全スライド画像に基づく結腸直腸癌の生存率予測のための三次リンパ構造の比較分析
大腸癌（Colorectal Cancer, CRC）は世界的に発症率が高い悪性腫瘍の一つであり、その予後は腫瘍微小環境中の免疫反応と密接に関連しています。近年、三次リンパ構造（Tertiary Lymphoid Structures, TLS）が腫瘍微小環境の重要な構成要素として、患者の良好な予後と関連していると考えられています。TLSはB細胞とT細胞からなる免疫細胞の集合体で、二次リンパ器官（Secondary Lymphoid Organs, SLO）に類似しており、非リンパ組織中に形成され、慢性炎症や腫瘍環境で重要な役割を果たします。これまでの研究でTLSの存在が多くの固形腫瘍の予後改善と関連していることが示されていますが、大腸癌における具体的な役割はまだ十分に研究されておらず、TLSの定義や定量方法も統一されていないため、臨床応用が制限されています。
この空白を埋めるため、中国の複数の病院からなる研究チームが多施設共同研究を実施し、TLSをより安定して定量化する方法を探り、大腸癌におけるその予後価値を明らかにすることを目的としました。この研究では、1609名の患者の全スライド画像（Whole-Slide Images, WSIs）を分析し、TLSの数、最大長、密度を評価し、患者の生存率との関係を探りました。
論文の出典
この研究は、Guangdong Provincial People’s Hospital、Fudan University Shanghai Cancer Center、Chongqing Medical Universityなど複数の機関からなる研究チームによって行われ、主な著者にはMing He、Huifen Ye、Liu Liuなどが含まれます。研究結果は2024年10月18日にPrecision Clinical Medicine誌に掲載され、論文タイトルは「Comparative Analysis of Tertiary Lymphoid Structures for Predicting Survival of Colorectal Cancer: A Whole-Slide Images-Based Study」です。
研究の流れ
1. 研究対象とデータ収集
研究では、4つの病院から1609名の大腸癌患者を対象とし、主要コホート（545名）、検証コホート（888名）、The Cancer Genome Atlas (TCGA)コホート（176名）の3つのコホートに分けました。すべての患者の臨床データには、年齢、性別、腫瘍の位置、癌胎児性抗原（CEA）レベル、腫瘍グレード、TNMステージ、マイクロサテライト不安定性（MSI）状態などが含まれます。
2. TLSの定量方法
研究チームはヘマトキシリン・エオシン（H&E）染色された全スライド画像（WSIs）を使用してTLSを定量化し、具体的な方法は以下の通りです： - TLS数：腫瘍浸潤縁（Invasive Margin, IM）上のリンパ球集合体（Lymphoid Aggregates, LAs）の数をカウントし、LAsを3つ以上のリンパ球の集合と定義しました。 - TLS最大長：各患者の腫瘍浸潤縁上の最大LAsの直径を測定し、LAsを1mm以上の構造と定義しました。 - TLS密度：LAsの数を腫瘍浸潤縁の長さで割った値をTLS密度と定義しました。
3. 免疫細胞浸潤の分析
TLSと免疫細胞浸潤の関係を探るため、研究チームは免疫組織化学（IHC）染色を使用してCD3+およびCD8+ T細胞の密度を分析し、人工知能（AI）アルゴリズムを用いて画像処理を行い、腫瘍中心部（Core of Tumor, CT）と浸潤縁（IM）領域の免疫細胞密度を定量化しました。
4. 統計分析
研究ではCox比例ハザードモデルを使用してTLS密度と患者の全生存期間（Overall Survival, OS）の関係を評価し、Kaplan-Meier分析を用いて生存曲線を描きました。さらに、TLS密度と他の臨床病理学的特徴（TNMステージ、MSI状態など）との関連も評価しました。
研究結果
1. TLS密度の予後価値
研究では、TLS密度が3つのコホートすべてで最も強い判別性能を示すことがわかりました。主要コホートでは、高TLS密度患者の5年生存率は81.2%で、低TLS密度患者の69.4%を有意に上回りました。検証コホートとTCGAコホートでも同様の傾向が観察されました。多変量Cox分析では、TLS密度が独立した予後因子であり、患者の年齢やTNMステージとは無関係であることが示されました。
2. TLSと免疫細胞浸潤の関係
高TLS密度はCD3+ T細胞の高浸潤レベルと有意に関連しており、TLSがT細胞の浸潤を促進することで患者の予後を改善する可能性が示唆されました。ただし、CD8+ T細胞の密度はTLS高密度群と低密度群の間で有意な差は見られませんでした。
3. TLSと他の臨床特徴の関係
主要コホートでは、高TLS密度はMSI状態と有意に関連しており、TLSがMSI高発現の大腸癌でより重要な役割を果たす可能性が示されました。さらに、TLS密度はTNMステージII期の患者で有意な予後価値を持ちましたが、III期の患者では有意な差は観察されませんでした。
研究結論
この研究では、多施設データ分析を通じてTLS密度が大腸癌患者の予後を独立して予測する指標であることが明らかになりました。TLS密度は簡便で再現性が高く、大腸癌の臨床リスク層別化の新しいツールとしての可能性があります。また、TLSと免疫細胞浸潤の関係を明らかにしたことで、今後の免疫治療研究の新たな方向性を提供しました。
研究のハイライト
- 革新的な方法：研究では初めて全スライド画像（WSIs）とAIアルゴリズムを使用してTLSを定量化し、TLS評価の客観性と再現性を大幅に向上させました。
- 多施設検証：研究では3つの独立したコホートでTLS密度の予後価値を検証し、結果の普遍性と信頼性を高めました。
- 臨床応用の可能性：TLS密度は簡便で効果的な免疫予後指標として、大腸癌の臨床診断と治療に広く応用される可能性があります。
研究の意義
この研究は、大腸癌の予後評価に新しいバイオマーカーを提供するだけでなく、腫瘍微小環境中の免疫反応メカニズムを理解するための重要な手がかりを提供しました。今後、TLS密度は大腸癌の免疫治療を指導する重要なツールとなり、個別化治療の発展を推進する可能性があります。
その他の価値ある情報
研究チームは、今後の研究で免疫チェックポイント阻害剤（Immune Checkpoint Blockade, ICB）治療におけるTLSの予測価値をさらに探求し、マルチオミクス解析を通じてTLS形成の分子メカニズムを解明することができると指摘しています。