WO2009015799A2 - Detection of platinum resistance - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a method of classifying a patient as platinum-sensitive or platinum-resistant, to using the expression profile of a subset of genes to classify a patient as platinum-sensitive or platinum-resistant, and to a method of identifying informative genes to classify a patient as platinum-sensitive or platinum-resistant ,
- cytostatic agents that act in different ways toxic to the body's own cells and so inhibit cell growth and division.
- Important cytostatics are based on the ingredient platinum, such as the Cisplatin ® , Eloxatin ® (Oxaliplatin) or Carboplat ® (Carboplatin).
- platinum-based cytostatic agents are ovarian carcinoma, testicular, bronchial, bladder and cervical carcinomas and squamous cell carcinomas of the head and neck. Platinum-based cytostatic drugs are usually given as an infusion and often used in combination with other chemotherapeutic agents.
- Ovarian cancer or ovarian cancer, is one of the most common malignancies in women. The incidence is currently 23 per one hundred thousand. In 2000, approximately 9,671 women were diagnosed with ovarian cancer in Germany for the first time; Source: Robert Koch Institute Berlin. In the USA, about 20,000 new cases were expected in 2006, ie about 3% of all tumors in women, and about 15,300 deaths; Source: American Cancer Society: Cancer Facts and Figures 2006, Atlanta, GA: American Cancer Society 2006.
- the tumor's response to purine chemotherapy was classified using a method that determined the so-called clinical response. Depending on the size of the tumor foci following therapy, as determined by imaging techniques such as ultrasound, the response rates will become complete response, partial response, stable disease, and disease progression ("progression") divided.
- Platinum-sensitive means according to the invention in accordance with the guidelines of the German Society of Gynecology and Obstetrics, that a tumor patient or a tumor patient with such a platinum-containing substance, for example.
- a cytostatic agent such as cisplatin or carboplatin, is treatable that it within six months no relapse (recurrence) occurs after completion of therapy.
- platinum-resistant means according to the invention that a patient with a platinum-containing substance is not appropriately treatable and that a recurrence occurs within six months after completion of the chemotherapy.
- a biological sample of a patient according to the invention contains representative genetic material of the patient to be classified biological tissue, for example in the form of DNA and / or RNA, which allows the determination of a gene expression profile. Therefore, a biological sample comprises a biological cell, a tissue or tissue part, an organ or organ part, whereby the sample can be provided in liquid or solid form, also in cryopreserved form.
- Typical biological material originates from a tumor, such as an ovarian carcinoma, which can be obtained by a surgical procedure in the patient to be classified.
- Gene expression profile is understood to mean the entirety of the transcriptional activity of a multiplicity of genes of an individual, for example of the patient to be classified.
- Gene expression profiles can be determined by techniques known to those skilled in the art, for example with the aid of DNA microarrays which are equipped with a representative number of different cDNA molecules, to which the genetic material of the individual, for example with a Marker provided mRNA molecules or cDNA molecules generated therefrom, can hybridize.
- the hybridization activity indicates which genes are expressed in the individual. Furthermore, a statement about the strength of the expression is possible.
- the compilation of the hybridization activities of all investigated molecules or transcripts makes it possible to produce a gene expression profile of the patient.
- Similarity with a reference gene expression profile according to the invention means that the transcriptional activity of one or more genes from the specified subgroup corresponds more closely to the transcriptional activity of the corresponding gene or genes from one reference group than to the transcriptional activity of the corresponding gene or genes from the other reference group.
- This similarity according to the invention can be determined by means of mathematical methods known in the art. This takes place, for example, via so-called “support vector machines” (SVM).
- SVM support vector machines
- An SVM fits into a mathematical space a multidimensional hyperplane that serves as a separation plane between two different groups or classes.
- the gene expression profile determined for a patient can be represented by a mathematical vector which occupies a specific position in the mathematical space.
- the gene expression profile of the patient is either similar to the reference gene expression profile from the platinum-sensitive patients (1st class) or to the reference gene expression profile from the platinum-resistant patients (2nd class).
- HGNC HUGO Gene Nomenclature Committee
- NCBI National Center for Biotechnology Information
- the problem underlying the invention is hereby completely solved.
- the inventors have each analyzed twelve platinum-sensitive and platinum-resistant ovarian carcinoma samples and were able to detect 102 different genes or transcripts which show a different expression profile in platinum-sensitive patients than in platinum-resistant patients. From these genes, in turn, the inventors were able to identify 55 different genes which are particularly suitable for classifying a patient to be examined, for example a patient suffering from an ovarian carcinoma, as platinum-sensitive or platinum-resistant. This group of genes is also called a "gene predictor set".
- the inventors have tested the method according to the invention on 18 different cryopreserved tumor samples from patients for whom a classification into platinum-sensitive and platinum-resistant has already been carried out using classical clinical parameters, so that it was already known whether platinum resistance or platinum sensitivity existed. The result was a 100% correct prediction of the platinum resistance of the samples.
- the method according to the invention is therefore particularly reliable.
- Another object of the present invention is the use of the gene expression profile of a subset of genes for classifying a patient as platinum-sensitive or platinum-resistant, wherein the subset of genes consists of at least one gene selected from the group of genes described above.
- This measure has the advantage that the accuracy of the classification of a patient in platinum-sensitive or platinum-resistant is further increased.
- a highly reliable classification is already made possible if the gene expression profile of at least 5 genes is analyzed and compared with the reference expression profiles, but the reliability is further increased the more genes are examined from the subgroup.
- the first reference gene expression profile be obtained from those patients who do not relapse six months after completing platinum-based chemotherapy (platinum-sensitive patients), or if the second reference expression profile was obtained from those patients within six Suffer recurrence months after completion of platinum-based chemotherapy (platinum-resistant patients).
- This measure has the advantage that reference gene expression profiles are established, which are based on generally accepted guidelines, such as those issued by the German Society for Gynecology and Obstetrics e.V. to assess whether a patient is platinum-sensitive or platinum-resistant. This measure additionally ensures that a correct classification of the patient to be examined takes place.
- the number of platinum-sensitive patients substantially corresponds to the number of platinum-resistant patients. This measure ensures that meaningful and above all comparable reference gene expression profiles can be established.
- the classification of the patient to be examined is increased in its accuracy again. In contrast, for example, the reference expression profile used by Helleman et al. (Supra) is not balanced and the associated classification method is inaccurate.
- the authors examined 19 platinum-sensitive patients, but only 5 platinum-resistant patients.
- the biological sample has tumor tissue, preferably derived from an ovarian carcinoma.
- This measure has the advantage that the classification method according to the invention enables the conditions for a targeted therapy of a cancer patient, preferably a patient suffering from an ovarian carcinoma.
- early detection of platinum resistance avoids the administration of toxic platinum and the associated burden on the patient and makes a decision for alternative therapy.
- the biological sample has at least 50% tumor tissue.
- This measure has the advantage that a particularly good and reliable classification of the patient to be examined is ensured.
- gene expression activity is detected in tumor tissue in particular, which makes it possible to distinguish between platinum-sensitive patients and platinum-resistant patients.
- the inventive method is modified such that its implementation is not immediately after the removal of the biological sample has to be done. Rather, the removed biological sample can be frozen and thus preserved and carried out the implementation of the method according to the invention in a special laboratory equipped for this purpose, to which the preserved sample is überschreibt.
- cryopreserved tissue is as suitable for classification as "fresh" biological tissue taken just prior to processing.
- a "support vector machine” represents a classifier.
- An SVM subdivides a set of objects, for example genes or patients to be examined, into two classes so that the widest possible area remains free of objects around the class boundary.
- the SVM is a mathematical pattern recognition technique that is implemented in computer programs, and the basis for building an SVM is a set of training objects, each of which is known to which class it belongs, for example, a set of patients who Each object is represented by a vector in a vector space, and the task of the SVM is to fit into this space a multidimensional hyperplane that acts as the interface and the training objects divides into two classes The distance of the vectors closest to the hyperplane to the hypereb ene is maximized. This wide, empty room should later ensure that even objects that do not correspond exactly to the training objects are classified as reliably as possible.
- a class prediction can then be made on the basis of the expression profile of at least one of the 55 genes identified by the inventors, by means of which a vector, which represents the gene expression profile of a patient being examined, on one or the other side of the hyperplane is arranged, depending on to which reference gene expression profile greater similarities exist.
- This makes it possible to classify a patient in platinum-sensitive or platinum-resistant.
- the mathematical method of SVM is described, for example, in Burges CJ. C. (supra) and Perez-Diaz et al. (Supra). The content of these publications is incorporated by reference into the description.
- step (2) of the classification method according to the invention comprises the following steps:
- RNA transcripts Hybridization of the RNA transcripts to a biochip having at least those nucleic acid molecules which are hybridizable with RNA transcripts of the genes of the subgroup
- This procedure has the advantage that measures which in themselves belong to the routine of a molecular biologist can be taken, can be carried out in molecular biological laboratories without great effort and ensure a reliable determination of the gene expression profile of the biological sample. A correct classification of the patient is thus ensured.
- a preferred biochip is the "Human-6 v2 Expression BeadChip" from Illumina.
- biochip with which the expression of more than 48,000 transcripts or genes of humans can be examined.
- the chip is characterized by its high sensitivity, selectivity and measurement precision. Furthermore, only small amounts of biological material or RNA required to perform gene expression analysis. It is understood that other biochips are also suitable which have such nucleic acid molecules with which the transcripts of at least one gene, preferably of all 55 identified genes of the subgroup, are hybridisable.
- a further subject matter of the present invention relates to a method for identifying informative genes in order to be able to classify a patient as platinum-sensitive or platinum-resistant, which comprises the following steps:
- This method differs from the identification methods known in the art in that only those patients were used to obtain informative genes, which are classified as platinum-sensitive or platinum-resistant according to generally accepted guidelines.
- a corresponding classification is, for example, also by the German Society of Gynecology and Obstetrics eV in the form of a "recommendation for diagnostics and diagnostics Therapy of malignant ovarian tumors ", as of September 2006, see the website at http://www.dggg.de/leitlinien2006/pdf-2006/2-onko-gyn/2/2- 5a-ovarialkarzinom-kurz-pdf.
