el text.life_science6.tanishima191030

COPYRIGHT 2019, MITSUBISHI SPACE SOFTWARE CO., LTD. ALL RIGHTS RESERVED1
関西事業部バイオメディカルインフォマティクス開発部
部長谷嶋成樹
バイオメディカルインフォマティクス概論
2019年10月30日
神戸大学計算科学教育センター
計算生命科学の基礎Ⅳ

ゲノムブラウザ
フリーソフトウェア
ダウンロード
“GenomeJack”で検索

（Pathologists edited, Mitsubishi Space Software supervised clinical sequence system for personalized medicine）

三菱スペース・ソフトウエアご紹介

PleSSision検査沿革
1962年会社設立
1992年バイオ分野進出（農水省DNAバンク）
1999年バイオ事業関西地区に拡張 Paracel社製品取り扱い
2000年タカラバイオドラゴンジェノミクス
2003年 MEDLINEシステム MedRodeo
配列DB BioINTEGRA
創薬DB BioElephant
2010年 NGSゲノムブラウザ開発
GenomeJack Free/製品版
2014年世界初iPS細胞を用いた細胞治療の臨床研究において当社も貢献
（Mandai M, Watanabe A, Kurimoto Y, et al. N Engl J Med 2017;376:1038-46.）
2016年初の国内完結型がんクリニカルシーケンス
北大病院クラーク検査開始（西原広史特任教授）
2017年 6月 PleSSision 検査開始（外注型）於北海道がんセンター
11月慶應義塾大学検査開始（西原広史教授）
2018年全症例がんゲノムスクリーニングPleSSision-Rapidプロジェクト開始
2019年 PleSSision Exome(全遺伝子解析)サービス開始
10月 1万人がんエキソーム研究開始
慶大病院、がんゲノム医療で最適な薬選択 160遺伝子を解析
2017/11/4付日本経済新聞夕刊
慶應病院にてがんゲノム外来が開設され、PleSSision検査が
始まったことが報道された。

support your discovery
MSS Bioinformatics
がんゲノム変異とは？

大腸癌の発症メカニズムの例：４０～５０年以上の体細胞ゲノム変異の蓄積
粘膜
粘膜下組織
筋層
正常な大腸粘膜見た目は正常
良性腫瘍
（ポリープ）悪性腫瘍
“first hit”
がん抑制遺伝子の
機能を損なう変異
が生じる
“second hit”
エピゲノム変化
により残った
正常アリル
が不活性化される
がん遺伝子を
活性化させる
変異が生じる
さらに
がん抑制遺伝子が
欠失する
さらに遺伝子変異が蓄積
染色体の構造異常が増加する
P53
LOH at SMAD2/4
APC
Telomerase
Many genes
APC
Β-catenin
K-RASドライバー
遺伝子変異
最初の体細胞系列
遺伝子変異
（まれに遺伝的に継承される）体細胞系列変異の増加
多段階発がん説に基づくドライバー遺伝子変異

体細胞ゲノム配列の解読
…GATGCGATCCGATCGATTGCGCT…
|||||||||||||||||||||
TGCGATCCGATCCATTGCGCT
ATCCGATCGATTGCGCT
TCCGATCGATTGCGCT
GATCCATTGCGCT
リファレンスゲノム配列
500μm
体細胞ゲノムDNA配列
手術検体
病理検体
他の細胞由来のDNA配列
正常型G→Cに変異している
部分が、がん細胞由来
がん細胞

がんゲノムに何が起こってるのか？
• ゲノム不安定性
– 染色体構造変異→コピー数変異
– エピゲノム変化
– 染色体構造の劇的な変化 Chromathripsis, Kataegis
• ゲノム修復機構の喪失
– ミスマッチ修復機構の喪失
• MSI(Microsatellite Instability)
• Hypermutated, Ultramutated
• HRD(Homologous Recombination Deficiency)
• 増殖機構の亢進
– Oncogeneの活性化
• 細胞死機能、増殖制御機構の喪失
– Tumor Suppressor Geneの不活性化

正常細胞の染色体検査（Karyotype）

HELA細胞（元は子宮頸がん）のKaryotype

全ゲノム解析で見たがん細胞のコピー数変異
平均深さ x57 がん細胞の含有率47%
縦軸；CNV region, 検出されたCNV領域, LRR；Log R Ratio, VAF;Variant Allele Frequency
縦軸；染色体１～２２/X/Y, ゲノムポジション

ChRCCにて観測された Kataegis
Cabel F. D, et. al, Cancer Cell, 2014
染色体 Translocationを伴う部位にC>T/G>A変異のクラスターが見られる
平均Mutation Rateを示す帯
Rain Fall Plot：横軸はゲノムポジション、縦軸はSomatic Mutationの間隔

Chromothripsis （検体②）
実験医学 Vol.32 No.12（増刊）2014

バイオインフォマティシャンの理解
• 生体の恒常性
増殖
複製
エラー
発生
再生・修復維持
免疫システム
ｾﾝｻｰ
・ゲノム
・タンパク質
・パスウェイの動き
修復
免疫抑制
アポトーシス

何故がんになるのか？（バイオインフォマティシャンの理解）
• 設計図（ゲノム）の後天的な変異により、暴走または機能不全
増殖
複製
エラー
発生
再生・修復維持
免疫システム
ｾﾝｻｰ
修復
免疫抑制
アポトーシス
暴走
暴走
暴走
不全
不全
Gain Of
Function ?
Loss Of
Function ?
PD-L1
過剰発現?
Neo-antigen
（Mutation
Burden）

