科学的発見は、先行研究に基づいています。新たな発見がもたらされるたび、それらはしばしば新たな研究の方向性へとつながり、好循環を生み出します。科学者たちはどこから研究を始めればよいか、どのように判断しているのでしょうか？また、すでによく研究されている分野を把握しつつ、注目され始めているアイデアに研究の努力を集中させるには、どのようにすればよいのでしょうか？
高度な技術を活用して、CASの科学者はCAS コンテンツコレクションTM—人手によって収集された最大の科学情報レポジトリ—を使用し、トピック間の新たなつながりを明らかにすることで、刺激的な研究の方向性を特定します。
これは実際にはどのようなものなのでしょうか。最近、私たちは自然言語処理（NLP）ベースの方法論を使用して、CAS コンテンツコレクション内の免疫腫瘍学に関連する出版物を分析しました。最初に、類似した概念を読みやすい形式でまとめたCAS TrendScapeマップを開発しました。次に、文献における概念の共起を調査し、、新たなブレークスルーが起こる可能性が高い場所を示唆する有望な共通点を特定しました。このアプローチにより、研究者は新たなアイデアに集中し、次の発見をより迅速に行うことができます。
概念の共起を特定する方法
免疫腫瘍学のCAS TrendScapeマップで強調表示された新興概念間のつながりを理解するために、個々の新興概念が同じ文（特に要約やタイトル）内でどの程度共起するかをカウントするNLPベースの解析を行いました。このアプローチにより、免疫腫瘍学の新たな概念に関する公開済みCAS TrendScapeマップに示されている2つの新たな概念間の関連性の程度と強度を定量化することができました。
この分析では、4つの主な概念ペアに焦点を当てました。
- バイオマーカーとがんの種類
- 治療標的とがんの種類
- 治療標的と治療法の種類
- 治療法の種類とがんの種類
2019年から2022年の間に出版された文書のうち、用語が共起した文書の数（x軸）と、同期間内にこれらの共起を含む出版物の平均増加率（y軸）をプロットしました（図1参照）。
私たちの分析では、共起する概念ペアは、次の2つの極端のいずれかに分類される傾向があることが示されました。
- 過去数年間で論文数が大きく増加しているものの、全体としての出版物の数は少ない（図1のグラフの左上部分に位置する）
- 最近の出版物の成長は鈍化していますが、全体的な出版物の数は多くなっています（図1のグラフの右下部分を占めています）。
前者は潜在的に新たに出現する概念のペアを表し、後者はより研究され報告されているペアです。
どのアイデアが新しく、勢いを増しているかを理解することで、研究者は新たなブレークスルーの可能性があるものに力を注ぐことができます。
免疫腫瘍学は医学において急速に発展している分野なので、この方法論を免疫腫瘍学の研究に適用しました。免疫療法は、化学療法や放射線療法などの伝統的な治療法に代わる有望な選択肢または補完的な戦略として注目されています。これは、体の免疫システムを活用してがん細胞を認識し、攻撃する仕組みを利用しているためです。この治療法には、免疫チェックポイント阻害剤（ICI）、キメラ抗原受容体（CAR）細胞治療、がんワクチンなどの戦略があります。
この分野のダイナミックな性質は、この分析が生存率を改善するだけでなく、がんの長期寛解や治癒につながる画期的な発見の可能性を高めます。ここでは、4つの主要なコンセプトペアにおける新たな研究分野の例をいくつか見てみましょう。
バイオマーカーとがんの種類
バイオマーカーと癌の種類との共起を理解することで、個別化医療のアプローチが可能になり、個々の患者のプロファイルと腫瘍の特性に基づいて治療を調整できるようになります。バイオマーカーに基づく臨床試験は、特定のバイオマーカープロファイルに基づいて患者を登録し、治療成功の可能性を高め、新しい治療法の開発を加速することを目的としています。
