血液検体のゲノム・エピゲノム・トランスクリプトーム解析に基づく、膵がん・肺がん等の高危険度群の捕捉のためのバイオマーカーの同定　

文献情報

文献番号
201332002A
報告書区分
総括
研究課題名
血液検体のゲノム・エピゲノム・トランスクリプトーム解析に基づく、膵がん・肺がん等の高危険度群の捕捉のためのバイオマーカーの同定　
課題番号
H23-実用化（がん）-一般-002
研究年度
平成25(2013)年度
研究代表者(所属機関)
吉田　輝彦(独立行政法人国立がん研究センター　研究所　遺伝医学研究分野)
研究分担者(所属機関)
  • 河野　隆志(独立行政法人国立がん研究センター　研究所　ゲノム生物学研究分野)
  • 土屋　直人(独立行政法人国立がん研究センター　研究所　ゲノム生物学研究分野)
  • 軒原　浩(独立行政法人国立がん研究センター　中央病院　呼吸器内科)
  • 渡辺　俊一(独立行政法人国立がん研究センター　中央病院　呼吸器外科)
  • 上野　秀樹(独立行政法人国立がん研究センター　中央病院　肝胆膵内科)
  • 片井　均(独立行政法人国立がん研究センター　中央病院　胃外科)
  • 森実　千種(独立行政法人国立がん研究センター　中央病院　肝胆膵内科)
  • 岩崎　基(独立行政法人国立がん研究センター　がん予防・検診研究センター)
  • 久保　充明(理化学研究所　ゲノム医科学研究センター)
  • 伊藤　秀美(愛知がんセンター研究所　疫学予防部)
  • 尾野　雅哉(独立行政法人国立がん研究センター　研究所　創薬臨床研究分野)
  • 本田　一文(独立行政法人国立がん研究センター　研究所　創薬臨床研究分野)
  • 浅村　尚生(独立行政法人国立がん研究センター　中央病院　呼吸器外科)
  • 小菅　智男(独立行政法人国立がん研究センター　中央病院　副院長)
  • 寺崎　哲也(東北大学大学院薬学研究科)
  • 大槻　純男(熊本大学大学院生命科学研究部)
  • 立川　正憲(東北大学大学院薬学研究科)
  • 内田　康雄(東北大学大学院薬学研究科)
  • 吉田　優(神戸大学大学院医学研究科)
  • 東　健(神戸大学大学院医学研究科)
  • 南　博信(神戸大学大学院医学研究科)
  • 宮川　治彦(株式会社島津製作所　分析計測事業部)
  • 小林　道元(東レ株式会社　先端融合研究所)
  • 宮本　顕友(株式会社トランスジェニック神戸研究所)
  • 品川　真吾(株式会社トランスジェニック神戸研究所)
  • 金田　隆(日本大学松戸歯学部)
  • 加藤　仁夫(日本大学松戸歯学部)
研究区分
厚生労働科学研究費補助金 健康長寿社会実現のためのライフ・イノベーションプロジェクト 難病・がん等の疾患分野の医療の実用化研究（がん関係研究分野）
研究開始年度
平成23(2011)年度
研究終了予定年度
平成25(2013)年度
研究費
79,693,000円
研究者交替、所属機関変更
-

