作為預後和治療靶標的乳腺癌中表達的基因的製作方法

2023-06-17 19:33:31 1

專利名稱：作為預後和治療靶標的乳腺癌中表達的基因的製作方法
技術領域：
本發明涉及癌症的監測，預後和治療方法。具體地，本發明涉及基因表達分析的用途，用於檢測乳腺癌對內分泌治療的應答性和幫助選擇乳腺癌療法或監測各種乳腺癌療法的效力。
背景技術：
乳腺癌是影響美國婦女的最常見的癌症。僅在美國，每年就診斷約200,000例新的乳腺癌病例，並且大約44,000名婦女將死於該疾病。在婦女的一生期間，乳腺癌將以12.5％(每8名婦女中有1名)的概率發生，佔婦女癌症病例的32％。它是繼肺癌之後女性癌症死亡的第二主要原因。男性乳腺癌佔所有新病例的約1％，同女性乳腺癌有類似的自然史。儘管現在乳腺癌的發病率正在緩慢地降低，但是過去幾十年的死亡率卻保持恆定。全世界，每年診斷約1百萬新的乳腺癌病例。一般地，較富裕的西方國家有最高的發病率，而發展中國家有最低的發病率。
儘管乳腺癌的病因仍舊是未知的，但是已經鑑定了大量的危險因素。例如隨著年齡的增加，乳腺癌的發病率顯著地增加；在美國，50％以上患乳腺癌的婦女是60歲以上。其它危險因素是在月經初潮時的較小年齡和在絕經期時的較大年齡。
最近，發現推測的腫瘤抑制基因，BRCA-1和BRCA-2中的突變可能是大部分乳腺癌的病因。具有這些突變的婦女常常有陽性家族史，並且在所有乳腺癌患者中有5％觀察到了常染色體顯性遺傳的清晰模式(參見，Cecil，「Textbook of Medicine」，Goldman and Bennett，編輯，Saunders Co.，Philadelphia，PA)。
乳腺癌的治療和最終結果取決於腫瘤病理學和治療時癌症的分期。最常用的分期系統是TNM系統。該系統根據腫瘤大小、淋巴結累及程度和轉移的存在確定癌症的狀態和階段(參見，美國癌症聯合委員會AJCCCancer Staging Handbook，Lippincott-Raven，Philadelphia，PA(1998))。檢測時的癌症階段決定了10年不復發的百分率測定結果。這是通過乳房切除術或腫塊切除術除去原始腫瘤後，10年中沒有經歷原始癌症復發的患者的百分數。
乳腺癌的症狀變化很大，並且取決於原發腫瘤的位置和大小及轉移的存在、位置和範圍。然而，可以包括下面的一種或多種症狀一側或兩側可觸知的乳腺腫塊、乳頭溢液、乳房皮膚改變、乳房疼痛。這可能具有也可能不具有天然周期(即伴隨著月經期)，血樣或水樣的乳頭溢液、可觸知的腋下腫塊或其它淋巴結累及跡象。
如果原發腫瘤已經轉移，那麼可以在身體任何器官系統中出現症狀。最常見的轉移位點是局部區域的，即胸壁和/或局部淋巴結(20-40％)、骨(60％)、肺(即惡性滲出液和/或實質損害)(15-25)和肝(10-20％)。中樞神經系統(CNS)、脊髓或其它骨骼轉移和柔腦脊膜轉移可以引起局部或擴散性疼痛，特別是背疼和神經學上的症狀或功能障礙包括麻木(parathesias)，截癱，感覺弱化或喪失和高鈣血症。伴隨CNS累及最常見的是癲癇發作，頭痛，精神狀態的改變或者甚至是麻痺或中風。肝轉移可以引起肝功能衰竭，伴有升高的肝功能測定，黃疸和/或其它肝功能障礙跡象。肺的累及可以引起呼吸困難、肺炎或其它呼吸症狀。因為腫瘤細胞可以在身體的任何組織中侵襲和擴增，所以上述症狀在有或無轉移的乳腺癌中均是常見的，但也可能在患乳腺癌的患者中出現差不多所有的症候群。
在乳腺癌患者中已經鑑定了大量預後因素，包括腫瘤局部侵襲的程度、累及的腋下淋巴結數量和腫瘤的大小，並且這些因素包含在上述分期系統中。
然而，乳腺癌中一個重要的預示性因素是雌激素受體α(ESR1)在腫瘤細胞表面上的表達。雌激素受體(ER)是配體驅使的轉錄因子，其調節對乳腺癌生長重要的多種基因(包括生長因子、激素和癌基因)的表達(參見，Gronemeyer，Ann.Rev.Genetics，25卷，89-123頁(1991)；Dickson Lippman，「The Molecular Basis of Cancer」，Mendelsohn編輯；Howley，Israel Liotta編輯，358-384頁，W.B.Saunders Co.，Philadelphia，PA(1994))。ER的表達在乳腺癌的發病和維持中起重要作用。乳腺癌患者中約三分之二的腫瘤是ESR1陽性(參見，Lippman等，Cancer，第46卷，2838-2841頁(1980))。大約50％的這些ER陽性腫瘤是雌激素依賴性的，並且對內分泌治療產生應答(參見，Manni等，Cancer，第46卷，2838-2841頁，(1980)；Jensen，Cancer，47卷，2319-2326頁，(1981))。在絕經後婦女中出現的乳腺癌常常是ER陽性的(參見，Iglehart，「Textbook of Surgery」第14版，Sabiston編輯，510-550頁，W.B.Saunders，Philadelphia，PA(1991)。這些腫瘤中的許多腫瘤表達比正常乳房上皮顯著更多的ER(參見，Ricketts等，Cancer Res.，51卷，1817-1822頁(1991))。
ESR1基因橫跨140Kb，由剪接產生6.3Kb RNA的8個外顯子組成，該RNA編碼分子量為66千道爾頓有595個胺基酸的蛋白質(參見，Walter等，Proc.Natl.Acad.Sci.USA，第82卷，7889-7893頁；和Ponglikitmongkoli等，EMBO J.，7卷，3385-3388頁)。
與原發損害沒有表達ER的患者比較，原發損害表達ESR1的患者的存活率至少提高5-10％。
此外，十分重要地，原發損害中ESR1的存在傾向於預示對內分泌治療形式的輔助治療的陽性應答。內分泌治療的目的是阻止腫瘤細胞上ER的活化，由此使腫瘤細胞塊的生長和增生降低或停止。
已經利用多種方法阻止乳腺癌患者中ER的活化。最廣泛使用的藥劑是抗雌激素劑如它莫西芬(tamoxifen)，其在惡性細胞水平抑制雌激素作用。儘管它莫西芬對ER有激動劑和拮抗劑的作用，但是它作為抗雌激素藥物起作用。傳統上，此藥物是晚期乳腺癌患者的首要治療方法。
然而，不幸地，對於晚期ER陽性乳腺癌的患者而言，對它莫西芬的應答率僅僅是約50％(參見，Clark等，Semin.Oncol.，15卷，2期，增補1，20-25頁，(1988))。在許多不存在對它莫西芬的應答的情況下，看起來腫瘤的生長變得不受雌激素的控制，並且抗雌激素藥物的應用將不起作用。然而，意外地，約三分之一它莫西芬抗藥性患者將對內源雌激素水平的降低產生應答(參見，Dombernowsky等，J.Clin.Oncol.，16920卷，453-461頁，(1998)；和Crump等，Breast Cancer Res.Treat.，44卷，3期，201-210頁，(1997))。在絕經後的患者中，用選擇性非類固醇芳香酶抑制劑來曲唑(letrozole)(FemaraTM)可達到該目的(參見Dombernowsky等，上文)。Femara是一種芳香酶抑制劑，其通過結合芳香酶並且抑制它將腎上腺雄激素轉化為雌激素起作用。
此外，也利用了通過降低可到達靶細胞的雌激素濃度而起臨床作用的其它藥劑。這些藥劑包括孕酮，如甲地孕酮和乙酸甲羥孕酮，LHRH，雄激素和其它芳香酶抑制劑，如阿納託唑(Anastrozole)(參見，Litherland等，Cancer Treatment Reviews，15卷，183-194頁(1988))。
因此，一般地，腫瘤為ER陽性的患者是內分泌治療的好的候選者。然而，如上述所討論的，僅僅30-70％ESR1陽性的惡性腫瘤將對內分泌治療，例如抗雌激素或雌激素剝奪治療產生應答(參見，Clark等，Semin.Oncol.，15卷，20-25頁(1988)；和Lutherland等，Cancer Treatment Reviews，15卷，183-194頁，(1988))。抗內分泌治療的ESR1陽性惡性腫瘤的分子基礎還不是很了解。
通過測定雌激素調節的基因孕酮受體(PGR)和三葉草因子1(TFF1)，(也稱為PS2)的表達，已經進行了增加生物標誌物對乳腺癌內分泌治療的預示能力的嘗試。這些蛋白質之一的存在指示功能性和活化ER的存在，並且這兩種蛋白質都是乳腺癌內分泌治療的預示性生物標誌物。儘管PGR表達的應用提高了單獨ESR1的預示性價值，但是在轉移情況下，20％的表達ER和PGR的腫瘤仍舊不能對內分泌治療產生應答。同樣地，儘管TFF1與好的預後有關，並且預示對激素治療的陽性應答，但是還沒有證明其足以作為乳腺癌常規評估的預示性生物標誌物(參見，Ribieras等，Biochem.Biophys.Acta.，F-61-F77卷，1378頁，(1998))。
儘管評估乳腺癌腫瘤細胞中ER的存在及PGR和TFF1的狀態的方法，如基於胞質的配體結合測定法或免疫組織化學(IHC)的應用在預測內分泌治療應答中是有價值的，但是即使這些蛋白質存在，仍有相當數量的患者對內分泌治療顯示出原發或獲得性抗性，並且預測特定的患者腫瘤是否將對內分泌治療產生應答的能力仍是薄弱的。
在乳腺癌活檢組織中具有與ESR1類似的表達模式的基因的鑑定提供了增加ESR1預示性價值的方法。而且，乳腺癌中涉及的關鍵分子機理大部分是未知的。對於用於乳腺癌的激素應答的生物標誌物的開發、乳腺癌的分子機理的闡明及可以用於治療乳腺癌患者或者有乳腺癌發生危險的患者的新治療靶標的開發而言，鑑定乳腺癌細胞中受ER調節或與ER共表達的基因是極為重要的。
此外，目前鑑定乳腺癌存在的主要方式是對緻密腫瘤組織存在的檢測。可以通過乳房外部的直接檢查或者通過乳房造影術或其它X射線成像方法完成該檢測，該檢測具有不同的成功程度(參見，Jatoi，Am.J.Surg.，177卷，518-524頁，(1999))。為了確定特定腫瘤是不是ESR1陽性的，有必要獲得用於IHC分析的腫瘤活檢組織樣品。該方法昂貴而且具有侵入性，並且將使患者暴露於併發症如感染。非常期望可以在血液上進行較少侵入性的診斷分析，因為不總是可以得到用於分析的腫瘤組織。
因此，需要更特異和更少侵入性的方法用於檢測患者的腫瘤是否為ESR1陽性的。此外，更需要提供確定特定患者的腫瘤——無論是否存在ER——對內分泌治療將如何應答的方法。這將使得醫師能夠作出更明智的有關治療選擇方案的決定，並且能夠給患者更準確的預後。此外，需要用於鑑定如下化合物的方法，該化合物將提高乳腺癌腫瘤對內分泌治療的應答率。
發明概述如此後所述，本發明通過鑑定人乳腺癌細胞中受ER調節或與ER共表達的大量基因，克服了目前檢測ER陽性乳腺癌的激素應答性的可用方法中的缺陷。相應於這些基因的mRNA轉錄物和蛋白質有例如作為激素應答性的替代標誌物和作為乳腺癌特異性潛在治療靶標的用途。
而且，本發明鑑定了在對內分泌治療(包括用芳香酶抑制劑來曲唑(FemaraTM)治療)產生應答和不產生應答的乳腺癌腫瘤中差異表達的基因。
本發明鑑定了與ESR1表達相關的編碼分泌性蛋白質的幾種基因，這些分泌性蛋白質包括TFF1；三葉草因子3(TFF3)；絲氨酸或半胱氨酸蛋白酶抑制劑進化枝A成員3(SERPINA3)；催乳素誘導的蛋白質(PIP)，基質Gla蛋白質(MGP)；轉化生長因子β的III型受體(TGFRB3)；和含鋅α-2-糖蛋白1(AZGP1)。這些蛋白質可以形成基於血清的預示性生物標誌物的基礎。表6中列出了在本發明各種實施方案中鑑定的所有基因及它們的單基因簇號、基因符號和它們的表達蛋白質的蛋白質登錄號。
發明詳述本發明涉及基因的鑑定，所述基因在乳腺癌細胞中受ER調節或與ER共表達。原發性乳腺癌中ESR1的表達確定了與內分泌應答、較長的無疾病間隔期和較長的整體存活期有關的腫瘤表型。在大的乳腺癌樣品中發現了ESR1基因表達和18種其它基因表達之間存在高度的統計學顯著相關性。鑑於乳腺癌細胞中這些基因與ER基因的共表達，這些基因和它們的表達產物可以用於乳腺癌復發患者或處在乳腺癌發病危險中的患者或乳腺癌患者的處理、預後和治療。表1中顯示了這些基因。用表6中所示的單基因簇登錄號可以得到本申請中公開的這18種基因和所有其它基因的完整序列。
檢測mRNA表達水平的方法是本領域熟知的，包括但不限於Northern印跡法，反轉錄PCR，實時定量PCR和其它雜交方法。
對於檢測獲自大量公開基因的mRNA轉錄物的水平，一個特別有用的方法涉及用標記mRNA與寡核苷酸有序陣列雜交。這種方法允許同時檢測這多種基因的轉錄水平以產生基因表達譜或模式。在另一個實施方案中，來源於對象的樣品的基因表達譜可以與來源於無該疾病的個體的樣品的基因表達譜比較，由此確定是否所述對象患有或有危險患有乳腺癌。
ER基因調節和這18種基因調節間的強相關性支持了這些基因與ER基因共調節且因此是功能性ER轉錄體(transcriptosome)的生物標誌物的這一假說。表1中列出的基因中有10種基因(基因號8-17)已經被證實與ER基因相關或被雌激素直接調節。表1中所示的前7種基因(基因號1-7，即非電壓門控鈉通道1α(SCNN1A)；SERPINA3；N-醯基鞘氨醇醯胺水解酶(ASAH)；lipocalin 1(LCN1)；TGFBR3；穀氨酸受體前體2(GRIA2)和細胞色素P450的IIB亞族(苯巴比妥誘導的CYP2B))以前從沒有被證實與乳腺癌中ER的表達相關。
因此，本發明提供了在大乳腺癌樣品中多種與ER一起調節的基因。可以任意選擇這些基因中的至少一個作為替代ER的標誌物。在特別有用的實施方案中，可以選擇這些基因中的多種，並且同時監測它們的mRNA表達以提供用在各個方面中的表達譜。
在另一實施方案中，可以在各種體液，包括但不限於血液、血漿、血清、淋巴、CSF、膽囊液體、腹水、尿、糞便和膽汁中監測基因表達產物(蛋白質)的水平。該表達產物水平可以用作腫瘤細胞上存在ER的代替標誌物，並且可以提供患者腫瘤的內分泌治療應答的指數。
此外，這些基因中一種或多種基因的表達譜可以提供有價值的分子工具，用於檢測乳腺癌中內分泌應答的分子基礎和用於評估藥物的乳腺癌治療效力。當細胞暴露於各種修飾條件，如與藥物或其它活性分子接觸時，表達譜相對於基線譜的改變可以用於指示這些效果。
在另一個實施方案中，本發明鑑定在對內分泌治療產生和不產生應答的乳腺癌腫瘤中以不同水平表達的基因。由於這些基因的差異表達，可以利用這些基因和/或它們的表達產物以增加有關特定患者乳腺腫瘤是否將對內分泌治療作出有利應答的預測的確定性。這些基因是神經腫瘤腹側抗原1(neuro-oncological ventral antigenl，NOVA1)和免疫球蛋白重鏈γ3恆定區(IGHG3)，在表2中列出了這些基因。通過測定基因表達所對應的mRNA或基因編碼的蛋白質可以檢測這些公開基因的表達水平。可以在任何方便的體液，包括但不限於血液、血漿、血清、淋巴、CSF、膽囊液體、腹水、尿、糞便和膽汁中測定蛋白質。
因此，本發明提供了用於確定特定乳腺癌樣品的細胞是否有內分泌應答表型的方法。此處所用術語「內分泌應答的」意指通過如下治療可以減緩或阻止乳腺腫瘤或癌的生長或增生，該治療在腫瘤細胞上引起改變的，即增加的或降低的ER活化作用。
此處所用術語「內分泌治療」意指作為其臨床效果的主要方面可以直接或間接地造成腫瘤細胞上ER活化的增加或降低的任何類型的治療。因此，術語內分泌治療包括但不限於封閉ER的藥物和作為ER的混合激動劑-拮抗劑的藥物及降低內源雌激素濃度的治療，包括但不限於，例如芳香酶抑制劑、孕酮和LHRH。
因此，本發明提供了篩選乳腺癌患者以確定患者乳腺腫瘤對內分泌治療產生應答的可能性的方法、在治療乳腺癌患者中有用的藥劑的鑑定方法、監測特定藥物的乳腺癌治療效力的方法和在乳腺癌腫瘤細胞中特異複製的載體。
用在來曲唑(FEMARATM)對它莫西芬比較研究中的客觀應答的定義可測量的疾病1.完全應答(CR)通過不少於4周間隔的2次觀察確定的所有已知疾病的消失。
2.部分應答(PR)為確定治療的效力，通過不少於4周間隔的2次觀察測量到的50％或以上總腫瘤損傷尺寸的減小。此外，不能出現新的損傷或任何損傷進展。
3.沒有變化(NC)既不能確定為50％總腫瘤尺寸的減小，也沒有顯示一個或多個可測量損傷的尺寸有25％的增加。
4.進行性疾病(PD)一個或多個可測量損傷的尺寸有25％或以上的增加或出現新的損傷。
臨床應答評估主要的療效變量是利用世界衛生組織(WHO)標準(參見，報導癌症治療結果的WHO手冊(WHO Handbook for Reporting Results of CancerTreatment))，通過臨床檢查評估的腫瘤應答。將其定義為每個治療組中具有CR或PR的患者的百分率，其中在4個月時通過胸部觸診臨床確定CR和PR。可能的應答是CR，PR，NC，PD或不可評估/不可估測(NA/NE)。可觸知的同側腋下淋巴結累及降低臨床CR的腫瘤等級。此外，還考慮了其它因素，如經歷乳房保存手術(象限切除術/腫塊切除術)而不是乳房切除術的患者的百分率。把變得不能手術的患者或者在4個月時依然不能手術的患者算作治療失敗。
用於檢測乳腺癌中與ESR1共調節的基因的方法材料和方法細胞培養在加有0.03mg/mL內皮細胞生長補料(ECGS)，0.1mg/mL肝素和1xPen/Strep的DMEM/F-12中生長U373細胞(ATCC，Rockville，MD)。細胞生長到約40％鋪滿，然後用培養液洗一次。然後用培養基或培養基+PDGF20ng/mL培養細胞48小時。在具有5％FBS，0.03mg/mLECGS，0.1mg/mL肝素和1x Pen/Strep的F-12培養基中生長人靜脈內皮細胞HUVEC(ATCC，Rockville，MD)到約40％鋪滿，然後用培養液洗一次。在培養基或培養基+VEGF 50ng/mL中生長細胞48小時。在MEM+2mM L-穀氨醯胺，0.1mM NEAA，1mM丙酮酸鈉，0.1mM牛胰島素，10％BSA中生長乳腺癌細胞系MCF7(ATCC，Rockville，MD)到80％鋪滿。用冰冷卻的PBS洗所有的細胞培養物2次，然後從培養皿刮下，在冷卻的PBS中沉澱，在液氮中快速冷凍。
樣品製備從14號針芯活檢組織提取21個RNA樣品，其中在新的輔助內分泌治療開始前，從參加隨機III期來曲唑(FEMARATM，Novartis Pharma，BasalSwitzerland)對它莫西芬試驗的患者收集所述活檢組織，其中所述試驗針對患有不適於乳房保存手術的原發侵襲性乳腺癌的絕經後婦女。
利用Trizol(Life Technologies，Gaithersburg，MD)從另外30個瑞典收集的原發性乳腺癌、1個另外的ESR1+乳腺腫瘤外科手術活檢組織、2個HUVEC樣品、2個來自成膠質細胞瘤細胞系U373-MG的樣品和一個MCF7樣品中提取RNA。根據當地倫理委員會批准的協議獲得知情同意後，收集臨床樣品。購買2個RNA樣品，一個為浸潤III期導管癌(Ambion，Austin，TX)，另一個為2個正常乳腺組織的混和物(Clontech，Palo Alto，CA)。製備的樣品總數是59個，包括53個乳腺癌活檢組織和1個混合的正常乳腺樣品。如Lockhart等，Nat.Biotechnol.，14卷，1675-1680頁(1996)所述，總RNA用QIAGEN RNEASYTM柱(Qiagen，Valencia，CA)純化，處理後與HUGENETMFL 6800陣列(Affymetrix，Santa Clara，CA)雜交。
