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研究の概要

基礎的な研究

京都大学泌尿器科では、他の研究室・他大学との共同研究などを含めて様々な基礎的研究(含:translational research)を行っています。

※分野は以下の4つに分けることができます。

研究目的は、疾患(病気)の発生や進展のメカニズムの解明、新たな診断法の開発、新たな治療法や技術の開発など多岐に及んでいます。まず基礎的な研究を簡単に各分野における研究内容と業績を紹介します。( 臨床研究(臨床試験を含む)は後に述べます。)

1) 前立腺癌研究

a) 前立腺癌の発症・進展予知を目的とした遺伝子多型研究

疫学的データからも明らかなように前立腺癌の発症・進展にも遺伝的背景は重要である。京都大学は他施設と共同研究で前立腺癌の発症・進展予知を目的として遺伝子多型解析を行い、発表してきた(J Urol 169:2378-,2003;Jpn J Clin Oncol 35: 158-161,2005;Hum Mol Genet.19:4265-72,2010)。特にゲノムワイドSNP関連解析では、日本人の前立腺癌発症と強い関連が疑われる新規のSNPを発見した(Nat Genet. 44:426-9,2012)。従来のPSA検査に加えて、SNP検査を併用することで、不必要な前立腺生検を回避できる可能性が示唆された(PLoS One. 2012 Oct 10;7(10):e46454) 。 今後は遺伝子多型解析を進めると共に、血中ホルモン、増殖因子レベルと前立腺癌発症・進展、さらに食生活との関連も含めた疫学研究も行っている。

b) 前立腺癌の進展予知と治療標的の探索を目的とした包括的遺伝子ならびに蛋白発現解析

前立腺癌のアンドロゲン非依存性獲得のメカニズムを明らかにするため、新規に樹立したcell lineを用いてアンドロゲン非依存性獲得のモデルを作成し研究を進めている(Mol Endocrinol 20:3053-,2006;Mol Endocrinol 24:722-,2010)。また患者由来組織をマウスに移植したモデル(PDT xenograft)を作成し、継代を続けている。このPDT xenograftを用いて、前立腺癌にAR mutation(W741C) がある場合、Bicalutamideが腫瘍増殖を促進する(Cancer Res 65:9611-,2005)、EP4はCRPCの治療標的になりうる(Cancer Res 70:1606-,2010)、アンドロゲン枯渇下においてmiR-582-5pは前立腺癌細胞の増殖を制御する(Prostate 70:1604-,2014)、NPC2が前立腺癌のバイオマーカーになりうる(Prostate 11:994-,2016)ことを示した。

c) 次世代質量分析装置によるプロテオミクス・メタボロミクス的手法を用いた新規バイオマーカー探索

PSAは優れた前立腺癌のバイオマーカーだが、感度は高いが特異度が低い・一度の検査では病勢や予後の予測にはむいていない、などの弱点もある。これらの弱点を補完する新規バイオマーカーを探索するため、島津製作所との共同研究でプロテオミクス・メタボロミクス的手法を用いた研究を進めている。過去の報告としては、摘出標本を用いた高解像度質量顕微鏡による研究では、1 ) 前立腺癌において特定のphosphatidylinositolの発現が亢進していることを報告した(PloS One. 2014 Feb 28;9(2):e90242)。2) 特定のlysophosphatidylcholine (LPC) およびsphingomyelinの発現が減弱し、特にLPCの発現減弱は根治的前立腺全摘除術後におけるPSA再発の独立したバイオマーカーになり得るということを報告した (Prostate. 2015 Dec;75(16):1821-30.)。また、患者の前立腺マッサージ後尿を用いた次世代質量分析器による研究では、前立腺癌患者ではPSA分子のC末端断片が有意に多く含まれることを報告している(PloS One. 2014 Sep 18;9(9):e107234)。