免疫腫瘍学の出版物におけるバイオマーカーとがんの概念の共起は、免疫応答とがん生物学の複雑さと相互依存性を浮き彫りにしています（図2参照）。これらの関係を明らかにし、より効果的で個別化されたがん免疫療法を実現するためには、高度の分析技術が不可欠です。
- 腫瘍変異負荷 （TMB） は、腫瘍ゲノム内の変異の数を定量化するバイオマーカーです。これは、ICIに対する反応の予測因子として免疫腫瘍学において重要性を増しており、TMBと大腸がんの概念ペアが大幅に成長しています。TMBが高いことは、ネオアンチゲンの産生が増加する可能性と関連しており、これによって腫瘍が免疫システムによってより認識されやすく、標的とされやすくなります。PD-1/PD-L1阻害薬などのICIは、免疫系を解放してがん細胞を攻撃する働きをします。TMBが高いと、免疫認識に利用可能な標的（ネオアンチゲン）の数が増え、ICIの有効性を高めることができます。
- ネクチン-4・膀胱がんの概念ペアは増加傾向を示しており、2020年から2022年の間に出版物が6倍に増加しました。ネクチン-4は、細胞間接合の形成に役割を果たす細胞接着分子です。この遺伝子は、膀胱がんの中で最も一般的なタイプである尿路上皮がんにおいて高発現しています。その過剰発現は腫瘍の進行と予後不良に関連しています。ネクチン-4の高発現は膀胱がんの診断マーカーとして利用でき、標的療法の対象となり得る患者を特定するのに役立ちます。
治療標的とがんの種類
がん治療における標的の特定は、正常組織を温存しながらがん細胞を特異的に標的とする治療法の開発を目指すプレシジョン・オンコロジーの基礎となっています。がんにおける標的の概念は、がん細胞の生存と成長において重要な役割を果たすタンパク質分子や経路を指します。これらのターゲットを理解し活用することにより、研究者や臨床医は従来の治療法よりも効果的で副作用の少ない治療法を設計することができます。
標的とがんの種類の共起は、分子標的と、さまざまながんの特性との相互作用を指します。これらの関係を理解することは、効果的な治療法を開発し、患者の転帰を改善するために非常に重要です。図3に示されているように、近年、いくつかの共起が急増しています。
- m6A-肺がんの概念ペアの共起は、すべての治療標的とがんの種類の概念ペアにおいて、出版物の平均倍増率で最も高い値（約4.5倍）を示しており、これは免疫腫瘍学における新興のトピックペアとして注目されています。このペアは、2019年以降出版物が著しく増加し、2年間で8倍に成長しました。
N6-メチルアデノシンとしても知られるこのRNA修飾は、腫瘍の発生、進行、治療への反応に影響を与えます。これらの修飾は、肺がんにおける薬剤耐性に寄与する可能性があります。これらのメカニズムを理解することは、耐性を克服するための戦略を策定する上で役立つ可能性があります。
- PD-1と肝臓がんの概念ペアは、2020年から2022年の期間中に平均して緩やかな増加率（2倍）を示しつつ、全体として比較的多くの論文が発表されている共起概念の例です。このことは、この概念ペアが他の概念よりもより確立されている可能性を示唆しています。肝臓がんは、肝臓の免疫環境が独特であることと、がんの発症につながる慢性肝疾患の有病率が高いことから、免疫腫瘍学において重要な焦点となっています。肝臓の免疫寛容は、主にPD-1/PD-L1経路を含むさまざまなメカニズムによって調節されています。PD-1/PD-L1経路は、自己免疫の予防に役立つだけでなく、肝臓腫瘍による免疫回避を促進することもできます。
治療標的と治療法の種類
治療標的と治療法の種類の共起は、さまざまな治療戦略がどのように開発され、適用されているかについての重要な関係性や洞察を明らかにします。これには、特定の分子標的、免疫経路、がん治療で研究・使用されている治療法を研究することが含まれます（図4参照）。
- NK細胞とSTINGアゴニストの概念ペア大きく増加している（4.5倍以上）ことは、近年、科学界でこの分野への関心が高まっていることを示しています。NK細胞はリンパ球の一種で、特にウイルス感染細胞や腫瘍細胞を認識して死滅させるなど、自然免疫反応において重要な役割を果たしています。免疫腫瘍学の文脈では、NK細胞は腫瘍抗原に対する事前の感作を必要とせずにがん細胞を標的にして排除する能力で知られています。