層級聚類由於計算限制，將HuGeneFL 6800陣列的1,156個基因的子集輸入用於聚類。該子集由GENECHIP軟體(Affymetrix，Santa Clara，CA)認可(call)存在的基因組成，這些基因存在於59個樣品之至少一個中並且有20倍的表達差異，即在正常的混合乳腺組織樣品和這59個樣品之至少一個之間的平均差異(AvDif)。該基因子集在理想情況下代表了在正常和腫瘤間有一些差異水平的那些基因。該子集排除了那些在任何樣品中均無表達或未在至少一個樣品中有顯著變化的基因。利用GENESPRINGTM3.2.8(Silicon Genetics，Redwood City，CA)，用基因表達值對基因和樣品進行聚類，其中跨樣品對每個基因的平均差異測量值進行歸一化以使中值為一。通過標準相關性測定基因表達相似性，最小距離為0.001且分離率為0.5。從所獲含有ESR1基因的樹形圖的分枝彙編了與ESR1共聚類的基因的列表。
結果實驗樣品樹沒有或具有很低ESR1表達的樣品主要簇集在樹形圖近一端，具有高ESR1表達的樣品簇集在另一端，但沒有描繪這兩個樣品類的清晰分枝(圖2)。ESR1的AvDif值的範圍從-24.08到3501.6，正常乳腺顯示值為124。正常乳腺樣品簇集在對於本文報導的18種基因而言通常具有低表達的樣品和具有高表達的樣品的邊界上。圖2中，簇集在正常乳腺上的所有樣品的ESR1 AvDif的平均值是66.37，標準差是163.54。簇集在正常乳腺樣品以下的所有樣品的ESR1 AvDif的平均值是1440，標準差是936。
內皮和成膠質細胞瘤細胞培養樣品與它們各自的細胞類型簇集在不同於腫瘤活檢組織的分枝中。內皮和成膠質細胞瘤分枝位於具有低ESR1表達的樹形圖的末端。在聚類分析中包含細胞系，以便通過提供可以存在於乳腺腫瘤中的細胞類型如內皮和上皮細胞以及明顯不同的細胞類型如成膠質細胞瘤以提高基因的聚類。
與ESR1共聚類的基因18種基因與ESR1共聚類(表1)。這些基因具有在ESR1陽性樣品中高表達而在ESR1陰性樣品中低表達的獨特模式(圖2)。與ESR1共聚類的7種基因，即SCNN1A、SERPINA3、ASAH、LCN1、TGFBR3、GRIA2和CYP2B(表1)，以前從未曾與雌激素刺激或乳腺癌聯繫在一起。
與ESR1共聚類的6種基因以前被認為是雌激素調節的蛋白質，作為乳腺癌的預測或預後生物標誌物，這6種基因即癌胚抗原相關細胞粘附分子5(CEACAM5)、LIV-1蛋白質(LIV-1)、PIP、MGP、TFF3和TFF1(也稱為PS2)(參見表1)。
CEACAM5是被報導在10-95％乳腺癌中表達的免疫反應性糖蛋白。在對298例乳房組織樣品的研究中，發現ESR1陽性/PGR-陽性腫瘤中CEACAM5蛋白質水平最高(參見，Molina等，Anticancer Res.，19卷，2557-2562頁(1999))。除了與ESR1表達相關外，在Zach等，J.Clin Oncol，17卷，2015-2019頁(1999)的報導中指出CEACAM5與乳腺珠蛋白(mammaglobin)1(MGB1)表達相關。同一報告中還指出MGB1水平與ER水平相關，這支持了基因聚類結果。
LIV-1是文獻詳細記載的ER基因。通過ESR1依賴性機制，表皮生長因子(EGF)、轉化生長因子α(TGFα)和胰島素生長因子1(IGF1)誘導LIV-1(參見，EI-Tanani等，J.Steroid Biochem.Mol.Biol.，60卷，269-276頁，(1997))。
PIP，或者稱為總囊性疾病液體蛋白質15(gross cystic disease fluidprotein 15)，其被催乳素和雄激素誘導。PIP表達水平與ESR-1和PGR-陽性狀態相關(參見，Clark等，Br.J.Cancer，81卷，1002-1008頁(1999))。
MGP屬於骨鈣蛋白/基質gla蛋白質家族，與骨骼和軟骨的有機基質有關，並被認為作為骨骼形成的抑制劑起作用。雌激素是MGP基因表達的強誘導物。
雌激素也強烈地誘導TTF1和TTF3。三葉草因子是在胃腸黏膜中表達的穩定分泌性蛋白質。它們可以起到保護黏膜上皮免受損害和幫助治癒的作用。TFF3可以是乳腺癌內分泌治療的預測性生物標誌物。它在雌激素應答的而不在雌激素不應答的乳腺癌細胞系中表達，並且其可以通過控制APC和E-鈣粘著蛋白—連環蛋白複合物的表達而起到促進細胞遷移的作用(參見，Efstathiou等，Proc.Natl.Acad.Sci.USA，95卷，3122-3127頁(1998))。如前面所討論的，TFF1是建立良好的內分泌治療應答的預測性生物標誌物，並且據報導，通過雌二醇而不是孕酮、地塞米松或雙氫睪酮可以增加TFF1 mRNA的水平(參見，Prud′homme等，DNA，4卷，11-21頁(1985))。而且，據報導，它莫西芬抑制TFF1的雌二醇誘導(參見，Prud′homme，上述引文)。
與ESR1共聚類的另一個基因，即肝細胞核因子3α(HNF3A)活化TFF1(參見，Beck等，DNA Cell Biol.，18卷，157-164頁(1999))。以前證明在65個乳腺腫瘤的表達譜中HNF3A與ESR1共聚類(Perou等，Nature，406卷，747-752頁(2000))。在上文Perou等的報導中，表1列出的3個另外基因也與ESR1共聚類LIV-1；hepsin(HPN)跨膜蛋白酶，其在細胞生長和細胞形態學維持中有根本作用；X盒子結合蛋白質1(XBP1)，其結合HLA-DR-α啟動子，並且可以在B細胞中作為轉錄因子(參見，Liou等，Science，247卷，1581-1584頁(1990))。
AZGP1在與ESR1共聚類的基因中是獨特的，因為它以前未曾與內分泌應答有聯繫而被認為是乳腺癌分化的生物化學標誌物(參見，Diez-ltza等，Eur.J.Cancer，29A卷，1256-1260頁(1993))。AZGP1是刺激脂肪細胞中脂質降解的分泌性蛋白質，其可以促使晚期癌症患者中脂肪大量的損失。其與I類MHC抗原α鏈的細胞外結構域有高度相似性。
在mRNA水平上對基因表達的整體分析是研究複雜生物學問題如乳腺癌的強有力工具。這裡，利用標準相關性算法對表達陣列數據進行聚類分析，從而能夠鑑定到與ESR1共調節的基因。發現了18種基因，包括已知的受ESR1調節或與乳腺癌腫瘤發生相關的11種基因。有趣地，這裡描述的ESR1分枝中存在的4種基因，即LIV1、HPN、XBP1和HNF3A被鑑定腔上皮ESR1基因簇的成員，參見Perou等(Nature，406卷，747-752頁(2000))所述。在Bertucci等(Hum.Mol.Genet.，9卷，2981-2991頁，(2000))的第三份乳腺腫瘤基因表達譜的報導中XBP1也與ESR1狀態有關。HPN、HNF3A和XBP1與ESR1的共聚類表明這些基因象LIV1一樣被雌激素調節，並且應該被認為是完整ER信號途徑的可能標誌物。
這是ER和下面7種基因間相關性的首次報導SCNN1A、SERPINA3、ASAH、LCN1、TGFBR3、GRIA2和CYP2B。基因TGFBR3和LCN1參與細胞分化和增生，並且它們在特定細胞系——起源上亦是ESR1樣性的細胞系——中的下調能引起腫瘤發生和ESR1與這些基因的共聚類(參見，Bratt，Biochim.Biophys.Acta.，1482卷，318-326頁(2000))。
表1顯示在53個乳腺腫瘤活檢組織、1個正常乳腺和5個細胞系樣品中1126個基因的層級聚類中與ESR1共聚類的基因。針對每個基因所顯示的GenBank登錄號是序列的登錄號，從此序列可獲得用在Affymetrix基因晶片上的25mer探針用於該基因的檢測。用+表示以前已證實具有與ER陽性相關的表達的基因。
表1與ESR1共聚類的基因基因 GenBank登錄號 已知的與ESR1的相關性1. SCNN1A X76180-2. SERPINA3 X68733-3. ASAH U70063-4. LCN1 L14927-5. TGFBR3 L07594-6. GRIA2L20814-7. CYP2BM29874-8. CEACAM5 M29540+9. MGB1 U33147+10. LIV1 U41060+11. PIP HG1763+12. MGP X53331+13. TFF3 L08044+14. TFF1 X52003+15. HNF3AU39840+16. HPN X07732+17. XBP1 M31627+18. AZGP1X59766-19. ESR1 X03635+治療前活檢組織中內分泌應答的預測性標誌物在本發明另一個方面中，從53例患者獲得了136個乳腺活檢組織。從116個活檢組織提取RNA。對來自35例患者的43個活檢組織製備了表達譜。鑑定了乳腺腫瘤中內分泌治療應答的預測性標誌物。將來源於來曲唑(FEMARATM)治療前的製備了表達譜的活檢組織和患者的臨床結果細分如下4例患者有CR，9例患者有PR，4例患者有NC及4位患者有PD。
對於用它莫西芬治療的組，沒有患者在CR分類中，10例患者有PR，7例患者有NC，4例患者有PD。
具有CR或PR的患者歸類為「應答者」，具有NC或PD的患者歸類為「非應答者」。在來自接受來曲唑(FEMARATM)給藥的患者的治療前活檢組織中比較8,000個基因在這兩組間的表達。數值(AvDiff)表示在特定樣品中基因的表達水平。因為計算的原因，相對於所有應答者，計算陣列上每個基因的AvDiff值的平均值。然後，將這些平均值和非應答者組中每個單獨樣品的每個基因作比較。鑑定到兩個在應答者的平均值和每個非應答者樣品間有3倍或更高的表達差異的基因，即NOVA1和IGHG3，它們在表2和6中列出。表2也包括僅供參考的V5活檢組織(治療後)數據。
與FEMARATM治療期間有NC或PD的婦女的活檢組織比較，發現這兩個基因IGHG3和NOVA1在隨後最終對FEMARATM治療呈陽性應答的婦女的治療前腫瘤中以較高水平表達。使用Mann-Whitney秩和檢驗，對於基因NOVA1，兩組(包括V5樣品)間中值的差異比由概率(P＝0.012)所預期的值大。對於IGHG3基因，該數據沒有統計學上的顯著性。這些基因(IGHG3和NOVA1)在來自它莫西芬治療患者的活檢組織中沒有差異表達，因此不能提供標誌物以指示是否可對它莫西芬產生有利應答。
為了唯一地確定NOVA1基因，可以利用下面的標誌NOVA1(單基因ID Hs.214)位於染色體14q上，由mRNA登錄號NM_002515及蛋白質登錄號NP_002506標識。
對於IGHG3基因(Hs.300697)，該基因也位於染色體14q上，由mRNA登錄號BC016381標識。沒有蛋白質登錄號。
基因IGHG3和NOVA1存在幾種生物學特徵，這些生物學特徵使得這些基因適於用作診斷標誌物和/或治療靶標。IGHG3與重鏈疾病(HCD)有關。HCD是天然發生的淋巴增生性疾病，其中在血清或尿中存在單克隆Ig重鏈(H)可變片段。NOVA1是具有嚴格調節的表達的核RNA結合蛋白質，在發育的小鼠中，該蛋白質限於CNS的神經元中。在具腫瘤形成徵兆的視性眼陣攣-共濟失調(POA)患者中觀察到了抗該抗原的抗體。POA是自身免疫疾病，在該病中患乳腺癌或小細胞肺癌的婦女發生眼睛、軀幹和四肢的異常運動控制。在該疾病中乳腺腫瘤異常地表達NOVA1基因。這引起攻擊天然表達NOVA1的CNS的免疫應答。與NOVA1融合蛋白質的血清反應被用於POA的診斷，並且表明存在隱性乳腺、婦科或肺腫瘤。
表2與非應答者比較，應答患者治療前(FEMARATM)乳腺活檢組織中具有可變表達的基因

PG樣品號＝獨特的患者標識符V0＝第一次調查取樣的活檢組織(治療前)V5＝第五次調查(治療後)▲＝基於基因表達譜和ICH發現存在ER數值(AvDiff)＝特定樣品中該基因的表達水平絕對認可(AbsCall)＝由Affymetrix軟體確定樣品中基因是否表達，並用A(缺乏)；M(臨界)；或P(存在)表示。
來自治療後活檢組織的預測性標誌物在本發明的另一方面，鑑定了來自治療後患者的應答標誌。為此目的，將來自來曲唑(FEMARATM)治療患者的活檢組織，來自V5的樣品，即治療後的活檢組織分為兩個種類——應答者和非應答者。來自具有CR或PR的患者的活檢組織被作為應答者，來自具有NC或PD的患者的活檢組織被劃為非應答者。因為計算的原因，針對V5應答者，計算陣列上每個基因的AvgDiff值的平均值。然後，將這些平均值和非應答者組中每個單獨樣品的每個基因作比較。鑑定到由8組探針代表的7種基因在應答者的平均值和非應答者組的每個樣品間有多於3倍的表達差異(表3)。表3也包括僅供參考的來自治療前活檢組織V0的數據。用於β-血紅蛋白的兩組不同探針表明，對FEMARATM應答的患者的活檢組織與非應答者的活檢組織比較有較高的該基因表達。有趣地，鑑定的2個基因，即HPN和PIP在通過基因表達進行的ER陽性和ER陰性活檢組織的2維層級聚類中與ESR1共聚類。使用Mann-Whitney秩和檢驗，對於HPN(P＝0.046)和乳運鐵蛋白(P＝＜0.001)，在應答者和非應答者間中值有統計學上的顯著差異。為了進行Mann-Whitney秩和檢驗，利用了所有活檢組織數據，包括V0和V5活檢組織。
標誌物列表包括HPN和PIP。在層級聚類分析中也發現這些基因與ESR1共聚類。根據兩個獨立的分析，應該認為HPN和PIP是可以用於預測對來曲唑(FEMARATM)的應答性的功能ER轉錄體的生物標誌物。
如Kazama(J.Biol.Chem.，270卷，66-72頁，(1995))所述，HPN是II類膜相關絲氨酸蛋白酶，已證實其激活人因子VII，並且在細胞表面上啟動血液凝固途徑而導致形成凝血酶。如Torres-Rosada等(Proc.Natl.Acad.Sci.USA，90卷，7181-7185頁(1993))所述，據認為大量贅生性細胞可以通過這個和其它途徑激活血液凝固系統，引起血凝過快和血管內血栓形成，並且hepsin在它們的細胞生長中起作用。如Tsuji等，J.Biol.Chem.，266卷，16948-16953頁(1991)所述，HPN基因的表達是高度受限的；即該基因除了在肝中高水平表達和在腎中中等水平表達外，在大多數身體組織中為低水平表達。
已經報導在幾種癌細胞系和卵巢癌(最近報導的，參見例如Tanimoto等，Cancer Res.，57卷，2884-2887頁(1997))中高水平表達HPN。此外，儘管在肝中HPN高表達，但是HPN基因的兩個拷貝都被破壞的敲除小鼠沒有顯示肝異常和功能障礙。例如WU等，J.Clin.Invest.，101卷，321-6頁(1998)中所述，實際上，這些小鼠並未顯示任何可辨別的表現型。例如上述引文Torres-Rosada等所述，已證實靶向HPN細胞外結構域的抗體可阻滯過度表達HPN的肝癌細胞的生長。
鑑定到兩個用於β血紅蛋白的探針。這表明在治療後(V5)腫瘤中β血紅蛋白在應答者中比在非應答者中表達水平更高。與血管形成較差的腫瘤比較，來曲唑(FEMARATM)可能更成功地靶向血管形成良好的乳腺腫瘤，並且β血紅蛋白表達水平與這些活檢組織中血管形成的程度相關。乳運鐵蛋白(LTF)也包括在潛在標誌物列表中。LTF是在奶中表達的鐵結合蛋白質，其也在嗜中性粒細胞的次級顆粒中表達。LTF參與鐵的運輸貯藏和螯合以及宿主防禦機制。據報導，在測定的約50％乳腺腫瘤中缺乏LTF(參見，Perou等，Nature，406卷，747-752頁，(2000))。
表3與對FEMARATM治療產生陰性應答的患者相比，在腫瘤對FEMARATM陽性應答的患者中發現的以較高水平表達的基因

表4與對FEMARATM治療產生陰性應答的患者相比，在腫瘤對FEMARATM陽性應答的患者中發現的以較低水平表達的基因

因此，可以通過任何可靠的方法，包括但不限於這裡公開的方法，在應答Femara的患者中和對Femara不產生應答的患者中測定這些基因或它們的基因產物的絕對表達水平，然後對該結果和在未知個體中同樣基因或基因產物的表達水平進行比較以確定未知腫瘤是否將對內分泌治療(包括來曲唑(FEMARATM)治療)產生應答。
表5與非應答者比較，在FEMARATM應答者的乳腺活檢組織中有可變表達的基因

表6除了IGHG3和PIP之外(只得到Mrna序列)，針對本申請中公開的所有基因的完整基因組序列的單基因簇號該表也有HUGO基因符號和該基因表達的蛋白質的蛋白質登錄號GenBanK登錄號 蛋白質基因 (用於設計 單基因簇號 基因符號Affymetrix探針) 登錄號非電壓門控鈉通道1α X76180Hs.2794 SCNN1A prf2015190A絲氨酸或半胱氨酸蛋白酶抑制劑成員3X68733Hs.234726SERPINANA3N-醯基鞘氨醇醯胺 U70063Hs.75811 ASAH spQ13510水解酶(酸性神經醯胺酶)Lipocalinl L14927Hs.2099 LCN1 prf1908211A轉化生長因子β的III型受體L07594Hs.79059 TGFBR3 spQ03167穀氨酸受體前體2 L20814Hs.89582 GRIA2 pir158181苯巴比妥誘導的細胞色素P450-IIB M29874Hs.1360 CYP2B pirA32969癌胚抗原mRNA M29540Hs.220529CEACAM5pirA36319乳腺珠蛋白1 U33147Hs.46452 MGB1 spQ13296-雌激素調節的LIV-1蛋白質 U41060Hs.79136 LIV-1 pirG02273催乳素誘導的蛋白質 HG1763Hs.99949 PIPpirSQHUAC基質Gla蛋白質X53331Hs.279009MGPpirGEHUM三葉草因子3 L08044Hs.82961 TFF3 spQ07654三葉草因子1 X52003Hs.1406 TFF1 pirA26667肝細胞核因子3α U39840Hs.299867HNF3A pirS70357絲氨酸蛋白酶hepsin X07732Hs.823 HPNpirS00845X盒結合蛋白質1 M31627Hs.149923XBP1 spP17861Zn-α2-糖蛋白X59766Hs.71AZGP1 pdb1ZAG雌激素受體αX03635Hs.1657 ESR1 pirS64737X盒結合蛋白質1 M31627Hs.149923XBP1 spP17861神經-腫瘤腹側抗原1 U04840Hs.214 NOVA1 pir138489免疫球蛋白γ3重鏈恆定區(G3m標誌物) M87789Hs.300697IGHG3 NAβ血紅蛋白 M25079Hs.155376HBBprf1701384A離子型穀氨酸受體 L20814Hs.89582 GRIA2 pir158181乳運鐵蛋白 X53961Hs.105938LTFpirTFHUL山梨醇脫氫酶 L29008Hs.878 SORD spQ00796腫瘤差異表達的d1 U49188Hs.272168TDE1 NA
藥物基因組學藥物遺傳學/基因組學確定參與對外來化合物或藥物的個體應答的遺傳/基因組因子。可以將對本發明標誌物表達有刺激或抑制作用的藥劑或調節劑給予個體以預防或治療患者乳腺癌。必須將這種治療和個體的藥物基因組學一起考慮。治療劑的新陳代謝差異通過改變藥理活性藥物的劑量和血液濃度間的關係可能引起嚴重毒性和治療失敗。因此，了解個體的藥物基因組學有助於有效的篩選預防性或治療性藥劑(例如藥物)。進一步可以利用這種藥物基因組學確定適合的劑量和治療方案。因此，可以測定個體中本發明標誌物的表達水平以篩選用於個體治療或預防的適合的藥劑。
