[发明专利]使用靶基因表达的线性组合评价细胞信号传导途径活性

说明书

本文描述的主题主要涉及生物信息学、基因组处理领域、蛋白质组学处理领域和相关领域。

基因组和蛋白质组学分析已基本实现，且提出医学领域例如肿瘤学中的临床应用的潜在希望，其中多种癌症已知与基因组突变/变异的特异性组合和/或特异性基因的高或低表达水平相关，所述特异性基因在癌症的生长和进化例如细胞增殖和转移中起作用。例如，Wnt信号传导途径影响细胞增殖的调节，并且是高度调节的。由于调节丧失导致的高Wnt途径活性已与癌症关联，在所述癌症中有恶性结肠肿瘤。虽然不限于任何具体操作理论，但认为恶性肿瘤细胞中的Wnt途径失调导致高Wnt途径活性，其依次又引起恶性结肠细胞的细胞增殖，即结肠癌的传播。另一方面，例如在骨质疏松症的情况下，异常低的途径活性也可能是有利的。

获得基因组和蛋白组学数据的技术在临床背景下已变得容易获得。例如，通过微阵列的测量常规用于评价基因表达水平、蛋白质水平、甲基化等等。自动化的基因测序允许DNA和mRNA中的遗传变异的成本有效的鉴定。在基因测序期间的mRNA水平的定量评价带来作为用于评价基因表达水平的另一种临床工具的希望。

尽管（或可能是由于）这些进展，基因组和蛋白质组学分析的临床应用面临实质性障碍-数据过载。例如，在单一临床样品中的可鉴定突变的数目可以是数以万计或更多的数目。这些突变中的大多数是所谓的旁观者突变，而对癌症生长没有特殊贡献，并且仅少数的确促成癌症生长和功能进化，并且这些呈现用于有效治疗的靶。单一微阵列可以生成数以万计的基因的基因表达水平。如例如在选择正确疗法的应用中，处理这些大量数据以鉴定临床上有用的信息是困难的。

一种方法是将分析限制于少数规范或标准化测试中，例如由美国食品和药物管理局（FDA）批准的测试。在此类方法中，检测特异性指示物或指示物组合（例如突变和/或指定的高或低基因表达水平），以便对于所示疾病状况（例如特定类型的癌症）测试为“阳性”。规范测试通过临床研究得到支持，所述临床研究已显示与疾病状况或治疗功效的强关联。这种方法仅对于其已开发规范测试的那些临床状况有用，例如疾病的特异性诊断、或预测在特异性癌症类型中在特异性阶段对药物的应答，并且也是刚性的，因为它仅可应用于规范状况。

另一种方法基于基因组或蛋白质组学指示物的功能相关组的鉴定。例如，Wnt途径包含蛋白质组学反应级联。这条链的主要组分包括（但不限于）Wnt信号传导蛋白质与细胞的卷曲表面受体的结合，其引起蓬乱蛋白质家族的蛋白质活化，这依次又影响细胞核中的转录因子例如基于β-连环蛋白/TCF4的蛋白质复合物的水平。这些转录因子依次又控制靶mRNA分子的转录，所述mRNA分子依次又翻译成Wnt途径的靶蛋白质。临床研究已显示在Wnt途径的调节蛋白质和Wnt途径的活性之间的一些关联。

然而，由于信号传导途径例如Wnt途径的复杂性，将此类临床研究结果应用于特定患者的诊断和临床评估是困难的。作为简单例子，其在Wnt途径中“上游”的蛋白质的表达水平的测量可能无法检测在Wnt途径中“下游”的蛋白质的异常行为。认为Wnt途径包括众多反馈机制，并且简化的“上游”和“下游”概念对于Wnt途径的很大部分可能无法应用；更一般地，包含Wnt途径的蛋白质级联的一部分中的异常行为可能对蛋白质级联的其他部分，以及作为整体的Wnt途径的活性具有或多或少的作用。再进一步地，在一些临床研究中，关于信号传导级联的调节蛋白质的蛋白质表达水平通过测量基因的mRNA表达水平进行评价，所述基因编码调节蛋白质。这是间接测量，其可能无法准确地评价调节蛋白质表达水平，并且几乎不反映活性蛋白质的量（在特异性翻译后修饰如磷酸化后）。

本发明潜在的主要问题因此是提供用于执行基因组和相应的蛋白质组学分析的合适方法和工具。当研究本文提供的说明书、例子时，且特别当研究所附权利要求时，潜在问题的具体方面以及与本发明结合的进一步目的变得显而易见。

本发明提供了如本文公开的新的和改良的方法和仪器。

依照本发明的主要方面，上述问题通过使用靶基因表达的线性组合，用于评价细胞信号传导途径活性的具体方法得到解决，所述具体方法即包括下述的方法：