ガン細胞の定義

1.　正常な抑制を無視して増殖する

2.　他の細胞の領域に進入し占領する

異常な１個の細胞

制御されない増殖

腫瘍

良性腫瘍 悪性腫瘍

被膜に覆われ一個の塊と

してまとまる

周囲の組織を浸潤

（転移）

ガンの分類

上皮組織由来 ガン腫（carcinoma）

結合組織・筋肉由来 肉腫（sarcoma）

肺ガン・胃ガン・大腸ガン・乳ガン・

子宮ガン・前立腺ガン・膀胱ガン・

皮膚ガンなど

造血細胞由来

免疫系

神経系

白血病（leukemia）

リンパ腫（lymphomas）

神経膠腫（gliomas）

軟骨肉腫など

発ガン(carcinogenesis, oncogenesis)

化学発ガン

ウィルス発ガン

放射線発ガン

初期変化 発ガン促進期

(Initiation) (Promotion)

ガン化

(Carcinogenesis)

発ガン

イニシエータ

ー

発ガン

プロモータ

ー

ガン原性物質

イニシエーター：アゾキシメタン

プロモーター： デオキシコール酸

デオキシコール酸：胆汁酸（胆汁の成分）が腸内細菌によって変化させられたもの）

実験例

AOM-DC誘発大腸ガンモデルラット

肝臓

胆嚢

胆汁酸：脂肪消化のために分泌

小腸（回腸）末端部から吸収され肝臓へ戻る

吸収されなかった二次胆汁酸は大腸へ流れ込む

腸内細菌によって変成、発ガンプロモーターとなる（二次胆汁酸）

アゾキシメタン＋デオキシコール酸による肝臓癌

正常 肝癌

対照群

腫瘍発生率8/8

AF2531群

腫瘍発生率3/8

AOM-DC誘発大腸癌モデルラット結腸伸展図

変異原生を示す物質のスクリーニング

Aimes Test(エイムス試験)

