プロジェクト

現在、分子病理学研究室で行っている研究プロジェクトの一部をご紹介します。
（広島大学大学院医歯薬保健学研究科 基礎・社会医学系研究室紹介 2012 より）

形態の分子基盤を知ることにより病因・病態に基づいた深い病理診断が可能となり、一方、病理解剖、病理組織を通してみた病気の実像から新たな医科学研究の展開が生まれてきます。私たちの研究室のコンパスは、「Morpho-pathological Omics : 病理形態と機能、遺伝子・分子異常の包括的理解」に向かっています。主な研究テーマは、がんの体系的遺伝子発現解析と新規がん関連遺伝子の同定、がんのエピジェネティクス、遺伝子多型と発がんリスク、遺伝子診断システムの開発、などです。

Omics研究とは

Omicsとは：細胞あるいは組織に存在する遺伝子 （gene）・mRNA（transcript）など様々なレベルのセットを末尾に“ome”を付けてそれぞれゲノム（genome）・トランスクリプトーム（transcriptome）などと呼んでおり、それぞれの分野は末尾に-omicsを付し、その総称がオーミクス“Omics”です。
　私たちはがんについてのOmics研究を推進し、遺伝子をはじめとする様々な生命現象の発現情報の全体像を把握し、病態の発生・進展の分子基盤を理解することにより、新しいシーズを発見し、それを標的とした診断・ 治療・予防を展開したい、基礎研究から臨床応用への架け橋になりたい、と考えています。

Transcriptome解析によるがん特異的遺伝子の探索

Transcriptome dissectionの方法として、私たちはserial analysis of gene expression（SAGE）法とEscherichia coli ampicillin secretion trap (CAST)法を用いています。
　SAGE法は、細胞や組織に発現しているmRNAのタグと呼ばれる10塩基程度の配列を数万個のオーダーでシークエンスし、その種類と頻度から網羅的に遺伝子発現をみるもので、定量性・再現性に優れています。私たちはこの方法を用いて、胃がん組織を解析し、世界最大規模の胃がんSAGEライブラリーを作成、情報はNCBIのwebサイトSAGEmap （http://www.ncbi.nlm.nih.gov/SAGE/）を通じ全世界に公開しています。私たちが新しい診断・治療の標的としてSAGEデータ解析で見つけた遺伝子にReg IVとOLFM4があります。Reg IVは、機能解析からは、細胞外分泌、EGFRの活性化、caspase-9を介したアポトーシスの抑制、腹膜播種の促進作用があり、抗癌剤耐性に関与することも分かりました。さらに血清診断マーカーとして両者を組合わせて測定することにより、60％近い感度で胃癌を検出できました（特願2008-005023）。同様のストラテジーを用いた食道がんのSAGE解析と機能解析から、ADAMTS16が食道扁平上皮がんの新しい診断・治療のターゲットとして有望であることをみつけました（特願2007-015630）。
　CAST法は、診断・治療標的として最適な膜蛋白あるいは分泌蛋白を網羅的に解析する方法です。これは、EcoRIとBamHIサイトを組み込んだcDNAを、シグナルシーケンスが欠損したβ-ラクタマーゼ遺伝子を有するpCASTベクターに組み込みアンピシリンで選択することにより、シグナルシーケンス／膜貫通ドメインを持つ遺伝子を同定するものです。これまでに、胃がん／前立腺がん細胞株・胃がん組織および正常胃粘膜／前立腺組織サンプルについて、10000以上のクローンを解析し、DSC2、TM9SF3やTSPAN8などの候補遺伝子については、実際の組織やがんにおける発現の検証、機能解析などを行なっています。TSPAN8の発現は、患者さんの予後と相関し、がん細胞を用いた研究から、がんの増殖・浸潤を促進する作用のあることを見いだしており、新しい治療ターゲットとして注目しています。