藥物基因組學研究由於個體中藥物處置和作用的不同而造成的藥物效力或毒性的臨床顯著變化(參見，例如.Linder，Clin.Chem.，43卷，2號，254-266頁(1997))。一般地，可以分為兩種類型的藥物遺傳條件。改變藥物對身體的作用方式的、作為單因子遺傳的遺傳條件稱為「改變的藥物作用」。改變身體對藥物的作用方式的、作為單因子遺傳的遺傳條件稱為「改變的藥物代謝」。這些藥物遺傳條件可以作為罕見的缺陷或者常見的多態性出現。例如，6-磷酸葡萄糖脫氫酶(G6PD)缺陷是常見的遺傳性酶病，其中主要的臨床併發症是攝入氧化劑藥物(抗瘧疾藥，磺胺，止痛藥，硝基呋喃)後和食用蠶豆後出現溶血。
作為一個示例性實施方案，藥物代謝酶的活性是藥物作用強度和持繼時間的主要決定因素。藥物代謝酶(例如，N-乙醯轉移酶2(NAT2)和細胞色素P450酶CYP2D6和CYP2C19)的遺傳多態性的發現解釋了為什麼一些患者在服用標準安全劑量的藥物後沒有獲得期望的藥物效果或顯示過大的藥物反應和嚴重中毒。
這些多態性在人群中以兩種表現型表達強代謝者(EM)和弱代謝者(PM)。不同種群中PM的流行程度不同。例如，編碼CYP2D6的基因是高度多態性的，並且在PM中已經鑑定了幾種突變，所有的這些突變都導致了功能性CYP2D6的缺乏。當CYP2D6和CYP2C19的弱代謝者接受標準劑量時，他們經常經受過大的藥物反應和副作用。正如由CYP2D6形成的可待因代謝物嗎啡介導的止痛作用所證明的，如果代謝物是活性治療部分，PM將顯示沒有治療應答。其它的極端情況是不對標準劑量應答的所謂超快速代謝者。最近，鑑定了超快速代謝的分子基礎由於CYP2D6基因擴增所致。
因此，可以測定個體中本發明標誌物的表達水平或功能水平以選擇用於個體治療或預防的適合的藥劑。此外，藥物遺傳學研究可以用於對編碼藥物代謝酶或藥物靶的多態等位基因進行基因分型以預測個體的藥物應答表現型。當這種知識應用於給藥和藥物篩選時，用本發明標誌物的表達調節劑治療患者可以避免不良反應或治療失敗，由此增強治療或預防的效率。
蛋白質組學可以分析培養的正常細胞和轉化細胞分泌的蛋白質以鑑定可能由癌細胞分泌進入體液的並且在本發明方法中可能有價值的蛋白質。可以分離上清液，並且可以用MWT-CO過濾器簡化蛋白質混合物。然後用胰蛋白酶消化蛋白質。然後可以在毛細管HPLC柱上加載胰蛋白酶消化產生的肽，在毛細管HPLC柱中這些肽將被分離，之後通過專門定製的電噴霧電離源直接洗脫到離子阱質譜儀中。在整個梯度上，通過對柱上洗脫的4種最強離子(肽)進行片段化，並同時動態地排除那些之前已經片段化的離子，可以獲得序列數據。在這種方法中，可以獲得多次掃描的序列數據，對應於樣品中約50-200種不同蛋白質。利用相關性分析工具，如MS-Tag，相對於資料庫檢索這些數據可以鑑定上清液中的蛋白質。
測量方法本發明的實驗方法取決於細胞組分的測量。所測量的細胞組分可以來自細胞生物學狀態的任何方面。它們可以來自轉錄狀態，其中測定RNA豐度；來自翻譯狀態，其中測定蛋白質的豐度；來自活性狀態，其中測定蛋白質的活性。細胞特徵也可以來自混合方面，例如測定一種或多種蛋白質活性連同其它細胞組分的RNA豐度(基因表達)。這部分描述了用於測量藥物應答或途徑應答中細胞組分的示例性方法。本發明亦適用進行這種測量的其它方法。
優選地，在本發明中測定其它細胞組分的轉錄狀態。可以通過對核酸或核酸模擬探針陣列的雜交技術(如下一小部分所述)或通過其它基因表達技術(隨後小部分所述)測定轉錄狀態。不管如何測量，結果是包括代表mRNA豐度和/或比率的值的數據，(在RNA降解速率相同的情況下)其通常反映DNA表達率。
在本發明各種備選的實施方案中，可以測定非轉錄狀態的生物學狀態(如翻譯狀態、活性狀態)的方面或混合方面。
在本發明的一個方面，可以隨著時間的推移，即在乳腺疾病的各個階段，在獲自患者的體液或乳腺組織樣品中，測量對應於表1，2，3或4中鑑定的至少一種基因的mRNA或編碼蛋白的表達水平，以監測患者中乳腺癌的存在、進展或預後。對應於鑑定為與整體預後相關的基因的mRNA或編碼蛋白質的表達水平可以提供關於乳腺癌治療或進展的有價值的信息。可以通過如下所述的標準方法檢測與該基因對應的mRNA和蛋白質的表達水平。
在一個特別有用的實施方案中，可以同時檢測各個乳腺疾病階段下患者中多種公開基因的mRNA表達水平以產生隨著時間推移乳腺疾病的轉錄或表達譜。例如，可以在不同時間從患者乳腺細胞獲得對應於這些基因大多數的mRNA轉錄物，並且與含有寡核苷酸探針的晶片進行雜交物(其中所述寡核苷酸探針與期望基因的轉錄物互補)，以比較大量基因在乳腺癌各個階段的表達。
在另一方面，基於公開基因的細胞分析可以用於鑑定能用在乳腺癌治療中的藥劑。該方法包括a)用候選藥劑接觸獲自懷疑患有乳腺疾病的患者的體液或乳腺組織樣品；b)檢測表1、2、3或4中鑑定的至少一種基因的表達水平；和c)與在缺乏候選藥劑情況下樣品中基因的表達水平進行比較，其中相對於藥劑缺乏情況下的表達水平，藥劑存在情況下樣品中表達水平的改變將指示該藥劑在乳腺癌治療中是有用的。如下所述，可以通過測量對應於該基因的mRNA水平或該基因編碼的蛋白質水平以檢測基因表達水平。
當用於比較兩個或多個值時，這裡所用術語「相似的」意指這些值相互間相差在10％以內。
這裡所用術語「候選藥劑」指能改變或降低對應於至少一個公開基因的mRNA水平或該基因編碼的蛋白質水平的任何分子。候選藥劑可以是天然或合成的分子，如蛋白質或其片段、抗體、小分子抑制劑、核酸分子，例如反義核苷酸、核酶、雙鏈RNA、有機和無機化合物等等。
無細胞測定法也可以用於鑑定能與一種公開基因編碼的蛋白質或蛋白質結合伴侶相互作用以改變蛋白質或其結合伴侶的活性的化合物。無細胞測定也可以用於鑑定能調節編碼蛋白質和其結合伴侶(如靶肽)間相互作用的化合物。
在一個實施方案中，用於鑑定這種化合物的無細胞測定法包含反應混合物，該反應混合物含有一種公開基因編碼的蛋白質和試驗化合物或試驗化合物庫，並且還含有或沒有結合伴侶，例如生物學失活的靶肽或小分子。因此，本發明提供了用於鑑定在乳腺癌治療中有用的藥劑的無細胞方法的一個例子，該方法包括將蛋白質或其功能性片段或蛋白質結合伴侶和試驗化合物或試驗化合物庫接觸，並檢測複合物的形成。為了檢測，可以用特定的標誌物標記蛋白質，並且用不同的標誌物標記試驗化合物或試驗化合物庫。然後，通過測量在溫育和衝洗步驟後兩種標誌物的水平可以檢測試驗化合物和蛋白質或其片段或蛋白質結合伴侶的相互作用。兩種標誌物都存在表示有相互作用。
通過檢測表面等離子共振—一種光學現象—的即時BIA(生物分子相互作用分析，Pharmacia Biosensor(AB))也可以估測分子間的相互作用。該檢測取決於在生物特異界面上質量大分子的質量濃度的改變而不需要標記分子。在一個有用的實施方案中，可以在傳感器表面，例如微流室(micro-flow cell)壁上固定試驗化合物庫。然後，使含有蛋白質、其功能性片段或蛋白質結合伴侶的溶液在傳感器表面連續循環流動。信號記錄上指示的共振角度的改變表明發生了相互作用。在Pharmacia的BIA技術指南中詳細描述了該技術。
無細胞測定法的另一個實施方案包括a)混合至少一種基因編碼的蛋白質、蛋白質結合伴侶和試驗化合物以形成反應混合物；和b)在試驗化合物存在或缺乏情況下檢測蛋白質和蛋白質結合伴侶的相互作用。與不存在試驗化合物情況下的相互作用比較，試驗化合物存在情況下的蛋白質和結合伴侶相互作用的相當大的變化(增強作用或抑制作用)表明試驗化合物是蛋白質活性的潛在的激動劑(模擬物或增強劑)或拮抗劑(抑制劑)。測定成分可以同時混合或者用試驗化合物接觸蛋白質一段時間後向反應混合物添加結合伴侶。通過利用各種濃度的化合物產生劑量應答曲線可以估測化合物的效力。也可以在不存在試驗化合物的情況下，通過定量蛋白質和其結合伴侶間複合物的形成進行對照測定。
用可檢測地標記的蛋白質如放射性標記、螢光標記或酶標記的蛋白質或其結合伴侶，通過免疫測定法或通過色譜檢測法可以檢測蛋白質和其結合伴侶間複合物的形成。
在優選的實施方案中，可以固定蛋白質或其結合伴侶以有利於從蛋白質和其結合伴侶的未複合形式中分離複合物和利於測定的自動化。可以在任何類型的容器，例如微量滴定板，微離心管和試管中完成蛋白質與其結合伴侶的複合。在特別優選的實施方案中，蛋白質可以與另一種蛋白質，例如穀胱甘肽-S-轉移酶融合以形成融合蛋白質，該融合蛋白質可以吸附在基質，例如穀胱甘肽瓊脂糖凝膠珠上(Sigma Chemical，St.Louis，MO)，然後與標記的，例如用35S標記的蛋白質伴侶和試驗化合物混合，並且在足以形成複合物的條件下孵育。隨後，洗滌珠以除去未結合的標記，並將基質固定化，測定放射性標記。
另一個在基質上固定蛋白質的方法包括利用生物素和鏈黴抗生物素蛋白。例如，可以利用公知的技術用生物素NHS(N-羥基琥珀醯亞胺)生物素化蛋白質，並且將其固定在鏈黴抗生物素蛋白包被的板的孔中。
無細胞測定法也可以用於鑑定能夠與至少一種基因編碼的蛋白質相互作用並且調節該基因編碼的蛋白質的活性的藥劑。在一個實施方案中，蛋白質與試驗化合物孵育並測定蛋白質的催化活性。在另一個實施方案中，通過本領域已知的方法測定蛋白質對靶分子的結合親和性。
本發明也提供了對患有或有危險患有乳腺疾病的個體進行預防和治療的方法。預防性藥劑的給藥可以發生在乳腺疾病的特徵症狀顯現之前，這樣可以預防乳腺疾病的發展或延緩它的進程。在乳腺疾病的治療方面，並不要求殺死乳腺細胞(例如癌細胞)或誘導其發生細胞死亡。相反實現乳腺疾病治療所需要的僅是在一定程度上減緩腫瘤生長或使得一些異常細胞恢復正常。適合的治療藥劑的例子包括，但不限於反義核苷酸、核酶、雙鏈RNA和拮抗劑，如下文詳述。
這裡所用的術語「反義」指與至少一種公開基因的RNA表達產物的一部分互補的核苷酸序列。「互補的」核苷酸序列指根據標準Watson-Crick互補規則能進行鹼基配對的核苷酸序列。即，嘌呤將和嘧啶配對以形成鳥嘌呤胞嘧啶和腺嘌呤胸腺嘧啶(在DNA中)或腺嘌呤尿嘧啶(在RNA中)的聯合體。其它不常見的鹼基，例如次黃苷，5-甲基胞嘧啶，6-甲基腺嘌呤，次黃嘌呤和其它鹼基可以包含在雜交序列中，並且它們不幹擾配對。
在所有實施方案中，細胞組分的測定應該以相對獨立於測量時間的方式進行。
轉錄狀態的測定優選地，通過核酸和寡核苷酸陣列雜交進行轉錄狀態的測定，見本小節描述。在本小節中稍後描述了一些其它的轉錄狀態測定方法。
轉錄物陣列概述在優選實施方案中，本發明利用了「寡核苷酸陣列」(這裡也稱為「微陣列」)。可以利用微陣列分析細胞中的轉錄狀態，特別是測定癌細胞的轉錄狀態。
在一個實施方案中，通過將代表細胞中存在的mRNA轉錄物的可檢測標記的多核苷酸(例如，從總細胞mRNA合成的螢光標記的cDNA或標記的cRNA)與微陣列雜交產生轉錄物陣列。微陣列是具有一系列有序排列的位點的表面，所述位點用於與細胞或生物體基因組中許多基因(優選大多數或幾乎所有基因)的產物進行結合(例如雜交)。可以用許多方法製備微陣列，下文描述了其中幾種方法。無論如何製造，產生的微陣列有一些共同特徵。陣列是可複製的，允許產生特定陣列的多個拷貝，並且這些拷貝之間易於相互比較。優選地，微陣列較小，通常小於5cm2，並且它們由在結合(例如，核酸雜交)條件下穩定的材料製成。微陣列中特定的結合位點或獨特的一組結合位點將特異結合細胞的單個基因的產物。儘管每種特定mRNA可能有一個以上的物理結合位點(此後稱為「位點」)，但是為了清楚的原因，下述的討論將假定只有單個位點。在特定實施方案中，利用在每個位置含有固定的已知序列核酸的位置可尋址陣列。
可以理解，當製備與細胞RNA互補的cDNA，並且在適合的雜交條件下將其與微陣列雜交時，與對應於任何特定基因的陣列位點的雜交水平將反映細胞中該基因轉錄的mRNA的豐度。例如，當與總細胞mRNA互補的可檢測標記的(例如用螢光團)cDNA或cRNA與微陣列雜交時，對應於細胞中未轉錄基因的陣列位點(所述「對應於」即能特異結合基因產物)將沒有或幾乎沒有信號(例如，螢光信號)，而對應於編碼的mRNA佔優勢的基因的位點將有相對強的信號。
微陣列的製備微陣列是本領域已知的，由一個表面組成，在該表面上在序列上相應於基因產物的探針(例如cDNA、Mrna、cRNA、多肽及其片段)可以特異地在已知位置發生雜交或結合。在一個實施方案中，微陣列是陣列(即矩陣)，在其中每個位置是基因編碼產物(例如蛋白質或RNA)的一個離散結合位點，並且存在針對生物體基因組中大多數或幾乎所有基因產物的結合位點。在優選實施方案中，「結合位點」(此後稱「位點」)是特定關連cDNA或cRNA可以特異雜交的核酸或核酸類似物。結合位點的核酸或類似物可以是例如合成的寡聚體、全長cDNA、小於全長的cDNA或基因片段。
儘管在優選的實施方案中，微陣列含有靶生物體基因組中所有或幾乎所有基因產物的結合位點，但是這種全面性不一定是必需的。微陣列可以僅有部分靶生物體基因的結合位點。然而，一般地，微陣列有對應於至少約50％，常常至少約75％，更常見至少約85％，甚至更常見多於約90％和最常見至少約99％的基因組基因的結合位點。優選地，微陣列具有如下基因的結合位點，所述基因與測試和驗證目的生物學網絡模型相關。「基因」被定義為優選具有至少50，75或99個胺基酸的開放閱讀框(ORF)，在生物體(例如，如果是單細胞)中或在多細胞生物體的一些細胞中將從該開放閱讀框轉錄信使RNA。可從生物體表達的mRNA數或通過從基因組的詳細表徵部分外推估測基因組中的基因數目。對感興趣生物體的基因組測序後，通過DNA序列分析可以確定ORF數目並鑑定mRNA編碼區。例如已經完整測序了釀酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)基因組，據報導其有約6275個長於99個胺基酸的ORF。對這些ORF的分析表明有5885個可能規定蛋白質產物的ORF(參見，例如Goffeau等，「具有6000個基因的生命體」，Science，274卷，546-567頁，(1996)，為了所有目的，整體併入該篇文獻為參考文獻)。相比較，估測人類基因組含有約25,000-35,000個基因。
製備用於微陣列的核酸如上所述，與特定關連cDNA特異雜交的「結合位點」通常是附著在該位點的核酸或核酸類似物。在一個實施方案中，微陣列的結合位點是對應於生物體基因組的每種基因的至少一個部分的DNA多核苷酸。可以通過例如聚合酶鏈式反應(PCR)擴增來自基因組DNA、cDNA(例如，通過RT-PCR)或克隆序列的基因片段獲得這些DNA，或者可以在晶片表面利用例如照相平板印刷技術從頭合成序列，例如Affymetrix利用這種不同技術直接在晶片上合成了它們的寡聚體。可以根據基因或cDNA的已知序列選擇PCR引物，以便擴增獨特的片段(即，該片段與微陣列上任何其它片段不共有10個以上鹼基的連續相同序列)。電腦程式在具有所需特異性和最適擴增特性的引物的設計中很有用(參見，例如Oligo pl 5.0版本(National Biosciences))。在結合位點對應於很長的基因的情況下，有時期望擴增基因3』末端附近的片段，這樣當寡聚-dT引發的cDNA探針與微陣列雜交時，小於全長的探針可以有效地結合。通常，微陣列上每個基因片段的長度在約20bp和約2000bp間，更通常地在約100bp和約1000bp間，通常約300bp至約800bp。PCR方法是公知的，例如在Innis等編輯，″PCR ProtocolsA Guide to Methods and Applications″，AcademicPress Inc.，San Diego，CA(1990)中描述了該方法，為了所有的目的，整體併入該篇文獻為參考文獻。很明顯，計算機控制的機器人系統對於分離和擴增核酸是有用的。
產生用於微陣列的核酸的備選方法是例如利用N-磷酸酯或亞磷醯胺化學合成多核苷酸或寡核苷酸(Froehler等，Nucleic Acid Res.，14卷，5399-5407頁，(1986)；McBride等，Tetrahedron Lett.，24卷，245-248頁，(1983))。合成序列長度在約15到約500個鹼基之間，更通常地在約20到約50個鹼基之間。在一些實施方案中，合成的核酸包括非天然的鹼基，例如次黃苷。如上所述，核酸類似物可以用作雜交的結合位點。一個適宜的核酸類似物的例子是肽核酸(參見，例如Egholm等，「PNA遵循Watson-Crick氫鍵鍵合規則與互補寡核苷酸雜交」，Nature，365卷，566-568頁(1993)；也參見美國專利號5,539,083)。
在備選的實施方案中，結合(雜交)位點從基因、cDNA(例如已表達序列標誌)的質粒或噬菌體克隆或來自其中的插入物製備(Nguyen等，「通過與cDNA克隆陣列定量雜交分析小鼠胸腺中的差異基因表達」，Genomics，29卷，207-209頁，(1995))。在再一個實施方案中，結合位點的多核苷酸是RNA。
將核酸結合到固相表面核酸或類似物被結合到固相支持體上，該固相支持體可以由玻璃、塑料(例如聚丙烯、尼龍)、聚丙烯醯胺、硝化纖維或其它材料製成。優選的將核酸結合到表面的方法是在玻璃板上印刷，一般地可參見Schena等，「用互補DNA微陣列定量監測基因表達模式」，Science，270卷，467-470頁，(1995)。該方法特別可用於製備cDNA微陣列。也參見DeRisi等，「使用cDNA微陣列分析人類癌症中的基因表達模式」，Nature Genetics，14卷，457-460頁，(1996)；Shalon等，「使用雙色螢光探針雜交分析複雜DNA樣品的DNA微陣列系統」，Genome Res.，6卷，639-645頁，(1996)；和Schena等，「平行人類基因組分析；1000個基因的基於微陣列的表達」，Proc.Natl.Acad.Sci.USA，93卷，10539-11286頁，(1995))。為了所有的目的，整體併入每篇前述的文章作為參考文獻。
第二種優選的製備微陣列的方法是製備高密度的寡核苷酸陣列。利用用於原位合成的照相平板印刷技術生產含有數千寡核苷酸的陣列的技術是已知的，其中所述寡核苷酸位於表面規定位置並與規定序列互補(參見Fodor等，「光指導的空間可尋址平行化學合成」，Science，251卷，767-773頁(1991)；Pease等，「用於快速DNA序列分析的光導寡核苷酸陣列」，Proc.Natl.Acad.Sci.USA，91卷，5022-5026頁，(1994)；Lockhart等，「通過與高密度寡核苷酸陣列雜交監測表達」，Nature Biotech.，14卷，1675頁(1996)；美國專利號5,578,832；5,556,752和5,510,270，為了所有的目的，整體併入每篇文獻為參考文獻)；用於快速合成和沉澱規定寡核苷酸的其它方法的技術也是已知的(Blanchard等，「高密度寡核苷酸陣列」，Biosensors Bioelectronics，11卷，687-690頁，(1996))。當利用這些方法時，直接在表面如衍生的載玻片上合成已知序列的寡核苷酸(例如25聚體)。通常，產生的陣列是冗餘的，每個RNA對應於幾個寡核苷酸分子。可以選擇寡核苷酸探針以檢測可變剪接的mRNA。
