研究者たちは、あらゆるがんの診断に使える可能性のある検査法を開発しました。この検査法は、がんの種類を問わず共通しているとみられる独自のDNAシグネチャーに基づいています。
この検査法はまだ人を対象に実施されておらず、臨床で使えるかどうかを確かめるには、臨床試験が必要です。
乳がんや大腸がんなど、がんの種類ごとに遺伝的な特徴やその他の特徴は異なります。あるがんを検出できる検査が、別のがんにも有効とは限りません。研究者たちは長年、あらゆる種類のがんに適用できる診断ツールを開発するため、がんに共通する特徴を探してきました。
学術誌に掲載された私たちの研究は、Nature CommunicationsがんDNAを水に入れると、独自の構造を形成することを明らかにしました。この構造は、乳がん、前立腺がん、大腸がん、リンパ腫のサンプルから採取したDNAで共通していました。この発見をもとに、10分以内にがんDNAを特定できる検査法を開発しました。
検査法の仕組み
現在、がんの検出には組織生検、つまり患者の腫瘍から組織を採取する外科的処置が必要です。研究者たちは、より早期のがんを検出できる、侵襲性の低い診断検査法を探してきました。開発中の選択肢の一つがリキッドバイオプシーで、血液中を循環するがんDNAを調べます。
私たちの検査法も血液中を循環するがんDNAを利用しますが、検出方法は異なります。
人の体内にあるほぼすべての細胞は同じDNAを持っていますが、研究では、がんの進行によって、このDNAに大幅な再プログラムが生じることが分かっています。
この変化は、DNAを修飾するメチル基と呼ばれる小さな分子の分布パターンに、特にはっきりと現れます。
正常細胞のDNAに固有のメチル化パターンは、細胞の仕組みを調整し、その機能を維持するうえで不可欠です。また、遺伝子の働きをオン・オフする役割も担っています。このパターンを変えることは、がん細胞が自らの増殖を調節する方法の一つです。
このメチル化パターンはこれまでにも研究されてきました。しかし、水などの溶液中でどのような影響を及ぼすかは、これまで調べられていませんでした。高解像度の顕微鏡である透過型電子顕微鏡を使って観察したところ、がんDNAの断片は水中で折りたたまれ、三次元構造を形成していました。この構造は、水中の正常組織のDNAで見られたものとは異なっていました。
実験室では、金粒子が一般的に用いられています。DNAなどの生体分子の検出を助けるためです。金は分子の挙動に影響を与え、目に見える色の変化を引き起こすことがあります。私たちは、がんDNAが金に強い親和性を持ち、金粒子と強く結合することを発見しました。
この発見をもとに、血液や組織中のがんDNAを検出できる検査法を開発しました。精製したDNAをごく少量採取し、金粒子溶液を数滴混ぜます。色の変化を観察するだけで、5分以内に肉眼でがんDNAを特定できます。
DNAを平らな金電極に付着させる電気化学的検出にも、この検査法を使えます。がんDNAは金への親和性がより高いため、正常なDNAと比べて相対的に高い電気化学電流信号を示します。この電気化学的手法は感度が非常に高く、将来的には診断ツールとしても使える可能性があります。
この研究が重要な理由
この検査法を適切に機能させるには、DNAが純粋でなければなりません。これまでに組織と血液のサンプルを200件以上検査し、正確度は90％でした。正確度が高ければ、がんがないのにがんと判定する偽陽性を減らせます。
検査したがんの種類には、乳がん、前立腺がん、大腸がん、リンパ腫が含まれます。その他のがんはまだ検査していませんが、メチル化パターンはあらゆるがんで似ているため、DNAは同じように反応すると考えられます。
有望な出発点ですが、臨床での有用性を証明するには、より多くのサンプルを使ったさらなる分析が必要です。
次の段階では大規模な臨床研究を実施し、この新しいDNAシグネチャーをもとに、がんをどれほど早期に検出できるかを明らかにします。さまざまな体液から、がんの早期から進行期にかけて異なる種類のがんを検出できる可能性を評価しています。
また、治療中の体液に含まれるDNAシグネチャーの量をもとに、治療反応のモニタリングにこの検査法が役立つかどうかも検討しています。
