今がん領域の基礎および臨床研究の進歩が著しい。またその基礎と臨床の橋渡し研究も着実に成果を上げている。その一端が今年のノーベル医学生理学賞受賞の、本庶 佑先生のPD-1分子の発見から免疫チェックポイント阻害剤開発までの研究成果にも表れている。この免疫チェックポイント阻害剤は従来のがん免疫療法の考え方であった免疫賦活型から、本剤による抑制解除型へのパラダイムシフトにて実臨床で意義のある臨床効果を有する治療薬開発につながっている。まだまだがん細胞の持つ免疫学的な無数のスペクトラムが複雑に絡み合っているので、さらなる研究推進が望まれるが、医療関係の研究者はじめ日夜がん診療にあたっている医療者にとっても大変誇らしい受賞で、研究意欲を刺激された方も多いと思われる。がん治療薬の側面から見ると、がん細胞の増殖・進展に関する遺伝・分子細胞学的バイオマーカーの発見からその阻害剤への創薬の開発と著しく加速化していることを実感しているが、がん領域の研究テーマは幅広く、どこに視点を向けても研究テーマは尽きない。
本稿には今最前線で活躍する諸先生方に執筆いただき、今日本で行われている、がんの早期発見、タンパク・遺伝子診断機材等の医療機器の創出を目指す研究、より低侵襲でより精度よくまたより安価な診断法の開発、ないしは検診ツールの開発、さらにがん治療をより効率よくより適切な患者に届けるための探索的研究などを紹介しようとこの企画を組みました。表題を「早期発見・予防に向けた次世代がん検査技術の最前線」としましたが、各研究者の研究に用いる検体もがん組織、血液、唾液などいろんな研究材料で、奇想天外な発想の着眼点からの新発想と創薬や医療機械創出の可能性を秘めている研究テーマです。本書の一読が、がん関係研究者の研究テーマの発掘する思考開発的な機会となること、そこから産学官連携やベンチャー企業への支援のお役に立つこと、さらには、今後も日本人のノーベル賞受賞者が輩出され続けるような基盤になることを祈念しています。
目次
【第1編 肺がん検査】
第1章 唾液サイトカイン群の網羅解析による肺がんスクリーニングの可能性
1 はじめに
2 文献から見た血中サイトカインとがん
2.1 サイトカイン
2.2 血中サイトカインとがんの相関性
3 唾液サイトカイン
3.1 唾液の分泌ルート
3.2 がんとの相関性
4 唾液サイトカインと肺がんの相関性
4.1 網羅分析
4.2 肺がんに関するケースコントロールスタディ
5 おわりに
第2章 血清高感度肺がんバイオマーカーの現状と展望
1 背景
2 腫瘍マーカー
3 血中タンパクの検出
3.1 高感度ELISA(Enzyme-Linked Immuno Sorbent Assay)
3.2 Multiplex assay
3.3 自己抗体
3.4 糖鎖
4 血中Exosomeエクソソームの検出
5 血中循環細胞:CTC(Circulating Tumor cells)
6 血中循環DNA:cfDNA(Cell free DNA),ctDNA(Circulating tumor DNA)
第3章 マイクロビーズ技術を用いた肺がん検診ツールのイノベーションと臨床応用
1 はじめに
2 Biomarker
3 腫瘍特異的メチル化CpGの描出と検出技術の精確性
4 マイクロビーズ技術による検出方法
5 喀痰中肺がん由来メチル化CpGの検出
6 最後に
第4章 胸部悪性腫瘍における循環腫瘍細胞(CTC)の臨床的意義
1 はじめに
2 CellSearchによる胸部悪性腫瘍における循環腫瘍細胞とその臨床的意義
2.1 原発性肺癌
2.2 悪性胸膜中皮腫
3 CTC-chipを用いた新たな循環腫瘍細胞検出系の開発
3.1 “CTC-chip”とその開発
3.2 悪性胸膜中皮腫における臨床的意義
4 今後の展望
【第2編 膵がん検査】
第5章 唾液のメタボローム解析による膵がん検査の可能性
1 背景
2 メタボローム解析をなぜ用いるか?