KRAS遺伝子のGain Of Functionの例
【細胞増殖】
活性⇔不活性
スイッチ機構
G12,G13,Q61変異は、ス
イッチ機構の破壊による
活性化型への固定
その他GTPバインディングサイト
の変異には結合したGDPの解離
速度を速めてGTP結合状態の存
在割合を高める効果をもつ
Ras-GDP
不活性型
Ras-GTP
活性化型
GAP
P13K
MEK
PDK
Akt
ERK
Raf
Nucleus（核）
核内因子
Neurofibromin
Shc SOS
Grb2SHP-2
GEF
Pi
GTP
GTP
GDP
GDP
186aa
Caax boxSwitch 2: GEF interactionSwitch 1: Effector/GAP
GTP binding
effector domain(26-45)
KRAS
1
G12 G13 Q61L19 A59 K117 R164 R173(K-Ras NSP)A146
同一シークエンス類似（85％）多様
hypervariable
region

がん抑制遺伝子 Single hit or Two Hits ?
注意；DNA-Seq法においてはメチル化は検出できないため、すべての２コピー失活を
検出することは困難である。
※；遺伝性腫瘍のほとんどの遺伝子はTSG

MSS Bioinformatics
がんゲノム解析の
バイオインフォマティクス
データ解析
アノテーション
キュレーション
治療検索

がんゲノム解析検査（プレシジョン検査）の原理
がんゲノム
（がん組織細胞）
正常ゲノム
DNA配列
がんゲノム
DNA配列
比較・統計処理
データベースによる
ランキング
Germline変異
Somatic変異
病的変異の特定
機能変化の予測
ドライバー遺伝子変異の候補
がん細胞組織の形成と解析結果が
一致しているか？
日本人特有の変異ではないか？
変異によって機能に影響が
どの程度あったか？
既存の研究でドライバー
遺伝子と判定されているか？
正常ゲノム
（末梢血）
後天的に発生する変異で、
がんの組成に大きく関わる
先天的な含まれる変異で
家族性がんの原因となる
【診断】
・Actionable 変異選別
・Druggable 変異選別
【治療】
・推奨治療（分子標的薬）、治験

がんゲノム検査：PleSSision検査のワークフロー
ｵｰﾀﾞｰ管理 web
（解析ｵｰﾀﾞｰﾄﾗｯｷﾝｸﾞ）
Case Knowledge web
（変異ﾃﾞｰﾀﾍﾞｰｽ）
共有フォルダ
（レポート一式）
シーケンス
センター
閉鎖系
VPN網
社内統合DB 変異
ﾀﾞﾒｰｼﾞ予測
Black list
CNV補正
候補薬剤
（3学会ｶﾞｲﾀﾞﾝｽ）
解析パイプライン（自動処理）
Gene/Variants
/Disease/Drug
/Clinical Trials
SNPeff
dbNSFP
（14種類の予測）
解析レポート
【社内ｼｽﾃﾑ・社内知識ﾃﾞｰﾀﾍﾞｰｽ（ｸﾛｰｽﾞﾄﾞﾈｯﾄﾜｰｸ）】
OG/TSG DB
ｷｭﾚｰｼｮﾝｼｰﾄ
ｶﾝﾌｧﾚﾝｽｼｰﾄ
【社内ｷｭﾚｰｼｮﾝ】
・品質、ｺﾝﾀﾐﾁｪｯｸ
・Tumor Content評価
・ﾄﾞﾗｲﾊﾞｰ変異選別
PleSSision Score付加
検査センター
(衛生検査所)
DNA
Internet VPN
（ﾜﾝﾀｲﾑﾊﾟｽﾜｰﾄﾞでｱｸｾｽ）
外来・採血・がん組織病理診断
FFPE・末梢血
臨床経緯ﾊﾞｰﾁｬﾙｽﾗｲﾄﾞ登録 PleSSisionﾈｯﾄﾜｰｸ
参加医師は閲覧可能
【がんｹﾞﾉﾑｴｷｽﾊﾟｰﾄﾊﾟﾈﾙ】
・Webｶﾝﾌｧﾚﾝｽで推奨治療決定
・関連分野のｴｷｽﾊﾟｰﾄにより構成
過去症例参照
起動

がんゲノムパネル検査のデータ解析パイプライン
リードQC
マッピング
エラー除去
変異コール
Normal/Tumor比較検定
ドライバ変異検索
グラフ・レポート生成
レポート品質チェック
データ送信
データ受信
ゲノム解析パイプライン
GenomeJack Analysis
がん遺伝子解析レポート

…GATGCGATCCGATCGATTGCGCT…
|||||||||||||||||||||
TGCGATCCGATCCATTGCGCT
ATCCGATCGATTGCGCT
TCCGATCGATTGCGCT
GATCCATTGCGCT
リファレンスゲノム配列
G→C変異
解析対象の組織から得られたDNA配列
図１マッピング／アライメント
マッピング／アライメント

ゲノム点変異(SNV)
• リファレンスゲノムへのリードマッピングにより得る
リファレンス
ゲノム配列
がん
ゲノム配列
‘A’が’G’に変化している
・遺伝子機能の亢進
・遺伝子の失活
Loss Of Function変異
ストップ変異（ナンセンス変異）
フレームシフト

Somatic Mutatioの検出
• （例）フィッシャーの正確性検定によりP値を算出
リファレンス
ゲノム配列
オリジナル
ゲノム配列
iPS細胞
ゲノム配列
‘A’が’G’に変化している
A：14
G：11
A：4
G：15
フィッシャー検定
（クロス集計表） p=0.03
有意水準 p<0.05と
すると、有意差有

