特別講演

基礎医学系分子生命科学

渡邊孝明

先生

BRCAness と癌ゲノム不安定性

PARP 阻害薬
PARP 阻害薬は BRCAness を利用した癌治療薬である。
癌細胞では化学療法や過剰な代謝によってしばしば DNA 一本鎖切断

BRCAness についてを生じるが、これは PARP という酵素で修復される。PARP 阻害剤

BRCAness の解釈として、BRCA1/2 という癌抑制遺伝子の変異や“オラパリブ”で処理すると DNA 複製の過程で DNA 二本鎖切断に発現低下、BRCA が関わる DNA の相同組換え修復の機能不全を包括プロセシングされ、正常細胞では相同組換えによって修復される一方、的に指す場合と、BRCA 変異を伴わずに相同組換え異常を示すものをBRCA 変異細胞では修復できずに細胞死に至る。

指す場合が混在している。

多くの場合、キャリアの細胞では変異によって truncated な BRCAタンパク質が作られ、LOH によって正常アリルが失われることで癌

BRCA1/BRCA2
BRCA の変異が乳がんや卵巣癌を含む多くの癌に関係している。

化に繋がる。この細胞は PARP 阻害剤に感受性を示すが、さらに復帰変異が生じた細胞は耐性を獲得する。

BRCA タンパク質の主な機能は相同組換えで、DNA 二本鎖切断(DSB)を修復する。これには BRCA の他にも RAD51 等、多くのタン基礎研究ではパク質が関わっており、これらの異常でも BRCAness な状態になる。

実は BRCA2 変異癌の約半数は LOH を伴わないまま癌化し、PARP

また BRCA は停止した複製フォークの再開や、R-loop というゲノム阻害剤耐性を得た BRCAness を示す。しかしその分子機構は不明で不安定性を引き起こす転写副産物を取り除く役割を果たしている。

あり、BRCA2 変異癌で癌遺伝子 MYC のコピー数増加が見られることが一つの手がかりであった。これに対し、当初 MYC の増幅を調べるために用いていた大腸癌細胞株 Colo320DM が一方のアリルにBRCA2 変異をもつことが判明した。この細胞株では MYC を含む領域が double minute chromosomes (DMs)と呼ばれる環状のミニ染色体として増幅しており、その構造を調べると 8.5-kb の領域が 1.6-Mbの DMs に ectopic に挿入されていた。そこでこの 8.5-kb の領域の機能に注目し解析を進めると、この領域が DNA 複製フォークの進行を阻害していること、その原因が非コード RNA の転写や上述の R-loopの蓄積であることが分かった。

教育講演

外科学系

乳腺・内分泌外科学

津田万里先生さらに 8.5-kb の領域から複製を再開したフォークは鋳型を次々に乗り換えながらゲノム再編成を起こし、上述の癌細胞株での DMs のApplication of Cell-free DNA Analysis to Cancer Treatment

構造的な進化やマウスモデルでの DMs の de novo 形成の分子基盤とリキッドバイオプシーの現状についてなっていた。

N Engl J Med 2018; 379:1754-1765

また正常細胞では複製が停滞した際に BRCA2 が組換えタンパク質 RAD51 をリクルートして正確な複製を再開させるが、BRCA2 変異をもつ上述の癌細胞株では RAD51 の集積がみられず、代わりにDNA 損傷を乗り越えて誤りがちな複製を行う Polη が複製阻害領域で検出された。
誤りがちな複製を担う Polη や PolD3 は多くの癌組織で高発現して血漿中の遊離 DNA（cfDNA）を分析する技術の進歩と、癌治療に応用した場合の有用性や、改善すべき課題の現状を述べる。
“リキッドバイオプシー”は、血液または他の体液から、腫瘍由来のあらゆる素材（腫瘍細胞、エクソソームなど）を分離して調べることを指す。この論文は末梢血中の cfDNA を分析する技術に焦点を当おり、これらの発現を上述の癌細胞株で抑制すると DMs のコピー数てている。