研究報告書（概要版）

研究目的
難治がんの完治のためには早期診断が必須である。末梢血検体に焦点を絞ったオミックス情報の活用により高危険度群捕捉指標を確立する。それにより持続的な一次・二次予防行動を導き、生涯持続型個別化予防医療導出を目指す。
研究方法
末梢血の多層的オミックス解析を、A）リスク診断系とB）存在診断系に大別し、A）をさらに１）ゲノム（個人の固定発がんリスクとしての多型）、２）エピゲノム（ゲノムへの加齢・生活習慣等の影響を反映する指標としての末梢血DNAのゲノム全体のメチル化レベル）に、B）は３）トランスクリプトーム（血中exosome miRNAプロファイル））、４）プロテオームと５）メタボロームに分ける。各オミックスバイオマーカー情報と、コホート研究等による生活習慣因子等との交互作用の解析結果等を勘案することで、高危険度群を定量的に捕捉するオミックス及び生活習慣情報の複合的な指標を開発する。網羅的解析から抽出される複合診断指標の生物学的意義の解析・説明とともに、前向き研究による検証のため、国立がん研究センター及び研究分担者の機関による末梢血試料の分子疫学コホートやバンク試料等を検証セットとして用いる。
結果と考察
各オミックス解析毎に下記の通り：１）ゲノム解析では、肺腺がん感受性を規定すると考えられる4遺伝子のうちの2座、TERT座・TP63座は、肺腺がんのみならず肺腺腫発生の危険因子と考えられることを示した。膵がんについてはゲノムワイド水準で有意になる遺伝素因の同定に至らず、より大規模なGWASやそのメタ解析、より低頻度・高リスク比の多型・変異の探索などが必要である。２）エピゲノム解析では、JPHCコホート内に設定した膵がん症例対照研究において、末梢血全白血球のゲノム全体のメチロームプロファイルとの顕著な相関を認めたが、白血球分画比の変動などの交絡の影響が示唆された。乳がんの症例対照研究の対照群の女性約400人のDNA試料を用いて、LUMA法によりゲノム全体のメチル化レベルを定量し、有機塩素系化合物の濃度との関連を検討したところ、有機塩素系化合物濃度が低い群において、高メチル化レベルとの関連が観察された。３）トランスクリプトーム解析では、担がん状態を早期に診断する新規のバイオマーカーとしてexosome miRANを複数同定した。これらは、肺がんに特異的、あるいは膵臓がんに特異的なものが存在することから、難治固形がんを診断方法の確立に有用であると考えられた。４）プロテオーム解析では、膵がんの新規マーカーApoAIIC末端のサンドイッチELISAを開発し、優れた感度・特異度を示すことを確認した。JPHCコホート内に設定した膵がんの症例対照研究において、独自に開発したサンドイッチELISA測定キットを用いて、水酸化プロリンalpha-フィブリノーゲンタンパク質濃度測定を行ったところ、中・高値群は低値群に比較し、発症７年未満の症例でオッズ比が有意に上昇しており、発症危険因子または発症前早期診断マーカーとなりうる可能性が示された。血液試料のプロテオミクス解析の技術開発では、QTAP技術に、自動化及びスループット化を導入し、新たな多検体血漿バイオマーカー一斉定量技術を確立した。膵がん病期IIから上昇しているタンパク質を見出し、早期診断マーカーとしての有用性が示された。５）メタボローム解析では、液体クロマトグラフ質量分析計を用いた脂溶性代謝物（脂質代謝物）網羅的解析システムを構築し、膵がん患者に特異的な血清代謝物の変動を明らかにした。これらの結果から、血清メタボロミクスを用いた診断的手法は、膵がん患者をより正確かつ早期に発見できる可能性を持つ有用な方法であることを示した。
結論
上記１）～５）の各種オミックスバイオマーカー情報と、コホート研究等による生活習慣因子等との交互作用の解析結果等を勘案することで、高危険度群を定量的に捕捉するオミックス及び生活習慣情報の複合的な指標が開発可能となる。網羅的解析から抽出される複合診断指標は前向き研究による検証と、指標の生物学的意義の解明・説明が重要である。特に今後、臨床及び検診現場への導入のために、検証および詳細な検討を重ねるためには、膵がんなど、早期診断が困難なために難治性がんとなっているがんの血液試料の確保が研究の隘路となっており、試料収集に関する組織的な取り組みが必須である。本研究の研究者らが進めている分子疫学的住民コホートや患者バイオバンクキング、あるいは内外の利用可能なバイオリソースをさらなる検証セットとしても本研究成果の改訂を重ねて行きたいと考える。

