リキッドバイオプシー研究
NGSによるリキッドバイオプシーのバイオマーカー研究
サイエンティストは、液体生検サンプルを使用して、血液中に存在するさまざまながん由来バイオマーカーを検出し、特徴づけることができます。これらのバイオマーカーは、健康な人やがんのない人には存在しません。イルミナは、がんバイオマーカー研究のための革新的な次世代シーケンス（NGS）リキッドバイオプシーソリューションを提供し、以下を解析します。
- 循環腫瘍細胞（CTC）
- セルフリーDNA（cfDNA）および循環腫瘍DNA（ctDNA）
- セルフリーRNA（cfRNA）および循環腫瘍RNA（ctRNA）
- 検出とプロファイリングのための循環タンパク質
組織生検の限界
トランスレーショナルおよび臨床がん研究における組織生検の有用性には、次のようないくつかの課題があります。
- 目的の組織にアクセスできない
- 有資格の医療関係者による専門スキルの要件
- 経時的な再生検の侵襲性
- 腫瘍内および腫瘍間の不均一性の限定的な表現
- 重大な手順上のリスク、組織の質や量が不十分であること、その他の要因により、患者が物理的生検に不適格となった場合
循環腫瘍細胞（CTC）とは？
CTCは腫瘍から血流に排出される細胞です。複数の研究により、CTCは転移性の可能性があり、さまざまながんタイプにおいて、アグレッシブまたは進行した疾患や予後不良と関連していることが示されています。CTCはリキッドバイオプシーベースのがん特性評価のバイオマーカーとして機能することができますが、血流におけるその希少性（平均7.5 mLの血液中の< 1～< 50 CTC）は、検出と特性評価において依然として大きな課題となっています。NGSベースのテクノロジーは、ハイスループット機能で低レベルのCTCを検出でき、がんスクリーニングと早期検出のためのエキサイティングなフロンティアを開拓しています。
CTC分離の一般的な方法には、以下が含まれます。
- 上皮細胞接着分子（EpCAM）などの抗原発現に基づくCTCの濃縮
- 血液細胞や免疫細胞などの非CTCの枯渇
- 白血球アフェレーシス
シングルセルの単離とシングルセルシーケンス手法の技術的進歩により、ゲノム、トランスクリプトーム、エピゲノムレベルでのシングルCTCの詳細な解析が可能になりました。リキッドバイオプシーとCTCのシングルセルシーケンスを組み合わせることで、腫瘍生物学に寄与する細胞の不均一性を解明することができます。
cfDNAのメチル化パターン
異常なメチル化パターンは多くのがんの特徴です。DNAメチル化の変化は腫瘍形成の初期に起こり、その結果、ほとんどのゲノムが低メチル化され、CpGアイランドが高メチル化する状態になります。
このグローバルなメチル化パターンの切り替えは、ゲノムの不安定性および腫瘍抑制遺伝子のサイレンシングにつながり、腫瘍の進行と転移を促進します。重要なことに、ctDNAのメチル化パターンが、起源の細胞/組織に存在するパターンを再現することが複数の研究で実証されています。これは、ctDNAメチル化のリキッドバイオプシー解析が、がんの早期検出、起源組織の解析、微小残存病変（MRD）の監視、治療反応のモニタリングなどに使用できることを示しています。
セルフリーRNA（cfRNA）および循環腫瘍RNA（ctRNA）
cfRNAは、血流に存在する複数の細胞タイプから、またがん細胞から放出されます。これらのctRNAは、液体生検でアッセイできる可能性のあるバイオマーカーで、特定のがんの同定、がんの開始の検出、起源組織の解明、疾患の分子メカニズムの解明、治療効果のモニタリングなどを行います。
すべての細胞/組織で同一であるDNAとは異なり（遺伝的バリアントを除く）、RNAは動的に発現し、細胞タイプと組織間で差分的に発現します。これにより、ctRNAを使用してがんを検出し、体内で局在化させることが可能になります。RNA発現の多様性により、疾患の早期段階でがんのサブタイプを判定して分類するためにctRNAを使用することもできます。これは、がん間の進行、治療オプション、予後が広いことを考えると、同じ臓器や組織に関連するものであっても重要です。
リキッドバイオプシーにおける短いRNAと長いRNA：シーケンスの方法とがんについての説明
このオンデマンドのイルミナウェビナーでは、リキッドバイオプシーサンプルから長いRNAまたは短いRNAをシーケンスする方法と、がん研究への影響について講演者が話し合います。
2023年リキッドバイオプシー電子書籍：リキッドバイオプシー研究のための循環腫瘍細胞、ctDNA、cfRNAシーケンス法
この20ページを超える電子書籍は、NGSおよびマイクロアレイを使用したリキッドバイオプシーサンプルの詳細な特性評価のための包括的なワークフローを公開しています。
- リキッドバイオプシー検体の概要
- 循環腫瘍細胞（CTC）シーケンス、循環腫瘍DNA（ctDNA）メチル化プロファイリング、ctDNAシーケンス、セルフリーRNA（cfRNA）シーケンスの各ステップを概説した研究例、図、表
- アプリケーションノート、ダウンロード可能なメソッドガイド、その他のリソースへのリンク
推奨されるリキッドバイオプシー研究ソリューション
ゲノムテクノロジーのリーダーとして、イルミナはがん研究のためのリキッドバイオプシーの検体シーケンス用に検証された統合ワークフローと革新的なソリューションを提供します。
| シーケンスフォーカス | ライブラリー調製 | シーケンス | データ解析と可視化 |
|---|---|---|---|
| CTCのシングルセルシーケンス | ゲノム、トランスクリプトーム、エピゲノムのための複数の市販品 | NovaSeq Xシステム NovaSeq 6000 システム NextSeq 1000またはNextSeq 2000システム |
DRAGENシングルセルRNAパイプライン |
| cfDNAおよびctDNA | TruSight Oncology 500 ctDNA v2 Illumina cell-free DNA Prep with Enrichment |
NovaSeq 6000 システム | DRAGEN TruSight Oncology 500 ctDNA解析ソフトウェア |
| cfDNAのメチル化パターン | Infinium MethylationEPIC BeadChip キット | iScanシステム NextSeq 550システム |
GenomeStudio Bioconductorソフトウェア |
| cfRNAおよびctRNA | Illumina RNA Prep with Enrichment | NovaSeq Xシステム NovaSeq 6000 システム NextSeq 1000またはNextSeq 2000システム |
DRAGEN RNAパイプライン |
がん研究のためのリキッドバイオプシーについてもっと知りたいですか？
参考文献
- Plaks V, Koopman CD, Werb Z. 循環腫瘍細胞。Science. 2013;341(6151) 1186-1188. doi: 10.1126/science.1235226.
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