- the number of platinum-sensitive patients essentially corresponds to the number of platinum-resistant patients.
- the biological samples have tumor tissue, preferably derived from an ovarian carcinoma.
- the inventors have found that the identification method according to the invention can identify particularly well those informative genes which enable a distinction to be made between platinum-sensitive ovarian carcinoma patients and platinum-resistant ovarian carcinoma patients.
- the identification method according to the invention is therefore particularly suitable for the classification of tumor patients.
- the biological samples have at least 50% tumor tissue, which can be provided preferably also in cryopreserved form. This measure ensures that reliable informative genes are identifiable. Thus, such genes are suitable as "gene predictors", which are expressed differently in tumors of platinum-sensitive and platinum-resistant patients. Therefore, using only those biological samples that have at least 50% tumor tissue reliably leads to the identification of informative genes.
- the inventors have found that not only "fresh" tumor tissue is suitable for the identification of informative genes by the method of the invention, but equally cryopreserved tissue.
- the method can therefore be carried out in any molecular biological laboratory, which is not necessarily in close proximity to a clinic in which the patient to be examined, the tissue sample is removed. This can rather be frozen and preserved and sent to the examination laboratory.
- step (3) is carried out using a support vector machine (SVM).
- SVM support vector machine
- step (2) comprises the following steps:
- RNA transcripts 2.2 Transcription of the isolated RNA into complementary DNA (cDNA), 2.3 / nv / rro transcription of the cDNA to obtain RNA transcripts,
- RNA transcripts were labeled with a detectable fluorescent marker.
- the RNA transcripts were hybridized with a "Human 6 v2 Expression BeadChip" from Illumina. The result of the subsequent microarray analysis is shown in FIG.
- the predictive power of the gene predictor set was verified from 18 samples derived from cisplatin-resistant ovarian cancer patients. The result is shown in Table 2.
- FIG. 2 shows the result of a principal component analysis ("PCA") of the gene expression data with the overall data set (A) and the data of the "gene predictor set” from the 55 identified genes (B). Each point corresponds to a data set (array). Resistant samples are white, sensitive black.
- the PCA with the unfiltered data set does not allow a clear distinction between cisplatin-sensitive and resistant patients, whereas the 55 genes of the "gene predictor set” allow a clear separation of the two groups of patents; see. Partial picture (B).
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Abstract
Description
Nachweis der Platinresistenz Detection of platinum resistance
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Klassifizierung eines Patienten als platinsensitiv oder platinresistent, die Verwendung des Expressionsprofils einer Untergruppe von Genen zur Klassifizierung eines Patienten als platinsensitiv oder platinresistent sowie ein Verfahren zur Identifizierung von informativen Genen, um einen Patienten als platinsensitiv oder platinresistent klassifizieren zu können.The present invention relates to a method of classifying a patient as platinum-sensitive or platinum-resistant, to using the expression profile of a subset of genes to classify a patient as platinum-sensitive or platinum-resistant, and to a method of identifying informative genes to classify a patient as platinum-sensitive or platinum-resistant ,
Die zielgerichtete medikamentöse Behandlung von Tumorerkrankungen stellt trotz intensiver Forschungsaktivitäten nach wie vor eine der größten Herausforderungen an die moderne Arzneimittelforschung dar. So stellen die wichtigste Gruppe der therapeutisch genutzten antitumoralen Substanzen nach wie vor die so genannten Cytostatika dar, die auf unterschiedliche Art und Weise toxisch auf körpereigene Zellen wirken und so Zellwachstum und -teilung hemmen. Wichtige Cytostatika basieren auf dem Inhaltsstoff Platin, wie bspw. das Cisplatin®, Eloxatin® (Oxaliplatin) oder Carboplat® (Carboplatin).Targeted drug treatment of tumor diseases remains one of the greatest challenges facing modern drug discovery despite intensive research activities. For example, the most important group of therapeutically used antitumoral substances continues to be the so-called Cytostatic agents that act in different ways toxic to the body's own cells and so inhibit cell growth and division. Important cytostatics are based on the ingredient platinum, such as the Cisplatin ® , Eloxatin ® (Oxaliplatin) or Carboplat ® (Carboplatin).
Die Hauptanwendungsgebiete für platinbasierende Cytostatika sind das Ovarialkarzi- nom, das Hoden-, Bronchial-, Harnblasen- und Cervixkarzinom und Plattenepitelkar- zinome im Kopf-/Halsbereich. Platinbasierende Cytostatika werden in der Regel als Infusion verabreicht und häufig in Kombination mit anderen Chemotherapeutika eingesetzt.The main areas of application for platinum-based cytostatic agents are ovarian carcinoma, testicular, bronchial, bladder and cervical carcinomas and squamous cell carcinomas of the head and neck. Platinum-based cytostatic drugs are usually given as an infusion and often used in combination with other chemotherapeutic agents.
Das Ovarialkarzinom bzw. Eierstockkrebs zählt zu den häufigsten Malignomerkrankungen der Frau. Die Inzidenz beträgt derzeit 23 pro Einhunderttausend. Im Jahr 2000 wurde in Deutschland bei etwa 9.671 Frauen erstmals ein Ovarialkarzinom festgestellt; Quelle: Robert-Koch-Institut Berlin. In den USA wurden im Jahre 2006 ca. 20.000 Neuerkrankungen, das heißt ca. 3 % aller Tumorerkrankungen bei Frauen, und ca. 15.300 Todesfälle erwartet; Quelle: American Cancer Society: Cancer Facts and Figures 2006, Atlanta, GA: American Cancer Society 2006.Ovarian cancer, or ovarian cancer, is one of the most common malignancies in women. The incidence is currently 23 per one hundred thousand. In 2000, approximately 9,671 women were diagnosed with ovarian cancer in Germany for the first time; Source: Robert Koch Institute Berlin. In the USA, about 20,000 new cases were expected in 2006, ie about 3% of all tumors in women, and about 15,300 deaths; Source: American Cancer Society: Cancer Facts and Figures 2006, Atlanta, GA: American Cancer Society 2006.
Ca. 65 % der Ovarialkarzinome werden erst in den fortgeschrittenen Stadien erkannt, was zu einer schlechten Prognose führt.Approximately 65% of ovarian cancers are detected only in advanced stages, leading to a poor prognosis.
Die operative Standardbehandlung des Ovarialkarzinoms besteht in der Hysterekto- mie mit Adnexektomie sowie Omentektomie und pelvine sowie paraaortale Lymphonodektomie.The standard surgical treatment of ovarian cancer is hysterectomy with adnexectomy, omentectomy, pelvic and para-aortic lymphadenectomy.
Mit wenigen Ausnahmen erhalten alle Patientinnen eine platinhaltige Chemotherapie, z.B. mit Carboplatin und einem weiteren nicht platinbasierendem Chemotherapeutikum, wie z.B. Paclitaxel (Taxol®). Trotz dieser Behandlung kommt es bei 20 bis 30 % der Patientinnen aufgrund einer Platinresistenz zu keinerlei klinischer Remission und der Großteil der behandelten Frauen erleidet einen Rückfall.With a few exceptions, all patients receive platinum-based chemotherapy, eg with carboplatin and another non-platinum-based chemotherapy drug, such as paclitaxel (Taxol®). Despite this treatment, 20-30% of patients experience no clinical response due to platinum resistance, and the majority of women treated relapse.
Bis dato gibt es keine histopathologischen Parameter, die eine Platinresistenz anzeigen. Der einzige Test, mit dem eine solche Platinresistenz vorhergesagt werden kann, ist der ATP-Chemosensitivitätsassay. Für die Durchführung dieses Tests ist aber eine Mindestanzahl von Tumorzellen nötig, die bei kleinen Tumoren oft nicht gewonnen werden kann. Der ATP-Chemosensitivitätsassay ist sehr aufwändig in der Durchführung und in die Routinediagnostik nur schwer zu integrieren. Ferner ist dieser Assay wenig spezifisch, die Spezifität liegt bei ca. 40 %.To date, there are no histopathological parameters indicating platinum resistance. The only test that can predict such platinum resistance is the ATP chemosensitivity assay. However, a minimum number of tumor cells is necessary for the performance of this test, which often can not be obtained with small tumors. The ATP chemosensitivity assay is very complicated to carry out and difficult to integrate into routine diagnostics. Furthermore, this assay is less specific, the specificity is about 40%.
Vor diesem Hintergrund ist die Bereitstellung eines Verfahrens, mit dem eine Platinresistenz nachgewiesen werden kann, von großem Interesse. So führt nämlich die Verabreichung von platinhaltigen Chemotherapeutika zu einer Vielzahl von Nebenwirkungen, die den Körper belasten. Zu erwähnen sind hier eine dosislimitierende Nierenschädigung, die sich etwas 2 Wochen nach Therapiebeginn zeigt. Häufig kommt es zu Hörschädigungen in Bezug auf höhere Frequenzen, besonders bei Kindern. Ferner werden bei wiederholter Verabreichung periphere Neuropathien mit Parästhesien, Krämpfen und dem Verlust von motorischen Funktionen beobachtet. Vereinzelt wird auch das Auftreten von anaphylaktoiden Reaktionen festgestellt.Against this background, the provision of a method by which platinum resistance can be detected is of great interest. Indeed, the administration of platinum-based chemotherapeutics leads to a variety of side effects that burden the body. Noteworthy here are dose-limiting kidney damage, which shows up just 2 weeks after the start of therapy. Frequently, hearing loss occurs with respect to higher frequencies, especially in children. In addition, repeated neuropathies with paresthesia, convulsions and loss of motor functions are observed with repeated administration. Occasionally, the occurrence of anaphylactoid reactions is detected.
Bei einer zuverlässigen Vorhersage einer Platinresistenz könnten diese Belastungen des Organismus vermieden werden und frühzeitig bspw. platinfreie Chemotherapeutika verabreicht werden.In a reliable prediction of platinum resistance these strains of the organism could be avoided and early, for example, platinum-free chemotherapeutic agents are administered.
