がん進行をとらえる高精度空間オミクス

がんを含む様々な疾患で効果的な治療戦略を立てるため、患者一人ひとりに合わせた「個別化医療」の重要性が高まっています。しかし従来の個別化医療では、大規模データに基づく既知の診断マーカーや治療実績が必要で、新しい症例や未知の病態、希少疾患には対応が困難でした。そのため、個々の患者の組織で生じる異常な細胞やその周辺環境、さらには原因となる分子を直接検出・解析できる手法の開発が求められていました。一方で、これまでの技術では組織内に生じる細胞間シグナル伝達活性化と細胞状態の関係を十分な解像度で捉えることはできませんでした。

この課題に対し、九州大学 生体防御医学研究所の大川先生を中心とする研究チームは新たな抗体「Precise Emission Canceling Antibody（PECAb）※」を開発しました。PECAbを用いることで蛍光免疫染色シグナルを染色後に消光し、同一試料で染色を繰り返す多重染色が実現しました。これにより、細胞の空間的な配置情報を保ったまま、シグナル伝達分子を含む最大206種類ものタンパク質の発現を同一組織内で同時に検出する世界最高レベルの「空間オミクス」解析系を確立しています。
※なお、この抗体名「PECAb」は、染色したシグナルを隠したり現したりできることから、英語の幼児遊び「いないいないばあ（Peek-a-boo）」に由来しています。

得られた膨大なデータを解析することで、組織内の個々の細胞が示す状態変化を疑似時間軸上で再構築し、様々なシグナル伝達経路の活性化ダイナミクスを推定することに世界で初めて成功しました。さらにこの技術を実際のがん患者検体に適用した結果、がん細胞が転移能を獲得する過程にある中間状態を捉え、その状態を引き起こすシグナル伝達分子を個別の患者レベルで検出することにも成功しました 。
これは転移へと向かうがん細胞の道筋を明らかにする画期的成果であり、将来的には患者ごとに最適な治療標的（治療介入ポイント）を見つけ出す手法として応用できる可能性があります。

本セミナーでは、本研究の成果と研究開発状況について大川先生にご講演いただきました。