卵巣境界悪性腫瘍と子宮内膜様癌のトランスクリプトーム一致性研究

背景紹介

卵巣境界悪性腫瘍（Borderline Ovarian Tumors, BOTs）は、良性と悪性の中間に位置する卵巣腫瘍で、主に若年女性に発生します。BOTsは臨床的には非浸潤性を示しますが、まれに悪性化することがあります。BOTsは上皮性卵巣腫瘍の10%-15%を占め、日本では年間約2000人の女性がBOTsと診断されています。BOTsの組織学的タイプには、漿液性BOTs（SBOTs）、粘液性BOTs（MBOTs）、子宮内膜様BOTs（EBOTs）、明細胞BOTs、および漿粘液性BOTs（SMBOTs）が含まれます。BOTsの予後は比較的良好ですが、その分子特性はまだ完全には解明されておらず、特に高悪性度漿液性癌（HGSC）、子宮内膜様癌（EC）、および明細胞癌（CCC）との分子関係については不明な点が多く残されています。

本研究は、全エクソームシーケンシング（WES）とRNAシーケンシング（RNA-seq）技術を統合し、BOTsとHGSC、EC、CCCの分子特性を比較することで、BOTsの分子特性と他の卵巣癌タイプとの類似性および差異を明らかにすることを目的としています。

論文の出典

本論文は、Mio Takahashi、Kohei Nakamuraらによって執筆され、著者らは慶應義塾大学医学部産婦人科学教室、がんゲノムセンター、三菱電機ソフトウェア株式会社バイオメディカル情報学部、および鹿児島大学医学部産婦人科学教室に所属しています。論文は2025年に『Cancer Medicine』誌に掲載され、DOIは10.1002/cam4.70601です。

研究の流れ

1. 患者選択とサンプル収集

本研究では、44例の卵巣腫瘍患者を対象とし、そのうち14例がHGSC、13例がEC、10例がCCC、7例がBOTs（4例のSBOTs、1例のSMBOTs、1例のMBOTs、1例のEBOTs）でした。すべてのBOTs症例は、国際産科婦人科連合（FIGO）2014分類システムに基づきIA期と診断されました。患者の年齢の中央値は48歳（範囲：36-67歳）でした。

2. DNA抽出と全エクソームシーケンシング（WES）

手術中に採取された組織サンプルは、PAXgene組織システムを用いて固定され、パラフィンに包埋されました。病理学者はヘマトキシリン・エオシン染色スライドを検査し、腫瘍細胞含有量を評価し、必要に応じてマクロ解剖を行いました。ゲノムDNAはQubit4蛍光計を用いて定量化され、Agilent 4150 Tapestationを用いてDNA品質が評価されました。DNA抽出の最小量は150 ngで、DNA品質はDNA完全性数（DIN）スコアで評価され、DINスコアが2.0以上のサンプルがゲノムシーケンシングに使用されました。

全エクソームシーケンシングライブラリはxGen Exome Research Panel v2を使用して調製され、Illumina NovaSeq 6000システムで150 bpのペアエンドシーケンシングが行われました。シーケンシングデータはGenomeJackバイオインフォマティクスパイプラインを使用して解析され、低品質リードのフィルタリング、ヒト参照ゲノム（UCSC human genome 19）へのリードのマッピング、単一ヌクレオチド変異（SNVs）および挿入/欠失（indels）の同定が行われました。腫瘍変異負荷（TMB）は、全領域における非同義変異の数として定義され、TMB-high（TMB-H）腫瘍は少なくとも200個の非同義変異を持つ腫瘍と定義されました。

3. RNAシーケンシング（RNA-seq）

組織サンプルから総RNAを抽出し、TRIzol試薬を使用してRNA抽出を行い、Agilent 2100 BioanalyzerおよびQubit RNA HS Assay Kitを使用してRNAの完全性と濃度を評価しました。NEBNext rRNA Depletion Kitを使用してrRNAを除去し、その後NEBNext Ultra II Directional RNA Library Prep Kitを使用してシーケンシングライブラリを調製しました。シーケンシングはIlluminaプラットフォームで行われ、各サンプルで少なくとも3000万本の150 bpペアエンドリードが得られました。

生リードはアダプターと低品質塩基をトリミングし、STARを使用して参照ゲノムにマッピングし、DESeq2を使用して発現差解析を行いました。有意な発現差を持つ遺伝子は、調整済みp値<0.05かつ倍数変化>2の遺伝子と定義されました。多重仮説検定の補正にはTukey’s HSD検定を使用し、q値<0.001はグループ間の差が非常に有意であることを示しました。

主な結果

1. ゲノム解析

WES解析により、異なる卵巣腫瘍タイプのゲノム変異スペクトルが明らかになりました。HGSCでは、TP53（100%の症例）が最も頻繁に変異しており、次いでBRCA1（36%）およびBRCA2（14%）の変異が多く見られました。CCCでは、ARID1A（70%）およびPIK3CA（50%）の変異頻度が高く、KRAS変異は30%の症例で見られました。ECでは、ARID1A（54%）、PTEN（46%）、およびPIK3CA（46%）の変異が多く見られました。BOTsでは、KRAS（43%）およびBRAF（57%）の変異が最も頻繁に見られ、ARID1A、PIK3CA、CTNNB1、PTEN、およびMSH2の変異頻度は14%でした。

2. RNA-seq解析

RNA-seq解析により、BOTsとECはトランスクリプトームレベルで顕著な類似性を示すことが明らかになりました。主成分分析（PCA）および階層的クラスタリング分析により、BOTsとECは遺伝子発現パターンにおいて高度に重複していることが示されました。発現差解析では、BOTsとECの間でわずか2つの発現差遺伝子（DEGs）しか見つからず、BOTsとHGSCおよびCCCの間ではそれぞれ108および87のDEGsが見つかりました。

結論と意義

本研究は、BOTsとECがトランスクリプトームレベルで顕著な類似性を持つことを初めて明らかにし、従来の卵巣腫瘍分類方法に挑戦するものです。この発見は、BOTsとECが特定の発癌経路または腫瘍微小環境因子を共有している可能性を示唆しており、BOTsの分子特性が他の卵巣癌タイプよりもECに近い可能性を示しています。この発見は、BOTsの分子分類に新たな洞察を提供するだけでなく、BOTsの治療戦略に新たな研究方向を開くものです。

研究のハイライト

1. トランスクリプトームの類似性：BOTsとECがトランスクリプトームレベルで顕著な類似性を持つことを初めて発見し、潜在的な共有分子メカニズムを明らかにしました。
2. ゲノム解析：WESおよびRNA-seq技術を使用して、BOTsと他の卵巣癌タイプのゲノムおよびトランスクリプトーム特性を包括的に解析しました。
3. 臨床的意義：研究結果は、BOTsの診断および治療戦略に影響を与える可能性があり、BOTsの治療にはECの治療方法を参考にする必要があることを示唆しています。

その他の価値ある情報

本研究の限界としては、サンプルサイズが小さく、腫瘍の異質性が高いことが挙げられます。今後の研究では、サンプルサイズを拡大し、BOTsとECの間の分子メカニズムおよび臨床的関連性をさらに探求する必要があります。