昨日のscSLIDE論文もそうだが、目的のために新しい方法を自分で開発している論文はいつも感激する。今日紹介するケンブリッジ大学からの論文も、AML発症以前に起こった遺伝子変異を末梢血から調べるために、実に注意深く設計した遺伝子変異探索法を開発し、AML発症に至る変異の蓄積を見事に示して見せた研究で、11月11日 Nature にオンライン掲載された。タイトルは「Evolutionary dynamics in the years preceding acute myeloid leukaemia（AMLに先行する何年にもわたる進化動態）」だ。

この研究のポイント1は、卵巣ガン早期診断コホート研究で11年に渡って追跡された患者さん5万人の中でAMLを発症した47人を対象にして、発症以前の11年の末梢血に見られるAML発症前の遺伝子変異を調べたことだ。コホート研究でないと10年以上サンプルが保存されることはない。血液学者のだれもがこの様な実験を考えたと思うが、このようなチャンスを探しだしたことが素晴らしい。

もう一つのポイントは変異の同定で、クローン造血などで使われるシークエンス深度を上げて希な変異を探すのでは不十分と考え、TETRISと名付けた方法を開発し使っている点だ。この方法が研究のハイライトで、AMLで変異が起こることが知られている遺伝子変異、転座、そしてモザイク変異に絞って、遺伝子を増幅して配列を調べ、0.1%の変異頻度を測定できるようにしている。おそらく通常の deep sequencing では不可能なレベルだ。さらに、元の配列由来の増幅配列を集めてコンセンサスを調べることで正確度をチェックしたり、2本鎖の両方を調べて信頼性を上げるなど、徹底的に方法の信頼性を高めている。しかも複雑な変異が起こるFlt3やモザイク変異などは別の方法で、その頻度を調べるという念の入れようだ。新しい技術を使っているわけではないが、AMLに絞って、頻度の低い変異を調べるための方法を、実に注意深く設計している。

この方法で調べると、予想通り多くの症例で実に早い段階から様々な変異が検出されることが明らかになった。一方、AMLを発症していないグループでは、年齢とともにクローン性造血が、DNMTやTET遺伝子などで検出されるが、これ以外のAMLで見られる変異はほとんど検出できない。

AML発症までに多くの変異を持つクローンが増えたり減ったりしているのが観察できるが、驚くのは8割以上の変異細胞が10年前から一つのクローンで占められるというケースが存在することで、検出される変異遺伝子も多様だ。もちろん全血液に占める割合は最初少ないが、他の変異クローンを押しのけたまま、増殖しそのままAMLに転換する。多くの場合は複数変異クローンが競争して盛衰を繰り返すというパターンが多いが、徐々に特定のクローンがドミナントになってくる。ただ、その動態は極めて多様だ。おそらく、骨髄でのニッチを巡る競争が普段に行われ、最終的に多くのニッチを占めるまでこの動態が続く。その中でAMLが発症すると、当然ドミナントになる。

おもしろいのは、このレベルの感度で変異を調べても全く変異が認められずに、突然AMLを発症するケースもあることで、これ以外にも発症2年前に一つのクローンが急速に現れるケースも認められる。

ただ、この研究では最も多く見られる複数のクローンが競合する動態をシミュレーションして発ガンに至る過程を探っている。この結果、ほとんどのパターンを簡単なシナリオで説明できることを示している。即ち、AMLが発症するまで今回対象として選んだ遺伝子に4つの変異が起こる必要があること、変異が加わる度にフィットネスが上昇し他のクローンとの競争を制してドミナントクローンが生まれ、そこから最後の変異でAMLに変化すること、そして変異自体はランダムに起こるという単純な条件だ。基本的には4つのドライバー変異がAMLに必要という結論が、この研究で最も重要だと思う。

と言うのも、TETRISを用いることで何年も前からAMLのリスクを算定できるということがわかるからだ。しかも、全てAMLのドライバー遺伝子なので、どの変異がいくつ重なって、どのぐらいフィットネスが高いかなどを調べることができる。とすると、AML発症前から身体に優しい介入が可能になるかもしれない。ただ全ての人でこのテストを行うのは現実的ではない。もしAMLリスクが他の方法でわかるなら、考慮してもいいように思う。

最後に、このモデルに全く会わない、急にAMLが発症するケースも少ないけれども存在することで、どのような変異がこのような発症機構の背景にあるのかはおもしろい。このように、疾患を絞って方法を磨くという研究も読んでいて感動する。