解析パイプライン、ツールの例

A
B
C
A
B
C
A
C
A
B
C
B
A
B
C
A
B
C
Whole Genome SequenceによるCNV解析
deletion Duplication
One copy of “B” Three copies of “B”
リードマッピングの局所的な増減を検知して”B”のコピー数を検出する

CNV Mosaic Loss , Mosaic Gain
Can A. et al. Nat Rev Gen 12, 363-376 (May 2011)
0%
100%
gain
gain
マイクロアレイの場合

ゲノムポジション
1kbp
Germline
Somatic
リードマッピング結果
ゲノムサイズ毎のビン(bin)に
入れて、リード数をカウントアップ
・・・
・・・
ゲノムポジション
deletion
duplication
neutral
各bin毎の
Log2(germline/somatic)
リード比を1ドットにして
プロットする。
CNV検出方法

CNVコールアルゴリズム（１）
Log2( somatic/germline) のプロット
変化量検出（window size 10ポイント）
CNVエッジ検出（z-score >= 4.0のエッジ抽出）
エッジ間（リージョン）のゲインを求める
Log2値の差分によりゲイン変化点（エッジ）を求める簡易法
求めたいライン

先鋭化
①
②
③
Binary Segmentation アルゴリズム
Log2比が「上がって下がる」または「下がって上がる」
2点を探してCNVリージョンを求める
①→②、②→③のゲイン変化が有意に変動してい
るものを抽出する。
【抽出方法】
・総当たりで上位５％を抽出する
・大津のアルゴリズム等で閾値を求めて分割する
（画像の二値化でよく用いられるアルゴリズム）

Origin : Normal
CNV : Somatic Cells
サンプル Karyotype : 47,XY,+12[20]
Whole Genome Sequencing による
12番トリソミーのCNV検出例（全染色体表示）
Log2R
Allele Freq
CAN region
大津のアルゴリズムによって検出

FFPE対応コピー数補正アルゴリズム
サンプルプール
数十～100サンプル以上のdepth分布
ばらつきが多いプローブを除去
FFPEノイズ成分を抽出
がん細胞計測値
（未補正）
補正
補正後予測値
遺伝子毎のCN値
DNA断片化が激しく従来は
CNV計測が難しかったFFPE
サンプルの解析が可能に
なった

NGSパネル解析におけるFFPEサンプルのCNA解析例
LOH LOH LOH LOH LOH
コピー数
SNPの
アリル
頻度

HRD(Homologous Recombination Deficiency)

HRDの発症を疑われる例 gBRCA2 TruncateMutation+gATM VUS
PleSSision HRDスコア=10.15

Tumor content 推定
Tumor Content
0% 100%0% 100%
Allele Frequency
Depth
予測値79%
病理医の判定：８０％
・Germline変異のインバランス
・Somatic変異のVAF

ブラックリスト：検出アリル頻度が一定である
横軸：がん細胞含有率、縦軸：アリル頻度
正常エラー検出例
アリル頻度≒がん細胞含有率÷2 アリル頻度はがん細胞含有率によらず一定
がん細胞含有率によらず一定のアリル頻度を示す変異をカタログ化して、フィルターとして活用する。
（当該ポジションの場合、二項検定にてエラー判定する）
BRAF V600E BRCA2 K2188R

正常正常
× ×
× ×
×
×
××××

MSS Bioinformatics
PleSSision検査による
ドライバー遺伝子変異の解釈
（Pathologists edited, Mitsubishi Space Software supervised clinical sequence system for
personalized medicine）
データ解析
治療検索

PleSSision検査のスペック
• Amplicon-Seq法によるパネルシーケンス＋独自の解析パイプライン
大分類小分類仕様
基本仕様
遺伝子数 160遺伝子
ターゲットサイズ 744,835 bp
Somatic Call方法 Normal/Tumorペア解析
CNV解析 160中147遺伝子
融合遺伝子なし
TMB関連
MMR遺伝子変異 5遺伝子
TMB計測 Mb当たりの変異数
MSI計測対応
HRD関連
HRD遺伝子変異 8遺伝子
CNB計測（ﾌﾟﾛｰﾌﾞ遺伝子数）対応（133）
ドライバー遺伝子
COSMIC Census(tier1) 152遺伝子
COSMIC Census(tier2) 2遺伝子
遺伝性腫瘍
ACMG IF gene 21遺伝子
ACMG IF gene(腫瘍関連) 21遺伝子
その他がん細胞含有率予測可能

エキスパートパネルに至るワークフロー
DNA抽出
マクロダイセクション
QC（収量/QC-score/Amplifiable）
断片化/パネル
ライブラリ作製
シーケンシング(MiSeq)
データ解析／レポート生成
エキスパートパネル
病理画像作成／登録サンプルシート作成
（臨床情報入力）
サンプルシート作成
（病理情報入力）
サンプルシート作成
（残された標準治療）
免疫染色
再判定
NG
NG
再解析
検体配送
【運送屋】【衛生検査所】
【シーケンスセンター】
【MSS／インフォマティクス】
【病理外注会社】
【依頼元病院】
【中核拠点病院】

アウトプットレポートの構成図①＋②＋③
①解析報告書
検査に関するすべての情報が記載さ
れている
ただし、検体不良に起因するエラーは
そのままレポートされている
スコア（知識データベース参照）
ドライバー候補、修正されたTMB
含有率で補正されたCN値、etc
候補薬剤リスト
国内治験リスト
②キュレーションシート ③カンファレンスシートの雛形
スコア（PLS:PleSSision Score)に基づきド
ライバー候補とVUSのみ記載される。
Benignおよび検体不良に起因するエラー
は除去される
臨床経過を追加して、カンファレンスに必
要な情報をまとめたシート。
ゲノムに関しては、ドライバー候補のみ記
載（ActionableとDruggable）
この部分に関しては
エキパネ時に医師が記入
キュレーションシートの
内容をここに凝縮