也可以利用其它製備微陣列的方法，例如掩蔽法(參見，Maskos和Southern，Nuc.Acids Res.，20卷，1679-1684頁，(1992))。儘管如本領域技術人員所認識到的，優選非常小的陣列，因為這樣雜交體積較小，但是原則上，可以利用任何類型的陣列，例如尼龍雜交膜上的點印跡(參見，Sambrook等，″Molecular Cloning--A Laboratory Manual(第二版)″，1-3卷，Cold Spring Harbor Laboratory，Cold Spring Harbor，NY(1989)，為了所有目的，整體併入這篇文獻為參考文獻)。
產生標記探針製備總的和poly(A)+RNA的方法是公知的，在Sambrook等上述引文中概述了該方法。在一個實施方案中，在本發明中利用硫氰酸胍裂解各種類型目的細胞，接著通過CsCl離心提取RNA(Chirgwin等，Biochemistry，18卷，5294-5299頁，(1979))。通過用寡聚-dT纖維素選擇poly(A)+RNA(參見，Sambrook等，上引文)。目的細胞包括野生型細胞，暴露於藥物的野生型細胞、具有修飾的/幹擾的細胞組分的細胞和具有修飾的/幹擾的細胞組分的暴露於藥物的細胞。
通過寡聚dT引物或隨機引物反轉錄從mRNA或備選地直接從RNA製備標記的cDNA，所述兩種技術均是本領域已知的(參見，例如Klug和Berger，Methods Enzymol.，152卷，316-325頁，(1987))。可以在綴合可檢測標記的dNTP，最優選螢光標記的dNTP存在的情況下進行反轉錄。備選地，可以在標記的dNTP存在的情況下，通過雙鏈cDNA的體外轉錄合成將分離的mRNA轉化為標記的反義RNA(參見，Lockhart等，「通過與高密度寡核苷酸陣列雜交監測表達」，Nature Biotech.，14卷；1675頁，(1996)，為了所有目的，整體併入該篇文獻為參考文獻)。在可替代的實施方案中，在缺乏可檢測標記的情況下合成cDNA或RNA探針，並隨後通過例如引入生物素化的dNTP或rNTP或一些類似方法(例如使生物素的補骨脂素衍生物光交聯到RNA上)及接著添加標記的鏈黴抗生物素蛋白(例如綴合藻紅蛋白的鏈黴抗生物素蛋白)或等同物來標記該cDNA或RNA探針。
當使用螢光標記的探針時，已知有許多適合的螢光團，包括螢光素、麗絲胺、藻紅蛋白、羅丹明(Perkin Elmer Cetus)、Cy2、Cy3、CY3.5、Cy5、Cy5.5、Cy7、FluorX(Amersham)和其它螢光團(參見，例如Kricka，「非同位素DNA探針技術」，Academic Press，San Diego，CA(1992))。可以理解的是，應選擇有不同發射光譜的成對螢光團以便於容易地區分它們。
在另一個實施方案中，利用了非螢光標記的標記物。例如，可以利用放射性標記或有不同發射光譜的成對放射性標記(參見，Zhao等，「高密度cDNA濾膜分析大規模定量分析基因表達的新方法」，Gene，156卷，207頁(1995)；Pietu等，「通過與高密度cDNA陣列定量雜交揭示的在人類肌肉中優先表達的新基因轉錄物」，Genome Res.，6卷，492頁，(1996))。然而，因為放射性粒子的散射和因此需要寬間隔的結合位點，放射性同位素的使用是不太優選的實施方案。
在一個實施方案中，通過在42℃，與反轉錄酶(如，TMII，LTI Inc.)一起孵育含有0.5mM dGTP，dATP和dCTP以及0.1mM dTTP和螢光脫氧核糖核苷酸(例如，0.1mM羅丹明110 UTP(Perken Elmer Cetus)或0.1mM Cy3 dUTP(Amersham))的混合物60分鐘以合成標記的cDNA。
雜交到微陣列選擇核酸雜交和洗滌條件，以便探針「特異地結合」或「特異地雜交」到特定陣列位點，即，使探針與具有互補核酸序列的序列陣列位點雜交、形成雙鏈體或結合但是不與具有非互補核酸序列的位點雜交。如這裡所用的，如果兩個多核苷酸序列的短者少於或等於25個鹼基且利用標準鹼基配對規則兩者沒有錯配，或者如果兩個多核苷酸序列的短者長於25個鹼基且兩者之間的錯配不超過5％，那麼認為其中一個多核苷酸序列與另一個多核苷酸序列互補。優選地，多核苷酸完全地互補(沒有錯配)。通過進行包括陰性對照的雜交分析，可以很容易證明是否特定雜交條件將導致特異雜交(參見，例如Shalon等，上引文和Chee等，上引文)。
最適雜交條件取決於標記探針和固定的多核苷酸或寡核苷酸的長度(例如寡聚體相對於具有200個以上鹼基的多核苷酸)和類型(例如，RNA，DNA，PNA)。在Sambrook等以上引文和在Ausubei等，″Current Protocolsin Molecular Biology″，Greene Publishing and Wiley-interscience，NY(1987)中描述了核酸特異(即嚴緊)雜交條件的一般參數，為了所有目的，整體併入這些文獻為參考文獻。當利用Schena等的cDNA微陣列時，典型的雜交條件是在65℃、5xSSC加0.2％SDS中雜交4小時，隨後在25℃、低嚴緊性的洗滌緩衝液(1xSSC加0.2％SDS)中洗滌，接著在25℃、高嚴緊性的洗滌緩衝液(0.1xSSC加0.2％SDS)中洗滌10分鐘(參見，Shena等，Proc.Natl.Acad.Sci.USA，93卷，10614頁，(1996))。
在例如Tijessen，″Hybridization With Nucleic Acid Probes″，ElsevierScience Publishers B.V.(1993)和Kricka，″Nonisotopic DNA ProbeTechniques″，Academic Press，San Diego，CA(1992)中也提供了有用的雜交條件。
信號檢測和數據分析當利用螢光標記的探針時，優選地，通過掃描共聚焦雷射顯微術來檢測轉錄物陣列上每個位點的螢光發射。在一個實施方案中，利用適合的激發線對所用兩個螢光團中的每個螢光團進行單獨掃描。可替代地，可以利用雷射以特異於所用螢光團的波長照射樣品，然後分析螢光團的發射光。在優選實施方案中，用具有計算機控制的X-Y階(stage)和顯微鏡物鏡的雷射螢光掃描儀掃描陣列。可以用多線混合氣體雷射實現螢光團的相繼激發，並按波長分開發射光後用光電倍增管進行檢測。在Schena等，GenomeRes.，6卷，639-645頁，(1996)和這裡引用的其它參考文獻中描述了螢光雷射掃描裝置。可替代地，Ferguson等，Nature Biotech.，14卷，1681-1684頁，(1996)描述的光纖束可以用於同時監測許多位點上的mRNA豐度水平。
記錄信號並在優選實施方案中通過計算機，例如利用12位模數板對信號實施分析。在一個實施方案中，用圖形程序(例如，Hijaak Graphics Suite)除去掃描圖像的光斑，然後用圖像網格程序分析圖像，該程序將產生記錄了每個位點每個波長下的平均雜交的電子表格。
Agilent Technologies GENEARRAYTM掃描儀是臺式488nM氬離子雷射分析儀。該雷射可以聚焦到小於4微米大小的點。這種精確度允許對具有小至20微米的探針單元的探針陣列進行掃描。雷射束聚焦在探針陣列上，激發螢光標記的核苷酸。然後利用針對分析中所用的染料而選定的濾光器執行掃描。通過移動探針陣列完成正交坐標的掃描。結合在雜交樣品中的染料分子將吸收雷射輻射而發射螢光。通過透鏡校準螢光，使其穿過濾光器以選擇波長。然後通過第二透鏡聚焦光線在用於強度鑑別的孔上方。然後通過高敏光電倍增管(PMT)檢測。PMT輸出電流被模數轉換器(ADC)轉換成電壓讀數，處理後的數據以樣品點的螢光強度水平或當前掃描的圖像元素(象素)的形式返回計算機。隨著掃描的進行計算機將數據顯示為圖像。此外，表示樣品表達譜的所有樣品的螢光強度水平以計算機可讀格式記錄。
如果必要，可以實驗確定以校正兩種螢光通道間的「串話」(或重疊)。對於轉錄物陣列上任何特定的雜交位點，可以計算兩種螢光的發射比率。該比率獨立於關聯基因的絕對表達水平，但是可能對於表達受到藥物施用、基因缺失或任何其它檢測事件顯著調節的基因是有用的。
優選地，除了鑑定幹擾為陽性或陰性外，測定幹擾的幅度也是有利的。這可以通過本領域技術人員顯而易見的方法進行。
當用於比較兩個或多個值時，如這裡所用術語「類似的」，指當用相同單位時，兩個值在數值上相差在20％以內，或更優選地10％以內。
其它的轉錄狀態測量方法可以通過本領域已知的其它基因表達技術測定細胞的轉錄狀態。幾種這樣的技術產生用於電泳分析的具有有限複雜性的限制性片段庫，如結合雙限制酶消化和定相引物(phasing primer)的方法(參見，例如Zabeau等1992年9月24日提交的歐洲專利0 534858 A1)，或用最接近規定mRNA末端的位點篩選限制性片段的方法(參見，例如Prashar等Proc.Natl.Acad.Sci.USA，93卷，659-663頁，(1996))。其它方法統計地採樣cDNA庫，如通過測序多個cDNA之每一個的足夠鹼基(例如20-50鹼基)以鑑定每個cDNA，或通過測序在相對於規定的mRNA末端的已知位置上產生的短標籤(例如9-10鹼基)(參見，例如Velculescu，Science，270卷，484-487頁，(1995))以鑑定途徑模式。
其它方面的測量在本發明各種實施方案中，可以測定除了轉錄狀態外的生物學狀態方面，如翻譯狀態，活性狀態或混合方面以獲得藥物和途徑應答。在本部分描述了這些實施方案的細節。
翻譯狀態的測量可以通過可檢測地標記的或可隨後標記的探針檢測基因編碼的蛋白質的表達。一般地，該探針是識別所表達蛋白質的抗體。
如這裡所用的術語「抗體」包括但不限於多克隆抗體、單克隆抗體、人源化或嵌合抗體和足以結合抗體片段到蛋白質的生物功能性抗體片段。
為了產生一種公開基因編碼的蛋白質的抗體，可以通過注射多肽或其片段免疫各種宿主動物。這些宿主動物可以包括，但不限於家兔、小鼠和大鼠等。根據宿主物種，可以用各種佐劑增強免疫應答，這些佐劑包括但不限於弗氏佐劑(完全和不完全)、礦物凝膠如氫氧化鋁，表面活性物質如溶血卵磷脂、多聚醇、聚陰離子、肽、油乳化佐劑、鑰孔蝛血藍蛋白、二硝基苯酚和潛在有用的人用佐劑如BCG(bacille Camette-Guerin)和小棒桿菌(Corynebacterium parvum)。
多克隆抗體為來自利用抗原免疫的動物血清的異質抗體分子群，上述抗原例如靶基因產物或其抗原性功能衍生物。為生產多克隆抗體，可以通過利用添加了上述佐劑的編碼蛋白或其部分注射來免疫例如以上所述的宿主動物。
單克隆抗體(mAb)是針對特定抗原的同質抗體群，其可以通過利用任何可允許培養的連續細胞系產生抗體分子的技術獲得。這些技術包括但並不限於Kohler和Milstein的雜交瘤技術(1975，自然(Nature)256495-497；以及美國專利號4,376,110)、人B細胞雜交瘤技術(Kosbor等人，1983，今日免疫學(Immunology Today)472；Cole等人，1983，美國國家科學院院報(Proc.Natl.Acad.Sci.USA)802026-2030)以及EBV雜交瘤技術(Cole等人，1985，單克隆抗體與癌症治療(MonoclonalAntibodies and Cancer Therapy)，Alan R.Liss公司，77-96)。這些抗體可以為任何免疫球蛋白種類，包括IgG、IgM、IgE、IgA、IgD以及它們的任何亞類。產生本發明mAb的雜交瘤可以在體外或體內培養。體內產生高效價mAb的方法為目前優選的生產方法。
另外，也可以使用生產「嵌合抗體」的技術(Morrison等人，1984，美國國家科學院院報(Proc.Natl.Acad.Sci.USA)816851-6855；Neuberger等人，1984，自然(Nature)312604-608；Takeda等人，1985，自然(Nature)314452-454)，其通過將具適當抗原特異性的小鼠抗體分子的基因與具有適當生物學活性的人抗體分子的基因拼接在一起而進行。嵌合抗體是其中不同的部分來自不同的動物種類的分子，例如那些具有來自小鼠mAb的可變或高變區和人免疫球蛋白恆定區的抗體。
備選地，可以採用產生單鏈抗體的技術(美國專利號4,946,778；Bird，1988，科學(Science)242423-426；Huston等人，1988，美國國家科學院院報(Proc.Natl.Acad.Sci.USA)855879-5883；以及Ward等人，1989，自然(Nature)334544-546)來生產差異表達基因的單鏈抗體。單鏈抗體可通過使重鏈和輕鏈的Fv區片斷藉助胺基酸橋相連產生單鏈多肽而形成。
更優選地，採用用於生產「人源化抗體」的技術來生產蛋白質、其片斷或衍生物的抗體。這些技術公開在美國專利號5,932,488、5,693,762、5,693,761、5,585,089、5,530,101、5,569,825、5,625,126、5,633,425、5,789,650、5,661,016和5,770,429中。
識別特異表位的抗體片斷可以通過公知的技術產生。例如，這些片斷包括但並不限於通過胃蛋白酶消化抗體分子產生的F(ab』)2片斷和通過還原F(ab』)2片斷的二硫鍵而生成的Fab片斷。另外，可以構建Fab表達文庫(Huse等人，1989，科學(Science)，2461275-1281)以進行具有期望特異性的單克隆Fab片斷的快速而容易的鑑定。
然後可以通過利用上述抗體的免疫測定法檢測樣品中已知蛋白質的表達程度。這種免疫測定法包括但不限於點印跡，western印跡，競爭性和非競爭性蛋白質結合測定法，酶連免疫吸附測定法(ELISA)，免疫組織化學，螢光激活細胞分選術(FACS)和其它在科學和專利文獻中常用和廣泛描述的方法及許多商用的方法。
為便於檢測，特別優選使用三明治ELISA，該測定法存在多種變異方式。所有方式均包括在本發明範圍內。例如，在一般的正向測定中，將未標記抗體固定於固體基質上，並將測試樣品與結合的分子接觸。經過適當的孵育時間，該時間將足夠抗體抗原二元複合體形成。這時，再加入用能夠誘導可檢測信號的報告分子標記的第二抗體並孵育，孵育時間應足夠抗體-抗原-標記抗體三元複合體的形成。將任何未反應物質洗去，並通過觀察信號確定抗原的存在或者通過與含有已知量抗原的對照樣品比較來定量。正向測定的變異方式包括同時測定和反向測定，其中在同時測定中樣品和抗體同時加至結合的抗體中；而在反向測定中標記的抗體與待測試樣品首先混合、孵育然後加至未標記的表面結合抗體中。這些技術為本領域技術人員所公知，並且顯而易見可以進行小的改動。於此使用的「三明治測定法」意味著包括基於此基本的兩位點技術的所有變異方案。對本發明的免疫測定而言，僅有的限制因素是標記的抗體必須是目的基因表達的蛋白質的特異性抗體。
在這種測定中最常使用的報告分子為酶或者含螢光團或放射性核素的分子。在酶免疫測定的案例中，將酶偶聯至第二抗體，這通常通過戊二醛或過碘酸實現。然而，正如易於意識到的，存在相當大量不同的連接技術，它們為本領域技術人員所公知。通常使用的酶包括辣根過氧化物酶、葡萄糖氧化酶、β-半乳糖苷酶和鹼性磷酸酶等等。對於與特定酶一起使用的底物，一般選擇在相應酶的水解作用後可以產生可檢測的顏色改變的底物。例如對硝基苯磷酸適合與鹼性磷酸酶綴合物一起使用；對過氧化物酶綴合物而言，通常使用1，2-苯二胺或甲苯胺。也可以使用螢光底物，其生成螢光產物而不是上文提及的生色底物。然後將含有適當底物的溶液加至三元複合體中。底物與連接至第二抗體的酶反應，產生定性的可見信號，該信號可以進一步通過通常地分光光度計定量以評價血清樣品中存在的蛋白量。
備選地，可以將螢光化合物(例如螢光素和羅丹明)在不改變抗體的結合能力的條件下化學偶聯至抗體。當利用特定波長的光照射激活後，螢光色素標記的抗體吸收光能，誘導分子進入激發狀態，並隨後發射出特徵長波長的光。該發射光在光學顯微鏡下表現為可觀測的特徵顏色。免疫螢光和EIA技術在本領域均是極為成熟的技術並且為本方法所特別優選。然而，本發明也可以使用其它報告分子，例如放射性同位素、化學發光或生物發光分子。對本領域技術人員而言，如何改變方法以適應所需用途是顯而易見的。
根據幾種其它方法也可以進行翻譯狀態的測定。例如，通過構建微陣列可以進行整個基因組的蛋白質監測(即「蛋白質組學」，Goffeau等，以上引文)，其中該微陣列的結合位點包含固定化的、對細胞基因組編碼的大量蛋白質種類具特異性的抗體，優選單克隆抗體。優選地，存在針對相當大部分的編碼蛋白質的抗體，或至少存在與測試或驗證目的生物網絡模型相關的那些蛋白質的抗體。製備單克隆抗體的方法是公知的(參見，例如Harlow和Lane，″AntibodiesA Laboratory Manual″，Cold SpringHarbor，NY(1988)，為了所有的目的，整體併入該篇文獻為參考文獻)。在一個優選實施方案中，產生抗合成的肽片斷的單克隆抗體，所述合成肽片段是基於細胞基因組序列設計的。使用這種抗體陣列時，使來自細胞的蛋白質接觸陣列，並且用本領域已知的測定法檢測它們的結合。
可替代地，可以通過二維凝膠電泳系統分離蛋白質。二維凝膠電泳是本領域公知的，通常包括沿著第一維的等電聚焦，隨後沿著第二維的SDS-PAGE電泳(參見，例如Hames等，″Gel Electrophoresis of ProteinsAPractical Approach″，IRL Press，NY(1990)；Shevchenko等，Proc.Nat』lAcad.Sci.USA，93卷，1440-1445頁(1996)；Sagliocco等，Yeast，12卷，1519-1533頁(1996)；Lander，Science，274卷，536-539頁(1996)))。可以通過許多技術，包括質譜技術，western印跡和利用多克隆和單克隆抗體的免疫印跡分析法及內部和N-末端微測序方法分析所得到的電泳圖譜。利用這些技術，可以鑑定在給定生理條件下(包括暴露於藥物的細胞中(例如，酵母中)，或通過例如缺失或過表達特定基因而修飾的細胞中)產生的所有蛋白質的相當大部分。
基於生物學狀態的其它方面的實施方案儘管監測mRNA豐度以外的細胞組分目前存在一些在監測mRNA時沒有遇到的技術困難，但是對本領域技術人員顯而易見的是，使用本發明方法時，可以測量與細胞功能特徵有關的蛋白質活性，而且本發明的實施方案可以基於此測量。可以通過適於待表徵的特定活性的任何功能性的、生物化學的或物理的方法進行活性測定。當活性涉及化學轉化時，可以將細胞蛋白質與天然底物接觸，並且測定轉化速率。當活性涉及多聚體單元中的聯繫，例如活化的DNA的結合複合物與DNA的結合時，可以測定相關蛋白質的量或此聯繫的次級結果，如轉錄的mRNA量。而且，當僅知道功能活性，例如細胞周期控制中的功能活性時，可以觀察功能的實現。然而，不論是如何已知和測量的，蛋白質活性的變化都可以形成本發明上述方法所分析的應答數據。
在可替代的非限制性實施方案中，應答數據可以由細胞生物狀態的混合方面組成。可以從例如某些mRNA豐度的變化、某些蛋白質豐度的變化和某些蛋白質活性的變化來構建應答數據。
計算機實現在優選實施方案中，為了提供用於形成和檢測生物系統模型的強大的和方便的工具，在計算機系統上或一個或多個聯網的計算機系統上執行前述方法的計算步驟。計算機系統可以是包括內部元件並與外部元件連接的單一硬體平臺。該計算機系統的內部元件包括與主存儲器互相連接的處理器元件。例如計算機系統可以具有200Mhz或更大時鐘頻率的基於IntelPentium的處理器及32MB或更大的主存儲器。