公開日・更新日

公開日
2015-09-07
更新日
-

文献情報

文献番号
201332002B
報告書区分
総合
研究課題名
血液検体のゲノム・エピゲノム・トランスクリプトーム解析に基づく、膵がん・肺がん等の高危険度群の捕捉のためのバイオマーカーの同定　
課題番号
H23-実用化（がん）-一般-002
研究年度
平成25(2013)年度
研究代表者(所属機関)
吉田　輝彦(独立行政法人国立がん研究センター　研究所　遺伝医学研究分野)
研究分担者(所属機関)
  • 河野　隆志(独立行政法人国立がん研究センター　研究所　ゲノム生物学研究分野)
  • 土屋　直人(独立行政法人国立がん研究センター　研究所　ゲノム生物学研究分野)
  • 軒原　浩(独立行政法人国立がん研究センター　中央病院　呼吸器内科)
  • 渡辺　俊一(独立行政法人国立がん研究センター　中央病院　呼吸器外科)
  • 上野　秀樹(独立行政法人国立がん研究センター　中央病院　肝胆膵内科)
  • 片井　均(独立行政法人国立がん研究センター　中央病院　胃外科)
  • 森実　千種(独立行政法人国立がん研究センター　中央病院　肝胆膵内)
  • 岩崎　基(独立行政法人国立がん研究センター　がん予防・検診研究センター)
  • 久保　充明(理化学研究所　ゲノム医科学研究センター)
  • 伊藤　秀美(愛知がんセンター研究所　疫学予防部　)
  • 尾野　雅哉(独立行政法人国立がん研究センター　研究所　創薬臨床研究分野)
  • 本田　一文(独立行政法人国立がん研究センター　研究所　創薬臨床研究分野)
  • 浅村　尚生(独立行政法人国立がん研究センター　中央病院　呼吸器外科)
  • 小菅　智男(独立行政法人国立がん研究センター　中央病院)
  • 寺崎　哲也(東北大学大学院薬学研究部)
  • 大槻　純男(熊本大学大学院生命科学研究部)
  • 立川　正憲(東北大学大学院薬学研究部)
  • 内田　康雄(東北大学大学院薬学研究部)
  • 吉田　優(神戸大学大学院医学研究科)
  • 東　健(神戸大学大学院医学研究科)
  • 南　博信(神戸大学大学院医学研究科)
  • 宮川　治彦(株式会社島津製作所　分析計測事業部)
  • 小林　道元(東レ株式会社　先端融合研究所)
  • 宮本　顕友(株式会社トランスジェニック)
  • 品川　真吾(株式会社トランスジェニック)
  • 金田　隆(日本大学松戸歯学部)
  • 加藤　仁夫(日本大学松戸歯学部)
研究区分
厚生労働科学研究費補助金 健康長寿社会実現のためのライフ・イノベーションプロジェクト 難病・がん等の疾患分野の医療の実用化研究（がん関係研究分野）
研究開始年度
平成23(2011)年度
研究終了予定年度
平成25(2013)年度
研究者交替、所属機関変更
-