プラチナ製剤
PleSSision検査で知り得る事項
ADC
Antibody Drug Conjugation
免疫
ICB, 免疫療法
増殖シグナル
（分子標的薬）
合成致死
PARP inh.
細胞周期
CDK4/6 inh.
殺細胞性
抗がん剤
TKI
ミスマッチ修復
PD-1,CTLA-4
×
×
×
×
×
×
Neoantigenの生成
Her2, EGFR…
AKT,PIK3CA,TP53…
BRCA1/2,PALB2…
MLH1,MSH2,MSH6…
【ドライバー変異の同定】
Oncogene活性化
Suppressor geneダブルヒット
Fusion gene
受容体遺伝子
の増幅
CDK4遺伝子の
増幅
HRD遺伝子の
ダブルヒット
受容体遺伝子
の存在確認
MMR遺伝子の
ダブルヒット
Hypermutated
PD-L1過剰発現
HRDの発生

検出された変異がドライバー候補かどうか？
• CIViC
– https://civic.genome.wustl.edu/
– DL可能、CCライセンス
• OncoKB
– http://oncokb.org/
– DL可能、CCライセンス（非営利）
• JAX-CKB
– https://ckb.jax.org/
– DL不可、CCライセンス（営利有償ライセンス）
• CANCER GENOME INTERPRETER
– https://www.cancergenomeinterpreter.org/
– DL可能、CCライセンス
• Mutation
– e.g., ERBB2 G309E
• Oncogenic
– Yes/No
• Effect
– Gain of function
/Loss of function
• Cancer type
• Drug
• Evidence Level
• Citation
– PMID
遺伝性疾患については、ClinVar, HGMD, DisGeNET等も参考になる。

コンピュータによる変異ダメージ予測(dbNSFP)
• データベースに無いVUSの評価を支援する
変異ダメージ予測ソフトウェア結果の集合をシグナル表示
dbNSFP Signature
dbNSFP は、https://sites.google.com/site/jpopgen/dbNSFP
BRCA2 p.G2748D ClinVar Pathogenic
BRCA2 p.N991D ClinVar Benign
アリル頻度が低いまたは無登録
かつ
半数以上の手法でダメージ有と予測
Common SNP
または
ほとんどの手法でダメージ無しと予測

dbNSFP Signature converting rule
Converted Color
MetaLR_rankscore 0 0.5 1
MetaSVM_rankscore 0 0.5 1
phyloP20way_mammalian_rankscore 0 0.5 1
phyloP100way_vertebrate_rankscore 0 0.5 1
integrated_fitCons_score_rankscore 0 0.5 1
GenoCanyon_score_rankscore 0 0.5 1
Eigen-PC-raw_rankscore 0 0.5 1
GERP++_RS_rankscore 0 0.5 1
SIFT_converted_rankscore 0 0.5 1
PROVEAN_converted_rankscore 0 0.5 1
fathmm-MKL_coding_rankscore 0 0.5 1
FATHMM_converted_rankscore 0 0.5 1
MutationAssessor_rankscore 0 0.5 1
MutationTaster_converted_rankscore 0 0.5 1
benign likely damaging damaging
Excepted mutation
(dbNSFP supports only nonsynonymous mutation)
dbNSFP signature was converted from dbNSFP 3.4c.
CITATION:
1. Liu X, Jian X, and Boerwinkle E. 2011. dbNSFP: a lightweight database of human non-synonymous SNPs and their functional predictions. Human Mutation. 32:894-899.
2. Liu X, Wu C, Li C and Boerwinkle E. 2016. dbNSFP v3.0: A One-Stop Database of Functional Predictions and Annotations for Human Non-synonymous and Splice Site SNVs. Human
Mutation. 37:235-241.
3. Dong C, Wei P, Jian X, Gibbs R, Boerwinkle E, Wang K* and Liu X*. (2015) Comparison and integration of deleteriousness prediction methods for nonsynonymous SNVs in whole
exome sequencing studies. Human Molecular Genetics 24(8):2125-2137. *corresponding authors

ClinVar Pathogenic変異の検出例
←dbNSFP評価も「赤」が多い

MSS Bioinformatics
変異のスコアリング
PleSSision Score
および
データ解析
治療検索

エキスパートパネルに至るタイムライン
月火水木金土日月火水木金土日月火水木金土日月火水木金土日
グループ１病院 ▲発送
衛生検査所 ▲検体着〆日
シーケンス ▲DNA入着〆日
センター
▲シーケンスデータ送信
MSS ▲受信→データ解析（MSS〆日）
▲キュレーション
▲開催案内
▲エキスパートパネル（17時～）
グループ２病院 ▲発送
衛生検査所 ▲検体着〆日
シーケンス ▲DNA入着〆日
センター
▲シーケンスデータ送信
MSS ▲受信→データ解析（MSS〆日）
▲キュレーション
▲開催案内
第四週
グループ施設
【QCﾗｲﾌﾞﾗﾘ調製ｼｰｹﾝｼﾝｸﾞ】
【DNA抽出】
【QCﾗｲﾌﾞﾗﾘ調製ｼｰｹﾝｼﾝｸﾞ】
【DNA抽出】
第一週第二週第三週
サンプルシート
サンプルシート

