東京医科⻭科⼤学・副理事（研究担当）東京医科⻭科⼤学・難治疾患研究所・分⼦細胞遺伝 教授東京医科⻭科⼤学・疾患バイオリソースセンター⻑

稲澤 譲治

第15回 東京医科⻭科⼤学難治疾患研究所 市⺠公開講座2016/06/17 @⽂京シビックセンター3階会議室

MCG, MRI, TMDU

がんの増殖を抑える⼩さな分⼦マイクロRNA

いなざわ じょうじ

⽂部科学省新学術領域研究がんシステムの新次元的俯瞰と攻略

1

MCG,MRI,TMDU

2

1. 遺伝⼦・ゲノム・染⾊体について2. マイクロRNAとがん

3. TMDU疾患バイオリソースセンターとバイオバンク事業

本⽇の話題

細胞

中学２年 理科・⽣命

核 細胞質 細胞膜

中学３年 理科・⽣命

細胞分裂 染⾊体 遺伝⼦

ゲノム

DNA

ゲノム

3

ゲノム

ChromosomeGene

GenomeGenome

Gene Chromosome染⾊体遺伝⼦

ゲノム4

好中球 ⾚芽球

細胞を⾒る：⾻髄細胞の分裂

遺伝学とは、「遺伝継承(heredity)と多様性(diversity)の現象を研究する」学問分野. 遺伝継承と多様性を結ぶのが 「遺伝⼦」 5

がんは 遺伝⼦ の異常によって起きる

6

・染⾊体 ・ゲノム・DNA ・塩基 (ATGC)(ATGC)

7

(2012年11⽉)

世界の⼈⼝: 71億⼈1. 中 国 13.6 億2. インド 12.1 億3. ⽶ 国 3.2 億

10. ⽇本 1.27億

ヒト体細胞核DNA 64億 塩基対(bp)

ATGCATGC

約70億⼈

ATGC 約60億塩基対

7

⼈の体細胞のゲノムDNAは約60億塩基対からなる

8

・染⾊体レベル・塩基レベル

・がんのゲノム異常

がんは 遺伝⼦ の異常によって起きる

9

・染⾊体 ・ゲノム・DNA ・塩基 (ATGC)

・RNA マイクロRNA

mRNA

全RNA

蛋白質をコードするRNA mRNA前駆体

蛋白質をコードしないRNA(non-coding RNA)

22 (20-25) mer機能性低分子RNA

tRNAtRNA前駆体

rRNArRNA前駆体

miRNAmiRNA前駆体

snRNAsnoRNA

siRNApiRNA

Other RNAslncRNA

RNAの分類

10

11

22 塩基

2,400,000 塩基対ジストロフィン遺伝⼦:

マイクロRNA:

サイズの⽐較 110,000 倍4t

40g40g

がんに関連するマイクロRNA

12

１．がん遺伝⼦型 マイクロRNA

２．がん抑制遺伝⼦型 マイクロRNA

核酸医薬としての がん抑制 マイクロRNA

細胞増殖 抑制細胞死 誘導細胞周期 停⽌浸潤・転移 抑制etc.