2.1 メタボロームの問題点
2.2 なぜポリアミンなのか?
2.3 なぜ単独物質ではないのか?
3 唾液によるがん検査
3.1 生活習慣や口腔内環境などの影響
3.2 採取方法
3.3 採取後の検体の取り扱い
4 今後の課題
第6章 早期膵がんの血中バイオマーカーへの新しいアプローチ
1 はじめに
2 定量的標的プロテオミクス
3 水酸化修飾α-fibrinogen
4 IGFBP2,3
5 おわりに
第7章 がん遺伝子パネル検査による膵がんクリニカルシークエンス
1 はじめに
2 がん遺伝子パネル検査
3 膵がんにおける遺伝子異常
4 膵がんクリニカルシークエンスの実際
4.1 対象患者
4.2 検体準備と核酸抽出
4.3 遺伝子解析
4.4 エキスパートパネルの実施とレポート作成
4.5 治療対応
4.6 二次的所見の扱い
5 膵がんクリニカルシークエンスの今後の展開
第8章 効率的な膵がん検診のための血液バイオマーカー
1 はじめに
2 早期膵がん診断用バイオマーカーとしてのapoA2 isoformの同定
3 ELISAキットを用いたapoA2 isoform測定の臨床サンプルによる検討
4 米国国立がん研究所早期診断研究ネットワーク(NCI EDRN)でのapoA2 isoformの臨床的有用性の確認
5 European Prospective Investigation into Cancer(EPIC)コホートによる検証
6 今後の展望
第9章 血中マイクロRNAを用いた膵がん診断の展望
1 はじめに
2 血中マイクロRNAとは
3 血中マイクロRNA診断を支える基礎研究の現状
4 血中マイクロRNA診断による膵がん診断の臨床研究の現状
5 血中マイクロRNA診断の実用化に向けた取り組み
6 おわりに
【第3編 消化器・泌尿器がん検査】
第10章 メタボロミクスによる早期大腸がんスクリーニングシステムの開発
1 はじめに
2 メタボロミクスとは
3 医学分野におけるメタボロミクス研究
4 大腸がんの早期発見を目指したメタボロミクスによるバイオマーカー研究
5 メタボロミクスによる早期大腸がんスクリーニングシステムの開発に向けた試み
6 最後に
第11章 頭頚部がん,消化管がんのcirculating tumor cells(CTC)の同定とその臨床応用
1 はじめに
2 Liquid biopsy
3 circulating tumor cells(CTC)
3.1 分子生物学的識別法
3.2 物理的識別法
3.3 腫瘍関連遺伝子の変異検出
4 将来の臨床応用への期待
5 最後に
第12章 エクソソームによる泌尿器がんの診断
1 エクソソーム
2 エクソソームの単離法
3 がんにおけるエクソソームの役割
4 がんのエクソソーム診断
5 泌尿器がんのエクソソーム診断
5.1 前立腺がん
5.1.1 血液中エクソソーム
5.1.2 尿中エクソソーム
5.2 腎がん
5.2.1 血液中エクソソーム
5.2.2 尿中エクソソーム
5.3 膀胱がん
5.3.1 尿中エクソソーム
6 エクソソーム診断における問題点
6.1 単離法
6.2 検出法
7 展望
第13章 うがい液からのDNAメチル化異常検出による口腔がん早期発見の試み
1 はじめに
2 口腔がん領域におけるプレシジョンメディシンと液体生検
3 わが国における口腔がんの位置づけと口腔がん検診
4 うがい液からのDNAメチル化異常検出
4.1 検査試料としてのうがい液
4.2 バイオマーカーとしてのDNAメチル化
5 うがい液からエピゲノム異常を検出する実験系の確立
6 うがい液からのDNAメチル化を指標とした口腔がんの検出
7 うがい液からのDNAメチル化を指標とした口腔前がん病変の検出
