大腸癌の抗EGFR抗体薬感受性に関与するDNAメチル化異常と遺伝子発現の関連性

概要

大腸癌は罹患者数や死亡者数共に近年増加が著しいがんの１つである。進行再発大腸癌の治療の中心であるがん薬物療法のうち、抗上皮成長因子受容体（epidermal growth factor receptor: EGFR）抗体薬はRAS遺伝子野生型症例への投与が推奨されているが、RAS遺伝子野生型においても治療効果が得られる症例は半数未満であるのが現状である。当研究室ではこれまでの研究結果から網羅的なDNAメチル化状態の違いが抗EGFR抗体薬の治療効果予測因子となりうることを明らかにした（Ouchi K, et al .Cancer Sci 2015; 106: 1722-9）。一方、Schutteらは網羅的な遺伝子発現解析により治療効果を予測しうる遺伝子発現プロファイル（cetuximab signature）を報告した（Schutte M et al. Nat Commun 2017; 8: 14262）。DNAメチル化状態が遺伝子発現を調節する重要なメカニズムであることから、cetuximab signatureの発現調節にDNAメチル化状態が重要な役割を果たしている可能性が示唆される。以上から、本研究では3つの腫瘍組織コホート（TUH、TCGA、RBWH）と3つの正常大腸粘膜と腫瘍組織がペアであるコホート（OCHペア、TCGAペア、RBWHペア）の網羅的なDNAメチル化データと遺伝子発現データの統合解析を行い、cetuximab signatureに含まれる遺伝子の発現制御におけるDNAメチル化異常の意義を明らかにするとともに、抗EGFR抗体薬の治療効果予測因子としてのDNAメチル化状態の有用性を検証した。

各コホートの網羅的なDNAメチル化データ及び遺伝子発現データを用いて、cetuximab signatureを構成する遺伝子のプロモーター領域のDNAメチル化レベルと発現レベルが逆相関する遺伝子の抽出を試みた。また、cetuximab signatureまたはDNAメチル化状態に基づく分類の抗EGFR抗体薬の治療効果予測性を比較するため、抗EGFR抗体薬の治療歴があるTUHコホートで患者背景及び抗EGFR抗体薬の無増悪生存期間（progression-free survival: PFS）との関連について解析した。

Cetuximab signatureを構成する231遺伝子のうち、57遺伝子は複数のコホートでプロモーター領域のDNAメチル化レベルと発現レベルに逆相関が認められた。腫瘍組織をcetuximab signatureまたはDNAメチル化状態に基づき分類し、対応する正常大腸粘膜の57遺伝子のプロモーター領域のメチル化レベルをそれぞれ2群間で比較したが有意差を認めなかった。このことから、上記57遺伝子のプロモーター領域におけるDNAメチル化異常は腫瘍の発生から進行再発大腸癌に至るまでの過程で生じることが示唆された。TUHコホートを用いてcetuximab signatureまたはDNAメチル化状態に基づく分類と抗EGFR抗体薬のPFSとの関連について解析した結果、DNAメチル化状態に基づく分類が最も病勢進行のリスクと関連していた。

本研究では、プロモーター領域において腫瘍の発生から進行再発大腸癌に至るまでの過程で生じるDNAメチル化異常が、cetuximab signatureに含まれる特定の遺伝子の発現制御に重要であり、cetuximab signatureの各群における抗EGFR抗体薬の感受性を規定する要因の一つであることが示唆された。また、cetuximab signatureとDNAメチル化状態はともに有意な抗EGFR抗体薬の治療効果予測因子であり、DNAメチル化状態がより強力な予測因子であることが示された。