in vitroフラスコの細胞で

in vivoマウス移植腫瘤で

抗がん核酸薬としてのmiRNA

がん抑制性 miRNA

Kozaki K. & Inazawa J, Cancer Sci, 2012 Review13

miRNA

がんの悪性特性

がんは遺伝⼦の異常によって起こる

1. 細胞がかってに増える2. 周囲の組織に浸潤する3. 別の場所（臓器）に転移する4. クスリが効かなくなる

14

⼤腸上⽪

粘膜筋板粘膜下層

APC RAS

PI3K 細胞周期関連遺伝⼦ アポトーシス関連遺伝⼦ TGF-β

⼤腸がん 多段階 発がん

Vogelstein B. et al. Science 2013;339:1546-1558引⽤改変

正常

P53

⼤腸腺腫 ⼤腸がん

15

x1/3

がんの⾎管新⽣（Angiogenesis）と浸潤・転移

⾎管新⽣のイメージ

前⽴腺がんの全⾝⾻転移転移を制する者は がんを制すhttp://www.wired.com/2007/05/embryonic_stem_/

16

Basement membrane がんの浸潤・転移

上⽪細胞基底膜

間質：間質細胞

⾎管

⼤腸がん

増殖

浸潤

転移

薬剤耐性

増殖

上⽪系細胞 間葉系細胞上⽪間葉転換

EMT=17

・循環 がん細胞 (CTC)・リキッド バイオプシー

担がん状態モニタリング がん早期診断・存在診断 浸潤・転移機構の解明

DNA, タンパク, アミノ酸マイクロRNA, がん細胞

⽣検（バイオプシー）

18

液体バイオプシー

利⽤⽅法

循環がん細胞: CTC (Circulating Tumor Cells) リキッド バイオプシー: Liquid Biopsy

⾎清中のがん由来DNA診断

末梢⾎中のCTCを⽤いたがん診断

がん転移・再発の危険性予測 治療効果のリアルタイムモニタリング 治療の分⼦標的や耐性化の検出 担がん患者の転移進展機構の理解

Pantel & Alix-Panabieres, Can Res 73, 2013引⽤改変19

循環する がん細胞 (CTC)

正常な細胞 がん細胞 循環するがん細胞(CTC)の性質は？

ヒトの膵がん細胞株マウス⽪下移植腫瘤

マウス⾎液採取

⾎液中の細胞を培養 CTC 由来膵がん細胞の増殖

①

②

③ ④

20

ヒト膵がん細胞株 KP1N（親株） 循環⾎液から回収した KP1N（KP1N-CTC1）

Time Lapse Imaging (72h→18s)

循環がん細胞 (CTC)の特性原発巣 がん細胞 CTC

21

がんの 浸潤・転移にかかわる EMT*を制御する マイクロRNA

*EMT; Epithelial-Mesenchymal Transition (上⽪ｰ間葉転換）

22

E:上⽪系細胞形質 M: 間葉系細胞形質

EMT

MET

23MCG, MRI, TMDU

E カドヘリンCLDN7, TJP1, 他

N カドヘリンVIM, SNAI1/2, 他

M 形質への転換：運動能・浸潤能・転移能の獲得、薬剤耐性

上⽪-間葉転換Epithelial-Mesenchymal Transition (EMT)

E⇒M 形質 “がん悪性化” 膵臓がん細胞株 Panc1

24

E-/N-カドヘリンの蛍光免疫染⾊E-カドヘリン: (E) 上⽪系細胞マーカー （転移しにくい）N-カドヘリン: (M) 間葉系細胞マーカー（転移しやすい）

可塑性E M

25MCG, MRI, TMDU

マイクロRNA

E-カドヘリン プロモーターGFP遺伝⼦を連結した発現ベクター

培養がん細胞を利⽤した EMT制御マイクロRNAの探索

コントロールコントロール miR-200bmiR-200bコントロール miR-200b

膵臓がん細胞株 Panc1

EMT 抑制マイクロRNAの機能的スクリーニング

2. 強いEカドヘリン発現を誘導する miRNA-655

1. Eカドヘリン転写活性化を指標に470種のmiRNAを選別

Normal control (N.C.)

96時間の細胞培養後蛍光強度の測定

26MCG, MRI, TMDU

細胞にmiRNAを導⼊

miR-655: M E Harazono, et al., PLoS ONE. 2013

がんの増殖を抑制する マイクロRNA

27

microRNA 細胞増殖 抑制細胞死 誘導細胞周期 停⽌浸潤・転移 抑制etc.

がんの細胞死を誘導するmiR-634

HeLa cells

miR-NC (20nM) miR-634 (20nM)

total time : 60hTsuruta, et al. Cancer Res, 2011. Uesugi , et a., Cancer Res. 2011. Yamamoto et al., Mol Cancer Res. 2013

28

がん抑制 miR-634 と シスプラチン (CDDP) 併⽤による抗がん効果の増強

摘出がん腫瘤

(コントロール) (シスプラチン)

マウス⽪下移植がん腫瘤

PBS

miR-ctrl miR-634

29

CDDP

miR-ctrl miR-634

核酸創薬の鍵を握るドラッグ デリバリー システムmiRNAmiRNA

DDSDDSTechnology

Bottleneck

臨床への応⽤臨床への応⽤産学官・医⼯連携の研究製薬企業・技術開発企業の研究者・技術者との連携 30

⽇本⼈の原因不明 先天異常症 645症例のゲノム解析の取り組み（2005年〜現在）

染⾊体検査で異常なし臨床症状からも確定診断に⾄らない

先天異常症：全出⽣の約2％程度【取り組みの対象】

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患児・ご両親（トリオ）の末梢⾎DNA詳細な臨床情報の収集→バイオバンク