microRNAの網羅的解析から得られた成果

microRNA (miRNA) は20-24塩基程度の小さなnon-coding RNAであり、標的遺伝子のmRNAの3’UTRに相補的に結合しmRNAを分解あるいは蛋白の翻訳を抑制することにより、発生、増殖、分化、アポトーシスなどの様々な生物現象を担っています。ヒト遺伝子の30％はmiRNAによって発現が調節されおり、エピジェネティクスにおける重要性およびがんの発生・進展における役割が注目されています。私たちは、miRNAマイクロアレイを用いて胃がんを解析し、様々な病態に関連したmiRNA signatureを同定し、そのいくつかは予後因子になることを明らかにしました。 　さらに、非がん部と比較してがん部で発現が低下するmiRNAとしてmiR-148aを同定し、胃がん細胞株を用いたmiR-148aの強制発現系およびノックダウン系において、miR-148aが浸潤能を制御していることを見いだしました。miR-148aの標的遺伝子として、MMP7が下流標的であることを突き止めました。また、難治がんとして知られるスキルス胃がんにおいてmiR-143/145が特徴的な発現態度を示し、TGFβと共同してがん・間質相互作用を担っている可能性を見いだしました。泌尿器系がんにおいてもmiR-155をはじめいくつかのmiRNAが予後因子になることを明らかにしています。これらmiRNA解析成果の診断・治療への展開が期待されます。

探索的Omics研究成果のがんの臨床・予防への橋渡し

Omics研究からの臨床展開のストラテジーを図に示しました。詳細な遺伝子発現情報から、がんの発生進展の分子基盤を明らかにするとともに、新しく同定されたがん特異的遺伝子について、診断システムの構築、機能解析による治療開発を行なうことにより、早期診断、新しい分子標的治療につなげることができます。さらに、遺伝子多型解析や診断用カスタムアレイの開発により、個別化予防、個性診断を展開することが可能です。

私たちの姿勢

Omics研究から得られた基盤情報は、がんの診断・治療・予防の新しい展開に大きく貢献するものです。シーズの発見を臨床現場に還元するトランスレーションの潮流の中で、診断の中心に位置し「ゲノム・形態・臨床の架け橋」の担い手を自負する病理学の重要な方向性であると考えています。道を進まなければ、はるかなゴールは見えてきません。今後も、この方向性を信じて進んでいきたいと思っています。

もちろん、病理専門医も養成します！
病理医のニーズは非常に高いにもかかわらず全医師の1％、全国的に不足しています。

研究室メンバー

教授	安井　弥（S57広島大医卒）
准教授	大上直秀（H11広島大医卒）
助教（学部内講師）	仙谷和弘（H13広島大医卒）（ミシガン大学出向中）
助教	坂本直也（H17広島大医卒）
大学院生D4	山本利枝（H12金沢医大卒）
大学院生D4	浦岡直礼（H20広島大医卒）
大学院生D3	Htoo Zarni Oo（H20ヤンゴン第2医大卒）
大学院生D3	坂根潤一（H13広島医技専卒）
大学院生D2	内藤　寛（H21県立広島大卒）
大学院生D1	後藤景介（H16広島大医卒）
大学院生D1	神明俊輔（H15大分医大卒）
大学院生D1	今本奈緒（H15奈良医大卒）
医学部生B2	樋口　徹（H7東京大理卒）
秘書	松浦京子
技術センター職員	法村真一
実験補助／事務補佐	黒河友美子
事務補佐	木村佳子
	(2012年5月現在)

研究室メンバーの最近の主な受賞

Phyu Phyu Aung:	2005 Scholar-in-training Award, AACR（米国癌学会）
安井　弥：	平成20年度日本病理学賞
大上直秀：	平成21年度広仁会基礎医学研究賞
仙谷和弘：	平成21年度広仁会賞
坂本直也：	平成21年度日本消化器癌発生学会奨励賞
大上直秀：	平成21年度日本病理学会学術研究賞
仙谷和弘：	平成22年度日本病理学会学術奨励賞
仙谷和弘：	平成23年度日本消化器癌発生学会研究奨励賞

