網羅的糖鎖解析による新規癌マーカーの探索と診断技術の開発

2014 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 25220206
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 西村 紳一郎 北海道大学, 先端生命科学研究科(研究院), 教授 (00183898)
• 研究分担者: 能祖 一裕 岡山大学, 医学部, 研究員 (10314668) ; 大山 力 弘前大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (80282135) ; 神山 俊哉 北海道大学, 医学(系)研究科(研究院), 准教授 (80322816) ; 比能 洋 北海道大学, 先端生命科学研究科(研究院), 准教授 (70333333)
• 研究期間 (年度): 2013-05-31 – 2018-03-31
• キーワード: 糖鎖 / グライコブロッティング法 / グライコミクス / 疾患マーカー / 肝細胞癌 / 膵癌 / 腎細胞癌 / 早期診断法

研究実績の概要

本年度は以下の研究について大きな進展があった。
(1)これまでに、肝細胞癌の悪性度ならびに予後に関与する特異的糖鎖（仮称：G3560、G2890）が存在することを報告してきたが、この悪性度のうち浸潤能と糖鎖がどのような関連性を持つか検討した。その結果、高浸潤能のHLEはu-PAの産生が高く、G2890が高値である一方、低浸潤能のHepG2はu-PAの産生が低く、G2890が低値であった。
(2)腎細胞癌の診断と生命予後因子としての臨床的有用性を明らかにした。この成果は平成２６年度日本泌尿器科学会賞を受賞した。一方、進行性前立腺癌においても、３本鎖、４本鎖のN-グリカンの発現が去勢抵抗性獲得過程におけるバイオマーカーとして有用であること、さらに、前立腺特異抗原（PSA）のN-グリカンの癌性変異を利用した新規アッセイ法を開発し、従来のPSAによる前立腺癌診断能力を遥かに凌駕することを示した。
(3)消化器病領域については、新たにSweetBlotが設置され、実サンプルでの一斉解析を開始した。その結果、肝細胞癌での糖鎖発現パターンを確定し、論文として発表した。また、分子標的薬であるソラフェニブ投与前の血清を、多数例で網羅的に解析し、（m/z3195/1914）が最も予後を反映するマーカーであることを明らかとした。また、高齢化に伴い増加している、非ウイルス性肝細胞癌の原因となる、非アルコール性脂肪性肝炎の糖鎖パターンを明らかとした。膵癌については、膵管内乳頭粘液性腫瘍の発現パターンの解析を行い、悪性化との関連を報告した。

現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

本年度計画していた3つの研究実施項目、①大規模糖鎖解析拠点（今年度は岡山大学医学部にてSweetBlotが稼動）の整備、②患者検体の収集と臨床情報の整理、および③大規模糖鎖解析の継続等、それぞれについて目標としていたクライテリアを達成できたと判断する。既に収集された各々の多様な疾患領域での大規模グライコミクス研究をさらに大きく進展させた。

今後の研究の推進方策

(1)肝細胞癌の浸潤能と特異的糖鎖の発現を検証するために、u-PAの発現を抑制・亢進させ、糖鎖の変化を検討する。
(2)３本鎖、４本鎖のN-グリカンの発現が去勢抵抗性の指標になることを示唆する結果が得られたので、今後は症例数を増やしてvalidation studyを行う。さらに、背景にある糖転移酵素レベルの解析を行い、去勢抵抗性獲得メカニズムにおける糖鎖構造変異の意義について検討する。また、予備検討によって、血清N-グリカンの網羅的解析が腎移植後の拒絶反応予知因子の検索に有用であることが明らかになったので、今後は腎移植に関しても検討を進める。
(3)大腸癌診断への応用の可能性について、さらに詳細な解析を進める。また、プレリミナリーな検討で、若年発癌患者に特徴的な糖鎖発現パターンがあることを示唆する所見が得られており、多数例での検討を行う予定である。また、免疫グロブリン分画の糖鎖発現パターンを利用した消化器癌診断の可能性についても言及する。

