Development of liquid biopsy technology (donor-derived DNA analysis) aimed at improving the results of liver transplantation
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20K08967
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 55010:General surgery and pediatric surgery-related
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| Research Institution | International University of Health and Welfare |
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Principal Investigator |
篠田 昌宏 国際医療福祉大学, 国際医療福祉大学三田病院, 教授 (50286499)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
井ノ上 逸朗 国立遺伝学研究所, ゲノム・進化研究系, 教授 (00192500)
日比 泰造 熊本大学, 大学院生命科学研究部(医), 教授 (10338072)
山田 洋平 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 講師 (60383816)
河地 茂行 東京医科大学, 医学部, 主任教授 (80234079)
高原 武志 岩手医科大学, 医学部, 講師 (80453306)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
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| Keywords | ドナー由来cfDNA / 肝移植 / 拒絶反応 / グラフト機能 / 早期診断 / 拒絶 / cell free DNA |
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| Outline of Research at the Start |
臓器機能の廃絶を臓器置換で復活をさせる臓器移植は、過去半世紀目覚ましい発展を遂げた。我が国の臓器移植は、肝、小腸、心、肺、膵、腎の各臓器移植が行われており、数多くの国民の救命を達成してきた。しかし、術後急性期、慢性期とも各種の原因でグラフト不全を来たし、移植の恩恵が水泡に帰すことは現在も少なくない。
本研究では、当施設で積極的に行っている肝移植における各種病態におけるドナー由来のcell free-DNA（ddcfDNA）をモニターし、直接生検、血清マーカー、画像診断など従来の診断方法と比較解析することで、肝グラフトの早期、正確、かつ低侵襲なグラフト機能把握方法を確立する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
ctDNA (circulating tumor DNA)に着眼した診断は、「早期診断」「正確性」「低侵襲性」を兼ね備えた新しい技術として注目されている。臓器移植においては、ドナーとレシピエントの遺伝子の違いを利用し、血液中のddcfDNA（donor derived cell free DNA)を検知することによるリキッドバイオプシーの価値が注目されている。心、肺、肝、腎、膵、小腸など各種の臓器移植で移植後急性期におけるグラフト機能マーカーとしての有用性が相次ぎ、複数の臨床試験が行われている。
微量なddcfDNAを正確に測定する技術は研究の新規性の一つである。2016年より国立遺伝学研究所によってPCRによる増幅、次世代シーケンシング（Next-generation DNA sequencing、以下NGS）による解析が開始されたが、PCRに用いるprimerによって選択性と増幅効率にbiasがかかるために、PCRによるbiasを避け正確にドナーとレシピエントを区別するためにcapture hybridizationを採用し、生物学的統計を基に1000 Single Nucleotide Polymorphism (SNP)を採用している。またコンピューター解析によってドナーとレシピエントの遺伝情報が無くても解析が可能であり、新規の移植患者のみならず過去に移植を受けた患者にも応用が可能である。SNP多型のパネルは集団毎に異なっており、欧米のパネルを日本人に適用することはできないが、我々は日本人をターゲットとした多型パネルとオリジナルのddcfDNA算出法を確立している。
我々は、肝移植後急性期に急性拒絶などで移植肝が障害されていることを把握するのにddcfDNAが有用であるとの仮説を立て研究を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
肝臓移植、肝障害とドナー由来cfDNAの関連を調査した。
肝臓移植における拒絶反応と非拒絶反応の鑑別診断におけるROC解析ではAUC＝0.94と非常に高い値が得られている。これらは既存のAST/ALTの診断能力と同等であり（既報の文献では、同等以上という報告もある）、既存マーカーの存在しない心・肺・小腸においては非常に有用である可能性が示唆された。
また、肝臓移植において拒絶反応時のドナー由来cfDNAとRejection Activity Index(RAI)には非常に強い相関（r=0.836）がみられた一方で、既存マーカーであるAST/ALTとRAIには相関（r=0.118/0.185）が見られず、ドナー由来cfDNAは拒絶反応によるグラフト障害をより忠実に反映している可能性が示唆された。
また、肝臓移植において拒絶反応前後のドナー由来cfDNAの推移はAST/ALTよりも早期より上昇し、治療に反応して速やかに減少しており、拒絶反応診断のみならず、治療効果判定にも有用であることが示唆されている。
異常の結果を論文にまとめ、英文誌に投稿中である。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究は概ね順調に完了し、論文投稿中である。今後は新たな研究費と人員で、次なる課題を研究すべきと考えている。
ドナー由来cfDNAは次世代シーケンサー（NGS）による測定法の場合、48時間の測定時間が必要であるため、臨床現場での応用には適さない。迅速性を持つdigital droplet PCR（ddPCR）法によってドナー由来cfDNAを測定し、NGS法との比較を行いたいと考えている。測定サンプルはNGS法の測定と同じタイミングで採取された検体（通常1回の採血5ml程度から採取された2ml程度のplasmaの半分が残っているものと想定される）を用いる。NGS法によって解析した結果から判明したinformative SNPを2－３箇所選定し、ddPCR法を実行する。
また、他臓器移植、特に血清マーカーを持たない臓器移植に本法を導入する意義は大きいと考えており、多施設臓器横断的研究の展開が期待される。
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Report
(3 results)
Research Products
(5 results)