研究報告書（概要版）

研究目的
難治がんに完治が期待できる治療法の外科切除には早期診断が必須であることから、末梢血検体に焦点を絞ったオミックス情報と生活習慣情報等との統合解析により精密検査が必要となる高危険度群捕捉指標を確立する。それにより継続的な一次・二次予防行動を導くための発がん高危険度群を捕捉し、生涯持続型個別化予防医療を目指す。具体的には、スクリーニングに適している末梢血検体に焦点を当てて、多層的オミックス解析により複合的な情報を引き出す。対象は、膵がん・肺がん・スキルス胃がんを含む未分化型胃腺がん等とする。
研究方法
末梢血の多層的オミックス解析を、A）リスク診断系とB）存在診断系に大別し、A）をさらに１）ゲノム（個人の固定発がんリスクとしての多型）、２）エピゲノム（ゲノムへの加齢・生活習慣等の影響を反映する指標としての末梢血DNAのゲノム全体のメチル化レベル）に、B）は３）トランスクリプトーム（血中exosome miRNAプロファイル））、４）プロテオームと５）メタボロームに分ける。各オミックスバイオマーカー情報と、コホート研究等による生活習慣因子等との交互作用の解析結果等を勘案することで、高危険度群を定量的に捕捉するオミックス及び生活習慣情報の複合的な指標を開発する。網羅的解析から抽出される複合診断指標の生物学的意義の解析・説明とともに、前向き研究による検証のため、国立がん研究センター及び研究分担者の機関による末梢血試料の分子疫学コホートやバンク試料等を検証セットとして用いる。
結果と考察
各オミックス解析毎に下記の通り：１）ゲノム解析では、肺腺がん感受性を規定すると考えられる4遺伝子座を同定した。そのうちの2座、TERT座・TP63座は、肺腺がんのみならず肺腺腫発生の危険因子と考えられることを示した。膵がんについてはゲノムワイド水準で有意になる遺伝素因の同定に至らず、より大規模なGWASやそのメタ解析と、より低頻度・高リスク比の多型・変異の探索が必要である。２）エピゲノム解析では、JPHCコホート内に設定した膵がん症例対照研究において、末梢血全白血球のメチロームプロファイルとの顕著な相関を見出したが、白血球分画比の変動などの交絡の影響が示唆された。乳がんの症例対照研究の対照群の女性約400人のDNA試料を用いて、LUMA法によりゲノム全体のメチル化レベルを定量し、低葉酸摂取群・CRP高値群・C-peptide高値群・IGFBP-3高値群・有機塩素系化合物濃度が低い群において高メチル化レベルとの関連が観察された。３）トランスクリプトーム解析では、担がん状態を早期に診断する新規のバイオマーカーとしてexosome miRANを複数同定した。肺がん、あるいは膵臓がんに特異的なものが存在し、難治固形がんの診断法の確立に有用な情報・シーズとなる。４）プロテオーム解析では、膵がんの新規マーカーApoAIIC末端のサンドイッチELISAを開発し、優れた感度・特異度を示すことを確認した。質量分析に頼らない、臨床検査に適した測定系が構築できた。血液試料のプロテオミクス解析の技術開発では、2DICALのバージョンアップをすすめ、質量分析計から得られるアノテーション情報を十分に活用することが可能となった。従来のQTAP技術に、自動化及びスループット化を導入し、新たな多検体血漿バイオマーカー一斉定量技術を確立した。膵がん病期IIから上昇しているタンパク質を見出し、早期診断マーカーとしての有用性が示された。５）メタボローム解析では、ガスクロマトグラフ質量分析計を用いた水溶性代謝物網羅的解析システムと、液体クロマトグラフ質量分析計を用いた脂溶性代謝物（脂質代謝物）網羅的解析システムを構築し、膵がん患者に特異的な血清代謝物の変動を明らかにし、血清メタボロミクスが、膵がん患者をより正確かつ早期に発見できる可能性を持つことを示した。
結論
上記１）～５）の各種オミックスバイオマーカー情報と、コホート研究等による生活習慣因子等との交互作用の解析結果等を勘案することで、高危険度群を定量的に捕捉するオミックス及び生活習慣情報の複合的な指標が開発可能となる。網羅的解析から抽出される複合診断指標は前向き研究による検証と、指標の生物学的意義の解明・説明が重要である。特に今後、臨床及び検診現場への導入のために、検証および詳細な検討を重ねるためには、膵がんなど、早期診断が困難なために難治性がんとなっているがんの血液試料の確保が研究の隘路となっており、試料収集に関する組織的な取り組みが必須である。本研究の研究者らが進めている分子疫学的住民コホートや患者バイオバンクキング、あるいは内外の利用可能なバイオリソースをさらなる検証セットとしても本研究成果の改訂を重ねて行きたいと考える。

