我が国のがん検診の受診率は欧米諸国の先進国と比較して,非常に低迷している。科学的根拠に基づいた,意味のあるがん検診の優れた検査方法は残念ながらどうしても侵襲を伴ったり,痛みがあるなど,敬遠されがちである。またそれぞれのがん種ごとに,特定の医療機関を複数回らざるを得ないこともあり,多くの受診を敬遠する人がその第一にあげる,時間がない,という理由も受診率を向上できない大きな要因となっている。近年,疾患部位のニードルによる組織採取を行わず,体液を用いることで,低侵襲的にバイオマーカーを測定し,診断するリキッドバイオプシー（liquid biopsy:体液診断）が注目されている。現在,これまでの腫瘍マーカーの概念を覆す新しいマーカーや診断システムが多く開発され,検診の場に導入されようとしている。本書ではこうした体液診断の新潮流とも言える,新規診断マーカーや微量診断装置が切り開くリキッドバイオプシーの現状と,課題,将来展望を各分野の専門家が詳述する。
目次
【第Ⅰ編 総論】
第1章 リキッドバイオプシーの国内外の現状と将来展望
1 はじめに
2 リキッドバイオプシーとは
3 リキッドバイオプシーの臨床応用
3.1 リキッドバイオプシーの臨床的意義
3.2 リキッドバイオプシーの対象
3.3 進化しつつあるリキッドバイオプシー
3.4 ctDNAの大規模臨床研究
3.5 メチル化DNAを標的とした検査法
3.6 コンパニオン診断薬としてのリキッドバイオプシー
3.7 CTCのPD-L1発現解析による予後推定
3.8 検査を行う会社によって結果が変わる?
4 検査の質保証
4.1 検査の品質と施設認定
4.2 NGSを用いたctDNA解析における精度管理物質の具体例
5 おわりに
第2章 血中循環腫瘍細胞の発生機構と臨床的意義
1 はじめに
2 血中循環腫瘍細胞(CTC)の発生機構
3 血中循環腫瘍細胞の臨床的意義
4 今後のCTC研究における展望
第3章 血中腫瘍DNA～研究開発の現状
1 血中腫瘍DNAの生化学的性質
2 血中腫瘍DNAの臨床上の用途
2.1 コンパニオン診断への応用
2.2 動態の臨床応用
2.3 早期発見への応用
3 血中腫瘍DNA検出技術
3.1 リアルタイムPCRとデジタルPCR
3.2 検出技術の現状
4 研究設計
4.1 血中腫瘍DNAの生物学あるいは病理学研究
4.2 診断法開発
5 まとめ
第4章 腫瘍由来エクソソームおよびマイクロRNA 診断の臨床的意義
1 はじめに
2 がん検診の問題点
3 エクソソームとは
4 体液マイクロRNAが診断ツールとなりうる
5 エクソソームによる体液診断の可能性
6 今後の課題と将来展望
第5章 リキッドバイオプシーの臨床現場への応用
1 はじめに
2 リキッドバイオプシーが臨床応用できる現場
3 高感度なバイオマーカー開発の必要性
4 血液を用いたマイクロRNA検査の臨床応用
5 最後に
第6章 微量診断装置の開発・薬事承認を加速する行政的施策
1 はじめに
2 行政的施策の動向と微量診断装置の普及の意義
2.1 次世代医療機器・再生医療等製品評価指標作成事業
2.2 微量診断装置審査WGの設立
2.3 微量診断装置を用いた新規診断法開発,普及の臨床的意義
3 評価指標の概要
3.1 対象製品
3.2 評価にあたって留意すべき事項
4 データの標準化に関する基本的考え方
5 微量診断装置普及による波及効果
5.1 バイオマーカの現状
5.2 在宅および救急・災害医療への導入
6 おわりに
第7章 リキッドバイオプシーによるコンパニオン診断・ゲノム診断の現状と課題
1 はじめに
2 コンパニオン診断としてのリキッドバイオプシー検査
2.1 リアルタイムPCR法
2.2 droplet digital PCR法とBEAMing法
2.3 超並列シークエンス法(massively parallel sequencing)
3 ゲノム診断としてのリキッドバイオプシー検査
4 リキッドバイオプシー検査に用いる血漿検体のプレアナリシス段階の課題
5 リキッドバイオプシー検査の保険適用
6 おわりに
【第Ⅱ編 血中循環腫瘍細胞(CTC)】
第1章 マイクロキャビティアレイ方式によるCTCの回収と遺伝子解析への応用
1 はじめに
2 CTCの回収原理
3 MCAを用いた細胞解析技術
3.1 MCAを用いたCTC回収
3.2 小径CTC検出への応用
3.3 臨床試験による性能評価
3.4 MCA方式に基づくCTC自動回収システムの開発
4 CTCの単一細胞の遺伝子解析
4.1 光硬化性ゲルを用いた単一細胞分離技術
(Gel-based cell manipulation(GCM)法)の開発
5 終わりに
第2章 誘電泳動を用いた細胞濃縮デバイスを組み込んだCTC高純度濃縮システム
1 はじめに
2 構成技術の開発
2.1 フィルター分離技術を用いたCTC 分離と染色工程