外部元件包括大容量數據存儲器。該大容量存儲器可以是一個或多個硬碟(其通常與處理器和存儲器裝在一起)。通常，這種硬碟提供至少1GB的存儲。其它外部元件包括用戶界面設備，這可以是顯示器和鍵盤及點擊設備(這可以是「滑鼠」)或其它圖形輸入設備。通常，此計算機系統還與其它本地計算機系統、遠程計算機系統或廣域的通訊網絡，如網際網路連接。這種網絡連接允許此計算機系統與其它計算機系統共享數據和處理任務。
在該系統運行期間幾個軟體被下載到存儲器，它們在本領域是標準的並且對本發明是特定的。根據本發明的方法，這些軟體組件共同地使計算機系統起作用。這些軟體組件通常存儲在大容量存儲器上。可選地，可以在可移動介質如軟盤或CD-ROM(未示出)上存儲軟體組件。這些軟體組件代表作業系統，該作業系統負責管理計算機系統和其網絡互連。該作業系統可以是，例如Microsoft Windows家族，如Windows95，Windows98或Windows NT，或Unix作業系統，如Sun Solaris。軟體包括適於存在於該系統上的常用語言和函數以幫助程序實現本發明特定的方法。可以用於編程本發明的分析方法的語言包括C、C++或不太優選地JAVA。最優選地，用數學軟體包編程本發明方法，該數學軟體包允許符號輸入方程式以及處理的高級別說明，其包括所要用的算法，因此用戶不需要程序化地編程單個的方程或算法。這種軟體包包括例如Mathworks(Natick MA)的MATLABTM、Wolfram Research(Champaign，IL)的MATHEMATICATM和Mathsoft(Cambridge，MA)的MATHCADTM。
在優選實施方案中，分析軟體組件實際上包括相互作用的單獨軟體組件。分析軟體代表包含系統運行所有必需的數據的資料庫。這種數據一般包括，但不是必須限於以前試驗的結果、基因組數據、實驗步驟和費用及其它信息，這些對本領域技術人員是顯而易見的。分析軟體包括數據簡化和計算成分，該計算成分包括一個或多個執行本發明分析方法的程序。分析軟體也包括用戶界面(UI)，該界面使得計算機系統用戶可以控制和輸入測試網絡模型，並且可選地，實驗數據。用戶界面可以包括用於說明系統假設的拖放界面。用戶界面也可以包括用於從大容量存儲組件(例如，硬驅動)、從可移動介質(例如軟盤或CD-ROM)或通過網絡(例如，區域網或廣域通訊網絡如網際網路)從與本系統通訊的不同計算機系統載入試驗數據的方法。
本發明還提供了構建包含至少一個本發明所述標誌物，例如mRNA或蛋白質產物的資料庫的方法。例如，多核苷酸或胺基酸序列可以被存儲在數字存儲介質中以便可以編譯處理系統以標準化的表現可鑑定乳腺癌細胞的基因。該數據處理系統對分析兩個細胞間的基因表達有用，其中首先選出一個被懷疑為具有腫瘤表現型或基因型的細胞，然後從該細胞中分離多核苷酸。測序分離的多核苷酸。用同源性檢索技術比較樣品序列和資料庫中存在的序列。試驗序列和本發明多核苷酸序列間大於90％，更優選地，大於95％，更優選地，大於或等於97％的序列同一性從正面表明該多核苷酸已經從上面所定義的乳腺癌細胞中分離出來。
實現本發明分析方法的備選計算機系統和方法對本領域技術人員顯而易見，並且包括在所附權利要求中。具體地，所附權利要求旨在包括實現本發明方法的備選程序結構，這些程序結構對本領域技術人員是顯而易見的。
修飾mRNA的豐度或活性的方法在本發明各種實施方案中，通過改變或修飾表達mRNA的豐度或活性來產生臨床上有益的效果。目前，修飾RNA豐度和活性的方法包括4類核酶、反義物、雙鏈RNA和RNA適體(aptamer)(Good等，Gene Therapy，4卷，45-54頁(1997))。將細胞可控性應用或暴露於這些實體允許可控地幹擾RNA的豐度，包括mRNA豐度和活性，所述活性包括mRNA向活性或可檢測的基因表達產物(即蛋白質)的翻譯。
核酶核酶是以與DNA限制性內切核酸酶相似的方式特異切割其它單鏈RNA的RNA分子。核酶具有催化RNA切割反應的能力(Cech，Science，236卷，1532-1539頁(1987)；1990年10月4日公開的PCT國際公布WO90/11364；Sarver等，Science，247卷，1222-1225頁(1990))。如Cech，Amer.Med.Assn.，260卷，3030頁(1988)所述，通過修飾編碼RNA的核苷酸序列，可以合成核酶以識別分子中特異核苷酸序列並將其切割。因此，僅具有特定序列的mRNA被切割和失活。
兩種基本類型的核酶包括「錘頭」型(如，Rossie等，Pharmac.Ther.，50卷，245-254頁(1991)中所述)和「髮夾」型核酶(如Hampel等，Nucl.Acids Res.，18卷，299-304頁(1999)和美國專利號5,254,678中所述)。可以設計髮夾和錘頭RNA核酶以特異切割特定的靶mRNA。已經確立了設計具有核酶活性的短RNA分子的規則，該RNA分子能以高度序列特異性方式切割其它RNA分子，並且能靶向實際上所有種類的RNA(Haseloff等，Nature，334卷，585-591頁(1988)；Koizumi等，FEBS Lett.，228卷，228-230頁(1988)；Koizumi等，FEBS Lett.，239卷，285-288頁(1988))。
核酶方法涉及使細胞暴露於這種小RNA核酶分子以誘導細胞中的表達，等(Grassi和Marini，Annals of Medicine，28卷，499-510頁(1996)；Gibson，Cancer and Metastasis Reviews，15卷，287-299頁(1996))。可以通過靶向對應於至少一種公開基因的mRNA的錘頭和髮夾核酶在細胞內的表達以抑制該基因編碼的蛋白質。
可以用包含核酶序列的RNA寡核苷酸形式直接向細胞遞送核酶，或者以編碼期望核酶RNA的表達載體形式向細胞引入核酶。核酶可以在體內以足夠有效催化切割mRNA的數量常規地表達，因此修飾細胞中mRNA豐度(參見，Cotton等，「核酸介導的體內RNA破壞」，The EMBO J.，8卷，3861-3866頁(1989))。特別地，可以將根據以前規則設計，並且例如通過標準亞磷醯胺化學法合成的核酶編碼DNA序列連接到編碼tRNA的基因的反密碼子莖和環的限制性酶位點中，然後通過本領域常規方法轉化其進入目的細胞並在細胞中表達。優選地，還向該構建體引入誘導型啟動子(例如，糖皮質激素或四環素效應元件)，這樣可以選擇地控制核酶表達。對於飽和應用，可以利用具有組成型高活性的啟動子。因為tDNA基因(即，編碼tRNA的基因)的小尺寸和在不同種類組織中的高轉錄速率及普遍表達，所以在本申請中是有用的。
因此，可以常規地設計核酶以切割實際上任何mRNA序列，並且可以用編碼這種核酶序列的DNA常規地轉化細胞以可控表達催化有效量的核酶。因此，可以修飾或幹擾細胞中實際上任何RNA物類的豐度。
可以用與就反義核苷酸所述的方式基本相同的方式修飾核酶序列，例如核酶序列可以含有修飾的鹼基部分。
反義分子在另一個實施方案中，可以通過反義核酸的可控應用可控地抑制靶RNA(優選mRNA)種類的活性，特別是其翻譯速率。高水平應用引起飽和抑制。這裡所用的「反義」核酸指能夠藉助於與編碼和/或非編碼區域的一定序列互補性而與靶RNA的序列特異(例如非polyA)部分(例如其翻譯起始區)雜交的核酸。本發明的反義核酸可以是雙鏈或單鏈寡核苷酸，可以是RNA或DNA或其修飾物或衍生物，並且可以以可控方式給細胞直接施用，或者可以通過外源引入序列的轉錄-以足夠幹擾靶RNA翻譯的可控量在細胞內產生。
優選地，反義核酸至少具有6個核苷酸，優選是寡核苷酸(範圍從6到約200個寡核苷酸)。在特定方面，寡核苷酸具有至少10個核苷酸，至少15個核苷酸，至少100個核苷酸，或至少200個核苷酸。寡核苷酸可以是DNA或RNA或它們的嵌合混合物或衍生物或修飾形式，並可以是單鏈或雙鏈。可以在鹼基部分，糖部分或磷酸骨架修飾寡核苷酸。寡核苷酸可以包含其它附加基團，如肽或有利於跨細胞膜轉運的因子(參見，例如Letsinger等，Proc.Natl.Acad.Sci.USA，86卷，6553-6556頁(1989)；Lemaitre等，Proc.Natl.Acad.Sci.USA，84卷，648-652頁(1987)；1998年12月15日公開的PCT公開號.WO 88/09810)、雜交觸發的切割劑(參見，例如Krol等，BioTechniques，6卷，958-976頁(1988))或嵌入劑(參見，例如Zon，Pharm.Res.，5卷，539-549頁(1988))。
在本發明優選方面，提供優選為單鏈DNA的反義寡核苷酸。可以用本領域公知的組分在寡核苷酸結構的任何位置上修飾它。
典型的反義方法包括與基因編碼的mRNA互補的寡核苷酸(DNA或RNA)的製備。反義寡核苷酸將與該基因編碼的mRNA雜交，並且阻止翻譯。反義核苷酸序列與期望基因雜交的能力將取決於反義核苷酸序列的互補程度和長度。通常，隨雜交核酸長度增加，它可以含有更多與RNA錯配的鹼基而仍舊形成穩定的雙螺旋或三股螺旋。通過利用常規方法測定雜交複合物熔點，本領域技術人員可以確定錯配的耐受程度。
優選地，設計與mRNA 5』末端，例如，非翻譯序列直到並且包含mRNA起始位點，即AUG的區域互補的反義核苷酸。然而，正如Wagner，Nature，372卷，333頁(1994)所述，與mRNA 3』非翻譯序列互補的寡核苷酸序列也被證實可以有效地抑制mRNA翻譯。儘管可以設計與mRNA編碼區互補的反義寡核苷酸，但是這種寡核苷酸是不太有效的翻譯抑制劑。
反義寡核苷酸可以包含至少一個修飾的鹼基部分，所述修飾的鹼基部分選自包括但不限於5-氟尿嘧啶，5-溴尿嘧啶，5-氯尿嘧啶，5-碘尿嘧啶，次黃嘌呤，黃嘌呤，4-乙醯胞嘧啶，5-(羧基羥甲基)尿嘧啶，5-羧基甲基氨甲基-2-硫尿嘧啶，5-羧基甲基氨甲基尿嘧啶，二氫尿嘧啶，β-D-半乳糖queosine，次黃苷，N6-異戊烯腺嘌呤，1-甲基鳥嘌呤，1-甲基次黃苷，2，2-二甲基鳥嘌呤，2-甲基腺嘌呤，2-甲基鳥嘌呤，3-甲基胞嘧啶，5-甲基胞嘧啶，N6-腺嘌呤，7-甲基鳥嘌呤，5-甲基氨基甲基尿嘧啶，5-甲氧基氨基甲基-2-硫尿嘧啶，β-D-甘露糖queosine，5′-甲氧基羧基甲基尿嘧啶，5-甲氧基尿嘧啶，2-甲硫基-N6-異戊烯腺嘌呤，尿嘧啶-5-氧乙酸(v)，wybutoxosine，假尿苷，queosine，2-硫代胞嘧啶，5-甲基-2-硫尿嘧啶，2-硫尿嘧啶，4-硫尿嘧啶，5-甲基尿嘧啶，尿嘧啶-5-氧乙酸甲基酯，尿嘧啶-5-氧乙酸(v)，5-甲基-2-硫尿嘧啶，3-(3-氨基-3-N-2羧基丙基)尿嘧啶，(acp3)w和2，6-二氨基嘌呤。
在另一個實施方案中，寡核苷酸包含至少一個修飾的糖部分，所述修飾的糖部分選自但不限於阿拉伯糖，2-氟代阿拉伯糖，木酮糖和己糖。
在再一個實施方案中，寡核苷酸包含至少一個修飾的磷酸骨架，所述修飾的磷酸骨架選自硫代磷酸酯，二硫代磷酸酯，硫代氨基磷酸酯，氨基磷酸酯，二氨基磷酸酯，甲基膦酸酯，烷基磷酸三酯和formacetal或其類似物。
在再一個實施方案中，寡核苷酸是2-a-端基異構寡核苷酸。a-端基異構寡核苷酸與互補RNA形成特殊的雙鏈雜合體，其中與常見的B-單元相反，鏈的走向互相平行(Gautier等，Nucl.Acids Res.，15卷，6625-6641頁(1987))。
寡核苷酸可以與另外的分子，例如肽、雜交觸發的交聯劑、轉運劑、雜交觸發的切割劑等綴合。
本發明的反義核酸包含與靶RNA物的至少一部分互補的序列。然而，儘管優選完全互補，但是這不是必需的。如這裡所提到的「與RNA至少一部分互補」的序列意指有足夠能與RNA雜交形成穩定雙螺旋的互補性的序列；在雙鏈反義核酸的情況下，可以檢測雙螺旋DNA的單鏈，或可以測定三股螺旋的形成。雜交能力將取決於互補性程度和反義核酸長度。一般地，雜交核酸越長，它可以包含越多與靶RNA錯配的鹼基而仍舊形成穩定雙螺旋(或可能情況下，三股螺旋)。通過利用標準程序測定雜交複合物的熔點，本領域技術人員可以確定錯配的耐受程度。可以通過標準測定技術確定有效抑制靶RNA翻譯的反義核酸量。
可以通過本領域已知的標準方法，例如通過應用(如從Biosearch，Applied Biosystems等商購的)自動DNA合成儀合成本發明寡核苷酸。例如，可以通過Stein等，Nucl.Acids Res.，16卷，3209頁(1988)的方法合成硫代磷酸酯寡核苷酸，可以通過可控有孔玻璃聚合物載體的應用製備甲基膦酸酯寡核苷酸(參見，Sarin等，Proc.Natl.Acad.Sci.USA，85卷，7448-7451頁(1988))等)。在另一個實施方案中，寡核苷酸是2』-O-甲基核糖核苷酸(Inoue等，Nucl.Acids Res.，15卷，6131-6148頁(1987))，或嵌合RNA-DNA類似物(Inoue等，FEBS Lett.，215卷，327-330頁(1987))。
然後可以以可控或飽和方式給細胞施用合成的反義寡核苷酸。例如，可以在細胞生長環境中以可控水平放置反義寡核苷酸，從該環境中細胞可以攝取所述反義寡核苷酸。通過本領域公知方法的應用可以幫助反義寡核苷酸的攝取。
當反義寡核苷酸被引入宿主細胞時，其特異地與相應於基因的細胞mRNA和/或基因組DNA雜交以例如，通過抑制細胞內的轉錄和/或翻譯抑制編碼蛋白質的表達。
可以例如，以表達載體的形式遞送包含反義核苷酸序列的分離的核酸分子，當在細胞中轉錄時，其將產生與基因編碼的mRNA的至少一個獨特部分互補的RNA。可替代地，包含反義核苷酸序列的分離的核酸分子是離體製備的寡核苷酸探針，並且當將它引入細胞時，通過它與該基因的mRNA和/或基因組序列雜交將引起編碼蛋白質的表達受抑。
優選地，寡核苷酸含有人工核苷酸間鍵，其使得反義分子具有對外切核酸酶和內切核酸酶的抗性，因此在細胞中穩定。例如，如在美國專利號5,176,996；5,264,564；和5,256,775所述，修飾的核酸分子用作反義核苷酸序列的例子是DNA的氨基磷酸酯、硫代磷酸酯和甲基膦酸酯類似物。例如，在Van der Krol.，BioTechniques，6卷，958-976頁(1988)；和Stein等，Cancer Res.，48卷，2659-2668頁(1988)中描述了製備用於反義治療中的寡聚體的一般方法。
細胞內表達的反義分子如上所述，可以通過各種技術向表達所述基因的細胞體內遞送反義核苷酸，所述技術包括例如直接注射反義核苷酸進入乳腺組織位點，在脂質體中包載反義核苷酸，通過連接反義核苷酸和特異性結合細胞表面表達的受體或抗原的肽或抗體而施用靶向乳腺細胞的修飾的反義核苷酸。
然而，利用上述遞送方法獲得足夠抑制內源mRNA翻譯的細胞內濃度可能是困難的。因此，在可替代的實施方案中，將包含反義核苷酸序列的核酸置於啟動子(即，起始特定基因轉錄所需的DNA序列)的轉錄控制之下以形成表達構建體。通過從外源序列轉錄在細胞內可控地表達本發明的反義核酸。如果控制高水平的表達，那麼就會出現飽和幹擾和修飾結果。例如，可以體內引入載體，這樣細胞將攝取該載體，在細胞內載體或其部分轉錄產生本發明反義核酸(RNA)。這種載體將含有編碼反義核酸的序列。只要載體可以轉錄產生期望的反義RNA，該載體可以保持游離型或在染色體上整合。可以通過本領域標準重組DNA技術方法構建這種載體。載體可以是質粒，病毒或本領域已知的其它可以用於哺乳動物細胞中複製和表達的載體。可以通過本領域已知的任何啟動子起動目的細胞中編碼反義RNA的序列的表達。這種啟動子可以是誘導型或組成型的。最優選地，啟動子可以通過外源部分的施用而控制或誘導，以實現反義寡核苷酸的可控表達。這種可控啟動子包括Tet啟動子。其它可用於哺乳動物細胞的啟動子包括但不限於SV40早期啟動子區域(參見，Bernoist和Chambon，Nature，290卷，304-310頁(1981))，勞氏肉瘤病毒3』長末端重複含有的啟動子(Yamamoto等，Cell，22卷，787-797頁(1980))，皰疹病毒胸苷激酶啟動子(Wagner等，Proc.Natl.Acad.Sci.USA，78卷，1441-1445頁(1981))，金屬硫蛋白基因調節序列(Brinster等，Nature，296卷，39-42頁(1982))等。
因此，可以常規設計反義核酸以實際上靶向任何mRNA序列，可以用編碼這種反義序列的核酸常規地轉化細胞，或將細胞暴露於編碼這種反義序列的核酸，這樣可以表達有效和可控或飽和量的反義核酸。因此，可以修飾或幹擾細胞中實際上任何RNA種類的翻譯。
雙鏈RNA也可以利用對應於至少一種公開基因的雙鏈RNA，即有義-反義RNA幹擾至少一種公開基因的表達。已經證明了在各種生物體，如秀麗隱杆線蟲(C.elegans)中通過雙鏈RNA可以幹擾內源基因的功能和表達，參見如Fire等，Nature，391卷，806-811頁(1998)中所述。
RNA適體最後，在再一實施方案中，可以在細胞中引入或表達RNA適體。RNA適體是蛋白質的特異RNA配體，如針對Tat和Rev的RNA(Good等，GeneTherapy，4卷，45-54頁(1997))，其能特異地抑制它們的翻譯。
修飾表達蛋白質的豐度或活性的方法修飾蛋白質豐度的方法尤其包括改變蛋白質降解速率的方法和利用抗體的方法(抗體結合蛋白質從而影響天然靶蛋白質物的活性或豐度)。直接修飾蛋白質活性的方法尤其包括抗體、顯性負突變、特異性藥物或化學部分的應用。
增加(或降低)一種蛋白質的降解速率可以降低(或增加)該種蛋白質的豐度。通過應答升高的溫度和/或暴露於特定的藥物而增加靶蛋白質降解速率的方法是本領域已知的，可以在本發明中利用該方法。例如，一種方法利用了熱誘導或藥物誘導的N-端degron，其是N-端蛋白質片段，在較高溫度(例如37℃)該片段暴露降解信號促進快速蛋白質降解，在較低溫度(例如23℃)該片段被隱藏起來以阻止快速降解(參見，Dohmen，Science，263卷，1273-1276頁(1994))。這種degron的一個例子是Arg-DHFRts—鼠科二氫葉酸還原酶的變異體，其中在N-末端Arg置換Val並且Leu置換位置66的Pro。根據該方法，可以例如，通過本領域已知的標準基因靶向方法(Lodish等，″Molecular Biology of the cell″，W.H.Freeman和Co.，NY(1995)，特別是第8章)，用編碼融合蛋白質Ub-Arg-DHFRts-P(「Ub」代表遍在蛋白，「P」代表靶蛋白)的基因置換靶蛋白質P的基因。N-末端的遍在蛋白在翻譯後被快速切割從而暴露出N-末端degron。在較低溫度時，不暴露Arg-DHFRts內部的賴氨酸，沒有出現融合蛋白質的遍在蛋白化，降解慢，並且活性靶蛋白質水平高。在較高溫度(在氨甲喋呤不存在的情況下)，暴露Arg-DHFRts內部的賴氨酸，融合蛋白質出現遍在蛋白化，降解快速，並且活性靶蛋白質水平低。
因為降解的熱活化可以通過暴露氨甲喋呤可控地阻斷，所以該技術也允許降解速率的可控修飾。該方法適用於對其它誘導因素，如藥物和溫度變化產生應答的其它N-末端degron。而且，本領域技術人員將理解可以利用結合和抑制靶蛋白質的抗體的表達作為另一個顯性負策略。
用小分子藥物或配體修飾表達的蛋白質活性此外，可以通過暴露於外源藥物或配體，以可控或飽和方式修飾或幹擾一些靶蛋白質的活性。因為本發明方法常常應用於試驗或證明各種藥物對治療癌症的有用性，所以藥物暴露是修飾/幹擾細胞組分-mRNA和表達的蛋白質的重要方法。在優選實施方案中，通過藥物暴露或基因操作(如基因缺失或剔除)幹擾輸入細胞組分，並通過基因表達技術(如下述對基因轉錄物陣列的雜交)測定系統應答。
