Glioma liquid biopsy of serum and cerebrospinal fluid using digital PCR and next-generation sequencer

2020 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 17K10874
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Neurosurgery
• Research Institution: Kyorin University
• Principal Investigator: Saito Kuniaki 杏林大学, 医学部, 学内講師 (50446564)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: liquid biopsy / グリオーマ / digital PCR / cancer panel

Outline of Final Research Achievements

The aim of this research is to develop liquid biopsy for glioma using high-sensitive digital PCR. We extracted cell free DNA (cfDNA) from serum and cerebrospinal fluid and analyzed mutation and DNA methylation to achieve less-invasive diagnosis, early detection of recurrence and identification of biomarker. IDH1 mutation and TERT promoter mutation was identified with high sensitivity and specificity from cfDNA of glioma cases. Next generation sequencer (NGS) analysis of tumor DNA identified hypermutator phenotype and temporal heterogeneity of the glioma. Higher quality of tumor-derived circulating DNA was needed for liquid biopsy using NGS.

Free Research Field

悪性脳腫瘍

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

血清/髄液中のcfDNAを高感度解析することで、IDH変異やTERT変異などグリオーマの基本的な変異を検出することが高い感度特異度でできるようになった。グリオーマの非侵襲的な診断法の確立につながり、治療効果の判定や再発の検出としても画像診断より高い精度で行える可能性が示された。腫瘍の経時的な変化に伴う治療方針の最適化を行うことも可能となり、治療困難なグリオーマの予後改善に大きく貢献しうる。さらに、次世代シークエンサーを用いて経時的に解析が可能となれば、腫瘍の時間的多様性の解明から再発/悪性転化の機序の解明につながる可能性も秘めている。