新しい研究では、小児腫瘍の特徴的なエピジェネティックな特徴を利用して、疾患を検出、分類、監視しています。 科学者たちは、血液中を循環している腫瘍DNAの短い断片を分析しました。 これらの「リキッドバイオプシー」分析は、骨腫瘍の独特なエピジェネティックな風景を利用し、小児がんではまれな遺伝的変化に依存しません。 このアプローチは、パーソナライズされた診断を改善し、おそらくユーイング肉腫などの小児腫瘍の将来の治療法を改善することを約束します。 研究はで公開されています ネイチャー·コミュニケーションズ.

セントアンナ小児がん研究所（セントアンナCCRI）の科学者がオーストリア科学アカデミーのCeMM分子医学研究センターと共同で行った研究は、小児腫瘍の「リキッドバイオプシー」分析のための革新的な方法を提供します。 この方法は、腫瘍が血流に漏れる小さなDNA断片の断片化パターンを利用します。これは、多くの小児がんの独特なエピジェネティックな特徴を反映しています。 臨床的ニーズが満たされていない小児および若年成人の骨腫瘍であるユーイング肉腫に焦点を当て、Eleni Tomazou、PhD、St。Anna CCRIが率いるチームは、腫瘍の分類とモニタリングのためのこの方法の有用性を実証します。侵襲性の高い腫瘍生検。

腫瘍では、癌細胞は絶えず分裂し、その過程でいくつかの癌細胞が死んでいきます。 これらの細胞は多くの場合、DNAを血流に放出し、そこで循環し、ハイスループットDNAシーケンシングなどのゲノム手法を使用して分析できます。 このような「いわゆるリキッドバイオプシー」分析は、手術を必要とすることが多い従来の腫瘍生検に代わる低侵襲の代替法を提供し、個別化された治療法に大きな期待を寄せています。 たとえば、腫瘍の分子変化を頻繁にチェックすることが可能になります。 しかし、小児がんに対するリキッドバイオプシーの使用は、多くの小児腫瘍が血漿から単離されたDNAで検出可能な遺伝的変化をほとんど持たないという事実によってこれまで妨げられてきました。

腫瘍特異的なエピジェネティックパターンの活用

死にかけている腫瘍細胞からの無細胞DNAは、小さな断片の形で血液中を循環します。 それらのサイズはランダムではなく、DNA配列によってのみ決定されます。 むしろ、それはDNAが癌細胞内にどのようにパッケージされているかを反映しており、これらの細胞のクロマチン（すなわち、DNA、タンパク質、RNAの複合体）構造とエピジェネティックプロファイルの影響を受けます。 エピジェネティックなパターン（ゲノムの「セカンドコード」と呼ばれることもあります）は、人体の細胞タイプごとに特徴的に異なるため、これは非常に重要です。 エピジェネティックなメカニズムは、DNA配列の変化に基づくのではなく、娘細胞に受け継がれる遺伝子機能の変化をもたらします。 無細胞DNA断片化パターンの分析は、腫瘍細胞を外科的に除去したり、体内のどこに腫瘍が存在するかを知ることなく、腫瘍内のエピジェネティックな調節について学ぶユニークな機会を提供します。

「以前、ユーイング肉腫のユニークなエピジェネティックな特徴を特定しました。 これらの特徴的なエピジェネティックなシグネチャは、血液中を循環する腫瘍由来DNAの断片化パターンに保存されるべきであると考えました。 これにより、リキッドバイオプシーの概念を使用した早期診断と腫瘍分類のための非常に必要なマーカーが提供されます」と、St。AnnaCCRIのエピゲノムベースの精密医療グループの主任研究員であるTomazou博士は説明します。

機械学習により感度が向上

新しい研究では、無細胞DNA断片化を分析するためのさまざまな指標をベンチマークし、癌特異的なクロマチンシグネチャーに基づいて循環腫瘍DNAを検出するためのLIQUORICEアルゴリズムを導入しています。 科学者たちは、機械学習分類器を使用して、がん患者と健常者、およびさまざまな種類の小児肉腫を区別しました。 「これらの機械学習アルゴリズムに、血流中の腫瘍由来DNAの広範な全ゲノムシーケンスデータを提供することで、分析の感度が高くなり、多くの場合、従来の遺伝子分析よりも優れています」とTomazou博士は述べています。

潜在的なアプリケーションについて尋ねられたとき、彼女は次のように説明します。 ただし、日常的な臨床診断の一部となる前に、さらなる検証が必要になります。」 科学者によると、彼らのアプローチは、低侵襲診断に使用できるだけでなく、どの患者が治療に反応するかを監視する予後マーカーとしても使用できます。 さらに、それはネオアジュバント療法（すなわち、手術前の化学療法）中の予測マーカーとして役立つ可能性があり、治療反応に応じた用量調整を可能にする可能性があります。 「現在、ほとんどの患者は非常に高用量の化学療法を受けていますが、一部の患者はそれほど重症ではない治療法ですでに治癒している可能性があります。これにより、後年に他の癌にかかるリスクが軽減されます。 小児の骨腫瘍の適応臨床試験と個別化治療に対する真の医学的必要性があります。」

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国際的な科学協力

この研究は、オーストリア科学アカデミーの分子医学のためのCeMM研究センター、ウィーン医科大学ルートヴィッヒボルツマン希少・未診断疾患研究所と共同で、オーストリア、ドイツ、ノルウェーの複数の機関と協力して、セントアンナCCRIによって主導されました。とフランス。