1) 腎癌研究

a) 腎細胞癌におけるバイオマーカーの探索

腎細胞癌の発症・進展には遺伝的背景が重要とされている。当科ではこれまでにMMP-9遺伝子多型が癌の悪性度に関連していること(Cancer Lett 2006)、他施設と共同研究で腎細胞癌のインターフェロンα感受性予測を目的として遺伝子多型解析を行い、STAT3遺伝子多型が感受性予測マーカーとなることを報告した(J Clin Oncol 2007)。さらに、免疫療法や化学療法の感受性に関与する分子ならびに薬剤を同定し、治療効果の向上を目指している(Eur Urol 2007, Urology 2007, Cancer Sci 2007)。また、DNAチップを用いて腎細胞癌組織の遺伝子発現を網羅的に解析し、CDCP1の発現が予後予測マーカーとなることを示した(J Cancer Res Clin Oncol 2008)。進行性腎細胞癌に対して広く臨床応用されている新規分子標的薬の抗腫瘍効果についても腫瘍血管の薬剤感受性(Am J Physiol Heart Circ Physiol 2005)の観点から検討し、抗血管新生療法の良い標的となり得る腫瘍微小血管形態について示した(Cancer Sci 2012)。さらに血中遊離DNA(cfDNA)および血中循環腫瘍細胞(CTC)を次世代シーケンサーやデジタルPCRで解析し、遺伝子情報に基づく薬剤感受性を予測できるシステムを構築中である。

b) 腎細胞癌における薬剤耐性克服に関する基礎的研究

進行性腎細胞癌に対してVHL-HIF経路あるいはmTORを標的とした薬剤が開発・臨床応用され、従来の免疫療法に比べて治療成績や予後の改善を認めているが、無効症例や治療抵抗性が問題となっている。当科では新規治療標的の探索を行っており、従来の標的とは異なるVHL-atypical PKC-JunB経路が腎細胞癌の進展に関わっていることを報告し(Oncogene 2012)、その経路にある治療標的分子を同定して(Cancer Medicine 2016)さらなる研究を進めている。さらに、これまでの細胞株マウス皮下腫瘍モデルとは異なり、より実臨床に近い臨床検体由来マウス皮下腫瘍モデルを数系統樹立しており、それらを用いてスニチニブやアキシチニブ、テムスロリムスといった分子標的薬耐性マウスモデルを作製することに成功した。現在、GeneChip解析や次世代シークエンサーといった解析手法を用いて、薬剤耐性に関与する分子や遺伝子変異の同定を行っている(PLoS One 2015)。

c) 次世代質量分析を用いた腎細胞癌の発生・進展に関わる生理活性脂質の探索

腎細胞癌や前立腺癌では高脂肪食、肥満が発癌のリスクファクターであるという疫学的背景があり、脂質代謝と癌の発育進展との関連が指摘されている。当科ではこれまでに、高解像度質量顕微鏡を用いて前立腺癌組織切片上の脂質の網羅的解析を行い、癌細胞に特異的な脂質組成が存在することを見出した(PLoS One. 2014)。現在腎細胞癌においても同様に解析しており、癌の進展に関わる脂質代謝機構を解明し、その臨床応用を目指している。また、液体クロマトグラフィー質量分析計を用いて腎癌患者血漿中の定量的メタボローム解析を行い、脂質を中心とした新規の血中腎癌診断マーカーあるいは腎癌予後予測マーカーの同定を目指している。

