メディカル　ドゥ | 医療総合出版・企画制作・広告代理の会社

トランスレーショナルリサーチを支援する

	オミックスで加速するがんバイオマーカー研究の最新動向
	リスク評価，早期診断，治療効果・予後予測を可能にする新しいバイオマーカー

監修：

今井浩三
（東京大学医科学研究所・前病院長）

（ISBN978-4-944157-59-4）

編集：

山田哲司
（国立がん研究センター研究所創薬臨床研究分野主任分野長）
金井弥栄
（慶應義塾大学医学部病理学教室教授
　国立がん研究センター研究所分子病理分野長）

定価：

5,885円（本体 5,350円＋税10％）、B5判、284頁

2015年11月25日発行

本書は近年その解析技術の飛躍的な進歩により得られた生命現象の膨大な大規模・網羅的なデータ（オミックスデータ）を利用した「がんのリスク評価、早期診断、治療効果・予後予測を可能にするバイオマーカー（いわゆるがんの個別化医療を実現するがんバイオマーカー）の探索、開発研究の現状からがんバイオマーカーを新規の体外診断薬として実用化する過程まで」をそれぞれのご専門の先生方に最新の研究の成果をご執筆いただいております。
本書はオミックスとがんの個別化医療を実現する「がんバイオマーカー研究」の最新の成書となっております。


●	本誌をご購入の場合は ……………… 1冊 5,885円（本体 5,350 円＋税10％）
●	内容目次の　▼要旨　をクリックしますと、要旨を読むことができます。

内容目次

●

序文　　（山田哲司・金井弥栄）

●第1章　オミックス解析技術

1．	最近のオミックス解析技術の進歩

1）

ゲノム

		①	次世代シークエンサーを利用したがんゲノム解析　　（十時　泰・濱　奈津子）
			▼ 要旨 8年ほど前に次世代シークエンサーと呼ばれるショートリードを大量に産出する高速シークエンサーが登場して，現在までデータ産出量やエラー率が大幅に改善され進歩を続けている。次世代シークエンサーの登場と進歩によって，がんゲノム研究のパラダイムシフトが起こり，その恩恵による新しい研究・発見が次々と発表されていることは周知の事実である。本稿では，次世代シークエンサーの特徴，基本的なデータ処理，体細胞変異の解析技術について解説し，それによって何がわかるのか具体例を紹介して示したい。

		②	コピー数解析　　（坂本裕美・知久季倫・吉田輝彦）
			▼ 要旨われわれの研究室では，体細胞ゲノム・遺伝子異常を同定する目的で多人数のがんおよび非がん組織のペアのwhole exome sequencingを実施する際に，品質検査として極めて有用と考えるIllumina社のSNP chipの解析を先行して行っている。不良検体のふるい落としや非がん細胞混入割合の推定とともに，SNP array CGH（comparative genomic hybridization）によるコピー数異常の解析を行う。その実際と，主なソフトウェア調査・評価について概説する。

	2）	エピゲノム　　（金井弥栄）
		▼ 要旨ゲノム網羅的に見たエピジェネティック機構（主としてDNAメチル化とヒストン修飾）の総体が，エピゲノムである。特に，適切なCpG部位のDNAメチル化率を組織検体・体液検体で定量することで，発がんリスク診断・がんの存在診断・予後診断・分子標的治療のコンパニオン診断などを行うことができる。本稿では，多数の臨床試料に適用してバイオマーカー探索に用いるエピゲノム解析手技について解説し，臨床検査として普及させるため開発中の小型汎用DNAメチル化診断装置を紹介する。DNAメチル化診断が真に実用化され，がんの個別化医療に資することが大いに期待される。

3）

トランスクリプトーム

		①	次世代シークエンサー解析　　（市川　仁）
			▼ 要旨各遺伝子の発現レベルだけでなく，その転写産物の塩基配列まで知ることのできる次世代シークエンサー技術は，がんのトランスクリプトーム研究において重要な解析ツールとなってきている。この技術を用いてがんの発症に関わる融合遺伝子が数多く見出され，それらの中には治療標的・バイオマーカーとして期待されるものが多数含まれている。また，その検出力の高さから，融合遺伝子の検査・診断ツールとしても期待されている。

		②	マイクロアレイによるがん診断薬開発の現状　　（佐々木博己・中村加奈子・小松将之）
			▼ 要旨この15年間に，いくつかの画期的な解析技術の開発によって網羅的な生体分子の情報（ゲノミクス，エピゲノミクス，トランスクリプトミクス，プロテオミクス，メタボロミクス）を統合するオミックス研究が登場した。以降，現在に至るまで日々蓄積されている膨大なオミックス情報は，特に各種疾患の分子レベルでの本態解明や治療方針の決定に関する研究を加速させている。将来は「ハイテク診断機器」によって，疾患の早期発見，新たな分類，病態診断，治療法の選択，および治療効果監視などの個別化医療や予知医療が実現する可能性は高い。ここでは，最も先進的なマイクロアレイのがん研究への応用の現状をまとめるとともに，生検組織による治療前サブタイプ診断の有用性について述べたい。また，マイクロアレイなど最新装置を使った診断が実社会に普及するうえでの壁についても議論したい。

4）

プロテオーム

		①	二次元電気泳動法を用いたがんバイオマーカー開発　　（近藤　格）
			▼ 要旨二次元電気泳動法は歴史的なタンパク質プロファイリングの技術であり，いくつかの技術革新とともに蛍光二次元電気泳動法（2D-DIGE法）に発展し，プロテオーム解析で用いられている。バイオマーカー開発においては，多くのタンパク質を観察し，サンプル間で発現差のあるタンパク質を同定する目的で使われている。腫瘍組織を用いたプロテオーム解析において二次元電気泳動法・2D-DIGE法は有力な技術であり，数多くのバイオマーカー候補が同定されてきた。二次元電気泳動法・2D-DIGE法はこれからも活用されていくだろう。