ドライバー変異の評価（PleSSision Score）
がん遺伝子がん抑制遺伝子
OG TSG
機能増殖を促進（アクセル）
増殖を抑制（ブレーキ）、
恒常性維持（メンテナンス）
がんでの異常活性化不活化
変異の結果機能獲得機能喪失
対立遺伝子の変異片側両側
必要な変異数１回２回
細胞がん化に優性劣性
変異の分子機構
点突然変異、
遺伝子増幅
遺伝子再構成
（miRNA）
ミスセンス変異、
フレームシフト変異、
スプライシング変異
遺伝子欠失
染色体欠損
（遺伝子上流変異）
（染色体不分離）
（遺伝子交換）
（体細胞組み換え）
（プロモーターメチル化）
（miRNAによる抑制）
項目
非常に弱い
Tolerant
弱い
Weak
強い
Strong
非常に強い
Very Strong
≧4321
治療薬を推奨できるドライバー他に選択肢が無い場合
治療薬を推奨できるドライバー
ドライバーとして採用できない
検出変異キュレーション
（バイオインフォマティシャン）
【表ドライバー変異の特徴】
→ ナリッジベース（CIViC,COSMIC,etc)＋予測ツール
→ CN値＋アリル頻度＋SNV VAFのインバランス
＋
TMB(Tumor Mutation Burden)評価ツール
MSI(Microsatellite Instability)評価ツール
Tumor Contentの病理との整合性確認
コンタミネーションのチェック
＋
診療ガイダンス1.0
エビデンスレベル
＋

免疫チェックポイント阻害剤が奏効する閾値の考え方
Mark Y. et al. NEJM 377;25 (Dec 2017)
15 mut/Mb

遺伝子パネル検査に基づくがん診療ガイダンス（1.0版）
2017年10月11日（第1.0版）
治療効果エビデンスレベル分類エビデンスレベルに基づく対応例
1A
当該がん種においてコンパニオン診断薬として薬事承認
された遺伝子異常
コンパニオン診断の結果もふまえ承認された治療薬の使用
を考慮
1B
当該がん種においてコンパニオン診断薬としてFDAで承認
された遺伝子異常
十分な科学的根拠があり、治験・先進医療・適応外使用等
の評価療養や患者申出療養等の保険外併用療養費制度の利
用を考慮する
当該がん腫においてバイオマーカーによる患者選択を行う
前向き臨床試験もしくはメタ解析データにより臨床的有用性が得
られている遺伝子異常
2A
当該がん種において、前向き臨床試験のサブグループ解析により
臨床試験有用性を示す結果が得られている遺伝子異常
科学的根拠があり、治験・先進医療・適応外使用等の評価
療養や患者申出療養等の保険外併用療養費制度の利用を考
慮する
2B
異なるがん種において薬事承認されている、もしくは臨床的有用
性を示す結果が得られている遺伝子異常
科学的根拠があり、治験・先進医療・適応外使用等の評価
療養や患者申出療養等の保険外併用療養費制度の利用を考
慮する
3A
科学的知見に基づく症例報告等により臨床的有用性との関連が報
告されている遺伝子異常
ヒトへの投与の報告があることを踏まえ、患者の治験等の
状況を踏まえて、エキスパートパネルでの議論を経て結果
返却。科学的根拠は十分ではないが、治験・先進医療等の
考慮をしてもよい
3B
In vitro及びin vivoでの薬力学的評価により治療効果との
関連が報告されている遺伝子異常
一定の科学的根拠があるが、ヒトへの投与がないことから、
原則結果を返却しないが、近い将来エビデンスレベルが上
がることが見込まれる
4 がんに関与することが知られている遺伝子異常
現時点で治療選択に関する科学的根拠はないが将来のため
に情報の蓄積を行う

PleSSision ScoreとPleSSision Criteriaのマトリックスで
治療推奨レベル決定
当該治療を
強く推奨
Target Strength(PleSSision Score)
（１つの検査で検出された複数のドライバー候補のどれを選ぶか？）
当該治療を
推奨
他に選択肢が無い場合に推奨
治療薬は推奨しない
1A
1B
2A
2B
3A
3B
4
がん診療ガイダンス
（1.0版）
2017年10月11日
治療エビデンスレベル→
直接治療薬には結びつかな
いが、予後マーカーなどに活
用できる領域
１２３ ≧４
Very StrongStrongWeakTolerant

エキスパートパネルに必要な臨床情報
• キュレーションおよびエキスパートパネル時に参照すべき情報
– 過去の奏効例（たとえばプラチナ感受性あり）
– 既知の遺伝子検査結果
– その他、以下の例を参照
【臨床経過】
201X年3月健康診断で指摘
201X年7月 NAC（○○○）施行、判定はPR
201X+1年12月乳癌手術香枦園大学病院にて
201X+1年12月 Adj ゼローダ半年
201X+2年12月肝転移を指摘（生検施行）
→ PTx + Bev 予定
未施行の保険承認内治療：
AC, EC, GEM, S-1, VNB, CBDCA, エリブリン, Capecitabine
【家族歴】母:乳癌、叔母(母方):乳癌、叔母(母方):卵巣癌
【喫煙歴】あり BI=2000
【既往歴（悪性腫瘍）】なし
【Germline情報開示希望】有り
年齢：４２歳性別：女性
紹介元医療機関：尼崎大学病院乳腺外科塚口先生
検査申込医療機関：尼崎大学病院
臨床診断名：乳癌
病理診断名：Ductal carcinoma ステージ：4
既知の遺伝子異常：ER:- PR:- HER2:- BRCA1/2:陰性
現病変：肝臓
ECOG PS: 0
検体：201x+2年12月肝転移生検
がん細胞含有率：80%（病理）

