片岡　圭亮

研究概要

1．次世代シーケンスによるがんゲノム解析 造血器腫瘍を含むすべての悪性腫瘍は、ドライバーとなるがん関連遺伝子の機能を変化させる体細胞異常を獲得することにより引き起こされます。近年、我々のグループも含め世界中の主要ながん研究機関によって、大規模かつ系統的な遺伝子解析研究が行われ、幅広いがん腫において遺伝子異常の全体像が明らかにされつつあります。これらの成果は、シーケンス技術の発達、特に大量並列シーケンシング（次世代シーケンシング：next-generation sequencing: NGS）の開発により実現されたものであります。その結果、遺伝子変異（点突然変異や挿入・欠失変異）、コピー数異常（増幅および欠失）、構造異常（転座、欠失、逆位、重複）、融合遺伝子などの様々な種類の体細胞異常が明らかにされ、がん発症・進展に重要であるドライバー遺伝子の網羅的なカタログが生成されるだけでなく、腫瘍化に至る生物学的過程の解明が進みつつあります。さらに、大規模シーケンスの結果、古典的にがんの発症に重要と考えている、細胞の生存・増殖に関与するシグナル伝達経路の異常（RASやBCR-ABLなど）や、腫瘍抑制遺伝子（TP53やRB1など）に加えて、エピジェネティック制御因子（IDH1/2やDNMT3Aなど）やスプライシング因子（SF3B1やU2AF1など）、免疫回避関連遺伝子（PD-L1など）などの新たなドライバー遺伝子が見出されています。これらの中には、多数の潜在的な治療標的や、治療反応性や予後に影響を与える遺伝子異常（バイオマーカー）が含まれると考えられ、今後臨床への応用が進むと考えられています。 2．成人T細胞血液病リンパ腫における網羅的遺伝子解析 このような流れの中で、我々は世界に先駆けて、多数の成人T細胞白血病リンパ腫（adult T-cell leukemia/lymphoma: ATL）患者について、全エクソン解析・全ゲノム解析による変異および構造異常の検出、RNAシーケンスによる融合遺伝子の同定、マイクロアレイによるコピー数解析やDNAメチル化解析を含む、包括的な遺伝子解析を行ってきました。その結果、ATLにおける遺伝子異常の全体像を解明し、PLCG1やPRKCB、VAV1などの機能獲得型変異や、CTLA4-CD28融合遺伝子などの構造異常を含む、多数の新規の遺伝子異常を同定してきました（K Kataoka et al., Nat Genet. 2015; Y Kogure et al., Cancer Sci. 2017）。さらに、これらの遺伝子異常が臨床的因子とともに予後に影響を与えることを明らかにしてきました（K Kataoka et al., Blood. 2018）。 3．PD-L1ゲノム異常の固定とがん免疫回避における役割の解明 ATLにおける遺伝子解析、およびthe Cancer Genome Atlas（TCGA）で利用可能な30種類以上の悪性腫瘍における10,000例を超えるがん横断的な解析を行い、ATLと12種類の主要な悪性腫瘍（消化器がん、肺がん、頭頸部がん、B細胞性リンパ腫など）においてPD-L1 3′-非翻訳領域（untranslated region: UTR）を標的とするゲノム異常によりPD-L1の恒常的活性化が認められることを明らかにしました（K Kataoka et al., Nature. 2016）。さらに、CRISPR/Cas9システムおよびマウス腫瘍退縮モデルを用いた解析により、PD-L1 3′-UTR異常を持つ腫瘍は免疫回避による腫瘍増殖が促進されるが、その効果はPD-1/PD-L1阻害により著しく減弱されることを明らかにしました。これらの結果は、PD-L1 3′-UTR異常が免疫チェックポイント阻害剤の治療標的となり、そのバイオマーカーとして有用である可能性だけでなく、遺伝学的メカニズムが腫瘍細胞の免疫回避に重要な役割を果たすことを示しています。 4.造血器腫瘍に対する遺伝子解析パネル検査の社会実装 このように造血器腫瘍の発症・進展に重要なドライバー遺伝子異常が、我々を始めとして様々な研究グループから報告されています。さらに、これらの遺伝子異常は、様々な造血器腫瘍において治療薬の選択だけでなく、疾患の診断や予後予測に有用であることが報告されており、遺伝子異常をまとめて検出することが患者一人一人に合わせた「個別化医療」の実現に繋がることが期待されています。