RNA 分子に存在する化学修飾を利用した脳腫瘍の診断と治療 (EPIGLIO)

びまん性神経膠腫は、中枢神経系の最も一般的な腫瘍の 1 つであり、罹患率と死亡率が高く、治療の可能性は非常に限られています。 びまん性神経膠腫は、診断時の年齢、組織学的および分子的特徴、分類、より高い悪性度に進行する能力および/または脳内に播種する能力、治療に対する反応および患者の転帰に関して大きなばらつきがあることを特徴とします。 びまん性神経膠腫の管理における主要な課題の 1 つは、同じ腫瘍サブグループ内の腫瘍挙動の不均一性に関連しています。 ここ数十年、分子マーカー（例: イソクエン酸デヒドロゲナーゼ (IDH) 変異など) があるため、個人レベルで治療反応と患者の転帰を予測することは依然として困難です。 しかし、個別化された治療法を選択したり、不必要な治療を回避したりするには、正確な腫瘍分類が最も重要です。 現在、神経膠腫を検出するための主な診断方法は、組織病理学的特徴、突然変異検出、または染色体コピー数の変化に基づいています。

しかし、腫瘍の不均一性と少量の生検から得られた腫瘍のサンプリングの偏りにより、特に腫瘍の分類には困難が依然として残っています。 特に、グレード 2 (「低悪性度」) とグレード 3 (「高悪性度」) の神経膠腫は、広範な外科的切除を受けた患者では腫瘍内の腫瘍グレードの不均一性が珍しくないため、容易に区別することができません。 神経膠腫によってもたらされるもう 1 つの課題は、病気の進行を長期的にモニタリングすることですが、現在これは主に繰り返しの脳 MRI スキャンに依存しており、この状況では新しい腫瘍サンプルを入手することが難しいため、腫瘍自体に戻ることはできません。 画像変化が起こる前に、血漿中の腫瘍変化を検出するための新しいツールが役立つと思われる。 しかし、他の種類のがん（例: 循環遊離 DNA および循環腫瘍細胞）は、神経膠腫の感受性の欠如によって妨げられます。

神経膠腫ではいくつかの遺伝的、エピジェネティック、代謝的、免疫学的プロファイルが確立されており、これらの腫瘍の生物学的特徴に関する知識が大幅に広がり、潜在的な治療法を特定するのに役立ちます。 最近、特に RNA の化学修飾 (エピトランスクリプトミクス) が (再) 発見されて以来、RNA の世界ががん治療の有望な分野として浮上しています。 これまでに、さまざまな RNA 分子について 150 種類を超える転写後修飾が報告されています。 この化学マークのランドスケープ複合体は、RNA の転写後の運命、つまり安定性、スプライシング、保存、翻訳を制御する新しい目に見えないコードを具体化しています。 重要なのは、RNA エピジェネティクスが、健康な組織だけでなく、がんなどの他の病状においても、遺伝子発現制御の新たな層として浮上していることです。

化学マーカーは、がんの進化と適応、さらには従来の治療法への反応と関連しています。 これらの観察に基づいて、(1) RNA エピジェネティックな状況は癌の進行とともに進化し、診断、予後、および治療反応の予測目的に利用できる「化学的特徴」を確立します。 (2) いくつかの化学マークは単なる「一時的な」変化ではなく、むしろ腫瘍形成過程の「推進」変化である。 (3) 未修飾ヌクレオシドとは異なり、修飾ヌクレオシドは血液中を循環した後、代謝最終産物として優先的に尿中に排泄されます。 その結果、癌組織内の変化した RNA マーカーが尿や血液から検出され、診断目的に利用される可能性があります。 最近発表された独自のアプローチは、質量分析による RNA マークの多重分析とバイオインフォマティクスおよび機械学習を組み合わせたものです。 既存の患者コホート（グレード 2、3、および 4 の神経膠腫 59 件、非癌性対照サンプル 19 件）から抽出されたトータル RNA サンプルを使用して、驚くべき効率と精度で神経膠腫のグレードを予測できる最初の「化学的特徴」が確立されました。

N6、2'-O-ジメチルアデノシン (m6Am) は、神経膠芽腫 (GBM) で最も上方制御されているマーカーであり、結腸直腸癌の悪性度の推進要因です。 m6Am はメッセンジャー RiboNucleic Acid (mRNA) の 5' 末端に位置し、mRNA の安定性と翻訳効率に影響を与える可能性があります。 この化学タグは、CAPAM (PCIF1/CAPAM) メチルトランスフェラーゼ (ライター) としても知られるリン酸化カルボキシル末端ドメイン相互作用因子 1 (PCIF1) によって沈着され、脂肪質量および肥満関連タンパク質 (FTO) デメチラーゼ (消去) によって除去されます。 FTO は結腸直腸癌幹細胞 (CSC) で下方制御されており、これは m6Am の蓄積と一致しています。 高レベルの m6Am は、トランスクリプトームに大きな変化を与えることなく、生体内での腫瘍の開始や化学療法耐性などの CSC 特性を大幅に強化します。 この攻撃的な表現型は、PCIF1 の阻害によって逆転する可能性があり、エピジェネティックな RNA エフェクターを標的にする可能性が実証されています。 患者由来の神経膠腫細胞株に関する予備データは、神経膠腫でも同様の機構を示唆しており、FTOの下方制御によりGBM幹細胞の浮遊培養における球体形成能が促進される。

(3) 結腸直腸癌コホートからの血漿サンプルの分析後に良好な結果をもたらした、血漿サンプル中の RNA マーカーを検出する方法が確立されました。 同じプロセスを使用して、グレード 2 神経膠腫患者と健康なドナーからの血漿サンプルを分析することで予備データを取得しました。 この実験により、血液中の循環ヌクレオシド 20 種類を検出および定量できる可能性が確認されました。 循環ヌクレオシドの一部について、健康なドナーと神経膠腫患者のサンプルの間で有意な変化が実証されました。 一部は上方制御されていました（例： n6,2'-O-ジメチルアデノシン (m6Am)、1-メチルグアノシン (m1G))、その他は下方制御されました (例: アデノシン (A)、5-メトキシカルボニルメチル-2-チオウリジン (mcm5s2U))。 重要なのは、検出されたすべてのタグ付き RNA が変更されているわけではないことです (例: N1-メチルアデノシン (m1A); 5-メチルシトシン (m5C))。 より大規模なコホートによって確認された場合、これらの変化は、疾患の早期発見のためのエピトランスクリプトミクスに基づく循環サインを構成する可能性があります。 この予備的な経験により、m6Am への関心がさらに高まります。

最後に、健康なドナー被験者と比較した同じ患者の血清でも、他のヌクレオシドによる変化が観察されました。 これは、神経膠腫の診断において血液中の循環マーカーを研究することの重要性を強調しています。