血中循環腫瘍細胞の新規検出方法開発と臨床応用

2015 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15H04929
• 研究機関: 浜松医科大学
• 研究代表者: 今野 弘之 浜松医科大学, 医学部, 教授 (00138033)
• 研究分担者: 平松 良浩 浜松医科大学, 医学部, 助教 (00397390) ; 神谷 欣志 浜松医科大学, 医学部附属病院, 講師 (20324361) ; 菊池 寛利 浜松医科大学, 医学部, 助教 (70397389)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• キーワード: 癌 / 細胞・組織 / 血中循環腫瘍細胞

研究実績の概要

血中循環腫瘍細胞（CTC)は原発腫瘍組織または転移巣から血中へ浸潤した細胞と定義され、癌の転移機序の一つとして注目されているが、末梢血液中の有核細胞106～108当たり1個と非常に少ないため検出が困難である。一方、上皮間葉転換 (EMT)は浸潤能が強く悪性度の高い癌細胞の特徴とされ、近年CTC にもEMT を起こした細胞が存在し血行性転移において重要な役割を担っていることが示された。このがん転移に重要なCTC は、細胞表面上皮系マーカーを用いた従来の方法（positive selection）では検出困難であり、新たなCTC検出方法の開発が必要とされている。そこで、末梢血中の有核細胞の殆どを占める白血球を除去することで全てのCTCを回収する方法(negative selection)が提唱されている。われわれは、細胞を染色せず生きたままの状態で、ダメージを与えずに詳細に観察可能である、定量位相顕微鏡(QPM)を用いた、表面マーカー非依存的な白血球選別法の開発を目的として研究を行った。
健常人白血球325個、5種類の消化器癌cell line 325個をQPMで観察し、得られた画像から特徴量を抽出して画像認識システムへ学習させ、白血球を識別するためのアルゴリズムを作成した。得られたアルゴリズムを用いて、白血球のcell lineからの選別を試みた。ROC曲線を作成すると、AUC=0.98であり高い精度で選別可能であった。
さらに、流路系におけるQPM観察を可能とすべく、測定装置の開発を行った。現在までに、細胞を装置内で一定の速度で流しながら、リアルタイムでQPM画像を得ることに成功した。しかし、観察の障害となる細胞の重なりを完全には除去できず、特にclusterを形成した白血球の測定が困難であることなどの問題点が明らかとなった。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

当初の計画に変更が必要であったが、研究自体は順調に進行している。

今後の研究の推進方策

末期がん患者の全血１mlあたり 1個の割合でCTCが含まれると言われており、CTCを検出するには、少なくとも全血１mlを検査体積に取る必要がある。このため、流路系におけるQPM観察技術の開発が必須である。平成27年度も、細胞を装置内で一定の速度で流しながら、リアルタイムでQPM画像を得ることを試み、一定の成果を得たが、数々の問題点が明らかとなった。平成28年度以降も、流路系におけるQPM観察技術の開発を継続する。装置がある程度実用的な段階まで開発できた時点で、がん患者の血液を用いたCTC同定の検討を開始する予定である。

研究成果

• [学会発表] Label-free imaging identification of WBCs based on the features of Quantitative Phase Microscope Images for negative selection of CTCs (2016)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Ozaki, Hidenao Yamada, Hirotoshi Kikuchi, Tomohiro Murakami, Tomhiro Matsumoto, Toshiki Kawabata, Yoshihiro Hiramatsu, Manabu Ohta, Kinji Kamiya, Megumi Baba, Toyohiko Yamauchi, Kentaro Goto, Yukio Ueda, Shigetoshi Okazaki, Hiroyuki Konno
  • 学会等名: American Association for Cancer Research Annual Meeting 2016
  • 発表場所: New Orleans, LA, USA
  • 年月日: 2016-04-19 – 2016-04-19
• [学会発表] 定量位相顕微鏡と画像認証システムを用いた新たな血中循環腫瘍細胞（CTC）検出手法の試み (2016)
  • 著者名/発表者名: 尾﨑裕介、山田秀直、菊池寛利、村上智洋、松本知拓、高橋善明、川端俊貴、平松良浩、太田学、神谷欣志、坂口孝宣、海野直樹、岡崎茂俊、今野弘之
  • 学会等名: 第116 回日本外科学会定期学術集会
  • 発表場所: 大阪府大阪市
  • 年月日: 2016-04-14 – 2016-04-16
• [学会発表] 定量位相顕微鏡と画像認証システムを利用した新たな血中循環腫瘍細胞検出の試み (2015)
  • 著者名/発表者名: 尾崎裕介、菊池寛利、村上智洋、松本知拓、川端俊貴、平松良浩、太田学、神谷欣志、坂口孝宣、今野弘之
  • 学会等名: 第74回日本癌学会学術総会
  • 発表場所: 愛知県名古屋市
  • 年月日: 2015-10-10 – 2015-10-10
• [学会発表] 定量位相顕微鏡と画像認証システムを利用した新たな血中循環腫瘍細胞検出の試み (2015)
  • 著者名/発表者名: 尾﨑裕介、山田秀直、菊池寛利、松本知拓、川端俊貴、平松良浩、太田学、神谷欣志、坂口孝宣、今野弘之
  • 学会等名: 第70回日本消化器外科学会総会
  • 発表場所: 静岡県浜松市
  • 年月日: 2015-07-15 – 2015-07-15