エビデンス解釈上の問題
がん遺伝子Somatic変異の分布
乳がん大腸がん肺がん
X X X X X
X X X
X X X X
X X
X X
X X
X X X
X X
遺伝子
PIK3CA
BRCA1/2
ERBB2
AKT1
BRAF
CDK4
EGFR
ALK
…
ドライバー遺伝子対応治療薬
→ mTOR阻害薬
→ PARP阻害薬、プラチナ系
→ Her2阻害薬
→ AKT阻害薬
→ BRAF阻害薬
→ CDK阻害薬
→ EGFR阻害薬
→ ALK阻害薬
…
乳がん
標準治療
大腸がん
標準治療
肺がん
標準治療
HER2陽性
→Her2阻害薬
・・・
EGFR変異陽性
→EGFR阻害薬
ALK転座陽性
→ALK阻害薬
・・・
KRAS陰性
→EGFR阻害薬
・・・
現時点で構築されているエビデンス（アンブレラ型）
ゲノム医療で得
られる推奨治療
（バスケット型）
三学会合同
ガイダンス
【ポイント】
異なるがん種で
有効性が期待で
きるかどうか。
基本的にはがん種横断的にエビデンスを
流用するが、一部変異は特定のがん種
で治療抵抗性を示す場合があるので要
注意（例 ERBB2 G778_P780dup）

原発巣と転移巣の比較
Primary
Metastatic
Primary
Metastatic
Primary
Metastatic
Primary
Metastatic
左卵巣
腹腔内播種
子宮頸部
肺
前立腺
肝臓
十二指腸
肝臓
4.0
1.3
17.5
17.5
2.7
4.0
4.0
10.7
9.0
10.5
32.6
28.2
9.4
9.8
22.8
21.0
MMR MLH1 3 2
BRCA2 3 3
ATM 1 .5 1 .5
TP53 3 2 3 2 .5 2 .5
MED12 2 2
ASXL1 0 .5
FBXW7 2 2
SPOP 1 .5 1 .5
APC 1 .5 1 .5
PBRM1 2
STK11 2
FLT3 1 .5 1 .5
AKT1 3 3
AKT2 3 3
IL7R 1 .5 1
MET 1 .5
MTOR 1 .5
Site
HRD
TSG
TMB(SNV/Mb)
MSI
TMB/MSIは転移巣の方が高い傾向がある
ドライバー変異は、保存されている

MSS Bioinformatics新エビデンスレベル分類改定案（2019年10月現在）
基準日本三学会米国三学会造血器腫瘍改定案原案
当該がん種、国内承認薬がある遺伝子異常 1A A A
当該がん種、FDA承認薬がある遺伝子異常 1B A A A
当該がん種、ガイドライン記載されている 1B A A A
当該がん種、統計的信憑性の高い臨床試験・メタ解析と
専門家間のコンセンサスがある
2A B B B
異なるがん種、国内またはFDA承認薬あり 2B C C C
異なるがん種、統計的信憑性の高い臨床試験・メタ解析
と専門家間のコンセンサスがある
C
（がん種に関わらず）規模の小さい臨床試験で有用性が
示されている
C D C
臨床試験の選択基準に使用されている C C -
（がん種に関わらず）症例報告で有用性が示されている 3A D D
前臨床試験（in vitroやin vivo）で薬剤の治療効果との
関連が報告されている
3B D D E
がんに関与することが知られている 4 F
薬剤耐性変異 R
【治療効果に関するエビデンスレベル分類（エビデンスレベル）】
【薬剤への到達性の指標（アクセシビリティ）】
1 当該疾患で国内承認薬あり
2 当該疾患で国内臨床試験あり
3 他疾患で国内承認薬あり（適応外）
4 当該疾患で海外臨床試験あり
5 FDA承認（疾患問わず）
6 上記以外
・具体例
乳がんにおけるBRCA変異 A-1
大腸がんにおけるERBB2増幅 B-2
膵がんにおけるBRCA変異 C-3

エキパネまでに準備すべきデータ
• 治療エビデンスの例
– CTBまでにMSSが準備
• カンファレンスシートの例
– CTBで完成
■同一癌腫
【治療エビデンス】
【カンファレンスシート】
■他癌腫
■薬剤耐性
resistance
no benefit

エキスパートパネルで論議すべき内容
• 検体とデータ品質に関する問題
• 変異の生物学的意義づけ（がん化能など形質獲得への寄与）
– Two hitセオリー、heterogeneityなども考慮した意義付け
• 変異と患者個人の臨床情報に基づく理想的な推奨治療と優先度
• 国内の事情（薬剤への到達可能性）も加味した推奨治療と優先度
• 予後に関するエビデンスの解釈
• 生殖細胞系列の遺伝子異常の意義付けと対応策