インターフェロン遺伝子刺激因子（STING）経路は、自然免疫応答の重要な要素であり、特に癌で発生する可能性のある病原体や損傷した細胞からの細胞質DNAの検出において重要です。STINGの活性化は、I型インターフェロンやその他のサイトカインの産生につながり、樹状細胞、T細胞、およびNK細胞の活性化を促進することにより、抗腫瘍免疫応答を高めることができます。
- TROP2-ADCの概念ペアは、NK細胞-STINGアゴニストのような急激な成長は見せていませんが、ここ数年で急速に増加しています。栄養芽細胞表面抗原2（TROP2）は、腫瘍関連カルシウムシグナル伝達因子2（TACSTD2）としても知られ、細胞シグナル伝達、増殖、生存に関与する細胞表面糖タンパク質です。TROP2は正常組織では低レベルで発現していますが、乳がん、肺がん、大腸がん、膵臓がん、前立腺がんなど多くのがんで過剰発現しています。この過剰発現により、TROP2は癌治療、特に抗体薬物複合体（ADC）における貴重な標的となります。
治療法の種類とがんの種類
免疫腫瘍学において、治療法の種類とがんの種類の共起は、さまざまな治療戦略の相互関係や、それらが異なる悪性腫瘍にどのように応用されているかについて、貴重な洞察をもたらします。これらの同時発生を分析することは、効果的な治療戦略、研究動向、および将来の調査の対象となる可能性のある分野を特定するのに役立ちます。この理解は、より効果的で個別化されたがん免疫療法の開発と患者の転帰を改善するために極めて重要です（図5参照）。
- 従来、肝臓がんの治療は困難であり、進行した病期の選択肢は限られていました。ICIの導入は肝臓がん患者に新たな希望をもたらしました。そして、免疫チェックポイント抗体-肝臓がんの概念ペアは、最も注目される新しいアイデアの1つです。
肝臓がんにおいて、ICIはT細胞上のPD-1と腫瘍細胞上のPD-L1の相互作用を阻害し、免疫システムの「ブレーキ」を取り除き、T細胞ががん細胞を攻撃・破壊できるようにします。最も一般的なICIは、PD-1、PD-L1（プログラム細胞死リガンド1）、およびCTLA-4を標的とします。
- CAR-Tと多発性骨髄腫（MM）の概念ペアは、グラフ（図5）で右側に位置していることからも分かるように、成熟しつつある概念の一例です。とはいえ、近年も比較的高い平均増加率を示しています。CAR-T 療法の成功は、がん細胞に豊富に発現しているが健康な細胞には発現していない適切な標的抗原を特定することにかかっています。MMの場合、最も顕著な標的はB細胞成熟抗原（BCMA）です。これはMM細胞で高発現するタンパク質であり、MMのCAR-T療法で最も広く研究され、標的とされている抗原です。BCMAが主な標的ですが、SLAMF7、CD19、CD138、GPRC5Dなどの他の抗原も、特にBCMA標的療法後に再発した患者を対象にCAR-T療法で研究されています。
目前に迫る、免疫腫瘍学の画期的な進展
CAS コンテンツコレクションの分析によると、免疫腫瘍学の分野では、治療法を革新し患者の予後を改善する可能性を持つ数多くの新たなアイデアが生まれています。研究が進むにつれて、研究者が新たに探求すべき分野を特定するのが難しくなる場合があります。私たちの共起概念ペアの分析は、どのアイデアが注目を集めているか、またどのアイデアがより成熟しているかを他の新興トピックとの関連の中で示すことで、研究のブレークスルーを促進します。
これらの研究の方向性はどの分野でも価値がありますが、免疫腫瘍学のように急速に発展している分野では、患者の命を救う効果があるため、医学界がよりより良い治療法を患者に迅速に提供するための鍵となります。
免疫腫瘍学における同時発生的な新しい概念について詳しくは、プレプリントサーバーに掲載された出版物をご覧ください。
