腫瘍ゲノムプロファイリングとマルチジーンパネル

腫瘍ゲノムプロファイリングは、がんのDNAを研究室で分析し、それが持つ体細胞変異を特定するもので、多くの場合、マルチジーンパネル（数万から数百のがん関連遺伝子をマッシブパラレルシーケンスによって一度に解析するアッセイ）が用いられます。これらのパネルは、一度に1つの遺伝子を検査する方法と全ゲノムシーケンスの中間に位置し、限られた腫瘍材料から臨床的および生物学的に重要な遺伝子を広範囲にカバーします。

Definition

マルチジーンパネルは、腫瘍由来の核酸中の体細胞変異（点変異、小規模な挿入・欠失、コピー数変化、選択された再配列を含む）について、がん関連遺伝子の定義されたセットを同時に調べる標的型次世代シーケンスアッセイです。

Scope

この項目では、ゲノムプロファイリングパネルとは何か、それが検出する変異の種類、単一遺伝子アッセイや全ゲノム/全エクソームシーケンスとの違い、検出されたバリアントの解釈と報告方法について説明します。これは腫瘍分子プロファイリングにおける方法論的な参照であり、どの検査を注文すべきか、あるいは結果に基づいてどのように行動すべきかを指示するものではありません。

Core questions

• 特定のパネルは、どの体細胞変異のクラスを確実に検出できますか？
• 標的型パネルは、全エクソームシーケンスおよび全ゲノムシーケンスと比較して、カバレッジと深度はどのようになっていますか？
• 検出されたバリアントは、臨床的に意味のある階層でどのようにフィルタリング、解釈、報告されますか？
• 深度、検出限界、検体品質など、パネルの妥当性を左右する分析的要因は何ですか？

Key concepts

• 標的型次世代シーケンス
• マッシブパラレルシーケンス
• シーケンス深度とカバレッジ
• 検出限界とバリアントアレル頻度
• 包括的ゲノムプロファイリング
• 全エクソームシーケンスと全ゲノムシーケンス
• 階層化されたバリアント解釈
• 分析的妥当性確認

Mechanisms

腫瘍核酸を抽出し、ハイブリッドキャプチャー法またはアンプリコン法によって標的遺伝子を濃縮し、高深度でシーケンスします。これにより、細胞のごく一部に存在するバリアントもバックグラウンドに対して検出可能となります。バイオインフォマティクスパイプラインは、リードをアラインメントし、点変異、小規模な挿入・欠失、コピー数変化、および選択された構造再配列を呼び出し、生殖細胞系列の変異や技術的なアーチファクトを除外します。パネルはがん関連遺伝子にシーケンスを集中させるため、同等のコストでゲノムワイドなアプローチよりも低頻度バリアントに対してより高い深度と感度を可能にし、一方、全エクソームシーケンスと全ゲノムシーケンスは深度を広さに交換します。その後、キュレーションされた知識ベースと標準化された基準が適用され、各バリアントがその臨床的および生物学的意義によって分類されます。

Clinical relevance

ゲノムプロファイリングパネルは、分子腫瘍病理学の主力アッセイであり、腫瘍を大規模に特徴づけるための実用的な手段です。参照トピックとして、この項目は、そのような検査がどのように機能し、その出力がどのように構成され、検証されるかを説明します。これは研究室の方法論とエビデンスを記述するものであり、個人の検査や治療を選択するための根拠となるものではありません。

Epidemiology

広範なパネルを用いた非常に大規模な腫瘍シリーズのプロファイリングにより、特定のがん種における特定の変異の発生頻度が定量化され、腫瘍変異負荷などのゲノム由来の指標が支持されました。これは、多くの患者から集約されたパネルデータが、ヒトがんにおける体細胞変異のより広範な状況を記述できることを示しています。

History

腫瘍の分子検査は単一遺伝子およびホットスポットアッセイから始まりましたが、マッシブパラレルシーケンスの登場により、日常的な、しばしば小さな検体から多くの遺伝子を一度に解析することが可能になりました。検証済みの臨床ゲノムプロファイリング検査は2010年代初頭に開発・記述され、その後、専門学会がこれらのアッセイが生成する体細胞変異の解釈と報告に関する基準を発表し、パネルベースのプロファイリングを確立された診断実践として確立しました。

Debates

標的型パネル対全ゲノムまたは全エクソームシーケンス

標的型パネルは、既知のがん遺伝子に対して高深度と高感度を低コストで提供する一方、より広範なシーケンスは、事前に定義された遺伝子セット外の変異を捕捉し、ゲノムワイドな指標をサポートします。適切な広さは検査の目的に依存し、活発な方法論的議論が続いています。

Seminal works

• frampton-2013
• li-2017

Frequently asked questions

マルチジーンパネルと全ゲノムシーケンスの違いは何ですか？

マルチジーンパネルは、がん関連遺伝子の定義されたセットを高深度でシーケンスし、低頻度バリアントの感度を向上させ、コストを削減します。一方、全ゲノムシーケンスは、ゲノム全体を低深度で読み取り、あらゆる場所の変異を捕捉しますが、まれなサブクローンバリアントに対する感度は低くなります。

ゲノムプロファイリングパネルはどのような種類の変異を検出できますか？

その設計にもよりますが、パネルは点変異、小規模な挿入・欠失、コピー数変化、選択された遺伝子融合または再配列を検出でき、腫瘍変異負荷などの派生的な測定値をサポートできます。