De Smet et al. (2006), Predicting the clinical behavior of ovarian Cancer from gene expression profiles, Int. J. Gynecol. Cancer 16 (Suppl. 1), Seiten 147-151, beschreiben, dass platinresistente und platinsensitive Patientinnen, die an einem Ovarialkar- zinom leiden, ein unterschiedliches Genexpressionsmuster aufweisen. Konkret wurden von den Autoren 500 verschiedene Gene identifiziert, die in platinresistenten Frauen anders exprimiert werden als in platinsensitiven Frauen. Die Autoren etablierten zwei Referenzgruppen, nämlich eine solche, die die Genexpression in platinresis- tenten Frauen repräsentiert, und eine Referenzgruppe, die die Genexpression in platinsensitiven Frauen repräsentiert. Es wird die Möglichkeit in Erwägung gezogen, Patientinnen aufgrund von Ähnlichkeiten zu der einen oder der anderen Referenzgruppe vor Beginn einer Chemotherapie als platinresistent bzw. platinsensitiv zu klassifizieren. Nachteilig bei dem von De Smet et al. vorgeschlagenen Ansatz ist, dass die Vorhersagesicherheit einer Platinresistenz sehr niedrig ist. Die Autoren sind nämlich bei der Zusammenstellung der Referenzgruppen ungenau vorgegangen. So wurden bspw. bei der Evaluierung der Referenzgruppen zwei Tumorproben herangezogen, die aus Patientinnen gewonnen wurden, welche anstelle einer Kombination aus einem platinhaltigen Cytostatikum und Paclitaxel mit dem Alkylanz Cyclophos- phamid und einem platinhaltigen Cytostatikum behandelt wurden. Die Gruppe der Tumorproben, die zur Evaluierung der Referenzgruppe der platinresistenten Frauen verwendet wurden, enthielten zwei Proben, die noch während der Chemotherapie entnommen wurden. Dadurch war jedoch nicht genau absehbar, ob diese beiden Patientinnen nicht doch noch zumindest teilweise sensitiv gegenüber einer platinhaltigen Chemotherapie waren. Hinzu kommt, dass die Autoren lediglich 500 diffe- renziell exprimierte Gene bereitstellen, wobei diese nach eigenen Angaben falsch positive Gene enthalten können und falsch negative Gene in dieser Liste fehlen. Die Liste stellt somit kein echtes "Predictor-Set" dar, d.h. eine kleinere Anzahl von Genen, die eine zuverlässige Vorhersage ermöglicht. Diese Nachteile führen zu einer Klassifizierungsgenauigkeit von lediglich 76,92 %.De Smet et al. (2006), Predicting the clinical behavior of ovarian cancer from gene expression profiles, Int. J. Gynecol. Cancer 16 (Suppl. 1), pages 147-151, describes that platinum-resistant and platinum-sensitive patients suffering from an ovarian carcinoma have a different gene expression pattern. Specifically, the authors identified 500 different genes that are platinum-resistant Women are expressed differently than in platinum-sensitive women. The authors established two reference groups, one representing gene expression in platinum-resistant women, and one reference group representing gene expression in platinum-sensitive women. The possibility of classifying patients as platinum-sensitive or platinum-sensitive prior to the initiation of chemotherapy because of similarities to one or the other reference group is considered. A disadvantage of the De Smet et al. proposed approach is that the predictive certainty of platinum resistance is very low. The authors have been inaccurate in compiling the reference groups. For example, in the evaluation of the reference groups, two tumor samples were used which were obtained from patients who were treated with the alkylanthene cyclophosphamide and a platinum-containing cytostatic instead of a combination of a platinum-containing cytostatic and paclitaxel. The group of tumor samples used to evaluate the reference group of platinum-resistant women contained two samples taken during chemotherapy. However, it was not possible to predict exactly whether these two patients were at least partially sensitive to platinum-based chemotherapy. In addition, the authors provide only 500 differentially expressed genes, which they claim to contain false positive genes and false negative genes are missing in this list. Thus, the list is not a true "predictor set," ie, a smaller number of genes that allow reliable prediction. These disadvantages lead to a classification accuracy of only 76.92%.
Helleman et ah, (2006), Molecular profiling of platinum resistant ovarian Cancer, Int. J. Cancer 118, Seiten 193-1971, beschreiben ein Verfahren zur Klassifizierung von Patientinnen, die an einem Ovarialkarzinom leiden, in eine platinresistente und eine platinsensitive Gruppe. Diese Klassifizierung soll anhand der unterschiedlichen Expression eines "predictor sets" bestehend aus neun identifizierten Genen erfolgen. Die Autoren haben unterschiedliche Referenzgruppen etabliert, wobei eine Patientin aufgrund ihres Expressionsprofiles der neun identifizierten Gene in die eine oder andere dieser Referenzgruppen klassifiziert und damit als platinsensitiv oder platinre- sistent eingestuft wird. Die Autoren haben jedoch die Referenzgruppen ungenau und entgegen anerkannter Leitlinien, bspw. der Deutschen Gesellschaft für Gynäkologie und Geburtshilfe e.V., zusammengestellt. Bei der Etablierung der Referenzgruppen wurde die Antwort der Tumoren auf eine purinhaltige Chemotherapie anhand einer Methode klassifiziert, die die so genannte klinische Antwort bestimmt. Je nach Größe der Tumorherde nach der Therapie, bestimmt durch bildgebende Verfahren wie Ultraschall, werden die Antwortraten in vollständige Sensitivität ("complete response"), teilweise Sensitivität ("partial response"), stabile Krankheit ("stable disease") und Fortschreiten der Krankheit ("progression") eingeteilt. In der Referenzgruppe der platinresistenten Frauen ("non-responder") fassen die Autoren schließlich 13 Patientinnen mit Krankheitsfortschritt ("progression") und eine Patientin, die drei Monate nach der operativen Entfernung einen Rückfall erlitt, zusammen. Die restlichen Patientinnen sind platinsensitiv ("responder"; n=82), obwohl sie unterschiedlich auf die Platintherapie ansprechen. Die Autoren schreiben selbst, dass unter den Tumoren, die aus Patientinnen mit einer teilweisen Sensitivität ("partial response") gewonnen wurden, eine resistente Subpopulation vorhanden sein könnte. Bei Patientinnen ohne Krankheitsfortschritt ("no progression") werden unterschiedliche Zeitintervalle gemessen. Mit anderen Worten, die Etablierung der Referenzgruppen wurde von den Autoren nicht stringent vorgenommen und allgemein anerkannte Leitlinien zur Klassifizierung von Platinresistenz und Platinsensitivität wurden nicht beachtet. Die Sensitivität des aus Helleman et al. bekannten Verfahrens beträgt deshalb lediglich 89 % und die Spezifität beträgt lediglich 59 %.Helleman et al., (2006), Molecular profiling of platinum resistant ovarian cancer, Int. J. Cancer 118, pages 193-1971, describe a method of classifying patients suffering from ovarian carcinoma into a platinum-resistant and a platinum-sensitive group. This classification should be based on the different expression of a predictor set consisting of nine identified genes. The authors have established different reference groups, with one patient classified into one or the other of these reference groups on the basis of her expression profile of the nine identified genes and thus classified as platinum-sensitive or platinum-sensitive. sistent. However, the authors have put together the reference groups inaccurate and contrary to accepted guidelines, eg the German Society for Gynecology and Obstetrics. In establishing the reference groups, the tumor's response to purine chemotherapy was classified using a method that determined the so-called clinical response. Depending on the size of the tumor foci following therapy, as determined by imaging techniques such as ultrasound, the response rates will become complete response, partial response, stable disease, and disease progression ("progression") divided. In the reference group of platinum-resistant women ("non-responders"), the authors finally summarized 13 patients with progression and one patient who relapsed three months after surgical removal. The remaining patients are platinum-sensitive ("responder", n = 82), although they respond differently to platinum therapy. The authors themselves write that a resistant subpopulation could be present among the tumors that were obtained from patients with a partial response. In patients without disease progression ("no progression") different time intervals are measured. In other words, the establishment of the reference groups was not rigorously pursued by the authors and generally accepted guidelines for the classification of platinum resistance and platinum sensitivity were ignored. The sensitivity of Helleman et al. Therefore, known method is only 89% and the specificity is only 59%.
Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Klassifizierung eines Patienten als platinsensitiv oder platinresistent bereitzustellen, das die Nachteile aus dem Stand der Technik weitgehend vermeidet. Insbesondere soll ein solches Klassifizierungsverfahren bereitgestellt werden, das eine hohe Genauigkeit aufweist. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gelöst, das folgende Schritte aufweist:Against this background, it is an object of the present invention to provide a method for classifying a patient as platinum-sensitive or platinum-resistant, which largely avoids the disadvantages of the prior art. In particular, such a classification method should be provided which has a high accuracy. This object is achieved by a method comprising the following steps:
1. Bereitstellung einer biologischen Probe eines Patienten,1. Providing a biological sample of a patient,
2. Ermittlung des Genexpressionsprofils einer Untergruppe von Genen aus der biologischen Probe,2. determination of the gene expression profile of a subset of genes from the biological sample,
3. Vergleich des in Schritt (2) ermittelten Genexpressionsprofils a) mit einem ersten Referenzgenexpressionsprofil der Untergruppe von Genen, wobei das erste Referenzgenexpressionsprofil aus platinsensitiven Patienten gewonnen wurde, und b) mit einem zweiten Referenzgenexpressionsprofil der Untergruppe von Genen, wobei das zweite Referenzgenexpressionsprofil aus platinsresis- tenten Patienten gewonnen wurde,3. Comparison of the gene expression profile a) determined in step (2) with a first reference gene expression profile of the subgroup of genes, wherein the first reference gene expression profile was obtained from platinum-sensitive patients, and b) with a second reference gene expression profile of the subgroup of genes, wherein the second reference gene expression profile is platinum resis - tenten patients was won,
4. Klassifizierung des Patienten a) als platinsensitiv, wenn das Genexpressionsprofil des Patienten größere Ähnlichkeiten mit dem ersten Referenzgenexpressionsprofil aufweist, oder b) als platinresistent, wenn das Genexpressionsprofil des Patienten größere Ähnlichkeiten mit dem zweiten Referenzgenexpressionsprofil aufweist, wobei die Untergruppe von Genen aus zumindest einem Gen besteht, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: PPADPClA (NM_001030059.1), EGFR (NM_005228.3), NKD2 (NM_033120.2), GPM6B (NM_001001994.1), AMMECRl (NM_001025580.1), LTB4R (NM_181657.1), BX112399; TUSCl (NM_001004125.1), MUC15 (NM_145650.2), HMFN0839 (NM_032717.3), SCAPl (NM_003726.2), XM_498568, CARD4 (NM_006092.1), FTCD (NM_206965.1), XM_371586, LOC400464 (NM_001013670.1), COMP (NM_000095.2), LOC440686 (NM_001025303.1), COL5A1 (NM_000093.2), HIST1H2BD (NM_138720.1), F2R (NM_001992.2), KIAA1875 (NM_032529.1), HLA-DMB (NM_002118.3), FOXPl (AK025793), APOCl (NM_001645.3), WBSCR27 (NM_152559.2), CATSPERl (NM_053054.2), JOSD2 (NM_138334.1), BCAR3 (BX106566), BGN (NM_001711.3), HOXB7 (NM_004502.2), FXYD3 (NM_005971.2), NIPAl (NM_144599.3), GSR (NM_000637.2), CSTl (NM_001898.2), LAT2 (NM_022040.2), HLA-DQBl (NM_002123.2), LSAMP (NM_002338.2), LOC652670 (XM_942247.1), LOC642412 (XM_925931.1), NEK8 (NM_178170.2), CD40 (NM_001250.3), SAMDlI (NM_152486.2), MSC (NM_005098.2), CR607098, PLCXDl (NM_018390.1), RASLIlA (NM_206827.1), COL3A1 (NM_000090.2), FLJ13391 (NM_032181.1), COLlAl (NM_000088.2), ZNF539 (NM_203282.1), REMl (NM_014012.4), EDG3 (NM_005226.2), CSPG2 (NM_004385.2), TYRPl (NM_000550.1).4. Classification of the patient a) as platinum-sensitive when the gene expression profile of the patient is more similar to the first reference gene expression profile, or b) as platinum-resistant when the gene expression profile of the patient is more similar to the second reference gene expression profile, the subset of genes from at least one Gene selected from the group consisting of: PPADPClA (NM_001030059.1), EGFR (NM_005228.3), NKD2 (NM_033120.2), GPM6B (NM_001001994.1), AMMECR1 (NM_001025580.1), LTB4R (NM_181657 .1), BX112399; TUSC1 (NM_001004125.1), MUC15 (NM_145650.2), HMFN0839 (NM_032717.3), SCAP1 (NM_003726.2), XM_498568, CARD4 (NM_006092.1), FTCD (NM_206965.1), XM_371586, LOC400464 (NM_001013670. 1), COMP (NM_000095.2), LOC440686 (NM_001025303.1), COL5A1 (NM_000093.2), HIST1H2BD (NM_138720.1), F2R (NM_001992.2), KIAA1875 (NM_032529.1), HLA-DMB (NM_002118 .3), FOXPl (AK025793), APOCl (NM_001645.3), WBSCR27 (NM_152559.2), CATSPER1 (NM_053054.2), JOSD2 (NM_138334.1), BCAR3 (BX106566), BGN (NM_001711.3), HOXB7 (NM_004502.2), FXYD3 (NM_005971.2), NIPAI (NM_144599.3), GSR (NM_000637.2), CSTI (NM_001898.2), LAT2 (NM_022040.2), HLA-DQBl (NM_002123.2), LSAMP (NM_002338.2), LOC652670 (XM_942247.1), LOC642412 (XM_925931.1), NEK8 (NM_178170.2), CD40 (NM_001250.3), SAMDII (NM_152486.2), MSC ( NM_005098.2), CR607098, PLCXD1 (NM_018390.1), RASELLA (NM_206827.1), COL3A1 (NM_000090.2), FLJ13391 (NM_032181.1), COLI Al (NM_000088.2), ZNF539 (NM_203282.1), REMl (NM_014012.4), EDG3 (NM_005226.2), CSPG2 (NM_004385.2), TYRPl (NM_000550.1).
"Platinsensitiv" bedeutet erfindungsgemäß in Übereinstimmung mit den Leitlinien der Deutschen Gesellschaft für Gynäkologie und Geburtshilfe e.V., dass ein Tumorpatient bzw. eine Tumorpatientin derart mit einer platinhaltigen Substanz, bspw. einem Cytostatikum wie Cisplatin oder Carboplatin, therapierbar ist, dass es innerhalb von sechs Monaten nach Abschluss der Therapie zu keinem Rückfall (Rezidiv) kommt. "Platinresistent" hingegen bedeutet erfindungsgemäß, dass eine Patientin mit einer platinhaltigen Substanz nicht entsprechend therapierbar ist und es innerhalb von sechs Monaten nach Abschluss der Chemotherapie zu einem Rezidiv kommt."Platinum-sensitive" means according to the invention in accordance with the guidelines of the German Society of Gynecology and Obstetrics, that a tumor patient or a tumor patient with such a platinum-containing substance, for example. A cytostatic agent such as cisplatin or carboplatin, is treatable that it within six months no relapse (recurrence) occurs after completion of therapy. By contrast, "platinum-resistant" means according to the invention that a patient with a platinum-containing substance is not appropriately treatable and that a recurrence occurs within six months after completion of the chemotherapy.
Eine biologische Probe eines Patienten enthält erfindungsgemäß repräsentatives genetisches Material des zu klassifizierenden Patienten biologisches Gewebe, bspw. in Form von DNA und/oder RNA, das die Ermittlung eines Genexpressionsprofils erlaubt. Eine biologische Probe umfasst deshalb eine biologische Zelle, ein Gewebe oder Gewebeteil, ein Organ oder Organteil, wobei die Probe in flüssiger oder fester Form, auch in kryokonservierter Form, bereitgestellt werden kann. Typisches biologisches Material entstammt einem Tumor, wie einem Ovarialkarzinom, das mittels eines chirurgischen Eingriffs in die zu klassifizierende Patientin gewonnen werden kann.A biological sample of a patient according to the invention contains representative genetic material of the patient to be classified biological tissue, for example in the form of DNA and / or RNA, which allows the determination of a gene expression profile. Therefore, a biological sample comprises a biological cell, a tissue or tissue part, an organ or organ part, whereby the sample can be provided in liquid or solid form, also in cryopreserved form. Typical biological material originates from a tumor, such as an ovarian carcinoma, which can be obtained by a surgical procedure in the patient to be classified.
Unter Genexpressionsprofil wird erfindungsgemäß die Gesamtheit der Transkriptionsaktivität einer Vielzahl von Genen eines Individuums, bspw. des zu klassifizierenden Patienten, verstanden. Genexpressionsprofile lassen sich mittels dem Fachmann bekannter Techniken ermitteln, bspw. unter Zuhilfenahme von DNA- Mikroarrays, die mit einer repräsentativen Anzahl unterschiedlicher cDNA-Moleküle bestückt sind, an die das genetisches Material des Individuums, bspw. mit einem Marker versehene mRNA-Moleküle bzw. daraus generierte cDNA-Moleküle, hybridisieren können. Die Hybridisierungsaktivität zeigt an, welche Gene in dem Individuum exprimiert werden. Ferner ist eine Aussage über die Stärke der Expression möglich. Die Zusammenstellung der Hybridisierungsakti vi täten sämtlicher untersuchter Moleküle bzw. Transkripte ermöglicht die Erstellung eines Genexpressionsprofil des Patienten.Gene expression profile according to the invention is understood to mean the entirety of the transcriptional activity of a multiplicity of genes of an individual, for example of the patient to be classified. Gene expression profiles can be determined by techniques known to those skilled in the art, for example with the aid of DNA microarrays which are equipped with a representative number of different cDNA molecules, to which the genetic material of the individual, for example with a Marker provided mRNA molecules or cDNA molecules generated therefrom, can hybridize. The hybridization activity indicates which genes are expressed in the individual. Furthermore, a statement about the strength of the expression is possible. The compilation of the hybridization activities of all investigated molecules or transcripts makes it possible to produce a gene expression profile of the patient.
