mutaciones y polimorfismos de genes y secuencias adicionales requeridas además para su regulación. Se designarán como mutaciones, en particular, inserciones, deleciones, mutaciones puntuales, inversiones y polimorfismos y, particularmente de preferencia, SNP (polimorfismos de nucleótido único).
Los "parámetros epigenéticos" son, en particular, metilaciones de citosina. Otros parámetros epigenéticos incluyen, por ejemplo, la acetilación de histonas que, sin embargo, no pueden analizarse directamente usando el procedimiento descrito pero que, a su vez, se correlacionan con la metilación de ADN.
El término "reactivo de bisulfito" se refiere a un reactivo que comprende bisulfito, disulfito, sulfito de hidrógeno o combinaciones de los mismos, útiles según se da a conocer en el presente documento para distinguir entre las secuencias de dinucleótidos CpG metiladas y no metiladas.
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El término "ensayo de metilación" se refiere a cualquier ensayo para determinar el estado de metilación de una o más secuencias de dinucleótidos CpG dentro de una secuencia de ADN.
El término "MS.AP-PCR" (reacción en cadena de la polimerasa cebada arbitrariamente sensible a la metilación) se refiere a la tecnología reconocida en la técnica que permite una exploración global del genoma usando los cebadores ricos en GC para centrarse en las regiones que muy probablemente contienen dinucleótidos CpG, y está descrita por Gonzalgo y col., Cancer Research 57:594-599, 1997.
El término "MethyLight^{TM}" se refiere a la técnica de PCR en tiempo real basada en la fluorescencia reconocida en la técnica descrita por Eads y col., Cancer Res. 59:2302-2306, 1999.
El término ensayo "HeavyMethyl^{TM}", en la forma de realización del mismo implementada en el presente documento, se refiere a un ensayo, en el que las sondas de bloqueo específico de metilación (también denominadas bloqueadores en el presente documento) que cubren las posiciones de CpG entre, o cubiertas por los cebadores de amplificación permiten la amplificación selectiva específica de metilación de una muestra de ácido nucleico.
El término ensayo "HeavyMethyl^{TM} MethyLight^{TM}", en la forma de realización del mismo implementada en el presente documento, se refiere a un ensayo HeavyMethyl^{TM} MethyLight^{TM}, que es una variación del ensayo MethyLight^{TM}, en el que el ensayo MethyLight^{TM} se combina con las sondas de bloqueo específicas de metilación que cubren las posiciones de CpG entre los cebadores de amplificación.
El término "Ms-SNuPE" (extensión del cebador de nucleótido único sensible a la metilación) se refiere al ensayo reconocido en la técnica descrito por Gonzalgo y Jones, Nucleic Acids Res. 25:2529-2531, 1997.
El término "MSP" (PCR específica de metilación) se refiere al ensayo de metilación reconocido en la técnica descrito por Herman y col. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 93:9821-9826, 1996, y por la Patente de EEUU Nº 5.786.146.
El término "COBRA" (ensayo de restricción por bisulfito combinado) se refiere al ensayo de metilación reconocido en la técnica descrito por Xiong y Laird, Nucleic Acids Res. 25:2532-2534, 1997.
El término "MCA" (amplificación de la isla de CpG metilada) se refiere al ensayo de metilación descrito por Toyota y col., Cancer Res. 59:2307-2312, 1999, y en el documento WO 00/26401 A1.
El término "hibridación" debe entenderse como un enlace de un oligonucleótido a una secuencia complementaria a lo largo de las líneas de los pares de bases de Watson-Crick en el ADN de la muestra, formando una estructura
dúplex.
Las "condiciones de hibridación rigurosas", según se define en el presente documento, implica la hibridación a 68ºC en 5x SSC/5x disolución de Denhardt/SDS al 1,0%, y el lavado en 0,2x SSC/SDS al 0,1% a temperatura ambiente, o implica su equivalente reconocido en la técnica (por ejemplo, las condiciones en las que una hibridación se realice a 60ºC en un tampón 2,5 x SSC, seguido por varias etapas de lavado a 37ºC en una concentración baja de tampón, y permanezca estable). Las condiciones moderadamente rigurosas, según se define en el presente documento, implican incluir el lavado en 3 x SSC a 42ºC, o su equivalente reconocido en la técnica. Los parámetros de concentración de sal y la temperatura pueden variarse para alcanzar el nivel óptimo de identidad entre la sonda y el ácido nucleico diana. Las directrices con respecto a tales condiciones están disponibles en la técnica, por ejemplo, por Sambrook y col., 1989, Molecular Cloning, A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Press, N.Y.; y Ausubel y col. (eds.), 1995, Current Protocols in Molecular Biology, (John Wiley and Sons, N.Y.) en la Unidad
2.10.
Los términos "matriz SEC. ID Nº", "matriz compuesta SEC. ID Nº" o "secuencia de matriz compuesta" se refieren a una secuencia, hipotética o de otra manera, constituida por una composición lineal cabeza a cola (5' a 3') de todas las secuencias contiguas individuales de una matriz sujeto (por ejemplo, una composición cabeza a cola de SEC. ID Nº 1-17, en ese orden).
Los términos "nodo de matriz SEC. ID Nº", "nodo de matriz compuesta SEC. ID Nº" o "nodo de secuencia de matriz compuesta" se refieren a una unión entre dos secuencias contiguas individuales cualesquiera de la "matriz SEC. ID Nº", "matriz compuesta SEC. ID Nº" o "secuencia de matriz compuesta".
Con referencia a las secuencias de matriz compuesta, la frase "nucleótidos contiguos" se refiere a una región de secuencias contiguas de cualquier secuencia contigua individual de la matriz compuesta, pero no incluye una región de la secuencia de matriz compuesta que incluye un "nodo", según se definió en el presente documento anterior-
mente.
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Visión de conjunto
La presente invención proporciona los marcadores genéticos moleculares que tienen utilidad nueva para proporcionar un pronóstico de los trastornos proliferativos de las células de la próstata. En formas de realización particulares dichos marcadores pueden utilizarse para clasificar el tumor según la agresividad y/o invasividad. Es particularmente de preferencia que el procedimiento y los ácidos nucleicos según de la invención se utilicen para el pronóstico de los trastornos proliferativos de las células de la próstata.
El término "pronóstico" se toma como que significa una predicción del resultado de la progresión de la enfermedad (en el que el término progresión deberá tomarse incluyendo también la recurrencia posterior al tratamiento). El pronóstico puede expresarse en términos de supervivencia global del paciente, supervivencia libre de enfermedad o de recaída, aumento de las complicaciones relacionadas con el tumor y la velocidad de progresión del tumor o de la metástasis, en el que una disminución en cualquiera de dichos factores (a excepción del aumento de las complicaciones relacionadas con el tumor y la velocidad de progresión) en comparación con un nivel predeterminado, es un resultado "negativo" y el aumento de los mismos es un resultado "positivo". Una disminución en las complicaciones relacionadas con el tumor y/o en la velocidad de progresión del tumor o de la metástasis en comparación con un nivel predeterminado, se considera un resultado "positivo" y el aumento de los mismos es un resultado "negativo".
De aquí en adelante puede también hacerse referencia al pronóstico en términos de "agresividad" en el que se determina que un cáncer agresivo tiene riesgo alto de resultado negativo y en el que un cáncer no agresivo tiene un riesgo bajo de resultado negativo.
En un aspecto el marcador de pronóstico según la presente invención se utiliza para proporcionar una estimación del riesgo de resultado negativo. La caracterización de un cáncer de próstata en términos de resultado predicho permite al médico determinar el riesgo de recurrencia y/o muerte. Esto ayuda en la selección del tratamiento ya que la reducción absoluta del riesgo de recurrencia y muerte posterior al tratamiento, tal como la terapia hormonal adyuvante, quimioterapia y terapia de radiación, puede determinarse en base al resultado negativo predicho. La reducción absoluta del riesgo atribuible al tratamiento puede compararse posteriormente con los inconvenientes de dicho tratamiento (por ejemplo, efectos laterales, coste) para determinar la idoneidad de dicho tratamiento para el paciente. Por el contrario, en el caso de un cáncer se caracteriza como no agresivo (es decir, resultado positivo con bajo riesgo de muerte y/o recurrencia) el paciente obtendrá poco beneficio absoluto del tratamiento adyuvante u otro tratamiento y puede tratarse adecuadamente por medio de la espera vigilada. En esto se basa una gran ventaja de la presente invención. Proporcionando un medio para determinar qué pacientes no se beneficiarán significativamente del tratamiento, la presente invención identifica candidatos adecuados para la espera vigilada y evita la prescripción excesiva de
terapias.
Según el resultado predicho (es decir, el pronóstico) de la enfermedad puede seleccionarse un tratamiento o tratamientos adecuados. En el caso de un cáncer se caracteriza como agresivo es particularmente de preferencia que se proporcione el tratamiento adyuvante tal como, pero no limitado a, terapia hormonal, quimioterapia o terapia de radiación además o en lugar de otros tratamientos.
Los marcadores descritos en el presente documento tienen otra utilidad en la predicción del resultado de un paciente después del tratamiento quirúrgico. De aquí en adelante se hará referencia a esto también como un marcador "predictivo". La sobreexpresión de los genes según la Tabla 11 (en particular FOXL2, SEC. ID Nº: 35, SEC. ID Nº: 63, HIST2H2BF, GPR7 y de más preferencia PITX2), está asociada con resultado negativo de los pacientes con cáncer de próstata. Los pacientes con resultado positivo predicho (es decir, hipometilación o sobreexpresión) después de dicho tratamiento tendrán por consiguiente una disminuida reducción absoluta del riesgo de recurrencia y muerte posterior al tratamiento con terapias adyuvantes postquirúrgicas. Los pacientes con resultado negativo predicho (es decir, hipermetilación) después de dicho tratamiento tendrán por consiguiente una reducción absoluta relativamente mayor del riesgo de recurrencia y muerte después del tratamiento adyuvante postquirúrgico. Por consiguiente, los pacientes con un resultado negativo después de dicho tratamiento se considerarán candidatos más adecuados para el tratamiento adyuvante que los pacientes con un resultado positivo. Por consiguiente, puede evitarse la prescripción excesiva de tratamiento adyuvante en los pacientes con un resultado positivo.
La modificación con bisulfito del ADN es una herramienta reconocida en la técnica usada para evaluar el estado de metilación de CpG. La 5-metilcitosina es la modificación de base covalente más frecuente en el ADN de las células eucariotas. Tiene una función, por ejemplo, en la regulación de la transcripción, en la impronta genética, y en la tumorigénesis. Por consiguiente, la identificación de 5-metilcitosina como componente de la información genética es de interés considerable. Sin embargo, las posiciones de la 5-metilcitosina no pueden ser identificadas por secuenciación, debido a que la 5-metilcitosina tiene el mismo comportamiento de emparejamiento de bases que la citosina. Por otra parte, la información epigenética que porta 5-metilcitosina se pierde totalmente durante, por ejemplo, la amplificación por PCR.
El procedimiento usado más frecuentemente para analizar la presencia de 5-metilcitosina del ADN se basa en la reacción específica del bisulfito con citosina por la que, tras la hidrólisis alcalina posterior, la citosina se convierte en uracilo que corresponde a timina en su comportamiento de emparejamiento de bases. Significativamente, sin embargo, la 5-metilcitosina permanece sin modificar bajo estas condiciones. Por consiguiente, se convierte el ADN original de una manera tal que la metilcitosina, que originalmente no se podría distinguir de la citosina por su comportamiento de hibridación, ahora puede detectarse como la única citosina restante usando las técnicas biológicas moleculares convencionales reconocidas en la técnica, por ejemplo, por la amplificación e hibridación, o secuenciación. Todas estas técnicas se basan en las propiedades diferenciales de emparejamientos de bases, que ahora pueden explotarse completamente.
La técnica anterior, en términos de sensibilidad, se define por un procedimiento que comprende incluir el ADN a analizar en una matriz de agarosa, evitando de ese modo la difusión y renaturalización del ADN (el bisulfito reacciona solamente con el ADN monocatenario), y se sustituyen todas las etapas de precipitación y purificación por diálisis rápida (Olek A, y col., A modified and improved method for bisulfite based cytosine methylation analysis, Nucleic Acids Res. 24:5064-5056, 1996). De esta manera es posible analizar el estado de metilación de las células individuales, ilustrando la utilidad y sensibilidad del procedimiento. Una descripción de los procedimientos reconocidos en la técnica para detectar 5-metilcitosina está proporcionada por Rein, T., y col., Nucleic Acids Res., 26:2255,
1998.
La técnica de bisulfito, salvo algunas excepciones (por ejemplo, Zeschnigk M, y col., Eur J Hum Genet. 5:94-98, 1997), se utiliza actualmente sólo en la investigación. En todos los casos, los fragmentos específicos cortos de un gen conocido son amplificados posteriormente a un tratamiento con bisulfito, y secuenciados totalmente (Olek y Walter, Nat Genet. 1997 17:275-276, 1997), sometidos a una o más reacciones de extensión de cebador (Gonzalgo y Jones, Nucleic Acids Res., 25:2529-2531, 1997; documento WO 95/00669; Patente de EEUU Nº 6.251.594) para analizar las posiciones de citosina individuales, o tratados por digestión enzimática (Xiong y Laird, Nucleic Acids Res., 25:2532-2534, 1997). La detección por hibridación también se ha descrito en la técnica (Olek y col., documento WO 99/28498). Además, se ha descrito el uso de la técnica de bisulfito para la detección de metilación con respecto a los genes individuales (Grigg y Clark, Bioessays, 16:431-436, 1994; Zeschnigk M, y col., Hum Mol Genet, 6:387-395, 1997; Feil R, y col., Nucleic Acids Res., 22:695, 1994; Martin V, y col., Gene, 157:261-264, 1995; documentos WO 9746705 y WO 9515373).
La presente invención proporciona el uso de la técnica de bisulfito, en combinación con uno o más ensayos de metilación, para la determinación del estado de metilación de las secuencias de dinucleótidos CpG dentro de secuencias desde SEC ID Nº: 961. Según la presente invención, la determinación del estado de metilación de las secuencias de dinucleótidos CpG dentro de la SEC ID Nº: 961 tiene utilidad como pronóstico.
Procedimientos del ensayo de metilación. Se conocen diversos procedimientos de ensayo de metilación en la técnica, y pueden utilizarse en combinación con la presente invención. Estos ensayos permiten la determinación del estado de metilación de uno o una pluralidad de dinucleótidos CpG (por ejemplo, islas de CpG) dentro de una secuencia de ADN. Tales ensayos implican, entre otras técnicas, la secuenciación de ADN del ADN tratado con bisulfito, PCR (para la amplificación específica de secuencia), análisis de transferencia Southern, y el uso de enzimas de restricción sensibles a la metilación.
Por ejemplo, la secuenciación genómica se ha simplificado para el análisis de los patrones de metilación de ADN y la distribución de 5-metilcitosina usando el tratamiento con bisulfito (Frommer y col., Proc. Nat. Acad. Sci. U.S.A. 89:1827-1831, 1992). Además, se utiliza la digestión con enzimas de restricción de los productos de PCR amplificados a partir del ADN convertido con bisulfito, por ejemplo, el procedimiento descrito por Sadri y Hornsby (Nucl. Acids Res. 24:5058-5059, 1996), o COBRA (análisis por restricción combinado con bisulfito) (Xiong y Laird, Nucleic Acids Res. 25:2532-2534, 1997).
COBRA. El análisis COBRA^{TM} es un ensayo de metilación cuantitativo útil para determinar los niveles de metilación del ADN en los lugares genéticos específicos en cantidades pequeñas de ADN genómico (Xiong y Laird, Nucleic Acids Res. 25:2532-2534, 1997). En resumen, la digestión mediante enzimas de restricción se utiliza para revelar las diferencias entre secuencias dependientes de la metilación en los productos de PCR del ADN tratado con bisulfito sódico. Las diferencias entre secuencias dependientes de la metilación primero se introducen en el ADN genómico por tratamiento con bisulfito convencional de acuerdo con el procedimiento descrito por Frommer y col. (Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 89:1827-1831, 1992). La amplificación por PCR del ADN convertido con bisulfito se realiza a continuación usando los cebadores específicos para las islas de CpG de interés, seguida por la digestión con endonucleasas de restricción, electroforesis en gel, y la detección usando las sondas específicas de hibridación marcadas. Los niveles de metilación en la muestra de ADN original se representan por las cantidades relativas del producto de PCR digerido y no digerido de una manera linealmente cuantitativa a través de un espectro amplio de los niveles de metilación de ADN. Además, esta técnica puede aplicarse confiablemente al ADN obtenido de las muestras de tejido incluido en parafina microdiseccionadas. Los reactivos típico por ejemplo, como pueden encontrarse en un kit típico basado en COBRA) para el análisis COBRA pueden incluir, pero no se limitan a: cebadores de PCR para gen específico (o secuencias de ADN tratadas con bisulfito o isla de CpG); enzima de restricción y tampón adecuado; oligos de hibridación de genes; oligos de hibridación de control; kit de marcación de cinasas para la sonda de oligos; y nucleótidos marcados. Además, los reactivos de conversión con bisulfito pueden incluir: tampón de desnaturalización de ADN, tampón de sulfonación; reactivos o kit de recuperación de ADN (por ejemplo, precipitación, ultrafiltración, columna de afinidad); tampón de desulfonación; y componentes de recuperación de
ADN.
De preferencia, los ensayos tales como "MethyLight^{TM}" (una técnica de PCR en tiempo real basada en la fluorescencia) (Eads y col., Cancer Res. 59:2302-2306, 1999), reacciones de Ms-SNuPE (extensión con cebadores de nucleótido único sensible a la metilación) (Gonzalgo y Jones, Nucleic Acids Res. 25:2529-2531, 1997), PCR específica de metilación ("MSP"; Herman y col., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 93:9821-9826, 1996; Patente de EEUU Nº 5.786.146), y amplificación de las islas de CpG metiladas ("MCA"; Toyota y col., Cancer Res. 59:2307-2312, 1999) se usan solos o en combinación con otro de estos procedimientos.
MethyLight^{TM}. El ensayo MethyLight^{TM} es un ensayo cuantitativo de metilación de alto rendimiento que utiliza la tecnología de PCR en tiempo real basada en fluorescencia (TaqMan^{TM}) que no requiere ninguna otra manipulación después de la etapa de PCR (Eads y col., Cancer Res. 59:2302-2306, 1999). En resumen, el proceso MethyLight^{TM} comienza con una muestra mezclada de ADN genómico que se convierte, en una reacción con bisulfito sódico, en una combinación mezclada de las diferencias secuencias dependientes de la metilación de acuerdo con los procedimientos convencionales (el proceso del bisulfito convierte los residuos de citosina sin metilar en uracilo). Después se realiza una PCR basada en la fluorescencia en una reacción de PCR "no sesgada" (con cebadores que no solapan los sitios de metilación de CpG conocidos), o en una reacción "sesgada" (con cebadores de PCR que solapan los dinucleótidos CpG conocidos). La distinción entre las secuencias puede producirse tanto a nivel del proceso de amplificación como a nivel del proceso de detección de la fluorescencia, o ambos.
El ensayo MethyLight^{TM} puede utilizarse como una prueba cuantitativa de los patrones de metilación en la muestra del ADN genómico, en la que la distinción de la secuencia se produce a nivel de hibridación de sonda. En esta versión cuantitativa, la reacción de PCR proporciona una amplificación no sesgada en presencia de una sonda fluorescente que solapa un sitio de metilación putativo particular. Se proporciona un control no sesgado para la cantidad de ADN de entrada por una reacción en la que ni los cebadores, ni la sonda cubren ningún dinucleótido CpG. Como alternativa, se logra una prueba cualitativa para la metilación genómica sondando la combinación de PCR sesgada con cualquier oligonucleótido de control que "no cubre" los sitios de metilación conocidos (una versión basada en fluorescencia de la "MSP2"), o con los oligonucleótidos que cubren los sitios potenciales de metilación.
El proceso MethyLight^{TM} puede usarse con una sonda "TaqMan®" en el proceso de amplificación. Por ejemplo, el ADN genómico de doble hebra se trata con bisulfito sódico y se somete a una de las dos series de reacciones de PCR usando la sonda TaqMan®; por ejemplo, con cebadores sesgados y sonda TaqMan® o con cebadores no sesgados y sonda TaqMan®. La sonda TaqMan® está marcada doblemente con moléculas fluorescentes "informadora" e "inactivadora", y se diseña para que sea específica para una región con un contenido en CG relativamente alto de modo que se fusiona a aproximadamente una temperatura 10ºC superior en el ciclo de PCR que los cebadores directos o inversos. Esto permite que la sonda TaqMan® permanezca hibridada completamente durante la etapa de hibridación/extensión de la PCR. Puesto que la polimerasa Taq sintetiza enzimáticamente una hebra nueva durante la PCR, alcanzará finalmente la sonda TaqMan® hibridada. La actividad de endonucleasa de 5' a 3' de la polimerasa Taq después desplazará a continuación la sonda TaqMan® digiriéndola para liberar la molécula informadora fluorescente para la detección cuantitativa de su ahora señal no inactivada usando un sistema de detección en tiempo real
fluorescente.
Los reactivos típicos (por ejemplo, como pueden encontrarse en un kit típico basado en MethyLight^{TM}) para el análisis MethylLight^{TM} pueden incluir, pero no se limitan a: cebadores de PCR para los genes específicos (o secuencia de ADN tratado con bisulfito o isla de CpG); sondas TaqMan®; cebadores de PCR optimizados y desoxinucleótidos; y polimerasa Taq.
Ms-SNuPE. La técnica Ms-SNuPE es un procedimiento cuantitativo para evaluar las diferencias de metilación en sitios de CpG específicos basado en el tratamiento con bisulfito del ADN, seguido por la extensión con cebador de nucleótido único (Gonzalgo y Jones, Nucleic Acids Res. 25:2529-2531, 1997). En resumen, el ADN genómico se hace reaccionar con bisulfito sódico para convertir la citosina sin metilar en uracilo dejando al mismo tiempo la 5-metilcitosina sin cambios. La amplificación de la secuencia diana deseada se realiza a continuación usando los cebadores de PCR específicos para el ADN convertido con bisulfito, y el producto resultante se aísla y se utiliza como patrón para el análisis de metilación en el(los) sitio(s) de CpG de interés. Pueden analizarse pequeñas cantidades de ADN (por ejemplo, cortes patológicos microdiseccionados), y se evita la utilización de las enzimas de restricción para determinar el estado de metilación en los sitios de CpG.
