がんは世界的な主要死因であり、国際がん研究機関（IARC）は2040年にはがんの症例数が2020年比で47%増の2,800万件以上に達すると予測しています。この増加の一因は平均寿命の延びであり、加齢はがんの最も重大なリスク要因です。しかし、50歳未満の患者におけるがん診断の懸念すべき増加は、環境要因や生活習慣も重要な役割を果たしていることを示唆しています。
科学界ががん治療の改善に取り組む中で、早期発見と診断の重要性が効果的ながんケアの鍵として浮上しています。早期発見は、手術、放射線療法、分子標的療法における治療成績の向上や、生存率の上昇と関連しています。そのため研究者は、がん細胞の存在や特定の特性を示す生物学的分子であるバイオマーカーの画期的な発見に向けて積極的に取り組んでいます。
バイオマーカーには、タンパク質、DNA、RNA、代謝物、エクソソームなど、さまざまな種類の生物学的分子や構造が含まれます。これらの生物学的な警告サインを特定することで、がんを早期に診断し、治療成績と患者の生活の質（QOL）を向上させることが可能になります。
私たちは、CAS Content CollectionTMおよびExcelra Biomarker Insightsデータベースを用いた最新の研究を通じて、膵臓がんや肝臓がんなど、治療が困難で多くの患者にとって予後が不良ながんを含む、バイオマーカー研究のトレンドと有望な領域を特定しました。
この研究は、バイオマーカーの発見がどこまで進み、今後どのような重要な課題が残されているかを明らかにしています。
がん診断におけるバイオマーカーの現状
がんの早期発見に向けたバイオマーカーの発見と開発の歴史は、複雑かつ継続的なプロセスであることを示しています（図1参照）。がんを示す変異や染色体異常を反映する「セルフリーDNA」は、1948年に初めて観察されました。その後の数十年間で、研究者はがん細胞の存在を示す「がん抗原」を特定し、その多くは現在でも一般的に検査されています。例として、癌胎児性抗原（CEA）、アルファフェトプロテイン（AFP）、糖鎖抗原19-9（CA 19-9）などが挙げられます。
遺伝学の進歩とともに、バイオマーカーへの理解も深まりました。BRCA1やBRCA2といった遺伝子変異は、遺伝性乳がん・卵巣がんのリスクを把握するために定期的に検査されています。科学者たちは、1990年代に発見された前立腺特異抗原（PSA）のように、がんの兆候を示し診断を助けるタンパク質の特定を続けました。画像診断技術もバイオマーカーの発見能力を向上させており、現在ではMRI、超音波検査、陽電子放出断層撮影（PET）、コンピュータ断層撮影（CT）が、がんの早期発見に不可欠なツールとして活用されています。
私たちはより多くのバイオマーカーを発見しただけでなく、その意味についても理解を深めてきました。がんの有無を診断するバイオマーカーもあれば、疾患の経過や特定の薬剤・治療法に対する反応性を予測するバイオマーカーもあります。その応用範囲はさらに広がっており、現在では以下のすべてのカテゴリーでバイオマーカーを評価しています。
- 診断：がんの存在を検出し特定する。
- 予後：疾患の予測される経過や再発率を予測する。
- 予測：特定の薬剤や治療に対する反応を予測する。
- 反応：薬剤に対する陽性または陰性の反応を示す。
- モニタリング：疾患の状態を評価する。
- 感受性／リスク：疾患を発症する可能性を示す。
- 安全性：潜在的に有害な物質への曝露による影響を測定する。
膵臓がんおよび肝臓がん検出のためのバイオマーカー
過去20年間で、がんの早期発見のためのバイオマーカーに関連する論文数は増加しています（図2参照）。医学界では、がん治療の成功は疾患の初期の局所段階でしか達成できないという認識で一致しており、これがCAS Content Collectionに見られるバイオマーカー研究資料の力強い成長率を裏付けています。
このことを最もよく表しているのが膵臓がんと肝臓がんであり、どちらも診断の遅れから死亡率が高くなっています。膵臓がんのCA 19-9や肝臓がんのAFPなど、これらの診断に使用される既知のバイオマーカーは存在します。遺伝子スクリーニングや画像診断も一般的に行われていますが、残念ながらこれらの検査のほとんどは、患者が症状を呈してから実施されるのが現状です。その段階では、疾患はすでに進行期に達していることが多く、腫瘍切除や治療の効果は限定的となります。
パートナーであるExcelra社のBiomarkers Insightsデータベースを分析した結果、これらの疾患に関連する数千もの潜在的なバイオマーカーが特定されました。表1に示す通り、膵臓がんでは1,900以上、肝臓がんでは6,000近くが確認されています。治療の成功に不可欠な早期発見・リスク分類の鍵となるバイオマーカーは、膵臓がんで1,163、肝臓がんで3,582にのぼります。
表1
これらの数値は有望であり、さらなる分析によりバイオマーカーの可能性が明らかになりつつあります。例えば、肝臓がんではmRNAが主要なバイオマーカーとなっています（図3参照）。膵臓がんではタンパク質が最も多くを占めますが、タンパク質は体内に広く存在する構造であるため、特定のタンパク質が何を意味するのかを解明するには、さらなる研究が必要です。
特に注目すべきは、425のバイオマーカーが膵臓がんと肝臓がんの両方に関連しているという事実です。これらの共通指標を用いて両疾患を同時に検査できれば、早期診断と患者の予後改善に向けた大きな前進となるでしょう（図4参照）。
バイオマーカー研究の今後の課題
バイオマーカーを早期診断に役立てるには、信頼性の高い検査手法が不可欠です。最も有望なのは、血液検査、尿検査、呼気検査など、低侵襲で採取可能なバイオマーカーです。Excelra社のデータベースをこの基準で評価したところ、膵臓がんまたは肝臓がんに対して、低侵襲または非侵襲的な検査が可能なバイオマーカーが1,992種類特定されました。
研究段階から実際の臨床現場へ移行するには何が必要でしょうか。まず、特定のバイオマーカーが有効な診断ツールとなり得るかを確認する継続的な研究が求められます。がんは非常に多様性に富んでおり、バイオマーカーは偽陽性などの不正確さを招く可能性があります。科学コミュニティが広く活用できるバイオマーカーを特定するには、候補の地道な研究が不可欠です。
次に、これらの画期的な成果を患者に届けるには、FDA承認済みの検査が必要です。検査開発への資本投資と、臨床試験の継続的な取り組みが極めて重要となります。現在、こうした取り組みは進んでおり、膵臓がんや肝臓がんの診断試験はパンデミックによる停滞から回復しています。時間とリソースの継続的な投資に加え、AIを活用した複雑なバイオマーカーデータの分析といった先端技術も、大きな影響をもたらすでしょう。
多くのハードルはありますが、バイオマーカー研究はがんの早期発見・診断に新たな可能性をもたらし、患者の未来を明るくするものです。バイオマーカー研究の最新動向と、それががん診断の改善に与える影響については、Excelra社と共同作成した最新のインサイトレポートをご覧ください。