しかしながら、造血器腫瘍において重要な遺伝子異常は、塩基置換、コピー数異常、構造異常、融合遺伝子と多岐に渡り、これらを1度の検査で網羅的に検査できるNGSを用いた遺伝子解析パネル検査は、日本では実装されていません。我々は日本血液学会より発表された造血器腫瘍ゲノム検査ガイドラインに基づき、造血器腫瘍において重要な遺伝子異常を網羅的に検出可能な遺伝子解析パネル検査の開発を行っています。このパネルにより、IGH転座を始めとする構造異常や様々な種類の融合遺伝子を含む多様な異常の網羅的検出を可能としています。さらに、様々な医療機関、診断薬開発企業などと共同で、遺伝子パネル検査の性能検証および検体入手からエキスパートパネル、結果報告に至るまでの臨床シーケンスの実用性の評価を通して、造血器腫瘍に対する遺伝子解析パネル検査の社会実装を目指しています。 5.横断的がんマルチオミクス解析による新規の発がん機構の解明 我々は、これまで最大規模の症例数である6万例（150がん種以上）を超える大規模ながんゲノムデータについて、スーパーコンピューターを用いた遺伝子解析を行い、同一がん遺伝子内における複数変異が相乗的に機能するという新たな発がんメカニズムを解明しました (Y Saito, J Koya et al., Nature. 2020)。従来、がん遺伝子は単独で変異が生じることが多いと考えられてきましたが、一部のがん遺伝子では複数の変異が生じやすいことが明らかになりました。PIK3CA遺伝子・EGFR遺伝子などの代表的ながん遺伝子では変異を持つ症例の約10%が同一遺伝子内に複数の変異を有しており、これらの大部分は染色体の同じ側（シス）に起きていました。同一がん遺伝子に複数変異が生じる場合、単独の変異では低頻度でしか認められない部位やアミノ酸変化がより多く選択されていました。これらの変異は単独では機能的に弱い変異ですが、複数生じることで相乗効果により強い発がん促進作用を示しました。特にPIK3CA遺伝子で複数変異を持つ場合は、単独変異よりもより強い下流シグナルの活性化や当該遺伝子への依存度が認められ、特異的な阻害剤に対して感受性を示しました。これらの結果は、同一がん遺伝子内の複数変異が発がんに関与する新たな遺伝学的メカニズムであることを示しています。本研究により、これまで単独では意義不明であった変異が生じる理由が説明可能となるほか、複数変異は分子標的薬の治療反応性を予測するバイオマーカーにもなり得るため、がんゲノム診療に役立つことが期待されます。今後、このように多様ながん種由来の様々な解析プラットフォームによる解析データを統合的に扱う、「横断的がんマルチオミクス解析」プロジェクトを進めており、重要な発がん機序の解明に取り組んでいます。 6. 単一細胞マルチオミクス解析によるがん組織の不均一性の解明 我々は、最新技術である単一細胞マルチオミクス解析を用いて、ヒトT細胞白血病ウイルス1型（HTLV-1）感染を原因とする成人T細胞白血病/リンパ腫（ATL）の多段階発がん分子機構を解明しました。 (J Koya, Y Saito et al., Blood Cancer Discov. 2021)。単一細胞マルチオミクス解析は、同一の単一細胞から網羅的遺伝子発現のみならず100を超える細胞表面マーカー、T/B細胞受容体レパトアなどの情報を得られる最新の研究手法です。この手法を用いて、HTLV-1感染細胞を単一細胞レベルで正確に同定し、HTLV-1感染細胞のクローン拡大およびATLへの進展に伴う分子学的な細胞動態の変化を網羅的に明らかにしました。他にも、ATLクローン進展様式の多様性やHTLV-1感染やATL発症に伴う免疫微小環境動態の変化、腫瘍細胞の体細胞異常による微小環境の変容などの様々な事象が、多くの機能解析実験と組み合わせることで紐解かれました。今後、この単一細胞マルチオミクス解析技術をさらに発展させ、機能解析と融合させることで、がん組織における不均一性と細胞間相互作用の理解を深化させ、新たな治療標的の探索を行います。

専門

血液内科学、分子腫瘍学、がん遺伝学

論文指導資格

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