在一種優選的情況下，已知藥物與細胞中僅僅一種靶蛋白質相互作用，並且改變僅僅該一種靶蛋白質的活性，即或者增加活性或者降低該活性。因此，細胞與變化量的該藥物的梯度接觸將引起對其中該靶蛋白質作為輸入物的網絡模型的梯度幹擾。飽和暴露引起飽和修飾/幹擾。例如，環孢菌素A是非常特異的鈣調磷酸酶蛋白質的調節劑，其通過親環蛋白複合起作用。因此可以利用一系列滴度的環孢菌素A產生任何期望強度的鈣調磷酸酶蛋白質抑制作用。可替代地，飽和暴露於環孢菌素A將最大程度地抑制鈣調磷酸酶蛋白質。
用抗體和拮抗劑修飾蛋白質活性術語「拮抗劑」指當與基因編碼的蛋白質結合時可抑制其活性的分子。拮抗劑包括但不限於肽、蛋白質、碳水化合物和小分子。
在特別有用的實施方案中，拮抗劑是對至少一種基因表達的細胞表面蛋白質特異的抗體。用作治療劑的抗體包括上述抗體。抗體單獨可以作為治療的效應物起作用，或它可以徵募其它細胞以實際上實現細胞殺傷。抗體也可以與試劑，如化療藥物，放射性核素，蓖麻毒蛋白A鏈，霍亂毒素，百日咳毒素等綴合，並且用作定向藥劑。可替代地，效應物可以是帶有直接或間接與腫瘤靶相互作用的表面分子的淋巴細胞。各種效應細胞包括細胞毒性T細胞和NK細胞。
用在治療中的抗體-治療劑綴合物的例子包括，但不限於1)與放射性核素如125I，131I，123I，111In，105Rh，153Sm，67Cu，67Ga，166HO′，177LU，186Re和188Re偶聯的抗體，並且可參見如，Goldenberg等，Cancer Res.，41卷，4354-4360頁(1981)；Carrasquillo等，Cancer Treat.Rep.，68卷，317-328頁(1984)；Zalcberg等，J.Natl.Cancer Inst.，72卷，697-704頁(1984)；Jones等，Int.J.Cancer，35卷，715-720頁(1985)；Lange等，Surgery，98卷，143-150頁(1985)；Kaltovich等，J.Nucl.Med.，27卷，897頁(1986)；Order等，Int.J.Radiother.Oncol.Biol.Phys.，8卷，259-261頁(1982)；Courtenay-Luck等，Lancet，1卷，1441-1443頁(1984)；和Ettinger等，Cancer Treat.Rep.，66卷，289-297頁(1982)中所述；2)與藥物或生物應答修飾劑，如氨甲喋呤，阿黴素和淋巴因子，如幹擾素偶聯的抗體，參見例如Chabner等，″Cancer，Principles and Practice of Oncology″，J.B.Lippincott Co.，Philadelphia，PA，1卷，290-328頁(1985)；Oldham等，″Principles and Practice of Oncology″，Cancer，J.B.Lippincott Co.，Philadelphia，PA，2卷，2223-2245頁(1985)；Deguchi等，Cancer Res.，46卷，43751-43755頁(1986)；Deguchi等，Fed.Proc.，44卷，1684頁(1985)；Embleton等，Br.J.Cancer，49卷，559-565頁(1984)；和Pimm等，CancerImmunol.Immunother.，12卷，125-134頁(1982)中所述；3)與毒素偶聯的抗體，參見例如Uhr等，″Monoclonal Antibodiesand Cancer″，Academic Press，Inc.，85-98頁(1983)；Vitetta等，″Biotechnology and Bio.Frontiers″，P.H.Abelson編輯，73-85頁(1984)；和Vitetta等，Science，219卷，pp.644-650頁(1983)中所述；4)異功能抗體，例如與另一個抗體偶聯或結合的抗體，這樣複合物既結合癌也結合效應細胞，例如殺傷細胞如T細胞，參見例如Perez等，J.Exper.Med.，163卷，166-178頁(1986)；和Lau等，Proc.Natl.Acad.Sci.USA，82卷，8648-8652頁(1985)中所述；和5)天然的，即非綴合或非複合的抗體，參見例如，Herlyn等，Proc.Natl.Acad.Sci.USA，79卷，4761-4765頁(1982)；Schulz等，Proc.Natl.Acad.Sci.USA，80卷，5407-5411頁(1983)；Capone等，Proc.Natl.Acad.Sci.USA，80卷，7328-7332頁(1983)；Sears等，Cancer Res.，45卷，5910-5913頁(1985)；Nepom等，Proc.Natl.Acad.Sci.USA，81卷，2864-2867頁(1984)；Koprowski等，Proc.Nat.Acad.Sci.USA，81卷，216-219頁(1984)；和Houghton等，Proc.Natl.Acad.Sci.USA，82卷，1242-1246頁(1985)中所述。
偶聯抗體或其片段與如上所述治療劑的方法是本領域公知的，並且在上述參考文獻中提供的方法中描述了這些方法。
拮抗劑作為治療劑的用途在再一個實施方案中，作為治療乳腺癌治療劑的拮抗劑可以是一種公開基因編碼的蛋白質的抑制劑。例如，通過利用特異的絲氨酸蛋白酶抑制劑可以抑制膜結合的絲氨酸蛋白酶hepsin的活性，而這將以最小的系統毒性阻斷惡性乳腺細胞的生長。這種絲氨酸蛋白酶抑制劑是本領域已知的。例如，arotinin是已批准用於降低心肺旁路手術中的血液損失和輸血需要的絲氨酸蛋白酶抑制劑，其抑制激肽釋放酶和血纖蛋白溶酶，引起參與炎症反應的多系統的抑制(參見，Ann.Thorac.Surg.，71卷，2期，745-754頁(2001))。
Maspin(乳房Serpin)是具有抑制乳腺癌腫瘤功能的、與serpin家族有關的新絲氨酸蛋白酶抑制劑(參見Acta.Oncol.，39卷，8期，931-934頁(2000))。
凝血酶和因子Xa(fXa)是唯一開發出的小的、有效的、選擇性非共價抑制劑的絲氨酸蛋白酶，這些抑制劑最終計劃用作藥物開發的候選者(在這種情況下，作為抗凝血劑)(參見，Med.Res.Rev.，19卷，2期，179-197頁(1999)).。
通過(中和)抗體也可以降低靶蛋白質活性。通過提供對這種抗體的可控或飽和暴露，可以以可控或飽和方式修飾或幹擾蛋白質豐度/活性。例如，針對蛋白質表面上適合抗原表位的抗體可以通過聚集靶蛋白質活性形式成為與未聚集野生型形式的野生型比較具有較少或最少活性的複合物而降低靶蛋白質野生型活性形式的豐度，由此間接地降低活性。可替代地，抗體可以通過，例如直接與活性位點相互作用或通過阻斷底物接近活性位點，直接降低蛋白質活性。相反地，在一些情況下，(激活)抗體也可以與蛋白質和它們的活性位點相互作用以增加所產生的活性。在任何情況下，均可以(通過將要描述的方法)產生抗特異蛋白質種類的(將要描述的各種類型的)抗體並對它們的效果進行篩選。例如可以測定抗體的效果，選擇提高或降低靶蛋白質種類的濃度和/或活性的適合抗體。這種測定包括向細胞引入抗體(參見下文)，並通過本領域已知的標準方法(如免疫測定法)測定野生型靶蛋白質濃度或活性。通過適於靶蛋白質已知活性的測定方法可以測定野生型形式的淨活性。
向細胞中引入抗體可以用許多方式將抗體引入細胞，包括，例如顯微注射抗體進入細胞(參見，Morgan等，Immunology Today，9卷，84-86頁(1988))或轉化編碼期望抗體的雜交瘤mRNA進入細胞(參見，Burke等，Cell，36卷，847-858頁(1984))。在另一技術中，可以人工構建重組抗體並在廣泛多種的非淋巴細胞類型中異位地表達以結合靶蛋白質及阻斷靶蛋白質活性(Biocca等，Trends in Cell Biology，5卷，248-252頁(1995))。優選地，抗體表達受可控啟動子如Tet啟動子或組成活性啟動子(用於產生飽和幹擾)控制。第一步是篩選對靶蛋白質具有適當特異性的特定單克隆抗體(參見下文)。然後，將編碼選定抗體可變區的序列克隆入各種基因工程化抗體形式，包括，例如完整抗體、Fab片段、Fv片段、單鏈Fv片段(通過肽接頭連接的VH和VL區域)(」ScFv」片段)、diabodies(兩個結合在一起的具有不同特異性的ScFv片段)等等(Hayden等，Current Opinion in Immunology，9卷，210-212頁(1997))。通過使細胞內表達的各種形式抗體表達為與各種已知細胞內前導序列融合的蛋白質，可以使它們定向進入細胞區室(例如，細胞質、細胞核和線粒體等)(Bradbury等，Antibody Engineerinq，2卷，Borrebaeck編輯，295-361頁，IRL Press(1995))。特別地，ScFv形式看似特別適合於細胞質靶向。
各種有用的抗體類型抗體類型包括但不限於多克隆、單克隆、嵌合、單鏈抗體及Fab片段和Fab表達文庫。本領域已知的各種方法可以用於產生靶蛋白質的多克隆抗體。為了產生抗體，可以用靶蛋白質注射免疫各種宿主動物，這種宿主動物包括但不限於家兔、小鼠和大鼠等。可以根據宿主物種，利用各種佐劑增加免疫應答，所述佐劑包括但不限於弗氏(完全和不完全)佐劑、礦物凝膠如氫氧化鋁、表面活性物質如溶血卵磷脂、多聚醇、聚陰離子、肽、油乳劑、二硝基苯酚和潛在有用的人用佐劑如卡介菌(BCG)和小型棒狀桿菌(Corynebacterium parvum)。
單克隆抗體為了製備指向靶蛋白質的單克隆抗體，可以利用任何可允許培養的連續細胞系生產抗體分子的技術。這種技術包括但不限於Kohler和Milstein，Nature，256卷，495-497頁(1975)最初研究開發的雜交瘤技術，trioma技術和人B細胞雜交瘤技術(參見，Kozbor等，Immunology Today，4卷，72頁(1983))，和產生人單克隆抗體的EBV雜交瘤技術(Cole等，″MonoclonalAntibodies and Cancer Therapy″，Alan R.Liss，Inc.，77-96頁(1985))。在本發明其它實施方案中，可以利用最近的技術在無菌動物中產生單克隆抗體(PCT/US90/02545)。根據本發明，可以利用人抗體，並且可以通過利用人雜交瘤(參見，Cote等，Proc.Natl.Acad.Sci.USA，80卷，2026-2030頁(1983))或通過用EBV病毒體外轉化人B細胞(參見，Cole等，″MonoclonalAntibodies and Cancer Therapy″，Alan R.Liss，Inc.，77-96頁(1985))獲得人抗體。實際上，根據本發明，可以利用開發的「嵌合抗體」產生技術，該技術通過將對靶蛋白質特異的小鼠抗體分子的基因和具適當生物學活性的人抗體分子的基因拼接在一起實施(參見Morrison等，Proc.Natl.Acad.Sci.USA，81卷，6851-6855頁(1984)；Neuberger等，Nature，312卷，604-608頁(1984)；Takeda等，Nature，314卷，452-454頁(1985))；這種抗體在本發明範圍內。
此外，當單克隆抗體是有利的時，備選地可以用噬菌體展示技術從大抗體文庫選擇它們(參見，Marks等，J.Biol.Chem.，267卷，16007-16010頁(1992))。利用該技術，已在fd絲狀噬菌體表面表達了多達1012個不同抗體的文庫，產生可用於單克隆抗體篩選的「單罐」體外抗體免疫系統(參見，Griffiths等，EMBO J.，13卷，3245-3260頁(1994))。可以通過本領域已知的技術，包括讓噬菌體接觸固定的靶蛋白質、篩選和克隆結合靶的噬菌體並將編碼抗體可變區的序列亞克隆入表達期望抗體形式的適合載體中，從這種文庫中篩選抗體。
根據本發明，可以適應性修改美國專利號4,946,778所述的單鏈抗體產生技術以產生對靶蛋白質特異的單鏈抗體。本發明的其它實施方案利用了Fab表達文庫構建技術(參見，Huse等，Science，246卷，1275-1281頁(1989))以允許快速和簡便地鑑定對靶蛋白質具有期望特異性的單克隆Fab片段。
可以通過本領域已知的技術產生包含獨特型的靶蛋白質的抗體片段。例如，這種片段包括但不限於可以通過胃蛋白酶消化抗體分子產生的F(ab』)2片段；可以通過還原F(ab』)2片段的二硫橋產生的Fab』片段；可以通過用木瓜蛋白酶和還原劑處理抗體分子產生的Fab片段和Fv片段。
在抗體產生中，可以通過本領域已知的技術，例如ELISA完成期望抗體的篩選。為了篩選對靶蛋白質特異的抗體，可以測定產生的雜交瘤或噬菌體展示抗體庫以尋找能結合靶蛋白質的抗體。
修飾蛋白質活性的其它方法顯性負突變是當在細胞中表達時可破壞靶蛋白質物活性的內源基因突變或外源基因突變體。根據靶蛋白質的結構和活性，存在選擇構建顯性負突變適當策略的一般指導原則，所述顯性負突變將破壞靶活性(參見，Hershkowitz，Nature，329卷，219-222頁(1987))。在活性單體形式的情況下，失活形式的超表達可以引起足以顯著地降低靶蛋白質淨活性的對天然底物或配體的競爭。通過，例如連接具有增加活性的啟動子，優選可控或誘導型啟動子，或組成型表達啟動子和突變體基因可以實現這種超表達。可替代地，可以進行對活性位點殘基的改變，從而造成與靶配體實際上不可逆轉的連接。這可以通過小心置換活性位點的絲氨酸殘基，用某些酪氨酸激酶實現(參見，Perlmutter等，Current Opinion in Immunology，8卷，285-290頁(1996))。
在活性多亞基形式的情況下，有幾種策略可以指導對顯性負突變體的選擇。通過表達編碼外源蛋白質片段的基因可以以可控或飽和方式降低多亞基的活性，所述外源蛋白質片段能結合多亞基關聯結構域並且阻止多聚體形成。可替代地，特定類型失活蛋白質單元的可控或飽和超表達可以將野生型活性單元束縛在失活多聚體中，因此降低多聚體活性(參見，Nocka等，EMBO J.，9卷，1805-1813頁(1990))。例如，在二聚體DNA結合蛋白質的情況下，可以從DNA結合單元中缺失DNA結合結構域，或者從活化單元中缺失活化結構域。而且，在這種情況下，可以表達這樣的DNA結合結構域單元，該結構域單元沒有引起與活化單元結合的結構域。因此，佔用DNA結合位點，而沒有任何可能激活表達。
對於在活性期間特定類型的單元正常將進行構象變化的情況，剛性單元的表達可以失活由此得到的複合物。再例如，參與細胞機制，如細胞運動、有絲分裂過程、細胞構建等的蛋白質通常是由許多屬於幾種類型的亞基相結合而組成。這些結構對將幾種具有結構缺陷的單體單元包括在內的破壞常常高度敏感。這種突變單體將破壞相關蛋白質活性，可以在細胞內以可控或飽和方式表達。
除了顯性負突變外，通過本領域公知的誘變和篩選方法可以發現對溫度(或其它外源因子)敏感的突變靶蛋白質。
治療形式在用反義核苷酸治療的情況下，該方法包括給予治療有效量的分離的核酸分子，該分離的核酸分子包含來源於表1，2，3或4中鑑定的至少一種基因的反義核苷酸序列，其中該反義核苷酸有改變所述至少一種基因的轉錄/翻譯的能力。術語「分離的」核酸分子意指從其原始環境中(例如，當核酸分子為天然的，則為天然環境)移出的核酸分子。例如，天然存在的核酸分子不是分離的，但是對於從天然系統中的一些或所有共存物質中分離出的相同核酸分子，即使其隨後再將被引入該天然系統，其也是分離的。這種核酸分子可以是載體的一部分或組合物的一部分，並且仍舊是分離的，因為這種載體或組合物不是核酸分子的天然環境的一部分。
在用核酶或雙鏈RNA分子治療的方面，該方法包括給予治療有效量的編碼核酶的核苷酸序列或雙鏈RNA分子，其中編碼核酶的核苷酸序列/雙鏈RNA分子有改變所述至少一種基因的轉錄/翻譯的能力。
在用拮抗劑治療的情況下，該方法包括給予患者治療有效量的拮抗劑，該拮抗劑能抑制或激活表1，2，3或4中鑑定的至少一種基因所編碼的蛋白質。
包含反義核苷酸的分離核酸分子、編碼核酶的核苷酸序列、雙鏈RNA或拮抗劑的「治療有效量」是指這些治療劑之一足以治療乳腺癌(例如限制乳腺癌生長或延緩或阻止腫瘤轉移)的量。治療有效量的確定在本領域技術人員的能力範圍內。對於任何治療而言，可以在例如贅生性細胞的細胞培養物中或者在動物模型，通常是小鼠、兔，狗或豬中最初測估治療有效劑量。也可以用動物模型確定給藥的適合濃度範圍和途徑。然後可以利用這些信息確定人類給藥時的有用劑量和途徑。
可以通過標準藥理學方法，在細胞培養物或實驗動物中測定治療效力和毒性，例如ED50(在50％群體中治療有效的劑量)和LD50(造成群體50％致死的劑量)。毒性作用和治療作用間的劑量比率是治療指數，並且其可以表示為比率LD50/ED50。優選顯示大治療指數的反義核苷酸、核酶、雙鏈RNA和拮抗劑。在制定人用劑量範圍時可以利用從細胞培養物測定和動物研究獲得的數據。在這種組合物中含有的劑量優選在如下循環濃度範圍內，該循環濃度範圍包括幾乎沒有或完全沒有毒性的ED50。根據所用的劑量形式、患者的敏感性和給藥途徑，劑量可在該範圍內變化。
根據與需要治療的患者相關的因素，醫師可以確定確切的劑量。可以調整劑量和給藥方案以提供足夠水平的活性部分或維持期望的效果。可能考慮的因素包括患者疾病狀態的嚴重性、總的健康、患者的年齡、體重和性別、飲食、給藥時間和頻率、藥物聯合、反應敏感性和對治療的耐受性/應答。
根據給藥途徑，正常的劑量可以從0.1到100,000微克，直到約1g的總劑量。在文獻中提供了關於特定劑量和遞送方法的指導，並且本領域的從業者一般可以獲得該指導。本領域技術人員將對核苷酸和拮抗劑使用不同的製劑。
對於治療應用，優選反義核苷酸、編碼核酶的核苷酸序列、雙鏈RNA(無論在脂質體中包載還是包含在病毒載體中)和抗體作為藥物組合物給藥，該藥物組合物將含有一種或多種藥學上可接受的載體以及所述治療劑。可以單獨給予該組合物或與至少一種其它藥劑，如穩定化合物聯合給藥；可以在任何無菌、生物相容的藥物載體，包括但不限於鹽水，緩衝鹽水，葡萄糖和水中施用該組合物。可以單獨給予患者該組合物，或者還給予患者其它藥劑、藥物或激素。
可以通過多種途徑，包括但不限於口服，靜脈內，肌內，關節內，動脈內，髓內，鞘內，心室內，透皮，皮下，腹膜內，鼻內，腸道，局部，舌下或直腸方式給予藥物組合物。除了活性組分外，這些藥物組合物可以含有適宜的藥學上可接受的載體，包括有利於將活性化合物加工為藥學上可利用的製劑的賦形劑和助劑。可以在最近版本的「Remington’sPharmaceutical Sciences」，Maack Publishing Co.，Easton，PA.中發現關於製劑和給藥技術的更多細節。
利用本領域公知的適於口服給藥的藥學上可接受的載體，可以配製備口服給藥的藥物組合物。這種載體使得藥物組合物可以配製成可被患者消化的片劑，丸劑，糖衣丸，膠囊，液體，凝膠，糖漿，漿液，懸浮液等。
通過如下方式可以獲得口服用的藥物製劑混合活性化合物和固體賦形劑，可選地，研磨由此得到的混合物，並加工顆粒混合物(如果期望，在添加適宜助劑後)，獲得片劑或糖衣丸芯。適宜的賦形劑是碳水化合物或蛋白質填充劑，如糖，包括乳糖，蔗糖、甘露醇或山梨糖醇；來源於玉米、小麥、水稻、馬鈴薯或其它植物的澱粉；纖維素，如甲基纖維素，羥丙基甲基纖維素或者羧甲基纖維素鈉；樹膠如阿拉伯膠和黃蓍膠；和蛋白質如明膠和膠原蛋白。如果期望，可以添加崩解劑或穩定劑，如交聯的聚乙烯吡咯烷酮，瓊脂，海藻酸或其鹽，如海藻酸鈉。