サルモネラ菌

ただしHis要求性変異株

ラット肝ホモジェネート

調べようとする化合物

混合

サルモネラ菌用培地

（ただしHisを含まない）

に接種する

変異原生物質

無添加

変異原生物質添加

Hisを含まない培地にはえてきたサルモネラ菌

＝His非要求性

要求性から非要求性へ（復帰変異株）

O O

O

O O

OCH 3

O O

O

O O

OCH 3

アフラトキシン

O

アフラトキシン2,3-エポキシド

発ガン物質の代謝による活性化

肝臓内酵素シトクロムP450の作用

DNAにたいする結合能を獲得＝発ガン物質化

３．ガンウィルスの発見ー前史

1911 ニワトリ肉腫の研究

肉腫組織

肉腫に罹患した

ニワトリ

ホモジナイズ

正常ニワトリ

肉腫に罹患

P.Raus

ウィルスの概念の確立・・・・1932年

ラウスのノーベル賞受賞・・・1965年

３

1970年代のラウス肉腫ウィルスの研究で

わかったこと

　　　（遺伝子操作技術以前）

１．ウィルスに含まれる遺伝子が細胞のガン化を支配する

２．ガン遺伝子はウィルスの増殖・粒子形成には必要ない

３ー１．

４

３ー２ ｖ－ ｓｒｃ の同定とｃ－ ｓｒｃ の発見

ｓｒｃ ：sarcoma（肉腫）遺伝子

（遺伝子操作技術確立以降）

ｖ：ウィルス性 ｃ：細胞性

v-src と相補性の遺伝子が正常細胞に

存在する事を証明 ＝ c-s rc

1976 Stehelin

c-s rc プロトオンコジーン＝

プロトオンコジーン概念の証明

ガン遺伝子 ｓｒｃ （サーク）はもとも

とウィルスが持っていたものではない

染色体に組み込み

＊レトロウィルスなのでＲＮＡを鋳型にしてＤＮＡ

を逆転写酵素で作ってから取り込まれる

宿主の c-src をとりこむ

２．ガンは遺伝子の疾患である

原型ガン遺伝子

（proto-oncogene）

タバコ

食品中の発ガン物質

放射線

ガンウィルス

ガン遺伝子

（oncogene）

変異と活性化

ガン抑制遺伝子

変異と失活

細胞のガン化

２

４ー1．ヒトガン遺伝子のクローニング

Weinbergら1979

NIH3

T3細胞

マウス

由来

ＤＮＡ抽出

トランスフェクション

ガン化

ヒト膀胱ガン細胞

化学発ガン剤処方によるガン化

これによりガン遺伝子の検索法を確立した

４ー2．ヒトガン遺伝子の検索法

ガン細胞

ＤＮＡ抽出

ＤＮＡ＋リン酸

カルシウム

NIH/3T3細胞のトランスフェクション

培養細胞のガン化

腫瘍の発生

ヒト膀胱ガン細胞

ガン遺伝子のクローニング

Weinbergら 1982

ハーヴェイ肉腫ウィルスの ras 遺伝子と相同

であることを発見

ras 遺伝子ほ乳類の

7

H- ras このウィルスガン遺伝子ももちろん

ヒト細胞染色体に相補する遺伝子が

ある．

正常細胞ras遺伝子と比較

４ー３．ガン細胞由来と正常細胞由来の

　　　　 ras 遺伝子の比較

細胞ガン化能力

膀胱ガン細胞 ras 遺伝子クローン

ras 遺伝子クローン正常細胞

あり

なし

４ー４ ．ras 遺伝子塩基配列の比較と

　　　　Rasタンパク質アミノ酸配列の比較

９

.5'.-AGCG ATG ACG GAA TAT AAG CTG GTG GTG GTG GGC GCC GGC GGT ........V V V G A G

M T E Y K L

G ..........