Los reactivos típicos (por ejemplo, que pueden encontrarse en un kit típico basado en Ms-SNuPE) para el análisis Ms-SNuPE pueden incluir, pero no se limitan a: cebadores de PCR para el gen específico (o secuencia de ADN tratada con bisulfito o isla de CpG); tampones de PCR y desoxinucleótidos optimizados; kit de extracción en gel; cebadores de control positivo; cebadores de Ms-SNuPE para el gen específico; tampón de reacción (para la reacción de Ms-SNuPE); y nucleótidos marcados. Además, los reactivos de conversión de bisulfito pueden incluir: tampón de desnaturalización de ADN; tampón de sulfonación; reactivos o kit de recuperación de ADN (por ejemplo, precipitación, ultrafiltración, columna de afinidad); tampón de desulfonación; y componentes de recuperación de
ADN.
MSP. MSP (PCR específica de metilación) permite la evaluación del estado de metilación de virtualmente cualquier grupo de sitios de CpG dentro de una isla de CpG, independiente del uso de las enzimas de restricción sensibles a la metilación (Herman y col. Proc. Natl, Acad. Sci. U.S.A. 93:9821-9826, 1996; Patente de EEUU Nº 5.786.146). En resumen, el ADN se modifica mediante bisulfito sódico que convierte todas las citosinas sin metilar en uracilo, y posteriormente se amplifica con los cebadores específicos para ADN metilado frente a no metilado. MSP requiere solamente cantidades pequeñas de ADN, es sensible a 0,1% de alelos metilados de un locus dado de la isla de CpG, y puede realizarse en el ADN extraído de muestras incluidas en parafina. Los reactivos típicos (por ejemplo, como pueden encontrarse en un kit típico basado en MSP) para el análisis de MSP pueden incluir, pero no se limitan a: cebadores de PCR metilados y sin metilar para el gen específico (o secuencia de ADN tratado con bisulfito o isla de CpG), tampones de PCR optimizados y desoxinucleótidos, y sondas específicas.
MCA. La técnica de MCA es un procedimiento que puede usarse para seleccionar patrones alterados de metilación en ADN genómico, y para aislar las secuencias específicas asociadas con estos cambios (Toyota y col., el Cancer Res. 59: 2307-2312, 1999). En resumen, se usan enzimas de restricción con diferentes sensibilidades a la metilación de la citosina en sus sitios de reconocimiento para digerir ADN genómico de tumores primarios, de líneas celulares y de tejidos normales antes de la amplificación por PCR cebada arbitrariamente. Los fragmentos que muestran metilación diferencial se clonan y se secuencian tras resolver los productos de PCR en geles de poliacrilamida de alta resolución. Los fragmentos clonados se utilizan a continuación como sondas para que análisis Southern para confirmar la metilación diferencial de estas regiones. Los reactivos típicos (por ejemplo, como pueden encontrarse en un kit típico basado en MCA) para el análisis de MCA pueden incluir, pero no se limitan a: cebadores de PCR para cebado arbitrario de ADN genómico; tampones de PCR y nucleótidos, enzimas de restricción y tampones adecuados; oligos o sondas de hibridación de genes; oligos o sondas de hibridación de control.
Se determinó que las secuencias genómicas según SEC. ID Nº: 961 sus variantes tratadas que no se presentan en la naturaleza según SEC. ID Nº: 962-965 tienen utilidad para proporcionar un pronóstico de los trastornos proliferativos de las células de la próstata.
Resulta particularmente de preferencia el uso de micromatrices. El proceso de análisis de micromatrices puede dividirse en dos partes principales. En primer lugar está la inmovilización de secuencias de genes conocidos en portaobjetos de vidrio u otro soporte sólido seguido por la hibridación de ADNc marcado fluorescentemente (que comprende las secuencias a investigar) a los genes conocidos inmovilizados sobre el portaobjetos de vidrio. Tras la hibridación, las matrices pueden explorarse usando un analizador de microensayos fluorescentes. El análisis de la intensidad de fluorescencia relativa de diferentes genes proporciona una medida de la diferencia en la expresión genética. Las matrices de ADN pueden generarse inmovilizando oligonucleótidos presintetizados en portaobjetos de vidrio preparado. En este caso, se fabrican secuencias representativas del gen y se preparan usando procedimientos convencionales de síntesis y purificación de oligonucleótidos. Estas secuencias genéticas sintetizadas son complementarias a los genes de interés (de más preferencia PITX2) y tienden a ser secuencias más cortas en el intervalo de 25-70 nucleótidos. Como alternativa, los oligos inmovilizados pueden sintetizarse químicamente in situ en la superficie del portaobjetos. La síntesis de oligonucleótidos in situ implica la adición consecutiva de los nucleótidos adecuados a las manchas en el microensayo; las manchas que no reciben un nucleótido se protegen durante cada etapa del proceso usando máscaras físicas o virtuales.
En los experimentos de micromatrices de perfiles de expresión, los moldes de ARN utilizados son representativos del perfil de transcripción de las células o tejidos en estudio. El ARN se aísla primero de las poblaciones de células o de los tejidos que se compararán. Cada muestra de ARN se utiliza a continuación como molde para generar el ADNc marcado fluorescentemente a través de una reacción de transcripción inversa. La marcación fluorescente del ADNc puede realizarse por medio de procedimientos de marcación directa o marcación indirecta. Durante la marcación directa, se incorporan nucleótidos modificados fluorescentemente (por ejemplo, Cy®3- o Cy®5-dCTP) directamente en el ADNc durante la transcripción inversa. Como alternativa, la marcación indirecta puede conseguirse incorporando los nucleótidos modificados con aminoalilo durante la síntesis del ADNc y conjugando a continuación un colorante éster de N-hidroxisuccinimida (NHS) al ADNc modificado con aminoalilo una vez que se completa la reacción de transcripción inversa. Como alternativa, la sonda puede estar sin marcar, pero puede ser detectable por la unión específica con un ligando que se marca, directa o indirectamente. Los marcadores y los procedimientos adecuados para marcar ligandos (y sondas) son conocidos en la técnica, e incluyen, por ejemplo, los marcadores radiactivos que pueden incorporarse por procedimientos conocidos (por ejemplo, traducción de mellas o fosforilación). Otros marcadores adecuados incluyen, pero no se limitan a, la biotina, los grupos fluorescentes, los grupos quimioluminiscentes (por ejemplo, dioxetanos, en particular dioxetanos activados), enzimas, anticuerpos, y similares. Para realizar el análisis de la expresión genética diferencial, el ADNc generado a partir de diferentes muestras de ARN se marca con Cy®3. El ADNc marcado resultante se purifica para eliminar los nucleótidos no incorporados, el colorante libre y el ARN residual. Tras la purificación, las muestras de ADNc marcado se hibridan a la micromatriz. La rigurosidad de la hibridación está determinada por una serie de factores durante la hibridación y durante el procedimiento de lavado, incluyendo la temperatura, la fuerza iónica, el período de tiempo y la concentración de formamida. Estos factores se describen en, por ejemplo, Sambrook y col., (Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 2ª ed., 1989). La micromatriz se explora tras la hibridación usando un analizador de micromatrices fluorescentes. Las sondas complementarias de ARN usadas en RPA se generan por transcripción in vitro de un molde de ADN con un punto final definido y están típicamente en el intervalo de 50-600 nucleótidos. El uso de sondas de ARN que incluyen secuencias adicionales no homólogas al ARN diana permite distinguir el fragmento protegido de la sonda de longitud total. Las sondas de ARN se usan típicamente en lugar de las sondas de ADN por la facilidad para generar sondas de ARN de hebra única y la reproducibilidad y fiabilidad de la digestión del dúplex ARN:ARN con RNasas (Ausubel y col., 2003), resultan de particular preferencia las sondas con actividades altamente
específicas.
Resulta particularmente de preferencia el uso de micromatrices. El proceso de análisis de micromatrices puede dividirse en dos partes principales. En primer lugar está la inmovilización de secuencias de genes conocidos en portaobjetos de vidrio u otro soporte sólido seguido por la hibridación de ADNc marcado fluorescentemente (que comprende las secuencias a investigar) a los genes conocidos inmovilizados sobre el portaobjetos de vidrio. Tras la hibridación, las matrices pueden explorarse usando un analizador de microensayos fluorescentes. El análisis de la intensidad de fluorescencia relativa de diferentes genes proporciona una medida de la diferencia en la expresión genética. Las matrices de ADN pueden generarse inmovilizando oligonucleótidos presintetizados en portaobjetos de vidrio preparado. En este caso, se fabrican secuencias representativas del gen y se preparan usando procedimientos convencionales de síntesis y purificación de oligonucleótidos. Estas secuencias genéticas sintetizadas son complementarias a los genes de interés (tales como PITX2 u otros genes según la Tabla 11) y tienden a ser secuencias más cortas en el intervalo de 25-70 nucleótidos. Como alternativa, los oligos inmovilizados pueden sintetizarse químicamente in situ en la superficie del portaobjetos. La síntesis de oligonucleótidos in situ implica la adición consecutiva de los nucleótidos adecuados a las manchas en el microensayo; las manchas que no reciben un nucleótido se protegen durante cada etapa del proceso usando máscaras físicas o virtuales.
En los experimentos de micromatrices de perfiles de expresión, los moldes de ARN utilizados son representativos del perfil de transcripción de las células o tejidos en estudio. El ARN se aísla primero de las poblaciones de células o de los tejidos que se compararán. Cada muestra de ARN se utiliza a continuación como molde para generar el ADNc marcado fluorescentemente a través de una reacción de transcripción inversa. La marcación fluorescente del ADNc puede realizarse por medio de procedimientos de marcación directa o marcación indirecta. Durante la marcación directa, se incorporan nucleótidos modificados fluorescentemente (por ejemplo, Cy®3- o Cy®5-dCTP) directamente en el ADNc durante la transcripción inversa. Como alternativa, la marcación indirecta puede conseguirse incorporando los nucleótidos modificados con aminoalilo durante la síntesis del ADNc y conjugando a continuación un colorante éster de N-hidroxisuccinimida (NHS) al ADNc modificado con aminoalilo una vez que se completa la reacción de transcripción inversa. Como alternativa, la sonda puede estar sin marcar, pero puede ser detectable por la unión específica con un ligando que se marca, directa o indirectamente. Los marcadores y los procedimientos adecuados para marcar ligandos (y sondas) son conocidos en la técnica, e incluyen, por ejemplo, los marcadores radiactivos que pueden incorporarse por procedimientos conocidos (por ejemplo, traducción de mellas o fosforilación). Otros marcadores adecuados incluyen, pero no se limitan a, la biotina, los grupos fluorescentes, los grupos quimioluminiscentes (por ejemplo, dioxetanos, en particular dioxetanos activados), enzimas, anticuerpos, y similares. Para realizar el análisis de la expresión genética diferencial, el ADNc generado a partir de diferentes muestras de ARN se marca con Cy®3. El ADNc marcado resultante se purifica para eliminar los nucleótidos no incorporados, el colorante libre y el ARN residual. Tras la purificación, las muestras de ADNc marcado se hibridan a la micromatriz. La rigurosidad de la hibridación está determinada por una serie de factores durante la hibridación y durante el procedimiento de lavado, incluyendo la temperatura, la fuerza iónica, el período de tiempo y la concentración de
formamida.
El nivel de expresión del gen y/o de las regiones reguladoras de PITX2 se determina por el análisis del nivel de metilación de dicho gen y/o de sus regiones reguladoras. Resulta de preferencia que el nivel de metilación de dichos genes, secuencias genómicas y/o sus regiones reguladoras se determine por medio de la determinación del estado o nivel de metilación de al menos uno de sus dinucleótidos CpG. Es además de preferencia que el nivel de metilación de dicho gen y/o sus regiones reguladoras se determine por medio de la determinación del estado o nivel de metilación de una pluralidad de sus dinucleótidos CpG. Dicho gen y/o regiones reguladoras se seleccionan de PITX2. Dicho análisis comprende las siguientes etapas:
i)
poner el ADN genómico obtenido del sujeto en contacto con al menos un reactivo, o una serie de reactivos que distinguen entre dinucleótidos CpG metilados y no metilados dentro de al menos una región diana del ADN genómico, en el que dichos dinucleótidos contiguos comprenden al menos una secuencia de dinucleótidos CpG; y
ii)
clasificar los trastornos proliferativos de las células de la próstata según su pronóstico según se determina a partir del estado de metilación de dichas regiones diana analizadas en i).
El ADN genómico puede aislarse por cualquier medio convencional en la técnica, incluyendo el uso de kits comercialmente disponibles. En resumen, cuando el ADN de interés está encapsulado por una membrana celular la muestra biológica debe interrumpirse y lisarse por medios enzimáticos, químicos o mecánicos. La disolución de ADN puede a continuación limpiarse de proteínas y otros contaminantes por ejemplo, por digestión con proteinasa K. A continuación se recupera el ADN genómico de la disolución. Esto puede realizarse por medio de una diversidad de procedimientos incluyendo salado, extracción orgánica o unión de ADN a un soporte de fase sólida. La elección del procedimiento se verá afectada por varios factores incluyendo tiempo, coste y cantidad de ADN requerida. De preferencia, la fuente de la muestra de ADN se selecciona del grupo constituido por células o líneas celulares, portaobjetos histológicos, biopsias, tejido incluido en parafina, líquidos corporales, eyaculado, orina, sangre, y sus combinaciones. De preferencia, la fuente es una biopsia, un líquido corporal, eyaculado, orina o sangre. La muestra de ADN genómico se trata a continuación de manera tal que las bases de citosina que están sin metilar en la posición 5' se conviertan en uracilo, timina, u otra base que sea distinta a la citosina en términos de comportamiento de hibridación. Esto se entenderá como "tratamiento" en el presente documento.
El tratamiento del ADN genómico descrito anteriormente se realiza de preferencia con bisulfito (sulfito de hidrógeno, disulfito) y posterior hidrólisis alcalina que da lugar a la conversión de nucleobases de citosina no metiladas a uracilo u otra base que es diferente de la citosina en términos de comportamiento de emparejamiento de bases.
El ADN tratado se analiza a continuación para determinar el estado de metilación de una o más secuencias del gen diana (previo al tratamiento) asociadas con el desarrollo del carcinoma de próstata. Resulta particularmente de preferencia que la región diana comprenda, o hibride bajo condiciones rigurosas con al menos 16 nucleótidos contiguos de un gen o secuencia seleccionada del gen PITX2. Se describe además que se analizan las secuencias de dichos genes según se describen en el listado de secuencias que acompaña al presente documento. El procedimiento de análisis puede seleccionarse de los conocidos en la técnica, incluidos los que se presentan en el presente documento. Resultan particularmente de preferencia MethyLight^{TM}, MSP^{TM} y el uso de oligonucleótidos bloqueadores como se describirá en el presente documento. Resulta además de preferencia que cualquier oligonucleótido usado en tal análisis (incluidos cebadores, oligonucleótidos bloqueadores y sondas de detección) sea complementario inverso, idéntico, o hibride en condiciones rigurosas o altamente rigurosas a al menos un segmento de 16 pares de bases de longitud de las secuencias de bases de una o más de las SEC ID Nº: 962 a la SEC ID Nº: 965 y sus secuencias complementarias. Resulta de preferencia que cualquier oligonucleótido usado en tal análisis (incluidos cebadores, oligonucleótidos bloqueadores y sondas de detección) sea complementario inverso, idéntico, o hibride en condiciones rigurosas o altamente rigurosas a al menos un segmento de 16 pares de bases de longitud de las secuencias de bases de una o más de las SEC ID Nº: 962 - 965 y sus secuencias complementarias.
La metilación aberrante, del gen o secuencia genómica según PITX2, está asociada con el pronóstico de los trastornos proliferativos de las células de la próstata. El análisis de la secuencia permite la clasificación del pronóstico de los trastornos proliferativos de las células de la próstata. De más preferencia la hipermetilación de uno o más de dicho gen o secuencia genómica está asociada con mal pronóstico. La hipermetilación está asociada en general con la expresión baja de ARNm y por consiguiente de polipéptidos.
En una forma de realización el procedimiento da a conocer el uso del gen PITX2.
En la forma de realización de más preferencia de la invención, la detección de los trastornos proliferativos de las células de la próstata es posible por medio del análisis del estado de metilación de PITX2 y sus elementos promotores o reguladores. Los procedimientos para el análisis de metilación de genes se describen en el presente documento.
En una forma de realización el procedimiento da a conocer el uso de uno o más genes o secuencias genómicas seleccionadas del grupo constituido por el gen PITX2 como marcador para proporcionar un pronóstico de los trastornos proliferativos de las células de la próstata.
En la forma de realización de más preferencia de la invención, la detección de los trastornos proliferativos de las células de la próstata es posible por medio del análisis del estado de metilación de dichos genes o secuencias genómicas y sus elementos promotores o reguladores. Los procedimientos para el análisis de metilación de genes se describen en el presente documento.
La presente invención puede describirse también en ciertas formas de realización como el uso de un kit para proporcionar un pronóstico de un estado de un trastorno proliferativo de las células de la próstata a través de la prueba de una muestra biológica.
Las formas de realización particulares de la presente invención proporcionan una nueva aplicación del análisis de los niveles y/o patrones de metilación dentro de dichas secuencias que permite una clasificación de pronóstico y de esta manera mejor tratamiento de los trastornos proliferativos de las células de la próstata. El tratamiento de los trastornos proliferativos de las células de la próstata está directamente relacionado con el pronóstico de la enfermedad, en particular con la agresividad, y el procedimiento dado a conocer en el mismo permite al médico y al paciente tomar decisiones de tratamiento mejores y más informadas.
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Otras mejoras
La presente invención describe usos nuevos para las secuencias genómicas seleccionadas del grupo constituido por SEC ID Nº: 961.
Un objetivo de la invención comprende el análisis del estado de metilación de uno o más dinucleótidos CpG dentro de al menos una de las secuencias genómicas seleccionadas del grupo constituido por SEC ID Nº: 961 y sus secuencias complementarias.
La invención dada a conocer da a conocer ácidos nucleicos tratados, derivados de SEC ID Nº: 961 en la que el tratamiento es adecuado para convertir al menos una base de citosina no metilada de la secuencia de ADN genómico en uracilo u otra base que sea detectablemente diferente de la citosina en términos de hibridación. Las secuencias genómicas en cuestión pueden comprender una, o más, posiciones de CpG metiladas consecutivas o aleatorias. Dicho tratamiento comprende de preferencia el uso de un reactivo seleccionado del grupo constituido por bisulfito, sulfito de hidrógeno, disulfito, y sus combinaciones.
Las secuencias de SEC ID Nº: 962 a SEC ID Nº: 965 proporcionan versiones modificadas que no se presentan en la naturaleza del ácido nucleico según la SEC ID Nº: 961, en las que la modificación de cada secuencia genómica da como resultado la síntesis de un ácido nucleico que tiene una secuencia que es única y diferente de dicha secuencia genómica de la siguiente manera. Para cada ADN genómico de la hebra sentido, por ejemplo, SEC ID Nº: 1, se dan a conocer cuatro versiones convertidas. Una primera versión en la que "C" se convierte en "T", pero "CpG" permanece "CpG" (es decir, corresponde al caso donde, para la secuencia genómica todos los residuos "C" de las secuencias de dinucleótidos CpG están metilados y por consiguiente no se convierten); una segunda versión da a conocer el complemento de la secuencia de ADN genómico dada a conocer (es decir, la hebra complementaria), en la que "C" se convierte en "T", pero "CpG" permanece "CpG" (es decir, corresponde al caso donde, todos los residuos "C" de las secuencias de dinucleótidos CpG están metilados y por consiguiente no se convierten). Las secuencias convertidas "metiladas en exceso" de SEC ID Nº: 1 a SEC ID Nº: 64 y SEC ID Nº: 961 corresponden a SEC ID Nº: 65 a SEC ID Nº: 728. Se proporciona una tercera versión convertida químicamente de cada secuencia genómica, en la que "C" se convierte en "T" para todos los residuos "C", incluidos los de las secuencias de dinucleótidos "CpG" (es decir, corresponde al caso donde, para las secuencias genómicas, todos los residuos "C" de las secuencias de dinucleótidos CpG están no metiladas): una versión final convertida químicamente de cada secuencia, da a conocer el complemento de la secuencia de ADN genómica dada a conocer (es decir, la hebra complementaria), en la que "C" se convierte en "T" para todos los residuos "C", incluidos los de las secuencias de dinucleótidos "CpG" (es decir, corresponde al caso donde, para el complemento (hebra complementaria) de cada secuencia genómica, todos los residuos "C" de las secuencias de dinucleótidos CpG están no metilados). Las secuencias convertidas "metiladas por defecto" de SEC ID Nº: 1 a SEC ID Nº: 64 y SEC ID Nº: 961 corresponden a SEC ID Nº: 65 a SEC ID Nº: 320 y SEC ID Nº: 962 a SEC ID Nº: 965.
En una forma de realización alternativa de preferencia, tal análisis comprende el uso de un oligonucleótido u oligómero para detectar el estado de metilación de la citosina dentro del ADN genómico o tratado (modificado químicamente), según SEC ID Nº: 962 a SEC ID Nº: 965. Comprendiendo dicho oligonucleótido u oligómero una secuencia de ácido nucleico que tiene una longitud de al menos nueve (9) nucleótidos que hibrida, bajo condiciones moderadamente rigurosas o rigurosas (según se definió anteriormente en el presente documento), a una secuencia de ácido nucleico tratado según SEC ID Nº: 962 a SEC ID Nº: 965 y/o sus secuencias complementarias.
Por consiguiente, la presente invención describe moléculas de ácido nucleico (por ejemplo, oligonucleótidos y moléculas de ácido peptidonucleico (PNA) (oligómeros de PNA)) que hibridan en condiciones de hibridación moderadamente rigurosas y/o rigurosas a toda o una porción de una secuencia de las SEC ID Nº: 1 a la SEC ID Nº: 320 y SEC ID Nº: 961 a SEC ID Nº: 965, o a sus complementos. Se describe de manera particular una molécula de ácido nucleico que hibrida en condiciones de hibridación moderadamente rigurosas y/o rigurosas a toda o una porción de las secuencias SEC ID Nº: 65 a SEC ID Nº: 320 y SEC ID Nº: 962 a SEC ID Nº: 965 pero que no es idéntica o complementaria a SEC ID Nº: 1 a SEC ID Nº: 64 y SEC ID Nº: 961 u otro ADN genómico humano. También se describe una molécula de ácido nucleico que hibrida en condiciones de hibridación moderadamente rigurosas y/o rigurosas a toda o una porción de las secuencias SEC ID Nº: 133, 134, 261, 262, 189, 190, 317, 318, 101, 102, 229, 230, 962-965 pero que no es idéntica o complementaria a las SEC ID Nº: 961, 35, 63 y 19 u a otro ADN genómico
humano.