		②	質量分析法に基づくバイオマーカー研究へのアプローチ　　（米山敏広・内田康雄・立川正憲・大槻純男・寺崎哲也）
			▼ 要旨バイオマーカータンパク質研究は，候補分子を探索する段階から始まる。候補分子の探索には質量分析装置を用いた網羅的プロテオミクス手法が用いられるが，定量性および網羅性に優れた手法として，sequential window acquisition of all theoretical fragment-ion spectra（SWATH）が近年開発され，今後のバイオマーカー探索の中心的手法となると考えられる。探索によって同定された数多くの候補分子の中から，短期間で高感度かつ高精度に候補分子を絞り込むためには，定量的標的絶対プロテオミクス（quantitative targeted absolute proteomics：QTAP）が有用であり，本稿では実例を踏まえながら紹介する。将来的に，質量分析装置は臨床検査にも大きく貢献すると期待される。

		③	リン酸化タンパク質　　（石濱　泰・今村春菜）
			▼ 要旨リン酸化タンパク質の網羅的解析技術であるリン酸化プロテオミクスは，その実験手法ならびに情報解析の両面で近年急速に発展している。これらの技術開発はタンパク質リン酸化が関わる新たな生物学的知見の発見へと直結しており，これらの発見がまた更なる新手法の開発へのトリガーとなるというサイクルが続いている。本稿では，リン酸化ペプチドの濃縮および情報解析の最近の進歩に特に焦点を当て，ショットガンリン酸化プロテオミクスのための分析方法の開発について紹介する。

	5）	メタボローム　　（平田祐一・小林　隆・西海　信・東　　健・吉田　優）
		▼ 要旨近年，生体を構成するDNA，RNA，タンパク質，低分子代謝産物などの物質を網羅的に解析するオミックス解析が進歩している。なかでも，低分子代謝産物を解析するメタボロミクスは最も新しいオミックス解析の1つである。代謝産物を解析することで生体内の代謝プロファイルを把握することは，生体の状況を把握することにつながる。特に，これを疾患に当てはめることで病態解析の解明やバイオマーカーの発見につながる可能性があり，近年，様々な研究がなされている。本稿では，リスク評価，早期診断，治療効果・予後予測を可能とするバイオマーカーの探索を目的としたメタボロミクス研究に関する最近の動向について紹介する。

	6）	糖鎖解析技術の進歩で実現される糖鎖情報の解読と病態理解　　（池原　譲）
		▼ 要旨糖鎖構造の解析は，質量分析器の進歩が推進してきた。このことにより，均一に見える培養細胞などの細胞集団にも，多様な糖鎖構造が存在することが明らかとなっている。質量分析器の進歩で読み解かれる糖鎖構造の多様性とその変化は，腫瘍などの疾患の発症と進展，疾患に随伴する病態の成り立ちに関連づけられてゆくことと思う。本稿では，このような視点に立ち糖鎖解析技術の進歩で実現されるバイオマーカー研究を考察する。

	7）	疾患診断のための化合物アレイの活用　　（河村達郎・近藤恭光・長田裕之）
		▼ 要旨われわれは，理研天然化合物バンクの約3万種類の化合物を光親和型反応により固定化した化合物アレイを開発してきた。さらに，この化合物アレイを活用することで，ヒト，真菌，細菌，ウイルスに由来する様々なタンパク質との相互作用（結合）を検出し，分子機能を理解するためのケミカルバイオロジー研究を展開してきた。もともとはタンパク質のリガンドを取得するための基盤技術として開発した化合物アレイだが，疾患診断のためのバイオマーカー探索ツールとしての可能性も秘めており，実用化に向けた今後の研究の進展が待たれる。

2．	オミックスデータの情報処理

	1）	オミックスデータのシステム数理情報解析　　（堀本勝久・福井一彦）
		▼ 要旨オミックスデータ解析に用いられる数理情報解析手法がほぼ出揃い，それらが実装されたソフトウェアが簡単に入手・実行できる現状において，オミックスデータ解析は数理科学でも情報科学でもなく，医学・薬学・生物学の一部である。解析対象のデータの性質を正確に見極め，設定されたゴールに辿り着くためにどのように解析を実行するかという思考が最も必要とされる｡本稿では，オミックスデータを利用した数理情報解析によるバイオマーカー候補および薬剤候補の絞り込みを例に，その思考過程について概説する。

	2）	多層オミックス解析と統合データベース構築　　（青木健一・錦織充広・田中啓太・五味雅裕・斎藤嘉朗・吉田輝彦・南野直人）
		▼ 要旨 13疾患の組織試料を対象に多層オミックス解析（ゲノム，エピゲノム，トランスクリプトーム，プロテオーム，メタボローム）を行い，実験値と臨床情報，疾患群・対照群の比較解析結果を収録する多層的疾患オミックス統合データベースを構築し，そのデータの一部の公開を開始した。全オミックス解析情報を統合可能とするため，ゲノム情報と関連づけられないメタボローム解析データを表示するパスウェイビューアを作成し，代謝反応を担う酵素のタンパク質量，mRNA発現量を表示し，酵素名よりゲノム系の解析情報やビューアに移行できるシステムを作成した。代謝物から遺伝子までのトランスオミックス情報を短時間に入手し，相関性などの理解が可能となった。

●第2章　血液バイオマーカーの新展開

1．

新規がん診療バイオマーカーとしての血液中miRNAの可能性
　　（横井　暁・吉岡祐亮・落谷孝広）