形態と遺伝子発現を統合したガン組織の解析(8月10日 Nature オンライン掲載論文)

2022.08.26

組織学と遺伝子発現を統合することは、組織学者の長年の夢だが、この HP でも紹介したように、まずスウェーデンカロリンスカ大学のグループが(https://aasj.jp/news/watch/5490)、その後MITのグループが(https://aasj.jp/news/watch/9926)、これを可能にする技術を報告している。


基本的には、スライドグラス上にバーコードのついた RNA トラップを敷きつめ、その上に組織を置いて、組織に発現する RNA をトラップし、バーコードから採取された場所が特定されるライブラリーを形成、遺伝子発現を解析する方法だ。


今日紹介するオックスフォード大学からの論文は、前者の方法を改良した方法で、ガン組織の多様性ではダントツの前立腺ガンの多様性をこの方法で定義できるかという課題にチャレンジした研究で、8月10日 Nature にオンライン掲載された。


タイトルは「Spatially resolved clonal copy number alterations in benign and malignant tissue(良性及び悪性の組織で、遺伝子コピー変異クローンの局在を特定する)」だ。


同じに見えても、一つの組織内のガン細胞が既に多様化していることはよく知られている。


また、最近急速に普及する single cell technology により、この多様性をクローンレベルで特定することも可能になり、ゲノム変異および遺伝子発現から見て、ガンが増殖過程で多様化していることを疑う人はいない。


この研究では組織局在と、遺伝子発現を対応させられる方法を用いて、ガンの多様性を再定義し、これまでの組織学との相関も明らかにしようとしている。


ただこれには大きな問題がある。Single cell RNA sequencing では、確実に RNAがsingle cell 由来であることが保証されているが、スライド上にすぽっとしたバーコードは50ミクロンほどの大きさのため、5−10個の細胞が一つのスポットでカバーされる。


従って、遺伝子発現は複数の細胞の平均値になり、single cell ほどの精度がなくなる。


そこで、ガンの変異を、遺伝子発現量が大きく変化する遺伝子コピー変異(CNV)のみに限定し、複数の細胞の遺伝子発現の平均でも、CNVを特定できるソフトを開発して、組織上でガンの系統樹を描くことに成功している。


予想通り、良性から悪性まで混在する組織上で、一つのクローンが良性と悪性領域の両方を形成していること、そしてこの過程で前立腺ガンで見られる Myc や PTEN 遺伝子の CNV が起こっていることを明らかにしている。


すなわち、CNV に変異を絞っても、組織上でのクローン系統樹を書くことが出来る。


膨大な結果が示されているが、まとめてしまうと、CNV はガンが発生する前、正常組織で起こっており、その中から良性型の管腔型腫瘍が発生する。実際、決定的とされる Myc や PTEN 遺伝子の CNV も良性型で既に見られ、組織学的には良性型でも既にガンのドライバーは完成していることがわかった。


そして、このような変異を繰り返す中で、悪性度が進行していること、またこうして生まれた悪性細胞は組織上で他の細胞から分離独立した集団を形成することを示している。


結論は以上で、ガンの多様性という点では既に明らかになっていることだが、ともかくこの方法で細胞のクローンを組織上で追跡できるようになったことが大きい。というのも、遺伝子発現だけでは、エピジェネティックス変化かジェネティックス変化かがわからない。


ともすると、前立腺ガンの多様性をエピジェネティックスだけで捉えられると考える人も多かったが、どっこい、ゲノム変化はやはりガンの主役であることを再認識させてくれた。


遺伝子発現をゲノム変化に読み直すという発想の転換のおかげだ。

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