La porción que hibrida de los ácidos nucleicos que hibridan tiene típicamente una longitud de al menos 9, 15, 20, 25, 30 ó 35 nucleótidos. Sin embargo, las moléculas más largas tienen la utilidad de la invención, y por consiguiente están dentro del ámbito de la presente invención.
De preferencia, la porción que hibrida de los ácidos nucleicos que hibridan es al menos 95%, o al menos 98%, o 100% idéntica a la secuencia, o a una porción de las secuencias SEC ID Nº: 962 a 965 o a sus complementos.
Los ácidos nucleicos que hibridan del tipo descrito en el presente documento pueden utilizarse, por ejemplo, como un cebador (por ejemplo, un cebador de PCR), o una sonda o cebador de diagnóstico y/o pronóstico. De preferencia, la hibridación de la sonda de oligonucleótido a una muestra de ácido nucleico se realiza en condiciones rigurosas y la sonda es 100% idéntica a la secuencia diana. La estabilidad del dúplex o híbrido de ácido nucleico se expresa como la temperatura de fusión o Tf, que es la temperatura a la que una sonda se disocia de un ADN diana. Esta temperatura de fusión se utiliza para definir las condiciones rigurosas requeridas.
Para las secuencias diana que están relacionadas y son sustancialmente idénticas a la secuencia correspondiente de SEC ID Nº: 961 (tal como variantes alélicas y SNP), en lugar de idénticos, es útil primero establecer la temperatura más baja a la que solo se produce la hibridación homóloga con una concentración particular de sal (por ejemplo, SSC o SSPE). A continuación, asumiendo que el 1% de emparejamientos erróneos provoca una disminución de 1ºC en la Tf, la temperatura del lavado final en la reacción de hibridación por consiguiente se reduce (por ejemplo, si se buscan las secuencias tienen >95% de identidad con la sonda, la temperatura final de lavado disminuye en 5ºC). En la práctica, el cambio en la Tf puede estar entre 0,5ºC y 1,5ºC por 1% de emparejamiento erróneo.
Los ejemplos de oligonucleótidos de una longitud X (en nucleótidos), según lo indicado por las posiciones de polinucleótido con referencia a, por ejemplo, la SEC ID Nº: 1, incluyen los que corresponden a las series (serie codificadora y complementaria) de oligonucleótidos solapados consecutivamente de una longitud X, donde los oligonucleótidos dentro de cada uno de las series solapadas consecutivamente (que corresponden a un valor X dado) se definen como la serie finita de oligonucleótidos Z desde las posiciones de nucleótido:
\quad
n hasta (n + (X-1));
\quad
donde n = 1, 2, 3,...(Y-(X-1));
\quad
donde Y es igual a la longitud (nucleótidos o pares de bases) de SEC ID Nº: 1 (7572);
\newpage
\quad
donde X es igual a la longitud común (en nucleótidos) de cada oligonucleótido en la serie (por ejemplo, X=20 para una serie de 20-meros solapados consecutivamente); y
\quad
donde el número (Z) de oligómeros solapados consecutivamente de longitud X para una SEC ID Nº dada de longitud Y es igual a Y - (X-1). Por ejemplo Z = 7572 - 19 = 7553 para las series codificadora o complementaria de SEC ID Nº: 1, donde X = 20.
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De preferencia, la serie se limita a los oligómeros que comprenden al menos un dinucleótido CpG, TpG o
CpA.
Los ejemplos de los oligonucleótidos 20-meros incluyen la serie siguiente de oligómeros (y la serie no codificadora complementaria a la misma), indicada por las posiciones de polinucleótido con referencia a la SEC ID Nº: 1:
1-20, 2-21, 3-22, 4-23, 5-24,.... y 7553-7572.
De preferencia, la serie se limita a los oligómeros que comprenden al menos un dinucleótido CpG, TpG o
CpA.
Asimismo, los ejemplos de oligonucleótidos 25-meros de la invención incluyen la siguiente serie de 2.256 oligómeros (y la serie no codificadora complementaria a la misma), indicada por las posiciones del polinucleótido con referencia a SEC ID Nº: 1:
1-25, 2-26, 3-27, 4-28, 5-29,... 7553-7572.
De preferencia, la serie se limita a los oligómeros que comprenden al menos un dinucleótido CpG, TpG o
CpA.
La presente invención describe, para cada una de las SEC ID Nº: 1 a la SEC ID Nº: 320 y SEC ID Nº: 961 a SEC ID Nº: 965 (codificadora y no codificadora), series múltiples consecutivamente solapadas de oligonucleótidos u oligonucleótidos modificados de longitud X, donde, por ejemplo, X = 9, 10, 17, 20, 22, 23, 25, 27, 30 ó 35
nucleótidos.
Los oligonucleótidos u oligómeros constituyen las herramientas efectivas útiles para comprobar los parámetros genéticos y epigenéticos de las secuencias genómicas que corresponden a la SEC. ID. Nº: 961. Las series de preferencia de tales oligómeros o nucleótidos modificados de longitud X son las series solapadas consecutivamente de oligómeros que corresponden a SEC ID Nº: 1 hasta SEC ID Nº: 320 y SEC ID Nº: 961 hasta SEC ID Nº: 965 (y a sus complementos). De preferencia, dichos oligómeros comprenden al menos un dinucleótido CpG, TpG o CpA.
Los oligonucleótidos u oligómeros particularmente de preferencia son aquellos en los que la citosina de las secuencias de dinucleótido CpG (o los dinucleótidos convertidos TpG o CpA correspondientes) está dentro del tercio medio del oligonucleótido; es decir, donde el oligonucleótido está, por ejemplo, a 13 bases en longitud, del CpG. El dinucleótido TpG o CpA está ubicado dentro del quinto al noveno nucleótido desde el extremo 5'.
Los oligonucleótidos también pueden modificarse químicamente uniendo el oligonucleótido a uno o más restos o conjugados para mejorar la actividad, estabilidad o detección del oligonucleótido. Tales restos o conjugados incluyen cromóforos, fluoróforos, lípidos tales como colesterol, ácido cólico, tioéter, cadenas alifáticas, fosfolípidos, poliaminas, polietilenglicol (PEG), restos de palmitilo, y otros según lo descrito en, por ejemplo, las Patentes Norteamericanas Nº 5.514.758, 5.565.552, 5.567.810, 5.574.142, 5.585.481, 5.587.371, 5.597.696 y 5.958.773. Las sondas también pueden existir en forma de un PNA (ácido peptidonucleico) que tiene las propiedades de emparejamiento particularmente de preferencia. Por consiguiente, el oligonucleótido puede incluir otros grupos anexos tales como péptidos, y puede incluir los agentes de escisión activados por hibridación (Krol y col., BioTechniques 6:958-976, 1988) o agentes de intercalado (Zon, Pharm. Res. 5:539-549, 1988). Con este fin, el oligonucleótido puede conjugarse a otra molécula, por ejemplo, un cromóforo, fluoróforo, péptido, agente de reticulación activado por hibridación, agente de transporte, agente de escisión activado por hibridación, etc.
El oligonucleótido puede también comprender al menos un resto de azúcar y/o base modificado reconocido en la técnica, o puede comprender un esqueleto modificado o un enlace internucleosídico no natural.
Los oligonucleótidos u oligómeros para uso en la presente invención se utilizan típicamente en "series", que contienen al menos un oligómero para el análisis de al menos uno de los dinucleótidos CpG de las secuencias SEC ID Nº: 961 y sus secuencias complementarias, o para el dinucleótido CpG, TpG o CpA correspondiente dentro de una secuencia de ácido nucleico tratado de acuerdo con la SEC ID Nº: 962 a la SEC ID Nº: 965 y sus secuencias complementarias. Sin embargo, se anticipa que para los factores económicos u otros factores, puede resultar de preferencia analizar una selección limitada de los dinucleótidos CpG dentro de dichas secuencias, y por consiguiente se altera el contenido de la serie de oligonucleótidos.
Por consiguiente, en forma de realización particulares, la presente invención describe una serie de al menos dos (2) (oligonucleótidos y/u oligómeros de PNA) útiles para detectar el estado de metilación de la citosina en el ADN genómico tratado (SEC ID Nº: 962 a SEC ID Nº: 965), o en el ADN genómico (SEC ID Nº: 961 y sus secuencias complementarias). Estas sondas permiten el diagnóstico, y/o clasificación de los parámetros genéticos y epigenéticos de los trastornos proliferativos celulares de la próstata.
En formas de realización de preferencia, al menos uno, y de preferencia todos los miembros de una serie de oligonucleótidos están unidos a una fase sólida.
La presente invención describe una serie de al menos dos (2) oligonucleótidos que se usan como oligonucleótidos cebadores para amplificar las secuencias de ADN de una de las SEC ID Nº: 1 hasta la SEC ID Nº: 320 y SEC ID Nº: 961 hasta SEC ID Nº: 965 y sus secuencias complementarias o sus segmentos.
Se anticipa que los oligonucleótidos pueden constituir todo o una parte de una "matriz" o "chip de ADN" (es decir, una disposición de diferentes oligonucleótidos y/u oligómeros de PNA unidos a una fase sólida). Tal matriz de diferentes secuencias de oligonucleótidos y/u oligómeros de PNA puede caracterizarse, por ejemplo, porque está dispuesta sobre la fase sólida en forma de una red rectangular o hexagonal. La superficie de fase sólida puede estar compuesta por silicio, vidrio, poliestireno, aluminio, acero, hierro, cobre, níquel, plata, u oro. También pueden utilizarse la nitrocelulosa así como los plásticos tales como nailon, que puede existir en forma de gránulos o también como matrices de resina. Una descripción de la técnica anterior en la fabricación de matrices de oligómeros puede recopilarse de una edición especial de Nature Genetic (Nature Genetics Supplement, volumen 21, enero de 1999, y de la bibliografía citada en la misma). Las sondas marcadas fluorescentemente se utilizan frecuentemente para la exploración de las matrices de ADN inmovilizadas. La unión simple de los colorantes Cy3 y Cy5 al 5'-OH de la sonda específica es particularmente adecuada para los marcadores fluorescentes. La detección de la fluorescencia de las sondas hibridadas puede realizarse, por ejemplo, mediante un microscopio confocal. Los colorantes Cy3 y Cy5, además de muchos otros, están disponibles comercialmente.
También se anticipa que los oligonucleótidos, o secuencias particulares de los mismos, pueden constituir toda o parte de una "matriz virtual" en la que los oligonucleótidos, o secuencias particulares de los mismos, se utilizan, por ejemplo, como "especificadores" como parte de, o combinados con una población diferente de sondas marcadas únicas para analizar una mezcla compleja de analitos. Tal procedimiento, por ejemplo se describe en el documento US 2003/0013091 (Número de Serie de Estados Unidos 09/898.743, publicado el 16 de enero de 2003). En tales procedimientos, se generan suficientes marcadores para que cada ácido nucleico en la mezcla compleja (es decir, cada analito) pueda unirse exclusivamente a un marcador único y detectarse de esa manera (cada marcador se cuenta directamente, dando como resultado una lectura digital de cada especie molecular en la
mezcla).
Resulta particularmente de preferencia utilizar los oligómeros para el pronóstico de los trastornos proliferativos celulares de la próstata. Esto es posible por el uso de dichas series para proporcionar un pronóstico de una muestra biológica aislada de un paciente. Son particularmente de preferencia las series de oligómeros que comprenden al menos dos oligonucleótidos seleccionados de una de las siguientes series de oligonucleótidos.
En una forma de realización del procedimiento, esto se logra por medio del análisis del estado de metilación de al menos una secuencia diana que comprende, o hibrida bajo condiciones rigurosas con al menos 16 nucleótidos contiguos de un gen o secuencia seleccionada del grupo constituido por el gen o la secuencia genómica de
PITX2.
En la primera etapa, se obtiene una muestra del tejido a analizar. La fuente puede ser cualquier fuente adecuada. De preferencia, la fuente de la muestra de ADN se selecciona del grupo constituido por células o líneas celulares, portaobjetos histológicos, biopsias, tejido incluido en parafina, líquidos corporales, eyaculado, orina, sangre, y sus combinaciones. De preferencia, la fuente es una biopsia, un líquido corporal, eyaculado, orina o sangre.
El ADN genómico puede aislarse por cualquier procedimiento convencional en la técnica, incluyendo el uso de kits disponibles comercialmente. En resumen, cuando el ADN de interés está encapsulado por una membrana celular, la muestra biológica debe interrumpirse y lisarse por medios enzimáticos, químicos o mecánicos. La disolución de ADN puede a continuación limpiarse de proteínas y otros contaminantes por ejemplo por digestión con proteinasa K. A continuación se recupera el ADN genómico de la disolución. Esto puede realizarse por medio de una diversidad de procedimientos incluyendo salado, extracción orgánica o unión de ADN a un soporte de fase sólida. La elección del procedimiento se verá afectada por varios factores incluyendo tiempo, coste y cantidad de ADN
requerida.
Una vez que se hayan extraído los ácidos nucleicos, se utiliza en el ensayo el ADN genómico de doble hebra.
La muestra de ADN genómico se trata de manera tal que las bases de citosina que están sin metilar en la posición 5' se conviertan en uracilo, timina, u otra base que sea diferente de la citosina en términos de comportamiento de hibridación. Esto se entenderá como "pretratamiento" o "tratamiento" en el presente documento.
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El tratamiento del ADN genómico descrito anteriormente se realiza de preferencia con bisulfito (sulfito de hidrógeno, disulfito) y posterior hidrólisis alcalina que da lugar a la conversión de nucleobases de citosina no metiladas a uracilo u otra base que es diferente de la citosina en términos de comportamiento de emparejamiento de bases.
Los fragmentos de ADN tratado se amplifican, usando las series de oligonucleótidos cebadores de acuerdo con la presente invención, y una enzima de amplificación. La amplificación de varios segmentos de ADN puede realizarse simultáneamente en uno y en el mismo recipiente de reacción. Comúnmente, se realiza la amplificación usando una reacción en cadena de la polimerasa (PCR). La serie de oligonucleótidos cebadores incluye al menos dos oligonucleótidos cuyas secuencias son cada una complementarias inversas, idénticas, o hibridan en condiciones rigurosas o altamente rigurosas a al menos un segmento de 16 pares de bases de longitud de las secuencias de bases de una de las SEC ID Nº: 962 a la SEC ID Nº: 965 y sus secuencias complementarias.
En una forma de realización alternativa del procedimiento, el estado de metilación de las posiciones de CpG preseleccionadas dentro de las secuencias de ácido nucleico que comprenden SEC ID Nº: 961 puede detectarse por medio del uso de los oligonucleótidos cebadores específicos de metilación. Esta técnica (MSP) se ha descrito en la Patente de EEUU Nº 6.265.171 de Herman. El uso de los cebadores específicos del estado de metilación para la amplificación de ADN tratado con bisulfito, permite la diferenciación entre ácidos nucleicos metilados y no metilados. Los pares de cebadores de MSP contienen al menos un cebador que hibrida a un dinucleótido CpG tratado con bisulfito. Por consiguiente, la secuencia de dichos cebadores comprende al menos un dinucleótido CpG. Los cebadores de MSP específicos para el ADN no metilado contienen una T en la posición de las posiciones de C en el CpG. De preferencia, por lo tanto, es necesario que la secuencia de bases de dichos cebadores comprenda una secuencia que tiene una longitud de al menos 9 nucleótidos que hibridan a una secuencia de ácido nucleico tratada de SEC ID Nº: 962-965 y a sus secuencias complementarias, en la que la secuencia de bases de dichos oligómeros comprende al menos un dinucleótido CpG. Otra forma de realización de preferencia del procedimiento comprende el uso de oligonucleótidos bloqueadores. El uso de tales oligonucleótidos bloqueadores se ha descrito por Yu y col., BioTechniques 23:714-720, 1997. Los oligonucleótidos de sonda de bloqueo hibridan al ácido nucleico tratado con bisulfito simultáneamente con los cebadores de PCR. La amplificación por PCR del ácido nucleico se termina en la posición 5' de la sonda de bloqueo, de tal forma que la amplificación de un ácido nucleico se suprime donde está presente la secuencia complementaria para la sonda de bloqueo. Las sondas pueden diseñarse para que hibriden al ácido nucleico tratado con bisulfito de una manera específica del estado de metilación. Por ejemplo, para la detección de ácidos nucleicos metilados dentro de una población de ácidos nucleicos no metilados, la supresión de la amplificación de los ácidos nucleicos que están sin metilar en la posición en cuestión, se realizaría mediante el uso de sondas de bloqueo que comprenden un "CpA" o "TpA" en la posición en cuestión, a diferencia de un "CpG" si se desea la supresión o amplificación de ácidos nucleicos metilados.
Para los procedimientos de PCR usando los oligonucleótidos bloqueadores, la alteración eficaz o amplificación mediada por polimerasa requiere que los oligonucleótidos bloqueadores no sean alargados por la polimerasa. De preferencia, esto se logra con el uso de los bloqueadores que son 3'-desoxioligonucleótidos, u oligonucleótidos derivados en la posición 3' con una función diferente de un grupo hidroxilo "libre". Por ejemplo, los oligonucleótidos con 3'-O-acetilo son representativos de una clase de moléculas bloqueadoras de preferencia.
Además, debe prevenirse la descomposición mediada por polimerasa de los oligonucleótidos bloqueadores. De preferencia, tal prevención comprende el uso de una polimerasa que carece de la actividad de 5'-3'-exonucleasa, o el uso de oligonucleótidos bloqueadores modificados que tienen por ejemplo, puentes de tioato en los extremos 5' de los mismos que hacen que la molécula bloqueadora sea resistente a las nucleasas. Las aplicaciones particulares pueden no requerir tales modificaciones en 5' del bloqueador. Por ejemplo, si los sitios del bloqueador y de unión del cebador están superpuestos, evitando de esta manera la unión del cebador (por ejemplo, con exceso de bloqueador), se prevendrá sustancialmente la degradación del oligonucleótido bloqueador. Esto se debe a que la polimerasa no extiende el cebador hacia, y a través (en la dirección 5'-3') del bloqueador, un proceso que da lugar normalmente a la degradación del oligonucleótido bloqueador hibridado.
Una forma de realización particularmente de preferencia de bloqueador/PCR, para los objetos de la presente la invención y según lo puesto en práctica en el presente documento, comprende el uso de oligómeros de ácido peptidonucleico (PNA) como oligonucleótidos bloqueadores. Tales oligómeros de PNA bloqueadores se adaptan idealmente porque ni son descompuestos ni son extendidos por la polimerasa.
De preferencia, por consiguiente, es necesario que la secuencia de bases de dichos oligonucleótidos bloqueadores comprenda una secuencia que tiene una longitud de al menos 9 nucleótidos que hibrida a una secuencia de ácido nucleico tratada de acuerdo con una de SEC ID Nº: 962 a la SEC ID Nº: 965 y sus secuencias complementarias, en la que la secuencia de bases de dichos oligonucleótidos comprende al menos un dinucleótido CpG, TpG o CpA. De más preferencia, es necesario que las secuencias de bases de dichos oligonucleótidos bloqueadores comprenda una secuencia que tiene una longitud de al menos 9 nucleótidos que hibrida a una secuencia de ácido nucleico tratada de acuerdo con una de SEC ID Nº: 962 - 965 y sus secuencias complementarias, en la que la secuencia de bases de dichos oligonucleótidos comprende al menos un dinucleótido CpG, TpG o CpA.
Los fragmentos obtenidos por medio de la amplificación pueden llevar un marcador detectable directa o indirectamente. Resultan de preferencia los marcadores en forma de marcadores fluorescentes, radionúclidos, o fragmentos moleculares desprendibles que tienen una masa típica que puede detectarse en un espectrómetro de masas. Donde dichos marcadores son marcadores de masas, resulta de preferencia que los amplificados marcados tengan una sola carga neta positiva o negativa, permitiendo una mejor detección en el espectrómetro de masas. La detección puede realizarse y visualizarse por medio de, por ejemplo, la espectrometría de masas de desorción/ionización de láser asistida por matriz (MALDI) o usando la espectrometría de masas por electrovaporización (EVI).
La espectrometría de masas de láser por desorción/ionización asistida por matriz (MALDI-TOF) es un desarrollo muy eficaz para el ensayo de biomoléculas (Karas y Hillenkamp, Anal Chem, 60:2299-2301, 1988). Un analito se incluye en una matriz de absorción de luz. La matriz es evaporada por un pulso de láser corto transportando de esta manera la molécula del analito en fase de vapor de una forma desfragmentada. El analito se ioniza por colisiones con moléculas de la matriz. Un voltaje aplicado acelera los iones en un tubo de descarga libre de campo. Por sus diferentes masas, los iones se aceleran a diferentes velocidades. Los iones más pequeños alcanzan el detector más pronto que los más grandes. Las espectrometría MALDI-TOF se adapta bien al análisis de péptidos y proteínas. El análisis de ácidos nucleicos es un poco más difícil (Gut y Beck, Current Innovations and Future Trends, 1:147-157, 1995). La sensibilidad con respecto al análisis de los ácidos nucleicos es aproximadamente 100 veces menor que para los péptidos, y disminuye desproporcionadamente con el aumento de tamaño del fragmento. Por otra parte, para los ácidos nucleicos que tienen una estructura con múltiples cargas negativas, el proceso de ionización vía matriz es considerablemente menos eficaz. En la espectrometría MALDI-TOF, la selección de la matriz tiene una función eminentemente importante. Para la desorción de péptidos, se ha encontrado que varias matrices producen una cristalización muy fina. Actualmente hay varias matrices sensibles para el ADN, sin embargo, no se ha reducido la diferencia en la sensibilidad entre los péptidos y los ácidos nucleicos. Esta diferencia en la sensibilidad puede reducirse, sin embargo, modificando químicamente el ADN de una manera tal que se vuelva más similar a un péptido. Por ejemplo, los ácidos nucleicos de fosforotioato, en los que los fosfatos comunes de la estructura se sustituyen con tiofosfatos, pueden convertirse a un ADN con carga neutral usando la química de alquilación simple (Gut y Beck, Nucleic Acids Res. 23: 1367-1373, 1995). El acoplamiento de un marcador de carga a este ADN modificado dio como resultado un aumento en la sensibilidad de MALDI-TOF al mismo nivel que el encontrado para los péptidos. Una ventaja adicional del marcado con cargas es la estabilidad aumentada del análisis contra las impurezas, que hace considerablemente más difícil la detección de los sustratos sin modificar.
Los amplificados obtenidos durante el procedimiento, se analizan para comprobar el estado de metilación de los dinucleótidos CpG antes del tratamiento.
En formas de realización donde los amplificados fueron obtenidos por medio de la amplificación por MSP, la presencia o ausencia de un amplificado es por sí misma un indicador del estado de metilación de las posiciones de CpG cubiertas por el cebador, según las secuencias de bases de dicho cebador.