"Ähnlichkeit" mit einem Referenzgenexpressionsprofil bedeutet erfindungsgemäß, dass die Transkriptionsaktivität eines oder mehrerer Gene aus der angegebenen Untergruppe stärker der Transkriptionsaktivität des entsprechenden Gens oder der entsprechenden Gene aus der einen Referenzgruppe entspricht als der Transkriptionsaktivität des entsprechenden Gens oder der entsprechenden Gene aus der anderen Referenzgruppe. Diese erfindungsgemäße Ähnlichkeit lässt sich mittels Stand der Technik bekannter mathematischer Verfahren bestimmen. Dies erfolgt bspw. über so genannte "support vector machines" (SVM). Eine SVM passt in einen mathematischen Raum eine mehrdimensionale Hyperebene ein, die als Trennebene zwischen zwei verschiedenen Gruppen oder Klassen dient. Das für einen Patienten ermittelte Genexpressionsprofil kann dabei durch einen mathematischen Vektor repräsentiert werden, der in dem mathematischen Raum eine bestimmte Position einnimmt. Je nach der Lage des Vektors in dem mehrdimensionalen Raum bezogen auf die Hyperebene der SVM, das heißt, je nach dem, ob der einem Patienten zuzurechnende Vektor auf der einen oder anderen Seite der Hyperebene liegt, ist das Genexpressionsprofil des Patienten entweder ähnlich zu dem Referenzgenexpressionsprofil aus den platinsensitiven Patienten (1. Klasse) oder zu dem Referenzgenexpressionsprofil aus den platinresistenten Patienten (2. Klasse). Eine Übersicht über die Verwendung von SVM findet sich bspw. in Burges C.J.C. (1998), A tutorial on support vector machines for pattern recognition, Data Mining and Knowledge Discovery 2 (2): Seiten 121-167, und in Perez-Diez et al. (2005), Microarrays for cancer Diagnosis and Classification, Microarray Technology and Cancer Gene Profiling, Seiten 1-12. Der Inhalt der vorstehend genannten Publikationen ist durch Inbezugnahme Bestandteil der vorliegenden Beschreibung. Die Gene, die Bestandteil der Untergruppe sind, werden erfindungsgemäß durch das internationale Gensymbol des HUGO Gene Nomenclatur Committee (HGNC), sofern bekannt, und der Zugriffsnummer ("accession number") der GenBank identifiziert. Der Zugriff auf die GenBank ist bspw. über den Internetauftritt des "National Center for Biotechnology Information (NCBI)" unter http://www.ncbi.nlm.nih.gov/ möglich."Similarity" with a reference gene expression profile according to the invention means that the transcriptional activity of one or more genes from the specified subgroup corresponds more closely to the transcriptional activity of the corresponding gene or genes from one reference group than to the transcriptional activity of the corresponding gene or genes from the other reference group. This similarity according to the invention can be determined by means of mathematical methods known in the art. This takes place, for example, via so-called "support vector machines" (SVM). An SVM fits into a mathematical space a multidimensional hyperplane that serves as a separation plane between two different groups or classes. The gene expression profile determined for a patient can be represented by a mathematical vector which occupies a specific position in the mathematical space. Depending on the location of the vector in the multidimensional space with respect to the hyperplane of SVM, that is, depending on whether the vector attributable to a patient is on either side of the hyperplane, the gene expression profile of the patient is either similar to the reference gene expression profile from the platinum-sensitive patients (1st class) or to the reference gene expression profile from the platinum-resistant patients (2nd class). An overview of the use of SVM can be found, for example, in Burges CJC (1998), A tutorial on support vector machines for pattern recognition, Data Mining and Knowledge Discovery 2 (2): pages 121-167, and in Perez-Diez et al , (2005), Microarray for Cancer Diagnosis and Classification, Microarray Technology and Cancer Gene Profiling, pages 1-12. The content of the above publications is incorporated herein by reference. The genes which form part of the subgroup are identified according to the invention by the international gene symbol of the HUGO Gene Nomenclature Committee (HGNC), if known, and the accession number of the GenBank. Access to the GenBank is, for example, via the website of the National Center for Biotechnology Information (NCBI) at http://www.ncbi.nlm.nih.gov/ possible.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird hiermit vollkommen gelöst. Die Erfinder haben jeweils zwölf platinsensitive und platinresistente Ovarialkarzi- nomproben analysiert und konnten dabei 102 verschiedene Gene bzw. Transkripte ermitteln, die in platinsensitiven Patienten ein anderes Expressionsprofil zeigen als in platinresistenten Patientinnen. Aus diesen Genen wiederum konnten die Erfinder 55 verschiedene Gene ermitteln, die sich für eine Klassifizierung eines zu untersuchenden Patienten, bspw. einer Patientin, die an einem Ovarialkarzinom erkrankt ist, als platinsensitiv oder platinresistent besonders eignen. Diese Gruppe von Genen wird auch als "gene predictor set" bezeichnet. Die Erfinder haben das erfindungsgemäße Verfahren an 18 verschiedenen kryokonservierten Tumorproben aus Patientinnen überprüft, für die im Vorfeld bereits über klassische klinischen Parameter eine Klassifizierung in platinsensitiv und platinresistent vorgenommen wurde, so dass bereits bekannt war, ob eine Platinresistenz oder eine Platinsensitivität vorliegt. Dabei ergab sich eine 100 % richtige Vorhersage der Platinresistenz der Proben. Das erfindungsgemäße Verfahren ist deshalb besonders zuverlässig.The problem underlying the invention is hereby completely solved. The inventors have each analyzed twelve platinum-sensitive and platinum-resistant ovarian carcinoma samples and were able to detect 102 different genes or transcripts which show a different expression profile in platinum-sensitive patients than in platinum-resistant patients. From these genes, in turn, the inventors were able to identify 55 different genes which are particularly suitable for classifying a patient to be examined, for example a patient suffering from an ovarian carcinoma, as platinum-sensitive or platinum-resistant. This group of genes is also called a "gene predictor set". The inventors have tested the method according to the invention on 18 different cryopreserved tumor samples from patients for whom a classification into platinum-sensitive and platinum-resistant has already been carried out using classical clinical parameters, so that it was already known whether platinum resistance or platinum sensitivity existed. The result was a 100% correct prediction of the platinum resistance of the samples. The method according to the invention is therefore particularly reliable.
Vor diesem Hintergrund ist ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung die Verwendung des Genexpressionsprofils einer Untergruppe von Genen zur Klassifizierung eines Patienten als platinsensitiv oder platinresistent, wobei die Untergruppe von Genen aus zumindest einem Gen besteht, das aus der oben beschriebenen Gruppe von Genen ausgewählt ist.Against this background, another object of the present invention is the use of the gene expression profile of a subset of genes for classifying a patient as platinum-sensitive or platinum-resistant, wherein the subset of genes consists of at least one gene selected from the group of genes described above.
Dabei ist es bei dem erfindungsgemäßen Klassifizierungsverfahren und der erfindungsgemäßen Verwendung bevorzugt, wenn die Untergruppe von Genen aus zumindest 5, vorzugsweise aus zumindest 10, weiter bevorzugt aus zumindest 20, mehr bevorzugt aus zumindest 30, mehr bevorzugt aus zumindest 40, mehr bevorzugt aus zumindest 50 und höchst bevorzugt aus allen 55 Genen besteht, die aus der vorstehend identifizierten Gruppe ausgewählt sind.It is preferred in the classification method according to the invention and the use according to the invention, if the subgroup of genes from at least 5, preferably from at least 10, more preferably from at least 20, more preferably at least 30, more preferably at least 40, more preferably at least 50 and most preferably all 55 genes selected from the group identified above.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass die Genauigkeit der Klassifizierung eines Patienten in platinsensitiv oder platinresistent nochmals erhöht wird. So wird bereits eine höchst zuverlässige Klassifizierung ermöglicht, wenn das Genexpressionsprofil von zumindest 5 Genen analysiert und mit den Referenzexpressionsprofilen verglichen wird, wobei jedoch die Zuverlässigkeit weiter erhöht wird, je mehr Gene aus der Untergruppe untersucht werden.This measure has the advantage that the accuracy of the classification of a patient in platinum-sensitive or platinum-resistant is further increased. Thus, a highly reliable classification is already made possible if the gene expression profile of at least 5 genes is analyzed and compared with the reference expression profiles, but the reliability is further increased the more genes are examined from the subgroup.
Bei dem erfindungsgemäßen Klassifizierungsverfahren ist es bevorzugt, wenn das erste Referenzgenexpressionsprofil aus solchen Patienten gewonnen wurde, die sechs Monate nach Abschluss einer platinbasierenden Chemotherapie kein Rezidiv erleiden (platinsensitive Patienten), bzw. wenn das zweite Referenzexpressionsprofil aus solchen Patienten gewonnen wurde, die innerhalb von sechs Monaten nach Abschluss einer platinbasierenden Chemotherapie ein Rezidiv erleiden (platinresistente Patienten).In the classification method of the present invention, it is preferred that the first reference gene expression profile be obtained from those patients who do not relapse six months after completing platinum-based chemotherapy (platinum-sensitive patients), or if the second reference expression profile was obtained from those patients within six Suffer recurrence months after completion of platinum-based chemotherapy (platinum-resistant patients).
Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass Referenzgenexpressionsprofile etabliert werden, die sich an allgemein anerkannten Leitlinien orientieren, wie diese bspw. von der Deutschen Gesellschaft für Gynäkologie und Geburtshilfe e.V. zur Beurteilung, ob eine Patientin platinsensitiv oder platinresistent ist, herausgegeben werden. Durch diese Maßnahme wird zusätzlich sichergestellt, dass eine korrekte Klassifizierung des zu untersuchenden Patienten erfolgt.This measure has the advantage that reference gene expression profiles are established, which are based on generally accepted guidelines, such as those issued by the German Society for Gynecology and Obstetrics e.V. to assess whether a patient is platinum-sensitive or platinum-resistant. This measure additionally ensures that a correct classification of the patient to be examined takes place.
Dabei ist es bei dem erfindungsgemäßen Klassifizierungsverfahren bevorzugt, wenn die Anzahl der platinsensitiven Patienten im Wesentlichen der Anzahl der platinre- sistenten Patienten entspricht. Durch diese Maßnahme wird sichergestellt, dass aussagekräftige und vor allem vergleichbare Referenzgenexpressionsprofile etabliert werden können. Die Klassifizierung des zu untersuchenden Patienten wird in ihrer Genauigkeit damit nochmals erhöht. Im Gegensatz hierzu ist bspw. das von Helleman et ah (a.a.O.) verwendete Referenzexpressionsprofil nicht ausgewogen und die damit verbundene Klassifizierungsmethode ungenau. Die dortigen Autoren haben 19 platinsensitive Patientinnen untersucht, jedoch lediglich 5 platinresistente Patientinnen.It is preferred in the classification method according to the invention if the number of platinum-sensitive patients substantially corresponds to the number of platinum-resistant patients. This measure ensures that meaningful and above all comparable reference gene expression profiles can be established. The classification of the patient to be examined is increased in its accuracy again. In contrast, for example, the reference expression profile used by Helleman et al. (Supra) is not balanced and the associated classification method is inaccurate. The authors examined 19 platinum-sensitive patients, but only 5 platinum-resistant patients.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es bevorzugt, wenn die biologische Probe Tumorgewebe, vorzugsweise aus einem Ovarialkarzinom stammend, aufweist.In the method according to the invention, it is preferred if the biological sample has tumor tissue, preferably derived from an ovarian carcinoma.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass das erfindungsgemäße Klassifizierungsverfahren die Voraussetzungen für eine zielgerichtete Therapie eines Krebspatienten, vorzugsweise einer an einem Ovarialkarzinom erkrankten Patientin ermöglicht. Bei frühzeitiger Ermittlung einer Platinresistenz kann somit die Verabreichung von toxischem Platin und die damit verbundene Belastung der Patientin vermieden und eine Entscheidung für einer alternative Therapie getroffen werden.This measure has the advantage that the classification method according to the invention enables the conditions for a targeted therapy of a cancer patient, preferably a patient suffering from an ovarian carcinoma. Thus, early detection of platinum resistance avoids the administration of toxic platinum and the associated burden on the patient and makes a decision for alternative therapy.