当日のエキスパートパネル開催風景（Web会議）
システムから出力されるテ
ンプレートではここは空欄
エキスパートパネルで担当
医が決定する。

症例番号：099005984500（NCCOP）
【キュレーション結果のまとめ】
 Actionable遺伝子異常
CTNNB1 S45F(PLS=3), PTEN R130*(PLS=2/3), ARID2
p.E1247*(PLS=2/3), CDK4 amp(PLS=3), MDM2 amp(PLS=3)
 Druggable遺伝子異常
CTNNB1 S45F, PTEN R130*, CDK4 amp, MDM2 amp
 Germline Variants
なし
【遺伝子プロファイルに基づく推奨治療】
年齢：68歳性別：男性
中核拠点病院：尼崎大学病院
検査申込医療機関：三菱スペース病院
担当医：三菱太郎
登録日：2019/9/17
PS: 0
臨床経過：
2015/1/26 手術（腎臓）
2016/7/7-2016/11/25 術後補助療法 CDDP : 最良総合効果PR
本人希望により中止、有害事象あり
2017/1/11-2017/4/30 術後補助療法キイトルーダ治療：最良総合効果PD
無効中止
2018/5/18- 術後補助療法 CDDP : 最良総合効果PR
継続中
【家族歴】なし
【重複がん】なし
【多発がん】なし
【喫煙歴】あり
【アルコール多飲】なし
【既往歴（悪性腫瘍）】なし
【Germline情報開示希望】有り
【提供された情報・ゲノムデータ等の第三者提供への同意】あり
がん種区分：腎
転移部位：リンパ系
既知の遺伝子異常：
1. Imatinib or Palbociclib（患者申出療養制度）
⇒CTNNB1 S45F, CDK4 amp
2. DS-3032bまたはAMG 232（治験待ち）
⇒MDM2 amp
3. CTLA4抗体 + PD-1/PD-L1抗体（自費診療）
⇒ TMB high
エキスパートパネル実施日：2019年10月30日
病理診断名：腎細胞がん
検体種別：FFPE
検体採取日：2015/1/26（手術）検体採取部位：原発巣
採取部位：腎孟
がん細胞含有率：60%
1. CTLA4抗体 + PD-1/PD-L1抗体 C-3
⇒ TMB high
2. Imatinib C-3
⇒ CTNNB1 S45F
3. Palbociclib C-3
4. DS-3032bまたはAMG 232 C-4
5. 否定的エビデンスあり
CTNNB1 act mut ⇒ ICI decreased response
CDK4amp/MDM2 amp ⇒ ICI no benefit
PTEN inact mut ⇒ 次のページ参照
【総合的判断に基づく推奨治療】

MSS Bioinformatics免疫チェックポイント阻害薬の
ゲノムバイオマーカー
文献遺伝子異常効果 NCCオンコパネル
（114遺伝子）
FoundationOne CDx
（ 324遺伝子）
PleSSision
（160遺伝子） 099005984500
1 ARID1A Positive ○ ○ ○
-
2 ARID2 Positive ○ × ○ ARID2 p.E1247*(PLS=2.5)
3 PBRM1 Positive ○ ○ ○
-
4 ADAR１ Positive × × ×
-
5 SERPINB3/4 Positive × × ×
-
6 PTPN2 Positive × × ×
-
7 JAK1/2 Negative ○ ○ ○
-
8 PTEN Negative ○ ○ ○ PTEN R130*(PLS=2.5)
9 STK11/LKB1 Negative ○ ○ ○
-
10 B2M Negative × × ×
-
11 APLNR Negative × × ×
-
55％ 50％ 55％

MSS Bioinformatics
がんゲノム医療の現状

PleSSision-DB がんゲノムDBの蓄積
0
100
200
300
400
500
600
700
800
２０１８年１１月時点：７１８症例（キュレーション済み、約半数エキスパートパネル済み）
PleSSision/PleSSision-Rapid合計

PleSSision検査症例数
Pancreas, 50
Colorectal, 36
Breast, 30
Endometrial,
28Ovary, 27
NSCLC, 26
Cervix, 16
Stomach, 14
Esophagus,
12
Peritoneal,
11
Biliary, 10
Prostate, 9
Unknown
Primary, 7
Others, 43
大腸, 34
膵, 29
乳腺, 20
肺, 15卵巣, 14
胃, 13
子宮, 12
胆道, 11
食道, 8
泌尿器, 8
頭頸部, 6
肝, 4
その他, 27
第一期 N=161
2016/4/1~2017/4/20
第二期PleSSision
N=312
2017/7/4~2018/11/7

実際に治療につながる患者、薬剤の効果は？
• Genotype Matched Treatmentの効果
日経バイテクオンライン 2019年10月28日の記事をベースに谷嶋がまとめたもの
0
50
100
150
200
250
300
350
解析数検出アクショナブル治療
がんゲノム医療の実施例
TOP-GEAR3 PleSSision
TOP-GEAR
乳がんのみ24症例
PleSSision
奏効割合
(PR+CR) 38% 38%
病態制御率
(CR+PR+SD) 未発表 73%
実際に治療した結果（ベストレスポンス）
83%
92%
59%
59%
13%
13%
標準治療不応の患者層としては良好な効果

1A ●●●●●
1B ■ ●●
2A ■×
2B ■
3A ×
3B ●×××
4
なし × ■
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5
凡例：●：PR、■SD、×：PD　赤字はKRAS陽性症例
遺伝子パネル検査に基づくがん診療ガイダンス1.0版
(がん種問わずベストのレベル)
PleSSision Score
ゲノム医療
奏効域
（約3割）
薬剤推奨領域
（５９％）
適応拡大
新薬開発
ドライバー遺伝子変異不明
従来型治療の改良
ドライバー遺伝子変異不明
新規コンセプト治療法の開発
有効な薬剤有
推奨できる薬剤無し
検出されたドライバー遺伝子変異のスコア
（がんの発症・増殖に関わる因子）
明確なドライバー有明確なドライバー無
ドライバー変異とGenotype-matched Therapy結果から得られた患者層別化マップ
奏効率
CR/PR
70%以上
スコアによりがん種横断的な患者の層別化