GD アレイ解析（株） BML

全国23の⼩児医療施設と連携した原因不明 先天異常症・遺伝性疾患のゲノム解析・診断コンソーシアム (2005-2016 )

検査結果の報告主治医・クライアント

Database, Bioresources

23 Hospitals with Outpatient Clinics of Medical Genetics

NEDO研究開発事業： 染⾊体検査で異常が検出されない先天異常症の⼩児を対象としたゲノムアレイ診断

1st stage⾼密度アレイ解析

by WG Array-4500

検査結果の報告主治医・クライアント

Aberrations (-)by GD array

2nd stage

32

個別化医療対応診断アレイ開発

CREST 2002-2006NEDO 2006-2011

・富⼠ﾌｨﾙﾑ製造・BML受託検査

東京医科⻭科⼤学（TMDU)疾患バイオリソースセンターとバイオバンク事業

33

難病の克服 ゲノム医療の推進 個別化医療教育・研究の推進 産学官連携研究の推進

BRC採⾎管⽤ラベル印刷

*

*

① 説明後に同意を取得（包括的同意）② 電⼦カルテからBRC採⾎オーダー

検査部採⾎室

東京医科⻭科⼤学医学部附属病院・⻭学部附属病院

③ 同意⽂書の確認後、臨床情報はBRCサーバーに送達

※ 患者ID以外の個⼈識別情報は全て削除

BRC ID 付与

⽒名ラベル即刻廃棄

*

**

BRC ID による保存管理

**

サンプル提供BRC ID 管理

⾎清分離DNA抽出

BRC

電⼦カルテシステムによるバイオバンク事業

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健診コース１．⼀般健診コース２．⽣活習慣病健診コース３．がん健診コース４．⻭周病健診コース

医・附属病院⻭・附属病院

⻑寿・健康⼈⽣推進センター

・栄養・⾷事指導（⾷育の精神）・運動の奨励・快眠・ストレス回避の指導・Evidence-based 予防・⽣活習慣病発症遅延・健康寿命の延伸・トータルヘルスサポートによるQOL向上

・企業健保などの援助・⼈間ドック・ゲノム情報提供サービス

５．健康管理ゲノム情報提供サービス(ゲノム検診）

20〜50代社員健診

（社会を⽀える世代）

⻑期の追跡情報に基づく発症リスク予測の定量化＆向上化医療費の軽減・活⼒ある社会の持続

個⼈の遺伝情報に応じた医療実現プロジェクト の成果

健康管理ゲノム情報に基づく介⼊

健康関連ゲノム情報の提供による個別先制医療実現

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未病社会専制医療

岡⼭⼤学 「夢の会話プロジェクト」

2014年1月

2016年4月

東京医科⻭科⼤学難治疾患研究所OB ⼩崎健⼀教授（岡⼭⼤学）の取り組み

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⻑寿・健康⼈⽣推進センター難治疾患研究所

詳細臨床情報付随⾼品質バイオリソースおよびゲノム解析基盤

疾患バイオリソースセンター

頭頸部外科⾷道外科病理学

医学部附属病院

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⻭学部附属病院

頭頸部・⾷道扁平上⽪がん精密医療に向けた基盤研究拠点形成

アンメット メディカル ニーズ

腫瘍センター

顎⼝腔外科⼝腔病理学

⼝腔・咽喉頭・⾷道扁平上⽪がん

がんゲノム構造解析がんゲノム情報解析

オミックス解析CTC/cfDNA解析

世界的超⾼齢化社会慢性疾患としての癌

個別化精密医療の実践

新規分⼦標的治療薬開発分⼦標的治療薬再配置(DR)核酸医薬等新規治療法開発

個別化精密医療の提供

アカデミア発ベンチャー知財形成

クリニカルシークエンスがん体細胞変異

コピー数異常(CNV)Mutation burden

薬剤の治療効果予測免疫療法（抗PD-1抗体）

新規再発早期診断法

SCCセンター(SCC:扁平上⽪がん)

Biobank/Bioresourceの“B” ハート（こころ）、求⼼⼒

⾚⾎球、しなやかさ、躍動感

未来医療への貢献http://www.tmd.ac.jp/brc/

東京医科⻭科⼤学 疾患バイオリソースセンター

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