Dabei ist es bei dem erfindungsgemäßen Klassifizierungsverfahren bevorzugt, wenn die biologische Probe zumindest 50 % Tumorgewebe aufweist.It is preferred in the classification method according to the invention, when the biological sample has at least 50% tumor tissue.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass eine besonders gute und zuverlässige Klassifizierung des zu untersuchenden Patienten sichergestellt wird. So wird gerade im Tumorgewebe eine Genexpressionsaktivität festgestellt, die eine Unterscheidung von platinsensitiven Patienten und platinresistenten Patienten ermöglicht.This measure has the advantage that a particularly good and reliable classification of the patient to be examined is ensured. Thus, gene expression activity is detected in tumor tissue in particular, which makes it possible to distinguish between platinum-sensitive patients and platinum-resistant patients.
Dabei ist es bei dem erfindungsgemäßen Klassifizierungsverfahren bevorzugt, wenn das Tumorgewebe in kryokonservierter Form bereitgestellt wird.It is preferred in the classification method according to the invention, when the tumor tissue is provided in cryopreserved form.
Mit dieser Maßnahme wird das erfindungsgemäße Verfahren derart modifiziert, dass dessen Durchführung nicht unmittelbar nach der Entnahme der biologischen Probe zu erfolgen hat. Vielmehr kann die entnommene biologische Probe tiefgefroren und damit konserviert werden und die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einem hierfür ausgestatteten Speziallabor erfolgen, zu dem die konservierte Probe überfuhrt wird. Die Erfinder konnten feststellen, dass kryokonserviertes Gewebe für eine Klassifizierung genauso geeignet ist, wie unmittelbar vor der Durchführung entnommenes „frisches" biologisches Gewebe.With this measure, the inventive method is modified such that its implementation is not immediately after the removal of the biological sample has to be done. Rather, the removed biological sample can be frozen and thus preserved and carried out the implementation of the method according to the invention in a special laboratory equipped for this purpose, to which the preserved sample is überfuhrt. The inventors have found that cryopreserved tissue is as suitable for classification as "fresh" biological tissue taken just prior to processing.
Bei dem erfindungsgemäßen Klassifizierungsverfahren ist es bevorzugt, wenn Schritt (3) und (4) unter Verwendung einer "support vector machine" (SVM) erfolgt.In the classification method according to the invention, it is preferred if steps (3) and (4) are carried out using a support vector machine (SVM).
Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass der Vergleich des ermittelten Genexpressionsprofils der biologischen Probe mit den Referenzgenexpressionsprofilen und die Klassifizierung des Patienten mittels eines etablierten und genauen mathematischen Verfahrens erfolgt. Dabei stellt eine „support vector machine" (SVM) ein Klassifikator dar. Eine SVM unterteilt eine Menge von Objekten, bspw. zu untersuchende Gene oder Patienten, so in zwei Klassen, dass um die Klassengrenze herum ein möglichst breiter Bereich frei von Objekten bleibt. Bei den SVM handelt es sich um ein mathematisches Verfahren der Mustererkennung, das in Computerprogrammen umgesetzt wird. Ausgangsbasis für den Bau einer SVM ist eine Menge von Trainingsobjekten, für die jeweils bekannt ist, welcher Klasse sie zugehören, bspw. eine Menge von Patientinnen, die an einem Ovarialkarzinom leiden, und für die bekannt ist, ob diese platinresistent oder platinsensitiv sind. Jedes Objekt wird durch einen Vektor in einem Vektorraum repräsentiert. Aufgabe der SVM ist es, in diesen Raum eine mehrdimensionale Hyperebene einzupassen, die als Trennfläche fungiert und die Trainingsobjekte in zwei Klassen teilt. Der Abstand derjenigen Vektoren, die der Hyperebene am nächsten liegen, zur Hyperebene wird dabei maximiert. Dieser breite, leere Raum soll später dafür sorgen, dass auch Objekte, die nicht genau den Trainingsobjekten entsprechen, möglichst zuverlässig klassifiziert werden. Mittels der SVM lässt sich dann anhand des Expressionsprofils von zumindest einem der von den Erfindern identifizierten 55 Genen eine Klassenvorhersage ("class prediction") vornehmen, durch die ein Vektor, der das Genexpressionsprofil eines untersuchten Patienten darstellt, auf der einen oder anderen Seite der Hyperebene angeordnet wird, je nach dem, zu welchem Referenzgenexpressionsprofil größere Ähnlichkeiten vorhanden sind. Dadurch wird die Klassifizierung eines Patienten in platinsensitiv oder platinre- sistent ermöglicht. Das mathematische Verfahren der SVM wird bspw. beschrieben in Burges CJ. C. (a.a.O.) und Perez-Diaz et al. (a.a.O.). Der Inhalt dieser Publikationen ist durch Inbezugnahme Bestandteil der Beschreibung.This measure has the advantage that the comparison of the determined gene expression profile of the biological sample with the reference gene expression profiles and the classification of the patient by means of an established and accurate mathematical method. A "support vector machine" (SVM) represents a classifier. An SVM subdivides a set of objects, for example genes or patients to be examined, into two classes so that the widest possible area remains free of objects around the class boundary. The SVM is a mathematical pattern recognition technique that is implemented in computer programs, and the basis for building an SVM is a set of training objects, each of which is known to which class it belongs, for example, a set of patients who Each object is represented by a vector in a vector space, and the task of the SVM is to fit into this space a multidimensional hyperplane that acts as the interface and the training objects divides into two classes The distance of the vectors closest to the hyperplane to the hypereb ene is maximized. This wide, empty room should later ensure that even objects that do not correspond exactly to the training objects are classified as reliably as possible. Using the SVM, a class prediction can then be made on the basis of the expression profile of at least one of the 55 genes identified by the inventors, by means of which a vector, which represents the gene expression profile of a patient being examined, on one or the other side of the hyperplane is arranged, depending on to which reference gene expression profile greater similarities exist. This makes it possible to classify a patient in platinum-sensitive or platinum-resistant. The mathematical method of SVM is described, for example, in Burges CJ. C. (supra) and Perez-Diaz et al. (Supra). The content of these publications is incorporated by reference into the description.
Dabei ist es bevorzugt, wenn Schritt (2) des erfindungsgemäßen Klassifizierungsverfahrens folgende Schritte umfasst:It is preferred if step (2) of the classification method according to the invention comprises the following steps:
2.1 Isolierung der Gesamt-RNA,2.1 isolation of total RNA,
2.2 Umschreibung der RNA in komplementäre DNA (cDNA),2.2 Transcription of RNA into Complementary DNA (cDNA),
2.3 /M-vitro-Transkription der cDNA zum Erhalt von RNA-Transkripten,2.3 / M vitro transcription of the cDNA to obtain RNA transcripts,
2.4 Hybridisierung der RNA-Transkripte an einen Biochip, der zumindest solche Nucleinsäuremoleküle aufweist, die mit RNA-Transkripten der Gene der Untergruppe hybridisierbar sind, und2.4 Hybridization of the RNA transcripts to a biochip having at least those nucleic acid molecules which are hybridizable with RNA transcripts of the genes of the subgroup, and
2.5 Ermittlung des Expressionsprofils anhand der Hybridisierungsaktivität der RNA-Transkripte der Gene der Untergruppe an den Biochip.2.5 Determination of the expression profile based on the hybridization activity of the RNA transcripts of the genes of the subgroup to the biochip.
Diese Vorgehensweise hat den Vorteil, dass Maßnahmen, die für sich genommen zur Routine eines Molekularbiologen gehören, ergriffen werden, in molekularbiologischen Laboratorien ohne großen Aufwand durchgeführt werden können und eine zuverlässige Ermittlung des Genexpressionsprofils der biologischen Probe gewährleisten. Eine korrekte Klassifizierung des Patienten wird damit sichergestellt.This procedure has the advantage that measures which in themselves belong to the routine of a molecular biologist can be taken, can be carried out in molecular biological laboratories without great effort and ensure a reliable determination of the gene expression profile of the biological sample. A correct classification of the patient is thus ensured.
Ein bevorzugter Biochip ist dabei erfindungsgemäß der "Human-6 v2 Expression BeadChip" der Firma Illumina.According to the invention, a preferred biochip is the "Human-6 v2 Expression BeadChip" from Illumina.
Damit findet ein Biochip Verwendung, mit dem die Expression von mehr als 48.000 Transkripten bzw. Genen des Menschen untersucht werden kann. Der Chip zeichnet sich durch seine hohe Sensitivität, Selektivität und Messpräzision aus. Ferner sind lediglich geringe Mengen von biologischem Material bzw. daraus isolierter Gesamt- RNA erforderlich, um eine Genexpressionsanalyse vorzunehmen. Es versteht sich, dass auch andere Biochips geeignet sind, die solche Nucleinsäuremoleküle aufweisen, mit denen die Transkripte von zumindest einem Gen, vorzugsweise von allen 55 identifizierten Genen der Untergruppe, hybridisierbar sind.Thus, a biochip is used, with which the expression of more than 48,000 transcripts or genes of humans can be examined. The chip is characterized by its high sensitivity, selectivity and measurement precision. Furthermore, only small amounts of biological material or RNA required to perform gene expression analysis. It is understood that other biochips are also suitable which have such nucleic acid molecules with which the transcripts of at least one gene, preferably of all 55 identified genes of the subgroup, are hybridisable.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur Identifizierung von informativen Genen, um einen Patienten als platinsensitiv oder platinresistent klassifizieren zu können, das folgende Schritte aufweist:A further subject matter of the present invention relates to a method for identifying informative genes in order to be able to classify a patient as platinum-sensitive or platinum-resistant, which comprises the following steps:
1. Bereitstellung von biologischen Proben a) aus platinsensitiven Patienten und b) aus platinresistenten Patienten,1. Provision of biological samples a) from platinum-sensitive patients and b) from platinum-resistant patients,
2. Ermittlung der Genexpressionsprofile a) aus der biologischen Probe aus den platinsensitiven Patienten und b) aus der biologischen Probe aus den platinresistenten Patienten,2. Determination of gene expression profiles a) from the biological sample from the platinum-sensitive patients and b) from the biological sample from the platinum-resistant patients,
3. Identifizierung von Genen, die in den platinsensitiven Patienten unterschiedlich exprimiert werden als in den platinresistenten Patienten, zum Erhalt von informativen Genen („gene predictor set"), wobei die biologische Probe aus solchen platinsensitiven Patienten gewonnen wurde, die 6 Monate nach Abschluss einer platinbasierenden Chemotherapie kein Rezidiv erlitten, und die biologische Probe aus solchen platinresistenten Patienten gewonnen wurde, die innerhalb von 6 Monaten nach Abschluss einer platinbasierenden Chemotherapie ein Rezidiv erlitten.3. Identification of genes differentially expressed in the platinum-sensitive patient than in the platinum-resistant patient to obtain informative genes ("gene predictor set"), the biological sample being obtained from such platinum-sensitive patients 6 months after completion of a platelet-sensitive patient platinum-based chemotherapy did not relapse, and the biological sample was obtained from those platinum-resistant patients who relapsed within 6 months of completing platinum-based chemotherapy.