3) 尿路上皮癌研究

1. 尿路上皮癌におけるシスプラチン(CDDP)耐性機序の克服
  1) Galectin7による化学療法感受性亢進の分子機序の解明
  我々は、尿路上皮癌においてgalectin7の発現誘導が酸化ストレスの蓄積を介してJNK-Bax-mitochondria経路の活性化を惹起しCDDPの感受性を亢進することを同定し、今後新たな分子標的となりうる可能性を見出した。(Matsui Y, Ueda S, Watanabe J, Kuwabara I, Ogawa O, Nishiyama H..Sensitizing effect of galectin-7 in urothelial cancer to cisplatin through the accumulation of intracellular reactive oxygen species. Cancer Res. 2007; 67(3): 1212-20.)
  2) NADH quinone oxidoreductase-1(NQO1)活性修飾による抗癌剤耐性克服に関する研究
  我々は、欧米で抗凝固剤として臨床応用されているDicoumarolがNQO1の作用を特異的に阻害することによって、p53野生型尿路性器癌においてCDDPの殺細胞効果を増強することを見出した。その機序として、Dicoumarolがp53-p21経路を介した細胞周期停止機構を阻害し、その結果JNKを活性化することでmitochondriaを介したapoptosisを誘導することを解明した。(Watanabe J, Nishiyama H, Matsui Y, Ito M, Kawanishi H, Kamoto T, Ogawa O. Dicoumarol potentiates cisplatin-induced apoptosis mediated by c-Jun N-terminal kinase in p53 wild-type urogenital cancer cell lines. Oncogene. 2006; 25(17): 2500-8.)
  3) triptolideによる化学療法感受性亢進の分子機序の解明
  我々は、尿路上皮癌においてtriptride投与によりp-Ser-9 GSK3beta制御を介したp53転写活性調節がCDDPの感受性を亢進することを同定し、今後新たな分子標的となりうる可能性を見出した。(Matsui Y, Watanabe J, Ogawa O, Nishiyama H. Oncogene 2008, in press.)
  4) 化合物スクリーニングを用いた膀胱癌新規治療法の探索
  京都大学医学研究科では医学研究支援センター内に「創薬拠点コアラボ」を設置し、現在約2100種類の既存薬及び機能既知化合物を保有している。これらの化合物を用いたスクリーニングにより、膀胱癌に対する既存の抗腫瘍薬の作用を増強するまたは薬剤耐性を克服する化合物を同定し、機能解析および臨床試験への導出を目指している。
2. High-throughput methodology を用いた膀胱癌新規分子マーカー探索研究
  1) 膀胱癌化学療法感受性に関する多施設共同研究
  prospectiveに収集された術前化学療法施行症例の化学療法前の腫瘍サンプルからmicroarray解析を行い、さらに新たなサンプルを用いたvalidationを行うことで、癌の進展・アポトーシスに密接な関係を持つ細胞内酸化ストレス制御分子が化学療法感受性マーカーのであることを同定した。その機能的意義について細胞株における発現解析実験や機能抑制実験を施行している。
  2) CGH arrayを用いた膀胱癌腔内再発に関する網羅的解析
  膀胱癌は一般に多発または再発しやすいが、その過程で異なる組織学的所見を診ることが少なくない。われわれは同一症例から経時的に採取した膀胱癌サンプルのCGHarrayの解析から、膀胱癌のprogenitor cellに異なる遺伝子変化が蓄積することで、異なる組織学的変化を有した膀胱癌が生じることを示唆した。(Kawanishi H, Takahashi T, Ito M, Watanabe J, Higashi S, Kamoto T, Habuchi T, Kadowaki T, Tsujimoto G, Nishiyama H, Ogawa O. High throughput comparative genomic hybridization array analysis of multifocal urothelial cancers. Cancer Sci. 2006;97: 746-52.)
3. Microarrayを用いた網羅的解析をより活用する為の新たなBioinformatics modelの開発
  1) ニュージーランドオタゴ大学との協力にて、当教室に蓄積された膀胱腫瘍サンプルからcDNA microarray解析を行った。その結果、p21 activated kinaseが表在性膀胱癌の再発予測に役立つことを示した。(Ito M, Nishiyama H, Kawanishi H, Matsui S, Guilford P, Reeve A, Ogawa O.P21-activated kinase 1: a new molecular marker for intravesical recurrence after transurethral resection of bladder cancer. J Urol. 2007;178:1073-9.)
  2) また一方で、尿路上皮癌に特異的な4遺伝子を同定した。それらを臨床サンプルでの検証を行い、RT-PCRにて各々の尿中RNAレベルを測定することで尿路上皮癌が高い精度で予測できることを示した。(Holyoake A, O'Sullivan P, Pollock R, Best T, Watanabe J, Kajita Y, Matsui Y, Ito M, Nishiyama H, Kerr N, da Silva Tatley F, Cambridge L, Toro T, Ogawa O, Guilford P. Development of a multiplex RNA urine test for the detection and stratification of transitional cell carcinoma of the bladder. Clin Cancer Res. 2008 Feb 1;14(3):742-9.)
4. 血球DNAによる浸潤性膀胱癌に関わる遺伝子多型の解析
  異なった臨床経過を呈する表在性膀胱癌と浸潤性膀胱癌との差異を検討するため、京都大学医学研究科附属ゲノム医学センター疾患ゲノム疫学解析分野の松田教授と共同で血球DNAを用いた遺伝子多型の解析を進めている。現在その結果に基づき新たなサンプルでのvalidationをおこない検証を進めつつある。
5. 浸潤性膀胱癌の新規マウスモデルの開発
  浸潤性膀胱癌の治療成績はここ数年改善が見られず、その理由として膀胱癌の発生母地や発生メカニズムが不明であり、またヒトの膀胱癌を忠実に反映したマウスモデルの作成技術が確立されていないことなどが挙げられる。我々はヒト、マウスそれぞれの膀胱癌で起こっている共通の遺伝学的イベントを次世代シーケンス技術を用いて同定することや、lineage tracing法による膀胱癌発生母地の同定などを行うことによる前述のマウスモデル作成の手掛かり究明をすすめている。
6. .膀胱化学発癌におけるp53遺伝子の役割解明
  膀胱癌では効率にp53遺伝子の点変異が認められ、癌の原因遺伝子解明、動物モデル作成、また新規治療方法の開発などいずれにも大きく関わっていると考えられる。p53遺伝子の代表的部位の点変異を保持したマウスにBBN(発癌性物質)を用いて膀胱癌を発生させた。点変異の部位による癌の組織型、浸潤度の差異を評価し、またRNA発現アレイによる層別化を行いヒト膀胱癌との関連を調べることで新規薬剤の効果を評価するための実験動物モデルに使用できるかの調査を進めている。

