癌のクローン進展と再燃：AMLの場合化学療法の修飾(Nature)

Nature 481, 506–510 (26 January 2012)

Clonal evolution in relapsed acute myeloid leukaemia revealed by whole-genome sequencing

Li Ding,Timothy J. Ley, David E. Larson, et al

Received　29 March 2011

Accepted　29 November 2011

Published online　11 January 2012

急性骨髄性白血病(AML)では、年月とともに細胞遺伝学レベルでのクローン進化を引き起こし、そのため病気が再燃進行することにより、ほとんどの患者は最終的に死を迎えることになる。

では急性骨髄性白血病が再燃するときに、あらたにどのような遺伝子変異が認められるようになるのであろうか？　それを明らかにする目的で、再発が認められた8人のAML患者サンプルを用いてDNAシークエンスを行った。ディープ・シークエンスを行うことで数百単位の遺伝子変異を確認できたが、これにより病気が見つかった時点での遺伝子変異スペクトラムと再発したときに見られる変異スペクトラムを比較検討することが可能となり、白血病がどのようなクローンから構成されているかを正確に決定でき、更には再燃の時点におけるクローン解析が可能であった。また急性骨髄性白血病に関係する遺伝子群 (WAC, SMC3, DIS3, DDX41 and DAXX) も新たに発見することができた。

今回の研究で最もエクサイティングな結果は、急性骨髄性白血病が再燃する際、白血病細胞のクローン構成には２つのパターンがあるということである。すなわち

(1) 病気が発生した際の原初クローンがそののち更に突然変異を加え、このクローンが原因で再燃する場合である。(下図　モデル１）

もう一つは

(2)最初の治療を受けた後に生き残ったサブクローンが、あらたに変異を獲得しクローンとして拡大することで再発時の主要クローンとなる場合である。(下図　モデル２）

すべての症例で化学療法を施行してもオリジナルクローンは根絶できないことがわかった。また新たに生じた突然変異は、細胞毒性の強い化学療法によって引き起こされたDNA損害によるためか、トランスバージョンタイプの突然変異が多かった。

AML再発は新たな突然変異、およびクローン進化によっておこることが実証されたが、それを加速するのは患者が治療として受ける化学療法による。



Most patients with acute myeloid leukaemia (AML) die from progressive disease after relapse, which is associated with clonal evolution at the cytogenetic level. To determine the mutational spectrum associated with relapse, we sequenced the primary tumour and relapse genomes from eight AML patients, and validated hundreds of somatic mutations using deep sequencing; this allowed us to define clonality and clonal evolution patterns precisely at relapse. In addition to discovering novel, recurrently mutated genes (for example, WAC, SMC3, DIS3, DDX41 and DAXX) in AML, we also found two major clonal evolution patterns during AML relapse: (1) the founding clone in the primary tumour gained mutations and evolved into the relapse clone, or (2) a subclone of the founding clone survived initial therapy, gained additional mutations and expanded at relapse. In all cases, chemotherapy failed to eradicate the founding clone. The comparison of relapse-specific versus primary tumour mutations in all eight cases revealed an increase in transversions, probably due to DNA damage caused by cytotoxic chemotherapy. These data demonstrate that AML relapse is associated with the addition of new mutations and　 clonal evolution, which is shaped, in part, by the chemotherapy that the patients receive to establish and maintain remissions.