1 2 3 4 5 6

7 8 9 10 11 12

GGC G

G T C V

正常 ガン細胞

塩基配列がGGCから GTCへ変化

乳ガンの遺伝子

BRCA1遺伝子：BRCAタンパク質は核内に存在、遺伝子の発現調節

コドン位置1112122

塩基変異ATG > ATTGTA > GCAATC > GTCTTA > TCA

アミノ酸変異Met > IleVal > AlaIle > ValLeu > Ser

BRCA1の変異を持つと80%の確率で乳ガンになる危険性40%の確率で卵巣ガンになる危険性がある

原型ガン遺伝子からガン遺伝子への活性化

３つの遺伝的アクシデント

点突然変異遺伝子の転座遺伝子の増幅

ras 遺伝子の場合

塩基配列の変異による産物のアミノ酸組成変異

結合したＧＴＰを加水分解できないRasタンパクになる

シグナル出しっぱなし状態になる

点突然変異

myc 遺伝子の場合

2. 染色体転座

正常，８番染色体

バーキットリンパ腫では１４番染色体に転座

myc 遺伝子

活発に転写されている遺伝子

強力なプロモーター・エンハンサーの下流に位置

活発に転写されている遺伝子と融合

Mycタンパクの過剰な生産

N-myc 遺伝子の場合

遺伝子増幅で活性化

正常，細胞あたり２コピー

神経芽細胞腫：２00から２000コピー

遺伝子増幅

myc 遺伝子

＞＞＞＞

N- Myc タンパク質の過剰生産が起こる

①細胞増殖因子

②細胞増殖因子受容体

③チロシンキナーゼ類

④Ｇタンパク質

⑤セリン・スレオニンキナーゼ類

⑥細胞質制御因子

⑦核内タンパク質

⑧その他

ガン遺伝子の分類

ガン抑制遺伝子の変異

ガン細胞

正常細胞

細胞融合

７．ガン抑制遺伝子

抑制遺伝子の概念

1986年　Dryjaら

網膜芽細胞腫に対する抑制遺伝子

rb 遺伝子のクローニング成功

１２

ガン抑制遺伝子のクローニング

５０以上あると推定されているが，

クローニングされたものは少ない．

p 53, wt-1, krev-1, nf 1, dccなど

スクリーニングは、ガン遺伝子よりも難しい

対立遺伝子の一方の変異では表現型で確認できないから

原型ガン遺伝子（proto-oncogene）

ガン遺伝子（oncogene）

変異と活性化

細胞のガン化正常遺伝子

異常タンパク

ヘテロ状態でガン化させる

ガン抑制遺伝子

細胞のガン化

異常タンパク活性失活

一方の正常タンパクが働いてガンを抑制

異常タンパク活性失活

ホモ状態でないとガン化させない

遺伝子調節領域

転写開始点

mRNA遺伝子調節領域

Poly-A付加部位

-AAAAAG-ppp-

5‘

RB遺伝子の異常 ①エキソン部分の異常

①異常RBタンパクを作ってしまう

CH3

②プロモーター領域の過剰なメチル化

-AAAAAG-ppp-

②正常なＲＢタンパクだがほとんど転写されない

Cyclin DCDK 4

Cyclin ECDK 2

E2FRBP

PP

P

P PG1/S期移行E2F

RB

RB E2F E2Fの不活化

G1停止

つまり細胞周期の制御系

細胞周期とガン遺伝子・ガン抑制遺伝子

Ｓ期

間期

分裂準備

２ｈ

細胞分裂

２ｈ

Ｇ１期

Ｇ０期静止期

WT1

RBp53

ガン抑制遺伝子産物によるブレーキング

Ras

Myc

Fos

Jun

ガン遺伝子による加速

Ｇ２期 Ｍ期

増殖因子

シグナル伝達経路

初期遺伝子発現

転写因子

二次遺伝子発現

サイクリンＣＤＫ

RB

E2F

RB

E2F

分離

ＤＮＡ合成開始

転写因子

Ｐ

増殖因子

シグナル伝達経路

初期遺伝子発現

転写因子

二次遺伝子発現

サイクリンＣＤＫ

RB

E2F

RB

E2F

分離

ＤＮＡ合成開始

転写因子

Ｐ

ストレス ｐ５３

ｐ２１ＣＫＩ

Ｇ１チェックポイントの仕組み(井出 ２００６）

アポトーシスの経路と制御因子の関係

ガン細胞のアポトーシス耐性

ほ乳類の細胞死

Ｔ細胞レセプター

シグナル

ＴＮＦレセプター

シグナル

Fas シグナル

グルココルチコイド

プロスタグランジン

細胞死の誘導

正常細胞

ウイルス感染

　以下のものの枯渇

インターロイキン

エリスロポエチン

神経成長因子（ＮＧＦ）

細胞内Ca2+濃度上昇

cAMP濃度上昇

ADP-リボシル化

c-fos

c-jun

c-myc

Rb

p53

細胞の縮小クロマチン凝縮

発現する遺伝子 エンドヌク

レアーゼ

アポトーシ

ス小体の

マクロファ

ージによる

貪食

山田ら1997にもとづく

c-fos c-jun c-mycRb p53

アポトーシスの経路と制御因子の関係

ｐ５３

アポトーシス

ｐ21

bcl-2

Cdk-サイクリン

ＲＢ

c-Myc

E2F

c-MycＲＢ

E2F

P

細胞増殖刺激

ガン原遺伝子

ｐ53による転写制御細胞増殖抑制

癌抑制遺伝子

アポトーシス抑制

bcl-xbcl-2

ガン抑制遺伝子p 53 転写制御因子

数多い標的遺伝子群 (150種類以上）

p53

細胞周期制御系 p21 WAF1 14-3-3σ Reprimo

血管新生抑制系 BA/1 TSP1

アポトーシス発動系 BAX NOXA p53AlP1 PUMA Killer/DR5

p53標的遺伝子

P

DNAの損傷

MDM2

Ub-Q 分解

p53p53 Alp1

アポトーシス発動

p53p 21

細胞周期停止 (G1期停止）

p53p53 R2

DNA修復

細胞の生存

細胞死

P

P

P

DNAの損傷がおこると,p53が活性化、プロモーターとして働く

酪酸による発ガン抑制遺伝子p21の活性化( Nakano et al. 1997)

p21 WAF 1タンパク質発現量

p21 WAF 1

Cyclin DCDK 4

Cyclin ECDK 2

E2FRBP

PP

P

P PG1/S期移行

RBタンパク質 低リン酸化E2F結合可能型（活性型）

E2F

RB

RB E2F E2Fの不活化

A:正常組織

（第1群・第2群）

B:腫瘍組織（第3群）

C:腫瘍組織（第4群）

図7：結腸組織におけるアポトーシス細胞の分布

ガンの分子メカニズムと治療法

細胞増殖因子・細胞増殖因子レセプターの異常

例：上皮細胞増殖因子受容体のチロシンキナーゼ

正常なレセプタータンパクEGFが結合して活性化

異常なレセプタータンパクEGFでなくても活性化状態EGFがなくても活性化状態

EGF

正常細胞：EGFがないと増殖しないガン細胞：EGFがなくても増殖できる

ガンの分子メカニズムと治療法

細胞増殖因子・細胞増殖因子レセプターの異常

上皮細胞増殖因子受容体のチロシンキナーゼ

血小板由来増殖因子受容体のチロシンキナーゼ

抗体治療

異常なレセプタータンパク

抗体分子でふさいでしまう

細胞内情報伝達系

シクロオキシゲナーゼ２（Ｃｏｘ２）

チロシンキナーゼ

セリンスレオニンキナーゼ

酵素反応阻害剤の開発

テロメラーゼの発現抑制

ガン細胞とテロメラーゼ活性

ガン細胞のテロメアサイズは短い

分裂増殖が盛んなため

ガン細胞では、テロメラーゼが発現

ガン細胞とアポトーシス抵抗性

Bcl-2 遺伝子の発現抑制

アンチセンスオリゴヌクレオチドの使用

Bcl-2タンパクとヘテロ二量体形成する類縁タンパクを結合させて失活

Baxタンパクによる阻害

mRNA

アンチセンスヌクレオチド

p53 遺伝子の変異の修復

p16ー INK4 遺伝子の変異の修復

アデノウィルスによる遺伝子治療

正常遺伝子を導入する

ガン細胞と血管新生

アンギオスタチン・エンドスタチン（血管新生阻害タンパク質）の使用

血管内皮細胞成長因子（VEGF）阻害剤

ガン細胞は、増殖が速い＝栄養を要求

栄養補給のために、血管を必要とする

血管を引っぱってくるために、血管新生を誘導する

ガン細胞と転移

nm23(ヌクレオシド二リン酸キナーゼ）による転移抑制

プロテアーゼ阻害剤