真野博之、佐佐木博美

自然文摘 Vol. 19 No. 1 | doi: 10.1038 / ndigest.2022.220130

硬性胃癌进展迅速,发现时往往为时已晚。因此,难以获得用于研究的样本,并延迟了治疗方法的开发。此次,利用患者腹水中所含的细胞,首次对胃癌进行了综合基因组分析,并成功找到了治疗靶点。我们与国家癌症中心研究所所长 Hiroyuki Mano 和进行这项研究的 Hiromi Sasaki 进行了交谈。

 

塞巴斯蒂安考利茨基/科学照片库/盖蒂

――硬胃癌是一种什么样的癌症?

马诺先生: 硬胃癌是一种难治性癌症,占所有胃癌的5%~10%。它是一种非常严重的癌症,容易在黏膜下扩散,确诊时已经穿透胃壁并转移至腹膜(腹膜播散),很多情况下无法进行手术。

到目前为止,对于硬胃癌,基因组分析和致癌机制的研究进展不大。在欧美,胃癌的发病率不如日本高。因此,在以欧美为中心的癌症基因组计划中,硬胃癌并未受到太多关注,也没有进行严格的分析。
 

使用从腹水中获得的细胞

――这一次,您使用腹水中的癌细胞进行研究。

马诺先生: 是的。腹膜是包围体内器官(例如胃和肠)的膜。癌细胞转移到腹膜并且液体聚集在腹膜腔(被腹膜包围的空间)中。这称为腹水。

我们能够使用硬胃癌患者的腹水进行研究。腹水含有从胃壁侵入的癌细胞,与包括血细胞在内的各种细胞混合。我们分析了癌细胞的基因组。1

――是什么让您决定在腹水中使用癌细胞?

马诺先生: Sasaki 博士多年来一直从腹水中收集癌细胞。2017年,当我成为该研究所所长时,我遇到了佐佐木博士,得知正在收集腹水中的癌细胞。我申请联合研究是因为我认为这将是一个分析硬胃癌的宝贵机会。

佐佐木先生: 当我解释我的研究时,我仍然记得 Mano 博士的眼睛闪闪发光(笑)。

――你是从什么时候开始收集的?

佐佐木先生: 这是从2010年左右开始的。我开始收集独特的样本,目的是收集它们进行研究。首先,在每位患者同意的情况下,仅从腹水细胞中去除癌细胞。这些是纯化的细胞。我们还尝试建立细胞系。腹水中的全细胞沉淀在正常培养基中培养并建立。已建立的细胞(细胞系)很方便,因为它们可以无限次传代培养。然而,由于过滤的成功率约为 30%,我们进行了这项分析,包括除细胞系外已冷冻保存的纯化细胞。通过比较两者的数据可以确认,建立细胞的特征反映了纯化细胞的特征。

通过这种方式,我们能够利用总共 98 名患者的癌细胞。

图 1 总共对 39 名患者进行了癌细胞分析,其中 22 名患者仅使用了从腹水中纯化的癌细胞,37 名患者仅使用了细胞系,98 名患者同时使用了这两种方法。...

 

基因组分析的新发现

――你从基因组分析中发现了什么?

马诺先生: 我们使用下一代测序仪对来自 98 名患者的癌细胞的整个基因组进行了测序。然后,我们研究了获得的癌症基因组中包含什么样的获得性突变(体细胞突变)。

结果,令人惊讶的是,硬胃癌基因组表现出高度的“不稳定性”。换句话说,它是一个基因扩增程度异常高的基因组。这是一个令人失望的发现。硬性胃癌属于弥漫性胃癌的一部分,而弥漫性胃癌的特点是基因组的“稳定性”。

到目前为止,癌症基因组计划一直针对手术标本进行分析,但由于硬胃癌的手术适应症很少,我想这些标本是不可用的,而且往往被排除在目标之外。此外,在硬胃癌中,胃壁的纤维化正在发展,即使获得样本,预计其中的癌细胞比例也很低。结果发现,迄今为止的癌症基因组计划并没有准确把握硬胃癌的特征。

――具体来说,你有什么样的基因突变?

马诺先生: 在参与细胞增殖控制的“受体酪氨酸激酶-RAS/MAPK通路”的基因中发现了一些特别复杂的基因扩增。我之前也发现2还有EML4-ALK基因融合,这是肺癌的原因。基因融合是两个基因相连的突变。

图 2 通过对来自 98 名患者的癌细胞的全基因组解码揭示了每位患者的体细胞突变类型。右边是发现突变的基因。大胆的基因名称是导致癌症的驱动基因。缺陷是受体酪氨酸激酶 - RAS / MAPK途径的基因。

基因扩增、基因融合等诸多突变也是基因组不稳定的一个特点,这也是对硬胃癌易转移的特点的一种认可。

我也很高兴对于这里发现的许多突变已经存在另一种癌症分子靶向药物。分子靶向药物靶向突变分子,因此即使癌症类型不同,药物的效果也是有效的。50%的硬胃癌病例中发现了基因扩增和融合,其中一半已经有了分子靶向药物。

我们实际上用几种分子靶向药物和个体小鼠进行了实验,以确认药物的功效。我们要求 Sasaki 实验室使用细胞和个体进行实验。

——你也做了转录组分析。

马诺先生: 转录组分析、增强子分析等进行了多层,并阐明了以下内容。

首先,根据上皮间质转化(EMT)相关基因的表达水平,将胃癌硬细胞分为两组。 EMT是指在癌症转移时,通过丧失上皮细胞原有的特性(细胞-细胞粘附能力等)而获得间充质细胞特性(浸润、杂散能力等)的增加。

