糖鎖バイオマーカーを組み合わせた非侵襲的診断法の確立

2017 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 16H05226
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 三善 英知 大阪大学, 医学系研究科, 教授 (20322183)
• 研究分担者: 鎌田 佳宏 大阪大学, 医学系研究科, 准教授 (30622609)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: 糖鎖 / フコシル化 / Mac-2bp / ハプトグロビン / NAFLD / 膵がん

研究実績の概要

現在まで膵がんやNASHの糖鎖バイオマーカーとしてフコシル化ハプトグロビンの研究を行っている。フコシル化ハプトグロビンを検出する方法として、AALもしくはPhoSLとハプトグロビン抗体を用いたレクチンー抗体ELISAを用いてきた。しかし、PhoSLの場合はアッセイ系の感度が少し低い傾向にあった。そこで、PhoSLレクチンの特徴を生かし、尿素を入れたアッセイ系で再検討すると、膵がん診断のマーカーとしての感度が上昇した(Glycoconjugate J)。
私たちは、新しいNASH診断のバイオマーカーとしてMac-2 binding protein (Mac-2bp)を見出した。NAFLD患者510例と健診受診者1291例を対象に、Mac-2bpとMac-2bpの糖鎖異性体(M2BPGi)の肝線維化進展における有用性を比較検討した結果、NAFLD患者の早期線維化症例からMac-2bpは拾い上げるのに対して、M2BPGiはF4の線維化進行例でより顕著に上昇した(Hepatology Communications)。Mac-2BpとM2BPGiの間に、弱い相関関係を認めた。
糖鎖マーカーの１つフコシル化Fetuin Aが、胆管がんのバイオマーカーとなることを海外のグループとの共同研究によって発表した。（Proteomics Clin. Appl.)膵臓の脂肪沈着が、膵星細胞の再活性化を誘導し、膵臓の慢性炎症と線維化進展に関与することを、ヒト膵臓組織の病理学的な解析と細胞実験の結果から証明した(Pancreas)。
これまで行ってきた炎症性腸疾患の病態進展における糖鎖の役割と、糖鎖解析技術を用いた新しい膵がんのワクチン治療に関する研究を総説としてまとめた（J Biochemistry)。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

これまでの糖鎖バイオマーカーのアッセイ系で、少し問題となっている課題を解決することができた。通常のタンパク質は尿素で変性するが、PhoSLは酸や温度にも強いレクチンである。この特徴を生かして、PhoSL ELISAを改良できた点は非常に大きい。
M2BPGiは、肝臓の線維化マーカーとして保険適応されている。確かにC型慢性肝炎の非侵襲的線維化バイオマーカーとしては非常に優れているが、NAFLDにおいてはその値がかなり低値をしめす。むしろ糖鎖変異体でないMac-2bpタンパクそのものを評価したほうが、早期のNAFLD診断には重要であることを示した意義は大きい。健診受信者の脂肪肝患者で20%以上が、既に線維化進展が始まっているという結果は驚くべきものだった。NAFLD病態は非常に複雑で多岐に及ぶと言われているが、逆にMac-2bpのような単一バイオマーカーで評価したほうが、シンプルでよりわかりやすいのかもしれない。
フェツインAは、10年以上前に私たちの研究室でフコシル化標的タンパクとして見つかったものである。そのフェツインAが胆管がんのバイオマーカーとなるということを海外のグループが証明した意義は大きい。
こうした新しい糖鎖バイオマーカーの発見や評価だけでなく、これまでの糖鎖関連の病態生理に関する研究が総説として世に輩出できたことに満足している。

今後の研究の推進方策

糖鎖バイオマーカーの１つであるフコシル化ハプトグロビンが、異常に低い値を示す症例がある。またレクチン抗体ELISAの値とAALレクチンブロットで検室したバンドに乖離例があることがわかった。これらの原因を検討すること、そしてその問題点を解決して糖鎖バイオマーカーの精度をあげることが、次年度の課題と考える。
レクチンに変わる新しい糖鎖抗体（糖鎖とペプチドを同時に認識する抗体）の開発も重要な今後の研究課題といえる。これまで消化器疾患、消化器がんを中心に糖鎖バイオマーカーを開発してきたが、他の疾患への応用や他分野との融合研究も重要になるかもしれない。企業との産学協奏を目指して、臨床検査として世の中に出せるバイオマーカー開発を目指したい。
NASHの場合は、風船様肝細胞の病理診断そのものが十分とは言えない。より客観性をもったAI診断や数理モデルによる診断と糖鎖バイオマーカーとの連関を見てゆきたい。また、バイオマーカーのもつ生物学的機能や産生メカニズムに関しても、検討を加えたい。