Los amplificados obtenidos por medio de PCR convencional y específica de metilación, pueden analizarse además por medio de los procedimientos basados en hibridación, tales como, pero no limitados a, la tecnología de matriz y las tecnologías basadas en sondas así como por medio de técnicas tales como secuenciación y extensión dirigidas por moldes.
En una forma de realización del procedimiento, los amplificados sintetizados hibridan posteriormente a una matriz o a una serie de oligonucleótidos y/o sondas de PNA. En este contexto, la hibridación se produce de la siguiente manera: la serie de sondas usada durante la hibridación está compuesta de preferencia por al menos 2 oligonucleótidos u oligómeros de PNA; en el proceso, los amplificados sirven como sondas que hibridan a los oligonucleótidos unidos previamente a una fase sólida; los fragmentos no hibridados se eliminan posteriormente; dichos oligonucleótidos contienen al menos una secuencia de bases que tiene una longitud de al menos 9 nucleótidos que es complementaria inversa o idéntica a un segmento de las secuencias de bases especificadas en el presente listado de secuencias; y el segmento comprende al menos un dinucleótido CpG, TpG o CpA.
El dinucleótido está presente en el tercio central del oligómero. Por ejemplo, en el que el oligómero comprende un dinucleótido CpG, dicho dinucleótido es de preferencia el quinto a noveno nucleótido del extremo 5' de un 13-mero. Existe un oligonucleótido para el análisis de cada dinucleótido CpG dentro de la secuencia según SEC ID Nº: 961, y las posiciones equivalentes dentro de SEC ID Nº: 962 a SEC ID Nº: 965. Dichos oligonucleótidos pueden estar presentes también en la forma de ácidos peptidonucleicos. A continuación se eliminan los amplificados no hibridados. A continuación se detectan los amplificados hibridados. En este contexto, se prefiere que los marcadores unidos a los amplificados sean identificables en cada posición de la fase sólida en la que está localizada una secuencia de oligonucleótidos.
En aún otra forma de realización del procedimiento, el estado de metilación genómica de las posiciones de CpG puede comprobarse por medio de las sondas de oligonucleótidos que están hibridadas al ADN tratado con bisulfito al mismo tiempo con los cebadores de amplificación de PCR (en la que los cebadores pueden ser específicos de metilación o convencionales).
Una forma de realización particularmente de preferencia de este procedimiento es el uso de PCR cuantitativa en tiempo real basada en la fluorescencia (Heid y col., Genome Res. 6:986-994, 1996; véase también la Patente de EEUU Nº 6.31.393) que usa una sonda de oligonucleótido fluorescente con doble marcador (TaqMan^{TM} PCR, usando un ABI Prism 7700 Sequence Detection System, Perkin Elmer Applied Biosystems, Foster City, California). La reacción por PCR TaqMan^{TM} usa un oligonucleótido interrogador no extensible, llamado sonda TaqMan^{TM}, que, en las formas de realización de preferencia, se diseña para que hibride a una secuencia rica en CpG localizada entre los cebadores de amplificación directos o inversos. La sonda TaqMan^{TM} además comprende un "resto informador" fluorescente y un "resto inactivador" covalentemente unido a los restos conectores (por ejemplo, fosforamiditas) unidos a los nucleótidos de los oligonucleótidos TaqMan^{TM}. Para el análisis de metilación dentro de los ácidos nucleicos posteriores al tratamiento con bisulfito, se requiere que la sonda sea específica de metilación, según lo descrito en la Patente de EEUU Nº 6.331.393 también conocido como el ensayo MethyLight^{TM}. Las variaciones en la metodología de detección TaqMan^{TM} que son también adecuadas para el uso con la invención descrita, incluyen el uso de la tecnología de sonda dual (Lightcycler^{TM}) o cebadores de amplificación fluorescentes (tecnología Sunrise^{TM}). Ambas técnicas pueden adaptarse de una manera adecuada para el uso con ADN tratado con bisulfito, y por otra parte para el análisis de metilación dentro de los dinucleótidos CpG.
Otro procedimiento adecuado para el uso de oligonucleótidos de sonda es para evaluar la metilación por medio de análisis de ácidos nucleicos tratados con bisulfito. En otra forma de realización de preferencia del procedimiento, el procedimiento comprende el uso de la extensión de oligonucleótidos dirigida por moldes, tal como MS-SNuPE según lo descrito por Gonzalgo y Jones, Nucleic Acids Res. 25:2529-2531, 1997.
En aún una forma de realización del procedimiento, el procedimiento comprende la secuenciación y el análisis de secuencias posterior de los amplificados generados en la tercera etapa del procedimiento (Sanger F., y col., Proc Natl Acad Sci U.S.A. 74:5463-5467, 1977).
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Mejor forma de realización
En la forma de realización de más preferencia del procedimiento, los ácidos nucleicos genómicos se aíslan y tratan según las primeras tres etapas del procedimiento descrito anteriormente, a saber:
a)
obtener, de un sujeto, una muestra biológica que tiene ADN genómico del sujeto;
b)
extraer o aislar de otra manera el ADN genómico;
c)
tratar el ADN genómico de b), o un fragmento del mismo, con uno o más reactivos para convertir las bases de citosina que están sin metilar en la posición 5 de las mismas en uracilo u otra base que sea detectablemente diferente de la citosina en términos de propiedades de hibridación; y en la que
d)
la amplificación posterior al tratamiento en c) se realiza de una manera específica de metilación, a saber por medio de cebadores específicos de metilación u oligonucleótidos bloqueadores, y además en la que
e)
la detección de los amplificados se realiza por medio de una sonda de detección en tiempo real, según lo descrito anteriormente.
De preferencia, donde la amplificación posterior de d) se realiza por medio de los cebadores específicos de metilación, según lo descrito anteriormente, dichos cebadores específicos de metilación comprenden una secuencia que tiene una longitud de al menos 9 nucleótidos que hibridan a una secuencia de ácido nucleico tratado según una de SEC ID Nº: 962 a SEC ID Nº: 965 y sus secuencias complementarias, en la que la secuencia de bases de dichos oligómeros comprende al menos un dinucleótido CpG. De más preferencia, donde la amplificación posterior de d) se realiza por medio de los cebadores específicos de metilación, según lo descrito anteriormente, dichos cebadores específicos de metilación comprenden una secuencia que tiene una longitud de al menos 9 nucleótidos que hibridan a una secuencia de ácido nucleico tratado según una de SEC ID Nº: 962 - 965 y sus secuencias complementarias, en la que la secuencia de bases de dichos oligómeros comprende al menos un dinucleótido CpG.
En una forma de realización alternativa de más preferencia del procedimiento, la amplificación posterior de d) se realiza en presencia de oligonucleótidos bloqueadores, como se describió anteriormente. Dichos oligonucleótidos bloqueadores comprenden una secuencia que tienen una longitud de al menos 9 nucleótidos que hibridan a una secuencia de ácido nucleico tratado según una de SEC ID Nº: 961 a 965 y sus secuencias complementarias, en la que la secuencia de bases de dichos oligómeros comprende al menos un dinucleótido CpG, TpG o CpA. De preferencia dichos oligonucleótidos bloqueadores comprenden una secuencia que tienen una longitud de al menos 9 nucleótidos que hibridan a una secuencia de ácido nucleico tratado según una de SEC ID Nº: 962 - 965 y sus secuencias complementarias, en la que la secuencia de bases de dichos oligómeros comprende al menos un dinucleótido CpG, TpG o CpA. La etapa e) del procedimiento, a saber la detección de los amplificados específicos indicadores del estado de metilación de una o más posiciones de CpG de acuerdo con la SEC ID Nº: 961 se realiza por medio de los procedimientos de detección en tiempo real según lo descrito anteriormente.
Posteriormente a la determinación del estado de metilación del ácido nucleico genómico se deduce el pronóstico del cáncer de próstata basándose en el estado de metilación de al menos una secuencia de dinucleótidos CpG de SEC ID Nº: 961, o un promedio, o un valor que refleja un estado de metilación promedio de una pluralidad de secuencias de dinucleótidos CpG de SEC ID Nº: 961. De preferencia, dicho pronóstico está basado en el estado de metilación de al menos una secuencia de dinucleótidos CpG de los genes PITX2, o un promedio, o un valor que refleja un estado de metilación promedio de una pluralidad de secuencias de dinucleótidos CpG de SEC ID Nº: 961. La hipometilación de dichas posiciones de CpG está asociada con buen pronóstico, y la hipermetilación está asociada con mal pronóstico. La hipermetilación está asociada en general con la expresión baja de ARNm y por consiguiente de polipéptidos. El punto de corte para determinar la hipo e hipermetilación puede ser la mediana del nivel de metilación para una población dada, o es de preferencia un nivel de corte optimizado. Para el análisis de PITX2 resulta de preferencia que el corte esté entre 20% y 10% de metilación, y de más preferencia 14,27%.
Donde los procedimientos según la presente invención de análisis de expresión (de más preferencia por medio de análisis de metilación), de los marcadores descritos en el presente documento (de preferencia PITX2) se usan para determinar el pronóstico de un cáncer de próstata, dichos procedimientos se usan de preferencia en combinación con otras variables clínicas de pronóstico usadas para determinar el pronóstico. De más preferencia la puntuación de Gleason pero también incluidos la puntuación de nomograma y el nivel de PSA (es decir que dichas variables se tienen en consideración o se toman en cuenta). En una forma de realización de preferencia de la invención el análisis de expresión del pronóstico de cada uno de los marcadores PITX2 según se describe en el presente documento se lleva a cabo en pacientes que presentan cáncer de próstata confinado al órgano (T2). PITX2 tiene una ventaja particular para determinar el pronóstico del cáncer de próstata T2, mientras que es una práctica clínica habitual considerar que todos los pacientes que presentan cáncer de próstata T2 tienen un buen pronóstico. Según la presente invención dichos pacientes T2 con mal pronóstico (hipermetilación) tendrían un pronóstico más típico de pacientes que presentan cáncer de próstata T3 (no confinado al órgano) y pueden ser tratados adecuadamente. Además, el análisis de expresión del pronóstico de cada uno de los marcadores PITX2 tiene más utilidad en el análisis de los pacientes que presenta puntuación de Gleason alta (8 o superior). Se considera de manera coherente que dichos pacientes tienen un mal pronóstico, sin embargo por medio del procedimiento descrito en el presente documento de análisis de expresión de PITX2 es posible por primera vez diferenciar pacientes con puntuación de Gleason alta con un mal pronóstico (hipermetilación) de los que tienen un buen pronóstico. Actualmente se considera que todos los pacientes con puntuación de Gleason alta son candidatos para tratamiento coadyuvante posterior a la cirugía, por consiguiente el procedimiento según la invención permite la prevención del tratamiento excesivo de dichos
pacientes.
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Kits
Además, un aspecto adicional de la presente invención es el uso de un kit que comprende, por ejemplo: un reactivo que contiene bisulfito; una serie de oligonucleótidos cebadores que contienen al menos dos oligonucleótidos cuyas secuencias en que cada caso corresponden, son complementarias, o hibridan bajo condiciones rigurosas o altamente rigurosas a un segmento de 16 bases de las secuencias SEC ID Nº: 961 a 965; oligonucleótidos y/u oligómeros de PNA; así como las instrucciones para realizar y evaluar el procedimiento descrito. En otra forma de realización de preferencia, dicho kit puede comprender además reactivos convencionales para realizar un análisis de metilación específico de posición de CpG, en el que dicho análisis comprende una o más de las siguientes técnicas: MS-SNuPE, MSP, MethyLight^{TM}, HeavyMethyl^{TM}, COBRA, y secuenciación de ácidos nucleicos. Sin embargo, un kit según las líneas de la presente invención puede también contener solo parte de los componentes mencionados anteriormente. De preferencia, dicho kit comprende un reactivo que contiene bisulfito; una serie de oligonucleótidos cebadores que contienen al menos dos oligonucleótidos cuyas secuencias en que cada caso corresponden, son complementarias, o hibridan bajo condiciones rigurosas o altamente rigurosas a un segmento de 16 bases de las secuencias SEC ID Nº: 962 a 965; oligonucleótidos y/u oligómeros de PNA; así como las instrucciones para realizar y evaluar el procedimiento descrito. En otra forma de realización de preferencia, dicho kit puede comprender además reactivos convencionales para realizar un análisis de metilación específico de posición de CpG, en el que dicho análisis comprende una o más de las siguientes técnicas: MS-SNuPE, MSP, MethyLight^{TM}, HeavyMethyl^{TM}, COBRA, y secuenciación de ácidos nucleicos. Sin embargo, un kit según las líneas de la presente invención puede también contener solo parte de los componentes mencionados anteriormente.
La invención descrita proporciona además el uso de una composición de la materia útil para proporcionar un pronóstico de los pacientes con cáncer de próstata. Dicha composición comprende al menos un ácido nucleico con una longitud de 18 pares de bases de un segmento de una secuencia de ácido nucleico seleccionado del grupo constituido por SEC ID Nº: 962-965, y una o más sustancias tomadas del grupo que comprende: cloruro de magnesio, dNTP, polimerasa taq, albúmina sérica bovina, un oligómero en particular un oligonucleótido o un oligómero de ácido péptido nucleico (PNA), comprendiendo dicho oligómero en cada caso al menos una secuencia de bases que tiene una longitud de al menos 9 nucleótidos que es complementaria, o hibrida bajo condiciones moderadamente rigurosas o rigurosas a un ADN genómico pretratado según una de las SEC ID Nº: 962-965 y sus secuencias complementarias. Resulta de preferencia que dicha composición de la materia comprenda una disolución de tampón adecuada para la estabilización de dicho ácido nucleico en una disolución acuosa y que permita que tenga lugar reacciones basadas en la polimerasa dentro de dicha disolución. Los tampones adecuados se conocen en la técnica y están comercialmente
disponibles.
Mientras que la presente invención se ha descrito específicamente según algunas de sus formas de realización de preferencia, los siguientes Ejemplos y Tablas sirven sólo para ilustrar la invención y no tienen la finalidad de limitar la invención dentro de los principios y el ámbito de las amplias interpretaciones y configuraciones equivalentes de la misma.
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Tablas 1-12
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TABLA 1 Configuración experimental de selección de MeST con el número de muestras en las combinaciones
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TABLA 2 Resultados resumidos de los experimentos de selección de MeST
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TABLA 3 Cantidad total de MeST y cantidad de MeST positivos de cada comparación de detección
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TABLA 4 Resumen de los datos de PCR en tiempo real para siete candidatos. Los valores de P son de una prueba de Wilcoxon y están sin corregir para comparaciones múltiples. La sensibilidad se calcula cuando la especificidad se establece en 0,85 o mayor
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TABLA 5 Un resumen de las muestras usadas en el estudio de chip. Para las categorías de respuesta, "Sin recurrencia" significa que el paciente no tuvo una recaída y al menos hubo 48 meses de información de seguimiento. "Recurrencia temprana" indica que el paciente experimentó una recaída de PSA en menos de 2 años tras la cirugía. "Otro" incluye a los pacientes sin información de seguimiento y pacientes que no encajan con los criterios para las categorías de recurrencia
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TABLA 6 Valor de p de Wilcoxon corregido/AUC/Sensibilidad/Especificidad de los amplificados. La sensibilidad se informa a una especificidad fijada de -0,75
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TABLA 7 Valor de p de Wilcoxon corregido/AUC/Sensibilidad/Especificidad de los amplificados. La sensibilidad se informa a una especificidad fijada de -0,75
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TABLA 8 Valor de p de Wilcoxon corregido/AUC/Sensibilidad/Especificidad de los amplificados. La sensibilidad se informa a una especificidad fijada de -0,75
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TABLA 9 Cebadores según el Ejemplo 3
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TABLA 10 Detección de oligonucleótidos según el Ejemplo 3
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TABLA 13 Componentes para todos los ensayos QM según el Ejemplo 5
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TABLA 14 Condiciones de reacción optimizadas para todos los ensayos QM según el Ejemplo 5
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TABLA 15 Programa de ciclo para ensayos QM según el Ejemplo 5. Para temperaturas de hibridación véase la Tabla 14
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TABLA 16 Características clínicas de la población de pacientes según el Ejemplo 5. La edad se da como la media y todas las otras variables se dan como el número de pacientes. No se dispuso de toda la información para todos los pacientes
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TABLA 17 Rendimiento de los seis marcadores según el Ejemplo 5 usando la mediana del nivel de metilación como punto de corte
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TABLA 18 Resultados del análisis de regresión de Cox para PITX2 según el Ejemplo 5. Usando regresión por etapas el marcador permanece en el modelo. Los valores de P se refieren a la hipótesis nula "tasa de riesgo es igual a cero"
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TABLA 19 Resultados del análisis de regresión de Cox para la SEC. ID Nº: 63 según el Ejemplo 5. El marcador permanece en el modelo
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TABLA 20 Secuencias de cebadores y sondas para los ensayos según el Ejemplo 5
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TABLA 21
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Ejemplos Visión de conjunto de la investigación
El objetivo de la presente invención es desarrollar marcadores genéticos que puedan identificar pacientes con cáncer de próstata que tienen tumores agresivos con potencial metastásico. Se decidió usar el análisis de metilación para identificar marcadores genómicos expresados de manera diferencial.
La investigación comenzó con una amplia etapa de selección del genoma para descubrir marcadores nuevos. Este enfoque utiliza procedimientos de biología molecular para la determinación de la metilación diferencial entre grupos predefinidos de muestras de pacientes. Las secuencias metiladas identificadas de manera diferencial usando dichos procedimientos de selección genómica se denominan en el presente documento marcadores de metilación de secuencias (también denominados MeSTs). La amplia etapa de selección del genoma identifica sitios CpG metilados de manera diferencial. Se obtiene información adicional con respecto al área alrededor del sitio CpG identificado por medio del análisis BLAST de la secuencia hallada en la etapa de selección (MeSTs o marcador de metilación de secuencias) y por medio del mapeo al genoma humano.
Tras la identificación de los candidatos por la amplia selección del genoma, se desarrollaron ensayos MSP
MethyLight^{TM} para una subserie de candidatos promisorios. Estos ensayos se usaron para analizar la metilación en 56 muestras de prostatectomía con información de resultado clínico. Los ensayos MSP MethyLight^{TM} son sensibles y cuantitativos y se basan en la cometilación de CpG. Por consiguiente, el formato de este ensayo proporciona datos complementarios a la tecnología de matriz de ADN.
Todos los candidatos de MeST promisorios y algunos otros candidatos se analizaron a continuación por matriz de metilación de oligonucleótidos usando la tecnología de chip propiedad del solicitante según se describe a continuación con más detalle. Este procedimiento proporciona información con respecto al rendimiento preliminar de los genes de los MeSTs o genes candidato si se usa una serie de muestras adecuadas. Los marcadores candidato se seleccionarán basándose en datos obtenidos del análisis de datos del chip. La selección se basa principalmente en la AUC del marcador en la discriminación entre las clases deseadas.
Para completar el proceso de desarrollo, los marcadores candidato seleccionados para el desarrollo del ensayo del estudio del chip se probaron en ensayos de PCR en tiempo real para más validación sobre la población diana y sobre el material de la muestra usado para una potencial prueba de diagnóstico o de pronóstico (tejidos incluidos en parafina).
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Ejemplo 1
Selección de MeST Diseño experimental
Se usó ADN genómico combinado de muestras de cáncer de próstata para la amplia selección del genoma de marcadores asociados con la agresividad del tumor. Se aplicaron dos procedimientos diferentes: reacción en cadena de la polimerasa cebada arbitrariamente específica de la metilación (MS-APPCR) (Liang y col., 1998) y amplificación de la isla de CpG metilada (Toyota y col., 1999). Estas tecnologías distinguen entre sitios CpG metilados y no metilados a través del uso de enzimas sensibles a la metilación. En general, el ADN genómico se corta con una enzima de restricción sensible a la metilación. De preferencia se amplifican los fragmentos metilados porque la escisión en sitios no metilados evita la amplificación de las dianas no metiladas. Los fragmentos del marcador de secuencias metiladas (MeST) obtenidos usando estas técnicas se secuencian y mapean al genoma humano usando el programa BLAST en la base de datos en Ensemble (www.ensembl.org).
La definición primaria de la agresividad del tumor para la fase de selección se basó en la recurrencia de PSA tras la prostatectomía radical. Se definió tumor agresivo al que presentó recurrencia en menos de 24 meses. Se definió un tumor no agresivo al que no presentó recurrencia tras al menos 48 meses de seguimiento con pruebas de PSA regulares. Se combinaron cinco muestras en cada categoría y hubo tres combinaciones por cada categoría. La mediana del tiempo hasta la recurrencia de PSA para los pacientes con tumores agresivos fue de 5,1 meses. La mediana del tiempo de seguimiento para los pacientes sin recurrencia fue de 60,3 meses. Ninguno de estos pacientes recibió terapias neoadyuvantes o adyuvantes antes de la recaída del PSA.
También incluimos otras cuatro comparaciones con indicadores alternativos de agresividad. Se compararon muestras con grados Gleason cuatro y cinco con muestras con grados Gleason uno, dos y tres. Los tumores de estadio tardío (III y IV) se compararon con los tumores con estadio temprano (I y II). Los tumores de zonas periféricas se compararon con tumores de zonas de transición. Finalmente, los tejidos normales adyacentes a los tumores en pacientes con recurrencia temprana de PSA (< 2 años) se compararon con tejidos normales adyacentes a tumores en pacientes sin recurrencia de PSA (> 4 años de seguimiento).
Selección
El procedimiento de selección Mest usualmente da como resultado un gran número de secuencias que representan marcadores potenciales. Algunas de ellas son redundantes o no pueden hacerse coincidir con el genoma. Las secuencias restantes se seleccionan usando un procedimiento de puntuación que evalúa:
Aparición usando múltiples procedimientos.
Aparición en comparaciones de combinaciones múltiples del mismo tipo.
Localización en la isla de CpG.
Localización en la región del promotor.
Localización cerca o dentro de la secuencia del gen.
Asociación de los genes vecinos con el cáncer.
Clase de gen (factor de transcripción, factor de crecimiento, etc.).
Elemento repetitivo (puntuación negativa).
En este esquema de puntuación, una secuencia de MeST recibe un punto por cada uno de los criterios positivos (primeros siete criterios), y recibe una puntuación de menos 8 por tener contenido de secuencias repetitivas mayor del 50% (puntuación negativa). En el último caso el MeST siempre tiene puntuación general negativa. Las Tablas 2 y 3 resumen los resultados de los experimentos de selección de MeST.
Usando el criterio de puntuación y la investigación basada en la bibliografía de la función potencial de los genes, se seleccionaron 80 genes para el diseño del amplicón del chip. Se priorizaron los MeST de las comparaciones basadas en la recurrencia de PSA, pero se incluyeron muchos de los MeST de otras comparaciones en la lista del diseño del amplicón.
