がんは「1滴の血液」から早期発見できるのか 進化するリキッドバイオプシー技術の「夢」と現実

 

 たった1滴の血液から遺伝子などを解析し、がんを早期発見して治療する--。そんな夢のような技術「リキッドバイオプシー」。米大学の研究チームが新しい血液検査法を発表するなど、実用化に向けて着実に進化している研究開発のいまを追った。

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ニック・パパドポラスの仕事は、腫瘍を見つけ出すことだ。といっても、X線やCTスキャンによる手法ではなく、DNA検査によって発見する。

ジョンズ・ホプキンズ大学シドニー・キンメル総合がんセンターの腫瘍学者で遺伝学研究のディレクターを務めるパパドポラスは、がんを特徴づける固有の遺伝子変異の組み合わせを解明することに取り組んできた。それはすなわち、腫瘍の形成と転移に関与し、がんの種類を決定づける遺伝子シグナルを見つけることでもある。

彼は現在、これらのシグナルを患者が発症する前に検出できる検査方法を開発しようとしている。そのような検査が数年前に実用化されていれば、パパドポラスは自身の叔父の命を救えたかもしれないと考えている。

「せきが出るまで叔父は何の症状もありませんでした」と、パパドポラスは振り返る。しかし、せきが治まらないようになってからX線検査を受けたところ、レントゲン写真に病変が写っていた。数十個もの病変が胸腔を埋め尽くしていたのだ。

医師たちは腫瘍の遺伝子を解析し、新しい標的薬の臨床試験に叔父を登録した。薬は一部の腫瘍には効果を発揮し、ほとんど消失したといえるほど小さくなった。しかし、残りの腫瘍は薬剤への耐性を獲得した。

「余命わずか2カ月と宣告されていた叔父は、薬のおかげで1年長く生きられました。しかし、それは辛い1年間でした」とパパドポラスは述べる。「進行したがんを治療することよりも、がんの早期発見に焦点を移すべきときだと思います」

DNAとタンパク質を分析する新しい検査法

ジョンズ・ホプキンズ大学のパパドポラスの研究チームは1月18日付の『Science』誌に、DNAとタンパク質の分析を組み合わせた新しい血液検査法を発表した。この検査法を用いて、最も一般的な8種類のがんの有無を判定することに成功したという。

ただし精度には幅があり、卵巣がんでは98パーセントに達した一方、乳がんでは40パーセントを下回った。現在、この検査法「CancerSEEK」のような「リキッドバイオプシー」と呼ばれる手法の研究開発が進んでいる。リキッドバイオプシーとは、腫瘍が血流中に放出するDNAの小さな断片を検出し、がんを分類する非侵襲的な検査法だ。

今回発表のものを含めた先行研究のほとんどは、ある程度進行した腫瘍の病期を測定・モニタリングすることに重点を置いている。また、腫瘍の標的薬への適合性を評価するものとして、すでに認可を受けているリキッドバイオプシー検査もいくつか存在する。

リキッドバイオプシーが究極的に目指すのは、簡単な血液検査によって、見かけ上は健康な人に生じている固形腫瘍を実際に「診断」できるようにすることだ。ところが、血液中を循環するがんのバイオマーカーは質量ともに乏しく(腫瘍のDNAが血液中に占める割合は0.1パーセントに満たない)、このことが目標の実現を数十年にわたって妨げてきた。

しかし近年、感度の高い検査やコンピューティングプラットフォームの登場によって、バイオマーカーの発見とその測定方法の向上が進んでいる。このため多くの資金豊富なスタートアップが、この分野に引きつけられている。

例えば2016年には、世界最大のDNA解析企業イルミナが、グレイル(Grail)という新会社をスピンアウトした。グレイルの掲げるミッションは、「治療可能な初期のがんを検出する」ことにある。同社は17年に調達した12億ドルのヴェンチャーキャピタル資金を、大規模な集団ベースの臨床研究と、同社が開発した高感度解析技術の最適化に充てる意向を示している。

ところがグレイルは、まだ実際のデータを発表していない(同社がウェブサイトで紹介している文献は、17年に『Cell』誌に発表したコメンタリーくらいだ)。そしてそれは、シリコンヴァレーにおけるグレイルの主要なライヴァル、フリーノーム(Freenome)も同様である。

機械学習分野のスタートアップで創設3年のフリーノームは17年3月、アンドリーセン・ホロウィッツ主導のシリーズAで6,500万ドルを調達した。同社が検出を目指しているのは、腫瘍細胞が放出する遺伝子の断片だけではない。免疫系が腫瘍の微小環境に反応して示す変化なども対象にしている。

当然ながらフリーノームも、そのような検査の仕組みについて詳細をほとんど明かしていない。「自分の手札は、ポーカーの途中ではなく最後に見せるものです」と話すのは、アンドリーセンのパートナーで、バイオ関連の投資を指揮するヴィジェイ・パンデだ。「研究成果を発表するということは、それで会社を立ち上げる気がないということです」。とはいえフリーノームも、この分野への参入を果たす際には、事前に査読付きの学術誌に研究成果を発表するものとパンデはみている。

手順を短縮する方法のひとつにすぎない?