2.2 免疫磁気分離技術を用いた白血球除去によるCTCの純化工程
2.3 誘電泳動とマイクロ流体デバイス技術を用いたCTC濃縮・観察工程
3 システム性能
4 今後の展開
第3章 CTCをマーカー依存/非依存で分離する樹脂マイクロ流体チップ
1 はじめに
2 CTCの分離方式とマイクロ流体チップ
2.1 サイズによる方式
2.2 細胞マーカーによる方式
3 CTC分離マイクロ流体チップの素材と製法
4 ポリマーCTCチップ(マーカー依存方式)
4.1 ポリマーCTCチップの概要
4.2 捕捉性能
4.3 EpCAM以外のマーカーをターゲットとした捕捉
4.4 捕捉細胞の染色・回収
4.5 臨床検討
5 樹脂DLDチップ(マーカー非依存方式)
6 複合方式によるCTC分離チップ
7 おわりに
第4章 磁気分離とサイズ選択によるCTC回収とオンフィーダー培養
1 はじめに
2 磁気捕捉とサイズ選択によるCTC回収
2.1 磁気カラム
2.2 MCLによる細胞の磁気ラベル
2.3 磁気カラム併用によるフィルターを用いたCTC回収の迅速化
2.4 がん転移モデルマウス全血液からのCTC回収
3 CTCのオンフィーダー培養と解析
3.1 線維芽細胞上でのCTC培養
3.2 CTCの単離培養
3.3 CTC由来細胞株の解析
4 おわりに
第5章 マイクロファイバー技術を用いたCTC迅速高感度検出デバイス
1 はじめに
2 マイクロファイバー不織布への細胞捕捉
2.1 マイクロファイバーの作製
2.2 不織布への抗体固定とがん細胞の捕捉
2.3 全血からのがん細胞捕捉
3 まとめ
第6章 CTC回収用フィルターキットScreenCell®
1 緒言
2 ScreenCellの原理
3 CTCの分離手順
4 Cytology
5 Molecular Biology
6 Cell Culture
7 LCD device for Single cell analysis
8 結言
第7章 誘電泳動を応用したCTC検出・解析システム
1 はじめに
2 誘電泳動を応用したCTC検出・解析システムの概要
2.1 血液前処理工程
2.2 細胞整列工程
2.3 標識・検出工程
2.4 細胞単離工程
2.5 CTC検出システム
3 モデル検体を用いたがん細胞検出と遺伝子解析
4 おわりに
第8章 検体間クロスコンタミネーションフリーを実現する使い捨て交換マイクロ流路チップ型セルソーターOn-chip Sort によるCTC解析
1 はじめに
2 On-chip Sortとは
3 On-chip CTCプロトコル
4 On-chip CTCの基礎データ
5 On-chip CTCによる発現強度解析
6 おわりに
第9章 フローサイトメーターによるリキッドバイオプシーの展開
1 はじめに
2 CTCの検出方法
3 セルソーターを用いた希少細胞のカウントと培養
4 フローサイトメトリーによるCTC検出と分離の優位性
5 さいごに
第10章 CTCの連続モニタリングを目指したラベルフリー3次元像フローサイトメーター
1 はじめに
2 既存のCTC検出手法と連続モニタリング
3 ラベルフリー3次元像フローサイトメーター
3.1 トモグラフィック位相顕微法
3.2 フローサイトメトリー
3.3 ラベルフリー3次元像フローサイトメーターの撮影原理
3.4 方法および結果
4 将来展望
第11章 1細胞オミックス計測技術
1 はじめに
2 1 細胞RNAシーケンス法
2.1 ポリA tailing法:Quartz-Seq
2.2 Template Switching法:Smart-Seq
2.3 In vitro transcription法:CEL-Seq
3 1 細胞RNA-Seqの実験デザイン
4 1 細胞RNA-Seqのデータ解析
5 おわりに
【第Ⅲ編 血中循環腫瘍DNA(ctDNA)】
第1章 塩基配列決定法NOIR-SeqS
1 はじめに
2 次世代シーケンサーを使ったdeep sequencing 法によるctDNA解析の経験
3 分子バーコード技術
4 非重複統合リードシーケンスシステム(Non-Overlapping Integrated Reads Sequencing System:NOIR-SeqS)
5 癌患者におけるctDNA解析
6 分子バーコード技術を用いた他グループの方法
7 おわりに
第2章 EGFR-NGSチェック～次世代シーケンシングによる非侵襲性肺癌遺伝子検法
1 はじめに
2 EGFR変異陽性肺癌とEGFR-TKI
3 次世代シーケンシングによるEGFR変異定量検出システム
4 性能評価
5 他の研究との比較
6 血中腫瘍DNA動態
7 おわりに
第3章 BEAMing法を中心としたDigital PCR 法によるctDNA検出
1 はじめに
2 BEAMing法の概要
3 BEAMing法によるctDNA検査の臨床応用
4 BEAMing法によるctDNA検査の臨床的意義