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Ejemplo 2
Estudio de PCR en tiempo real Diseño experimental
Los ensayos MSP se desarrollaron en el Taqman^{TM} 7900 para los candidatos potentes de la selección de MeST para obtener datos tempranos sobre el rendimiento de los MeST como marcadores de agresividad del cáncer de
próstata.
Según se usa en el presente documento, debe entenderse el término MSP-MethyLight como un ensayo que comprende la amplificación de una secuencia tratada con bisulfito por medio de cebadores específicos de metilación y la detección de las amplificaciones resultantes por medio de oligonucleótidos de detección MSP-MethyLight (denominados también "sondas").
Los ensayos MSP-MethyLight se desarrollaron para un número de MeST (véase Tabla 12). Los ensayos se probaron en ADN metilado artificialmente y en diluciones de ADN metilado en ADN no metilado para asegurar el rendimiento del ensayo. Todos los ensayos fueron capaces de amplificar tan poco como 100 picogramos de ADN metilado en presencia o ausencia de 20 a 100 nanogramos de ADN no metilado. La mayoría de los ensayos fueron cuantitativos entre 0,1 y 100% de metilación.
De los 36 ensayos, 21 se metilaron en una combinación de ADN de tumores de próstata. Estos 21 ensayos se probaron en primer lugar en 46 muestras del proceso de selección. Estas 46 muestras incluían 14 prostatectomías de pacientes que recayeron en menos de 24 meses y 18 prostatectomías de pacientes que no recayeron tras al menos 48 meses. Además, hubo catorce pacientes sin información de seguimiento; nueve tenían Gleason alto (Puntuación 8-10) y 5 tenían Gleason bajo (Puntuación 2-6). Los datos de este experimento se usaron para elegir siete ensayos para una serie de muestras independientes.
La segunda serie de muestras estaba constituía por 26 muestras congeladas de prostatectomías radicales de pacientes con recurrencia temprana de PSA, con una mediana del tiempo hasta la recurrencia de PSA de 6 meses, y 30 muestras de pacientes sin recurrencia de PSA tras al menos 48 meses (la mediana del tiempo de seguimiento fue de 60 meses). Los ensayos MethyLight se usaron para medir la cantidad de ADN metilado en cada locus comparando el ciclo umbral (Ct) con una curva patrón de ADN metilado. Se usó un ensayo de control para medir la cantidad total de ADN. Todas las muestras se procesaron por triplicado en todos los ensayos. Las secuencias de cebadores y sondas se presentan en la Tabla 12. Se usó la relación de ADN metilado a la cantidad total de ADN para indicar el estado de metilación de cada candidato en cada muestra.
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Resultados
Los valores de metilación para cada ensayo se usaron para construir las curvas de ROC (Figuras 2 a 8) y calcular la sensibilidad, especificidad y los valores de p. Los datos se resumen en la Tabla 4. Los valores de AUC para algunos de los candidatos sugieren que la metilación del marcador podría tener valor pronóstico. Seis candidatos tuvieron un AUC de 0,68 o superior. Los candidatos más potentes, SEC. ID Nº: 19 (GPR7) y SEC. ID Nº: 35 (región genómica secuencia abajo de FOXL2), fueron significativos por una prueba de Wilcoxon tras la corrección de Bonferroni. Cuando se establece la especificidad al 87% para estos dos ensayos, la sensibilidad es de aproximadamente 50% para cada uno. (Las SEC. ID Nº se correlacionan con los nombres de los genes en la Tabla 11).
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Ejemplo 3
Estudio de chip
En el estudio de chip, se analizó un panel de genes compuesto por los genes candidato los MeST seleccionados en 329 muestras usando la tecnología de micromatriz del solicitante.
Serie de muestras
La serie de muestras incluyó 329 muestras congeladas obtenidas de prostatectomías radicales. Sólo se utilizaron muestras con un porcentaje estimado de tumor de al menos 70%, y la mediana del porcentaje estimado de tumor (en volumen) fue del 90%. Algunos proveedores de muestras alcanzaron porcentaje de tumor alto extrayendo una sección del centro de la próstata congelada que se sabía que contenía tumor o por disección del tejido normal fuera del tumor. Los pacientes que recibieron terapia neoadyuvante no se excluyeron del estudio. No se usó información clínica sobre supervivencia libre de enfermedad para ningún paciente que recibía terapia adyuvante antes de la recurrencia de la enfermedad.
Las puntuaciones de Gleason estaban disponibles para prácticamente todas las prostatectomías. Para algunas muestras, también estaba disponible para el solicitante la puntuación de Gleason de la porción del tumor proporcionada. La serie de muestras estaba constituida por muestras que cualificaban para una de las dos categorías extremas de Gleason (alto o bajo), muestras de los pacientes que cualificaron para las dos categorías de recaída (temprana o sin recaída), o muestras que entraban en múltiples categorías (por ejemplo, Gleason alto y recurrencia temprana). Dentro de la serie de muestras, hubo 135 muestras con puntuaciones de Gleason bajas (1+1, 2+1, 2+2, 2+3, 3+2 y 3+3). Hubo 99 muestras con puntuaciones de Gleason altas (3+5, 5+3, 4+4, 4+5, 5+4 y 5+5). Para algunas de las muestras, estaba disponible la información del seguimiento clínico. Sesenta y cinco pacientes experimentaron recurrencia de PSA en menos de dos años, y 88 pacientes no tuvieron recurrencia tras al menos 4 años de seguimiento.
Se incluyeron muestras adicionales con objeto de control. Para controlar la calidad y la funcionalidad de los oligos, se usaron ADN no metilados (phi-29 DNA) y ADN metilados artificialmente (Promega). Además, se procesaron 16 muestras de ADN de linfocitos en paralelo a las muestras de prueba.
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Matriz
La matriz contenía oligos que representan 62 candidatos diferentes. Cincuenta y uno de los candidatos eran MeST. Un MeST, SEC. ID Nº: 32, estaba representado por dos amplicones no solapados, ambos cerca del exón uno del gen. Para todos los MeST el amplicón se diseñó tan cerca como fue posible de la secuencia del MeST en una región rica en CpG. Se incluyó un amplicón para el gen del cromosoma X ELK1 para el análisis de las muestras de linfocitos de control de varones y mujeres.
Otros genes analizados incluyeron CCND2 (Ciclina D2 Padar y col. 2003), CD44 (Woodson y col. 2004), EDNRB1 (receptor B de endotelina; Woodson y col. 2004; Nelson y col. 1997), GSTP1 (glutatión S-transfereasa pi; Maruyama y col. 2002), RARB (receptor del ácido retinoico, beta: Singal y col. 2004), PTGS2 (prostaglandina-endoperóxido sintasa 2; Yegnasubramanian y col. 2004), RASSF1 (dominio de asociación a Ras familia 1; Liu y col. 2002), ESR2 (receptor 2 de estrógeno; Zhu y col. 2004), DRG1 (proteína 1 de unión a GTP regulada por desarrollo; Bandyopadhyay y col. 2003), y CDKN2A (p16); Halvorsen y col 2000). DRG1 estaba representado con dos amplicones. En todos los casos, se marcaron las áreas ricas en CpG cerca del promotor o del exón 1. Para p16, se usó el área rica en CpG que abarca el exón 2 porque en la bibliografía se han indicado tasas de metilación superiores (Nguyen y col.
2000).
En la Tabla 11 puede encontrarse una visión de conjunto completa de todos los genes analizados.
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Procedimientos estadísticos: Análisis de los datos del chip
Desde intensidades de hibridación sin tratar hasta tasas de metilación.
El log de la tasa de metilación (log(CG/TG)) en cada posición de CpG se determinó según un proyecto de preprocesamiento estandarizado:
-
Para cada mancha se resta la mediana de intensidad de píxel de fondo de la mediana de intensidad de pixel del primer plano. Esto da una buena estimación de las intensidades de hibridación con corrección del fondo;
-
Para ambos oligonucleótidos de detección CG y TG de cada posición CpG, se toma la mediana con corrección del fondo de las 4 intensidades de mancha redundantes;
-
Para cada chip y cada par de oligos CG/TG, se calcula la relación log (CG/TG); y
-
Para cada muestra, se toma la mediana de las intensidades log (CG/TG) sobre las repeticiones redundantes del chip.
Esta relación log tiene la propiedad de que el ruido de hibridación tiene aproximadamente varianza constante sobre la variedad total de posibles tasas de metilación (Huber y col., 2000).
Análisis de componentes principales
El análisis de componentes principales (PCA) proyecta vectores de medición (por ejemplo datos de chip, perfiles de metilación en varios sitios CpG, etc.) en un sistema de coordinadas nuevo. El nuevo sistema de coordenadas se denomina componentes principales. El primer componente principal extiende la dirección de la varianza mayor de los datos. Los componentes posteriores están ordenados por varianza decreciente y son ortogonales y no están correlacionados unos con otros. Las diferentes posiciones de CpG contribuyen con diferentes pesos a la extensión de la nube de datos a lo largo de los diferentes componentes. El PCA es una técnica no supervisada, es decir no tiene en cuenta ninguna información del grupo o etiqueta de los datos puntuales. (Para más detalles véase por ejemplo Ripley,
1996)
El PCA se usa típicamente para convertir datos de dimensión alta (en nuestro caso datos de la matriz de metilación) en subespacios de dimensión baja para visualizar o extraer características con varianza alta de los datos. En el presente informe usamos proyecciones bidimensionales para el control de la calidad estadística de los datos. Investigamos el efecto de diferentes parámetros del proceso en los datos del chip y descartamos que los parámetros cambiantes del proceso causaran grandes alteraciones en los valores de medición.
Se usó una versión potente de PSA para detectar chips con valores atípicos únicos y excluirlos del análisis posterior (Model y col., 2002).
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Gráficos de control T^{2}
Para controlar la estabilidad general del proceso de producción de chips utilizamos procedimientos del campo del control estadísticos multivariable de procesos (MVSPC). Nuestra herramienta principal es el gráfico de control T^{2} que se usa para detectar desviaciones significativas del proceso del chip de las condiciones de trabajo normales (Model y col., 2002).
El gráfico T^{2} se construye de la siguiente manera:
1.
Ordenar los datos del chip con respecto a un parámetro del proceso (por ejemplo fecha de hibridación o robot de manchado);
2.
Definir una serie de datos históricos, que describe el proceso del chip bajo condiciones normales de trabajo (por ejemplo los primeros 75 chips hibridados). En el gráfico, los datos de la serie histórica de datos se indican por medio de un símbolo especial; y
3.
Computar la distancia de cada nuevo chip a la serie histórica de datos. Si la distancia de varios chips consecutivos excede un límite de control dado debe considerarse el proceso fuera de control.
Usar los gráficos T^{2} para controlar que el proceso de producción de chips nos permite detectar y eliminar de manera eficaz las fuentes de error más sistemáticas.
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Prueba de hipótesis
Nuestra tarea principal es identificar marcadores que puedan hacer una contribución significativa a la predicción de clases de muestras. Se detecta una contribución significativa cuando la hipótesis nula de que un modelo de predicción que incluye el marcador no mejora el rendimiento de clasificación sobre un modelo sin el marcador puede rechazarse con p < 0,05. Como aplicamos esta prueba a una serie completa de marcadores potenciales, debemos corregir los valores de p para pruebas múltiples. Realizamos esto aplicando la corrección conservadora de Bonferroni, que simplemente multiplica los valores de p de los marcadores únicos con el número de marcadores potenciales probados. También damos los resultados con el procedimiento menos conservador de Tasa de Detección de Falsos (FDR) (Dudoit y col., 2002).
A lo largo de este informe un marcador (algunas veces denominado simplemente gen o amplicón) es una región genómica de interés (ROI). Está constituido generalmente por varias posiciones de CpG en el área respectiva. Para probar la hipótesis nula de que un marcador no tiene poder predictivo usamos la prueba de sumas de categorías de Wilcoxon. Un resultado significativo de la prueba (p < 0,05) indica un cambio entre las distribuciones de los logaritmos del cociente de metilación respectivos, es decir In(CG/TG). Se usó la media de todos los oligos para cada marcador para combinar las CpG antes de generar la estadística de Wilcoxon. Este enfoque tiene la ventaja de que favorece los marcadores que muestran cometilación.
Un valor de p significativo para un marcador significa que la metilación de esta ROI tiene alguna correlación sistemática con la cuestión de interés dada por las dos clases. En general, un valor de p significativo usando la prueba de sumas de categorías de Wilcoxon también implica buen rendimiento de clasificación.
Predicción de clases por análisis de ROC
El análisis de las característica operativas del receptor (ROC) se usó para estimar que tan bien puede diferenciar el conjunto de CpG de un marcador seleccionado entre diferentes clases de tejidos. Una curva de ROC es un gráfico de tasa de positivos verdaderos (sensibilidad) frente a la tasa de positivos falsos (1 -especificidad) para un marcador sobre todos los umbrales posibles de la prueba. El área bajo la curva (AUC) de una curva de ROC da la probabilidad de clasificar adecuadamente una muestra aleatoria y de esta manera puede usarse para evaluar el rendimiento general del marcador. El AUC está relacionado con la estadística de la prueba de Wilcoxon y la categorización comparativa de marcadores por AUC o valores de p de Wilcoxon es equivalente. La media de todos los oligos para cada marcador se usó para combinar las CpG antes del análisis de ROC. Este enfoque tiene la ventaja de que favorece los marcadores que muestran cometilación.
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Rendimiento experimental Extracción de ADN
Se recibieron muestras de colaboradores externos como tejidos congelados o ADN genómico extraído. El ADN de las muestras de tejidos se aisló en Epigenomics Berlin usando el Kit Qiagen DNA Mini.
Primero se evaluó la calidad del ADN de todas las muestras enviadas y extraídas por medio de mediciones fotométricas. Se determinaron las extinciones a 260 nm y 280 nm así como las relaciones A260/280 y se calcularon las concentraciones resultantes. Para la mayoría de los ADN usados, se determinaron relaciones A260/280 entre 1,6 y 1,9 que indicaron pureza suficiente. Para algunas muestras se calcularon relaciones en el intervalo de 1,2-1,5. Sin embargo, estos ADN se procesaron también.
Tras las mediciones fotométricas se aplicaron 200 ng de ADN genómico a un gel de agarosa al 0,8% y se realizó la electroforesis en gel. La Figura 8 muestra una imagen típica del gel. No se observaron o sólo se observaron pequeños signos de degradación, indicando una buena calidad general del ADN usado.
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Tratamiento con bisulfito y PCR multiplex
Los ADN genómicos totales de todas las muestras seleccionadas así como los ADN de control se trataron con bisulfito convirtiendo las citosinas no metiladas en uracilo. Las citosinas metiladas son conservadas. El tratamiento con bisulfito se realizó usando el procedimiento de tratamiento con bisulfito dioxano de Epigenomics. Para evitar un procesamiento conjunto de todas las muestras con el mismo fondo biológico que da como resultado un proceso de sesgo potencial más tarde en los datos, las muestras se agruparon aleatoriamente en lotes de procesamiento. Se aleatorizaron lotes de 50 muestras para la puntuación de Gleason y el resultado de PSA. Se realizaron dos reacciones de bisulfito independientes por muestra de ADN. Tras el tratamiento con bisulfito, se usaron 11,25 ng de cada muestra en 8 reacciones de PCR multiplex (mPCR) posteriores conteniendo cada una 8 pares de cebadores.
Para controlar los resultados de la mPCR, se realizó electroforesis en gel para todos los productos de PCR. Para encontrar la mejor composición de los 8 pares de cebadores en una serie de mPCR, se usó el análisis ALF, comparando una mezcla de productos de PCR únicos con diferentes variantes de series de mPCR.
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Análisis de expresión ALF
Para la evaluación de los fragmentos amplificados, se analizaron los productos de mPCR del ADN Promega usando la tecnología de expresión ALF. Los resultados para los mPCR se compararon con la mezcla de productos de PCR únicos. La Figura 9 ilustra los resultados de un PCR 8-plex. Los 64 fragmentos (ocho PCR 8-plex) seleccionados para el estudio podían amplificarse en los experimentos realizados de mPCR. En algunos casos se obtuvieron subproductos indeseados.
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Electroforesis en gel de agarosa
Como se mencionó anteriormente se realizaron dos reacciones de bisulfito independientes y PCR por muestra de ADN y los productos de PCR obtenidos se aplicaron a un gel de agarosa al 2%. En la Figura 10 se muestra una imagen típica del gel que ilustra el rendimiento de la mPCR para 10 muestras. La ausencia de productos de PCR visibles implica el fallo del tratamiento de bisulfito o la amplificación por PCR. A continuación se repitió la PCR con dos veces la cantidad de ADN (22,5 ng). Los ADN tratados con bisulfito que volvieron a fallar se excluyeron del estudio. Si se obtenía sólo una sonda de hibridación (64 productos de PCR combinados) de una muestra, se hibridaban 4 chips usando esta única sonda. Si las sondas de dos tratamientos de bisulfito independientes de una muestra se amplificaban satisfactoriamente, ambas sondas se hibridaban en dos chips cada una.
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Cuatro (4) de las 331 muestras procesadas (incluidas las muestras de control) no pudieron amplificarse, a pesar de varios intentos. Estas muestras no se procesaron más.
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Resultados del estudio de chip
Nuestro análisis primario fue una comparación de muestras con puntuaciones de Gleason altas (8-10) y puntuaciones de Gleason bajas (2-6 sin componentes de grado 4 ó 5). Estas clases son las categorías A y C en la Tabla 5. Para nuestra segunda comparación, usamos un grupo de muestras de pacientes con recurrencia de PSA temprana tras la cirugía (< 2 años) y un grupo sin recurrencia (> 4 años de seguimiento). Estas clases son A1, B1, C1 y D1 para el grupo sin recurrencia y A2, B2, C2 y D2 para el grupo con recurrencia (véase Tabla 5). Estas dos series de muestras (Gleason y resultado clínico) se solaparon de alguna manera. Nuestra tercera comparación analizó sólo pacientes con Gleason intermedio (3+4, 4+3, 2+5, 5+2, 2+4, 4+2), para determinar si la metilación de nuestras secuencias candidato se correlacionan con la recurrencia temprana en estos pacientes. Por consiguiente, sólo se incluyeron las categorías B1 y B2.
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Tejido de tumor frente a linfocitos
Para evaluar el valor diagnóstico del chip, se incluyeron en el estudio dieciséis muestras de linfocitos. Los tejidos de cáncer de próstata y los linfocitos se compararon usando la estadística de sumas de categorías de Wilcoxon. En la Figura 12 se da una representación categorizada para las diez mejores amplificaciones. Mientras que el grupo de linfocitos es de alguna manera homogéneo, la figura muestra una mayor variabilidad para las muestras de cáncer de próstata. Las diferencias entre los grupos son significativas al nivel 0,05 (tras la corrección de la tasa de descubrimientos falsos del 5%) para los amplificados de CDRN2A, ELK1, GSTP1, RARB, PTGS2, RASSF1, ESR2, ONECUT2, BTG4, SLC35F2, HOXB5, LIMK1, HIST1 H4J, SEC. ID Nº: 35, EPAS1, NOTCH1, SEC. ID Nº: 55, PTPRN2, Q9NP73, MX1, DOCK10, CCND2, ISL1, SNAPC2, GRN, H2AFY2, WDFY3, FOS, FAT, Q86SP6, SLC38A1, SNRPN, GPRK5, FBN2, ARHGEF18, RHOC, KBTBD6, NR2E1, PSD, DRG1, Q8N365, SEC. ID Nº: 44, Q96S01, CD37, CMYA3, SEC. ID Nº: 61, Q8NCX8 y ZNF566.
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Marcadores candidatos por Gleason Comparación de Gleason alto frente a Gleason bajo
Se usó la estadística de categorías de Wilcoxon para analizar las diferencias en los perfiles de metilación de los pacientes clasificados como Gleason alto (puntuación 8-10) y Gleason bajo (puntuación 2-6, sin componente de grado 4 o 5). La clase Gleason alto está constituida por 98 muestras y la clase Gleason bajo está constituida por 135 muestras. La Figura 12 muestra los resultados de este análisis. Para 25 amplificaciones, el valor de p corregido por Bonferroni de la prueba de Wilcoxon está por debajo de 0,05. Para una discusión de la importancia biológica véase la sección a continuación. La Figura 13 muestra la matriz de metilación de los 10 mejores marcadores.
El AUC/sensibilidad/especificidad de los amplificados de marcadores candidatos se dan en la Tabla 6.
La Figura 13 muestra la matriz de metilación de Gleason alto frente a Gleason bajo de los 10 marcadores con mejor AUC. Cada columna representa una muestra; cada fila un oligonucleótido (1, 2 ó 3 sitios de CpG cada uno). Los oligonucleótidos están agrupados por candidato de marcador. Los marcadores indicados están ordenados desde la parte superior a la inferior con AUC crecientes. En el lado derecho de cada marcador se dan los valores de p de Wilcoxon corregidos por Bonferroni y el AUC. Debajo del AUC se dan los valores de sensibilidad y una especificidad de - 0,75 entre paréntesis. Los datos de metilación están centrados y normalizados a una desviación estándar para oligonucleótidos individuales.
El color representa la distancia relativa del estado de metilación del oligonucleótido del valor medio. El gris claro representa CpG hipometilados dentro de un oligonucleótido mientras que el gris oscuro indica CpG hipermetilados dentro de un oligonucleótido.
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Marcadores candidatos para recurrencia de PSA Comparación de recurrencia temprana frente a sin recurrencia
A continuación analizamos las diferencias en los perfiles de metilación clasificados como recurrencia temprana (recaída de PSA en menos de 24 meses) y sin recurrencia (sin recaída de PSA tras al menos 4 años).
Para tres (3) amplificaciones el valor de p corregido por Bonferroni de la prueba de tasa de probabilidad (LR) está por debajo de 0,05. Para una discusión de la importancia biológica véase a continuación.
El AUC/sensibilidad/especificidad de las principales amplificaciones de marcadores se dan en la Tabla 7.
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La Figura 15 muestra la matriz de metilación de recurrencia temprana frente a sin recurrencia de los 10 marcadores con mejor AUC. Cada columna representa una muestra; cada fila un oligonucleótido (1, 2 ó 3 sitios de CpG cada uno). Los oligonucleótidos están agrupados por candidato de marcador. Los marcadores indicados están ordenados desde la parte superior a la inferior con AUC crecientes. En el lado derecho de cada marcador se dan los valores de p de Wilcoxon corregidos por Bonferroni y el AUC. Debajo del AUC se dan los valores de sensibilidad y una especificidad de - 0,75 entre paréntesis. Los datos de metilación están centrados y normalizados a una desviación estándar para oligonucleótidos individuales.