研究成果

• [雑誌論文] Development of α1,6-fucosyltransferase inhibitors through the diversity-oriented syntheses of GDP-fucose mimics using the coupling between alkyne and sulfonyl azide. (2017)
  • 著者名/発表者名: Manabe Y, Kasahara S, Takakura Y, Yang X, Takamatsu S, Kamada Y, Miyoshi E, Yoshidome D, Fukase K.
  • 雑誌名: Bioorg Med Chem. 巻: 25 ページ: 2844-2850
  • DOI: 10.1016/j.bmc
  • 査読あり
• [雑誌論文] A novel pathogenesis of inflammatory bowel disease from the perspective of glyco-immunology. (2017)
  • 著者名/発表者名: Shinzaki S, Iijima H, Fujii H, Kamada Y, Naka T, Takehara T, Miyoshi E.
  • 雑誌名: J Biochem. 巻: 161 ページ: 409-415
  • DOI: 10.1093/jb/mvx010.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reevaluation of Pholiota squarrosa lectin-reactive haptoglobin as a pancreatic cancer biomarker using an improved ELISA system. (2017)
  • 著者名/発表者名: Kusama K, Okamoto Y, Saito K, Kasahara T, Murata T, Ueno Y, Kobayashi Y, Kamada Y, Miyoshi E.
  • 雑誌名: Glycoconj J 巻: 34 ページ: 537-544
  • DOI: 10.1007/s10719-017-9772-9.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Identification of fucosylated Fetuin-A as a potential biomarker for cholangiocarcinoma. (2017)
  • 著者名/発表者名: Betesh L, Comunale MA, Wang M, Liang H, Hafner J, Karabudak A, Giama NH, Moser CD, Miyoshi E, Roberts LR, Block TM, Mehta A.
  • 雑誌名: Proteomics Clin Appl. 巻: 11 ページ: 11(9-10)
  • DOI: 10.1002/prca.201600141.
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Core fucose is critical for CD14-dependent Toll-like receptor 4 signaling. (2017)
  • 著者名/発表者名: Iijima J, Kobayashi S, Kitazume S, Kizuka Y, Fujinawa R, Korekane H, Shibata T, Saitoh SI, Akashi-Takamura S, Miyake K, Miyoshi E, Taniguchi N
  • 雑誌名: Glycobiology 巻: 27 ページ: 1006-1015
  • DOI: 10.1093/glycob/cwx075.
  • 査読あり
• [雑誌論文] A practical approach to pancreatic cancer immunotherapy using resected tumor lysate vaccines processed to express α-gal epitopes. (2017)
  • 著者名/発表者名: Hata T, Kawamoto K, Eguchi H, Kamada Y, Takamatsu S, Maekawa T, Nagaoka S, Yamada D, Iwagami Y, Asaoka T, Noda T, Wada H, Gotoh K, Masamune A, Miyoshi E, Mori M, Doki Y.
  • 雑誌名: PLoS One. 巻: 12 ページ: e0184901
  • DOI: 10.1097/MPA.0000000000000943.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Use of Mac-2 binding protein as a biomarker for nonalcoholic fatty liver disease diagnosis. (2017)
  • 著者名/発表者名: Kamada Y, Ono M, Hyogo H, Fujii H, Sumida Y, Yamada M, Mori K, Tanaka S, Maekawa T, Ebisutani Y, Yamamoto A, Takamatsu S, Yoneda M, Kawada N, Chayama K, Saibara T, Takehara T, Miyoshi E; Japan Study Group of Nonalcoholic Fatty Liver Disease (JSG‐NAFLD).
  • 雑誌名: Hepatol Commun. 巻: 16 ページ: 780-791
  • DOI: 10.1002/hep4.1080.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A practical approach to pancreatic cancer immunotherapy using resected tumor lysate vaccines processed to express α-gal epitopes. (2017)
  • 著者名/発表者名: Furukawa K, Tanemura M, Miyoshi E, Eguchi H, Nagano H, Matsunami K, Nagaoka S, Yamada D, Asaoka T, Noda T, Wada H, Kawamoto K, Goto K, Taniyama K, Mori M, Doki Y.