4.1 治療効果予測
4.2 治療効果/再発モニタリング
4.3 薬剤耐性モニタリング
5 ctDNA検査の臨床応用に向けた今後の展望
第4章 血漿検体を用いたcobas EGFR Mutation Test v2 の技術的特徴と期待
1 はじめに
2 EGFR変異検査(血漿)の使用目的
3 EGFR変異検査(血漿)の技術的特性
4 血漿検査の結果とその解釈
5 終わりに
第5章 セルフリーDNA(cfDNA)に対する遺伝子解析のための精度管理物質
「HDx Synthetic plasma cfDNA標準サンプルセット」
1 はじめに
2 体細胞遺伝子変異解析における精度管理物質の必要性
3 Horizon Diagnostics分子診断用標準サンプル
3.1 標準サンプルの作製法
3.2 標準サンプルの特長
3.3 標準サンプルのバリデーション
4 HDx Synthetic plasma cfDNA標準サンプルセット
4.1 測定法
4.2 考察
5 おわりに
第6章 血中DNAメチル化解析とがん診断
1 はじめに
2 がん細胞のDNAメチル化異常
3 血中のDNAメチル化を利用した診断
4 そのほかのcfDNAを利用したがん診断
5 CTCのメチル化解析
6 エクソソームのDNAメチル化解析
7 cfDNAのメチル化解析法
8 まとめ
【第Ⅳ編 エクソソーム/マイクロRNA(miRNA)】
第1章 加速するエクソソームリキッドバイオプシーの実用化
1 はじめに
2 エクソソームリキッドバイオプシーの利点と課題
3 標的とする内包分子の選択
3.1 核酸
3.2 タンパク質
3.3 脂質
4 おわりに
第2章 ナノバイオデバイスによる体液中エクソソーム解析
1 はじめに
2 これまでの解析方法
3 ナノバイオデバイスによるエクソソーム膜タンパク質解析
4 まとめ
第3章 がんの簡易検査を目指した体液中循環核酸の電気化学的解析技術
1 はじめに
2 従来の核酸検出法
3 トランジスタ型核酸定量技術
4 電気的/電気化学的核酸定量センサ
4.1 固相RCAを用いた電荷検出型センサによるmiRNAの定量
4.2 PG-RCAを用いたEt+応答マイクロセンサによるDNA増幅の電気化学的リアルタイム検出
5 おわりに
第4章 RNA抽出試薬と高感度DNAチップによる血液中マイクロRNA検出技術
1 はじめに
2 マイクロRNA
2.1 マイクロRNAのバイオマーカーとしての特徴
2.2 血清・血漿中のマイクロRNA
3 血液中マイクロRNAの検出方法とDNAチップ
3.1 RNA抽出試薬について
3.2 DNAチップの特徴と高感度化
4 血液中マイクロRNAマーカーの実用化展望
5 おわりに
第5章 マイクロ流体チップによるマイクロRNA の検出
1 緒言
2 自律駆動マイクロ流体チップによるmiRNAの検出
2.1 原理と検出限界
2.2 検出の特異性評価
3 結言
第6章 早期癌発見をめざすマイクロRNA分析用ポータブルデバイスの開発
1 緒言
2 3Dマイクロプリンターで作製する化学ICチップ
2.1 マイクロ光造形法による3Dマイクロデバイス
2.2 化学ICチップ構想
2.3 化学ICチップファミリの開発例
2.4 光硬化樹脂の細胞培養レベルでの無毒化手法の開発
3 miRNA分析用化学ICチップの開発
3.1 ポータブルデバイス化の必要性
3.2 化学ICチップのメリット
4 RT-PCR用化学ICチップ群の開発
4.1 定量的逆転写ポリメラーゼ連鎖反応(qRT-PCR)の利用
4.2 複数サンプル同時解析の実現
5 試作デバイスによるRT-PCRの実証
6 まとめと展望
第7章 ナノポア計測によるマイクロRNA検出技術の現状
1 はじめに
2 ナノポア計測技術
3 ナノポア計測によるmiRNA検出技術
4 DNAコンピューティング技術を用いたmiRNAナノポア計測
5 おわりに
【第Ⅴ編 メタボローム】
第1章 メタボローム解析を活用したがん検出技術の開発
1 唾液検査の意義
2 口腔内疾患を対象とした既存の唾液検査
3 メタボローム解析の唾液検査への活用
4 口腔がん組織検体内での代謝異常と唾液内の代謝物プロファイルの相関関係
5 最後に
第2章 アミノインデックスⓇ-血中アミノ酸プロファイルによるがん検出
1 なぜ血漿遊離アミノ酸は臨床検査対象として優れているのか
1.1 血漿アミノ酸プロファイルは恒常性が高い
1.2 アミノ酸は高い精度で測定できる代謝物
1.3 アミノ酸は代謝マップの「ハブ」
2 「 アミノインデックス技術」を用いたがんリスク・スクリーニング法(AICS)
2.1 「アミノインデックス技術」とは
2.2 がん患者でのアミノ酸プロファイル変化とAICSの開発
2.3 AICS検査結果の表示方法とランク別リスク
2.4 AICSの各種がんに対する感度と特徴
2.5 AICSのがん検診での実績
3 おわりに