El color representa la distancia relativa del estado de metilación del oligonucleótido del valor medio. El gris claro representa CpG hipometilados dentro de un oligonucleótido mientras que el gris oscuro indica CpG hipermetilados dentro de un oligonucleótido.
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Marcadores candidatos para recurrencia de PSA en pacientes con puntuaciones de Gleason intermedias Comparación de recurrencia temprana frente a sin recurrencia
Finalmente, analizamos las diferencias en los perfiles de metilación de muestras con Gleason intermedio de pacientes clasificados como recurrencia temprana (recaída de PSA en menos de 24 meses) y sin recurrencia (sin recaída de PSA tras al menos 4 años). Gleason intermedio incluyó todos los pacientes con puntuaciones 2+5, 5+2, 3+4, 4+3, 2+4, 4+2, 1+5, 5+1, y estos pacientes son una subserie del grupo usado en la sección 6.6.2. La mayoría eran Gleason 3+4 o 4+3. Aunque ninguna amplificación mostró un valor de p corregido por Bonferroni inferior a 0,05, varios marcadores mostraron AUC prometedores (véase Tabla 8). Es probable que esta comparación tuviera baja potencia por la serie de muestras pequeña para esta comparación.
Para una discusión de la importancia biológica véase a continuación.
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Cometilación revelada por el análisis de micromatrices
Por el diseño del estudio de chip actual, fuimos capaces de determinar áreas dentro de los fragmentos marcadores que estaban cometiladas. En este diseño, al menos dos pares de oligos, cada uno conteniendo 1, 2 o 3 sitios de CpG, se incluyeron para cada fragmento del marcador analizado. En las Figuras 16 y siguientes pueden encontrarse detalles de los sitios de CpG marcados en el análisis de matriz. Las pruebas de cometilación son evidentes en las figuras de matrices categorizadas. En las figuras de matrices categorizadas del análisis de micromatrices cada fragmento del marcador está agrupado de manera horizontal. Puesto que cada fragmento del marcador representa de uno a tres amplicones y un mínimo de cuatro y hasta treinta sitios de CpG individuales, puede determinarse extensa información con respecto al estado de metilación del fragmento. Los cuadros gris oscuro consecutivos dentro de la agrupación de un fragmento en una dirección vertical indican cometilación de los oligonucleótidos (y CpG dentro de ese oligo). Estos datos se analizarán además para las áreas más discriminadoras dentro de un fragmento y esta información se utilizará para el diseño del ensayo de PCR en tiempo real.
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Resumen de los resultados
En el análisis primario, una comparación de muestras de Gleason alto y bajo, 25 marcadores cumplieron los criterios para significación estadística usando metodología estadística muy conservadora. Esta comparación se basa en Gleason como un indicador alternativo de agresividad, pero se usó como el análisis primario porque la información de Gleason estaba disponible para prácticamente todos los tumores. Menos muestras estaban disponibles para otros análisis, basados en el tiempo hasta la recaída de PSA, pero incluso dos marcadores alcanzaron significación
estadística.
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Discusión Aspectos biológicos Selección de MeST
El proceso de selección de MeST fue muy satisfactorio, dando más de 400 candidatos. En los estudios de PCR en tiempo real y de chip, los candidatos de MeST funcionaron bien. En el estudio de PCR en tiempo real, tres MeST superaron GSTP1. En el estudio de chip, los cinco candidatos principales en la comparación de Gleason son todos MeST. Por consiguiente, el proceso de selección contribuyó con marcadores candidatos valiosos para distinguir tumores agresivos y no agresivos.
Además, los MeST de todas las comparaciones de selección estaban representados en la lista de los principales candidatos de puntuación. El marcador candidato principal en la comparación de Gleason, GPR7, se descubrió en dos comparaciones de resultado, la comparación de Gleason, y la comparación basada en el estadio. Otro candidato principal, DOCK10, se descubrió en la comparación basada en la zona prostática. De los marcadores principales, sólo ABHD9 se descubrió en la comparación de tejido normal adyacente a los tumores de pacientes en las dos categorías de resultado. Concluimos que todas las comparaciones de la amplia selección del genoma seleccionado dieron marcadores candidatos importantes.
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Evaluación de candidato por MethyLight
Se eligieron muchos MeST candidatos para el desarrollo del ensayo de PCR en tiempo real mientras se recogían las muestras para el estudio de chip. Los ensayos se preseleccionaron en una muestra combinada de ADN de muchas muestras de tumores de próstata. Esta etapa permitió preseleccionar sólo los ensayos que podían ser potencialmente informadores. Más de un tercio de los ensayos se descartaron en esta etapa. A continuación, los ensayos restantes se probaron en el ADN de las muestras de selección para priorizar los ensayos. Posteriormente, en la serie final de 56 muestras independientes, seis de los siete ensayos priorizados funcionaron bien.
El éxito del experimento de PCR en tiempo real sugiere que hay significativa cometilación en estos marcadores. Por consiguiente, los ensayos de PCR en tiempo real, que requieren todos cierto grado de cometilación, serán candidatos adecuados para una elección de ensayo final. El experimento de PCR en tiempo real se basó en gran medida en la cuantificación de las diferencias de metilación: Para casi todos los ensayos, la diferencia entre el grupo de recurrencia temprana y el grupo de no recurrencia fue una diferencia cuantitativa de metilación. El tipo de ensayo final necesitará capacidades cuantitativas potentes.
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Evaluación de candidatos por matriz de metilación
El experimento de chip fue muy satisfactorio, demostrando potencial marcador para muchas secuencias de candidatos. En la comparación de muestras de Gleason alto y bajo, 25 amplicones fueron significativamente diferentes. La gran mayoría de estos están hipermetilados en las muestras de Gleason alto. Los tres candidatos analizados por PCR en tiempo real estaban entre los seis principales marcadores en esta comparación de Gleason. Por consiguiente, hay coherencia entre los dos procedimientos de medición de la metilación.
La comparación basada en las características de recaída de PSA de los pacientes tuvo una cantidad inferior de muestras. A pesar de estos números bajos, aún pudimos probar que al menos tres (3) de nuestros marcadores candidatos pueden distinguir significativamente pacientes que experimentan recaída temprana de pacientes que no experimentan recaída. En general, la metilación es más alta en los pacientes que experimentan recurrencia temprana. En esta comparación, los tres principales candidatos en el estudio de PCR en tiempo real eran los tres marcadores principales más significativos en el análisis de chip. Las AUC para GPR7, SEC. ID Nº: 35 (secuencia abajo de FOXL2) y ABHD9 fueron respectivamente 0,72, 0,72 y 0,66 en los datos de resultados clínicos del chip y 0,76, 0,75 y 0,70 respectivamente en los datos de resultados clínicos de PCR en tiempo real.
El tratamiento para los pacientes con Gleason alto y bajo es con frecuencia claro. Se recomendará a cualquier paciente con Gleason alto el tratamiento agresivo, incluido el tratamiento definitivo (cirugía o radiación) y posiblemente terapia adyuvante. Los pacientes con Gleason bajo tienen la opción de diferir el tratamiento definitivo. Mientras que aún hay algunas incertidumbres para estos pacientes, las mejores opciones son incluso menos claras para los pacientes con niveles de Gleason intermedios. Además, la mayoría de los pacientes con diagnóstico de cáncer de próstata actualmente tienen puntuaciones de Gleason intermedias de 6 ó 7. Estos son los pacientes que pueden recibir mayor ayuda por una prueba de clasificación molecular. Los amplicones con las AUC mayores en las comparaciones basadas en los resultados clínicos fueron GPR7 (AUC = 0,72) y SEC. ID Nº: 35 (AUC = 0,72). Cuando se restringió esta comparación a los pacientes con Gleason intermedio (1+5, 5+1, 2+4, 4+2, 3+4, 4+3, 2+5, 5+2), el AUC para estos dos marcadores fue aún 0,72 o superior. Estos resultados sugieren que un ensayo basado en la metilación proporcionará información incluso para pacientes con puntuaciones de Gleason en el intervalo
medio.
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Biología de los genes de los marcadores
Se identificaron varios marcadores interesantes por medio de los estudios de PCR en tiempo real y de chip. Uno de los marcadores de PCR en tiempo real es el receptor acoplado a la proteína G (GPR7; SEC. ID Nº: 19), sin embargo se sabe muy poco sobre el producto del gen. Un segundo marcador del estudio en tiempo real está localizado en la isla de CpG en el promotor del gen que contiene el dominio Abhidrolasa 9 (ABHD9; SEC. ID Nº: 37). El gen más cercano a la SEC. ID Nº: 35 es FOXL2. El MeST está en una isla de CpG varias kilobases secuencia abajo de este gen. La SEC. ID Nº: 63 está en un área con varios genes de histona.
En el estudio de chip surgieron otros marcadores. NOTCH1 (SEC. ID Nº: 41) controla una vía de señalización que regula las interacciones entre células adyacentes. Muchos laboratorios han estudiado la función de este gen en la carcinogénesis y en la metástasis. Poco se sabe sobre muchos de los candidatos, incluidos DOCK10 (SEC. ID Nº: 16), SEC. ID Nº: 51, que está en el promotor de un gen llamado repetición Kelch y 6 que contiene el dominio BTB (POZ) y SEC. ID Nº: 17, que está localizado entre un EST y el gen 4 de traslocación de células B. Se ha mostrado que BTG4 tiene propiedades inhibidoras del crecimiento (Buanne y col. 2000).
PTGS2 (SEC. ID Nº: 9) es el único gen que se mostró previamente en la bibliografía que está más metilado en los tumores prostáticos de los pacientes que tuvieron recurrencia pronto después de la prostatectomía (Yegnasubramanian y col. 2004). PTGS2, conocido también como ciclooxigenasa (COX2), es otro candidato promisorio tanto en el análisis de Gleason como en el de resultado clínico, con AUC de 0,69 y 0,65 respectivamente. GSTP1 es el marcador de metilación más estudiado en cáncer de próstata, y aunque no hay datos publicados que demuestren directamente su valor pronóstico, existen algunas pruebas de que su metilación se correlaciona con el grado Gleason (Maruyana y col. 2002). Sin embargo, esta correlación no se confirmó en otro estudio (Woodson y col. 2004). En los presentes datos, la metilación de GSTP1 se correlaciona significativamente con el grado Gleason, pero el AUC en la comparación de resultado clínico es sólo de 0,58.
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Aspectos médicos
Los candidatos de metilación que han surgido de nuestra comparación de Gleason son marcadores informadores del pronóstico. Hemos mostrado que algunos de estos candidatos que se correlacionan con las categorías de Gleason pueden también predecir la recaída de PSA, incluso en pacientes con puntuaciones de Gleason intermedias. Por consiguiente es probable que nuestro análisis basado en Gleason proporcione marcadores que proporcionen información adicional a Gleason.
Como marcadores individuales los candidatos de chip alcanzan una sensibilidad de 40-60% cuando se establece la especificidad en 75%. En el estudio en tiempo real, la sensibilidad de tres de los marcadores fue más alta, alcanzando 50-60% a una especificidad de 85%. El mejor rendimiento en el tiempo real puede deberse a las capacidades cuantitativas de MSP-MethyLight. Aproximadamente el 20% de los pacientes experimentaron recaídas dentro de los 5-10 años tras la cirugía. Si se establecía esto como la prevalencia de tumores agresivos en la población de prostatectomía radical, entonces un marcador tal como los nuestros con un 50% de sensibilidad y 85% de especificidad tendría un valor predictivo negativo de 0,87 y un valor predictivo positivo de 0,45%. Por consiguiente, un marcador con este rendimiento definiría un grupo de pacientes con sólo un 13% de probabilidad de recurrencia tras la cirugía y un grupo de pacientes con un 45% de probabilidad de recurrencia. El primer grupo podría controlarse sólo para el aumento de PSA, y el segundo grupo serían candidatos para las terapias adyuvan-
tes.
Aunque estos candidatos se han estudiado en muestras de prostatectomía, también serán útiles para el análisis de biopsias. Un marcador que predice resultados tras la prostatectomía se correlaciona con la agresividad y el potencial metastásico del tumor, y estas propiedades estarán también presentes en la biopsia. Tras la biopsia y las pruebas de estadificación, los pacientes optan por la espera vigilada, terapia de curación definitiva, o una combinación de tratamientos (tales como cirugía más radiación o ablación de andrógenos). Una prueba molecular con valor predictivo negativo alto permitirá a más pacientes elegir la espera vigilada. Una prueba molecular con valor predictivo positivo suficientemente alto seleccionará una subserie de pacientes quienes no deberán recibir radiación o cirugía sola. Por consiguiente, estos marcadores de metilación candidatos tienen el potencial para reducir tanto el tratamiento por defecto como por exceso del cáncer de próstata.
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Ejemplo 4
Análisis cuantitativo de metilación en tiempo real
El ADN genómico se analizó usando la técnica de PCR en tiempo real tras la conversión con bisulfito.
El ensayo QM (= ensayo cuantitativo de metilación) es un procedimiento basado en PCR en tiempo real para la detección cuantitativa de la metilación del ADN. El principio de ensayo se basa en la amplificación específica de la no metilación de la región diana y una detección específica de la metilación por hibridación competitiva de dos sondas diferentes específicas para el estado de CG o TG, respectivamente. Para el presente estudio, se usaron sondas TaqMan que se marcaron con dos colorantes fluorescentes diferentes ("FAM" para las sondas específicas de CG, "VIC" para las sondas específicas de TG) y se modificaron además por medio de una molécula inactivadora ("TAMRA" o "Minor Groove Binder/inactivador no fluorescente").
La evaluación de los datos sin tratar del ensayo QM es posible con dos procedimientos diferentes:
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1. Medición de las intensidades de fluorescencia (FI) absoluta en la fase logarítmica de amplificación. Diferencia en los ciclos de umbral (Ct) de la sonda específica de CG y TG
En las siguientes series de ensayos cuantitativos de metilación se cuantifica la cantidad de ADN de la muestra amplificado por referencia al gen GSTP1 para normalizar la entrada de ADN. Para la estandarización, los cebadores y la sonda para el análisis del gen GSTP1 carecen de dinucleótidos CpG de manera que la amplificación es posible independientemente de los niveles de metilación. Como no hay posiciones variables de metilación, sólo es necesario un oligonucleótido de sonda.
Las reacciones se calibran por referencia a patrones de ADN de niveles conocidos de metilación para cuantificar los niveles de metilación dentro de la muestra. Los patrones de ADN estaban compuestos por ADN genómico amplificado con phi29 tratado con bisulfito (es decir no metilado), y/o ADN genómico amplificado con phi29 tratado con la enzima Sss1 metilasa (metilando de esta manera cada posición CpG en la muestra), que a continuación se trata con disolución de bisulfito. Se usaron siete patrones de referencia diferentes con 0%, (es decir ADN genómico amplificado con phi29 solo), 5%, 10%, 25%, 50%, 75% y 100% (es decir ADN genómico amplificado con phi29 y Sss1
solo).
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Tratamiento con bisulfito
El tratamiento con bisulfito se llevó a cabo basándose en el procedimiento descrito por Olek y col. Nucleic Acids Res. 15 de diciembre de 1996; 24(24):5064-5066, y optimizado por el volumen de trabajo del laboratorio del solicitante.
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Patrones de cuantificación
Las reacciones se calibran por referencia a patrones de ADN de niveles conocidos de metilación para cuantificar los niveles de metilación dentro de la muestra. Los patrones de ADN estaban compuestos por ADN genómico humano amplificado con phi29 tratado con bisulfito (Promega) (es decir no metilado), y/o ADN genómico amplificado con phi29 tratado con la enzima Sss1 metilasa (metilando de esta manera cada posición CpG en la muestra), que a continuación se trata con disolución de bisulfito. Se usaron siete patrones de referencia diferentes con 0%, (es decir ADN genómico amplificado con phi29 solo), 5%, 10%, 25%, 50%, 75% y 100% (es decir ADN genómico amplificado con phi29 y Sss1 solo). Se trataron lotes de 2000 ng de ADN genómico humano (Promega) con bisulfito. Para generar el MDA ADN metilado, se trataron 13 tubos de 4,5 \mug MDA ADN (700 ng/\mul) con
Sss1.
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Ensayo de control
El diseño del ensayo GSTP1-C3 lo hace adecuado para cuantificar los ADN de diferentes fuentes, incluidas muestras frescas/congeladas, muestras remotas tales como plasma o suero, y ADN obtenido de muestras de archivo tal como material incluido en parafina. Se usaron los siguientes oligonucleótidos para amplificar la amplificación de
control:
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78
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Diseño del ensayo y condiciones de reacción
Se desarrollaron dos ensayos para el análisis del gen PITX2 (SEC. ID Nº: 961)
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Las posiciones de los cebadores, las sondas y los dinucleótidos CpG están resaltadas.
Componentes de PCR (suministrados por Eurogentec): tampón de MgCl_{2} 3 mM, 10x tampón, Hotstart TAQ, dNTP 200 \muM, cada cebador 625 nM, cada sonda 200 nM.
80
Las posiciones de los cebadores, las sondas y los dinucleótidos CpG están resaltadas.
Las sondas cubren tres posiciones de CpG cometiladas.
Componentes de PCR (suministrados por Eurogentec): tampón de MgCl_{2} 2,5 mM, 10x tampón, Hotstart TAQ, dNTP 200 \muM, cada cebador 625 nM, cada sonda 200 nM.
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La extensión de la metilación en un locus específico se determinó por medio de las siguientes fórmulas: Usando intensidad de fluorescencia absoluta: tasa de metilación = 100 * I (CG)/(I(CG)) + I(TG) (I = Intensidad de la fluorescencia de sonda CG o sonda TG).
Usando el ciclo umbral Ct: tasa de metilación = 100*CG/(CG+TG)= 100/(1 +TG/CG)= 100/(1 +2\Lambdadelta(ct))
(asumiendo eficacia de PCR E=2; delta (Ct)= Ct (metilado) - Ct (no metilado)).
El objetivo principal de esta fase de la investigación era confirmar la importancia de los candidatos de marcadores identificados previamente y optimizar los puntos de corte de metilación. Los marcadores deberían ser adecuados para separar pacientes sometidos a prostatectomía en dos grupos: uno con una alta probabilidad de recurrencia de PSA y uno con una baja probabilidad de recurrencia de PSA. Además, los marcadores deberían proporcionar información adicional al análisis de grado de Gleason. Los marcadores que cumplan estos criterios tendrán un papel clínico importante en la selección de pacientes con prostatectomía para la terapia adyuvante.
El solicitante ha identificado previamente varios marcadores con niveles de metilación significativamente más altos en pacientes que experimentaron recurrencia de PCA dentro de los 24 meses de la cirugía comparados con los pacientes que no experimentaron recurrencia de PCA (véase anteriormente Ejemplos 1 a 4). Seis de estos marcadores se transformaron a una plataforma de tiempo real (Ensayo QM). Estos ensayos se usaron para analizar los niveles de metilación de 612 muestras de prostatectomía incluidas en parafina de una cohorte de pacientes con nódulos negativos de tres instituciones.
El objetivo primario de la invención era proporcionar marcadores que puedan diferenciar entre pacientes con baja probabilidad de recurrencia de PSA tras la cirugía y los que tienen una alta probabilidad de recurrencia de PSA. También se proporciona el rendimiento de estos marcadores comparado con los indicadores de pronóstico tradicionales tales como el grado de Gleason y la información de estadio. Es otro objetivo de la presente invención determinar donde son más informadores los marcadores con relación a las evaluaciones clínicas de pronóstico actuales y por consiguiente proporcionar formas de realización particularmente de preferencia de uso de la presente invención. Resulta particularmente de preferencia que una prueba molecular según la presente invención se combine, formal o informalmente, con la información de otras fuentes de pronóstico, en particular el grado de
Gleason.
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Procedimientos: Descripción del Ensayo QM
Cada ensayo QM se desarrolló para mejorar el rendimiento sin alterar drásticamente las condiciones estándar para permitir el análisis multiplex futuro. Las concentraciones de cebadores y sondas, la concentración de MgCl_{2} y la temperatura de hibridación se optimizaron bajo condiciones fijadas de tampón y polimerasa. Los ensayos se diseñaron y optimizaron para asegurar el análisis cuantitativo de metilación de cada marcador entre el 10 y el 100 por ciento de metilación. Los productos del ensayo se controlaron en un gel de agarosa y no se detectaron productos indeseados. Los resultados del procedimiento de optimización se muestran en las siguientes tablas.
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Serie de muestras
Se analizaron muestras de tejido de prostatectomía incluidas en parafina de 605 pacientes. Las muestras fueron proporcionadas por el Baylor College of Medicine SPORE, Stanford University Department of Urology, y Virginia Mason Hospital en Seattle. Las muestras de Stanford y de Virginia Mason se prepararon encontrando en primer lugar el bloque quirúrgico con el mayor porcentaje de tumor, seccionando a continuación el bloque. Se prepararon tres tubos, cada uno con tres secciones de 10 micrómetros de grosor. El procedimiento fue ligeramente diferente en Baylor. Se retiró una parte central de tejido del tumor dentro del bloque de prostatectomía, y a continuación se cortó esta parte central en secciones de 10 micrómetros. Se incluyeron diez secciones en cada uno de los tres
tubos.
Se montó una sección adyacente en un portaobjetos y se realizó la tinción de HyE para el análisis histológico. Un patólogo revisó estos portaobjetos para realizar una determinación independiente del grado de Gleason y del porcentaje de tumor. Los resultados de Gleason se usaron para todos los análisis en este informe. Los valores originales de Gleason del proveedor están disponibles, pero no se usaron para el análisis por los sesgos conocidos e hipotéticos entre los proveedores. Stanford, por ejemplo, usa un porcentaje de Gleason 4/5 para informar el grado, mientras que los otros dos proveedores usan el sistema tradicional. Los valores de Gleason medidos proporcionaron una medición independiente y uniforme.
Se encontró que unas pocas muestras no tenían células tumorales en el portaobjetos con tinción HyE, y estos pacientes se excluyeron del análisis. Además, encontramos unos pocos pacientes que no tenían un nivel más bajo de PSA tras la cirugía. Estos pacientes también se excluyeron del estudio. En total, se incluyeron 612 pacientes en el análisis de datos.
Debido a su técnica de muestra central, el porcentaje de tumor de las muestras proporcionadas por Baylor fue superior al de los otros proveedores. Todos los pacientes con edades de entre 40 y 80 años, sometidos a cirugía en las tres instituciones durante ciertos años se incluyeron en este estudio, con excepción de los pacientes que recibieron terapia neoadyuvante o adyuvante (antes de la elevación del PSA) y los pacientes con nódulos positivos en el momento de la cirugía. Para Baylor, el período de tiempo fue 1993-1998, para Virginia Mason fue 1996-2000, y para Stanford fue 1996-1999.
