全癌解析

汎がん解析は、多様な腫瘍タイプに見られるゲノムおよび細胞の変化の類似点と相違点を調べることを目的としています。^{[1] [2]国際的な取り組みにより、がんの}エクソームと全ゲノム（後者は非コード領域を含む） に対して汎がん解析が行われてきました。2018年、がんゲノムアトラス（TCGA）研究ネットワークは、エクソーム、トランスクリプトーム、DNAメチロームデータを使用して、腫瘍タイプ間の共通点、相違点、および出現テーマの統合的な画像を作成しました。

2020年、国際がんゲノムコンソーシアム（ICGC）/TCGAの全がんゲノム解析プロジェクトは、38種類の腫瘍の全がんゲノムとトランスクリプトームデータを解析した24本の論文を発表しました。プロジェクトの包括的な概要は、その主力論文に記載されています。^[3]

もう一つのプロジェクトである、ヒトのがんにおけるRNA結合タンパク質（RBP）の汎がん解析では、^[4] 15種類のがんにおける約7,000の臨床検体中の1,542のRBPの発現、体細胞コピー数の変化、および変異プロファイルを調査しました。この研究では、大腸がんおよび肝臓がんの細胞株における6つのRBP（NSUN6、ZC3H13、BYSL、ELAC1、RBMS3、およびZGPAT）の発がん特性を特徴付けました。

いくつかの研究では、すべての腫瘍タイプにおいてゲノム変化（一塩基変異またはコピー数の多い変異）と遺伝子発現の間に因果関係があり、予測可能な関係があることが明らかになっています。ゲノム状態とトランスクリプトーム定量データ間のこの全がん的関係により、遺伝子発現プロファイルのみから特定のゲノム変化を予測できます。^[5]これは機械学習アプローチ の基礎としても使用できます。

汎がん研究の目的は、変異が腫瘍形成につながる遺伝子、および異なる腫瘍間での再発性ゲノムイベントまたは異常を検出することです。これらの研究では、複数のプラットフォーム間でデータを標準化し、データに取り組んで結果を提示するさまざまな研究者間で基準を確立する必要があります。オミクスデータにより、単一の実験で何千もの分子を迅速に識別および定量化できます。ゲノミクスは特定の遺伝子が発現する可能性に対処し、プロテオミクスは実際にどの遺伝子が発現しているかに対処し、メタボロミクスは研究対象の組織で何が起こったかを対処します。これらすべてを組み合わせることで、生物システムに関する情報が得られます。

原発性および転移性固形腫瘍の全がん全ゲノム比較は、未治療の早期原発性腫瘍と治療後の転移性腫瘍の間のゲノムの相違を調査する包括的な研究調査であり、ネイチャー誌に掲載されています。23種類のがんにわたる7,108個の全ゲノム配列決定された腫瘍の調和分析を通じて実施されたこの研究は、ゲノム変化が病気の進行と治療抵抗性に与える影響を理解することを目的としていました。^[6]

転移性腫瘍は、腫瘍内異質性が低く、核型が保存されており、突然変異は中程度に増加しているものの、構造変異の頻度は高いことが示されています。この研究では、突然変異フットプリントのさまざまな寄与が強調され、さまざまながん種における原発段階と転移段階の間の特定のゲノムの違いが特定されました。

• この研究では、7,108 個の腫瘍ゲノムを処理し、2 つの非対称な原発性コホートと転移性コホートのデータを調和させました。
• 転移性腫瘍は一般にクローン性の増加を示しましたが、前立腺癌、甲状腺癌、腎臓明細胞癌などの特定の癌種を除いて、核型はほぼ保存されたままでした。
• 腫瘍変異負荷 (TMB) は転移性腫瘍で中程度の増加を示しましたが、乳がん、子宮頸がん、甲状腺がん、前立腺がん、膵神経内分泌腫瘍などの特定のがんでは顕著な例外がありました。
• 変異シグネチャ分析により、環境曝露と内因性メカニズムに関連する変異プロセス、特にプラチナベースの化学療法、APOBEC 変異誘発、時計のような変異プロセスが大幅に増加していることが明らかになりました。

• 転移性腫瘍における治療関連ドライバー変化（TED）の特定により、治療抵抗性への潜在的な影響が強調されました。
• いくつかのがん種では、前立腺がんの AR 活性化変異や乳がんの ESR1 変異など、特定の治療法に対する耐性に関連する遺伝子を含む、転移性腫瘍におけるドライバー変異の増加が見られました。

この研究では、複数のがん種にわたって原発性腫瘍と転移性腫瘍の間に大きなゲノムの違いがあることが実証されました。しかし、これらの違いはがんごとに大きく異なり、ゲノムの状況と潜在的な治療反応に影響を与えます。腫瘍の進化、転移、治療抵抗性の複雑さを包括的に理解するには、さらなる研究とより大きなデータセットが必要です。

この研究結果は、腫瘍の進行と治療抵抗性のメカニズムに関する貴重な知見を提供し、さまざまながんに対する潜在的な個別化治療戦略の基礎を築くものとなる。

ICGC/TCGAの全がんゲノム解析プロジェクトから得られた約800テラバイトのデータは、オンタリオがん研究所、欧州分子生物学研究所の欧州バイオインフォマティクス研究所、国立バイオテクノロジー情報センターなどのさまざまなポータルやリポジトリを通じて公開されています。TCGAの取り組みから得られたすべてのデータは、米国国立がん研究所のTARGETデータマトリックスとウェブポータルProteinPaintで入手できます。^[7]

StarBase汎がんリソース^[8]は、長い非コードRNA、マイクロRNA、競合する内因性RNA、およびRBP のネットワーク用に作成されました。

• ICGC/TCGA 全がんゲノム解析プロジェクト出版物の Nature ジャーナルのランディング ページ
• 欧州分子生物学研究所の ICGC/TCGA 全がんゲノム解析プロジェクトのランディング ページ
• StarBase ENCORI 汎がん解析プラットフォーム
• 米国国立がん研究所のTARGETデータマトリックス
• ProteinPaint ポータル