公開日・更新日

公開日
2015-09-07
更新日
-

行政効果報告

文献番号
201332002C

成果

専門的・学術的観点からの成果
末梢血オミックス解析を試料等を共有しつつ推進し、膵がん・肺がん等の高危険度群の捕捉のための複合的な基礎的情報及びシーズを得た。日本人肺腺がん及び肺腺腫の感受性を規定する4遺伝子座の同定、末梢血白血球DNAのメチル化と膵がん罹患・CRP・C-peptide・有機塩素系化合物濃度等との相関、白血球分画比による交絡、膵がん・肺がん特異的担がん状態と相関するexosome miRNAの同定、膵がんの新規マーカーのELISAキットの開発、膵がん患者に特異的な血清メタボロームの変動等。
臨床的観点からの成果
プロテオーム解析に基づき、膵がんの新規マーカーApoAIIC末端及び水酸化プロリンalpha-フィブリノーゲンについて、それぞれサンドイッチELISAキットを開発し、優れた定量性・感度・特異度を示すことを確認した。質量分析に頼らない、臨床検査に適した測定系が構築できた。まずは研究用試薬として製品化され、今後、前向き臨床・公衆衛生研究等に投入できる。
ガイドライン等の開発
特に無し。
その他行政的観点からの成果
本研究で得られた基盤的情報・知見から具体的なシーズや試薬キット・解析システムまで、その成果は最終的に難治がんの個別化予防による死亡率の低下やQOLの改善に貢献するものであり、我が国の保健医療行政上、重要な意味を持つ。また、本研究のコンセプトは2013年5月23日の第3回今後のがん研究のあり方に関する有識者会議（厚労・文科・経産省合同）にて資料2のスライド#17・18として提言された。
その他のインパクト
日本人肺腺がん感受性遺伝子座の同定について国立がん研究センターホームページからプレスリリースを行い、読売新聞（2012年7月26日）・朝日新聞（2012年7月23日）等で取り上げられた。膵がんの早期診断のバイオマーカーについては、BSフジ（2012年4月22日「がん医療最前線：早期発見をめざせ」）、朝日新聞（2013年8月26日）、BS朝日（2013年8月27日「膵臓がんに画期的検査法」）日本経済新聞（2014年1月16日）、産経新聞（2014年3月29日）等で報道された。

発表件数

原著論文（和文）
3件
原著論文（英文等）
80件
その他論文(和文)
0件
その他論文(英文等)
0件
学会発表(国内学会)
81件
学会発表(国際学会等)
7件
その他成果(特許の出願)
1件
その他成果(特許の取得)
7件
その他成果(施策への反映)
0件
その他成果(普及・啓発活動)
0件

特許

特許の名称
膵臓がんの検査方法および検査キット
詳細情報
分類:
発明者名: 土屋直人、緒方広子、奥坂拓氏、中釜斉
出願年月日: 20130626
特許の名称
「Tumor marker for pancreatic cancer
詳細情報
分類:
特許番号: US8017732B2
発明者名: 尾野雅哉、山田哲司　他
取得年月日: 20110930
国内外の別: 米国
特許の名称
「New Tumor marker for pancreatic cancer
詳細情報
分類:
特許番号: EP2182061A1
発明者名: 尾野雅哉、山田哲司　他
取得年月日: 20111219
国内外の別: 欧州
特許の名称
修飾αフィブリノゲンタンパク質またはその免疫原性断片
詳細情報
分類:
特許番号: 第5140809号
発明者名: 尾野雅哉、山田哲司、廣橋説雄
取得年月日: 20121102
特許の名称
α-アクチニン-４遺伝子のコピー数または発現レベルを指標とした膵癌の検出を補助する方法および診断のためのキット
詳細情報
分類:
特許番号: 第5391400号
発明者名: 本田一文　他7名
取得年月日: 20131025

