血漿中のcell-free RNAを用いた高感度融合遺伝子解析による新規がん診断

• Project/Area Number: 21K20846
• Research Category: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: 0901:Oncology and related fields
• Research Institution: Juntendo University
• Principal Investigator: 長谷川 延彦 順天堂大学, 医学部, 非常勤助教 (70909192)
• Project Period (FY): 2021-08-30 – 2024-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000); Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2021: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
• Keywords: cell free RNA / 融合遺伝子 / 肺がん / 骨軟部腫瘍 / cell-free RNA / リキッドバイオプシー

Outline of Research at the Start

リキッドバイオプシーは、血液などの体液検体を用いて低侵襲かつ経時的なモニタリングが可能な次世代のがん病態解析法である。血液からがん由来物質を早期かつ高感度に検出することによって、肺がん・骨軟部腫瘍の診断や治療薬の選択が可能となる。しかしながら、現在、最も多く用いられているcell-free DNAを測定する手法では治療、診断に有効な融合遺伝子の検出率は十分ではない。この問題の解決に向けて、本研究ではcell-free RNAを用いて、融合遺伝子解析のフローの構築、臨床的有用性評価を行うことで、革新的ながん診断技術の開発とその臨床応用を進め、臨床医学基盤構築の基に患者生命予後改善を目指す。

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、現在まで困難とされている「がん患者血液検体を用いての融合遺伝子同定」について腫瘍組織診断と同等、またはそれ以上の精度で同定を進めることで、肺がんや骨軟部腫瘍を含む全がん的な予後改善を目的としている。しかしながら、現状のDNAベースの解析では有効な治療標的、組織診断に用いられる融合遺伝子の同定率は十分ではない。この問題の解決に向けて、血漿中のcell-free RNA (cfRNA)を用いて融合遺伝子解析のプロトコール構築とがん、骨軟部腫瘍における臨床的有用性を検討する。昨年度に、cfRNAを用いた高感度の融合遺伝子解析プロトコールを構築するため、微量のRNAから効率の良いcDNA合成、オリジナルプライマーを使用したPCR増幅、シークエンス解析法を検証した。複数の融合遺伝子を含むRNA標準品を用い、コピー数を1000から１桁まで段階希釈したものを一連の解析プロトコール手法に基づいて評価した。その後、臨床サンプルである非小細胞肺がん患者の末梢血血漿を用いて、ALK, ROS1, RETが検出できるオリジナルプライマーを使用し、検証を行なった。RNA標準品に含まれる、ALK融合遺伝子を微量の1桁コピーまでシークエンスで確認した。また、治療前またはPD（progressive disease）の非小細胞肺がん患者のcfRNAからは、9症例中7症例で腫瘍組織とブレークポイントを同一とする融合遺伝子を同定した。そのうち化学療法により著名な画像的縮小を認めた症例においては、化学療法後には融合遺伝子を同定しなかった。cfRNAを用いた融合遺伝子解析プロトコールを構築し、非小細胞肺がんに対して低侵襲での診断、治療効果モニタリングの可能性を見出した。本年度は、構築したプロトコールに基づいて、骨軟部腫瘍症例であるユーイング肉腫の治療前の末梢血血漿を用いて、腫瘍組織とブレークポイントを同一とするEWSR1-FLI1融合遺伝子を同定し、ユーイング肉腫に対して低侵襲での診断の可能性を見出した。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

複数の融合遺伝子を含むRNA標準品を用い、コピー数を1000から１桁まで段階希釈したものを一連の解析プロトコール手法に基づいて評価した。その後、臨床サンプルである肺がん患者の末梢血血漿を用いて、ALK, ROS1, RETが検出できるオリジナルプライマーを使用し、検証を行なった。RNA標準品に含まれる、ALK融合遺伝子を微量の1桁コピーまでシークエンスで確認し、臨床検体（非小細胞肺癌、ユーイング肉腫）よりも同定しており、現在までの進捗状況としては、当初の予定通りと考える。

Strategy for Future Research Activity

本年度は、主にユーイング肉腫対して低侵襲での診断の可能性を見出した。今後、臨床サンプルを用いた検証を重ね、治療との相関性を検証し臨床的有用性を検討する。

Research Products

• [Journal Article] Highly sensitive fusion detection using plasma cell-free RNA in non-small-cell lung cancers. (2021)
  • Author(s): Hasegawa N, Kohsaka S, Kurokawa K, Shinno Y, Takeda Nakamura I, Ueno T, Kojima S, Kawazu M, Suehara Y, Ishijima M, Goto Y, Kojima Y, Yonemori K, Hayashi T, Saito T, Shukuya T, Takahashi F, Takahashi K, Mano H.
  • Journal Title: Cancer Sci Volume: 112 Issue: 10 Pages: 4393-4403
  • DOI: 10.1111/cas.15084
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] Ewing肉腫における血漿中のcell-free RNAを用いた高感度融合遺伝子解析 (2022)
  • Author(s): 長谷川 延彦, 高阪 真路, 岩田 慎太郎, 川井 章, 齋藤 剛, 佐々 恵太, 窪田 大介, 末原 義之, 高木 辰哉, 間野 博行, 石島 旨章
  • Organizer: 第95回日本整形外科学会学術総会
• [Presentation] ユーイング肉腫における診断・治療モニタリングツールとしての血漿中のcell-free RNAの可能性 (2022)
  • Author(s): 長谷川 延彦, 窪田 大介, 高木 辰哉, 齋藤 剛, 岩田 慎太郎, 川井 章, 高阪 真路, 間野 博行
  • Organizer: 第81回日本癌学会学術総会
• [Presentation] 血漿セルフリーRNAを用いた融合遺伝子診断 (2022)
  • Author(s): 長谷川延彦
  • Organizer: 第6回リキッドバイオプシー研究会
• [Presentation] Highly sensitive fusion detection using plasma cell-free RNA in non-small-cell lung cancers. (2021)
  • Author(s): Nobuhiko Hasegawa, Shinji Kohsaka, Ikuko Takeda Nakamura, Toshihide Ueno, Masahito Kawazu, Yoshiyuki Suehara, Yasushi Goto, Kan Yonemori, Takuo Hayashi, Fumiyuki Takahashi, Kazuhisa Takahashi, Hiroyuki Mano
  • Organizer: 第80回日本癌学会学術総会