La cohorte total es similar a otras cohortes de prostatectomía descritas en la bibliografía, tal como la cohorte recogida por William Catalona y descrita en 2004 (Roehl y col.). Las cohortes de pacientes de cada proveedor son similares para casi todos los parámetros clínicos. Una excepción es el tipo de recurrencia. Mientras que otras instituciones típicamente esperan hasta que el PSA del paciente aumente hasta 0,2 ng/ml o más tras la cirugía, el Standford Department of Urology trata a muchos pacientes cuando su PSA aumenta hasta 0,05. Por consiguiente, Stanford tiene una tasa superior de recurrencia basada en el criterio de decisión de tratamiento y una tasa inferior de recurrencia basada en el criterio de nivel de PSA (0,2 ng/ml). Véase sección 6.1 para un resumen de los criterios de definición de acontecimientos. La Figura 89 proporciona un histograma de tiempos de seguimiento para la cohorte de pacientes (se incluyen los tres proveedores). Las barras blancas están constituidas por los pacientes que no tuvieron recurrencia antes de ser excluidos, y las barras sombreadas están constituidas por los pacientes que experimentaron recurrencia. Seleccionando los pacientes que recibieron la cirugía desde 1993 hasta 2000, aseguramos que la mediana del tiempo de seguimiento de la cohorte (66 meses) es suficientemente prolongada para tener un número significativo de pacientes que han recaído.
Para desparafinar, las 627 muestras PET proporcionadas se procesaron directamente en el tubo en el que fueron enviadas por los proveedores. Se añadió un ml (Virginia Mason y Baylor) o 1,8 ml (Stanford) de limoneno a cada tubo y se incubó a temperatura ambiente durante 10 minutos en un mezclador térmico con agitación ocasional por medio de vórtex. Las muestras se centrifugaron a 16.000 x g durante 5 minutos. Se eliminó el sobrenadante de limoneno, y de no detectarse sedimento, se repitió la centrifugación a velocidad más alta y se eliminó el limoneno restante. Para las muestras de Stanford, el proceso para desparafinar se repitió una vez con 1,6 ml de limoneno para eliminar la parafina residual.
Para lisar el tejido, se añadieron 190 \mul de tampón de lisis y 20 \mul de proteinasa K a cada muestra desparafinada. Para las muestras de Stanford, se usaron 570 \mul de tampón de lisis y 60 \mul de proteinasa K. Tras agitar con vórtex, las muestras se centrifugaron brevemente y se incubaron en un agitador térmico a 60ºC durante 40 horas. Tras la incubación, se controlaron las muestras para asegurar que la lisis era completa, y a continuación se inactivó la proteinasa a 95ºC durante 10 minutos. Si las muestras lisadas no se usaban directamente para la extracción del ADN, se almacenaban a -20ºC.
Los lisados se aleatorizaron en base al proveedor de la muestra y a la recurrencia del PSA. El ADN se aisló usando un kit QIAGEN DNeasy Tissue con pocas modificaciones, se distribuyeron 400 \mul de tampón AL/E en los tubos de recogida y se añadieron 200 \mul de lisado. Las muestras se mezclaron por agitación durante 15 segundos.
Las mezclas lisado/tampón se aplicaron a las columnas de placa de 96 pocillos DNeasy. Se selló la placa y se centrifugó a 5790 x g durante 10 minutos. Las columnas se lavaron una vez con 500 \mul de AW1 y a continuación con 500 \mul de AW2. El ADN se eluyó con 120 \mul de tampón AE. Por consiguiente, el volumen final del ADN extraído fue de aproximadamente 120 \mul. El ADN se almacenó a -20ºC.
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Tratamiento con bisulfito
El ensayo de PCR en tiempo real de CFF se usó para cuantificar la concentración de ADN de las muestras tras la extracción.
83
Ajustamos la concentración de cada ADN genómico de manera que estuviera presente 1 ug de ADN medido de CFF1 en 44 \mul. El tratamiento con bisulfito del ADN genómico obtenido del tejido incluido en parafina se realizó usando un protocolo de 96 pocillos. Se colocaron cuarenta y cuatro \mul de ADN genómico (con aproximadamente 1 \mug de ADN amplificable), 83 \mul de disolución de bisulfito 4,9 M (pH 5,45-5,5), y 13 \mul de disolución DME con pipeta en los pocillos de la placa. Las muestras se mezclaron minuciosamente y a continuación se colocaron en un termociclador con el siguiente programa:
-
5:00 minutos de desnaturalización de ADN a 99ºC.
-
22:00 minutos de incubación a 60ºC.
-
3:00 minutos de desnaturalización de ADN a 99ºC.
-
1:27:00 horas de incubación a 60ºC.
-
3:00 minutos de desnaturalización de ADN a 99ºC.
-
2:57:00 horas de incubación a 60ºC.
-
Enfriamiento a 20ºC.
Tras las incubaciones, cada muestra se separó en dos alícuotas de 70 \mul. Cada alícuota se combinó con 280 \mul de tampón AVL/ARN vehículo preparado y 280 \mul de etanol. Se sellaron los pocillos y las muestras se mezclaron vigorosamente durante 15 segundos. Se incubó la placa durante 10 minutos a temperatura ambiente. La primera alícuota se aplicó en la placa OIAamp 96 y la placa se centrifugó durante cuatro minutos a 5790 x g. El proceso se repitió con la segunda alícuota de manera que ambas alícuotas se aplicaron a la misma columna de unión. Se lavaron las columnas con 500 \mul de tampón AW1, a continuación con 500 \mul de NaOH 0,2 M, y posteriormente con 500 \mul de tampón AW2. El ADN se eluyó con 100 \mul de tampón de elución (Qiagen) calentado previamente hasta 70ºC. Los bisADN se almacenaron a -20ºC.
Las muestras de ADN tratadas con bisulfito se almacenaron en 8 placas de 96 pocillos (placa 01-08). Las muestras y los controles se combinaron en dos placas de reacción de PCR de 384 pocillos para cada ensayo QM. Cada placa de ensayo QM contenía las muestras de 4 placas de 96 pocillos (85 pocillos usados realmente por placa) y 1 placa de 96 pocillos con ADN patrón (7 mezclas del ADN de calibración y agua para la reacción de PCR sin control por molde).
Las placas de ensayo QM se analizaron tres veces.
Las placas de PCR de 384 pocillos se pipetearon con la estación de trabajo TECAN. El programa de pipeteado transfirió primero 10 \mul de mezcla maestra y a continuación 10 \mul del ADN respectivo en el pocillo designado. La mezcla maestra se transfirió con pipeta a un tubo falcon y se distribuyó a 8 viales de 500 \mul con tapón de rosca para el pipeteo automático con la estación de trabajo TECAN.
Todos los ensayos QM se realizaron en un dispositivo de tiempo real ABI TAQMAN 7900HT (programa informático SDS 2.2.) con un volumen de reacción de 20 \mul. Los ensayos de PITX2 y CCND2 se realizaron con la simulación 9600, y los otros ensayos no. Se usó una configuración automática de muestras para transferir los nombres de muestra correctos y los colorantes detector/informador al programa informático TAQMAN. Las condiciones de ciclos se ajustaron manualmente y se usó ROX como colorante pasivo de referencia. Todas las placas de PCR de 384 pocillos que analizamos con el programa informático SDS2.2 usando la configuración de análisis manual (configuración basal con valores de inicio y parada y umbral manual) para producir archivos de resultados para cada una se tratan de manera individual.
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Procedimientos: Evaluación del rendimiento de los marcadores Definición de los acontecimientos
Tras una prostatectomía exitosa en un paciente con enfermedad no metastásica, no deberían quedar células prostáticas en su cuerpo y por consiguiente sus niveles de PSA deberían caer hasta cero. Los niveles de PSA de un paciente se miden típicamente cada 6-12 meses tras la cirugía para asegurar que el paciente permanece libre de cáncer de próstata. Si el PSA se vuelve detectable y aumenta hasta cierto nivel, el médico y el paciente pueden decidir una terapia adicional. Por consiguiente, el retorno y el aumento de los niveles de PSA son la indicación principal de recurrencia de la enfermedad.
Una recaída de PSA postquirúrgica está indicada típicamente por un aumento gradual o rápido en los niveles sobre una serie de pruebas secuenciales. Según las características clínicas del paciente o el enfoque de la institución, los pacientes pueden tratarse ni bien se detecta el PSA, cuando alcanza cierto umbral, o cuando los síntomas clínicos acompañan el aumento de PSA. La mayoría de las instituciones consideran significativo un nivel de PSA de 0,2 ng/ml, y si el PSA de un paciente alcanza este nivel y se confirma que aumenta en pruebas posteriores, se le ofrecerá terapia adicional. El Stanford Department of Urology, uno de los proveedores de muestras, considera el nivel 0,05 ng/ml como recurrencia de PSA, y considera el tratamiento para los pacientes cuando su PSA alcanza este nivel.
Un acontecimiento en este estudio incluye todas las recurrencias basadas en PSA. Se ha demostrado que un nivel de PSA de 0,2 ng/ml, confirmado en pruebas posteriores, proporciona la mejor sensibilidad y especificidad para la detección de la recurrencia (Freedland y col. 2003). El aumento de PSA hasta este nivel por lo general precede a cualquier desarrollo de recurrencia clínica; por consiguiente, casi todos los pacientes en este estudio están libres de recurrencia clínica en el momento de la recurrencia de PSA. Como Stanford frecuentemente trata a los pacientes con recurrencia de PSA antes de que alcancen este punto de corte de 0,2 ng/ml, muchos de sus pacientes de recurrencia serían excluidos en el presente estudio si el nivel de PSA de 0,2 ng/ml, fuera el único acontecimiento considerado. Por consiguiente los pacientes de cualquiera de las tres instituciones que reciben terapia por los niveles de PSA también se consideran un acontecimiento en este estudio. Para resumir, se define un acontecimiento en el presente estudio como cualquier aumento en el PSA hasta 0,2 ng/ml (confirmado en una prueba posterior) O una decisión de tratar al paciente basada en el criterio de PSA.
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Procesamiento de los datos QM sin tratar
Todos los análisis en este informe se basan en la evaluación de CT. Asumiendo condiciones óptimas de PCR en tiempo real en la fase de amplificación exponencial, la concentración de ADN metilado (C_{met}) puede determinarse por
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donde
CT_{CG} significa el ciclo umbral del informador de CG (canal FAM) y
CT_{TG} significa el ciclo umbral del informador de TG (canal VIC).
Los umbrales de los ciclos se determinaron por inspección visual de los gráficos de amplificación (Guía del usuario del ABI PRISM 7900 HT Sequence Detection System). Los valores para los ciclos (CT_{CG} y CT_{TG}) se calcularon con estos umbrales por medio del programa informático ABI 7900. Cuando la curva de amplificación no excedía el umbral, el valor del ciclo se establecía hasta un ciclo máximo por ejemplo 50.
El paquete de programas R, versión 2.2. (Gentleman and lhaka 1997), se usó para el análisis estadístico.
Además, usamos el paquete "survival", versión 2.11-5 (http://cran.at.r-project.org/src/contrib/Descriptions/
survival.html), para el análisis de supervivencia. Se usó el código del propietario para la validación cruzada k veces, análisis ROC y funciones de gráficos. Cada serie de datos está representada en un objeto de datos del propietario, denominado "Matriz de datos anotados" (ADM). Este objeto de datos contiene las medidas tras realizar el control de calidad y promediar, así como las anotaciones necesarias para las muestras y ensayos.
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Curvas de calibración del ensayo QM
Se incluyó una serie de mezclas de MDA-ADN metilado y MDA-ADN no metilado, que varían desde 0 hasta 100 por ciento de metilación, por triplicado en cada placa de PCR de QM. Estos ADN se usaron para asegurar el rendimiento uniforme del ensayo QM en todas las placas de PCR. Todos los ensayos mostraron capacidad cuantitativa potente entre 10 y 100%, y algunos ensayos fueron capaces de distinguir de manera coherente ADN 5% metilado del ADN no metilado.
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Procedimientos estadísticos
Tras el control de calidad, se analizó cada ensayo estadísticamente.
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Regresión de Cox
La relación entre tiempos de supervivencia libre de recurrencia (RFS) y las covariables se analizaron usando Cox.
Modelos de riesgo proporcionales (Cox and Oates 1984; Harrel 2001).
El riesgo, es decir el riesgo instantáneo de una recaída, se modela como
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para el análisis de regresión de una variable y de múltiples variables, respectivamente, donde k es 10, m es 100, t es tiempo medido en meses tras la cirugía, h_{0}(t) es el riesgo basal (no especificado), x_{i} son las covariables (por ejemplo mediciones de los ensayos) y \beta_{i} son los coeficientes de regresión (parámetros del modelo). \beta_{i} se estimará maximizando la probabilidad parcial del modelo de riesgo proporcional de Cox.
Las pruebas de tasa de probabilidad se realizan para probar si la metilación está relacionada con el riesgo. La diferencia entre 2Log(probabilidad) del modelo completo y del modelo nulo tiene una distribución aproximadamente \chi^{2} con k grados de libertad bajo la hipótesis nula \beta_{1} = ... = \beta_{k} = 0.
Los supuestos de los riesgos proporcionales se evaluaron por residuos escalados de Schoenfeld (Thernau and Grambsch 2000). Para el cálculo, el análisis y diagnóstico del Modelo de riesgo proporcional de Cox se usan las funciones de R "coxph" y "coxph.zph" del paquete "survival".
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Análisis de regresión por etapas
Para los modelos de regresión de Cox múltiples se usó un procedimiento por etapas (Venables and Ripley 1999; Harrel 2001) para hallar submodelos que incluyan sólo variables relevantes. Se logran usualmente dos efectos por medio de estos procedimientos:
-
Las variables (tasas de metilación) que están básicamente no relacionadas con la variable dependiente (DFS/MFS) se excluyen ya que no añaden información relevante al modelo.
-
Fuera de una serie de variables muy correlacionadas, sólo se mantiene la que tiene mejor relación con la variable dependiente. La inclusión de ambos tipos de variables puede dar lugar a inestabilidades numéricas y pérdida de potencia. Además, el rendimiento del predictor puede ser bajo por el sobreajuste.
El algoritmo aplicado está dirigido a minimizar el criterio de información de Akaike (AIC).
El AIC está relacionado con el rendimiento de un modelo, valores más bajos prometen mejor rendimiento. Mientras que la inclusión de otras variables siempre mejora el ajuste del modelo e incrementa de esta manera la probabilidad, el segundo término penaliza la estimación de los parámetros adicionales. El mejor modelo presentará un modelo de compromiso con buen ajuste y usualmente un número pequeño o moderado de variables. El cálculo de la regresión por etapas con AIC se realiza con la función de R "step".
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Curvas de supervivencia de Kaplan-Meier y pruebas Log-Rank
Las curvas de supervivencia se estimaron de los datos de RFS usando el estimador de Kaplan-Meier para supervivencia (Kaplan and Meier, 1958). Las pruebas Log-rank (Cox and Oates 1984) se usaron para probar las diferencias de dos curvas de supervivencia, por ejemplo supervivencia en grupos hipermetilados frente a hipometilados. Además, se aplicó una variante de la prueba Log-rank denominada usualmente prueba generalizada de Wilcoxon (para una descripción véase Hosmer and Lemeshow 1999). Para el análisis de Kaplan-Meier se usan las funciones "survfit" y "survdiff" del paquete "survival".
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Independencia de marcadores únicos y paneles de marcadores de otras covariables
Para controlar si los marcadores presentes dan información adicional e independiente, se incluyeron otros factores clínicos relevantes en el modelo de riesgo proporcional de Cox y se calcularon los valores de p para los pesos de cada factor (prueba de Wald) (Thernau y col. 2000). Para el análisis de los factores adicionales en el modelo de riesgo proporcional de Cox, se usa la función de R "coxph".
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Correcciones de pruebas múltiples
No se realizaron correcciones para las pruebas múltiples.
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Estimación de densidad
Para las variables numéricas, se realizó la estimación de densidad de núcleo con un ancho de banda variable y de núcleo gaussiano. El ancho de banda se determina usando la regla del pulgar de Silverman (Silverman 1986). Para el cálculo de las densidades se usa la función de R "density".
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Análisis de sensibilidad y especificidad
El procedimiento para calcular la sensibilidad y especificidad usando la fórmula de Bayes se basó en las estimaciones de Kaplan- Meier (Heagerty y col. 2000) para las probabilidades de supervivencia en los grupos positivo para marcador y negativo para marcador para un tiempo dado T_{umbral}. Las curvas de ROC se calcularon para diferentes tiempos de referencia T_{umbral} (3 años, 4 años, 5 años, 6 años).
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Validación cruzada k veces
Para el análisis de selección de modelo y potencia del modelo se usó la validación cruzada k veces (Hastie y col. 2001). La serie de observaciones se separa aleatoriamente en k partes. A su vez, cada parte se usó como una serie de prueba, mientras que las restantes k-1 partes constituyen la serie de entrenamiento. Este procedimiento se repite m veces.
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Resultados
Se procesaron las 605 muestras como se describió anteriormente. Todas las muestras se analizaron con seis ensayos QM de marcadores con tres repeticiones. Los datos se filtraron por el control de calidad, y se analizaron como se describió en la sección de procedimientos. El rendimiento clínico de cada marcador se resume a continuación y las curvas de supervivencia de Kaplan-Meier y las curvas de ROC según las figuras 90 a 95. Los valores de p para la comparación de las curvas de supervivencia informados en los gráficos se basan en la prueba Log-rank común. Los resultados de usar la prueba generalizada de Wilcoxon son esencialmente los mismos (no se muestran los
datos).
El rendimiento de los marcadores se examinó en primer lugar usando la mediana del nivel de metilación como punto de corte. Puesto que este punto de corte se fijó antes de ver los datos, los valores de p pueden usarse para evaluar el rendimiento de los marcadores. Cualquier marcador con un valor de p significativo usando la mediana de metilación como punto de corte se considera validado. La mediana del nivel de metilación puede no ser el mejor punto de corte para todos los marcadores, y para estos marcadores la separación de pronóstico puede optimizarse más eligiendo el punto de corte de metilación que da como resultado el valor de p más bajo. Puesto que el punto de corte está optimizado específicamente para el valor de p, el valor de p no puede usarse más para indicar la significancia estadística.
Para evaluar la significancia del rendimiento del marcador usando la mediana de metilación como punto de corte, usamos un valor de p de 0,005 (asumiendo la corrección para 6 comparaciones). En base al valor de p (inferior a 0,008) y la separación de acontecimientos, el candidato más potente es PITX2. GPR7 junto con SEC. ID Nº: 35. Por consiguiente, estos dos marcadores se consideran marcadores validados de pronóstico postquirúrgico del cáncer de próstata. SEC. ID Nº: 63 fue no significativo usando la mediana del nivel de metilación como punto de corte (valores de p: 0,018 y 0,0059), pero funciona bien cuando se optimiza el punto de corte de metilación. Véase Tabla 17 para los resultados.
La Figura 90 A muestra el análisis de supervivencia de Kaplan-Meier del marcador PITX2 de las 585 muestras de pacientes que pasaron el filtro de control de calidad usando el valor de corte de metilación optimizado (13,5%). La Figura 90B muestra el análisis de supervivencia de Kaplan-Meier del marcador PITX2 usando el valor predefinido de mediana de metilación como punto de corte, el valor de p fue 0,000017. La Figura 90 C muestra el análisis de la curva de ROC del marcador PITX2 tras 5 años de seguimiento. El punto de corte de la mediana de metilación está marcado como un triángulo, y el punto de corte de metilación optimizado se muestra como un diamante. El AUC fue de 0,64. La Figura 91 A muestra el análisis de supervivencia de Kaplan-Meier del marcador GPR7 de las 596 muestras de pacientes que pasaron el filtro de control de calidad usando el valor de corte de metilación optimizado (18,06%). La Figura 91 B muestra el análisis de supervivencia de Kaplan-Meier de dicho marcador usando el valor predefinido de mediana de metilación como punto de corte, el valor de p fue 0,0016. La Figura 91 C muestra el análisis de la curva de ROC de dicho marcador tras 5 años de seguimiento. El corte de la mediana de la metilación está marcado como un triángulo, y el punto de corte de metilación optimizado se muestra como un diamante. El AUC fue de 0,64.
La Figura 92 A muestra el análisis de supervivencia de Kaplan-Meier del marcador SEC. ID Nº: 63 de las 599 muestras de pacientes que pasaron el filtro de control de calidad usando el valor de corte de metilación optimizado (5,79%). La Figura 92 B muestra el análisis de supervivencia de Kaplan-Meier de dicho marcador usando el valor predefinido de mediana de metilación como punto de corte, el valor de p fue 0,018. La Figura 92 C muestra el análisis de la curva de ROC de dicho marcador tras 5 años de seguimiento. El punto de corte de la mediana de metilación está marcado como un triángulo, y el punto de corte de metilación optimizado se muestra como un diamante. El AUC fue de 0,60. La Figura 93 A muestra el análisis de supervivencia de Kaplan-Meier del marcador de SEC. ID Nº: 35 de 598 muestras de pacientes que pasaron el filtro de control de calidad usando el valor de corte de metilación optimizado (36,77%). La Figura 93B muestra el análisis de supervivencia de Kaplan-Meier de dicho marcador usando el valor predefinido de mediana de metilación como punto de corte, el valor de p fue 0,059. La Figura 93C muestra el análisis de la curva de ROC de dicho marcador tras 5 años de seguimiento. El punto de corte de la mediana de metilación está marcado como un triángulo, y el punto de corte de metilación optimizado se muestra como un diamante. El AUC fue de 0,61.
La Figura 94 A muestra el análisis de supervivencia de Kaplan-Meier del marcador ABHD9 de 592 muestras de pacientes que pasaron el filtro de control de calidad usando el valor de corte de metilación optimizado (28,41%). La Figura 94B muestra el análisis de supervivencia de Kaplan-Meier de dicho marcador usando el valor predefinido de mediana de metilación como punto de corte, el valor de p fue 0,018. La Figura 94 C muestra el análisis de la curva de ROC de dicho marcador tras 5 años de seguimiento. El punto de corte de la mediana de metilación está marcado como un triángulo, y el punto de corte de metilación optimizado se muestra como un diamante. El AUC fue de 0,58.
La Figura 95 A muestra el análisis de supervivencia de Kaplan-Meier del marcador CCND2 de 604 muestras de pacientes que pasaron el filtro de control de calidad usando el valor de corte de metilación optimizado (2,22%). La Figura 95B muestra el análisis de supervivencia de Kaplan-Meier de dicho marcador usando el valor predefinido de mediana de metilación como punto de corte, el valor de p fue 0,22. La Figura 95 C muestra el análisis de la curva de ROC de dicho marcador tras 5 años de seguimiento. El punto de corte de la mediana de metilación está marcado como un triángulo, y el punto de corte de metilación optimizado se muestra como un diamante. El AUC fue de 0,61.