研究成果

• [雑誌論文] Use of noninvasive serum glycan markers to distinguish nonalcoholic steatohepatitis from simple steatosis (2015)
  • 著者名/発表者名: Yamasaki Y., Nouso K., Miyahara K., Wada N., Dohi C., Morimoto Y., Takeuchi Y., Yasunaka T., Kuwaki K., Onishi H., Ikeda F., Miyake Y., Nakamura S., Shiraha H., Takaki A., Amano M., Nishimura S-I., and Yamamoto K.
  • 雑誌名: J. Gastroen. Hepatol. 巻: 30 ページ: 528-534
  • DOI: 10.1111/jgh.12726
  • 査読あり
• [雑誌論文] Multiplication of alpha-fetoprotein and protein induced by vitamin K absence-II is a powerful predictor of prognosis and recurrence in hepatocellular carcinoma patients after a hepatectomy. (2015)
  • 著者名/発表者名: Kamiyama T, Yokoo H, Kakisaka T, Orimo T, Wakayama K, Kamachi H, Tsuruga Y, Yamashita K, Shimamura T, Todo S, Taketomi A.
  • 雑誌名: Hepatol Res. 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
  • DOI: 10.1111/hepr.12451.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of functional genetic polymorphisms in the CYP19A1 gene on prostate cancer risk and survival. (2015)
  • 著者名/発表者名: Kanda S, Tsuchiya N, Narita S, Inoue T, Huang M, Chiba S, Akihama S, Saito M, Numakura K, Tsuruta H, Satoh S, Saito S, Ohyama C, Arai Y, Ogawa O, Habuchi T
  • 雑誌名: Int J Cancer. 巻: 136 ページ: 74-82
  • DOI: 10.1002/ijc.28952.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Alteration of N-glycan profiles in patients with chronic hepatitis and hepatocellular carcinoma. (2015)
  • 著者名/発表者名: Miyahara K, Nouso K, Dohi C, Morimoto Y, Kinugasa H, Wada N, Takeuchi Y, Kuwaki K, Onishi H, Ikeda F, Miyake Y, Nakamura S, Shiraha H, Takaki A, Amano M, Nishimura S-I, Yamamoto K.
  • 雑誌名: Hepatol Res 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
  • DOI: 10.1111/hepr.12441
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Quantitative glycomics monitoring of induced pluripotent and embryonic stem cells during neuronal differentiation (2014)
  • 著者名/発表者名: Terashima M., Amano M., Onodera T., Nishimura S-I., and Iwasaki N
  • 雑誌名: Stem. Cell Res. 巻: 13 ページ: 454-465
  • DOI: 10.1016/j.scr.2014.10.006
  • 査読あり
• [雑誌論文] Delineating binding modes of Gal/GalNAc and structural elements of the molecular recognition of tumor-associated mucin glycopeptides by the human macrophage galactose-type lectin (2014)
  • 著者名/発表者名: Filipa Marcelo, Fayna Garcia-Martin, Takahiko Matsuhsita, Joao Sardinha, Helena Coelho, Anneloes Qude-Vrielink, Christiane Koller, Sabine Andre, Eurico J. Cabrita, Hans-Joachim Gabius, Shin-Ichiro Nishimura, Jesus Jimenez-Barbero, and F. Javier Canada
  • 雑誌名: Chem. Euro. J. 巻: 20 ページ: 16147-16155
  • DOI: 10.1002/chem.201404566
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Fast epitope mapping for the anti-MUC1 monoclonal antibody by combining one-bead-one-glycopeptide library and microarray platform (2014)
  • 著者名/発表者名: Garcia-Martin F., Matsushita T., Hinou H., Nishimura S-I
  • 雑誌名: Chem. Eur. J. 巻: 20 ページ: 15891-15902
  • DOI: 10.1002/chem.201403239
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Serum tri- and tetra-antennary N-glycan is a potential predictive biomarker for castration-resistant prostate cancer (2014)
  • 著者名/発表者名: Ishibashi Y., Tobisawa Y., Hatakeyama S., Ohashi T., Tanaka M., Narita S., Koike T., Habuchi T., Nishimura S-I., Ohyama C., Yoneyama T
  • 雑誌名: Prostate 巻: 74 ページ: 1521-1529
  • DOI: 10.1002/pros.22869.
  • 査読あり
• [雑誌論文] A comparison of N-glycan profiles in human plasma and vitreous fluid (2014)
  • 著者名/発表者名: Inafuku S., Noda K., Amano M., Ohashi T., Yoshizawa C., Saito W., Kanda A., Nishimura S-I., Ishida S.,