糖衣丸芯可以與適合的包衣，如濃縮的糖溶液聯合使用，其也可以含有阿拉伯膠，滑石，聚乙烯吡咯烷酮，聚羰乙烯凝膠，聚乙二醇和/或二氧化鈦，紫膠漆溶液和適合的有機溶劑或溶劑混合物。可以向片劑或糖衣丸包衣中添加著色劑或色素用於產品鑑定或表徵活性化合物的量，如劑量。
可以口服使用的藥物製劑包括明膠製成的推入填充(push-fit)膠囊及由明膠和包衣如甘油或山梨醇製成的軟密封膠囊。推入填充(push-fit)契合膠囊可以含有與填充劑或粘合劑如乳糖或澱粉，潤滑劑如滑石或硬脂酸鎂和可選地穩定劑混合的活性組分。在軟膠囊中，可以在有或無穩定劑的適合液體，如脂肪油、液體或液體聚乙二醇中溶解或懸浮活性化合物。
可以在水溶液中，優選生理學上相容的緩衝液，如Hank’s溶液、Ringer’s溶液或生理緩衝鹽水中製備適於腸胃外給藥的藥物製劑。水性注射懸浮液可以含有增加懸浮液粘度的物質，如羧甲基纖維素鈉、山梨醇或葡聚糖。此外，可以將活性化合物的懸浮液製備為適合的油性注射懸浮液。適合的親脂性溶劑或載體包括脂肪油如芝麻油、或合成脂肪酸酯如油酸乙酯或甘油三酯、或脂質體。非脂質多聚陽離子(polycatonic)氨基聚合物也可以用於遞送。可選地，懸浮液也可以包含適合的穩定劑或增加化合物溶解性的試劑以允許高濃縮溶液的製備。
對於局部或鼻給藥，可在製劑中利用適於待滲透的特定屏障的滲透劑。這種滲透劑通常在本領域是已知的。
可以用本領域已知的方法製造本發明的藥物組合物，例如傳統的混合，溶解，粒化，製成糖衣丸，研磨，乳化，包封，截留(entrap)或凍幹過程。
藥物組合物可以作為鹽提供，可以用許多酸，包括但不限於鹽酸、硫酸、乙酸、乳酸、酒石酸、蘋果酸和琥珀酸等來成鹽。鹽在水性或其它質子溶劑中比相應的游離鹼形式傾向於更容易溶解。在其它情況下，優選的製劑可以是凍乾粉末，該凍乾粉末可以含有下列任一項或所有1-50mM組氨酸、0.1-2％蔗糖和2-7％甘露醇，pH4.5-5.5，使用前將粉末和緩衝液混合。
製備藥物組合物後，可以將它們放置在適合容器中並標記上其用於治療的適應症。對於反義核苷酸或拮抗劑的施用，這種標記將包括用量、頻率和給藥方法。本領域技術人員將對反義核苷酸和拮抗劑，例如抗體或抑制劑使用不同製劑。例如，在美國專利號5,008,114；5,505,962；5,641,515；5,681,811；5,700,486；5,766,633；5,792,451；5,853,748；5,972,387；5,976,569；和6,051,561中描述了適於蛋白質口服給藥的藥物製劑。
在另一方面，可以通過檢測至少一種公開基因編碼的mRNA或蛋白質的表達水平，或至少一種公開基因編碼的蛋白質的活性，監測用如上所述治療劑進行的患者治療。這些測定將表明是否治療是有效的或是否應該調整或優化該治療。因此，在臨床試驗期間，這裡描述的一種或多種基因可以用作藥物效力的標誌物。
在特別有用的實施方案中，提供了監測藥劑(如拮抗劑、蛋白質、核酸、小分子或其它治療劑或通過本文所述篩選方法鑑定的候選藥劑)對患乳腺癌或有患乳腺癌危險的患者的治療效力的方法，包括a)在藥劑施用前從患者獲得給藥前的樣品；b)檢測給藥前樣品中由至少一種所述基因編碼的mRNA或蛋白質的表達水平或由至少一種所述基因編碼的蛋白質的活性；c)從患者獲得一個或多個給藥後的樣品；d)檢測給藥後樣品中由所述至少一種基因編碼的mRNA或蛋白質的表達水平或由所述至少一種基因編碼的蛋白質的活性；e)將給藥前樣品中由所述至少一種基因編碼的mRNA或蛋白質的表達水平或由所述至少一種基因編碼的蛋白質的活性和一個或多個給藥後樣品中由該至少一種基因編碼的mRNA或蛋白質的表達水平或由該至少一種基因編碼的蛋白質的活性作比較；和f)相應地調整藥劑的給藥。
例如，可能期望增加藥劑給藥以改變所述至少一種基因的表達水平或活性使之比檢測到的水平高或低，即增加藥劑的有效性。可替代地，可能期望減少藥劑給藥以改變所述至少一種基因的表達使之比檢測到的水平高或低，即降低藥劑的有效性。
在另一方面，提供了抑制患者中乳腺癌組織增生的方法，該方法利用了上述治療劑，例如反義核苷酸、核酶、雙鏈RNA和拮抗劑如抗體。在利用反義核苷酸抑制乳腺癌組織增生的方面，該方法包括給患者施用治療有效量的分離的核酸分子，該核酸分子包含來源於表1，2，3或4中鑑定的至少一種基因的反義核苷酸序列，其中該反義核苷酸有改變所述至少一種基因的轉錄/翻譯的能力。
在利用核酶抑制乳腺癌組織增生的方面，該方法包括給患者施用治療有效量的編碼核酶的核苷酸序列，該編碼核酶的核苷酸序列有改變表1，2，3或4中鑑定的至少一種基因的轉錄/翻譯的能力。
在利用雙鏈RNA抑制乳腺癌組織增生的方面，該方法包括給患者施用治療有效量的對應於表1，2，3或4中鑑定的至少一種基因的雙鏈RNA，其中雙鏈RNA有改變所述至少一種基因的轉錄/翻譯的能力。
在利用拮抗劑抑制乳腺癌組織增生的方面，該方法包括給患者施用治療有效量的拮抗劑，該拮抗劑可以引起表1，2，3或4中鑑定的至少一種基因所編碼的蛋白質的抑制或活化。
在抑制乳腺癌組織增生的情況下，包含反義核苷酸的分離的核酸分子、編碼核酶的核苷酸序列、雙鏈RNA或拮抗劑的「治療有效量」指這些治療藥劑之一足以抑制乳腺癌組織增生(例如，抑制或穩定乳腺癌組織的細胞生長)的量，並且可以如上所述測定。
病毒載體的用途在另一個方面，提供了包含如下基因啟動子的病毒載體，該基因選自表1，2，3或4中鑑定的至少一種基因，其中所述啟動子可操作地連接載體複製所必需的基因編碼區，其中該載體適應於在轉染進入乳腺細胞後進行複製。
這種載體能在乳腺組織中而不在非乳腺組織中選擇性複製。複製是以乳腺組織中存在陽性轉錄因子而非乳腺組織中不存在該陽性轉錄因子為條件的，該陽性轉錄因子將激活公開基因的啟動子。由於缺乏正常地出現在非乳腺組織中阻止啟動子轉錄的轉錄抑制因子，也可以出現複製。因此，當轉錄發生時，它繼續進入複製必需的基因，因此，在乳腺組織中而不在非乳腺組織中出現載體的複製和其伴隨的功能。利用該載體可以選擇性治療患病的乳腺組織，例如乳腺腫瘤，而具有最小的系統毒性。
在一個實施方案中，病毒載體是腺病毒載體，其包含載體複製所必需的基因編碼區，其中編碼區選自E1a，E1b，E2和E4編碼區。製備這種載體的方法對本領域普通技術人員是公知的，參見例如，Sambrook等，″Molecular CloningA Laboratory Manual″，Cold Spring Harbor，NY(1989)所述。
在再一實施方案中，載體編碼異源基因產物，該異源基因產物將在乳腺細胞中從該載體表達。異源基因產物提供了對患病乳腺組織，例如乳腺腫瘤生長的抑制、阻止或破壞作用。
基因產物可以是RNA，例如反義RNA或核酶，或蛋白質，如細胞因子，例如白細胞介素，幹擾素或毒素如白喉毒素、假單胞菌毒素等。異源基因產物也可以是負選擇性標誌物如胞嘧啶脫氨酶。這種負選擇性標誌物可以與其它藥劑相互作用以阻止、抑制或破壞患病乳腺細胞的生長。
可以將本發明的載體轉染進入用於病毒複製和產生感染性病毒顆粒的輔助細胞系。可替代地，可以通過電穿孔、磷酸鈣沉澱，顯微注射或通過蛋白脂質體(Proteoliposome)將載體轉染進入乳腺細胞。在例如美國專利號5,998,205中詳細描述了製備組織特異性複製載體的方法和它們在腫瘤細胞和其它類型異常細胞治療中的用途，所述腫瘤細胞和其它類型異常細胞在患者體內是有害的或者是不希望的。
作為標誌物的核酸和蛋白質的檢測在特別實施方案中，利用本領域已知的方法，通過在生物樣品中以原位和體外的方式檢測對應於標誌物的mRNA的水平。術語「生物樣品」意指包括從患者分離的組織、細胞、生物液體和其分離物以及患者體內存在的組織、細胞和液體。許多表達檢測方法利用分離的RNA。對於體外方法，任何不會選擇性地抵抗mRNA分離的RNA分離技術都可以用於乳腺細胞RNA的純化(參見，例如Ausubel等編輯，″Current Protocols in MolecularBiology″，John Wiley Sons，NY(1987-1999))。此外，利用本領域技術人員公知的技術，如，Chomczynski，美國專利號4,843,155(1989)的單步RNA分離方法可以容易地處理大量的組織樣品。
分離的mRNA可以用在雜交或擴增測定中，所述測定包括但不限於Southern或Northern分析，聚合酶鏈式反應分析和探針測定。一種優選的用於mRNA水平檢測的診斷方法包括使分離的mRNA和核酸分子(探針)接觸，該核酸分子能與待檢測基因編碼的mRNA雜交。核酸探針可以是，例如全長cDNA或其部分，如長至少7，15，30，50，100，250或500個核苷酸並且在嚴格條件下足以特異性地與編碼本發明標誌物的mRNA或基因組DNA雜交的寡核苷酸。這裡還描述了其它適用在本發明診斷測定中的適合探針。mRNA與探針的雜交表明正在表達所述標誌物。
在一種形式中，通過例如在瓊脂糖凝膠上電泳分離的mRNA，然後從凝膠轉移mRNA到膜，如硝酸纖維素膜上，固定mRNA在固相載體上並與探針接觸。在可替代形式中，例如在Affymetrix基因晶片陣列中，固定探針在固相載體上，並使mRNA與探針接觸。本領域技術人員可以容易地修改已知的mRNA檢測方法以用在檢測本發明標誌物編碼的mRNA的水平中。
用於檢測樣品中對應於本發明標誌物的mRNA水平的可替代方法涉及核酸擴增過程，例如，通過rtPCR(見Mullis，美國專利號4,683,202(1987)中所述的實驗實施方案)；連接酶鏈式反應(Barany，Proc.Natl.Acad.Sci.USA，88卷，189-193頁(1991))；自動維持序列複製(Guatelli等，Proc.Natl.Acad.Sci.USA，87卷，1874-1878頁(1990))；轉錄擴增系統(Kwoh等，Proc.Natl.Acad.Sci.USA，86卷，1173-1177頁(1989))；Q-β複製酶(Lizardi等，Bio/Technology，6卷，1197頁(1988))；滾環複製(Lizardi等，美國專利號5,854,033(1988))；或任何其它核酸擴增方法進行的核酸擴增過程，接著利用本領域技術人員公知的技術檢測擴增的分子。如果核酸分子以非常低的數量出現，這些檢測方案對於這種核酸分子的檢測特別有用。如這裡所用，擴增引物定義為能與基因(分別是正和負鏈，或反之亦然)5』或3』區域退火的一對核酸分子，在兩者間含有短區域。一般地，擴增引物約是10-30個核苷酸長度，並且側翼為約50-200個核苷酸長度的區域。在適合的條件和具有適合試劑的情況下，這種引物允許包含引物所包圍的核苷酸序列的核酸分子擴增。
對於原位方法，檢測前不需要從乳腺細胞分離mRNA。在這種方法中，用已知的組織學方法製備/處理細胞或組織樣品。然後在載體，通常是載玻片上固定樣品，然後與探針接觸，該探針可以與編碼標誌物的mRNA雜交。
作為基於標誌物的絕對表達水平進行檢測的替代方案，可以基於標誌物的標化表達水平進行檢測。通過比較標誌物的表達和不是標誌物的基因，例如組成表達的持家基因的表達修正標誌物的絕對表達水平來標準化表達水平。用於標準化的適合基因包括持家基因如肌動蛋白基因或上皮細胞特異的基因。該標準化允許一個樣品，例如患者樣品中的表達水平與另一個樣品，例如非乳腺癌樣品中的表達水平進行比較，或允許在不同來源的樣品間進行比較。
可替代地，可以以相對表達水平的形式提供表達水平。為了確定標誌物的相對表達水平，在檢測所述樣品的表達水平前，檢測10個或更多，優選50個或更多個正常的和癌細胞的分離物樣品的標誌物表達水平。確定在大量樣品中測定的每個基因的平均表達水平，並且用這個作為標誌物的基線表達水平。然後用測定的試驗樣品的標誌物表達水平(絕對表達水平)除以針對該標誌物獲得的平均表達值。這提供了相對表達水平。
優選地，用在基線測定中的樣品將來源於乳腺癌或者來源於乳腺組織的非乳腺癌細胞。細胞來源的選擇取決於相對表達水平的應用。利用正常組織中的表達作為平均表達分數可以有助於驗證是否測定的標誌物是乳腺特異的(相對於正常細胞)。此外，隨著更多數據的積累，可以修正平均表達值，根據積累的數據提供改進的相對表達值。來自乳腺細胞的表達數據提供了分級乳腺癌狀態嚴重性的手段。
在本發明另一個實施方案中，檢測對應於標誌物的多肽。檢測本發明多肽的優選試劑是能結合本發明標誌物對應的多肽的抗體，優選具有可檢測標記的抗體。抗體可以是多克隆，或更優選地單克隆抗體。可以利用完整的抗體，或其片段(例如Fab或F(ab』)2)。涉及探針或抗體的術語「標記的」意在包括通過偶聯(即，物理結合)可檢測的物質到探針或抗體上對探針或抗體直接標記，及通過與直接標記的另一種試劑反應對探針或抗體間接標記。間接標記的例子包括利用螢光標記的第二抗體檢測第一抗體，和用螢光標記的鏈黴抗生物素蛋白檢測生物素末端標記的DNA探針。
利用本領域技術人員公知的技術可以從乳腺細胞分離蛋白質。可以使用，例如，在Harlow和Lane，″AntibodiesA Laboratory Manual″，Harlow和Lane，Cold Spring Harbor Laboratory Press，Cold Spring Harbor，NY(1988)中所述的蛋白質分離方法。
可以利用各種形式檢測是否樣品含有結合給定抗體的蛋白質。這些形式的例子包括但不限於酶免疫測定法(EIA)；放射性免疫測定法(RIA)，Western印跡分析和ELISA。本領域技術人員可以容易地修改已知的蛋白質/抗體檢測方法以用在檢測是否乳腺細胞表達本發明標誌物的方法中。
在一種形式中，抗體或抗體片段可以用在方法，如Western印跡或免疫螢光技術中以檢測表達的蛋白質。在這種應用中，一般優選在固相支持體上固定抗體或蛋白質。適合的固相支持體或載體包括能結合抗原或抗體的任何支持體。公知的支持體或載體包括玻璃，聚苯乙烯、聚丙烯、聚乙烯、葡聚糖、尼龍、直鏈澱粉、天然和改性的纖維素、聚丙烯醯胺、輝長巖和磁鐵礦。
本領域技術人員知道許多其它的用於結合抗體或抗原的適合載體，並且可以適應性修改這種支持體以與本發明一起使用。例如，從乳腺細胞分離的蛋白質可以在聚丙烯醯胺凝膠上電泳，並且固定在固相支持體如硝酸纖維素上。然後用適合的緩衝液洗支持體，接著用可檢測標記的抗體處理。然後可以用緩衝液二次洗滌固相支持以除去未結合的抗體。然後可以通過常規方法檢測固相支持體上結合的標記量。
本發明也包括用於檢測生物樣品(例如，乳腺相關體液、血清、血漿、淋巴、膽囊液體、尿、糞便、CSF、腹水或血液)中對應於本發明標誌物的多肽或核酸存在的試劑盒。這種試劑盒可以用於檢測是否患者患有乳腺癌，或者處在患有乳腺癌的增加危險中。例如，該試劑盒可以包含能夠檢測生物樣品中對應於本發明標誌物的多肽或編碼多肽的mRNA的標記化合物或試劑，和測定樣品中多肽或mRNA量的手段(例如，結合多肽的抗體或結合編碼多肽的DNA或mRNA的寡核苷酸探針)。試劑盒也可以包含解釋用該試劑盒所得結果的說明書。
對於基於抗體的試劑盒，試劑盒可以包括，例如1)能結合對應於本發明標誌物的多肽的第一抗體(例如，與固相支持體連接)，和可選地2)第二不同的抗體，該第二抗體可以結合多肽或第一抗體並且與可檢測標記綴合。
對於基於寡核苷酸的試劑盒，該試劑盒可以包含，例如1)可與編碼對應於本發明標誌物的多肽的核酸序列雜交的寡核苷酸，例如可檢測標記的寡核苷酸；或者2)一對可用於擴增對應於本發明標誌物的核酸分子的引物。該試劑盒也可以包含，例如緩衝劑、防腐劑或蛋白質穩定劑。試劑盒可以進一步包含檢測可檢測標記所必需的組分(例如酶或底物)。試劑盒也可以包含對照樣品或系列對照樣品，可以測定這些對照樣品並且與試驗樣品比較。
試劑盒的每種組分可以裝在單獨的容器中，並且所有的這各種容器可以與解釋該試劑盒的測定結果的說明書一起包在單個包裝中。
監測臨床試驗監測試劑(例如藥物組合物)對本發明標誌物表達水平的影響不僅可以應用在基本藥物篩選中，也可以應用在臨床試驗中。例如，可以在接受乳腺癌治療的患者的臨床試驗中監測試劑影響標誌物表達的有效性。在優選實施方案中，本發明提供了監測用藥劑(例如激動劑、拮抗劑和多肽模擬、蛋白質、肽、核酸、小分子或者其它藥物候選物)治療患者的有效性的方法，包括下面步驟(i)在施用藥劑前，從患者獲得給藥前樣品；(ii)檢測給藥前樣品中一種或多種選定的本發明標誌物的表達水平；(iii)從患者獲得一個或多個給藥後樣品；(iv)檢測給藥後樣品中該標誌物的表達水平；(v)將給藥前樣品中的標誌物表達水平和一個或多個給藥後樣品中的標誌物表達水平進行比較；和(vi)相應地改變患者的藥劑施用方案；例如，可能期望增加藥劑給藥以增加標誌物的表達使其高於檢測到的水平，即增加藥劑的有效性。可替代地，可能期望減少藥試劑給藥以降低藥劑的有效性。
實驗方案扣除文庫和製作轉錄物譜利用基於PCR的方法產生扣除文庫，該方法允許分離出在一個mRNA群(測試者)中比在另一個群(驅動者)中以較高水平表達的克隆。通過反轉錄將測試者和驅動者mRNA群轉換為cDNA，然後用Clontech的SMARTTMPCR試劑盒進行PCR擴增。然後用Clontech的PCR-選擇cDNA扣除試劑盒使測試者和驅動者的cDNA雜交。該技術導致扣除和標準化，即，使低豐度和高豐度序列的拷貝數均衡化。扣除文庫產生後，用反相Southern雜交檢測每個文庫的一組96個或更多個克隆以證實差異表達。
對於通過上述扣除文庫雜交技術鑑定的本發明標誌物，扣除文庫的「測試者」來源由從3種乳腺癌(從人患者獲得的)組織樣品或者從乳腺癌細胞系產生的cDNA組成。扣除文庫的「驅動者」來源由從非癌性乳腺組織細胞產生的cDNA組成。
對於轉錄物譜，利用與樣品資料庫連接的機器人網格系統，通過在尼龍膜上點上純化的PCR產物製備尼龍陣列。在每個尼龍濾膜上可以點上幾千個克隆。
利用來自(腫瘤和正常的)臨床樣品和細胞系的RNA或DNA雜交尼龍陣列。該RNA或DNA利用體外反轉錄反應標記，該體外反轉錄反應包含可以在反應期間摻入的放射性標記核苷酸。可替代地，通過反轉錄將mRNA轉化為cDNA，然後利用Clontech的SMART PCR試劑盒進行PCR擴增。通過在雜交室中將標記的RNA或DNA樣品與尼龍濾膜混合進行雜交試驗。進行兩份重複的獨立雜交試驗以產生轉錄譜數據(參見，NatureGenetics，21卷(1999))。
引用的參考文獻在這裡為了所有目的整體併入本文引用的所有文獻為參考文獻，並且這種併入就等同於詳細和單獨地指明為所有目的整體併入每篇出版物或專利或專利申請為參考文獻一樣，此外，為了所有目的這裡整體併入本文中引用的所有GenBank登錄號、單基因簇號和蛋白質登錄號作為參考，並且這種併入等同於為所有目的詳細和單獨地指明整體併入每個這種編號作為參考一樣。
本發明不限於本申請描述的特定實施方案，這些特定實施方案旨在作為本發明各方面的單個舉例說明。可以對本發明進行許多修改和變動，而不背離本發明的精神和範圍，這對本領域技術人員將是顯而易見的。除了這裡列舉的方法和儀器外，從前述描述和附圖
中，本領域技術人員將明了功能性等同方法和儀器亦在本發明範圍內。這種修改和變動旨在落入所附權利要求的範圍內。本發明僅受限於所附的權利要求及該權利要求所涵蓋的等同物的全部範圍。
權利要求