4) 排尿機能に関する研究

a) 組織工学とドラッグデリバリーシステムを用いた再生医学に関する研究

我々は1999年より組織工学やドラッグデリバリーシステムを軸とした再生医学についての共同研究を京都大学再生医科学研究所(田畑泰彦教授)と継続して行ってきた。その結果これまでに脱細胞化膀胱マトリクスを利用した膀胱再生(J Urol. 2003;170(4 Pt 2):1633-8, Biomaterials. 2004;25 (18):4513-20.)、MMP-1プラスミド徐放による腎線維化抑制(Tissue Eng. 2003;9(6):1289-99.)、生体吸収性人工材料を利用した尿道再生(Tissue Eng. 2007;13(12):2933-40. 2005年8月4日特許公開(2005-205083)、膀胱への新しい遺伝子導入ベクターの開発 (J Controlled Release. 2006;116(1):75-82) など多くの成果をあげてきた。

b) 膀胱の分子的再生制御機構に関する研究

しかし、その一方で従来型の再生医学の概念だけでは臨床応用への道はなお遠いという認識から、組織の荒廃と再生の分子生物学的なメカニズムの理解が再生医学の本質と考えるようになってきた。そこから、骨髄細胞が膀胱で平滑筋に分化するための至適増殖因子環境を明らかにするなど(Am J Pathol. 2005;166(2):565-73.)独自の業績をあげてきた。
このような再生研究の延長として、再生研との共同研究はより生理的な文脈で膀胱の再生治療ターゲットを探る方向に研究戦略を転換してきた。例えば、下部尿路閉塞時に尿路上皮から産生されるbFGFがERK1/2を介して平滑筋の増殖とコラーゲン産生を制御するとともに(Am J Physiol Renal Physiol. 2007;293(4):F1007-17)、排尿筋過活動の原因となること(Am J Physiol Renal Physiol. 2009;297, F46-54., J Urol. 2011;185(6):2398-2404.)を示した。近年は泌尿器科研究室においても、より疾患特異的な排尿研究を分子生物学的基盤に基づいて行っている。最近の成果としては、副甲状腺ホルモン関連蛋白-C末端(PTHrP)が膀胱平滑筋の内因性弛緩物質として機能していることや(Endocrinology. 2013;154(6):2058-2068, BMC Urol. 2015;15(1):2.)、過活動膀胱発生機序の分子生物学的解析を行いギャップ結合が新規治療ターゲットとなりうる可能性を報告した(PLoS One. 2014;9, e104216.)。さらに病態生物学医学(松田道行教授)との共同研究にてintravital imagingを利用することで、尿路上皮が伸展刺激を受けた際に放出されるATPがERKを活性化させることを報告した(Physiological reports in press)。

