高度胃腸膵神経内分泌腫瘍の総合的な遺伝子および転写組特性の研究報告

研究の背景

高度胃腸膵神経内分泌腫瘍（high-grade gastro-entero-pancreatic neuroendocrine neoplasms, HG GEP-NENs）は、神経内分泌分化の特徴を持つ異質性のある悪性腫瘍である。WHO 2019 [1]および2022 [2]基準によると、GEP-NENsは現在、神経内分泌腫瘍（NETs）、神経内分泌癌（NECs）、および混合型非神経内分泌-神経内分泌腫瘍の三種類に分類されている。国際臨床ガイドライン[3, 4]では、GEP-NET G3とGEP-NECsを包括的な概念としてHG GEP-NENsとして認めているが、GEP-NET G3とGEP-NECsの予後および治療の違いを強調している。GEP-NECsの予後は悪く、末期患者の中央値の全生存期間（OS）は1年未満であり、初回治療としてはプラチナベースの化学療法（PBC）が推奨されている[5, 6]。

以前の研究では、Ki-67指数が高度GEP-NENsの亜種を区別する重要なマーカーとされている。北欧のNEC研究[5]および他の研究では、Ki-67を55%のカットオフ値として使用することで、HG GEP-NENs患者をより良く層別化できることが示されている[7, 9, 10]。本研究は、これらの高度GEP-NENsの遺伝子および転写組の特徴とその予後および潜在的治療予測への影響について探ることを目的としている。

研究の出典

本論文はValentina Angerilli、Giovanna Sabella、Michele Simbolo、Vincenzo Lagano、Giovanni Centonze、Marco Gentili、Alessandro Mangogna、Jorgelina Coppa、Giada Munari、Gianluca Businello、Chiara Borga、Francesca Schiavi、Sara Pusceddu、Rita Leporati、Simone Oldani、Matteo Fassan、Massimo Milioneらによって執筆された。著者はそれぞれイタリアのパドヴァ大学医学部、ミラノNational Cancer Institute、ヴェローナ大学および病院、ウーディネ大学、ミラノNational Cancer Instituteなどの機関に所属している。この記事は2024年5月10日にBritish Journal of Cancerに掲載された。

研究のプロセス

病理学およびサンプル分析

本研究には2010年から2020年の間に診断された49例の高度GEP-NENs患者が含まれた。患者のサンプルは組織病理学、免疫組織化学、遺伝子および転写組のシーケンスによって分析された。除外基準には、混合型神経内分泌および非神経内分泌成分、次世代シーケンス（NGS）分析に十分ではないサンプル材料、および非GEP起源の腫瘍が含まれる。

免疫組織化学分析

検出されたマーカーには、一般的な神経内分泌マーカー（chromogranin-Aおよびsynaptophysin）、Ki-67標識指数、RB1、p53、SSTR-2AおよびPD-L1などが含まれる。三者の病理学者による共同評価によって、これらの高度GEP-NENsの免疫組織化学的特徴の詳細データが提供された。

遺伝子および転写組シーケンス

NGS手法を用いてサンプルの詳細なゲノム分析を行った。Trusight Oncology 500 (TSO500)プラットフォームを使用し、各サンプルに対して120 ngのDNAと200 ngのRNAをシーケンスした。RNAシーケンスについては、Smarter Stranded Total RNA-Seq Kit V3 - Pico Input Mammalianライブラリーを調製し、シーケンスを実行した。

データ処理および分析

FASTQCなどのツールを用いてシーケンスリードの品質を検査し、Star、RSeQC、DEseq2およびGSEAなどの複数の生物情報学ソフトウェアおよび手法を使用してデータ分析を行った。解析の重点は遺伝子の差異発現および癌や生物学的特徴の汎癌特性に置かれた。

主な結果

症例特性および分布

49例の患者の内、21例がGEP-NET G3、12例がGEP-NEC <55%、そして16例がGEP-NEC ≥55%であった。これらの腫瘍は主に膵臓（44.9%）、結腸・直腸（24.4%）および胃（14.3%）に発生した。GEP-NET G3の患者は膵臓原発の腫瘍が多かった。

免疫組織化学結果

免疫組織化学分析では、p53の異常発現は55.1%の腫瘍に発生し、RB1の喪失はGEP-NEC ≥55%の50%に発生した。SSTR-2Aの発現はGEP-NET G3で高く、SSTR-2Aの欠乏はGEP-NEC <55%およびGEP-NEC ≥55%で一般的であった。

遺伝子分析

遺伝子分析では、TP53、APC、KRASおよびMEN1などの一般的な変異が明らかになった。GEP-NEC ≥55%とGEP-NEC <55%はTP53およびAPCを含む多くの変異を共有していたが、GEP-NET G3はMEN1およびVHLに集中する多くの変異を有していた。さらに、GEP-NET G3では膵NETs G1/G2と類似したゲノム特性が見られた。

転写組分析

RNAシーケンスおよび差異遺伝子発現分析では、GEP-NET G3とGEP-NECsは遺伝子発現において明らかに異なり、GEP-NEC <55%とGEP-NEC ≥55%では遺伝子発現に有意な差異はなかった。遺伝子セットの富集分析では、GEP-NECsにおいてWNT-β-cateninおよびMYCシグナル経路が多く見られ、GEP-NET G3では膵β細胞特性が関連していることが指摘された。

結論

本研究はGEP-NET G3とGEP-NECsが遺伝子および転写組上で顕著に異なることを示した。しかし、GEP-NEC <55%とGEP-NEC ≥55%は分子レベルでは同じスペクトルに属する可能性があるが、臨床表現および化学療法の反応性においては異なる。さらに、本研究は予後および潜在的治療価値を有する分子発見を提供し、高度GEP-NENs患者の精密医療に新たな視点を提供した。

研究のハイライト

1. 遺伝子の異質性：高度GEP-NENsが顕著な遺伝子の異質性を持ち、異なる亜群が遺伝子発現および変異プロファイルにおいて異なることを明らかにした。
2. 転写組データ：初めて高度GEP-NENsの転写組を詳細に分析し、それぞれの亜群が病理学的メカニズムにおいて差異を示すことを指摘した。
3. 予後指標：RB1の喪失およびTP53変異などの分子指標の予後価値を確立し、これらの特性が特定の免疫微小環境と関連していることを明らかにした。

研究の意義

本研究は、高度GEP-NENsの分子特性に新しい洞察を提供すると共に、臨床においてこの種の腫瘍をより良く分類し治療するための新しい提案と方向性を示した。未来の研究では、これらの発見をさらに検証し、新しい治療戦略を探索することが期待される。