研究の概要 - 精密医療電脳書

２０２０年３月の寄附講座（疾患ゲノム研究室；特任教授　加藤菊也、特任准教授　久木田洋児）終了に伴い、研究内容に関する情報をこのブログへ移動します。以下大学ホームページに掲載していた内容を改変して収載。

主な研究テーマ

１．非侵襲性個別化医療

個別化医療（あるいは精密医療）は、従来の診断法ではわからない薬剤感受性などの性質を遺伝子検査で明らかにして治療選択に結びつける、という現代医療の新しいコンセプトです（図１）。例えばイレッサという抗がん分子標的薬ではEGFRに変異のある肺がん患者さんにのみ投与しますが、この遺伝子検査は保険適用になり、既に個別化医療は現実のものとなっています。しかしながら、これらの検査にはがん組織の採取が必須であり、そのための生検はしばしば患者さんにとって大きな負担になっています。血液検査など非侵襲検査で代替できれば、医療に大きく貢献することになります。

f:id:kkatogo13:20200523210907p:plain — 図１．個別化医療。

そこで血中に存在する遊離DNAに着目し、その中の腫瘍由来DNA（血中腫瘍DNA、circulating tumor DNA）を用いて肺癌細胞由来のEGFR変異の検出を試みました。しかしこのようなDNAは極微量であるため、通常の方法では検出できません。当研究グループでは次世代シーケンサーを用いて血漿DNAのEGFR遺伝子をPCR増幅し１０万回以上配列決定を行い、変異を探索する方法を確立しました（図２）。固形がんの遺伝子異常を血液で調べる技術はリキッドバイオプシーと呼ばれ、がん研究のトピックスの一つです。大阪府立成人病センター（現・大阪国際がんセンター）呼吸器内科との共同研究で実地臨床に使えるレベルであることを確認、２０１９年６月には厚生労働省へ承認申請を行い、現在承認待ちです。

f:id:kkatogo13:20200523211340p:plain — 図２．非侵襲性遺伝子検査。血漿DNA中のEGFR遺伝子を増幅し次世代シーケンサーで配列決定、肺癌組織由来の変異を検出する。

２．高精度塩基配列決定技術の開発

現在の塩基配列決定技術は配列決定精度に問題があり、とくに血中腫瘍DNA中の希少変異検出には不十分です。私達はこの問題を解決するために新しい塩基配列決定法NOIR-SS (non-overlapping integrated read sequencing system)を開発しました（図３）。塩基配列決定精度が通常の次世代シーケンシングと比較して６０-１００倍向上します。この方法で血中腫瘍DNAの変異検出に応用しています。

f:id:kkatogo13:20200523211828p:plain — 図３．NOIR-SSの例。上段、NOIR-SS。下段、通常の次世代シーケンシング。バックグラウンドエラーが抑えられ正確な塩基配列決定ができるようになっている。

３．肺癌用高感度遺伝子検査パネルの開発

肺癌個別化医療ではEGFR以外にもALK,ROS1, BRAF, METの各遺伝子変異に対応した薬剤があり、これらの変異検出が治療上重要です。これらの検査はそれぞれの別々の検査として行われていますが、一括して次世代シークエンサーで決定するいわゆる遺伝子検査パネルが注目を集めています。しかしながら既承認のパネルは研究用のシステムを検査に転用したものであり、感度が悪く病理医の負担が増大しています。当研究グループでは高感度の遺伝子検査パネルを大阪国際がんセンターの呼吸器外科と病理診断科との共同研究で開発しています。

主な発表論文