1.一種篩選乳腺癌患病對象以預測所述乳腺癌對內分泌治療的應答的方法，包括a)檢測獲自對象的乳腺腫瘤活檢組織中對應於基因NOVA1的mRNA表達水平，以獲得第一值；b)檢測獲自其腫瘤對內分泌治療產生應答的患者的乳腺腫瘤活檢組織中對應於基因NOVA1的mRNA表達水平，以獲得第二值；c)檢測獲自其腫瘤對內分泌治療不產生應答的患者的乳腺腫瘤活檢組織中對應於基因NOVA1的mRNA表達水平，以獲得第三值；和d)比較第一值與第二和第三值，其中第一值與第二值相似並且比第三值高預示對象的腫瘤將對內分泌治療產生應答；而其中第一值比第二值小並且與第三值相似表明對象對內分泌治療將不產生應答。
2.一種篩選乳腺癌患病對象以預測所述乳腺癌對內分泌治療的應答的方法，包括a)檢測獲自對象的乳腺腫瘤活檢組織中對應於基因IGHG3的mRNA表達水平，以獲得第一值；b)檢測獲自其腫瘤對內分泌治療產生應答的患者的乳腺腫瘤活檢組織中對應於基因IGHG3的mRNA表達水平，以獲得第二值；c)檢測獲自其腫瘤對內分泌治療不產生應答的患者的乳腺腫瘤活檢組織中對應於基因IGHG3的mRNA表達水平，以獲得第三值；d)比較第一值與第二和第三值，其中第一值與第二值相似並且比第三值高預示對象的腫瘤將對內分泌治療產生應答；而其中第一值比第二值小並且與第三值相似表明對象對內分泌治療將不產生應答。
3.一種篩選乳腺癌患病對象以預測所述乳腺癌對內分泌治療的應答的方法，包括a)檢測獲自對象的乳腺腫瘤活檢組織中對應於至少一種表3中鑑定的基因的mRNA表達水平，以獲得第一值；b)檢測獲自其腫瘤對內分泌治療產生應答的患者的乳腺腫瘤活檢組織中對應於a)中所述至少一種鑑定的基因的mRNA表達水平，以獲得第二值；c)檢測獲自其腫瘤對內分泌治療不產生應答的患者的乳腺腫瘤活檢組織中對應於a)中所述至少一種鑑定的基因的mRNA表達水平，以獲得第三值；d)比較第一值與第二和第三值，其中第一值與第二值相似並且比第三值高預示對象的腫瘤將對內分泌治療產生應答；而其中第一值比第二值小並且與第三值相似表明對象對內分泌治療將不產生應答。
4.一種篩選乳腺癌患病對象以預測所述乳腺癌對內分泌治療的應答的方法，包括a)檢測獲自對象的乳腺腫瘤活檢組織中對應於至少一種表4中鑑定的基因的mRNA表達水平，以獲得第一值；b)檢測獲自其腫瘤對內分泌治療產生應答的患者的乳腺腫瘤活檢組織中對應於a)中所述至少一種鑑定的基因的mRNA表達水平，以獲得第二值；c)檢測獲自其腫瘤對內分泌治療不產生應答的患者的乳腺腫瘤活檢組織中對應於a)中所述至少一種鑑定的基因的mRNA表達水平，以獲得第三值；d)比較第一值與第二和第三值，其中第一值與第二值相似並且比第三值低預示對象的腫瘤將對內分泌治療產生應答；而其中第一值與第三值相似並且比第二值高預示對象的腫瘤對內分泌治療將不產生應答。
5.一種治療乳腺癌的方法，包括給需要這種治療的患者施用可以調節表1、2、3或4中所示的一種或多種基因或這些基因的基因產物的合成、表達或活性的化合物，以改善至少一種乳腺癌症狀。
6.如權利要求5所述的方法，其中所述基因選自非電壓門控鈉通道1α(SCNN1A)；絲氨酸或半胱氨酸蛋白酶抑制劑進化枝A成員3(SERPINA3)；N-醯基鞘氨醇醯胺水解酶(ASAH)；lipocalin 1(LCN1)；轉化生長因子-β的III型受體(TGFBR3)；穀氨酸受體前體2(GRIA2)和苯巴比妥誘導的細胞色素P450的IIB亞族(CYP2B)、AZGP1、NOVA1和IGHG3。
7.如權利要求5所述的方法，其中所述基因產物選自如下基因表達的蛋白質非電壓門控鈉通道1α(SCNN1A)；絲氨酸或半胱氨酸蛋白酶抑制劑；進化枝A成員3(SERPINA3)；N-醯基鞘氨醇醯胺水解酶(ASAH)；Lipocalin 1(LCN1)；轉化生長因子-β的III型受體(TGFBR3)；穀氨酸受體前體2(GRIA2)和苯巴比妥誘導的細胞色素P450的IIB亞族(CYP2B)、AZGP1、NOVA1和IGHG3。
8.一種確定乳腺腫瘤對基於內分泌的治療是否將產生應答的方法，包括a)檢驗乳腺腫瘤組織樣品中對應於至少一種表1、2、3或4中鑑定的基因的mRNA表達水平，以提供第一值；b)檢測獲自非患病個體的乳腺組織樣品中對應於至少一種表1、2、3或4中鑑定的基因的mRNA表達水平，以提供第二值；和c)比較第一值與第二值，其中第一值比第二值高表明患有乳腺腫瘤的個體對基於內分泌的治療將產生應答。
9.一種確定對象的乳腺癌是否將對基於內分泌的治療產生應答的方法，包括a)檢測獲自對象的患病樣品中NOVA1基因的基因表達產物的表達水平，以獲得第一值；b)檢測獲自其腫瘤對內分泌治療產生應答的患者的患病樣品中NOVA1基因的基因表達產物的表達水平，以獲得第二值；c)檢測獲自其腫瘤對內分泌治療不產生應答的患者的患病樣品中NOVA1基因的基因表達產物的表達水平，以獲得第三值；和d)比較第一值與第二和第三值，其中第一值與第二值相似並且比第三值高表明對象的腫瘤將對內分泌治療產生應答；而其中第一值比第二值低並且與第三值相似表明對象的腫瘤對內分泌治療將不產生應答。
10.如權利要求9所述的方法，其中代替NOVA1基因，檢測IGHG3基因的基因產物的表達水平。
11.如權利要求9或10所述的方法，其中患病樣品是乳腺相關身體樣品，選自乳腺活檢組織、血液、血清、血漿、淋巴、腹水、膽囊液體、尿、CSF、乳腺滲出液或乳頭吸出物。
12.如權利要求9，10或11所述的方法，其中基因表達產物的表達水平通過檢測對應於該基因表達產物的蛋白質的存在來評估。
13.如權利要求12所述的方法，其中利用特異結合蛋白質的試劑檢測蛋白質的存在。
14.如權利要求13所述的方法，其中試劑選自抗體、抗體衍生物和抗體片段。
15.一種用於檢測是否患者的乳腺癌將對基於內分泌的治療產生應答的試劑盒，其包括在適於接觸乳腺相關體液的容器中的權利要求13或14的試劑。
16.如權利要求15所述的試劑盒，其中所述試劑包括抗體，其中所述抗體特異地結合權利要求12的對應於基因表達產物的蛋白質。
17.一種治療患者乳腺癌的方法，包括給所述患者施用可以調節一群基因中的一種或多種基因或基因表達產物的合成、表達或活性的化合物，以改善至少一種乳腺癌症狀，其中所述的基因群包含表1、2、3或4中鑑定的那些基因。
18.如權利要求17所述的方法，其中化合物選自反義分子、雙鏈RNA、核酶、小分子化合物、抗體或抗體片段。
19.監測患有或有危險患有乳腺癌的患者中乳腺癌進展的方法，包括隨著時間的推移，測量獲自患者的體液或乳腺組織樣品中對應於一群基因中的至少一種基因的mRNA表達水平，其中所述的基因群包含表1、2、3或4中鑑定的那些基因，其中隨著時間的推移，所述至少一種基因的mRNA表達水平的增加表明患者中乳腺癌的進展。
20.如權利要求19所述的方法，其中所述至少一種表1、2、3或4中鑑定的基因選自TFF1，TFF3，SERPINA3，PIP，MGP，TGFRB3和AZGP1。
21.如權利要求19所述的方法，其中通過選自Northern印跡分析、反轉錄PCR和實時定量PCR的技術檢測mRNA的表達水平。
22.監測患有或有危險患有乳腺癌的患者中乳腺癌進展的方法，包括隨著時間的推移，測量獲自患者的體液或乳腺組織樣品中由至少一種表1、2、3或4中鑑定的基因編碼的蛋白質的表達水平，其中隨著時間的推移，所述至少一種基因編碼的蛋白質的表達水平的增加表明患者中乳腺癌的進展。
23.如權利要求22所述的方法，其中所述至少一種表1、2、3或4中鑑定的基因選自TFF1，TFF3，SERPINA3，PIP，MGP，TGFRB3和AZGP1。
24.監測患有或有危險患有乳腺癌的患者中乳腺癌進展的方法，包括隨著時間的推移，測量獲自患者的體液或乳腺組織樣品中對應於選自表1、2、3或4中鑑定的那些基因的至少一種基因的mRNA表達水平，其中隨著時間的推移，所述至少一種基因的mRNA表達水平的改變表明患者中乳腺癌的進展。
25.監測患有或有危險患有乳腺癌的患者中乳腺癌進展的方法，包括隨著時間的推移，測量獲自患者的體液或乳腺組織樣品中選自表1、2、3或4中鑑定的那些基因的至少一種基因所編碼的蛋白質的表達水平，其中隨著時間的推移，所述至少一種基因編碼的蛋白質的表達水平的改變表明患者中乳腺癌的進展。
26.如權利要求25所述的方法，其中所述至少一種基因編碼的蛋白質的表達水平利用對該蛋白質特異的標記探針通過Western印跡檢測。
27.如權利要求26所述的方法，其中標記探針是抗體。
28.如權利要求27所述的方法，其中抗體是單克隆抗體。
29.一種鑑定可以用於乳腺癌治療中的藥劑的方法，其由如下步驟組成a)用候選藥劑接觸獲自乳腺癌疑似患者的乳腺組織樣品；b)檢測樣品中至少一種基因的mRNA表達水平，其中所述至少一種基因選自包括表1、2、3或4中鑑定的那些基因的基因群；和c)將在候選藥劑存在的情況下樣品中所述至少一種基因的mRNA表達水平與在候選藥劑缺乏的情況下樣品中所述至少一種基因的mRNA表達水平進行比較，其中相對於在候選藥劑缺乏的情況下樣品中該至少一種基因的mRNA表達水平，在候選藥劑存在的情況下樣品中該至少一種基因的mRNA表達水平的降低或增加表明藥劑在乳腺癌治療中是有用的。
30.如權利要求29所述的方法，其中所述至少一種表1、2、3或4中鑑定的基因選自TFF1，TFF3，SERPINA3，PIP，MGP，TGFRB3和AZGP1。
31.如權利要求29所述的方法，其中通過選自Northern印跡分析、反轉錄PCR和實時定量PCR的技術檢測mRNA的表達水平。
32.如權利要求29所述的方法，其中藥劑選自小分子和反義多核苷酸。
33.一種鑑定可以用於乳腺癌治療中的藥劑的方法，其由如下步驟組成a)用候選藥劑接觸獲自乳腺癌疑似患者的體液或乳腺組織樣品；b)檢測樣品中至少一種基因編碼的蛋白質的表達水平，其中所述至少一種基因選自包含表1、2、3或4中鑑定的那些基因的基因群；c)將在候選藥劑存在的情況下樣品中所述至少一種基因編碼的蛋白質的表達水平與在候選藥劑缺乏的情況下樣品中所述至少一種基因編碼的蛋白質的表達水平進行比較，其中相對於在候選藥劑缺乏的情況下樣品中該至少一種基因編碼的蛋白質的表達水平，在候選藥劑存在的情況下樣品中該至少一種基因編碼的蛋白質的表達水平的降低或增加表明藥劑在乳腺癌治療中是有用的。
34.如權利要求33所述的方法，其中所述選自包含表1、2、3或4中鑑定的那些基因的基因群的至少一種基因是TFF1，TFF3，SERPINA3，PIP，MGP，TGFRB3和AZGP1。
35.如權利要求33所述的方法，其中所述至少一種基因編碼的蛋白質的表達水平利用對該蛋白質特異的標記探針通過Western印跡檢測。
36.如權利要求35所述的方法，其中標記探針是抗體。
37.如權利要求36所述的方法，其中抗體是單克隆抗體。
38.一種鑑定可以用於乳腺癌治療中的藥劑的方法，包括a)用候選藥劑接觸獲自乳腺癌疑似患者的乳腺組織樣品；b)檢測樣品中至少一種基因的mRNA表達水平，其中所述基因選自表1、2、3或4中鑑定的那些基因；和c)將在候選藥劑存在的情況下樣品中所述至少一種基因的mRNA表達水平與在候選藥劑缺乏的情況下樣品中所述至少一種基因的mRNA表達水平進行比較，其中相對於在候選藥劑缺乏的情況下樣品中該至少一種基因的mRNA表達水平，在候選藥劑存在的情況下樣品中該至少一種基因的mRNA表達水平的改變表明藥劑在乳腺癌治療中是有用的。
39.如權利要求38所述的方法，其中通過選自Northern印跡分析、反轉錄PCR和實時定量PCR的技術檢測mRNA的表達水平。
40.如權利要求41所述的方法，其中藥劑選自小分子和反義多核苷酸。
41.一種鑑定可以用於乳腺癌治療中的藥劑的方法，包括a)用候選藥劑接觸獲自乳腺疾病疑似患者的體液或乳腺組織樣品；b)檢測樣品中至少一種基因編碼的蛋白質的表達水平，其中所述基因選自表1、2、3或4中鑑定的那些基因；和c)將在候選藥劑存在的情況下樣品中所述至少一種基因編碼的蛋白質的表達水平與在候選藥劑缺乏的情況下樣品中所述至少一種基因編碼的蛋白質的表達水平進行比較，其中相對於在候選藥劑缺乏的情況下樣品中該至少一種基因編碼的蛋白質的表達水平，在候選藥劑存在的情況下樣品中該至少一種基因的蛋白質的表達水平的改變表明藥劑在乳腺癌治療中是有用的。
42.如權利要求41所述的方法，其中所述至少一種基因編碼的蛋白質的表達水平利用對該蛋白質特異的標記探針通過Western印跡檢測。
43.如權利要求41所述的方法，其中標記探針是抗體。
44.如權利要求43所述的方法，其中抗體是單克隆抗體。
45.如權利要求41所述的方法，其中藥劑選自小分子和反義多核苷酸。
46.一種治療患有或有危險患有乳腺癌的患者的方法，包括給患者施用治療有效量的分離的核酸分子，該分離的核酸分子由來源於選自表1、2、3或4中鑑定的那些基因的至少一種基因的反義核苷酸序列組成，並能夠改變所述至少一種基因的轉錄/翻譯。
47.如權利要求46所述的方法，其中所述至少一種基因選自TFF1，TFF3，SERPINA3，PIP，MGP，TGFRB3和AZGP1。
48.一種治療患有或有危險患有乳腺癌的患者的方法，包括給患者施用治療有效量的拮抗劑，該拮抗劑可以抑制/激活由選自表1、2、3或4中鑑定的那些基因的至少一種基因編碼的蛋白質。
49.如權利要求48所述的方法，其中所述至少一種基因選自TFF1，TFF3，SERPINA3，PIP，MGP，TGFRB3和AZGP1。
50.如權利要求48所述的方法，其中拮抗劑是對所述蛋白質特異的抗體。
51.如權利要求50所述的方法，其中抗體是單克隆抗體。
52.如權利要求51所述的方法，其中單克隆抗體與毒性劑綴合。
53.一種治療患有或有危險患有乳腺癌的患者的方法，其由如下步驟組成給患者施用治療有效量的分離的核酸分子，該分離的核酸分子由來源於選自表1、2、3或4中鑑定的那些基因的至少一種基因的反義核苷酸序列組成，並能夠降低/增加所述至少一種基因的轉錄/翻譯。
54.一種治療患有或有危險患有乳腺癌的患者的方法，其包括給患者施用治療有效量的拮抗劑，該拮抗劑可以抑制/激活由選自表1、2、3或4中鑑定的那些基因的至少一種基因編碼的蛋白質。
55.如權利要求54所述的方法，其中拮抗劑是對所述蛋白質特異的抗體。
56.如權利要求55所述的方法，其中抗體是單克隆抗體。
57.如權利要求56所述的方法，其中單克隆抗體與毒性劑綴合。
58.一種治療患有或有危險患有乳腺癌的患者的方法，包括給患者施用治療有效量的編碼核酶的核苷酸序列，該核苷酸序列能夠降低/增加選自表1、2、3或4中鑑定的那些基因的至少一種基因的轉錄/翻譯。
59.一種治療患有或有危險患有乳腺癌的患者的方法，包括給患者施用治療有效量的對應於權利要求58中定義的至少一種基因的雙鏈RNA，該雙鏈RNA能夠降低該至少一種基因的轉錄/翻譯。
60.一種治療患有或有危險患有乳腺癌的患者的方法，包括給患者施用治療有效量的編碼核酶的核苷酸序列，該核苷酸序列能夠改變選自表1、2、3或4中鑑定的那些基因的至少一種基因的轉錄/翻譯。
61.一種治療患有或有危險患有乳腺癌的患者的方法，包括給患者施用治療有效量的對應於選自表1、2、3或4中鑑定的那些基因的至少一種基因的雙鏈RNA，該雙鏈RNA有改變該至少一種基因的轉錄/翻譯的能力。
62.一種用於監測藥劑對患有或有危險患有乳腺癌的患者的治療效力的方法，該方法包括a)在給與藥劑前從患者獲得給藥前樣品；b)檢測對應於選自表1、2、3或4中鑑定的那些基因的基因的mRNA表達水平；c)從患者獲得一個或多個給藥後樣品；d)檢測此一個或多個給藥後樣品中對應於所述至少一種基因的mRNA表達水平；e)將給藥前樣品中對應於該至少一種基因的mRNA表達水平與給藥後樣品中對應於該至少一種基因的mRNA表達水平進行比較；f)相應地調整藥劑的給藥方案。
63.一種用於監測藥劑對患有或有危險患有乳腺癌的患者的治療效力的方法，該方法包括a)在給與藥劑前從患者獲得給藥前樣品；b)檢測選自表1、2、3或4中鑑定的那些基因的至少一種基因編碼的蛋白質的表達水平；c)從患者獲得一個或多個給藥後樣品；d)檢測此一個或多個給藥後樣品中所述至少一種基因編碼的蛋白質的表達水平；e)將給藥前樣品中該至少一種基因編碼的蛋白質的表達水平與給藥後樣品中該至少一種基因編碼的蛋白質的表達水平進行比較；f)相應地調整藥劑的給藥方案。
64.一種抑制患者乳腺癌組織增生的方法，該方法包括給患者施用治療有效量的分離的核酸分子，該分離的核酸分子由來源於選自表1、2、3或4中鑑定的那些基因的至少一種基因的反義核苷酸序列組成，並能夠改變所述至少一種基因的轉錄/翻譯。
65.一種抑制患者乳腺癌組織增生的方法，該方法包括給患者施用治療有效量的分離的核酸分子，該分離的核酸分子由來源於選自表1、2、3或4中鑑定的那些基因的至少一種基因的反義核苷酸序列組成，並能夠改變所述至少一種基因的轉錄/翻譯。
66.一種抑制患者乳腺癌組織增生的方法，該方法包括給患者施用治療有效量的編碼核酶的核苷酸序列，該核苷酸序列能夠改變選自表1、2、3或4中鑑定的那些基因的至少一種基因的轉錄/翻譯。
67.一種抑制患者乳腺癌組織增生的方法，該方法包括給患者施用治療有效量的編碼核酶的核苷酸序列，該核苷酸序列能夠改變選自表1、2、3或4中鑑定的那些基因的至少一種基因的轉錄/翻譯。
68.一種抑制患者乳腺癌組織增生的方法，該方法包括給患者施用治療有效量的對應於選自表1、2、3或4中鑑定的那些基因的至少一種基因的雙鏈RNA，該雙鏈RNA有改變該至少一種基因的轉錄/翻譯的能力。
69.一種抑制患者乳腺癌組織增生的方法，該方法包括給患者施用治療有效量的對應於選自表1、2、3或4中鑑定的那些基因的至少一種基因的雙鏈RNA，該雙鏈RNA有改變該至少一種基因的轉錄/翻譯的能力。
70.一種抑制患者乳腺癌組織增生的方法，該方法包括給患者施用治療有效量的拮抗劑，該拮抗劑可以抑制/激活由選自表1、2、3或4中鑑定的那些基因的至少一種基因編碼的蛋白質。
71.如權利要求70所述的方法，其中拮抗劑是對所述蛋白質特異的抗體。
72.如權利要求71所述的方法，其中抗體是單克隆抗體。
73.如權利要求72所述的方法，其中單克隆抗體與毒性劑綴合。
74.一種抑制患者乳腺癌組織增生的方法，該方法包括給患者施用治療有效量的拮抗劑，該拮抗劑可以抑制由選自表1、2、3或4中鑑定的那些基因的至少一種基因編碼的蛋白質。
75.如權利要求74所述的方法，其中拮抗劑是對所述蛋白質特異的抗體。
76.如權利要求75所述的方法，其中抗體是單克隆抗體。
77.如權利要求76所述的方法，其中單克隆抗體與毒性劑綴合。
78.一種病毒載體，其包含選自表1、2、3或4中鑑定的那些基因的至少一種基因的啟動子，此啟動子可操作地與載體複製所必需的基因編碼區連接，其中所述載體適應於在轉染進入乳腺細胞中後進行複製。
79.如權利要求78所述的載體，其中病毒載體是腺病毒載體。
80.如權利要求78所述載體，其中載體複製所必需的基因編碼區選自E1a、E1b、E2和E4編碼區。
81.如權利要求78，79或80所述的載體，其還包含編碼異源基因產物的核苷酸序列。
全文摘要
本發明公開了用於確定乳腺癌內分泌應答及治療和監測乳腺癌進展的方法，該方法以乳腺腫瘤中差異表達的基因為基礎。本發明也公開了用於鑑定乳腺癌治療中有用的藥劑的方法、監測乳腺癌治療效力的方法、抑制乳腺癌增生的方法和包含公開基因的啟動子的乳腺特異載體。
文檔編號A61K48/00GK1526025SQ02809997
公開日2004年9月1日 申請日期2002年4月11日 優先權日2001年5月16日
發明者M·M·德雷斯曼, M M 德雷斯曼, C·N·拉韋丹, 拉韋丹, M·波利默羅普羅斯, 奩章匏 申請人:諾瓦提斯公司