しかし、実際それがいつになるかは誰にもわからない。この種の血液検査の精度を評価するには、何千人もの患者でテストを行い、そこから実際にがんを発症する人が出るのを待たなくてはならない。それが検査の予測精度のみならず、検査が患者の予後改善につながるかを評価する唯一の方法なのだ。

乳がんのマンモグラフィー検査や、前立腺がんのタンパク質測定検査など、現在実施されている非侵襲的なスクリーニング検査には過剰診断などの問題も多い[日本語版記事]。誤った診断は、治療にかかる時間と費用のムダであり、患者に必要のない不安を与える。

リキッドバイオプシーも同様の論争に見舞われる可能性があると指摘するのは、ハーヴァード大学ダナ・ファーバーがん研究所で胸部腫瘍学を研究するジェフ・オクスナード教授だ。同教授は、担当の肺がん患者に最も適した薬剤を見極める方法として、ダナ・ファーバー研究所で開発された単一遺伝子に対するリキッドバイオプシー技術を常用している。

しかし、早期発見のためのリキッドバイオプシーが、診察で常に用いられる検査となる日が来るかについては懐疑的だ。「この種の検査は、がんの家族歴がある人や、すでにスキャン検査で異常が見つかっている人については、リスクの程度を見極めるために役立つでしょう。しかし、リキッドバイオプシーがあらゆるがんを診断できることを裏づけるデータは存在しないと思います。結局のところ、手順を短縮する方法のひとつにすぎないのです」と、オクスナード教授は語る。

機械学習の活用によって精度を向上

それでもパパドポラスの検査法は大きな前進だと、オクスナード教授は評価する。第一に、腫瘍のありそうな位置を特定できるようになる。これは、従来のリキッドバイオプシー技術の大きな限界となっている点だ。

がんがあることはわかっても、そこからどうすればいいのかわからない。どこを探せば腫瘍が見つかるのか?

ほとんどの遺伝子変異は、腫瘍の位置を示す情報をもたらさない。しかし、ジョンズ・ホプキンズ大学のチームは、31種類のタンパク質の測定結果を機械学習モデルに追加することにより、結腸直腸がん、膵臓がん、卵巣がんの原発組織を約80パーセントの精度で特定することに、初めての試みで成功した。

もうひとつの利点はコストだ。パパドポラスは、この検査を1回500ドル前後で商用化できると予測している。同一領域の解析を多数回行う超ディープシーケンスを用いたがん検出法では、単一遺伝子のみを調べる既存のスクリーニング検査の費用を増大させる可能性がある。

「このような解析は素晴らしい成果であり、臨床現場で現実のものになる可能性を期待させるものです」と、パパドポラスと同じジョンズ・ホプキンズ大学に所属する腫瘍学者のヴィクター・ヴァルキュレスキュは述べる。彼もリキッドバイオプシー技術の開発に取り組んでいるが、今回『Science』に発表された研究には参加していない。

パパドポラスとヴァルキュレスキュは、友好的な縄張り争いとでも呼ぶべき競争を繰り広げている。おかげで、ジョンズ・ホプキンズ大学のあるメリーランド州ボルティモアの地は、いまやリキッドバイオプシーのちょっとした拠点だ。

両者は最近、各自の早期発見技術のプラットフォーム開発を促進すべく、それぞれ診断分野の会社を立ち上げた。ヴァルキュレスキュが立ち上げたヴェンチャー企業、パーソナル・ゲノム・ダイアグノスティックスは18年1月、製薬大手ブリストル・マイヤーズ・スクイブが主導したシリーズBで7,500万ドルの資金を調達した。同社のこれまでの調達総額は9,900万ドルに達する。

より知名度の高いシリコンヴァレーの一部競合と肩を並べたことで、米国の東海岸と西海岸にまたがる実用化に向けた競争は、いっそう興味深い状況になってきている。それに、この競争がどんな結末を迎えようと、最終的に利益を得るのは当の患者たちだ。

「現時点では検出する方法のないがんを、たとえ50パーセントでも見つけられるとしましょう。それはすなわち、50パーセントの患者が、治る見込みの高いステージ1で治療を始められることを意味します」とパパドポラスは述べる。「必ずしも完璧でなくても、多くの命を救うことができるのです」