Dieses Verfahren unterscheidet sich von den im Stand der Technik bekannten Identifizierungsverfahren dadurch, dass zum Erhalt von informativen Genen ausschließlich solche Patienten herangezogen wurden, die gemäß allgemein anerkannter Leitlinien als platinsensitiv oder platinresistent zu klassifizieren sind. Eine entsprechende Klassifizierung wird bspw. auch von der Deutschen Gesellschaft für Gynäkologie und Geburtshilfe e.V. in Form einer "Handlungsempfehlung zur Diagnostik und Therapie maligner Ovarialtumoren", Stand September 2006, vorgenommen; vgl. den Internetauftritt unter http://www.dggg.de/leitlinien2006/pdf-2006/2-onko-gyn/2/2- 5a-ovarialkarzinom-kurz-pdf.This method differs from the identification methods known in the art in that only those patients were used to obtain informative genes, which are classified as platinum-sensitive or platinum-resistant according to generally accepted guidelines. A corresponding classification is, for example, also by the German Society of Gynecology and Obstetrics eV in the form of a "recommendation for diagnostics and diagnostics Therapy of malignant ovarian tumors ", as of September 2006, see the website at http://www.dggg.de/leitlinien2006/pdf-2006/2-onko-gyn/2/2- 5a-ovarialkarzinom-kurz-pdf.
Bei dem erfindungsgemäßen Identifizierungsverfahren ist es bevorzugt, wenn die Anzahl der platinsensitiven Patienten im Wesentlichen der Anzahl der platinresisten- ten Patienten entspricht.In the case of the identification method according to the invention, it is preferred if the number of platinum-sensitive patients essentially corresponds to the number of platinum-resistant patients.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass die Genexpressionsprofile aus den platinsensitiven Patienten und aus den platinresistenten Patienten ausgewogen und repräsentativ sind und die zuverlässige Identifizierung von „echten" informativen Genen ermöglicht wird. Hierzu im Gegensatz wurden bei dem von Helleman et al. (a.a.O.) beschriebenen Verfahren eine nicht ausgewogene Auswahl von platinresistenten bzw. platinsensitiven Patienten vorgenommen. Dort wurden vielmehr 5 platinresis- tente und 19 platinsensitive Patienten ausgewählt und die Genexpressionsprofile ermittelt. Die dabei identifizierten 9 informativen Gene sind möglicherweise für eine zuverlässige Klassifizierung von Patienten nicht geeignet.This approach has the advantage that the gene expression profiles from the platinum-sensitive patients and the platinum-resistant patients are balanced and representative, and the reliable identification of "real" informative genes is made possible by contrast to that described by Helleman et al (supra) The researchers selected a platinum-resistant, or platinum-sensitive, sample of 5 platinum-resistant and 19 platinum-sensitive patients and identified gene expression profiles, which identified nine informative genes may not be suitable for reliable classification of patients.
Bei dem erfindungsgemäßen Identifizierungsverfahren ist es bevorzugt, wenn die biologischen Proben Tumorgewebe, vorzugsweise aus einem Ovarialkarzinom stammend aufweisen.In the identification method according to the invention, it is preferred if the biological samples have tumor tissue, preferably derived from an ovarian carcinoma.
Die Erfinder haben festgestellt, dass das erfindungsgemäße Identifizierungsverfahren besonders gut solche informativen Gene identifizieren kann, die eine Unterscheidung von platinsensitiven Ovarialkarzinompatientinnen und platinresistenten Ovarialkarzinompatientinnen ermöglicht. Das erfindungsgemäße Identifizierungsverfahren ist deshalb für eine Klassifizierung von Tumorpatienten besonders geeignet.The inventors have found that the identification method according to the invention can identify particularly well those informative genes which enable a distinction to be made between platinum-sensitive ovarian carcinoma patients and platinum-resistant ovarian carcinoma patients. The identification method according to the invention is therefore particularly suitable for the classification of tumor patients.
Dabei ist es bevorzugt, wenn die biologischen Proben mindestens 50 % Tumorgewebe aufweisen, das vorzugsweise auch in kryokonservierter Form bereitgestellt werden kann. Mit dieser Maßnahme wird sichergestellt, dass zuverlässige informative Gene identifizierbar sind. So eignen sich gerade solche Gene als "gene predictors", die in Tumoren platinsensitiver und platinresistenter Patienten unterschiedlich exprimiert werden. Eine Heranziehung lediglich solcher biologischer Proben, die zumindest 50 % Tumorgewebe aufweisen, führt deshalb zuverlässig zur Identifizierung von informativen Genen.It is preferred if the biological samples have at least 50% tumor tissue, which can be provided preferably also in cryopreserved form. This measure ensures that reliable informative genes are identifiable. Thus, such genes are suitable as "gene predictors", which are expressed differently in tumors of platinum-sensitive and platinum-resistant patients. Therefore, using only those biological samples that have at least 50% tumor tissue reliably leads to the identification of informative genes.
Die Erfinder haben festgestellt, dass nicht nur "frisches" Tumorgewebe für die Identifizierung von informativen Genen mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet sind, sondern gleichermaßen kryokonserviertes Gewebe. Das Verfahren kann deshalb in jedem molekularbiologischen Labor durchgeführt werden, das nicht zwingend in räumlicher Nähe zu einer Klinik liegt, in der dem zu untersuchenden Patienten die Gewebeprobe entnommen wird. Diese kann vielmehr tiefgefroren und konserviert werden und dem Untersuchungslabor zugesandt werden.The inventors have found that not only "fresh" tumor tissue is suitable for the identification of informative genes by the method of the invention, but equally cryopreserved tissue. The method can therefore be carried out in any molecular biological laboratory, which is not necessarily in close proximity to a clinic in which the patient to be examined, the tissue sample is removed. This can rather be frozen and preserved and sent to the examination laboratory.
Dabei ist es bevorzugt, wenn Schritt (3) unter Verwendung einer "support vector machine (SVM)" erfolgt.It is preferred if step (3) is carried out using a support vector machine (SVM).
Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass eine etablierte und zuverlässige mathematische Methode Verwendung findet, mittels derer informative Gene erhalten werden können. Auf die obigen Ausführungen zu SVM im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Klassifizierungsverfahren wird verwiesen, die hier gleichermaßen gelten.This measure has the advantage that an established and reliable mathematical method is used by means of which informative genes can be obtained. Reference is made to the above statements on SVM in connection with the classification method according to the invention, which apply equally here.
Bei dem erfindungsgemäßen Identifizierungsverfahren ist es bevorzugt, wenn Schritt (2) folgende Schritte umfasst:In the identification method according to the invention it is preferred if step (2) comprises the following steps:
2.1 Isolierung der Gesamt-RNA aus der biologischen Probe aus den platinsensitiven Patienten und aus der biologischen Probe aus den platinresistenten Patienten,2.1 isolation of the total RNA from the biological sample from the platinum-sensitive patients and from the biological sample from the platinum-resistant patients,
2.2 Umschreibung der isolierten RNA in komplementäre DNA (cDNA), 2.3 /n-v/rro-Transkription der cDNA zum Erhalt von RNA-Transkripten,2.2 Transcription of the isolated RNA into complementary DNA (cDNA), 2.3 / nv / rro transcription of the cDNA to obtain RNA transcripts,
2.4 Hybridisierung der RNA-Transkripte an einen Biochip, der das humane Genom repräsentierende hybridisierbare Nucleinsäuremoleküle aufweist, und2.4 hybridizing the RNA transcripts to a biochip having hybridizable nucleic acid molecules representing the human genome, and
2.5 Ermittlung der Expressionsprofile der biologischen Proben anhand der Hybri- disierungsaktivität der RNA-Transkripte an den Biochip.2.5 Determination of the expression profiles of the biological samples based on the hybridization activity of the RNA transcripts to the biochip.
Diese Vorgehensweise hat den Vorteil, dass die Maßnahmen durchgeführt werden, die zuverlässig und unter Anwendung von etablierten molekularbiologischen Methoden eine Ermittlung der Genexpressionsprofile aus den biologischen Proben ermöglichen. Auf die obigen Ausführungen im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Klassifizierungsverfahren wird verwiesen, die hier gleichermaßen gelten.This procedure has the advantage that the measures are carried out which enable a reliable determination of gene expression profiles from the biological samples using established molecular biological methods. Reference is made to the above statements in connection with the classification method according to the invention, which apply equally here.
Dabei ist es bevorzugt, wenn als Biochip der "Human-6 v2 Expression BeadChip" der Firma Illumina verwendet wird.It is preferred if the biochip used is the "Human 6 v2 Expression BeadChip" from Illumina.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass ein solcher Biochip Verwendung findet, mit dem die Expression von mehr als 48.000 Transkripten untersucht werden kann. Der Chip zeichnet sich durch seine hohe Sensitivität, Selektivität und Messpräzision aus. Ferner sind lediglich geringe Mengen von biologischem Material bzw. daraus isolierter Gesamt-RNA erforderlich, um eine Genexpressionsanalyse vorzunehmen. Es versteht sich, dass auch andere vergleichbare Biochips geeignet sind.This measure has the advantage that such a biochip is used with which the expression of more than 48,000 transcripts can be investigated. The chip is characterized by its high sensitivity, selectivity and measurement precision. Furthermore, only small amounts of biological material or isolated total RNA are required to perform a gene expression analysis. It is understood that other comparable biochips are also suitable.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination given, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.
