Rapid diagnostics of actionable mutations in acute myeloid leukemia using amplicon nanopore sequencing
本研究は、急性骨髄性白血病におけるFLT3-ITDやTP53変異を含む治療方針決定に重要な変異の迅速な（32時間）かつ高精度な（感度・特異度98.4–100%）検出およびフェージングを実現し、リスク層別化と治療選択を効率化する、臨床実装されたオックスフォード・ナノポア・アンプリコン・シーケンシング・アッセイを提示するものである。
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急性骨髄性白血病（血液や骨髄の癌である）と診断されたとき、時計の針は即座に動き始めます。この疾患は単一の病態ではなく、患者ごとに非常に異なる挙動を示す疾患の集合体です。生存の鍵は、個々の患者における癌を駆動している特定の遺伝的な誤りを理解することにあります。医師は、遺伝子の欠損や重複といった、白血病細胞のDNAの変化を探ります。なぜなら、これらの詳細が、疾患がいかに攻撃的であるか、そしてどの薬が最も効果的であるかを決定するからです。長年、これらの手がかりを見つけるプロセスは遅いものでした。標準的なラボテストでは、多くの場合、複数の異なる装置を稼働させ、サンプルをバッチとしてまとめて処理する必要があるため、数日間の待ち時間が発生します。白血病のような急速に変化する疾患において、遺伝子レポートを待つために3日から5日を費やすことは、命を救う治療決定を遅らせることになります。
スウェーデンのウプサラ大学の研究者たちは、フランスの病院の協力者と共に、このプロセスを加速させる新しい方法を開発しました。彼らは、ロングリード・シーケンシングと呼ばれる技術を用いて、以前よりもはるかに速く白血病細胞の遺伝コードを読み取るテストを作成しました。DNAを小さな断片に分解してパズルのように再構成しようとする代わりに、この手法は、長く連続した遺伝コードの領域を読み取ります。研究チームは、白血病において重要であることが知られている5つの特定の遺伝子（NPM1、FLT3、IDH1、IDH2、TP53）に焦点を当てました。これら5つの遺伝子のみを標的とするテストを設計することで、患者の白血病の完全な遺伝的全体像を2日以内に提供し、医師が適切な治療をより早く開始できるようにすることを目指しました。
チームは、この新しいアプローチが正確で信頼できるものであることを確認するために、3つの段階でテストを行いました。まず、以前のテストによって遺伝子変異がすでに判明している36人の患者のサンプルを振り返りました。彼らはこれらのサンプルを、MinIONシーケンサーと呼ばれる装置を用いた新しいシステムに通しました。この装置はデスクの上に置けるほど小型で、小さな孔（ポア）を通過するDNA鎖を読み取ることができます。研究者たちは、この新しいテストが既知の変異のうち63個を64個中検出したことを見出し、これは98パーセント近い成功率でした。このテストは、古い手法では特定が極めて困難であることで知られるFLT3遺伝子の変異を含む、複雑な遺伝的エラーを正常に特定しました。また、このテストは、2つの異なる変異が同じDNA鎖上にあるのか、それとも反対側の鎖にあるのかを判別できるほどの明瞭さで遺伝コードを読み取ることができ、これは疾患の挙動を理解する上で極めて重要でありながら、標準的なテストでは見落とされることが多い詳細です。
次に、研究者たちは、難治性の白血病症例でしばしば変異が見られるTP53遺伝子に焦るして調査を行いました。彼らは、この遺伝子に複数の変異を持つ18人の患者のサンプルを分析しました。新しいテストは、これらの変異をすべて発見し、DNA鎖上でのそれらの配置を特定することに成功しました。変異を「フェージング（位相決定）」する能力、つまりどの変異が同じDNA断片上で共に移動しているのかを判断する能力は、この技術が最も複雑な遺伝的シナリオにも対応できることを裏付けました。最後に、チームはこのテストを実際の臨床現場で運用しました。新たに白血病と診断された26人の患者のサンプルを取り、標準的な病院のテストと共に新しいシステムにかけました。結果は完璧でした。新しいテストは、標準的なテストが見つけたすべての変異を発見し、偽のエラーを報告することはありませんでした。サンプルがラボに到着してから最終的なレポートが出るまでの全工程は、平均して約32時間でした。
この新しい手法の最も大きな利点の一つは、その柔軟性にあります。従来の遺伝子テストでは、機械を満たすのに十分なサンプルが集まるまでラボが待機しなければならないことが多く、それが遅延の原因となります。この新しいシステムは、他のサンプルを待つことなく、単一の患者のサンプルを即座に処理できます。また、研究者たちは、DNAを保持する小さなカートリッジであるフローセルを、品質を損なうことなく最大5回まで洗浄して再利用できることも発見しました。この再利用により、テストのコストを低く抑えることができ、現在用いられている単一の変異に対する標準的なテストの価格と同程度にしています。このテストは非常に高精度ですが、研究者たちは小さな制限事項についても指摘しています。それは、細胞の1パーセント未満に現れる非常に稀な変異を見逃す可能性があることです。しかし、大多数のケースにおいて、この迅速なテストは明確かつ即時的な回答を提供します。
この研究は、高度な遺伝子解析を研究室から病院の日常業務へと移行させることが可能であることを示しています。実行可能な遺伝情報を2日以内に提供することで、このアプローチは、医師が以前よりもはるかに迅速に、情報に基づいた治療決定を下せるようにします。研究者たちはすでに自らの施設でこの方法を使い始めており、どのように広く普及させるかを検討しています。時間が最も重要な要素となる分野において、このテクノロジーは、白血病の遺伝的景観を明確かつ迅速に捉え、患者が適切な時期に適切なケアを受けられるようにする手段を提供します。
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