| Project/Area Number |
23K06765
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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 50020:Tumor diagnostics and therapeutics-related
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
大村 洋文 九州大学, 医学研究院, 助教 (60767375)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
新井田 厚司 東京大学, 医科学研究所, 講師 (00772493)
LOW SIEWKEE 公益財団法人がん研究会, がんプレシジョン医療研究センター リキッドバイオプシーシステム開発グループ, 主任研究員 (40634720)
三森 功士 九州大学, 大学病院, 教授 (50322748)
長山 聡 京都大学, 医学研究科, 客員研究員 (70362499)
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| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2025: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2024: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
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| Keywords | ctDNA / メチル化バイオマーカー / 大腸がん早期発見 / デジタルPCR（dPCR） / リキッドバイオプシー / 実装性 / メチル化ctDNA / MRD / dPCR / シミュレーション / DNAメチル化 / 大腸がん / 早期診断 |
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| Outline of Research at the Start |
リキッドバイオプシーによるがん遺伝子パネル検査が保険診療下で実施可能となったが、シーケンスのコストが問題である。Stage IIまたはStage III 大腸がん術後経過をモニタリングし、同一検体を用いたctDNAゲノム変異およびctDNAメチル化の感度・特異度を比較することで、ctDNAのメチル化のサブクリニカルレベルでの有用性を示す。そして通常診療において安価に頻回の実施が可能であり、かつ、がん遺伝子パネル検査へサブクリニカルレベルで繋げていくための検査法を確立することが本研究の目的である。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、術後の微小残存病変（MRD）を非侵襲的かつ高精度にモニタリング可能なリキッドバイオプシー手法の確立を目的としたものである。従来の血中循環腫瘍DNA（ctDNA）を対象とした包括的ゲノム解析（CGP）は高コストかつ低頻度な検査に留まり、術後再発の早期診断には限界があった。そこで我々は、大腸がんに特異的なメチル化マーカー（FDG5, GPC6, MSC）を選定し、メチル化特異的制限酵素HapII処理とdigital PCRを組み合わせた“AMUSE法（Amplicon of Methylated site Using methylation-specific Enzyme）”を開発した。
申請書Aのもとで実施した本研究では、術後再発陽性28例（180検体）および非再発19例（114検体）を対象にAMUSE法を適用した結果、感度78.6%、特異度89.5%という良好な成績を得た。特筆すべきは、CTによる再発診断より平均208日早期に再発を検出できた点であり、臨床応用における実装性の高さが証明された。
さらに、従来のctDNA変異モニタリングとAMUSE法を同一検体で比較し、メチル化検出法の再現性と精度の優位性を確認した。現在までに当該手法は複数の症例において予後予測、治療効果判定、ならびにACT（術後補助化学療法）の最適化に資する可能性を示しており、臨床応用の可能性が極めて高い。
本研究は、がんゲノム医療のコストパフォーマンス向上と精密医療への貢献という点で学術的意義が大きく、得られた成果をCancer Science誌にて発表した。
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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
本研究は、大腸がんに対する高感度かつ高特異度のリキッドバイオプシー技術として、我々が開発したAMUSE法（Amplification-based Methylation Ultra-sensitive Screening Evaluation）を臨床応用することを目的として実施している。その進捗は現在のところ概ね順調であると評価できる。その理由は主に以下の3点に集約される。
第一に、AMUSE法に用いるメチル化マーカー（GPC6, FGD5, MSC）の選定と最適化がすでに完了し、これらのマーカーが大腸がん症例において一貫して高い検出率を示すことを確認したことである。これにより、早期大腸がんや進行がんを問わず、幅広いステージにおいて有効なスクリーニングツールとなる可能性が示された。
第二に、デジタルPCR（dPCR）による定量的なメチル化解析系の確立が完了し、健常者群、腺腫群、大腸がん群を対象とした前向き観察研究において、サンプル収集および測定が予定通りに進行している点が挙げられる。現在までに収集された検体数は計画の8割を超えており、今後の統計解析に必要な検体数の達成が見込まれている。
第三に、本研究の成果はすでに学術論文として1報掲載され、国内外の研究者からの注目を集めている。また、複数の学会発表を通じて社会実装へのフィードバックも得られており、臨床応用への道筋が具体化しつつある。
以上のことから、研究計画は現時点において実験的・臨床的ともに確かな進捗を見せており、予定された研究ステップは滞りなく推進されている。ゆえに、本研究は「概ね順調」に進行していると判断できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究の成果を基盤として、今後はAMUSE法を応用した大腸がんおよび前がん病変（特に腺腫）の高精度スクリーニング技術の開発を展開する。現在、便潜血検査はスクリーニングとして広く用いられているが、前がん病変に対する感度は極めて低く、偽陽性の頻度も高いため、内視鏡検査の過剰実施や医療資源の浪費につながっている。一方、我々が開発したAMUSE法は、3つの大腸がん特異的メチル化マーカー（GPC6, FGD5, MSC）を用い、digital PCRにより安価かつ高精度な解析を実現する手法である。感度約80%、特異度約90%、ROC AUC 0.85以上という実績から、スクリーニング目的にも十分応用可能であると考える。
今後は、腺腫・大腸がん・健常者を対象とした前向き観察研究により、AMUSE法の臨床的有用性を証明し、便潜血検査やctDNAゲノム変異検出法との直接比較を行う。副次的には、GPC6の免疫誘導性に注目し、治療標的としての意義もin vivoで検証する。さらに、空間的シングルセル解析および深層学習（DeepCOLOR）を用い、腺腫と共局在する間質細胞や情報交換遺伝子を新たな診断・治療標的として探索する。本技術は、高齢化社会における大腸がん死亡率の逓減と医療費抑制に大きく貢献し得る革新的アプローチであり、医療実装に向けた大規模試験と事業化展開を加速させる予定である。
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