代表論文

Sentani K, Yasui W et al.: Upregulation of HOXA10 in gastric cancer with the intestinal mucin phenotype: Reduction during tumor progression and favorable prognosis. Carcinogenesis (in press)
Hayashi D, Yasui W, Tsukita S et al.: Deficiency of claudin-18 causes paracellular H+ leakage,
up-regulation of interleukin-1beta, and atrophic gastritis in mice. Gastroenterology 142:292-304, 2012
Saeki N, Yasui W, Yoshida T et al.: A functional SNP in MUC1, at chromosome 1q22, determines susceptibility to diffuse-type gastric cancer Short title: MUC1is a gastric cancer susceptibility gene. Gastroenterology 140:892-902, 2011
Hayashi T, Yasui W, et al.: DSC2 is a new immunohistochemical marker indicative of squamous differentiation in urothelial carcinoma. Histopathology 59:710-721, 2012
Qui W, Oue N, Yasui W et al.: Chemoprevention by nonsteroidal anti- inflammatory drug eliminates oncogenic intestinal stem cells via SMAC- dependent apoptosis. Proc Natl Acad Sci USA 107:20027-20032, 2010
Anami K, Yasui W et al.: Search for transmembrane protein in gastric cancer by the Escherichia coli ampicillin secretion trap: expression of DSC2 in gastric cancer with intestinal phenotype. J Pathol 221:275-284, 2010
Takakura Y, Hinoi T, Yasui W, Ohdan H et al.: CDX2 regulates multidrug resistance 1 gene expression in malignant intestinal epithelium. Cancer Res 70:6767-6778, 2010
Ueda T, Oue N, Yasui W, Carlo CM et al.: Relation between microRNA expression and progression and prognosis of gastric cancer: a microRNA expression analysis. Lancet Oncol 11:136-146, 2010
Yamamoto H, Yasui W, Kikuchi A et al.: Laminin gamma2 mediates Wnt5a-induced invasion by gastric cancer cells. Gastroenterology 137:242-252, 2009
Oue N, Yasui W et al.: Serum olfactomedin 4 (GW112, hGC-1) in combination with Reg IV is a highly sensitive biomarker for gastric cancer patients. Int J Cancer 125:2382-2392, 2009
The Study Group of Millennium Genome Project for Cancer (Yasui W): Genetic variation of PSCA gene is associated with a susceptibility to diffuse-type gastric cancer. Nature Genetics 40:730-740, 2008
Sentani K, Yasui W et al.: Immunohistochemical staining for Reg IV and claudin-18 is useful in the diagnosis of gastrointestinal signet ring cell carcinoma. Am J Surg Pathol 32:1182-1189, 2008
Hamatani K, Yasui W, Nakachi K et al.: RET/PTC rearrangements preferentially occurred in papillary thyroid cancer among atomic bomb survivors exposed to high radiation dose. Cancer Res 68:7176-7182, 2008
Mitani Y, Yasui W et al.: Reg IV is a serum biomarker for gastric cancer patients and predicts response to 5-fluorouracil- based chemotherapy. Oncogene 26: 4383-4393, 2007
Aung PP, Yasui W et al.: Systematic search for gastric cancer-specific genes based on SAGE data: melanoma inhibitory activity and MMP-10 are novel prognostic factors in patients with gastric cancer. Oncogene 25:2546-2557, 2006
Oue N, Yasui W et al.: Gene expression profile of gastric carcinoma: Identification of genes and tags potentially involved in invasion, metastasis and carcinogenesis by serial analysis of gene expression. Cancer Res 64:2397-2405 2004

連絡先

安井　弥 wyasuiアットhiroshima-u.ac.jp (082-257-5145)
大上直秀 naoueアットhiroshima-u.ac.jp (082-257-5146)
仙谷和弘 kzsentaniアットhiroshima-u.ac.jp (082-257-5147)