主な原著論文20編（論文に厚生労働科学研究費の補助を受けたことが明記された論文に限る）

論文に厚生労働科学研究費の補助を受けたことが明記された論文に限ります。

原著論文1
Saeki N, Yoshida T, et al.
A functional SNP in MUC1, at chromosome 1q22, determines susceptibility to diffuse-type gastric cancer
Gastroenterology , 140 (3) , 892-902  (2011)
原著論文2
Katori N, Yoshida T, et al.
Genetic variations of orosomucoid genes associated with serum alpha-1-acid glycoprotein level and the pharmacokinetics of paclitaxel in Japanese cancer patients
the Journal of Pharmaceutical Sciences , 100 (10) , 4546-4559  (2011)
原著論文3
Udagawa T, Yoshida T, et al.
Syngeneic hematopoietic stem cell transplantation enhances the antitumor immunity of intratumoral type I interferon gene transfer for sarcoma
Gene Ther. , 23 (2) , 173-186  (2012)
原著論文4
Yunokawa M, Yoshida T, et al.
Efficacy of everolimus, a novel mTOR inhibitor, against basal-like triple-negative breast cancer cells
Cancer Sci. , 103 (9) , 1665-1671  (2012)
原著論文5
Iwasaki M, Yoshida T, et al.
Association of postmenopausal endogenous sex hormones with global methylation level of leukocyte DNA among Japanese women
BMC Cancer. , 12 (1) , 323-  (2012)
原著論文6
Shiraishi K, Kohno T, et al.
A genome-wide association study identifies two new susceptibility loci for lung adenocarcinoma in the Japanese population
Nature Genetics , 44 , 900-903  (2012)
原著論文7
Oike T, Watanabe S, Kohno T, et al.
A synthetic lethality-based strategy to treat cancers harboring a genetic deficiency in the chromatin remodeling factor BRG1
Cancer Res. , 73 , 5508-5518  (2013)
原著論文8
Suzuki T, Kohno T, et al.
Regulatory nexus of synthesis and degradation deciphers cellular Nrf2 expression levels
Mol Cell Biol. , 33 , 2402-2412  (2013)
原著論文9
Mizukami T, Kohno T, et al.
Molecular mechanisms underlying oncogenic RET fusion in lung adenocarcinoma
J Thoracic Oncol. , 9 , 622-630  (2014)
原著論文10
Okamoto K, Tsuchiya N, et al.
miR-493 induction during carcinogenesis blocks metastatic settlement of colon cancer cells in liver
EMBO J. , 31 , 1752-1763  (2012)
原著論文11
Yamaji T, Iwasaki M, et al.
Gender difference in the association of insulin and the insulin-like growth factor axis with colorectal neoplasia
Int J Obes (Lond). , 36 , 440-447  (2012)
原著論文12
Sawada N, Iwasaki M, et al.
Consumption of n-3 Fatty Acids and Fish Reduces Risk of Hepatocellular Carcinoma
Gastroenterology , 142 , 1468-1475  (2012)
原著論文13
Pandey J P, Iwasaki M, et al.
Genetic markers of immunoglobulin G and susceptibility to breast cancer
Hum Immunol , 73 , 1155-1158  (2012)
原著論文14
Pandey J P, Iwasaki M, et al.
IGKC and FcgammaR genotypes and humoral immunity to HER2 in breast cancer
Immunobiology , 219 , 113-117  (2014)
原著論文15
Shitara K, Ito H, et al.
Genetic polymorphism of IGF-I predicts recurrence in patients with gastric cancer who have undergone curative gastrectomy
Ann Oncol. , 23 (3) , 659-664  (2012)
原著論文16
Matsuo K, Ito H, et al.
The aldehyde dehydrogenase 2 (ALDH2) Glu504Lys polymorphism interacts with alcohol drinking in the risk of stomach cancer
Carcinogenesis , 34 (7) , 1510-1515  (2013)
原著論文17
Takakura M, Ono M, et al.
Carbonic anhydrase I as a new plasma biomarker for prostate cancer
ISRN Oncol. ,  (ID 768190)  (2012)
原著論文18
Noro R, Honda K, et al.
Distinct outcome of stage I lung adenocarcinoma with ACTN4 cell motility gene amplification
Ann Oncol. , 24 (10) , 2594-2600  (2013)
原著論文19
Asamura H, et al.
Radiographically determined noninvasive adenocarcinoma of the lung: Survival outcomes of Japan Clinical Oncology Group 0201
J Thorac Cardiovasc Surg. , 146 (1) , 24-30  (2013)
原著論文20
Kobayashi T, Yoshida M, et al.
A novel serum metabolomics-based diagnostic approach to pancreatic cancer
Cancer Epidemiology, Biomarkers & Prevention , 22 (4) , 571-579  (2013)

公開日・更新日

公開日
2015-09-07
更新日
2016-07-06

収支報告書

文献番号
201332002Z
報告年月日

収入

(1)補助金交付額
103,600,000円
(2)補助金確定額
103,600,000円
差引額 [(1)-(2)]
0円

支出

研究費 (内訳) 直接研究費 物品費 59,185,515円
人件費・謝金 4,712,560円
旅費 3,515,560円
その他 12,326,559円
間接経費 23,907,000円
合計 103,647,194円

備考

備考
合計差額理由：利息231円、自己負担46,963円

公開日・更新日

公開日
2015-09-10
更新日
-