MSS Bioinformatics
今後の展開

がんゲノム医療の問題点
• 標準治療終了後の適応では治療までの到達率が低い
再発後化学療法
↓
不応
転移巣増大
PS※ 急速に悪化
（0/1→2/3/4）
悪液質
がんゲノム検査治
験
エ
ン
ト
リ
条
件
か
ら
の
逸
脱
自
費
診
療
病
院
探
し
費
用
の
確
保
倫
理
審
査
待
ち
個
人
輸
入
治
療
開
始
死亡を含む
治療不応状態
１ヵ月程度１ヵ月程度１ヵ月程度
患者さん
の変化
※；
ECOG PS(Performance Status)
治療を待たずに状態が急速に悪化、治療に至らず
再発後化学療法→不応までの治療はゲノムで最適化されない
こ
こ
ま
で
到
達
で
き
る
の
は
１
５
．
５
％５９％の人に薬剤を推奨できている

低コストスクリーニング検査 PleSSision Rapid を実現
【実績データによる改良】
・薄読みによるコストダウン
・がん検体だけによるコストダウン
・レポート完全自動化によるコストダウン
PleSSisio検査実績（約1000件）
3万円
/症例
慶應大学病院で臨床研究として実証中
【PleSSision Rapid中間評価】
約4割の患者さんに、奏効
期待値7割の分子標的薬を
推奨できている
現時点で全新患（100万人）に適応したとして総額300億円→単価1万円程度までコストダウン可能
→近い将来総額100億円の検査コストで全国民を対象とするゲノム医療体制が完成する。

難治性がん（膵がんの場合）は９割以上「治療なし」
KRAS
陽性
KRAS陰性
5%
95%
・融合遺伝子
ALK, RET, ROS1, FGFR, NTRK,…
・ドライバー変異
EGFR Amp, BRAF V600E,…
・ゲノム不安定性
HRD(Homologous Recombination Deficiency)
・免疫チェックポイント阻害薬
Hypermutated、免疫応答性の評価
・Combination Treatment
がん増殖パスウェイ全体の把握
5%の領域において様々なターゲットが見つかる
95%の領域においては、現在のパネル検査では
有効なターゲットは見つからない
（ターゲット陽性率は数％）
膵がんで見られるゲノム変異
（ゲノム検査結果）
ゲノム検査から
期待できる治療ターゲット
有効な治療法が見つ
かるのは10%以下
（全患者は59%）
9割以上の症例は
「治療法無し」
よりターゲット対応種別が多い、高度化したゲノム検査
（エクソーム検査）の導入が望まれる

高度ゲノム検査PleSSision Exome紹介
Oncogene、Fusiongene
Tumor Suppressor Gene
がん増殖のパスウェイ亢進
ゲノム不安定性
がん免疫低下
TMB（質と量）、Indel、HLA、ADCC
免疫遺伝子、腫瘍免疫抵抗性
DDR遺伝子の失活
（BER、MMR、NER、TLS、NHEJ、HR）
遺伝子変異、構造変異
免疫遺伝子変異、neoantigen
がん増殖の低下
がん細胞死
がん免疫の復活
PARP阻害薬、放射線療法、
プラチナ製剤
免疫チェックポイント阻害剤
分子標的薬
従来のパネルは「マルチプレックスコンパニオン」という観点
ゲノムの全貌を見ることで以下が見えてくる
（脱コンパニオン）
明確な
ドライバー変異
がない症例の
治療効果が
期待できる
PleSSision Exomeは2019年3月11日に慶應大学病医院でスタート
一次的な縮小効果

筑波データセンター立ち上げ（2019年10月）
集荷、DNA抽出
RBI
ロボット化
連続自動処理
iLAC
NovaSeqよる
超高速シーケンス
MSS
筑波データセンター
筑波大学プレシジョン・メディスン開発センター（PMC）
iLAC衛生検査所
PFPE・末梢血DNA DNA
シーケンス
ライブラリ
シーケンス
データ
解析報告書
ご参加施設
推奨治療
■特徴
・ゲノム解析専用
DRAGEN/FPGA x2台
・解析計算ノード
R730 x 5台
・ストレージ
並列高速DDN GS7000

超高速ゲノム専用プロセッサ DRAGEN

通常システムとの比較（24core/256GB x4 node）
SampleA-dragen SampleA SampleB-dragen SampleB SampleC-dragen SampleC
VariantCall 657 21420 685 19320 636 18720
CreateAnalysisRdyBAM 883 516780 887 637740 810 559680
QC+Mapping 298 84420 282 50460 271 42180
0
100000
200000
300000
400000
500000
600000
700000
800000
実行時間(秒)
パイプライン実行時間比較(dragen vs PleSSisionExome)
SampleA SampleB SampleC
7d4h57m
8d4h32m
7d4h23m
30m38s 30m54s 28m37s
3
3
9
倍
3
8
2
倍
3
6
1
倍

処理・判断の自動化（AIの活用）
• がんゲノム変異、推奨治療の知識ベース構築
⇒ これはもはやオールドファッション
• Molecular Cancer Board, Clinical Board, Expert Panelで得られた暗黙知を
形式知とした知識ベースの構築
– 複数の治療エビデンス、否定的エビデンスからどのように推奨治療が決定されたか
– 推奨治療から実際に行われた治療のギャップはなぜ発生したか
– そもそも、薬剤推奨されて実際に治療されなかった理由はなにか
– 適用外使用などの条件、治療場所をどのように決めるか
– ・・・
• その症例、医療機関に依存して発生する問題解決を支援するシステムが
望まれる

おわり
ご清聴ありがとうございました。
ご質問、コメントをお願いいたします。

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