  • 雑誌名: Graefes Arch. Clin. Exp. Ophthalmol. 巻: 252 ページ: 1235-1243
  • DOI: 10.1007/s00417-014-2671-x
  • 査読あり
• [雑誌論文] Serum N-glycan alteration associated with renal cell carcinoma detected by high throughput glycan analysis. (2014)
  • 著者名/発表者名: Hatakeyama S, Amano M, Tobisawa Y, Yoneyama T, Tsuchiya N, Habuchi T, Nishimura S-I., Ohyama C.
  • 雑誌名: J Urol. 巻: 191 ページ: 805-813
  • DOI: 10.1016/j.juro.2013.10.052
  • 査読あり
• [雑誌論文] Measurement of aberrant glycosylation of prostate specific antigen can improve specificity in early detection of prostate cancer. (2014)
  • 著者名/発表者名: Yoneyama T, Ohyama C, Hatakeyama S, Narita S, Habuchi T, Koie T, Mori K, Hidari KI, Yamaguchi M, Suzuki T, Tobisawa Y
  • 雑誌名: Biochem Biophys Res Commun. 巻: 448 ページ: 390-396
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2014.04.107
  • 査読あり
• [雑誌論文] Serum glycan as a prognostic marker in patients with advanced hepatocellular carcinoma treated with sorafenib. (2014)
  • 著者名/発表者名: Miyahara K, Nouso K, Miyake Y, Nakamura S, Obi S, Amano M, Hirose K, Nishimura S-I, Yamamoto K.
  • 雑誌名: Hepatology 巻: 59 ページ: 355-356
  • DOI: 10.1002/hep.26531
  • 査読あり
• [学会発表] Intracellular traffic of cell surface mimetic quantum dots-anchored glycopeptides (2015)
  • 著者名/発表者名: 西村紳一郎
  • 学会等名: 249th ACS National Meeting & Exposition
  • 発表場所: デンバー（米国）
  • 年月日: 2015-03-22 – 2015-03-26
• [学会発表] Epitope-defined antibody as new class therapeutic and diagnostic reagents: Toward personalized medicine from chemical glycobiology (2015)
  • 著者名/発表者名: 西村紳一郎
  • 学会等名: International Symposium on Chemical Biology Approach to Metabiomics, Chemical genomics and Epigenomics
  • 発表場所: マイソール（インド）
  • 年月日: 2015-02-18 – 2015-02-19
  • 招待講演
• [学会発表] 血清糖鎖マーカーによるソラフェニブ効果および予後予測の可能性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 足立卓哉, 能祖一裕，宮原孝治，土肥千紘，森元裕貴，衣笠秀明，和田望，竹内康人，桑木健志，大西秀樹，中村進一郎，白羽英則，天野麻穂，西村紳一郎，山本和秀
  • 学会等名: 第11回日本肝がん分子標的治療研究会
  • 発表場所: 海運クラブ（東京都）
  • 年月日: 2015-01-31
• [学会発表] 糖鎖研究からの医薬品開発- QuaDRAD TMシステムの構築と抗体医薬の創出 (2014)
  • 著者名/発表者名: 西村紳一郎
  • 学会等名: 群馬Clinical Oncology Research勉強会
  • 発表場所: 群馬大学（群馬県・前橋市）
  • 年月日: 2014-11-27
  • 招待講演
• [学会発表] 血清糖鎖マーカーによるNASHの診断 (2014)
  • 著者名/発表者名: 山崎泰史、能祖一裕、山本和秀
  • 学会等名: 第22回日本消化器関連学会週間 シンポジウム
  • 発表場所: 神戸国際展示場（兵庫県神戸市）
  • 年月日: 2014-10-23 – 2014-10-26
• [学会発表] Toward personalized medicine from glycan biomarkers discovered by glycoblotting-assisted high throughput serum glycomics (2014)
  • 著者名/発表者名: 西村紳一郎
  • 学会等名: Sino-Japan Workshop on Chemical Biology
  • 発表場所: 北京（中国）
  • 年月日: 2014-10-10 – 2014-10-13
  • 招待講演
• [学会発表] Biomarkers for prediction of outcomes in patients with HCC treated with Sorafenib (2014)
  • 著者名/発表者名: 能祖一裕
  • 学会等名: 第12回臨床腫瘍学会 シンポジウム
  • 発表場所: 福岡国際会議場（福岡県博多市）
  • 年月日: 2014-07-17 – 2014-07-19
  • 招待講演
• [学会発表] GLYCOPHARM at work with glycopeptide epitopes: promising targets uncovered by comprehensive glycomics and robust synthetic compound library (2014)
  • 著者名/発表者名: 西村紳一郎
  • 学会等名: GLYCOPHARM meeting
  • 発表場所: ミュンヘン（ドイツ）
  • 年月日: 2014-06-25 – 2014-06-27
• [学会発表] 血清糖鎖マーカーによるsorafenib有害事象予測の可能性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 宮原孝治，能祖一裕，森元裕貴，衣笠秀明，和田望，竹内康人，桑木健志，大西秀樹，中村進一郎，白羽英則，天野麻穂，西村紳一郎，山本和秀
  • 学会等名: 第10回日本肝がん分子標的治療研究会
  • 発表場所: 庫県立淡路夢舞台国際会議場（兵庫県淡路島）
  • 年月日: 2014-06-21
• [学会発表] 網羅的糖鎖解析による肝細胞癌バイオマーカーの検討 (2014)
  • 著者名/発表者名: 宮原孝治，能祖一裕，森元裕貴，衣笠秀明，和田望，竹内康人，安中哲也，桑木健志，大西秀樹，池田房雄，三宅康広，中村進一郎，白羽英則，高木章乃夫，天野麻穂，西村紳一郎，山本和秀
  • 学会等名: 第50回日本肝臓学会総会
  • 発表場所: ホテルニューオータニ（東京都）
  • 年月日: 2014-05-29 – 2014-05-30