c) 膀胱バイオロジーの時間生物学的アプローチ

膀胱バイオロジー研究を進める上で大きな貢献を果たしたのが、マウスの微少な排尿量を解析するために濾紙を用いた方法を開発(Neurourol Urodyn. 2008;27(6):548-52,)、さらに自由行動下のマウスを経時的に測定可能としたシステムを構築したことである(automated Voided Stain on Paper: VSOP法、Nat Commun. 2012;3:809.)。この方法を用いて、排尿にも日内リズムがあり、そのメカニズムにおいて、膀胱にも存在する体内時計が膀胱機能の日内変化をもたらすことを、ギャップ結合構成蛋白であるコネキシン43(Cx43)に着目し、世界で初めて明らかにした(Nat Commun. 2012;3: 809, FEBS Lett. 2013;587, 98-103. )。さらに極微量である離乳後マウスの排尿の日内パターンの発達を捉え(J Urol. 2013;189, 740-746, 2013.)、これらの成果から、排尿機能の時間生物学的なレビューを報告するなど、この分野で世界をリードする成果を挙げている(J Urol. 2013;190(3):843-9)。現在、臓器特異的な時間生物学的アプローチによって、泌尿器領域の新たなバイオロジーの発展を目指して研究を進めている。

実地臨床研究(含:臨床試験)

京都大学泌尿器科では多くの実地臨床研究も行っています。これらは診療にともなうものなので詳細は割愛しますが、テーマの一部を以下に列挙します。

  • 表在性膀胱癌の再発を予測するための遺伝子診断の有用性に関する多施設共同研究
  • 浸潤性膀胱癌に対する術前MVAC化学療法施行の予後改善における意義に関する臨床研究
  • 膀胱癌に対するBCG注入療法における維持療法に関する研究
  • 浸潤性膀胱癌に対する膀胱全摘除術のアウトカムに関する多施設共同研究
  • 進行性腎細胞癌に対するFludarabineを用いた非骨髄破壊的同種造血幹細胞移植(ミニ・トランスプラント)による治療の臨床研究
  • 良好な生検所見を有する前立腺がん患者における臨床的追跡を基盤とした病態に関する研究(厚生労働科学省がん研究助成金計画研究)
  • 前立腺癌の術前病理病期予測を目的とした日本版ノモグラム作成研究
  • 早期前立腺癌における根治術後の再発に対する標準的治療法の確立に関する研究(厚生労働科学省「効果的医療技術の確立推進臨床研究事業」)
  • 骨転移を伴うホルモン治療不応性前立腺癌に対するビスホスホネート療法に関する臨床試験
  • 根治的前立腺摘除後のPSA再発に対するプレドニゾロン少量間歇投与の有用性に関する多施設共同無作為化比較試験
  • ホルモン不応性前立腺癌に対するプレドニゾロン併用によるRP56976(ドセタキセル)の第相臨床試験
  • J-CAP内分泌療法施行前立腺癌患者
  • 根治療法後のPSA再発に対するビカルタミド単剤間歇療法
  • 間質性膀胱炎に対する新規薬剤(抗アレルギー薬:IPD-1151T)に関する臨床研究
  • 泌尿器科手術の周術期感染症の発症状況と危険因子の解析を目的とした多施設共同研究
  • 小児下部尿路症状の解析ツールの開発の研究
    自動尿流測定パターン化ソフトウエア
    Automated objective patterning software

紹介記事

製薬会社の情報誌に、教室の紹介記事が掲載されました。

Corre Pon Urology (2008年 No.3) ( 592KB )