リキッドバイオプシー研究

がん研究のためのサンプル入手可能性とロバストな解析の組み合わせ

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、リキッドバイオプシー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の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1。Illuminaは、以下の解析を可能にする、がんバイオマーカー研究用の革新的な次世代シーケンサー(NGS)リキッドバイオプシーソリューションを提供します。

  • 循環腫瘍細胞(CTC)
  • セルフリーDNA(cfDNA)および血中循環腫瘍DNA(ctDNA)
  • セルフリーRNA(cfRNA)および血中循環腫瘍RNA(ctRNA)
  • 検出およびプロファイリングのための循環タンパク質

リキッドバイオプシー研究のためのCTC、ctDNAおよびcfRNAシーケンス法

この20ページ以上にわたるeBookでは、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発表済みの包括的なワークフローを紹介しています。循環腫瘍細胞(CTC)シーケンス、血中循環腫瘍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ます。

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バイオプシーの有用性には、次のようないくつかの課題があります2

  • 関心のある組織へのアクセス不能
  • 有資格医療従事者による専門的スキルの要件
  • 繰り返し生検の侵襲性
  • 腫瘍内および腫瘍間の不均一性の限定的な表現
  • 重大な処置上のリスク、組織の質・量の不足、その他の要因により、患者が物理的バイオプシーに不適格である

循環腫瘍細胞(CTC)とは?

CTCとは、腫瘍から血流に排出される細胞のことです。複数の研究により、CTCは転移性の可能性があり、さまざまながんの種類において、侵襲性の高い疾患または進行した疾患および予後不良と関連することが明らかになっています。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は、検出と特性評価にとって大きな課題です。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発しています3-6

一般的なCTCの分離方法には、次のようなものがあります。

  • 上皮細胞接着分子(EpCAM)などの抗原発現に基づくCTCの濃縮7
  • 血液細胞や免疫細胞などの非CTCの除去8
  • 白血球除去9

シングルセル分離とシングルセルシーケンス手法のテクノロジーの進歩により、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により、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10

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される状態になります。

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がん抑制遺伝子の不活性化につながり、腫瘍の進行と転移を促進します。重要点として、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)のサーベイランス、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11,12

サムネール

セルフリーRNA(cfRNA)および血中循環腫瘍RNA(ctRNA)

cfRNAは、血流に存在する複数の細胞タイプだけでなくがん細胞から放出されます。これらのctRNAは、リキッドバイオプシーによってアッセイできる可能性のあるバイオマーカーであり、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、治療反応のモニタリングなどを行います13

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、体内での位置特定に利用できる可能性があります。RNA発現の多様性により、ctRNAを使用して、疾患の早期段階でがんのサブタイプを決定および分類することも可能になる場合があります。これは、同じ臓器または組織に関連するがんであっても、がん間の幅広い進行、治療オプション、予後を考慮した場合に重要です14

Profile image of male and female scientists reviewing the run setup screen

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お問い合わせ

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参考文献

  1. Sarkar S, Chakraborty S, Ghosh S, et al. Liquid biopsy—A biomarker-based revolutionising technique in cancer therapy. Clin Transl Disc. 2024;e70006. doi:10.1002/ctd2.70006
  2. Raez LE, Brice K, Dumais K, et al. Liquid Biopsy Versus Tissue Biopsy to Determine Front Line Therapy in Metastatic Non-Small Cell Lung Cancer (NSCLC). Clin Lung Cancer. 2023 Mar;24(2):120-129. doi:10.1016/j.cllc.2022.11.007
  3. Myrkhiyeva Z, Seitkamal K, Ashikbayeva Z, et al. Circulating tumor cells: overcoming challenges of detecting a needle in a haystack. Explor Target Antitumor Ther. 2025;6:1002321. doi:10.37349/etat.2025.1002321
  4. Lin C, Liu X, Zheng B, et al. Liquid Biopsy, ctDNA Diagnosis through NGS. Life (Basel). 2021 Aug 28;11(9):890. doi: 10.3390/life11090890
  5. Cristofanilli M, Budd GT, Ellis MJ, et al. Circulating tumor cells, disease progression, and survival in metastatic breast cancer. N Engl J Med. 2004351(8):781-791. doi:10.1056/NEJMoa040766
  6. Plaks V, Koopman CD, Werb Z. Circulating tumor cellsScience. 2013;341(6151) 1186-1188. doi: 10.1126/science.1235226
  7. Lin D, Shen L, Luo M, et al. Circulating tumor cells: biology and clinical significance. Signal Transduct Target Ther. 2021 Nov 22;6(1):404. doi:10.1038/s41392-021-00817-8
  8. Yin J, Wang Y, Yin H, et al. Circulating Tumor Cells Enriched by the Depletion of Leukocytes with Bi-Antibodies in Non-Small Cell Lung Cancer: Potential Clinical Application. PLoS One. 2015 Aug 28;10(8):e0137076. doi: 10.1371/journal.pone.0137076
  9. Rieckmann LM, Spohn M, Ruff L, et al. Diagnostic leukapheresis reveals distinct phenotypes of NSCLC circulating tumor cells. Mol Cancer. 2024;23(1):93. doi:10.1186/s12943-024-01984-2
  10. Xu, J., Liao, K., Yang, X. et al. Using single-cell sequencing technology to detect circulating tumor cells in solid tumors. Mol Cancer. 2021;20(104). doi:10.1186/s12943-021-01392-w
  11. Luo H, Wei W, Ye Z, Zheng J, Xu R. Liquid biopsy of methylation biomarkers in cell-free DNA. Trends Mol Med. 2021;27(5):482-500. doi:10.1016/j.molmed.2020.12.011
  12. Warton K, Lin V, Navin T, et al. Methylation-capture and Next-Generation Sequencing of free circulating DNA from human plasma. BMC Genomics. 2014;15(1):476. doi:10.1186/1471-2164-15-476
  13. Tao Y, Xing S, Zuo S, et al. Cell-free multi-omics analysis reveals potential biomarkers in gastrointestinal cancer patients' blood. Cell Rep Med. 2023 Nov 21;4(11):101281. doi:10.1016/j.xcrm.2023.101281
  14. Ho HY, Chung KK, Kan CM, et al. Liquid Biopsy in the Clinical Management of Cancers. Int J Mol Sci. 2024 Aug 6;25(16):8594. doi:10.3390/ijms25168594