在 EMT 基因高表达的组中,发现了一个特征性的超增强子区域(控制基因表达的增强子集中的地方)。未来,研究这种超级增强剂可能有助于治疗药物的开发和致癌机制的阐明。

此外,发现转录因子如 TEAD 由于 EMT 基因簇的表达增加而被激活。 已知 TEAD 与器官大小和致癌作用有关,我们已经证实 TEAD 抑制剂对这些胃癌有效。
 

广泛应用于癌症基因组医学

――由于现有的一些分子靶向药物和抑制剂是有效的,它们有望应用于癌症基因组医学。

马诺先生: 如前所述,我们的分析结果表明,四分之一的硬化性胃癌存在基因突变,现有的分子靶向药物对其有效。未来,我们希望在一年内进行临床试验,以便将这些现有药物用于硬胃癌。此外,我们尚未获得 TEAD 抑制剂临床试验的批准,因此我们希望继续进行研发。

癌症基因组医学于 2019 年在日本开始。它是一种医学治疗,通过称为“基因面板测试”的测试方法检查患者的癌症基因组中的突变类型,并使用最适合该人的分子靶向药物。由于目前可以使用的药物还很少,我们希望很多研究人员能够积极进行这样的分析,随着结果的积累,可以治疗的患者数量会增加。

--本研究的基因组信息向公众开放。从那时起,研究的发展也是值得期待的。

佐佐木先生: 是的。该信息向公众开放,任何人都可以在与数据注册人(主要作者,国家癌症中心研究所研究员 Yosuke Tanaka)协商后使用。我们认为,这项研究作为一种研究资源非常有价值。这是因为细胞系、基因组信息和临床信息作为一组链接在一起。对于细胞系,也可以用于研发,这样的资源在药物发现领域被称为生物资产。我认为未来对硬胃癌的研究将继续发展。

--在腹水中收集癌细胞和细胞系的秘诀是什么?

佐佐木先生: 是兴趣和热情吗?由于我在国家癌症中心工作了很长时间,因此可能已经可以稳步开展称为癌细胞收集的基础设施开发的研究。许多在我实验室接受过培训的年轻医生现在在全国的核心医院工作。通过他们的介绍,获得了患者的腹水并将其用于研究。

重要的是不要只是盲目地收集癌细胞,而是要思考研究中什么是重要的。另外,作为顽固性癌症的胰腺癌和在日本迅速增加的卵巢癌也容易出现腹水,所以我也从这些癌症中采集了腹水,以获得纯化的癌细胞和癌细胞株。股票。这些基因组分析尚未到来。

――您对这项研究有什么看法?

佐佐木先生: 能够与 Mano 教授等人合作,我感到非常幸运。甚至在那之前,我已经完成了部分基因组分析。但是,无法像这次那样进行全面的多层组学分析,因此研究成果有限。

基因组分析工作可以外包,但是为了完成后续的数据分析,包括几次再分析,等到结果足够了,就需要进行这样的联合研究,我认为是不可能的。

马诺先生: 仅将此类研究与外包的基因组数据放在一起肯定会很困难。我们也充满了起初不起作用的东西。当我尝试各种事情时,它导致了新的发现,并衍生了下一个新的发现。

我只好在实验中一一尝试抑制剂的有效性,但最终我很高兴结果与临床实践直接相关。我长期从事癌症基础研究,其核心始终是治愈患者的强烈愿望。所以我对这次的结果非常满意。

- 谢谢。

听众是藤川佳子(科普作家)。
 

作者简介

 

真野博之

国家癌症中心研究所所长,细胞信息学系主任
1984年东京大学医学部毕业。从事实习医生工作后,于1992年获得博士学位(医学)。曾任自治医科大学医学院教授、东京大学医学研究生院教授,2016年起担任现职。

 

佐佐木博树

国家癌症中心研究所基础临床开发研究核心中心(FIOC)研究员,药物发现靶点和种子搜索部
1990年东京大学农学研究科毕业(农学博士)。 1991年加入国家癌症中心研究所(当时)任研究员后,任科室主任,2013年任FIOC部主任。 2020 年退休,目前担任现职。

 

参考文献


  1. Tanaka, Y. et al. Nature Cancer 2, 962–977 (2021)。
  2. 2 Soda, M. et al. Nature 448, 561–566 (2007)。

 
*本文转载自《自然文摘》。
转载自:自然文摘2022年第1期
硬胃癌全基因组分析中的治疗靶点
Nature Digest Vol. 19 No. 1 | doi: 10.1038 / ndigest.2022.220130
 

自然 日本

Nature Japan, Inc. 是 Springer Nature 的一部分,Springer Nature 是研究、教育和专业领域世界领先的出版商。 Nature Japan Co., Ltd. 自 1987 年 5 月创刊以来,一直是科学期刊。自然 我们从事与出版活动相关的所有业务,例如与日本印刷和科学相关的新闻稿的分发、学术期刊和书籍的销售和营销。此外,作为大学、研究机构、政府机构和公司的合作伙伴,我们提供定制出版和媒体制作以突出每个机构的特点,以及向世界传播品牌和研究活动的广告和赞助服务。作为亚太地区的主要据点之一,我们不仅在日本,还在新加坡、韩国、东南亚、大洋洲和印度开展广泛的业务活动。