8 おわりに
【第4編 デバイス開発および臨床研究】
第14章 希少がんや難治がんに対するゲノム医療の試み
1 はじめに
2 TOP-GEAR projectについて
3 TOP-GEAR:第1期
4 TOP-GEAR:第2期
5 TOP-GEAR:第3期
6 遺伝子パネル検査の展望
7 希少がん・難治がんへの治療の外挿性について
第15章 次世代シークエンサーを用いたネオアンチゲンの解析と展望
1 はじめに
2 がん免疫監視機構におけるネオアンチゲンの役割
3 次世代シークエンサーを用いたネオアンチゲンの予測と同定の実際
3.1 ステップ1:ネオアンチゲンの候補となる遺伝子変異の抽出
3.2 ステップ2:ネオアンチゲンの予測
3.3 ステップ3:生物学的活性を持つネオアンチゲンの同定
4 ネオアンチゲン解析の今後の課題
第16章 疾病特異的核酸を電気化学的に検出するマイクロバイオセンサの開発
1 はじめに
2 電気化学的に核酸を検出するデバイス
3 等温核酸増幅法を利用した電気化学的核酸検出
3.1 DNA検出のためのイオン選択性電極
3.2 pHを指標としたラベルフリーなmicroRNA電気化学検出システム
4 おわりに
第17章 がん診断のための細胞外ベシクル捕捉・破砕用マイクロチップの開発
1 はじめに
2 細胞外ベシクル(EV)とは
3 EVとがん
4 バイオマーカーとしてのEV
5 その場検査とマイクロ流体チップ
6 表面機能化自律駆動マイクロチップ(SF-PF microchip)
7 さいごに
第18章 エクソソーム関連技術の研究開発状況と1粒子表面分析法の立ち位置
1 はじめに
2 エクソソーム分析技術の開発状況
3 免疫粒子電気泳動法を用いた乳がん由来エクソソームの評価
4 おわりに
第19章 線虫嗅覚を利用した早期がん診断ビジネスの将来展望
1 はじめに
2 がん検診の現状と課題
3 新規がんマーカー「がんの匂い」
4 線虫C. elegansの嗅覚
5 線虫C. elegansのがんの匂いに対する反応
6 N-NOSEの精度
7 生物診断N-NOSEのメリット,デメリット
8 実用化に向けた将来展望
第20章 細胞チップを用いたオンチップがん診断デバイスの開発
1 はじめに
2 細胞チップの現状
3 細胞チップを用いた血中循環がん細胞の検出技術の開発
4 細胞チップを用いた新しい1細胞解析・診断システムの開発
5 まとめ
【第5編 がん検査ビジネスとIoT】
第21章 我が国のがん検診の動向
1 我が国のがん検診の現状と課題
1.1 国のがん予防指針と第3期計画
1.2 がん検診の利益不利益バランスと検診ガイドライン
1.3 がん予防指針に含まれていない検診の実施
1.4 各がん検診の課題
1.5 高齢者のがん検診
2 新しい検診方法の開発
2.1 日本医療開発研究機構(AMED)における研究
2.2 早期発見手法開発を進める際に考えるべきこと
第22章 血中腫瘍DNAの臨床応用可能性
1 血中腫瘍DNAに関する基礎情報
1.1 生化学的性質
1.2 検出技術
2 コンパニオン診断への応用
2.1 EGFRチロシンキナーゼ阻害剤のコンパニオン診断
2.2 遺伝子パネル検査
2.3 血中腫瘍DNAを用いた遺伝子パネル検査
3 血中腫瘍DNAの早期診断への応用
3.1 検出技術上の問題
3.2 現状
4 結語
第23章 遺伝子検査ビジネスに関する実態調査
1 はじめに
2 「遺伝子検査ビジネス」の現状
3 「遺伝子検査ビジネス」の実態調査
4 「遺伝子検査ビジネス」に関する課題
4.1 科学的根拠について
4.2 提供体制のあり方について
5 「遺伝子検査ビジネス」の今後