エピジェネティクスについて

エピジェネティクスは、遺伝子とその環境の間のリンクです。 これは、遺伝子の調節に寄与し、特定の時点でどの遺伝子がアクティブまたは非アクティブであるかを制御します。 エピジェネティックなメカニズムは、DNA配列の変化に基づかない、たとえば突然変異による遺伝子機能の変化をもたらしますが、娘細胞に受け継がれます。 小児がんは遺伝的変化がほとんどないことが多いため、そのエピジェネティックなパターンは、リキッドバイオプシーを使用した非侵襲的診断の有望なマーカーです。

出版物：

変異負荷の少ない小児がんの無細胞DNA全ゲノム配列決定のマルチモーダル分析

Peter Peneder *、AdrianMStütz*、Didier Surdez、Manuela Krumbholz、Sabine Semper、Mathieu Chicard、Nathan C Sheffield、Gaelle Pierron、Eve Lapouble、MarcusTötzl、Bekir Erguner、Daniele Barreca、Andre F Rendeiro、Abbas Agaimy、Heidrun Gernot Engstler、Michael Dworzak、Marie Bernkopf、Sabine Taschner-Mandl、Inge M Ambros、Ola Myklebost、PerrineMarec-Bérard、Susan Ann Burchill、Bernadette Brennan、Sandra J Strauss、Jeremy Whelan、Gudrun Schleiermacher、Christiane Schaefer Hutter、Kjetil Boye、Peter F Ambros、Olivier Delattre、Markus Metzler、Christoph Bock＃、Eleni M Tomazou＃

*共有の筆頭著者

＃対応する著者

ネイチャー·コミュニケーションズ、28年2021月10.1038日。土井：41467 / s021-23445-XNUMX-w。

https：//doi。org /10.1038 /s41467-021-23445-w。

写真：

Peter Peneder、MSc、AdrianM.Stütz、PhD、Eleni M. Tomazou、PhD（左から右へ）

著作権：セントアンナ小児がん研究所

図：

血液からの腫瘍エピジェネティクスの抽出

著作権：Tatjana Hirschmugl

セントアンナ小児がん研究所、CCRIについて

セントアンナCCRIは、国際的に有名な学際的な研究機関であり、がんの子供と青年を治療するための診断、予後、および治療戦略を開発および最適化することを目的としています。 この目標を達成するために、基礎研究と翻訳および臨床研究を組み合わせ、小児腫瘍疾患の特定の特徴に焦点を当てて、若い患者に可能な限り最も革新的な治療法を提供します。 腫瘍ゲノミクスとエピゲノミクス、免疫学、分子生物学、細胞生物学、バイオインフォマティクス、臨床研究の分野の専任研究グループが協力して、科学的発見と医師の臨床的ニーズを調和させ、最終的に患者の健康を改善しています。 詳細：http：// www。ccri。＆http：// www。kinderkrebsforschung。AT。

オーストリア科学アカデミーの分子医学のためのCeMM研究センターについて

CeMMの使命は、ヘルスケアを改善するために分子医学の最大の科学的革新を達成することです。 CeMMでは、科学者と医師の国際的で創造的なチームが、卓越した医療の伝統と実践を備えた大規模で活気のある病院環境で、自由奔放な基礎生命科学研究を追求しています。 CeMMの研究はポストゲノム技術に基づいており、免疫障害や感染症、癌や代謝障害などの社会的に重要な疾患に焦点を当てています。 CeMMは、生物学と医学、実験と計算、発見と翻訳、科学と社会と芸術を結びつける独自の超協力モードで運営されています。 CeMMの目標は、将来の正確で、パーソナライズされた、予測的で予防的な医療を育む科学を開拓することです。 CeMMは、生物医学科学者の現代的なブレンドを訓練し、総合病院とウィーン医科大学のキャンパスにあります。

http://www.cemm。oeaw。交流。at

ウィーン医科大学について（MedUniウィーン）

MedUniウィーンは、ヨーロッパで最も確立された医学教育および研究施設の8,000つであり、医学研究および臨床診療における卓越性の何世紀にもわたる伝統があります。 約30人の学生を擁し、ドイツ語圏で最大の医療トレーニングセンターです。 12の大学病院とXNUMXつの臨床研究所、XNUMXの医学理論センター、および多数の高度に専門化された研究所を備え、生物医学分野におけるヨーロッパ有数の研究機関のXNUMXつでもあります。

http://www.meduniwien。交流。at

ルートヴィッヒ・ボルツマン希少・未診断疾患研究所（LBI-RUD）について

LBI-RUDは、ウィーン医科大学オーストリア科学アカデミーの分子医学CeMM研究センターであるルートヴィッヒボルツマンゲゼルシャフトとセントアンナ小児がん研究所の共同の取り組みにより、2016年XNUMX月に設立されました。 XNUMXつの創設パートナー機関とCeRUDウィーン希少・未診断疾患センターは、LBI-RUDの最も重要なコラボレーションパートナーを構成しています。 LBI-RUDでの研究は、まれな免疫学的、造血的、神経的、皮膚的、胃腸的、および肝臓性疾患の解読に焦点を合わせています。 これらの研究は、人間生物学への独自の洞察を提供し、将来の個別化医療の意味での調整された治療概念の開発の基礎となります。 LBI-RUDの使命は、パートナー機関とともに、希少疾患の科学的、社会的、倫理的、経済的側面を統合する研究インフラストラクチャを持続的に開発および維持することです。 http：// www。希少疾患。at

コインスマート。 BesteBitcoin-ヨーロッパのBörse
出典：https：//bioengineer.org/blood-test-detects-childhood-tumors-based-on-their-epigenetic-profiles/