Circulating tumor DNA検査の臨床導入における課題点の克服

2020 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 19K09224
• 研究機関: 岩手医科大学
• 研究代表者: 遠藤 史隆 岩手医科大学, 医学部, 助教 (70714442)
• 研究分担者: 秋山 有史 岩手医科大学, 医学部, 准教授 (10405798) ; 西塚 哲 岩手医科大学, 医歯薬総合研究所, 特任教授 (50453311) ; 岩谷 岳 岩手医科大学, 医学部, 准教授 (70405801)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: ctDNA / Liquid biopsy / 食道癌 / 胃癌 / digital PCR

研究実績の概要

腫瘍細胞より血中に遊離したDNA (Circulating tumor DNA: ctDNA)は症例特異的バイオマーカーとして期待されているが、癌の種類や再発形式によるctDNAの陽性率の違いや、最適な解析のタイミング、陽性の判定基準など臨床検査としての妥当性・有用性は確定されていない。先行研究でctDNA高陽性率の食道癌、低陽性率の胃癌を対象とし、ctDNAモニタリングの臨床導入における課題点を明らかにすることが研究の目的である。特にSate I症例、治療前ctDNA陰性進行癌、再発・再増大時のctDNA陰性維持例、腹膜播種症例など、ctDNA陰性例に焦点をあて、癌の状態により異なるctDNA放出のメカニズムを解明したい。先行研究で構築した「原発巣変異スクリーニングより検出された症例特異的変異のdigital PCRを用いたctDNAモニタリング」システムをベースとし、原発巣複数ヵ所サンプリング、変異解析対象遺伝子の改変、タンパク発現解析、転移再発組織の解析を加える。本研究では隣接臓器であるが、組織型、進展再発形式、治療法の大きく異なる食道癌、胃癌を対象にctDNAによる病勢モニタリングの臨床導入における課題点を明らかにしプロトコールの確立をめざしている。また学術的独自性として、これまでの多数症例の長期間におよぶ頻回なctDNA解析のデータから得られたnegativeな所見に焦点をあて、癌の状態により異なるctDNA放出のメカニズムを解明する。

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

食道癌の症例は順調に集積されてきており、これまでにctDNA解析まで行った症例の検討の結果として、ctDNAモニタリングでは既存のCT画像診断に比較して、1) 数か月先行し再発・再増大を予測可能であること、2) 非特異的画像所見によらず腫瘍細胞量を評価できることから正確な化学・放射線療法の効果判定が可能であること、3) 治療後のctDNAの持続陰性化により無再発状態の確認が可能であることが示唆された。さらに、初回の化学療法前後のctDNAの変化量で、食道扁平上皮癌患者の治療効果を予測できることも示唆された。先行研究と同様にSate I症例は、input DNAやPCR cycleの増加を試みているがctDNA検出率の増加は認めていない。早期がん症例のctDNA検出率を上げるためには、採血増量によるサンプルDNAの増量、反応デジタルPCRチップ数の増加、さらなる解析技術の工夫が必要であるが、絶対的に微量なDNA量の検出はエラーも多いため、その正確性を検証するシステムも十分に必要となる。胃癌の症例も蓄積されてきている。食道癌と比較して、胃癌ではctDNA陽性率は30-40%と低率であった。胃癌のctDNA陽性率が低いのは、スキルス胃癌のように間質性分の増生が強く、腫瘍細胞数自体は少ない組織学的特徴や、腹膜播種のような血中に断片化したctDNAが放出されにくい転移・再発形式などが原因と考えている。胃癌の複数個所サンプリングからの変異解析では、全部位で共通する変異は非共通変異に比較して原発巣における変異アリル頻度およびctDNA陽性率が高かった。

今後の研究の推進方策

食道癌においては、2020年2月から保険適応となったNivolumab使用症例についても、治療効果判定のツールとしてのctDNAの有用性について検証していく。CT検査ではpseudo progressionと判定する症例もctDNAでは正確に効果を判定できるのかも検討する。また、化学療法開始後早期のctDNA変動データに基づいた治療効果を早期に判定する、前向きの治療介入研究を計画・施行予定である。胃癌については、スキルス癌症例、腹膜播種症例の症例数増加を進めているが、適格症例が多くはない点も問題点となっている。引き続き、適格症例を積極的に研究に参加して頂けるようにしていく。また臓器・がんの種類によりどのような病態がctDNA検出率に影響を与えるかを広く検証するため、食道癌・胃癌に限らず本学内で診療にあたる全悪性腫瘍を対象にctDNAモニタリングを行う研究を並行して開始しており、現在まで300症例ほどが登録されている。脳や精巣などctDNAが検出されにくいとされる臓器における原発・転移腫瘍からのctDNA放出状況の確認も本研究領域における新たな知見を見出すものと考えられる。

次年度使用額が生じた理由

コロナ禍の影響もあり、原発巣の次世代シークエンス解析を行う共同研究施設へのサンプル輸送や解析の遅れがあった。また、現在も採血管、デジタルPCRチップ、その他研究用の試薬は在庫なく、発注ができない状況が多々生じている。いずれもまとめて注文する方がコストを削減できるので、状況の好転を待ち次年度に解析を持ち越している。

研究成果

• [雑誌論文] Frequent post-operative monitoring of colorectal cancer using individualised ctDNA validated by multiregional molecular profiling (2021)
  • 著者名/発表者名: Mizunori Yaegashi , Takeshi Iwaya, Noriyuki Sasaki , Masashi Fujita, Zhenlin Ju, Doris Siwak, Tsuyoshi Hachiya, Kei Sato , Fumitaka Endo, Toshimoto Kimura , Koki Otsuka, Ryo Sugimoto, Tamotsu Sugai, Lance Liotta, Yiling Lu, Gordon B Mills, Hidewaki Nakagawa, Satoshi S Nishizuka
  • 雑誌名: British Journal of Cancer 巻: 124(9) ページ: 1556-1565
  • DOI: 10.1038/s41416-021-01266-4
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Frequent tumor burden monitoring of esophageal squamous cell carcinoma with circulating tumor DNA using individually designed digital PCR (2021)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Iwaya, Fumitaka Endo, Fumiaki Takahashi, Takashi Tokino, Yasushi Sasaki, and Satoshi S. Nishizuka
  • 雑誌名: Gastroenterology 巻: 2021 Jan;160(1) ページ: 463-465
  • DOI: 10.1053/j.gastro.2020.09.035
  • 査読あり
• [学会発表] 食道癌治療後の肺転移に対して外科的切除術を施行した症例の治療成績 (2020)
  • 著者名/発表者名: 遠藤 史隆
  • 学会等名: 日本外科学会学術総会
• [学会発表] 進行胃癌の腫瘍出血に対する緩和的照射療法の有用性の検討 (2020)
  • 著者名/発表者名: 遠藤 史隆
  • 学会等名: 日本外科系連合学会学術総会