  • 雑誌名: PLOS ONE 巻: 12 ページ: e0184901
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0184901.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 病態進展におけるMac-2 binding proteinの意義について (2017)
  • 著者名/発表者名: 鎌田佳宏、竹原徹郎、三善英知
  • 学会等名: 第53回日本肝臓学会総会
• [学会発表] フコシル化ハプトグロビンに対する糖鎖抗体の作成と臨床応用の可能性 (2017)
  • 著者名/発表者名: 三善英知、鎌田佳宏、竹原徹郎
  • 学会等名: 第53回日本肝臓学会総会
• [学会発表] 膵がん患者に随伴する慢性膵炎には細菌感染が関与する (2017)
  • 著者名/発表者名: 前川友裕、深谷莉紗子、森下康一、江口英利、畑 知樹、川本弘一、冨田裕彦、戸邉 亨、高松真二、鎌田佳宏、三善英知
  • 学会等名: 第48回日本膵臓学会
• [学会発表] 慢性膵炎原因菌としてのEnterococcus faecalisの関与に関する検討 (2017)
  • 著者名/発表者名: 深谷莉紗子、前川友裕、森下康一、江口英利、畑 知樹、川本弘一、冨田裕彦、高松真二、鎌田佳宏、三善英知
  • 学会等名: 第48回日本膵臓学会
• [学会発表] フコシル化ハプトグロビンに対する糖鎖抗体の作成と臨床応用の可能性 (2017)
  • 著者名/発表者名: 三善英知、高松真二、鎌田佳宏
  • 学会等名: 第36回日本糖質学会
• [学会発表] レクチンを用いた新規NASH糖鎖治療法開発への基礎的検討 7/20ポスター発表 (2017)
  • 著者名/発表者名: 上田優衣、鎌田佳宏、藤井宏修、戎谷友佑、山本晃子、新居 瞳、岩田愛弓、 西田真由、藤好杏奈、三善英知
  • 学会等名: 第36回日本糖質学会
• [学会発表] CA19-9を含む脂質膜複合体の輸送とSmchd1の細胞内局在に関する検討 (2017)
  • 著者名/発表者名: 小泉百花、魚住尚史、澤登温子、高松真二、鎌田佳宏、三善英知
  • 学会等名: 第36回日本糖質学会
• [学会発表] マウスMac-2 binding protein ELISAの開発とマウス肝障害モデルバイオマーカーとしての有用性の検討 (2017)
  • 著者名/発表者名: 岩田愛弓、鎌田佳宏、戎谷友佑、山本晃子、藤井宏修、新居 瞳、上田優衣、 西田真由、高松真二、丸山順裕、前田雅弘、竹原徹郎、三善英知
  • 学会等名: 第36回日本糖質学会
• [学会発表] 前立腺がんの革新的な糖鎖バイオマーカーとしての尿中フコシル化PSA (2017)
  • 著者名/発表者名: 桝田実花、藤田和利、深谷莉紗子、小泉百花、小林夕香、林 拓自、野々村祝夫、 三善英知
  • 学会等名: 第37回日本分子腫瘍マーカー研究会
• [学会発表] Fucosylated haptoglobin determined by a novel glycan antibody is an innovative biomarker for pancreatic cancer (2017)
  • 著者名/発表者名: Eiji Miyoshi, Sayaka Koda, Kimihiro Nishino, Koichi Morishita, Naoya Kataoka, Shinji Takamatsu, Yoshihiro Kamada, Miyako Nakano, Hidetoshi Eguchi, Yasuhiko Tomita
  • 学会等名: 第76回日本癌学会
• [学会発表] Loss of core-fucosylation in immortalized hepatocytes increased α3β1integrin in extracellular vesicles (2017)
  • 著者名/発表者名: Hitomi Arai, Yoshihiro Kamada, Yuka Akamatsu, Megumi Maeda, Shinji Takamatsu, Tomohiko Fukuda, Jianguo Gu, Eiji Miyoshi
  • 学会等名: 第76回日本癌学会
• [学会発表] Non-Invasive Biomarker and Liver Regeneration (2017)
  • 著者名/発表者名: Eiji Miyoshi
  • 学会等名: APASL Annual Meeting 2017
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Core fucosylation on T Cells, required for activation of T-Cell receptor signaling and induction of colitis in mice, is increased in patients with inflammatory bowel disease. (2017)
  • 著者名/発表者名: Eiji Miyoshi
  • 学会等名: RIKEN-Max Planck Joint Research Center for Systems Chemical Biology The 6th Symposium,
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Application of glyco-science to the early detection and preemptive management of pancreatic cancer. (2017)
  • 著者名/発表者名: Eiji Miyoshi
  • 学会等名: International Symposium Systems Glycobiology and Beyond
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Identification of characteristic oligosaccharide modification and their target glycoproteins in cancer stem cells. (2017)
  • 著者名/発表者名: Eiji Miyoshi
  • 学会等名: ConBio2017 Workshop 2017
  • 招待講演