学位論文要旨



No 123679
著者(漢字) 井之輪,俊彦
著者(英字)
著者(カナ) イノワ,トシヒゴ
標題(和) ヒト泌尿生殖器癌におけるcancer stem cell の探索と包括的機能解析
標題(洋)
報告番号 123679
報告番号 甲23679
学位授与日 2008.03.24
学位種別 課程博士
学位種類 博士(医学)
学位記番号 博医第3018号
研究科 医学系研究科
専攻 生体物理医学専攻
論文審査委員 主査: 東京大学 教授 宮川,清
 東京大学 教授 五十嵐,隆
 東京大学 准教授 中川,恵一
 東京大学 教授 堤,治
 東京大学 教授 鄭,雄一
内容要旨 要旨を表示する

再生医学研究の進歩により、癌組織にも正常組織で観察される細胞の階層性が存在すること、すなわち、cancer stem cell(癌幹細胞)が存在することが報告された。一般に抗癌剤の治療効果は腫瘍の退縮等で評価され、外科的治療は腫瘍の完全切除を目標とするが、癌幹細胞が一つでも残されれば、癌が再発することになり、癌幹細胞の発見は、単に再生医学研究のみならず、これまでの癌治療概念を大きく変えるものと言える。そこで本研究では、ヒト泌尿生殖器癌における癌幹細胞の探索と包括的機能解析を行った。

幹細胞の分離法としては、Hoechst33342染色とfluorescence-activated cell sorting analysis (FACS)により、1ステップで幹細胞を効率良く分離可能なSide population(SP) 細胞分離法を用いた。SP細胞は、体性幹細胞様の働きを示す細胞を多く含む細胞集団として、様々な動物の組織で報告されているが、今回の手術検体を用いた解析で、ヒトにおいて初めて正常腎組織におけるSP細胞の存在が確認された。しかし、腫瘍部からはSP細胞解析に必要な充分な細胞を得る事が困難であったため、11種類のヒト泌尿生殖器癌培養細胞を用いてSP細胞解析を行った。FACS解析の結果、精巣 germ cell tumor NEC8のみからSP細胞が得られた。NEC8より得られたSP細胞は、non-SP細胞と比してより強い増殖力、強い抗癌剤耐性(シスプラチン)及び強い組織浸潤性を示し、さらに、自己複製能を持ち、non-SP細胞へも分化することから、癌幹細胞として、既報の主な特徴を満たしていた。次にマイクロアレイによる包括的遺伝子発現を検討した結果、SP、non-SPで発現量の異なる10種の遺伝子が得られ、このうちアポトーシス抑制遺伝子であるGrowth arrest- and DNA-damage-inducible proteins 45β(GADD45β)について詳細な検討を行った。既報によりSP細胞の機能を規定するとされるABCG2のノックダウンでは、SP細胞の抗癌剤に対する感受性が高まることが確認され、さらにGADD45βのノックダウンでも同様に抗癌剤に対する感受性が高まることが確認された。一方、癌浸潤性における検討では、ABCG2のノックダウンでは有意な作用は見られなかったが、GADD45βのノックダウンでは顕著な浸潤性の低下が認められた。

以上より、ヒト泌尿生殖器癌においても癌幹細胞の存在が示唆され、マイクロアレイ解析およびsiRNAによる検討により、GADD45βが癌幹細胞の浸潤性を規定する有望な治療対象候補遺伝子であることが明らかとなった。今後ABCG2やGADD45β遺伝子のノックダウンによる癌幹細胞を対象とした新しい癌根治療法の開発が期待される。

審査要旨 要旨を表示する

本研究は癌の発生において、多様な機能を有する癌細胞を供給かつ維持する重要な役割を演じていると考えられる癌幹細胞について、その機能を明らかにするため、Side population(SP)細胞分離法を用いて、ヒト泌尿生殖器癌における癌幹細胞の探索と性質の検討、マイクロアレイの結果による包括的機解析を行ったものであり、以下の結果を得ている。

1.これまでに、腎機能障害モデルのマウスを用いて、腎組織のSP細胞の活性化による腎組織の部分的な再生等が報告されていたが、本研究においてヒト手術検体を用いた実験では、初めて正常腎組織におけるSP細胞の存在が確認された。このことから、ヒト腎組織においても細胞の活性化などによる腎機能治療開発の可能性が示された。

2.ヒト癌の培養細胞を用いた実験では、精巣腫瘍(embryonal carcinoma,NEC8)からSP細胞が得られた。その性質を調べると、SP細胞の培養により、再びSP、non-SP両方の細胞が生じることが示された。またSP細胞にはシスプラチン耐性が認められる結果が得られた。これらの実験結果から自己再生能、多分化能、抗癌剤耐性が示され、癌幹細胞を多く含む可能性が示唆された。また、NEC8 SP細胞の特徴として、non-SP細胞と比して高い浸潤能、増殖力も併せ持つことが示された。以上の結果より、NEC8 SP細胞が治療の対象として重要な細胞群であると考えられた。

3.マイクロアレイの結果の解析から、癌に対して生理学的な活性の高い GADD45βと、SP phenotypeを規定する遺伝子であるABCG2に着目した。 NEC8 SP細胞におけるこれらの遺伝子の機能を検討するために、GADD45β、ABCG2 両者のsiRNA導入によるノックダウン実験を施行した。この結果からGADD45β、ABCG2ともにシスプラチン耐性に関与することが示され、GADD45βはアポトーシスを抑制している可能性が示された。また、GADD45βのノックダウンの群のみに浸潤性の低下が認められ、GADD45βが浸潤能を制御している可能性が示唆された。

以上、本論文はヒトの腎組織にSP細胞が含まれることを初めて示した。また、ヒト泌尿生殖器癌において初めてSP細胞を用いて癌幹細胞の機能解析を行い、siRNAを用いた検討によりGADD45βが癌幹細胞のアポトーシスの抑制や浸潤能を規定する働きを持つ、有望な治療対象候補遺伝子であることを明らかにした。以上から腎機能障害、悪性腫瘍のそれぞれに対する新たな治療法の可能性を示したと考えられ、学位の授与に値するものと考えられる。

UTokyo Repositoryリンク