Die vorliegende Erfindung wird nun anhand von Ausfuhrungsbeispielen näher erläutert, die rein illustrativ sind und die Reichweite der vorliegenden Erfindung nicht begrenzen. Dabei wird Bezug genommen auf die beigefügten Abbildungen, auf denen Folgendes zu sehen ist: Fig. 1 zeigt die RNA-Expressionsprofile von Cisplatin-resistenten undThe present invention will now be explained in more detail with reference to exemplary embodiments, which are purely illustrative and do not limit the scope of the present invention. Reference is made to the accompanying drawings, in which: Fig. 1 shows the RNA expression profiles of cisplatin-resistant and
-sensitiven Ovarialkarzinomen in einer Microarray-Analyse auf dem "Human-6 v2 Expression BeadChip" (Illumina);-sensitive ovarian cancer in a microarray analysis on the "Human 6 v2 Expression BeadChip" (Illumina);
Fig. 2 zeigt das Ergebnis einer "principle componenf'-Analyse (PCA) derFig. 2 shows the result of a "principle componenf" analysis (PCA) of
Genespressionsdaten mit dem Gesamtdatensatz (A) und den Daten des "gene predictor sets" bestehend aus 55 Genen (B). Jeder Punkt entspricht einem Datensatz (Array). Resistente Proben sind weiß, sensitive schwarz dargestellt.Gene expression data with the total data set (A) and the data of the "gene predictor set" consisting of 55 genes (B). Each point corresponds to a data set (array). Resistant samples are white, sensitive black.
AusfuhrungsbeispieleExemplary embodiments
1. Identifizierung von 55 informativen Genen1. Identification of 55 informative genes
12 Ovarialkarzinompatientinnen, die 6 Monate nach Beendigung einer platinbasierenden Chemotherapie kein Rezidiv erlitten (platinsensitive Patienten) und 12 Ovarialkarzinompatientinnen, die innerhalb von 6 Monaten nach Beendigung einer platinbasierenden Chemotherapie ein Rezidiv erlitten (platin- resistente Patientinnen) wurde von einem erfahrenen Chirurgen Gewebeproben des Ovarialkarzinoms entnommen. Die Gewebeproben wurden mit einer Ischämiezeit von unter 10 Minuten kryokonserviert.12 Ovarian cancer patients who did not relapse 6 months after completion of platinum-based chemotherapy (platinum-sensitive patients) and 12 ovarian cancer patients who relapsed within 6 months of platinum-based chemotherapy (platinum-resistant patients) were sampled from an ovarian cancer by an experienced surgeon , The tissue samples were cryopreserved with an ischemia time of less than 10 minutes.
Von den kryokonservierten Geweben wurden Schnitte von je 10 μm angefertigt. Diese wurden histopathologisch derart charakterisiert, dass lediglich solche Proben ausgewählt wurden, die einen Tumorflächenanteil von > 50 % enthielten.Of the cryopreserved tissues, sections of 10 μm each were made. These were characterized histopathologically in such a way that only those samples were selected which contained a tumor surface fraction of> 50%.
Aus den Gewebeschnitten wurde die Gesamt-RNA isoliert, in komplementäre DNA (cDNA) umgeschrieben. Die cDNA wurde in vitro transkribiert, dabei wurden die RNA-Transkripte mit einem detektierbaren Fluoreszenzmarker markiert. Die RNA-Transkripte wurden mit einem "Human-6 v2 Expression BeadChip" der Firma Illumina hybridisiert. Das Ergebnis der anschließenden Mikroarray- analyse ist in Fig. 1 dargestellt.From the tissue sections, the total RNA was isolated, transcribed into complementary DNA (cDNA). The cDNA was transcribed in vitro, whereby the RNA transcripts were labeled with a detectable fluorescent marker. The RNA transcripts were hybridized with a "Human 6 v2 Expression BeadChip" from Illumina. The result of the subsequent microarray analysis is shown in FIG.
Durch Signifikanzanalysen konnten 102 Transkripte identifiziert werden, die in Cisplatin-resistenten und Cisplatin-sensitiven Ovarialkarzinomen differen- ziell exprimiert sind. Die dargestellte hierarchische Clusteranalyse erlaubt bereits eine sehr gute Trennung der Cisplatin-resistenten (weiß) von den Cisplatin-sensitiven Proben (schwarz). Jede Reihe entspricht einem Gen bzw. Transkript, jede Spalte einem Array. Der Grauton gibt den Expressionswert wieder. Im nächsten Schritt erfolgt eine "class prediction"-Analyse (CPA) über "support vector-machines" (SVM). Aus den 102 differenziell exprimierten Transkripten konnte durch Kreuzvalidierung ("leave-one-out") ein "gene pre- dictor set" aus 55 Genen bestimmt werden. Diese 55 informativen Gene sind in der nachfolgenden Tabelle 1 dargestellt.Significance analyzes identified 102 transcripts that are differentially expressed in cisplatin-resistant and cisplatin-sensitive ovarian cancers. The presented hierarchical cluster analysis already allows a very good separation of the cisplatin-resistant (white) from the cisplatin-sensitive samples (black). Each row corresponds to a gene or transcript, each column corresponds to an array. The gray tone indicates the expression value. The next step is a "class prediction" analysis (CPA) via "support vector-machines" (SVM). From the 102 differentially expressed transcripts, a "gene pre-dictor set" of 55 genes could be determined by cross-validation ("leave-one-out"). These 55 informative genes are shown in Table 1 below.
50 ILMN. _11548 0,553 C0L1A1 NM..000088.2 50 ILMN. _11548 0,553 C0L1A1 NM..000088.2
51 ILMN. _14608 0,55 ZNF539 NM. .203282.151 ILMN. _14608 0,55 ZNF539 NM. .203282.1
52 ILMN. _5270 0,55 REM1 NM. .014012.452 ILMN. _5270 0.55 REM1 NM. .014012.4
53 ILMN. J8256 0,54 EDG3 NM. _005226.253 ILMN. J8256 0.54 EDG3 NM. _005226.2
54 ILMN. _25778 0,533 CSPG2 NM. _004385.254 ILMN. _25778 0,533 CSPG2 NM. _004385.2
55 ILMN. _21174 0,529 TYRP1 NM. _000550.155 ILMN. _21174 0,529 TYRP1 NM. _000550.1
Tabelle 1: Informative Gene ("gene predictor set") Table 1: Informative genes ("gene predictor set")
2. Verifizierung des die 55 Gene enthaltenden "gene predictor sets"2. Verification of the "gene predictor sets" containing the 55 genes
Die Vorhersagekraft des "gene predictor sets" wurde anhand von 18 Proben verifiziert, die aus cisplatinresistenten Ovarialkarzinompatientinnen stammten. Das Ergebnis ist in Tabelle 2 dargestellt.The predictive power of the gene predictor set was verified from 18 samples derived from cisplatin-resistant ovarian cancer patients. The result is shown in Table 2.
Tabelle 2: Vorhersagekraft des "gene predictor sets"; Klassifizierungsgenauigkeit; 1: Cisplatin sensitive, 0: Cisplatin resistentTable 2: Predictive force of the gene predictor set; Classification accuracy; 1: cisplatin sensitive, 0: cisplatin resistant
Aus der Tabelle 2 ergibt sich, dass das "gene predictor set" aus den 55 Genen eine hundertprozentig richtige Vorhersage einer Cisplatinresistenz bzw. Cis- platinsensitivität ermöglicht.It can be seen from Table 2 that the "gene predictor set" of the 55 genes allows a 100% correct prediction of cisplatin resistance or cis-platinum sensitivity.
In Fig. 2 ist das Ergebnis einer Hauptkomponentenanalyse ("Principle- Component-Analyse", PCA) der Genexpressionsdaten mit dem Gesamtdaten- satz (A) und den Daten des "gene predictor sets" aus den 55 identifizierten Genen dargestellt (B). Jeder Punkt entspricht einem Datensatz (Array). Resistente Proben sind weiß, sensitive schwarz dargestellt. Die PCA mit dem ungefilterten Datensatz lässt keine klare Unterscheidung von cisplatinsensitiven und - resistenten Patienten zu, wohingegen mit den 55 Genen des "gene predictor sets" eine klare Trennung der beiden Patentengruppen möglich ist; vgl. Teilabbildung (B).FIG. 2 shows the result of a principal component analysis ("PCA") of the gene expression data with the overall data set (A) and the data of the "gene predictor set" from the 55 identified genes (B). Each point corresponds to a data set (array). Resistant samples are white, sensitive black. The PCA with the unfiltered data set does not allow a clear distinction between cisplatin-sensitive and resistant patients, whereas the 55 genes of the "gene predictor set" allow a clear separation of the two groups of patents; see. Partial picture (B).
3. Schlussfolgerung3. Conclusion
Die Erfinder stellen erstmals ein Verfahren bereit, mit dem zuverlässig eine Klassifizierung von Patienten in platinsensitiv und platinresistent vorgenommen werden kann. Kernstück dieses Verfahrens ist die Bereitstellung eines "gene predictor sets", bestehend aus 55 differenziell exprimierten Genen. Mit Hilfe dieses Verfahrens können bspw. Ovarialkarzinompatientinnen identifiziert werden, die von einer purinhaltigen Therapie profitieren. Andererseits können platinresistente Patientinnen ausgeschlossen und sofort eine alternative Chemotherapie gewählt werden, um unnötige Toxizitäten zu vermeiden. Die Erfinder stellen auch erstmals ein zuverlässiges Verfahren bereit, um informative Gene zu identifizieren, mittels denen eine Klassifizierung von Patienten in platinsensitiv und platinresistent ermöglicht wird. For the first time, the inventors provide a method by which a classification of patients into platinum-sensitive and platinum-resistant can be reliably performed. At the heart of this process is the provision of a gene predictor set consisting of 55 differentially expressed genes. With the help of this method, for example, ovarian carcinoma patients can be identified who benefit from a purine-containing therapy. On the other hand, platinum-resistant patients can be excluded and alternative chemotherapy can be chosen immediately to avoid unnecessary toxicities. The inventors are also for the first time providing a reliable method to identify informative genes by which a classification of patients in platinum-sensitive and platinum-resistant is made possible.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 08784930 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A2 |
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| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
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| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 08784930 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A2 |