が低下した。今後、変異 BRCA2 がどのようにして RAD51 非依存性

■cfDNAの複製再開に関わるのか、その知見が BRCA2 変異癌で増幅した

cfDNA は、細胞構造に包まれていない血液中に遊離している DNAMYC を標的とした新たな治療戦略に繋がるか、研究の進展が期待さ断片を指す。アポトーシスやネクローシスなどにより血液中に放出される。

れると考えられ、典型的なものは 150～200 塩基程度の二重鎖 DNAである。循環血液中の半減期は 1 時間以内であり、健常人の血漿濃度は 10～15ng/mL 程度である。癌患者の場合は、cfDNA の中に腫瘍細胞由来の遊離 DNA（ctDNA）が含まれる。

■cfDNA 中の分離と解析
血中に含まれる量が少ないことと、半減期が短いことから、分離と分析には特別なアプローチが必要であるため、特殊な採取用チューブが開発された。遺伝子の突然変異や多型に関する分析は、基本的にPCR でサンプルの DNA を増幅して検出するが、cfDNA 向けに開発された次世代型シークエンサーを用いれば、特定の標的遺伝子からホ残存病変があれば、再増殖が始まり、全身性の治療が始まると低値にールゲノムシークエンスまで対応できる。

なる。抵抗性を持つサブクローンの増殖が始まると、それまでとは異■臨床応用

なる変異が ctDNA 中に出現する。患者間では ctDNA の量には大き生検の代わりに cfDNA 分析が利用できるようになれば画期的であな差がある。しかし、個々の患者においては、ctDNA の量は腫瘍のり、合併症を引き起こすリスクなしに継続的に監視できる。腫瘍が複量や治療の反応とよく相関する。しかし再発や転移が起きても、数ある場合、生検が危険な部位の場合は価値が高い。術後患者の残存

ctDNA の量が少なすぎて分析できない患者がいることが明らかにな病変の検出にも有用で、術後補助療法が必要な患者の選別を容易にすっている。

る。転移性の患者も、ctDNA プロファイリングの結果に基づく最適■cfDNA の課題な治療薬の選択と、治療に対する反応の監視が可能になり、進行が見検診スクリーニングに利用できるレベルの精度を持つ技術は確立られた場合には治療抵抗性の獲得機序を知ることもできる。

されていない。多種類の癌に認められる KRAS、BRAF、TP53 のよ■癌の不均一性の検出うな変異が ctDNA に認められた場合、原発巣の同定には至らない。

ctDNA は、癌が発生した当初はクローナルな増殖が進行している良性腫瘍の一部も、悪性腫瘍に多く見られる変異を保有しているため、ことを示す。しかし、全身治療を受けていた患者に治療抵抗性が見ら

cfDNA 解析では陽性となる可能性がある。たとえば一部の母斑には、れた場合、治療抵抗性を付与する変異を持つサブクローンが増殖し、悪性腫瘍と全く同じ BRAF 変異が認められる。

腫瘍の不均一性が高まっていると考えられる。転移病巣があれば、そ■新たな試み

れぞれを構成するサブクローンの組成が異なっている可能性が高く、特定の癌を発生させるウイルスを cfDNA から検出し、陽性者に対1 カ所に対する生検で得られる情報は他の転移病巣の状態を反映しして癌の検査を行う試みや、ctDNA から DNA メチル化の変化を検ないと予想される。治療抵抗性となった患者には、多くの場合、異な出する試み、また、血中の ctDNA と蛋白質マーカーを同時に調べるる抵抗性変異を有するサブクローンが複数存在する。ctDNA を調べことにより、癌を早期に検出する試みなどが進められている。

れば、患者の全身にどのようなサブクローンが存在するかを推定でき■まとめる。

■ctDNA の量の変化
ctDNA の量は一般に、体内に存在する腫瘍の量を反映する。癌発

さらに前向き研究が必要だが、cfDNA の分析は、癌の領域で幅広い臨床適用の可能性を持つ有望な技術である。これを臨床に取り入れ、有効利用するためには、この技術の長所と欠点を十分に理解した上で、生から手術までの期間は徐々に増加し、切除後には急激に低値となる。 結果の解釈を慎重に行う必要がある。