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Evaluación de marcadores en subseries clínicas de los pacientes
Varios factores de pronóstico clínico se usan comúnmente para evaluar el cáncer de próstata. El análisis histológico del tumor con la cuantificación del estado de diferenciación del tumor usando el sistema de clasificación de Gleason es un indicador de pronóstico particularmente importante en la práctica clínica actual. El análisis continuó determinando si los marcadores podían mejorar en análisis de Gleason subdividiendo a los pacientes dentro de una categoría de Gleason. También investigamos si los marcadores podían añadir información a otros indicadores de pronóstico, tales como la estimación del riesgo por nomograma (Han y col. 2003) y el estadio de la enfermedad.
Para estos análisis, usamos el análisis de Kaplan-Meier para determinar si nuestros marcadores son aún informadores en los subgrupos de población, y el análisis de regresión de Cox para determinar si los marcadores proporcionan información independiente de las variables clínicas de pronóstico. La puntuación de Gleason (usando el modelo Gleason de Charite) se dividió en tres grupos (6 o inferior, 7, y 8 hasta 10), el estadio se dividió en dos grupos (T2/confinado al órgano y T3/no confinado al órgano), el PSA se dividió en cuatro grupos (0 a 4 ng/ml, 4 a 10 ng/ml, 10 a 20 ng/ml, y superior a 20 ng/ml), y la estimación por nomograma de supervivencia libre de PSA de 5 años se dividió en dos grupos (90 a 100% t 0 a 89%).
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PITX2
Con el modelo de regresión de Cox, PITX2 es un marcador de pronóstico valioso independiente de otra información de pronóstico clínico (Tabla 18). Es decir, la metilación de PITX2 añade más información a Gleason que el PSA o el estadio de la enfermedad. La tasa de riesgo para PITX2 es 2,2. En el análisis de supervivencia de subgrupos, PITX2 tiene el potencial para ser un marcador significativo para todos los pacientes con cáncer de próstata.
Es particularmente de interés ver la gran separación dentro del subgrupo de pacientes con enfermedad confinada al órgano (Figura 96). Los pacientes con enfermedad confinada al órgano (T2) deberían curarse por la cirugía. Los que no se curan por la cirugía deben haber dejado salir algunas células de la próstata antes de la cirugía, y por consiguiente tenían células tumorales con características agresivas en fases tempranas del desarrollo. PITX2 puede separar el grupo T2 en un grupo hipometilado con muy poca probabilidad de recurrencia (aproximadamente 5%) y un grupo hipermetilado con un pronóstico más similar al de los pacientes T3.
La Figura 96 muestra el análisis de supervivencia del rendimiento de PITX2 en subpoblaciones en base al estadio. El gráfico superior de la izquierda muestra el rendimiento del estadio de la enfermedad como un marcador de pronóstico. El gráfico superior de la derecha muestra el rendimiento de PITX2 en pacientes pT2. El gráfico inferior de la izquierda muestra el rendimiento de PITX2 en pacientes pT3.
PITX2 es también capaz de estratificar pacientes dentro de subcategorías de Gleason. La Figura 97 muestra que el análisis de supervivencia en pacientes con Gleason bajo (Puntuación 5 ó 6) y pacientes con Gleason alto (Puntuación 8, 9 ó 10) da como resultado valores de p bajos. Los pacientes con puntuaciones de Gleason altas son actualmente candidatos para ensayos clínicos en terapias adyuvantes postquirúrgicas. Pero los valores de PITX2 sugieren que este no es un grupo uniforme. Los pacientes con PITX2 hipometilado y Gleason alto tienen 85% de probabilidad de supervivencia libre de enfermedad a los diez años, mientras que los pacientes con Gleason alto y PITX2 hipermetilado tienen una probabilidad muy baja (aproximadamente 35%). Estos pacientes con probabilidad alta de recurrencia de la enfermedad son los pacientes que deben seleccionarse para terapia adyuvante o ensayos clínicos.
La Figura 97 muestra el análisis de supervivencia del rendimiento de PITX2 en subpoblaciones en base a las categorías de puntuación de Gleason. El gráfico superior de la izquierda muestra el rendimiento de la puntuación de Gleason como un marcador de pronóstico. Los pacientes con Gleason 5 y 6 se marcan con A, los pacientes con Gleason 7 se marcan con B, y los pacientes con Gleason 8, 9 y 10 se marcan con C. El gráfico superior de la derecha muestra el rendimiento de PITX2 en pacientes con Gleason 5 y 6. El gráfico inferior de la izquierda muestra el rendimiento de PITX2 en pacientes con Gleason 7. El gráfico inferior de la derecha muestra el rendimiento de PITX2 en pacientes con Gleason 8, 9 y 10. Los nomogramas de cáncer de próstata están creados en base a grandes cohortes de pacientes. Estos combinan matemáticamente información del estadio, Gleason, y los niveles de PSA preoperatorios en un indicador de pronóstico. Como muestra la Figura 98, el nomograma por sí mismo es muy potente. Pero PITX2 es capaz de subdividir más a los pacientes.
La Figura 98 muestra el análisis de supervivencia del rendimiento de PITX2 en subpoblaciones en base a la estimación del riesgo por nomograma. El gráfico superior de la izquierda muestra el rendimiento del nomograma como un marcador de pronóstico. El gráfico superior de la derecha muestra el rendimiento de PITX2 en pacientes con un 90% de probabilidad de supervivencia libre de PSA a los 5 años según el nomograma. El gráfico inferior de la izquierda muestra el rendimiento de PITX2 en pacientes con menos del 90% de probabilidad de supervivencia libre de PSA a los 5 años según el nomograma.
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SEC. ID Nº: 63
Con el análisis de regresión de Cox, SEC. ID Nº: 63 es un marcador de pronóstico valioso independiente de otra información de pronóstico clínico (Tabla 19). La tasa de riesgo es de 2,9. En el análisis de supervivencia de subgrupos, SEC. ID Nº: 63 parece tener el potencial para ser un marcador significativo para algunos subgrupos, tales como los pacientes con Gleason alto (Figura 99) y los pacientes con mal pronóstico basado en el nomograma (Figura 100).
La Figura 99 muestra el análisis de supervivencia del rendimiento de SEC. ID Nº: 63 en pacientes con puntuación de Gleason 8, 9 y 10.
La Figura 100 muestra el análisis de supervivencia del rendimiento de SEC. ID Nº: 63 performance en pacientes con menos del 90% de probabilidad de supervivencia libre de PSA a los 5 años según el nomograma.
SEC. ID Nº: 35 es un marcador para algunos subgrupos, tal como los pacientes pT2 (Figura 101).
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Discusión
PITX2, SEC. ID Nº: 35, y GPR7 muestran todos información de pronóstico significativa cuando se usa la mediana del nivel de metilación como punto de corte. Estableciendo el punto de corte de metilación aún más alto que la mediana mejora el rendimiento de estos tres marcadores. Esto tiene el efecto de disminuir el grupo positivo del marcador y aumentar la especificidad de la prueba. La mediana del nivel de metilación no es óptima para SEC. ID Nº: 63. En su lugar, un punto de corte más bajo separa más claramente los grupos de buen y mal pronóstico para este marcador. Los valores de corte de metilación optimizados para estos cuatro marcadores entran todos en el intervalo para el que sus respectivos ensayos son técnicamente adecuados.
Los pacientes cuyas muestras se analizaron en este estudio son representativos de la población a la que estaría dirigida una prueba de prostatectomía. Por consiguiente, es posible especular sobre la información que podrían proporcionar estos marcadores para futuros pacientes. PITX2, por ejemplo, tiene una sensibilidad de aproximadamente 60% y una especificidad del 70%. En el análisis de Kaplan-Meier en la Figura 90, el grupo positivo del marcador tiene aproximadamente tres veces el riesgo de recurrencia tras diez años que tiene el grupo negativo del marcador. En la Figura 97, los pacientes con Gleason 8-10 que son positivos para PITX2 tienen un 65% de probabilidad de recurrencia de PSA en 10 años. Por el contrario, los pacientes con Gleason 8-10 que fueron negativos para el marcador tuvieron sólo un 15% de probabilidad de recaída de PSA. La adición de la información del marcador de metilación a la estratificación de Gleason permitirá a los médicos identificar un subgrupo de mal pronóstico que puede beneficiarse más de la terapia adyuvante. Si estos marcadores de metilación se incorporan en el procedimiento de selección de pacientes para ensayos clínicos de terapia adyuvante, los médicos pueden empezar a ver una ventaja clara a la adición de tratamientos adyuvantes tempranos para los pacientes con mal pronóstico.
Además de añadir información a Gleason, PITX2 y algunos de los otros marcadores pueden también estratificar pacientes con enfermedad confinada al órgano. Los pacientes con enfermedad que está verdaderamente confinada al órgano se curarán por medio de la extirpación completa del órgano. Los pacientes con enfermedad que parece estar confinada al órgano, pero que tienen micrometástasis no detectada, no se curarán por la cirugía. Estos dos grupos de pacientes, ambos con lesiones operables pequeñas, tiene tumores con capacidades para mestástasis muy diferentes. PITX2 y algunos de los otros marcadores parecen estar detectando estas diferencias subyacentes en la agresividad básica del tumor.
La capacidad de estos marcadores para añadir información a los marcadores usados actualmente es esencial. Gleason y la determinación del estadio ya proporcionan información de pronóstico significativa, una nueva prueba que no reemplazará sino complementará estas fuentes de información tradicionales es más valiosa y tendrá más probabilidad de ser adoptada fácilmente en la práctica clínica.
En el análisis de los marcadores en subgrupos de pacientes, los marcadores con frecuencia parecieron ser más potentes en los pacientes con mal pronóstico basado en las variables clínicas tradicionales. Los pacientes con Gleason 8-10 y los pacientes con baja probabilidad para supervivencia libre de PSA por nomograma son bien estratificados por los presentes marcadores en grupos de buen y mal pronóstico. Para una prueba de prostatectomía, estos son los pacientes diana ideales, ya que la prueba se usará para seleccionar un grupo de pacientes de mal pronóstico que pueden beneficiarse más de la terapia adyuvante. Para los pacientes T3 (enfermedad no confinada al órgano), es de preferencia el marcador SEC. ID Nº: 63. En general, este análisis demuestra que los presentes marcadores son especialmente adecuados para identificar pacientes de mal pronóstico.
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Ejemplo 6
Prueba de ensayos en tejido incluida en parafina
En los siguientes análisis, se analizó la metilación dentro de muestras de tejido de próstata incluidas en parafina por medio de los ensayos que se muestran en la Tabla 12 para el análisis de SEC. ID Nº: 19, 35, 37 y 63. Esto se comparó a continuación con la misma medición realizada en las muestras congeladas que se describe en el Ejemplo
2.
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Muestras
Las muestras eran muestras de prostatectomía incluidas en parafina o tejido congelado fresco como se describe en el Ejemplo 3. Se seccionaron las muestras, se lisó el tejido, a continuación se extrajo el ADN y se convirtió con bisulfito.
Estaban disponibles 309 muestras incluidas en parafina, de estas se incluyeron en el análisis todas las muestras con al menos 1 ng de ADN por PCR, usándose entre 1 y 10 ng de ADN por PCR.
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Reactivos
\quad
1 x Tampón A de PCR Taqman
\quad
dNTPs 0,25 mM
\quad
MgCl_{2} 3,5 mM
\quad
cada cebador 900 nM
\quad
sonda 300 nM
\quad
AmpliTaq Gold 1 unidad
\vskip1.000000\baselineskip
Perfil de ciclo térmico
Etapa 1
\quad
95ºC->10 minutos (Activación Taq)
\quad
Repeticiones: 1.
\vskip1.000000\baselineskip
Etapa 2
\quad
95ºC->15 segundos (Desnaturalización)
\quad
63,0ºC->1 minuto (Hibridación/Extensión)
\quad
Repeticiones: 50.
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Se compararon las siguientes categorías
1. Recaída bioquímica temprana (recaída de PSA tras la prostatectomía en menos de 24 meses) frente a sin recaía bioquímica (sin aumento significativo del PSA durante al menos 4 años de controles de PSA tras la cirugía).
Estaban disponibles 132 muestras en el grupo sin recaía y 59 muestras disponibles en el grupo de recaída temprana.
2. Gleason alto (puntuación =8-10) frente a Gleason bajo (Puntuación =2-6 sin componentes de grado 4 ó 5) estaban disponibles 59 muestras en el grupo Gleason alto y 64 muestras disponibles en el grupo Gleason bajo.
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Resultados
Los resultados se muestran en las Figuras 102 a 125, y se calcularon usando la prueba de Wilcoxon como se describió anteriormente.
La Figura 102 muestra el amplificado detectado tanto en muestras congeladas como en PET en las comparaciones de recaída bioquímica temprana frente a sin recaída bioquímica usando el ensayo de SEC. ID Nº: 19 que se muestra en la Tabla 12.
La Figura 103 muestra el amplificado detectado tanto en muestras congeladas como en PET en las comparaciones de recaída bioquímica temprana frente a sin recaída bioquímica usando el ensayo de SEC. ID Nº: 63 que se muestra en la Tabla 12.
La Figura 104 muestra el amplificado detectado tanto en muestras congeladas como en PET en las comparaciones de recaída bioquímica temprana frente a sin recaída bioquímica usando el ensayo de SEC. ID Nº: 35 que se muestra en la Tabla 12.
La Figura 105 muestra el amplificado detectado tanto en muestras congeladas como en PET en las comparaciones de recaída bioquímica temprana frente a sin recaída bioquímica usando el ensayo de SEC. ID Nº: 37 que se muestra en la Tabla 12.
La Figura 106 muestra el amplificado detectado solamente en las muestras PET en las comparaciones de recaída bioquímica temprana frente a sin recaída bioquímica usando el ensayo de SEC. ID Nº: 19 que se muestra en la Tabla 12.
La Figura 107 muestra el amplificado detectado solamente en las muestras PET en las comparaciones de recaída bioquímica temprana frente a sin recaída bioquímica usando el ensayo de SEC. ID Nº: 63 que se muestra en la Tabla 12.
La Figura 108 muestra el amplificado detectado solamente en las muestras PET en las comparaciones de recaída bioquímica temprana frente a sin recaída bioquímica usando el ensayo de SEC. ID Nº: 35 que se muestra en la Tabla 12.
La Figura 109 muestra el amplificado detectado solamente en las muestras PET en las comparaciones de recaída bioquímica temprana frente a sin recaída bioquímica usando el ensayo de SEC. ID Nº: 37 que se muestra en la Tabla 12.
La Figura 110 muestra el amplificado detectado solamente en las muestras congeladas en las comparaciones de recaída bioquímica temprana frente a sin recaída bioquímica usando el ensayo de SEC. ID Nº: 19 que se muestra en la Tabla 12.
La Figura 111 muestra el amplificado detectado solamente en las muestras congeladas en las comparaciones de recaída bioquímica temprana frente a sin recaída bioquímica usando el ensayo de SEC. ID Nº: 63 que se muestra en la Tabla 12.
La Figura 112 muestra el amplificado detectado solamente en las muestras congeladas en las comparaciones de recaída bioquímica temprana frente a sin recaída bioquímica usando el ensayo de SEC. ID Nº: 35 que se muestra en la Tabla 12.
La Figura 113 muestra el amplificado detectado solamente en las muestras congeladas en las comparaciones de recaída bioquímica temprana frente a sin recaída bioquímica usando el ensayo de SEC. ID Nº: 37 que se muestra en la Tabla 12.
La Figura 114 muestra el amplificado detectado tanto en muestras congeladas como en PET en las comparaciones de Gleason alto frente a Gleason bajo usando el ensayo de SEC. ID Nº: 19 que se muestra en la Tabla 12.
La Figura 115 muestra el amplificado detectado tanto en muestras congeladas como en PET en las comparaciones de Gleason alto frente a Gleason bajo usando el ensayo de SEC. ID Nº: 63 que se muestra en la Tabla 12.
La Figura 116 muestra el amplificado detectado tanto en muestras congeladas como en PET en las comparaciones de Gleason alto frente a Gleason bajo usando el ensayo de SEC. ID Nº: 35 que se muestra en la Tabla 12.
La Figura 117 muestra el amplificado detectado tanto en muestras congeladas como en PET en las comparaciones de Gleason alto frente a Gleason bajo usando el ensayo de SEC. ID Nº: 37 que se muestra en la Tabla 12.
La Figura 118 muestra el amplificado detectado solamente en las muestras PET en las comparaciones de Gleason alto frente a Gleason bajo usando el ensayo de SEC. ID Nº: 19 que se muestra en la Tabla 12.
La Figura 119 muestra el amplificado detectado solamente en las muestras PET en las comparaciones de Gleason alto frente a Gleason bajo usando el ensayo de SEC. ID Nº: 63 que se muestra en la Tabla 12.
La Figura 120 muestra el amplificado detectado solamente en las muestras PET en las comparaciones de Gleason alto frente a Gleason bajo usando el ensayo de SEC. ID Nº: 35 que se muestra en la Tabla 12.
La Figura 121 muestra el amplificado detectado solamente en las muestras PET en las comparaciones de Gleason alto frente a Gleason bajo usando el ensayo de SEC. ID Nº: 37 que se muestra en la Tabla 12.
La Figura 122 muestra el amplificado detectado solamente en las muestras congeladas en las comparaciones de Gleason alto frente a Gleason bajo usando el ensayo de SEC. ID Nº: 19 que se muestra en la Tabla 12.
La Figura 123 muestra el amplificado detectado solamente en las muestras congeladas en las comparaciones de Gleason alto frente a Gleason bajo usando el ensayo de SEC. ID Nº: 63 que se muestra en la Tabla 12.
La Figura 124 muestra el amplificado detectado solamente en las muestras congeladas en las comparaciones de Gleason alto frente a Gleason bajo usando el ensayo de SEC. ID Nº: 35 que se muestra en la Tabla 12.
La Figura 125 muestra el amplificado detectado solamente en las muestras congeladas en las comparaciones de Gleason alto frente a Gleason bajo usando el ensayo de SEC. ID Nº: 37 que se muestra en la Tabla 12.
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<212> ADN
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ccacacaaca aatactcaaa ac 22
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<210> 968
<211> 33
<212> ADN
<213> Secuencia artificial
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<220>
<223> ADN genómico tratado químicamente (Homo sapiens)
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<400> 968
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tgggtgtttg taatttttgt tttgtgttag gtt 33
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<210> 969
<211> 22
<212> ADN
<213> Secuencia artificial
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<220>
<223> ADN genómico tratado químicamente (Homo sapiens)
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<400> 969
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gtaggggagg gaagtagatg tt 22
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<210> 970

Claims (7)

1. Un procedimiento para proporcionar un pronóstico a un sujeto con un trastorno proliferativo de las células de la próstata que comprende las siguientes etapas de:
a.
determinar el estado de metilación del gen PITX2 y/o sus regiones reguladoras en una muestra biológica obtenida de dicho sujeto; y
b.
determinar a partir del mismo el pronóstico de dicho sujeto por el que la hipermetilación es un indicador de mal pronóstico.
2. Un procedimiento según la reivindicación 1, en el que se considera al menos una variable de pronóstico más cuando se determina el pronóstico de b).
3. Un procedimiento según la reivindicación 2, en el que dicha variable de pronóstico se selecciona del grupo constituido por el nomograma, el nivel de PSA y la puntuación de Gleason.
4. Un procedimiento según la reivindicación 1 ó 3, que comprende las siguientes etapas de:
a)
aislar el ADN genómico de una muestra biológica obtenida de un sujeto;
b)
tratar el ADN genómico, o uno de sus fragmentos, con uno o más reactivos para convertir las bases de citosina sin metilar en la posición 5 en uracilo u otra base que sea detectablemente distinta de la citosina en términos de propiedades de hibridación;
c)
poner en contacto el ADN genómico tratado, o su fragmento tratado, con una enzima de amplificación y al menos dos cebadores que comprenden, en cada caso una secuencia contigua de una longitud de al menos 18 nucleótidos que es complementaria, o hibrida bajo condiciones moderadamente rigurosas o rigurosas a una secuencia seleccionada del grupo constituido por SEC. ID Nº: 962-965 y sus complementos, en el que el ADN tratado o uno de sus fragmentos se amplifica para producir una o más amplificaciones, o no se amplifica;
d)
determinar, en base a la presencia o ausencia, o a la cantidad o a una propiedad de dicha amplificación, el estado de metilación de al menos una secuencia de dinucleótidos CpG del gen PITX2 y/o sus regiones reguladoras o un promedio, o un valor que refleje un estado de metilación promedio de una pluralidad de secuencias de dinucleótidos CpG del gen PITX2 y/o sus regiones reguladoras; y
e)
determinar a partir de dicho estado de metilación el pronóstico de dicho sujeto.
5. El uso de un oligómero, que comprende una secuencia de al menos 9 nucleótidos contiguos que es complementaria, o hibrida bajo condiciones moderadamente rigurosas o rigurosas a una secuencia de ADN genómico tratado seleccionada del grupo constituido por SEC. ID Nº: 962-965, y sus secuencias complementarias para proporcionar un pronóstico de un sujeto con un trastorno proliferativo de las células de la próstata.
6. El uso de un kit para proporcionar un pronóstico de un sujeto con un trastorno proliferativo de las células de la próstata, comprendiendo dicho kit:
-
al menos un reactivo de bisulfito; y
-
al menos dos moléculas de ácido nucleico que comprenden, en cada caso una secuencia contigua de al menos 16 nucleótidos que es complementaria, o hibrida bajo condiciones moderadamente rigurosas o rigurosas a una secuencia seleccionada del grupo constituido por SEC. ID Nº: 962-965, y sus complementos.
7. El uso de una composición para proporcionar un pronóstico de un sujeto con un trastorno proliferativo de las células de la próstata, comprendiendo dicha composición lo siguiente:
a)
un ácido nucleico que comprende una secuencia con una longitud de al menos 18 bases de un segmento del ADN genómico previamente tratado químicamente según una de las secuencias tomadas del grupo constituido por SEC. ID Nº: 962-965, y sus secuencias complementarias, y
b)
un tampón que comprende al menos una de las siguientes sustancias: cloruro de magnesio, dNTP, polimerasa taq, un oligómero, en particular un oligonucleótido o un oligómero de ácido péptido nucleico (PNA), comprendiendo dicho oligómero en cada caso al menos una secuencia de bases que tiene una longitud de al menos 9 nucleótidos contiguos que es complementaria, o hibrida bajo condiciones moderadamente rigurosas o rigurosas a un ADN genómico pretratado según una de las SEC ID Nº: 962-965 y sus secuencias complementarias.
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